适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路技术方案

本发明专利技术公开了适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路，所述的集成电路包括：电源管理模块电路、微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路、信息解算电路；微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路、信息解算电路均与电源管理模块电路连接，微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路均与信息解算电路连接；解决目前Micro‑PNT系统电路体积大、功耗高、的问题，提供了Micro‑PNT系统的集成电路，实现了Micro‑PNT系统的单片集成的技术效果。

Integrated circuit for single chip micro positioning navigation system

The integrated circuit is disclosed for monolithic micro positioning navigation satellite system, integrated circuit comprises a power management module circuit, micro mechanical gyroscope control circuit, micro mechanical accelerometer measurement and control circuit, clock circuit, micro information calculating circuit; micro mechanical gyroscope measurement and control circuit, control circuit, micro accelerometer the micro clock circuit, information calculating circuit are connected with the power management module circuit, micro mechanical gyroscope control circuit, micro accelerometer, micro control circuit clock conditioning circuit are connected with the information solution circuit; solve the Micro PNT system circuit of large volume, high power consumption, the problem, provides the integrated circuit Micro PNT system, realize the Micro PNT system monolithic integrated technology.

【技术实现步骤摘要】
适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路
本专利技术涉及适用于单片微型定位导航授时系统，具体地，涉及适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路。
技术介绍
微型定位导航授时(MicroPositioning，NavigationandTiming，Micro-PNT)系统由DARPA(美国国防高级研究计划局)提出，其研究初衷在卫星定位系统暂时失效或短时间内无法工作的情况下，利用微惯导系统和高精度微时钟达到短时间高精度导航和定位的目的。典型的Micro-PNT系统至少包含三轴微机械陀螺仪、三轴微机械加速度计和一个高精度微时钟，但由于微机械陀螺仪、加速度计和高精度微时钟等器件需要配合相关电路才能正常工作，所以Micro-PNT系统中还应包含相应的电路控制和解算系统。Micro-PNT系统的应用领域很广，军事领域无疑是其最重要的应用方向，也是Micro-PNT技术的源动力，在单兵导航定位、智能弹药、无人战斗平台、微小型无人机等方面均对Micro-PNT有显著需求。Micro-PNT系统的采用了惯性导航和定位的工作原理：通过高精度微时钟获得高精度时间信息、通过高精度的三轴微机械陀螺仪获得载体空间转动角(速)度信息、通过高精度三轴微机械加速度计获得载体在空间的线加速度信息，进一步地，利用高精度时间信息对角速度求积分可得到载体的空间角度信息、利用高精度时间信息对线加速度求二次积分可得到载体的空间位移信息，最终通过相关的解算算法得到载体的位置信息以达到定位和导航的目的。为了充分体现Micro-PNT系统的小体积、低功耗、可批量生产等方面的特点，除了器件结构需要采用微机电系统工艺以外，其测控系统也应与之配合采用集成电路形式实现。基于此，有必要专利技术一种针对Micro-PNT系统的专用集成电路，以解决现有Micro-PNT系统电路集成度差的问题，使Micro-PNT系统真正实现单片集成。
技术实现思路
本专利技术为了解决目前Micro-PNT系统电路体积大、功耗高、的问题，提供了Micro-PNT系统的集成电路，以实现Micro-PNT系统的单片集成。为解决上述技术问题，本申请提供了适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路，包括：电源管理模块电路、微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路、信息解算电路；微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路、信息解算电路均与电源管理模块电路连接，微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路均与信息解算电路连接。其中，所述的电源管理模块电路输入端为外接电源，其主要功能是为各集成电路模块提供所需幅值的供电电压和电流，以保证各模块能正常工作。所述的电源管理模块主要包括了外接电源的电源滤波和保护模块、多路电源发生模块、二级电路滤波模块、电源智能控制模块等。所述的微机械陀螺仪测控电路用于为至少三个轴向的微机械陀螺仪的正常工作提供支持，同时输出三个轴向的微机械陀螺仪输出数据，用于信息解算电路使用。所述的三个轴向的微机械陀螺仪应相互正交，并分别检测载体的三轴角度信息(俯仰角、横滚角和航向角)。所述的微机械加速度计测控电路用于为至少三个轴向的微机械加速度计的正常工作提供支持，同时输出三个轴向的微机械加速度计输出数据，用于信息解算电路使用。所述的三个轴向的微机械加速度计应相互正交，并分别检测载体壳体坐标系X、Y、Z三个方向的加速度。所述的微时钟调理电路用于保证Micro-PNT系统微时钟的正常工作并提取微时钟的相关信号，用于授时信号输出和信息解算电路使用。所述的信息解算电路用于将提取到的三轴加速度信号、三轴陀螺仪信号及微时钟信号进行处理以达到为系统提供三轴位移、三轴速度、三轴加速度、三轴角速度、三轴角度、高精度时间等方面的信息。进一步的，所述的电源管理模块电路采用模拟或数字方式，用于将外部输入电源调节成多路的适用于不同器件的电源供给，主要包括：外接电源的电源滤波和保护模块，用于对外部输入电源进行滤波以减小外部电源干扰引起的问题和故障，同时，当外接电源出现电压突然增高或急剧波动时及时进行断电等方式的保护，进一步保证单片微型定位导航授时系统的安全。多路电源发生模块，所述的多路电源发生模块主要用于产生不同的供电电压以满足微型定位导航授时系统不同器件和电路的供电需求。二级电路滤波模块，所述的二级电路滤波模块主要用于对多路电源发生模块产生的电压进行再次滤波，以减小纹波等干扰对器件的影响。电源智能控制模块，所述的电源智能控制模块主要用于控制电源对各器件和电路的供电通断，当各器件和电路由于外界和自身问题出现短路和工作异常的状态时，控制该通道的电源智能控制模块将采用断开等处理方法以保证整个电源不影响微型定位导航授时系统中其他器件的正常工作。进一步的，所述的微机械陀螺仪测控电路主要包括：X、Y、Z轴微机械陀螺仪各自的驱动回路，所述的驱动回路主要包含了驱动检测接口、放大器、锁相环电路(或90°移相电路)、幅值提取电路、驱动控制器、调制器、驱动静电力矩施加装置。X、Y、Z轴微机械陀螺仪各自的检测回路，所述的检测回路包含了检测接口、放大器、解调器、低通滤波器，对于采用检测闭环方案的微机械陀螺仪还包括了调制器、检测反馈控制器、检测反馈力矩施加装置等。进一步的，所述的微机械加速度计测控电路主要包括：X、Y、Z轴微机械加速度计各自的检测回路，所述的检测回路包含了接口电路、放大器、低通滤波器等。对于采用谐振工作方式的微机械加速度计，其测控电路包括驱动回路，和测频回路，所述的驱动回路主要包含了驱动检测接口、放大器、锁相环电路(或90°移相电路)、幅值提取电路、驱动控制器、调制器、驱动静电力矩施加装置。所述的测频回路主要包括高精度频率测试电路。进一步的，所述的微时钟调理电路主要包括：微时钟物理系统接口电路、分频器、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器等模块，同时也可采用Σ-△调制器模块。进一步的，所述的信息解算电路主要包括：卡尔曼滤波模块、高精度积分模块、惯性导航计算模块等。本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：解决目前Micro-PNT系统电路体积大、功耗高、的问题，提供了Micro-PNT系统的集成电路，实现了Micro-PNT系统的单片集成的技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定；图1是根据本专利技术一个实施例的一种适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路结构框图；图2是根据本专利技术一个实施例的电源管理模块结构框图；图3是根据本专利技术一个实施例的微机械陀螺仪测控电路结构框图；图4是根据本专利技术一个实施例的微机械加速度计测控电路结构框图；图5是根据本专利技术一个实施例的微时钟调理电路结构框图；图6是根据本专利技术一个实施例的信息解算电路结构框图。具体实施方式本专利技术为了解决目前Micro-PNT系统电路体积大、功耗高、的问题，提供了Micro-PNT系统的集成电路，以实现Micro-PNT系统的单片集成。为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路，其特征在于，所述的集成电路包括：电源管理模块电路、微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路、信息解算电路；微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路、信息解算电路均与电源管理模块电路连接，微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路均与信息解算电路连接；其中：电源管理模块电路输入端为外接电源，用于为各集成电路模块提供所需幅值的供电电压和电流；微机械陀螺仪测控电路用于为至少三个轴向的微机械陀螺仪的正常工作提供支持，同时输出三个轴向的微机械陀螺仪输出数据，用于信息解算电路使用；所述的三个轴向的微机械陀螺仪相互正交，并分别检测载体的三轴角度信息；微机械加速度计测控电路用于为至少三个轴向的微机械加速度计的正常工作提供支持，同时输出三个轴向的微机械加速度计输出数据，用于信息解算电路使用；所述的三个轴向的微机械加速度计相互正交，并分别检测载体壳体坐标系X、Y、Z三个方向的加速度；微时钟调理电路用于保障微型定位导航授时系统微时钟的正常工作，并提取微时钟的相关信号，用于授时信号输出和信息解算电路使用；信息解算电路用于将提取到的三轴加速度信号、三轴陀螺仪信号及微时钟信号进行处理，并将处理后的信息传输给微型定位导航授时系统。...

【技术特征摘要】
1.适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路，其特征在于，所述的集成电路包括：电源管理模块电路、微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路、信息解算电路；微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路、信息解算电路均与电源管理模块电路连接，微机械陀螺仪测控电路、微机械加速度计测控电路、微时钟调理电路均与信息解算电路连接；其中：电源管理模块电路输入端为外接电源，用于为各集成电路模块提供所需幅值的供电电压和电流；微机械陀螺仪测控电路用于为至少三个轴向的微机械陀螺仪的正常工作提供支持，同时输出三个轴向的微机械陀螺仪输出数据，用于信息解算电路使用；所述的三个轴向的微机械陀螺仪相互正交，并分别检测载体的三轴角度信息；微机械加速度计测控电路用于为至少三个轴向的微机械加速度计的正常工作提供支持，同时输出三个轴向的微机械加速度计输出数据，用于信息解算电路使用；所述的三个轴向的微机械加速度计相互正交，并分别检测载体壳体坐标系X、Y、Z三个方向的加速度；微时钟调理电路用于保障微型定位导航授时系统微时钟的正常工作，并提取微时钟的相关信号，用于授时信号输出和信息解算电路使用；信息解算电路用于将提取到的三轴加速度信号、三轴陀螺仪信号及微时钟信号进行处理，并将处理后的信息传输给微型定位导航授时系统。2.根据权利要求1所述的适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路，其特征在于，载体的三轴角度信息包括：俯仰角信息、横滚角信息和航向角信息。3.根据权利要求1所述的适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路，其特征在于，所述信息解算电路用于为微型定位导航授时系统提供三轴位移、三轴速度、三轴加速度、三轴角速度、三轴角度、时间精度方面的信息。4.根据权利要求1所述的适用于单片微型定位导航授时系统的集成电路，其特征在于，所述的电源管理模块电路采用模拟或数字方式，将外部输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：周正高，
申请(专利权)人：周正高，
类型：发明
国别省市：四川,51