[发明专利]基于MEMS姿态传感器的水下面形变形实时监测系统

摘要

本发明涉及水下地形测量技术领域，旨在提供一种基于MEMS姿态传感器的水下面形变形实时监测系统。包括：主控计算机、水下数据存储单元和多个并列的带状传感器阵列；每个传感器阵列的外部均由封装材料密封，内部包括通过柔性接头连接的多节矩形管；每节矩形管中布置一个MEMS姿态传感器，各MEMS姿态传感器通过电缆连接采集单元，后者与水下总控单元相连。本发明构建三维海底地形矢量模型的原始数据来源是由姿态信息(四元数形式)，能同时检测纯水平运动的情况。采用矩形管有效防止扭转，对海底等需采用机器布防领域具有较大意义。可以直接测量水下地形地貌，有效地提高测量的速度以及降低成本。

主权项

1.一种基于MEMS姿态传感器的水下面形变形实时监测系统，包括主控计算机、水下数据存储单元和多个并列的带状传感器阵列，主控计算机通过水下数据存储单元与各传感器阵列相连；其特征在于，所述传感器阵列具有下述结构：每个传感器阵列的外部均由封装材料密封，内部包括通过柔性接头连接的多节矩形管；每节矩形管中布置一个MEMS姿态传感器，各MEMS姿态传感器通过电缆连接采集单元，后者与水下总控单元相连；所述MEMS姿态传感器是9轴姿态传感器，包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力仪，能将获得的加速度、角速度与磁场强度进行数据融合以得到姿态信息，并将其显示为欧拉角或四元数的数据形式；在带状的传感器阵列中，各MEMS姿态传感器与采集单元、水下数据存储单元的电路连接关系为：相邻的2个MEMS姿态传感器为一组并联于同一个模拟IIC总线，该模拟IIC总线包括SDA和SCL两条线，SDA与SCL同时分别通过上拉电阻连接至采集单元的VCC接口；每相邻三组MEMS姿态传感器对应于同一个采集单元，各采集单元通过CAN总线连接于水下数据存储中心；所述封装材料是硫化橡胶层，柔性接头是指液压软管，矩形管是不锈钢材质的矩形管；每个传感器阵列的首端设有圆形钩，用于与水下机器人连接。