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文本内容:
1.介绍IMU611定制版是可靠的固态惯性测量单元内置精确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、GPS接收机以及指南针,并经过三轴转台精密校准以满足不同条件下的性能需求数据融合通过内置DSP进行扩展卡尔慢滤波器实现,给出实时、准确的载体姿态和传感器数据
2.应用范围无人驾驶直升机和轻型直升机无人驾驶固定翼和自动导航车平台稳定和瞄准船舶及海底机器人惯性测量系统动中通机器人控制及机械状态监控车载导航
3.特性1.震动环境下良好的性能2.精确校准陀螺仪的零点、零点温度系数、灵敏度、灵敏度温度系数、正交性误差和加速度效应,加速度计的零点、零点温度系数、灵敏度、灵敏度温度系数和正交性误差3.500Hz快速计算,128kSPS高速同步采样保证运动细节的计算,抑制混叠,提高信噪比4.数据包速率最高250Hz,RS232接口5.低功耗典型
0.25A12V图1IMU611外观
4.安装轴向IMU611沿用NED坐标系,右手系,轴向见图5当X轴正方向指向载体前方时,绕X轴转向的角度为横滚角,绕Y轴转向的角度为俯仰角,绕Z轴转向的角度为航向角图2安装轴向
5.信号定义表18针插座的信号定义
6.使用及安装说明电源应为12V+/-1V直流,纹波50mV,电流至少
0.5A,若电源噪声较大,供电线路较长,请使用滤波器或者外置稳压器IMU应用M3半圆头螺丝固定在载体上,操作过程中的松动会影响测量精度IMU在初上电15秒内应保持静止直到数据输出,完成自检和初始对准过程如果初始对准过程不能完成,IMU将延迟数据输出直到完成有可能的话,尽量安装在载体重心或靠近重心的位置尽量避免剧烈震动、温度变变化(如安装在发动机旁),必要时使用减震器尽量对准IMU坐标轴与载体坐标轴
7.工作模式和数据包格式IMU611有以下几种工作模式垂直陀螺模式(VG),输出横滚、俯仰角、卡尔曼滤波修正后的陀螺仪角速度和加速度若要IMU611工作于VG模式,通过串口输出指令表2VG模式指令数据包格式表3数据包格式角度为16bit有符号整数int16,转换成度请乘以系数360/
32768.角速度为16bit有符号整数int16,转换成度/秒请乘以系数GRange/
32768.加速度为16bit有符号整数int16,转换成g单位请乘以系数ARange/
32768.传感器温度为16bit有符号整数int16,转换成摄氏度请乘以200/
32768.时间戳Timestamp为上电到当前的内部时间,32位无符号整数uint32,单位毫秒Info为状态字,定义如下表4Info的定义Model
2..0000IMU800001IMU610010WS601011MiniIMU1xxFuturemodelsSWver
2..0SoftwaremainversionHWver
1..0HardwaremainversionGRange
2..0Gyromeasurementrange00075deg/s001150deg/s010200deg/s011300deg/s100573deg/s101900deg/sARange
1..0002g013g105g1112gSyswarning:系统告警,指发生非致命性错误,如发送速度超过串口速度限制、串口接收缓冲区满、发送结果超过int16范围等若告警解除,1秒后消除此标志SysErr:发生重要错误、自检失败、传感器失败、初始化失败等,此标志位不清除SensorSaturationwarning:传感器超限告警,若不再超限,1秒后消除此标志2DAHRS模式在2DAHRS模式下,IMU611采集内部指南针的二维数据并修正航向角*3DAHRS模式将在下一次软件升级中提供进入2DAHRS模式指令表5进入2DAHRS模式指令数据格式表62DAHRS模式数据格式MXMYMZ为三轴磁场相对值,MXMY的量化矢量和为4000表72D保存设置到FLASHNMEA0183GPS接收机的输出数据以NMEA0183格式与二进制数据混合输出数据速率默认为1Hz位置耦合功能将在后续版本-IMU613的固件中提供
8.IMU610Assistant软件IMU610Assistant软件用于调试、配置IMU61X如图3图3IMU610Assistant软件
8.1软件安装安装setup.exe若需要,系统会提示更新windows.netframework到更新的版本
8.2软件使用左上角SerialPort卡选择串口波特率和串口号,Open打开串口默认波特率是57600bps在默认二进制数据格式下,右中段ArtificialHorizon卡可显示地平仪姿态,Heading显示航向陀螺仪积分或磁航向,右上角VRData区显示数值数据默认模式为二进制操作,垂直陀螺模式AttitudeandSensordata0x65若要2DAHRS模式,点击AHRSMODE2Dcompass若要修改波特率,或者数据速率,可在二进制模式下选择,也可以在文本模式配置不同波特率,不同模式下允许的最高数据速率不相同计算的方法如下允许的最高速率=波特率/10/每个数据包字节数例如在VG和AHRS模式下,57600bps波特率允许最高数据速率100Hz,而115200bps波特率下允许最高250Hz若要校准指南针(2D),点击二进制格式下CalibrateCompass2D.在载体水平或近似水平,原理主要磁场干扰的情况下在60秒内让载体旋转至少一周时间结束后程序会自动校准数据若要保存设置的工作状态,必须点击SaveconfigsPrintErrorlog可以打印内部最后16个错误或告警保存数据到文件,可在Logdatatofile那里点击Save升级固件按ASCII模进入ASCII模式,点击右边的Update,选择LDR文件开始升级如果升级中途出错导致中断,切记不要急于拔出电源重启,不要断电,马上重新按Update开始更新升级
9.IMU611性能指标艾伦方差下面的性能结果在25°C恒温下获得,10小时的静态数据角速率的带宽限制在20Hz,加速度的带宽限制在5Hz图7典型角速率艾伦方差(上)和加速度艾伦方差(下)机械图PinNumberFunction1电源正极,12V2电源地3RS-232数据发送4RS-232数据接受5请勿连接6心跳信号(每秒翻转一次)7RS-232信号地8RS-232信号地ByteNo.ContentDescription10xBDFirstheaderbyte20xDBSecondheaderbyte30x65AttitudewithHeaveandSensorOutputcommandbyte40x03Checksum:Byte-wiseXORofbyte1to
3.ByteNo.ContentDescription00xBDFirstheaderbyte10xDBSecondheaderbyte2Status0x043RollLSBofRoll4MSBofRoll5PitchLSBofPitch6MSBofPitch7YawLSBofYaw8MSBofYaw9DEBUG0LSBofDEBUG010MSBofDEBUG011DEBUG1LSBofDEBUG112MSBofDEBUG113GXLSBofx-axisgyroscope14MSBofx-axisgyroscope15GYLSBofy-axisgyroscope16MSBofy-axisgyroscope17GZLSBofz-axisgyroscope18MSBofz-axisgyroscope19AXLSBofx-axisaccelerometer20MSBofx-axisaccelerometer21AYLSBofy-axisaccelerometer22MSBofy-axisaccelerometer23AZLSBofz-axisaccelerometer24MSBofz-axisaccelerometer25TempLSBoftemperaturesensor26MSBoftemperaturesensor27TimestampLSBoftimestamp28Mid1oftimestamp29Mid2oftimestamp30MSBoftimestamp31InfoLSBofINFO32MSBofINFO33ChecksumByte-wiseXORofbyte0to3215141312Model2Model1Model0SWver2111098SWver1SWver0HWver1HWver07654GRange2GRange1GRange0ARange13210ARange0SyswarningSysErrOverrangeErrByteNo.ContentDescription10xBDFirstheaderbyte20xDBSecondheaderbyte30x45AHRSmode2Dcompass40x23ChecksumByteNo.ContentDescription00xBDFirstheaderbyte10xDBSecondheaderbyte2Status0x052Dcompass0x083Dcompass3RollLSBofRoll4MSBofRoll5PitchLSBofPitch6MSBofPitch7YawLSBofYaw8MSBofYaw9DEBUG0LSBofDEBUG010MSBofDEBUG011DEBUG1LSBofDEBUG112MSBofDEBUG113GXLSBofx-axisgyroscope14MSBofx-axisgyroscope15GYLSBofy-axisgyroscope16MSBofy-axisgyroscope17GZLSBofz-axisgyroscope18MSBofz-axisgyroscope19AXLSBofx-axisaccelerometer20MSBofx-axisaccelerometer21AYLSBofy-axisaccelerometer22MSBofy-axisaccelerometer23AZLSBofz-axisaccelerometer24MSBofz-axisaccelerometer25MXLSBofx-axismagneticfield26MSBofx-axismagneticfield27MYLSBofy-axismagneticfield28MSBofyaxismagneticfield29MZLSBofz-axismagneticfield30MSBofz-axismagneticfield31TempLSBoftemperaturesensor32MSBoftemperaturesensor33TimestampLSBoftimestamp34Mid1oftimestamp35Mid2oftimestamp36MSBoftimestamp37InfoLSBofInfo38MSBofInfo39ChecksumByte-wiseXORofbyte0to38ByteNo.ContentDescription10xBDFirstheaderbyte20xDBSecondheaderbyte30xA9SAVECONFIG40xCFChecksum属性指标备注航向量程°±180精度°2°有罗盘或GPS辅助分辨率°
0.01姿态量程:横滚,俯仰°±180±90动态精度°
0.3°直升机悬停和盘旋分辨率°
0.01角速度量程:横滚,俯仰,偏航°/sec±150±300标准配置±900高量程配置零点绝对误差°/sec
0.5deg/s工作温区无卡尔曼滤波
0.02deg/s卡尔曼滤波零点不稳定度°/hr6典型艾伦方差,高精度可选分辨率°/sec
0.01ARW°/√hr
0.28加速度量程:XYZg±12g
1.5-12g可选偏置稳定性mg15mg工作温区高精度可选分辨率mg1mg带宽传感器带宽20Hz带内部滤波,软件可调工作环境上电冲击100g@6ms非上电冲击10000g@
0.1ms抗震6grms20Hz-20kHz随机工作温度-40°C~85°C-40°C~105°C性能下降防护等级N/A电气接口输入电压DCV11-13箝制电压大于
15.0V尺寸mm65×57×41重量g100接口类型8Pin。