微機械慣性器件是集微型精密機械、微電子學(xué)、半導(dǎo)體集成電路等新技術(shù)于一身的世界前沿新技術(shù)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，目前微機械慣性器件憑借其價格低、可靠性高、尺寸小、重量輕等特點引起了國內(nèi)慣性技術(shù)及微電子技術(shù)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。以陀螺儀和加速度計為核心部件的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)已成為現(xiàn)代飛機、大型艦只和潛艇的一種重要導(dǎo)航設(shè)備，在其他一些民用領(lǐng)域中也有著十分廣泛和重要的應(yīng)用。以慣性系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的慣性測量和慣性定位系統(tǒng)，可以用于大地測量、地圖繪制、海洋調(diào)查、地球物理勘探、管道鋪設(shè)選線、石油鉆井定位和機器人等需要大范圍測量及精確定位的場合［1］。
　　本文在嵌入式Linux環(huán)境下使用ARM9開發(fā)板實現(xiàn)了對IMU輸出數(shù)據(jù)的采集和動態(tài)顯示，為進一步的工程應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
　　1 微慣性測量單元IMU
　　微慣性測量單元由6個傳感器組成，包括3個微機械陀螺儀和3個微機械加速度計，配置在立方體的3個正交平面上。其基本原理為古典的牛頓力學(xué)原理，由三根軸的陀螺確定載體的姿態(tài)，安裝在三根軸上的加速度計測出載體的加速度值，積分得到速度，再積分得到位移［1，2］。
　　本文所采用的慣性測量單元為XW-IMU5200。它以DSP為核心處理器，采用16 bit高精度多通道并行A/D轉(zhuǎn)換。其A/D轉(zhuǎn)換器的采樣率至少是慣性傳感器帶寬的4倍，能夠保持慣性傳感器的固有頻率。6路并行采集通道可實時接收加速度計和陀螺儀以及溫度傳感器的信號，保證了數(shù)據(jù)采集的一致性。圖1所示為本文所采用的XW-IMU5200的外觀。
　　
　　XW-IMU5200內(nèi)部有一個0.8 μs的計時器。計時器計數(shù)從0～216，然后開始新的周期（高位溢出后繼續(xù)）。每個數(shù)據(jù)周期中，在讀取內(nèi)部計時器之前和之后，分別對兩組慣性測量數(shù)據(jù)進行采樣，然后將得到的數(shù)據(jù)做數(shù)字濾波并封裝；慣性測量數(shù)據(jù)、計時器數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)通過XW-IMU5200的RS232口送出。
　　如圖2所示，Ti是周期的起點。從Ti到Ti1為0.1 ms，實現(xiàn)第一組數(shù)據(jù)的采樣；從Ti1到Ti2為1 ms，讀取內(nèi)部計時器；從Ti2到Ti3為0.1 ms ，實現(xiàn)第二組數(shù)據(jù)的采樣；從Ti3到Ti4進行濾波并封裝數(shù)據(jù)，對IMU為1.8 ms， 對IMU而言，最大數(shù)據(jù)輸出速率約為100 Hz，波特率為115 200 b/s。
　　
　　XW-IMU5200的測量數(shù)據(jù)包為19 bit，其定義如表1所示，數(shù)據(jù)為Little Endian格式，即低位（LSB）字節(jié)在先。