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高震抗的固态测量研究

高震抗的固态测量研究

[来源:http://www.hqmotorcn.com]    [作者:东莞电机厂]    [日期:2018-02-08 11:00]    [热度:]

惯性导航系统是指通过三轴陀螺和三轴加速度计作为敏感元件的导航参数解算系统,其中三轴陀螺仪测量载体的三轴转动角速度;三轴加速度计测量载体的3个平移运动的加速度。惯导设备可以根据已知的一个位置,将测量的载体的速度信息和角速度信息发送至处理器,处理器经过计算推导出下一点的位置,所以惯导系统可以连续的计算出运动中载体的位置信息。惯性导航设备不依赖于外部的任何信息,也不受外界电磁场的干扰;能提供位置、角速度、航向和姿态角数据;产生的数据信息连续性好并且噪声低;数据更新率高、短期内精度高稳定性好。

图1:IMU610外观图

IMU610外观图

内置精确的相互垂直安装的三轴环形硅振子陀螺仪、三轴油阻尼(或空气阻尼)加速度计以及GPS接收机,并经过三轴硅转台精密校准以满足不同条件下的性能需求。IMU610通过内置的微型处理器对测量的数据信息做卡尔曼滤波处理,东莞电机厂并进行数据解算,从而给出实时、准确的载体姿态角和传感器数据。同时IMU610具有以下优点:

1、内部具有减震功能,在强烈冲击下仍具有良好性能。

2、可以精确校准陀螺和加速度计因为自身特性带来的各种误差如零点、灵敏度、正交性误差等。

3、具有500Hz的快速计算和128kSPS高速同步采样的能力,从而保证运动细节的计算,提高信噪比,抑制混萱。

4、IMU610输出数据包速率最高可达250Hz(115200波特率)。

5、耗能低:典型值0.25A(12V)。

表1:IMU610性能指标

属性 指标 备注
航向
量程(°) +180  
精度(°) <2° RMS有GPS辅助
分辨率(°) 0.01  
姿态
量程(°)横滚,俯仰 +180  
动态精度(°) <0.5° RMS
分辨率(°) 0.01  
角速度
量程:横滚,俯仰, 偏航(°/s) +300 标准配置
  +900 高量程配置
零点绝对误差(°/s) <0.3° 无卡尔曼滤波
  <0.2° 卡尔曼滤波
分辨率(°/s) 0.01  
加速度
量程:X,Y,Z(g) +6 g  
电气接口
输入电压(DC V) 6 - 13 钳制电压大于15V
接口类型 10 Pin  

当IMU工作于垂直陀螺模式(VG)时,输出角度、卡尔曼滤波后的角速度和加速度。数据包格式如表2所示。

东莞电机惯导输出的数据包中包括帧头、角度、角速度、角加速度、温度传感器和时间信息。其中角度信息为16位有符号整型数据,,转换成度数需乘以系数360/32765;角速度信息为16位有符号整型数据,转换成。/s需乘以系数GRange/32768;加速度信息为16位有符号整型数据,转换成g单位需ARange/32768。Grange、Arange值得大小与Info位相关,Info为16位的状态位,定义如下表2:

表2:Info位的定义

15 14 13 12 11 10 9 8
Model2 Model1 Model0 SW ver2 SW ver1 SW ver0 HWv
er1
HWver0
7 6 5 4 3 2 1 0
GRange2 GRange1 GRange0 ARange1 ARange0 Sys
warning
Sys
Err
Overrange
Err

载体在运动过程中,需要通过检测卫星信号强度来确定天线是否对准卫星。由于处在实验阶段,因此并没有采用实际的信标接收机,而是信号发生器通过发射天线模拟卫星信号,然后接收天线接收信号,经过射频电路板信号处理后输出0〜3V电压信号。环球电机电压幅值直接反应信号强度,当电压为3V时表明接收天线对准了发射天线,当输出0V时,表示接收天线的指向不在波瓣范围内。

关键字:环球电机