1.介绍：
传统的姿势丈量体系选用捷联式惯导体系（SINS），比较平台式惯导体系而言，其具有体积相对更小，本钱相对更低，易于装置和保护并且可靠性更高的有点，因而，捷联惯导体系在飞行器导航和姿势丈量中得到了广泛的研讨和运用。
可是，传统的姿势丈量体系包含捷联式惯导遍及具有体积大，重量大，杂乱程度高级特色，使得传统的姿势丈量体系无法运用于日常运用。一起，传统的捷联惯导体系一般需求一个寻北体系的辅佐来取得载体的方位角，可是传统的寻北体系多为根据陀螺的体系，其体积和杂乱度也是日常运用所无法承受的。可见，关于对体积具有严厉约束的嵌入式体系而言，需求研发一种小型的姿势丈量体系来满意其姿势丈量的要求。MEMS技能和MR技能的快速开展，为研发这种低本钱，小体积，高集成度的姿势丈量体系供给了或许，然后能够使得对体积和本钱灵敏的体系具有姿势丈量的才干。
本文论说了由MEMS加速度计和MR传感器组成的姿势丈量体系。在本体系中，三轴MEMS加速度计用来取得载体根据重力向量的俯仰角和横滚角，而三轴MR传感器的输出经过以俯仰角和横滚角为参数的矩阵改换后能够给出载体相关于地磁北极的方位角。
2.硬件描绘：
本论文论说的姿势丈量体系主要由三轴MEMS加速度计，三轴MR传感器，ARM内核微操控器和用于显现成果的LCD显现器组成。
2.1三轴MR传感器
本体系选用了Honeywell的HMC2003三轴磁阻传感器。HMC2003是一个高灵敏度三轴MR传感器，它是由单轴MR传感器HMC1001和双轴MR传感器HMC1002组合而成。其精度能够到达400ugauss，量程为±2gauss，灵敏度为1V/gauss.磁阻传感器在阅历了强磁场之后会被磁化而引起磁滞，然后引起输出信号的失真，Honeywell的“set/reset”功用能够消除这种磁滞而使传感器康复到正常的作业状况。
2.2 三轴MEMS加速度计
本体系中的加速度计选用了Freescale的MMA7260Q单片三轴加速度计。MMA7260Q是一个低本钱的电容式微机械加速度计，其内部具有信号调整、单极低通滤波器、温度补偿等功用，其量程能够经过编程挑选1.5g/2g/4g/6g之一。其主要特色如下：
2.3 微处理器
本体系选用的微处理器为Atmel公司的At91sam7s64 ARM微操控器。At91sam7s64是根据32位ARM内核的低管脚数高性能并且内置Flash的微操控器。其内部集成了64k字节Flash和16k字节的SRAM以及很多的外设接口，例如两个USART接口，能够别离用来与PC机通讯和操控串口LCD屏显现丈量成果。其具有一个10位的SAR逐次迫临式A/D转化器，并具有8选1模仿复用器。A/D转化器的采样率能够到达384ksps.At91sam7s64的ARM内核的最高运转频率能够到达55MHz，0.9Mips/MHz，以上的特色使At91sam7s64十分适合于低本钱体积灵敏的姿势丈量体系。
2.4硬件结构：
本体系的硬件结构如图2.4 -1所示。因为At91sam7s64具有片上A/D转化器并且具有8选1模仿复用器，使得MMA7620Q和HMC2003能够直接与微操控器相连而不用外加A/D转化器和复用器，不只降低了体系的本钱和体积，提高了体系的集成度，一起减少了差错源，提高了精度。经过A/D转化的丈量数据经过ARM核的处理后，被送到串口LCD并经过RS232接口送入PC机进行进一步的剖析。
3.姿势参数的取得
在本体系中，三轴加速度计和三轴MR传感器都以以下的方法装置于电路板上：它们的X轴平行于体系的横轴指向右，Y轴平行于体系的纵轴指向前，X、Y、Z轴界说为右手坐标体系，如图3 -1所示。
3.1俯仰角与横滚角的取得：
为了取得体系根据重力向量的俯仰角θ和横滚角φ，需求运用加速度计的三个输出：Ax， Ay， Az.俯仰角和横滚角能够经过以下公式（1）和公式（2）核算得到。关于微操控器，函数中的arctan（x）需求经过以下公式（3）的泰勒打开后才干核算得到。
3.2方位角的取得：
为了取得体系相关于当地地磁向量的方位角，需求运用MR传感器的三个输出Mx， My， Mz.当体系置于水平状况时（俯仰角和横滚角都为0）时，方位角ψ能够由公式（4）直接给出，可是在大多数情况下，体系并不是作业在水平状况，此刻地磁场的竖直重量将会影响Mx和My的值，因而不能直接由公式（4）取得相关于地磁向量的方位角。为了在所有情况下都能取得正确的方位角，有必要将俯仰角和横滚角考虑在内，即有必要经过以俯仰角和横滚角为参数的坐标改换，将测得的（Mx， My， Mz）向量改换为与载体坐标系有相同方位角的水平坐标系下的向量（M‘x ， M’y， M‘z），其改换矩阵如公式（5）。
至此，体系的3个姿势参数悉数由公式（1）（2）（7）给出。
