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嵌入式系统姿态测量里的MEMS和MR传感器 |
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传统的姿态测量系统采用捷联式惯导系统（SINS），相比平台式惯导系统而言，其具有体积相对更小，成本相对更低，易于安装和维护并且可靠性更高的有点，因此，捷联惯导系统在飞行器导航和姿态测量中得到了广泛的研究和应用。
然而，传统的姿态测量系统包括捷联式惯导普遍具有体积大，重量大，复杂程度高等特点，使得传统的姿态测量系统无法应用于日常应用。同时，传统的捷联惯导系统一般需要一个寻北系统的辅助来获得载体的方位角，但是传统的寻北系统多为基于陀螺的系统，其体积和复杂度也是日常应用所无法接受的。可见，对于对体积具有严格限制的嵌入式系统而言，需要研制一种小型的姿态测量系统来满足其姿态测量的要求。MEMS技术和MR技术的快速发展，为研制这种低成本，小体积，高集成度的姿态测量系统提供了可能，从而可以使得对体积和成本敏感的系统具有姿态测量的能力。
本文论述了由MEMS加速度计和MR传感器组成的姿态测量系统。在本系统中，三轴MEMS加速度计用来获得载体基于重力向量的俯仰角和横滚角，而三轴MR传感器的输出经过以俯仰角和横滚角为参数的矩阵变换后可以给出载体相对于地磁北极的方位角。
姿态测量系统主要由MEMS加速度计和MR传感器组成。由于现有MRMS技术的限制，其精度和传统的加速度计还有一定的差距，这将给所得到的俯仰角和横滚角带来更大的误差。MR传感器是对磁场敏感的器件，当其被放置在铁磁环境中的时候，地球的磁场将受到附近铁磁环境的扭曲，这将导致方位角的误差。然而这种由于附近铁磁物质的影响而引入的误差是可以补偿的。
使用MEMS加速度计和MR传感器构成的姿态测量系统有效的降低了整个系统的体积、成本以及功耗，使得嵌入式系统也可以引入姿态测量的功能。本文论述的姿态测量系统非常适用于汽车导航，机器人姿态测量等领域。本文的创新点在于使用MEMS和MR元件构造了应用于嵌入式系统中的姿态测量系统，并详细给出了各姿态参数的计算方法。
文章来源传感器专家网http://www.sensorexpert.com.cn/Article/qianrushixitongzitai_1.html
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