專利名稱：多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)及其備份方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)及其備份方法。
背景技術(shù)：
目前的傳感器系統(tǒng)設(shè)置方案采用單個單軸陀螺儀，只能感知一個方向如X軸方向的角速度，并且沒有備份，如果出現(xiàn)故障則會導致整個系統(tǒng)無法工作?！?br> 按照常規(guī)方案，如果需要采集三個軸的角速度信息，實現(xiàn)對X、Y、Z軸方向的角速度的感知，則需要3個陀螺儀；如果再對這個系統(tǒng)進行備份，則總共需要6個陀螺儀；并且這種系統(tǒng)備份采用的a = b的模式，如果某個系統(tǒng)出現(xiàn)問題(即a Φ b)，無法判定是誰出了問題，如果需要判定故障點，則至少需要采用a = b = c的模式，這樣，除非兩個點同時出現(xiàn)故障，否則單個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時必然出現(xiàn)形如a = b古c的表達式,很容易就判斷出是c出現(xiàn)故障，所以如果需要能夠自我判斷故障點，則最少需要9個陀螺儀。即便只單獨對主方向如X軸方向做備份，也最少需要5個陀螺儀，并且此時如果Y軸和Z軸方向的陀螺儀出現(xiàn)故障也無法得知，還是會影響檢測結(jié)果，所以這么做是沒有意義的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述背景技術(shù)存在的缺陷提供一種低成本、能自我檢測的多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)及其備份方法，將傳感器系統(tǒng)分解為兩個系統(tǒng)互相備份來保證安全。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)，其包括第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀、第一微處理器及第二微處理器，所述第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀固定設(shè)置在基板上，所述第一陀螺儀、第二陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀與第一微處理器組成第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)，所述第三陀螺儀與第二微處理器組成第二陀螺儀傳感器系統(tǒng)；其中，第三陀螺儀的敏感軸與多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的前后運動方向重合，第三陀螺儀感應(yīng)前后運動方向的角速度；多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的前后運動方向為X軸方向，在第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)中，基板所在平面為X-Y平面，第一陀螺儀的敏感軸及第二陀螺儀的敏感軸分布在X-Y平面上，第一陀螺儀與第二陀螺儀正交放置且均與X、Y軸成45°角；第四陀螺儀的敏感軸及第五陀螺儀的敏感軸分布在X-Z平面上，第四陀螺儀及第五陀螺儀正交放置且均與X、Z軸成45°角。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的備份方法，包括以下步驟
(I)、分別計算第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的輸出值在X、Y、Z軸上的分量；
其中，第一陀螺儀的輸出值在X、Y、Z軸上的分量分別為xl、yl、zl,同樣的，第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀的輸出值在X、Y、Z軸上的分量分別為x2、y2、z2，x3、y3、z3, x4、y4、z4, x5、y5、z5, X、Y、Z軸的實際角速度為x、y、z,通過第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的放置角度可以得到
xl = cos (45° )x2 = cos(_45° )氺 x = cos (45° )x3 = x ； x4 =
cos (45。) * X ; x5 = cos(135。)* x = -cos(45。)* x ;
yl = cos (45。) * y ; y2 = cos (135。)* y = -cos (45。) * y ; y3 = O ； y4 =O ； y5 = O ；
zl = O ； z2 = O ； z3 = O ； z4 = cos (45° ) * z ; z5 = cos (-45。)* z =cos (45。)* z ;
定義 k = cos (45° )，貝Ij :xl = x2 = x4 = k氺X， x3 = X； x5 = -k * x ；yl = k * y ； y2 = 一k氺y ； y3 = y4 = y5 = O ；zl = z2 = z3 = O ； z4 = z5 = k 氺 z ;
(2)、計算第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出與X、Y、Z軸的實際角速度的關(guān)系；定義gl、g2、g3、g4、g5分別為第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出，則
gl = xl + yl + zl = k 氺(x + y)；g2 = x2 + y2 + z2 = k 氺(x - y)；g3 = x3 + y3 + z3 = X ； g4 = x4 + y4 + z4 = k 氺(x + z)；g5 = x5 + y5 + z5 = k 氺(_x + z)；
從上述表達式可以計算得到
X 軸的實際角速度 X = (gl + g2) / 2k = (g4 - g5) / 2k = g3 ；
Y軸的實際角速度y = (g2 - gl) / 2k;
Z軸的實際角速度z = (g4 + g5) / 2k;
(3)、通過第一陀螺儀、第二陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出分別得到X、Y、Z軸的實際角速度輸出，通過第三陀螺儀的實際輸出得到X軸的實際角速度輸出，通過計算第一陀螺儀與第二陀螺儀的實際輸出、第三陀螺儀的實際輸出、第四陀螺儀與第五陀螺儀的實際輸出分別同時得到X軸的實際角速度輸出。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)，其包括第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀、第一微處理器及第二微處理器，所述第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀固定設(shè)置在基板上，所述第一陀螺儀、第二陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀與第一微處理器組成第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)，所述第三陀螺儀與第二微處理器組成第二陀螺儀傳感器系統(tǒng)；其中，第三陀螺儀的敏感軸與多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的前后運動方向重合，第三陀螺儀感應(yīng)前后運動方向的角速度；多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的前后運動方向為X軸方向，在第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)中，基板所在平面為X-Y平面，第一陀螺儀的敏感軸及第二陀螺儀的敏感軸分布在X-Y平面上，第一陀螺儀與X軸正方向的夾角為α，第二陀螺儀與X軸正方向的夾角為β，第四陀螺儀的敏感軸及第五陀螺儀的敏感軸分布在X-Z平面上，第四陀螺儀與X軸正方向的夾角為θ，第五陀螺儀與X軸正方向的夾角為ω，其中，I α-β I關(guān)O。且I α-β | Φ 180°，| θ-ω |關(guān)O。且 I θ -ω I Φ 180°。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的備份方法，包括以下步驟
(1)、計算第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出與X、Y、Z軸的實際角速度的關(guān)系；X、Y、Z軸的實際角速度為X、y、z，gl、g2、g3、g4、g5分別為第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出，則
gl = X氺cos ( a ) + y氺sin ( a ) ；g2 = x氺cos ( β ) + (-y)氺sin ( β )
其中，|α-β|關(guān)O。且|α-β| 180°，且α和β為已知,通過上式,利用gl和g2計算得到X、y ;
第四陀螺儀的敏感軸及第五陀螺儀的敏感軸分布在x-z平面上，第四陀螺儀與X軸正方向的夾角為Θ，第五陀螺儀與X軸正方向的夾角為ω，可以得出 g4= x*cos ( θ ) + z*sin ( θ ) ；g5 = χ 氺 cos(co) + (_z)氺 sin (ω)
其中，|θ-ω|關(guān)O。且|θ-ω| 180°，且Θ和ω為已知,通過上式,利用g4和g5計算得到X、z ;
第三陀螺儀的敏感軸與X軸重合，故g3 = X ;
(2)、通過第一陀螺儀、第二陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出分別得到X、Y、Z軸的實際角速度輸出，通過第三陀螺儀的實際輸出得到X軸的實際角速度輸出，通過計算第一陀螺儀與第二陀螺儀的實際輸出、第三陀螺儀的實際輸出、第四陀螺儀與第五陀螺儀的實際輸出分別同時得到X軸的實際角速度輸出。綜上所述，本發(fā)明多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的備份方法通過第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀特殊的放置方式實現(xiàn)對X、Y、Z軸方向的角速度的感知，且節(jié)省了制造成本；同時將多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)分為第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)及第二陀螺儀傳感器系統(tǒng)，進行系統(tǒng)備份和自我判定故障點；無論哪一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，另一個系統(tǒng)都能夠保證整個多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)得到最關(guān)鍵的正確的角速度信息，從而保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。


圖I為本發(fā)明多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I所示本發(fā)明多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的X-Y平面示意圖。圖3為圖I所示本發(fā)明多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的X-Z平面示意圖。圖4為圖I所示本發(fā)明多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的Y-Z平面示意圖。圖5為本發(fā)明第二實施例提供的第一陀螺儀及第二陀螺儀的原理圖。圖6為本發(fā)明第二實施例提供的第四陀螺儀及第五陀螺儀的原理圖。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達到的具體目的、功能，下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述。如圖I至圖4所示，本發(fā)明具體方式采用以下技術(shù)方案多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)包括第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第三陀螺儀30、第四陀螺儀40、第五陀螺儀50、第一微處理器60及第二微處理器70，所述第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第三陀螺儀30、第四陀螺儀40及第五陀螺儀50固定設(shè)置在基板80上，所述第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第四陀螺儀40、第五陀螺儀50與第一微處理器60組成第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)，所述第三陀螺儀30與第二微處理器70組成第二陀螺儀傳感器系統(tǒng)。其中，第三陀螺儀30的敏感軸與多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的前后運動方向重合，定義多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的前后方向為X軸方向，X軸方向為主要運動方向；第三陀螺儀30能且只能感應(yīng)X軸方向的角速度。實施例一
在第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)中，基板80所在平面為X-Y平面，第一陀螺儀10的敏感軸及第二陀螺儀20的敏感軸分布在X-Y平面上，第一陀螺儀10與第二陀螺儀20正交放置且均與X、Y軸成45°角；第四陀螺儀40的敏感軸及第五陀螺儀50的敏感軸分布在X-Z平面上，第四陀螺儀40及第五陀螺儀50正交放置且均與X、Z軸成45°角。多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的輸出值可以分別分解為X軸和Y軸上的值及X軸和Z軸上的值，第一陀螺儀10及第二陀螺儀20均能夠感知X軸和Y軸方向的角速度，第四陀螺儀　40和第五陀螺儀50均能感知X軸和Z軸方向的角速度，通過第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第四陀螺儀40及第五陀螺儀50放置的角度和輸出值信息，可計算得到X、Y、Z軸方向的角速度，通過第一陀螺儀10和第二陀螺儀20可以計算得到X軸和Y軸方向的角速度，通過第四陀螺儀40和第五陀螺儀50可以計算得到X軸和Z軸方向的角速度。本發(fā)明多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的備份方法，包括以下步驟
(1)、分別計算第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第三陀螺儀30、第四陀螺儀40及第五陀螺儀50的輸出值在X、Y、Z軸上的分量；
其中，第一陀螺儀10的輸出值在X、Y、Z軸上的分量分別為xl、yl、zl，同樣的，第二陀螺儀20、第三陀螺儀30、第四陀螺儀40、第五陀螺儀50的輸出值在X、Y、Z軸上的分量分別為 x2、y2、z2, x3、y3、z3, x4、y4、z4, x5、y5、ζ5, X、Y、Z 軸的實際角速度為 χ、y、ζ,那么通過第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第三陀螺儀30、第四陀螺儀40及第五陀螺儀50的放置角度可以得到
xl = cos (45° )x2 = cos(_45° )氺 x = cos (45° )x3 = x ； x4 =
cos (45。) * χ ; x5 = cos(135。)* x = -cos(45。)* x ;
yl = cos (45。) * y ; y2 = cos (135。)* y = -cos (45。) * y ; y3 = 0 ； y4 =0 ； y5 = 0 ；
zl = 0 ； z2 = 0 ； z3 = 0 ； z4 = cos (45。) * z ; z5 = cos (-45。)* z =cos (45。)* z ;
設(shè) k = cos (45° )，則 xl = x2 = x4 = k氺χ, x3 = χ； x5 = -k * x ； yl = k * y ； y2 = 一k氺y ； y3 = y4 = y5 = 0 ； zl = z2 = z3 = 0 ； z4 = z5 = k 氺 z ;
(2)、計算第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第三陀螺儀30、第四陀螺儀40及第五陀螺儀50的實際輸出與X、Y、Z軸的實際角速度的關(guān)系；定義gl、g2、g3、g4、g5分別為第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第三陀螺儀30、第四陀螺儀40及第五陀螺儀50的實際輸出，則
gl = xl + yl + zl = k 氺(x + y)； g2 = x2 + y2 + z2 = k 氺(χ - y)；g3 = x3 + y3 + z3 = χ ；
g4 = x4 + y4 + z4 = k 氺(x + z)；
g5 = x5 + y5 + z5 = k 氺(-χ + ζ)；
從上述表達式可以計算得到
X 軸的實際角速度 X = (gl + g2) / 2k = (g4 - g5) / 2k = g3 ；
Y軸的實際角速度y = (g2 - gl) / 2k;
Z軸的實際角速度z = (g4 + g5) / 2k;
(3)、通過第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第四陀螺儀40及第五陀螺儀50的實際輸出 分別得到X、Y、Z軸的實際角速度輸出，通過第三陀螺儀30的實際輸出得到X軸的實際角速度輸出，通過計算第一陀螺儀10與第二陀螺儀20的實際輸出、第三陀螺儀30的實際輸出、第四陀螺儀40與第五陀螺儀50的實際輸出分別同時得到X軸的實際角速度輸出，達成a=b=c模式,在a=b=c表達式中，a、b、c三個值如果其中一個出現(xiàn)問題，貝丨』可以判斷是那個值異常，比如，出現(xiàn)a =b辛c的情況，可以判定是c出現(xiàn)異常；如果陀螺儀出現(xiàn)故障，多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)通過a=b=c模式自我檢測辨別故障環(huán)節(jié)，從而避免使用錯誤的采樣結(jié)果。多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)正常工作時，第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)將得到的X、Y、Z軸的實際角速度傳遞給第二陀螺儀傳感器系統(tǒng)，多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)通過a=b=c模式對各陀螺儀是否正常進行判斷；如果不正常，多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)拋棄與故障環(huán)節(jié)相關(guān)的數(shù)據(jù)，只使用正常陀螺儀的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)雙系統(tǒng)互為備份的功能，保障多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。實施例二
如圖I至圖6所示，為本發(fā)明的第二實施例提供的多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的原理圖，其包括第一實施例中的多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)，第一陀螺儀10的敏感軸及第二陀螺儀20的敏感軸分布在X-Y平面上，第一陀螺儀10與X軸正方向的夾角為α，第二陀螺儀20與X軸正方向的夾角為β，可以得出
gl = χ氺cos ( a ) + y氺sin ( a ) ；g2 = χ氺cos ( β ) + (-y)氺sin ( β )
其中，|α-β|關(guān)0°且|α-β|關(guān)180°，且α和β為已知,那么通過上式,利用gl和g2計算得到X、y。第四陀螺儀40的敏感軸及第五陀螺儀50的敏感軸分布在X-Z平面上，第四陀螺儀40與X軸正方向的夾角為Θ，第五陀螺儀50與X軸正方向的夾角為ω，可以得出
g4= x*cos ( θ ) + z*sin ( θ ) ；g5 = χ 氺 cos(co) + (_z)氺 sin (ω)
其中，θ-ω 關(guān)0°且|θ-ω| 180°，且Θ和ω為已知,那么通過上式,利用g4和g5計算得到χ、ζ。第三陀螺儀30的敏感軸與X軸重合，故g3 = X。通過第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第四陀螺儀40及第五陀螺儀50的實際輸出分別得到X、Y、Z軸的實際角速度輸出，通過第三陀螺儀30的實際輸出得到X軸的實際角速度輸出，通過計算第一陀螺儀10與第二陀螺儀20的實際輸出、第三陀螺儀30的實際輸出、第四陀螺儀40與第五陀螺儀50的實際輸出分別同時得到X軸的實際角速度輸出，達成a=b=c模式ο綜上所述，本發(fā)明多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)及其備份方法通過第一陀螺儀10、第二陀螺儀20、第三陀螺儀30、第四陀螺儀40、第五陀螺儀50特殊的放置方式實現(xiàn)對X、Y、Z軸方向的角速度的感知，且節(jié)省了制造成本；同時將多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)分為第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)及第二陀螺儀傳感器系統(tǒng)，進行系統(tǒng)備份和自我判定故障點；無論哪一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，另一個系統(tǒng)都能夠保證整個多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)得到最關(guān)鍵的正確的角速度信息，從而保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準?！?br> 權(quán)利要求
1.一種多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)，其特征在于包括第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀、第一微處理器及第二微處理器，所述第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀固定設(shè)置在基板上，所述第一陀螺儀、第二陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀與第一微處理器組成第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)，所述第三陀螺儀與第二微處理器組成第二陀螺儀傳感器系統(tǒng)；其中，第三陀螺儀的敏感軸與多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的前后運動方向重合，第三陀螺儀感應(yīng)前后運動方向的角速度；多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的前后運動方向為X軸方向，在第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)中，基板所在平面為X-Y平面，第一陀螺儀的敏感軸及第二陀螺儀的敏感軸分布在X-Y平面上，第一陀螺儀與第二陀螺儀正交放置且均與Χ、γ軸成45°角；第四陀螺儀的敏感軸及第五陀螺儀的敏感軸分布在X-Z平面上，第四陀螺儀及第五陀螺儀正交放置且均與X、Z軸成45°角。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的備份方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)、分別計算第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的輸出值在X、Y、Z軸上的分量； 其中，第一陀螺儀的輸出值在X、Y、Z軸上的分量分別為xl、yl、zl,同樣的，第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀的輸出值在X、Y、Z軸上的分量分別為x2、y2、z2,x3、y3、z3, x4、y4、z4, x5、y5、z5, X、Y、Z軸的實際角速度為x、y、z,通過第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的放置角度可以得到 xl = cos (45° )x2 = cos(_45° )氺 x = cos (45° )x3 = x ； x4 =cos (45。) * X ; x5 = cos(135。)* x = -cos(45。)* x ;yl = cos (45。) * y ; y2 = cos (135。)* y = -cos (45。) * y ; y3 = 0 ； y4 =·0 ； y5 = 0 ； zl = 0 ； z2 = 0 ； z3 = 0 ； z4 = cos (45。) * z ; z5 = cos (-45。)* z =cos (45。)* z ;定義 k = cos (45° )，貝Ij :xl = x2 = x4 = k氺X， x3 = X； x5 = -k * x ；yl = k * y ； y2 = 一k氺y ； y3 = y4 = y5 = 0 ；zl = z2 = z3 = 0 ； z4 = z5 = k 氺 z ; (2)、計算第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出與X、Y、Z軸的實際角速度的關(guān)系；定義gl、g2、g3、g4、g5分別為第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出，則gl = xl + yl + zl= k 氺(x + y)； g2 = x2 + y2 + z2= k 氺(x - y)；g3 = x3 + y3 + z3= X ；g4 = x4 + y4 + z4= k 氺(x + z)；g5 = x5 + y5 + z5= k 氺(_x + z)； 從上述表達式可以計算得到 X 軸的實際角速度 X= (gl + g2) / 2k = (g4 - g5) / 2k = g3 ； Y軸的實際角速度y= (g2 - gl) / 2k;Z軸的實際角速度Z = (g4 + g5) / 2k; (3)、通過第一陀螺儀、第二陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出分別得到X、Y、Z軸的實際角速度輸出，通過第三陀螺儀的實際輸出得到X軸的實際角速度輸出，通過計算第一陀螺儀與第二陀螺儀的實際輸出、第三陀螺儀的實際輸出、第四陀螺儀與第五陀螺儀的實際輸出分別同時得到X軸的實際角速度輸出。
3.一種多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)，其特征在于包括第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀、第一微處理器及第二微處理器，所述第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀固定設(shè)置在基板上，所述第一陀螺儀、第二陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀與第一微處理器組成第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)，所述第三陀螺儀與第二微處理器組成第二陀螺儀傳感器系統(tǒng)；其中，第三陀螺儀的敏感軸與多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的前后運動方向重合，第三陀螺儀感應(yīng)前后運動方向的角速度；多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的前后運動方向為X軸方向，在第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)中，基板所在平面為X-Y平面，第一陀螺儀的敏感軸及第二陀螺儀的敏感軸分布在X-Y平面上，第一陀螺儀與X軸正方向的夾角為α，第二陀螺儀與X軸正方向的夾角為β，第四陀螺儀的敏感軸及第五陀螺儀的敏感軸分布在X-Z平面上，第四陀螺儀與X軸正方向的夾角為Θ，第五陀螺儀與X軸正方向的夾角為03，其中，|α_β|古O。且|α-β|古180°，|θ-ω|古0°且|θ-ω|關(guān) 180° 。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)的備份方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)、計算第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出與X、Y、Z軸的實際角速度的關(guān)系；Χ、Y、Z軸的實際角速度為X、y、z，gl、g2、g3、g4、g5分別為第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出，則gl = X氺cos ( a ) + y氺sin ( a ) ；g2 = x氺cos ( β ) + (-y)氺sin ( β ) 其中，|α-β|關(guān)O。且|α-β| 180°，且α和β為已知,通過上式,利用gl和g2計算得到X、y ; 第四陀螺儀的敏感軸及第五陀螺儀的敏感軸分布在x-z平面上，第四陀螺儀與X軸正方向的夾角為Θ，第五陀螺儀與X軸正方向的夾角為ω，可以得出g4= x*cos ( θ ) + z*sin ( θ ) ；g5 = χ 氺 cos(co) + (_z)氺 sin (ω) 其中，|θ-ω|關(guān)0°且|θ-ω| 180°，且Θ和ω為已知,通過上式,利用g4和g5計算得到X、z ; 第三陀螺儀的敏感軸與X軸重合，故g3 = X ; (2)、通過第一陀螺儀、第二陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀的實際輸出分別得到X、Y、Z軸的實際角速度輸出，通過第三陀螺儀的實際輸出得到X軸的實際角速度輸出，通過計算第一陀螺儀與第二陀螺儀的實際輸出、第三陀螺儀的實際輸出、第四陀螺儀與第五陀螺儀的實際輸出分別同時得到X軸的實際角速度輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)及其備份方法，其包括第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀、第一微處理器及第二微處理器，所述第一陀螺儀、第二陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀與第一微處理器組成第一陀螺儀傳感器系統(tǒng)，所述第三陀螺儀與第二微處理器組成第二陀螺儀傳感器系統(tǒng)。本發(fā)明通過第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀、第五陀螺儀特殊的放置方式實現(xiàn)對X、Y、Z軸方向的角速度的感知，且節(jié)省了制造成本；同時進行系統(tǒng)備份和自我判定故障點；無論哪一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，另一個系統(tǒng)都能夠保證整個多軸陀螺儀傳感器系統(tǒng)得到最關(guān)鍵的正確的角速度信息，從而保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。
文檔編號G01C19/00GK102944229SQ201210474499
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者吳細龍, 李玉成 申請人:東莞易步機器人有限公司