IMU611用戶手冊(cè)V14

1、目錄1.介紹12.應(yīng)用范圍13.特性14.安裝軸向25.信號(hào)定義36.使用及安裝說(shuō)明47.工作模式和數(shù)據(jù)包格式48. IMU610 Assistant軟件108.1軟件安裝118.2軟件使用119. IMU611性能指標(biāo)12聯(lián)系方式15機(jī)械圖161.介紹IMU611定制版是可靠的固態(tài)慣性測(cè)量單元。內(nèi)置精確相互垂直安裝的三軸環(huán)形硅振子陀螺儀、三軸油阻尼（或空氣阻尼）加速度計(jì)、GPS接收機(jī)以及指南針，并經(jīng)過(guò)三軸轉(zhuǎn)臺(tái)精密校準(zhǔn)以滿足不同條件下的性能需求。數(shù)據(jù)融合通過(guò)內(nèi)置DSP進(jìn)行擴(kuò)展卡爾慢濾波器實(shí)現(xiàn)，給出實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的載體姿態(tài)和傳感器數(shù)據(jù)。2.應(yīng)用范圍無(wú)人駕駛直升機(jī)和輕型直升機(jī)。無(wú)人駕駛固定翼和自動(dòng)導(dǎo)航

2、車。平臺(tái)穩(wěn)定和瞄準(zhǔn)。船舶及海底機(jī)器人。慣性測(cè)量系統(tǒng)。動(dòng)中通。機(jī)器人控制及機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控。車載導(dǎo)航。3.特性1震動(dòng)環(huán)境下良好的性能。2精確校準(zhǔn)陀螺儀的零點(diǎn)、零點(diǎn)溫度系數(shù)、靈敏度、靈敏度溫度系數(shù)、正交性誤差和加速度效應(yīng)，加速度計(jì)的零點(diǎn)、零點(diǎn)溫度系數(shù)、靈敏度、靈敏度溫度系數(shù)和正交性誤差。3500Hz快速計(jì)算，128kSPS高速同步采樣保證運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)的計(jì)算，抑制混疊，提高信噪比。4數(shù)據(jù)包速率最高250Hz，RS232接口。5低功耗：典型0.25A (12V)。圖1 IMU611外觀4.安裝軸向IMU611沿用NED坐標(biāo)系，右手系，軸向見(jiàn)圖5。當(dāng)X軸正方向指向載體前方時(shí)，繞X軸轉(zhuǎn)向的角度為橫滾角，繞Y軸轉(zhuǎn)向

3、的角度為俯仰角，繞Z軸轉(zhuǎn)向的角度為航向角。圖2安裝軸向5.信號(hào)定義表1 8針插座的信號(hào)定義Pin NumberFunction1電源正極，12V2電源地3RS-232 數(shù)據(jù)發(fā)送4RS-232 數(shù)據(jù)接受5請(qǐng)勿連接6心跳信號(hào)（每秒翻轉(zhuǎn)一次）7RS-232信號(hào)地8RS-232信號(hào)地6.使用及安裝說(shuō)明1. 電源應(yīng)為12V+/-1V直流，紋波<50mV，電流至少0.5A，若電源噪聲較大，供電線路較長(zhǎng)，請(qǐng)使用濾波器或者外置穩(wěn)壓器。2. IMU應(yīng)用M3半圓頭螺絲固定在載體上，操作過(guò)程中的松動(dòng)會(huì)影響測(cè)量精度。3. IMU在初上電15秒內(nèi)應(yīng)保持靜止直到數(shù)據(jù)輸出，完成自檢和初始對(duì)準(zhǔn)過(guò)程。如果初始對(duì)準(zhǔn)過(guò)程不能

4、完成，IMU將延遲數(shù)據(jù)輸出直到完成。4. 有可能的話，盡量安裝在載體重心或靠近重心的位置。5. 盡量避免劇烈震動(dòng)、溫度變變化（如安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)旁），必要時(shí)使用減震器。6. 盡量對(duì)準(zhǔn)IMU坐標(biāo)軸與載體坐標(biāo)軸。7.工作模式和數(shù)據(jù)包格式IMU611有以下幾種工作模式：1. 垂直陀螺模式（VG），輸出橫滾、俯仰角、卡爾曼濾波修正后的陀螺儀角速度和加速度。若要IMU611工作于VG模式，通過(guò)串口輸出指令：表2 VG模式指令Byte No.ContentDescription10xBDFirst header byte20xDBSecond header byte30x65Attitude (with He

5、ave and Sensor) Output command byte40x03Checksum: Byte-wise XOR of byte 1 to 3.數(shù)據(jù)包格式：表3數(shù)據(jù)包格式Byte No.ContentDescription00xBDFirst header byte10xDBSecond header byte2Status0x043RollLSB of Roll4MSB of Roll5PitchLSB of Pitch6MSB of Pitch7YawLSB of Yaw8MSB of Yaw9DEBUG0LSB of DEBUG010MSB of DEBUG011DEBUG

6、1LSB of DEBUG112MSB of DEBUG113GXLSB of x-axis gyroscope14MSB of x-axis gyroscope15GYLSB of y-axis gyroscope16MSB of y-axis gyroscope17GZLSB of z-axis gyroscope18MSB of z-axis gyroscope19AXLSB of x-axis accelerometer20MSB of x-axis accelerometer21AYLSB of y-axis accelerometer22MSB of y-axis accelero

7、meter23AZLSB of z-axis accelerometer24MSB of z-axis accelerometer25TempLSB of temperature sensor26MSB of temperature sensor27TimestampLSB of timestamp28Mid1 of timestamp29Mid2 of timestamp30MSB of timestamp31InfoLSB of INFO32MSB of INFO33ChecksumByte-wise XOR of byte 0 to 32角度為16bit有符號(hào)整數(shù)(int16)，轉(zhuǎn)換成度

8、請(qǐng)乘以系數(shù)360/32768.角速度為16bit有符號(hào)整數(shù)(int16)，轉(zhuǎn)換成度/秒請(qǐng)乘以系數(shù)GRange/32768.加速度為16bit有符號(hào)整數(shù)(int16)，轉(zhuǎn)換成g單位請(qǐng)乘以系數(shù)ARange/32768.傳感器溫度為16bit有符號(hào)整數(shù)(int16)，轉(zhuǎn)換成攝氏度請(qǐng)乘以200/32768.時(shí)間戳Timestamp為上電到當(dāng)前的內(nèi)部時(shí)間，32位無(wú)符號(hào)整數(shù)(uint32)，單位毫秒。Info為狀態(tài)字，定義如下：表4 Info的定義15141312Model2Model1Model0SW ver2111098SW ver1SW ver0HW ver1HW ver07654GRange2GR

9、ange1GRange0ARange13210ARange0Sys warningSys ErrOver range ErrModel <2.0>000 IMU800001 IMU610010 WS601011 MiniIMU1xx Future modelsSW ver<2.0> Software main versionHW ver<1.0> Hardware main versionGRange<2.0> Gyro measurement range000 75deg/s001 150deg/s010 200deg/s011 300deg/

10、s100 573deg/s101 900deg/sARange<1.0>00 2g01 3g10 5g11 12gSys warning: 系統(tǒng)告警，指發(fā)生非致命性錯(cuò)誤，如發(fā)送速度超過(guò)串口速度限制、串口接收緩沖區(qū)滿、發(fā)送結(jié)果超過(guò)int16范圍等。若告警解除，1秒后消除此標(biāo)志。Sys Err: 發(fā)生重要錯(cuò)誤、自檢失敗、傳感器失敗、初始化失敗等，此標(biāo)志位不清除。Sensor Saturation warning: 傳感器超限告警，若不再超限，1秒后消除此標(biāo)志。2. 2D AHRS模式在2D AHRS模式下，IMU611采集內(nèi)部指南針的二維數(shù)據(jù)并修正航向角。*3D AHRS模式將在下一次

11、軟件升級(jí)中提供。進(jìn)入2D AHRS模式指令：表5進(jìn)入2D AHRS模式指令Byte No.ContentDescription10xBDFirst header byte20xDBSecond header byte30x45AHRS mode (2D compass)40x23Check sum 數(shù)據(jù)格式：表6 2D AHRS模式數(shù)據(jù)格式Byte No.ContentDescription00xBDFirst header byte10xDBSecond header byte2Status0x05(2D compass) 0x08 (3D compass)3RollLSB of Roll4

12、MSB of Roll5PitchLSB of Pitch6MSB of Pitch7YawLSB of Yaw8MSB of Yaw9DEBUG0LSB of DEBUG010MSB of DEBUG011DEBUG1LSB of DEBUG112MSB of DEBUG113GXLSB of x-axis gyroscope14MSB of x-axis gyroscope15GYLSB of y-axis gyroscope16MSB of y-axis gyroscope17GZLSB of z-axis gyroscope18MSB of z-axis gyroscope19AXLS

13、B of x-axis accelerometer20MSB of x-axis accelerometer21AYLSB of y-axis accelerometer22MSB of y-axis accelerometer23AZLSB of z-axis accelerometer24MSB of z-axis accelerometer25MXLSB of x-axis magnetic field26MSB of x-axis magnetic field27MYLSB of y-axis magnetic field28MSB of y axis magnetic field29

14、MZLSB of z-axis magnetic field30MSB of z-axis magnetic field31TempLSB of temperature sensor32MSB of temperature sensor33TimestampLSB of timestamp34Mid1 of timestamp35Mid2 of timestamp36MSB of timestamp37InfoLSB of Info38MSB of Info39ChecksumByte-wise XOR of byte 0 to 38MX, MY, MZ為三軸磁場(chǎng)相對(duì)值，MX, MY的量化矢量

15、和為4000。表7 2D 保存設(shè)置到FLASHByte No.ContentDescription10xBDFirst header byte20xDBSecond header byte30xA9SAVE CONFIG40xCFCheck sum NMEA0183GPS接收機(jī)的輸出數(shù)據(jù)以NMEA0183格式與二進(jìn)制數(shù)據(jù)混合輸出。數(shù)據(jù)速率默認(rèn)為1Hz。位置耦合功能將在后續(xù)版本-IMU613的固件中提供。8. IMU610Assistant軟件IMU 610Assistant軟件用于調(diào)試、配置IMU61X。如圖3。圖3IMU610 Assistant軟件8.1軟件安裝1. 安裝setup.exe

16、2. 若需要，系統(tǒng)會(huì)提示更新windows .netframework到更新的版本。8.2軟件使用1. 左上角Serial Port卡選擇串口波特率和串口號(hào)，Open打開(kāi)串口。默認(rèn)波特率是57600bps。2. 在默認(rèn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式下，右中段Artificial Horizon卡可顯示地平儀姿態(tài)，Heading顯示航向(陀螺儀積分或磁航向)，右上角VR Data區(qū)顯示數(shù)值數(shù)據(jù)。3. 默認(rèn)模式為二進(jìn)制操作，垂直陀螺模式Attitude and Sensor data 0x65。4. 若要2D AHRS模式，點(diǎn)擊AHRS MODE (2D compass)。5. 若要修改波特率，或者數(shù)據(jù)速率，可在

17、二進(jìn)制模式下選擇，也可以在文本模式配置。不同波特率，不同模式下允許的最高數(shù)據(jù)速率不相同。計(jì)算的方法如下：允許的最高速率 = 波特率/10/每個(gè)數(shù)據(jù)包字節(jié)數(shù)例如在VG和AHRS模式下，57600bps波特率允許最高數(shù)據(jù)速率100Hz，而115200bps波特率下允許最高250Hz。6. 若要校準(zhǔn)指南針（2D），點(diǎn)擊二進(jìn)制格式下Calibrate Compass 2D. 在載體水平或近似水平，原理主要磁場(chǎng)干擾的情況下在60秒內(nèi)讓載體旋轉(zhuǎn)至少一周。時(shí)間結(jié)束后程序會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。7. 若要保存設(shè)置的工作狀態(tài)，必須點(diǎn)擊Save configs。8. Print Error log可以打印內(nèi)部最后16個(gè)錯(cuò)

18、誤或告警。9. 保存數(shù)據(jù)到文件，可在Log data to file那里點(diǎn)擊Save。10. 升級(jí)固件：按ASCII模進(jìn)入ASCII模式，點(diǎn)擊右邊的Update，選擇LDR文件開(kāi)始升級(jí)。如果升級(jí)中途出錯(cuò)導(dǎo)致中斷，切記不要急于拔出電源重啟，不要斷電，馬上重新按Update開(kāi)始更新升級(jí)。9. IMU611性能指標(biāo)屬性指標(biāo)備注航向量程 (°)±180精度(°)<2°有羅盤或GPS輔助分辨率 (°)0.01姿態(tài)量程: 橫滾，俯仰 (°)±180, ±90動(dòng)態(tài)精度 (°)<0.3°直升機(jī)懸停和盤旋分辨率 (°)0.01角速度量程: 橫滾，俯仰，偏航 (°/sec)±150, ±300標(biāo)準(zhǔn)配置±900高量程配置零點(diǎn)絕對(duì)誤差(°/sec)< 0.5deg/s工作溫區(qū)無(wú)卡爾曼濾波<0.02deg/s卡爾曼濾波零點(diǎn)不穩(wěn)定度(°/hr)6典型艾倫方差，高精度可選分辨率 (°/sec)0.01ARW (°/hr)<0.28加速度量程: X,Y,Z(g)±12g1.5-12g可選偏置穩(wěn)定性 (mg)<15mg工作溫區(qū)高精度可選分辨率 (mg)<