[发明专利]微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法

说明书

本发明公开了微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法，包括对物理层通讯、应用层通讯、惯性仪表自检、惯性仪表数据有效性监测。所述物理层通讯监测是指在发送和接收数据时判断发送、接收就绪状态字，并设置超时时间；所述应用层通讯监测是指对应用层通讯协议中包含的数据就绪状态标志、惯性仪表ID、温度、输出脉冲数据进行判断；所述惯性仪表自检监测是指对惯性仪表的启动时间、数据范围进行判断；所述惯性仪表数据有效性监测是指对惯性仪表的输出数据有效性进行判断，并在单只仪表出现故障时保证惯性信息输出正常。本发明保证上一级系统能够及时监测到惯性仪表的工作状态并对异常状态进行快速实时响应。

技术领域

本发明涉及一种MEMS惯性仪表故障监测方法，涉及惯性测量和惯性导航的微机电惯性导航系统领域。

背景技术

微小型惯性测量装置由于微小体积的需求，采用三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计等惯性仪表，通过SPI接口实现物理层通讯，对载体的角速率和加速度等信息采集，经过标定误差补偿、温度补偿和积分，获得被测载体的加速度、角速率、姿态、位置及速度等运动信息。在对载体的测量过程中，需要实时监测惯性仪表的工作状态，在单轴或多轴惯性仪表出现异常时，需报出故障字，并结合软件策略进行处理，使得上一级系统能够及时监测到惯性仪表的工作状态并对异常状态进行快速实时响应，保证载体的位置、速度等惯性测量信息的实时有效性。在判断某一轴惯性仪表数据就绪或状态置位时，需要结合惯性数据采集周期(如1ms采集周期)和处理器的SPI接口的总线频率合理确定等待时间，保证惯性数据的采集周期不受影响。

目前现有惯性导航系统的监测方法是基于惯性仪表的RS422通讯接口或者频率量数字接口，如I/F或者V/F输出的频率量等，不适用于MEMS惯性仪表。特别是加速度计的频率量输出，加速度计本身的自检信息状态信息等无法提供给上一级系统。

发明内容

本发明目的在于提供一种微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法，保证上一级系统能够及时监测到惯性仪表的工作状态并对异常状态进行快速实时响应，能够保证惯性数据的采集周期不受影响。

为实现本发明目的，本发明提供的微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法采取技术方案如下：

所述MEMS惯性仪表采用SPI接口，具备物理层和应用层完整的通讯协议，所述方法包括对物理层通讯、应用层通讯、惯性仪表自检、惯性仪表数据有效性监测，

所述物理层通讯监测是指在发送和接收数据时判断发送、接收就绪状态字，并设置超时时间，若超时将监测状态字置位；

所述应用层通讯监测是指对应用层通讯协议中包含的数据就绪状态标志、惯性仪表ID、温度、输出脉冲数据进行判断，若未就绪或数据不正确将监测状态字置位；

所述惯性仪表自检监测是指对惯性仪表的启动时间、数据范围进行判断，若超时或超范围将监测状态字置位；

所述惯性仪表数据有效性监测是指对惯性仪表的输出数据有效性进行判断，若数据无效将监测状态字置位，并在单只仪表出现故障时保证惯性信息输出正常。

进一步的，所述物理层通讯监测根据处理器的SPI接口总线频率和数据的采集周期设置超时时间，设置原则为：以远小于采集周期时间为上限，根据SPI接口通讯频率，大于发送一个字节的时间为下限。

进一步的，所述应用层通讯监测方法为：

从底层接口收到一帧数据后，首先进行解析，对惯性仪表的状态位就绪位进行判断，若状态位未就绪，置仪表数据异常状态字，并进入下一采集周期；若状态位就绪则对惯性仪表的ID、输出脉冲和温度数据进行解析，首先进行ID判断，若ID错误，则置仪表ID异常状态字，将当前包数据丢掉，采用上一周期数据进行代替，再对温度进行范围判断，即分别对各路温度信号进行值域判断，若某路温度信号存在不满足值域要求的，则将该路温度报出故障字。