供應(yīng)航姿參考系統(tǒng)AHRS三軸陀螺3DM-S10

微 型 航 姿 參 考 系 統(tǒng)
MRS  3DM-S10A/B
 
傳統(tǒng)的航姿系統(tǒng)精度雖高但是成本也很高,而且體積也偏大,往往只適用軍事領(lǐng)域,在民用領(lǐng)域難以大規(guī)模使用。然而在越來(lái)越多的民用領(lǐng)域,如電子玩具、三維仿真、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、機(jī)器人、VR游戲等領(lǐng)域,都急需低成本小型化航姿參考系統(tǒng)。隨著嵌入式系統(tǒng)的飛速發(fā)展及新型高性能慣性元器件的出現(xiàn),使得研究低成本小型化航姿參考系統(tǒng)成為可能。上海思越研發(fā)一種基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器3DM系列微小型航姿參考系統(tǒng),具有低成本、小型化等特點(diǎn),且具有較高的精度。
1. 簡(jiǎn)介
微型航姿參考系統(tǒng)（MRS）3DM-S10A/B是一款微型的全姿態(tài)測(cè)量傳感裝置，它由三軸MEMS陀螺、三軸MEMS加速度計(jì)、三軸磁阻型磁強(qiáng)計(jì)等三種類(lèi)型的傳感器構(gòu)成。三軸陀螺用于測(cè)量載體三個(gè)方向的的角速率，三軸加速度計(jì)用于測(cè)量載體三個(gè)方向的加速度，在系統(tǒng)工作中，主要作用是感知系統(tǒng)的水平方向的傾斜，并用于修正陀螺在俯仰和滾動(dòng)方向的漂移，三軸磁阻型磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量三維地磁強(qiáng)度，用于提供方向角的初始對(duì)準(zhǔn)以及修正航向角漂移。微型航姿參考系統(tǒng)3DM-S10A/B可提供的輸出數(shù)據(jù)有：原始數(shù)據(jù)、四元數(shù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)等（產(chǎn)品外形如圖1所示）。
         
圖1  微型航姿參考系統(tǒng)（MRS）3DM-S10A/B外形（左 A型RS232接口、右 B型RS485接口）
2. 特性
 實(shí)時(shí)三軸慣性輸出；
 大于100Hz的內(nèi)部更新率；
 尺寸?。?br /> 低功耗；
 RS-485A串行接口，方便連接。
3. 應(yīng)用領(lǐng)域
 車(chē)載控制系統(tǒng)；
 航空航天電子系統(tǒng)；
 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)；
 平臺(tái)穩(wěn)定系統(tǒng)；
 機(jī)器人控制等。
4. 工作原理及軟硬件框圖
微型航姿參考系統(tǒng)（MRS）3DM-S10A/B采用陀螺來(lái)測(cè)量載體的角速率，然后載體的姿態(tài)角（航向角、俯仰角和滾動(dòng)角）就可以通過(guò)陀螺輸出數(shù)據(jù)的特定的解算方法來(lái)獲得。加速度計(jì)用于確定3DM-S10A/B初始的姿態(tài)，并修正并確定陀螺在水平方向（俯仰角和滾動(dòng)角）的漂移。三軸磁阻型磁強(qiáng)計(jì)用于提供方位角的初始對(duì)準(zhǔn)以及修正陀螺的航向角漂移。微型航姿參考系統(tǒng)（MRS）3DM-S10A/B內(nèi)部的嵌入式處理器中設(shè)計(jì)有傳感器融合算法，重力測(cè)量值（通過(guò)加速度計(jì)）和磁北向測(cè)量值（通過(guò)磁力計(jì)）有機(jī)融合并對(duì)漂移進(jìn)行補(bǔ)償，避免了因?yàn)榻撬俾蕯?shù)據(jù)的積分運(yùn)算帶來(lái)的誤差的無(wú)限累積。而微型航姿參考系統(tǒng)（MRS）3DM-S10A/B比無(wú)陀螺的電子羅盤(pán)具有很大的優(yōu)勢(shì)，在動(dòng)態(tài)情況下它能夠解算航姿，而一般的電子羅盤(pán)只能在靜態(tài)條件下運(yùn)用，在動(dòng)態(tài)情況下無(wú)法得到的航姿信息。微型航姿參考系統(tǒng)（MRS）3DM-S10A/B可以可靠提供全姿態(tài)信息和原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)更新率可達(dá)到100Hz以上。
 
5. 規(guī)格
表1 3DM-S10A/B *額定值
性能指標(biāo) 極限值 單位
供電電壓 (Vss-Vdd) -0.3 … +6 V
引腳電壓范圍 -0.3 … +6 V
結(jié)溫 +125 oC
表2 3DM-S10A/B 性能指標(biāo)
性能指標(biāo) 最小 典型  單位
輸出數(shù)據(jù)格式 原始數(shù)據(jù)、四元數(shù)、姿態(tài)角 
內(nèi)部更新率 100 Hz
啟動(dòng)時(shí)間  < 1   sec
靜態(tài)角度誤差 (航向) 0.1 0.2 1 degree
靜態(tài)角度誤差 (俯仰、滾動(dòng)) 0.03 0.05 0.1 degree
重復(fù)性誤差 (航向) 0.1 0.5 2 degree
方向角分辨率  >0.01  degree
陀螺速率測(cè)量范圍  ±500   °/sec
加速度測(cè)量范圍  ±2  g
磁力計(jì)測(cè)量范圍  ±1.0   Gauss
電氣特性  
供電電壓 4.5  5.0  9.0  V
供電電流  40  60 80  mA
功耗  300   mW
物理特性  
尺寸 28x33x20 mm
重量 18 gram
規(guī)定溫度范圍  +25  oC
工作溫度范圍 -25  +70 oC
存儲(chǔ)溫度范圍  -25   +80 oC
表3 3DM-S10A/B 引腳定義
序號(hào) 名稱(chēng) 功能 
 
A 
B
1 +5V 供電  
2 A A-RS485  
3 B B-RS485  
4 GND 地  
從陀螺儀、加速度計(jì)、磁力計(jì)以及內(nèi)部溫度傳感器得到的數(shù)據(jù)，全部被傳輸?shù)角度胧较到y(tǒng)-數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）中。數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）依據(jù)特定的算法以及存儲(chǔ)在Flash存儲(chǔ)器中的標(biāo)定數(shù)據(jù)處理來(lái)自傳感器的原始數(shù)據(jù)，作為其基本算法，微型航姿參考系統(tǒng)（MRS）3DM-S10A/B采用自適應(yīng)卡爾曼濾波算法，該算法能夠自動(dòng)調(diào)整并適應(yīng)不斷變化的動(dòng)態(tài)條件，而無(wú)需外部人為的干預(yù)。
每一個(gè)微型航姿參考系統(tǒng)（MRS）3DM-S10A/B產(chǎn)品均在特定的環(huán)境實(shí)驗(yàn)條件下，并參考已知溫度下的加速度、角速率和磁場(chǎng)進(jìn)行的標(biāo)定，并將標(biāo)定數(shù)據(jù)輸入每個(gè)產(chǎn)品中。用戶可以通過(guò)RS-485A收發(fā)接口接收航姿信息及原始數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以通過(guò)命令方式進(jìn)行交互操作（詳見(jiàn)微型航姿參考系統(tǒng)（MRS）3DM-S10A/B通信協(xié)議）。微型航姿參考系統(tǒng)（MRS）3DM-S10A/B 的供電電源標(biāo)準(zhǔn)值為DC+5.0V，數(shù)據(jù)線和電源線整合在一個(gè)接插裝置中，方便使用，各引腳定義參見(jiàn)表3。
標(biāo)簽：     上海市3dm-s10   上海市3dm-s10廠家