[发明专利]一种姿态传感系统及倾角测量方法

说明书

本发明公开一种姿态传感系统及倾角测量方法，包括，倾角传感器模块用于输出待测物体的初始倾角信号，包括四个倾角传感器且沿着测量轴向在同一平面内布置，两个与测量轴向同向布置，两个与测量轴向反向布置，处理单元用于对初始倾角信号进行处理,得到待测倾角的值，每个传感器还包括温漂处理单元，用于温漂处理。其中倾角测量方法包括获取四个双轴倾角传感器的输出值；根据预先设定的故障检测门限及输出值判断出有故障的倾角传感器，排除有故障的倾角传感器得到有效的倾角传感器，根据有效的倾角传感器的输出值计算待测角度，本发明提供了的倾角传感器冗余方式，同时通过温漂处理和故障检测，使得测量结果更加的精确、可靠。

技术领域

本发明涉及倾角测量技术领域，具体涉及一种姿态传感系统及倾角测量方法。

背景技术

目前，倾角测量系统广泛应用于建筑、机械、道路、桥梁和地质勘探等需要进行倾角测量的工程领域，随着这类倾角测量系统应用范围的不断扩展，对测量系统也提出了较高的要求,即希望测量的精度较高，又希望测量的范围较大。目前应用的倾角测量系统主要有以下测量方法：传统的倾角测量方法根据其工作原理主要可以分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”式三种。它们的测量精度、测量范围各不相同，但都存在着体积较大、操作繁琐、人为误差较大、智能化水平低、测量精度差等缺点。

随着MEMS技术的不断发展，MEMS微传感器受到广泛的应用。目前常用的基于MEMS技术的倾角测量方法主要有基于单轴加速度计以及三轴加速度传感器，现有技术的冗余方案都是等效为三轴加速度计，而在绝大多数测量姿态的应用场景中，双轴加速度计已经满足要求，无需额外添加一个轴，从而降低了MEMS姿态传感微系统的硬件成本。同时，冗余模型误差是基于三轴加速度计进行计算的，当敏感轴改变成两轴时，三轴的冗余模型误差并不适用于两轴，所以要重新计算针对两轴加速度计的冗余模型误差，进而改变传感器冗余配置。另外现有技术中双轴倾角传感器的冗余方式的测量误差较大，针对双轴倾角传感器的故障检测和温漂补偿没有实际的方案。

发明内容

为了解决现有技术中针对双轴加速度传感器的冗余方式存在测量误差较大的技术问题，本发明提供一下技术方案予以解决：

一种姿态传感系统，包括：

倾角传感器模块，所述倾角传感器模块包括四个倾角传感器，所述四个倾角传感器沿着测量轴向在同一平面内布置，其中两个与测量轴向同向布置，两个与测量轴向反向布置，四个倾角传感器分别输出初始倾角信号；

处理单元,用于对所述初始倾角信号进行处理,得到待测倾角的值；所述处理单元的信号输入端与所述倾角传感器模块的信号输出端连接，用于根据四个倾角传感器的输出值与预先设定的故障检测门限值对比分析，判断并去除发生故障的倾角传感器，得到有效的倾角传感器，然后根据有效倾角传感器的输出计算待测倾角的值。

其中，所述倾角传感器为双轴倾角传感器。

其中，所述四个倾角传感器精度相同。

其中，所述的根据四个倾角传感器的输出值与设定的故障检测门限值对比分析，判断并去除发生故障的倾角传感器,具体包括:

读取与所述测量轴向同向的两个倾角传感器的输出分别为Y1、Y2,与所述测量轴向反向的两个倾角传感器的输出为Y3、Y4；

分别判断|Y1-Y2|、|Y1+Y3|、|Y1+Y4|、|Y2+Y3|、|Y2+Y4|、|Y3-Y4|是否小于预先设置的故障检测门限值A；

根据判断结果组合分析得出有故障的倾角传感器。

其中，所述根据有效倾角传感器的输出计算待测倾角的值，具体包括：

统计有效的倾角传感器的输出值；