Інерціальний вимірювальний модуль

Реферат: UA 69336 U UA 69336 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до навігаційної техніки, а саме до вимірювачів просторового положення об'єкта і може використовуватись у складі навігаційних систем автономних мобільних роботів та безпілотних літальних апаратів. Даний прилад має суттєві конструктивні відмінності, а саме: живлення та інформаційний зв'язок з моделлю відбувається через USB-порт персонального комп'ютера (ПК). Найближчим аналогом є Micro Inertial Measurement Unit [PCT/US2002/0065626, Micro Inertial Measurement Unit, MCCALL, Hiram (US) LIN, Date of Patent 30 May 2002]. Micro Inertial Measurement Unit побудований на базі трьох мікромеханічних гіроскопів та трьох акселерометрів, які вимірюють кутову швидкість та прискорення основи, на якій вони встановлені. Основний недолік Micro Inertial Measurement Unit полягає у неможливості його використання без спеціального живлення. В основу корисної моделі поставлена задача - створення інерціального вимірювального модуля (IBM), у якому буде підвищено зручність роботи, що дасть змогу за допомогою моделювання визначати основні джерела похибок та шляхи підвищення точності оцінювання орієнтації рухомого об'єкту. Поставлена задача вирішується тим, що живлення та інформаційний зв'язок з моделлю відбувається через один USB-порт ПК. Новим є те, що живлення та інформаційний зв'язок з IBM відбувається через один USB-порт ПК. IBM являє собою блок мікромеханічних інерційних датчиків виробництва фірми Analog Devices, який складається з двох двовісних лінійних акселерометрів ADXL202 з цифровим виходом та діапазоном вимірювання ±2 g , а також трьох гіроскопів ADXRS150 з діапазоном  25 30 35 40 вимірювання ±150 / c . Як датчики магнітного поля були вибрані HMC1002 (вісь X, Y) та НМС1001 (вісь Z) фірми Honeywell, які характеризуються високою чутливістю. На фіг. 1 представлений зовнішній вигляд макета. Живлення приладу здійснюється від USBпорту ПК. Макет передає оцифровані вимірювання без попередньої обробки. Вся подальша обробка проводиться на ПК. Для проведення випробувань створено програмне забезпечення на базі середовища Matlab та Simulink, призначене для запису, відображення та аналізу результатів вимірювань. Суть корисної моделі пояснюється структурною схемою (фіг. 2), де прийняті наступні позначення: МК-мікроконтролер, АЦП-анало-цифровий перетворювач, ПК-персональний комп'ютер. Сигнали від гіроскопів спочатку оцифровуються, а потім разом з сигналами від акселерометрів надходять на МК. Далі, через міст USB-UART вони надходять на ПК, де виконуються відповідні розрахунки. Сигнали від магнітометрів оцифровуються, підсилюються і надходять на ПК через міст USB-UART. Пристрій працює наступним чином. Оцифрування вихідних сигналів магніточутливих датчиків проводиться за допомогою 24розрядного АЦП вбудованого в мікроконтролер C8051F350 виробництва Silicon Laboratories, оцифрування сигналів гіроскопів, а також інтерфейсні функції реалізовані на мікроконтролері C8051F410 також від Silicon Laboratories. Для коректної роботи магніторезистивних датчиків виробляється періодична подача короткочасних імпульсів перемагнічування. Дискретизація сигналів інерціальних датчиків здійснюється з частотою 400 Гц, магніторезистивних - 16 Гц. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 Інерціальний вимірювальний модуль для навігаційних систем, що містить три одновісних мікромеханічних гіроскопа, два двовісних лінійних акселерометра та два магнітометра, який відрізняється тим, що живлення та інформаційний зв'язок з моделлю відбувається через один USB-порт персонального комп'ютера. 1 UA 69336 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2