航姿参考系统

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上架日期： 2016年4月13日浏览量： 220次

航姿参考系统

产品价格：￥10（人民币）

规格：3DM-AHRS300A

发货地：上海

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商品详情

3DM-AHRS300A航姿参考系统(适用VG/AHRS)

3DM-AHRS300A航姿参考系统是一款高性能、低价位的惯性测量设备，可以用于导航、控制和动态测量。此系列产品采用密封设计，在恶劣的环境下仍能精密地测量运动载体的姿态角度、角速度、加速度。内部采用卡尔曼滤波进行多信息融合，并通过多项补偿保证测量精度。

图1 3DM-AHRS300A航姿参考系统外形

一、应用范围：

导航与控制、平台稳定与控制、通用航空与GPS 组合、船舶姿态的动态测量、采矿和自动耕作、火车和集装箱跟踪等，也适合院校、研究单位进行教学和科学研究使用。

二、产品特点：

1、高性价比、体积小；

2、高可靠性和稳定性；

3、动态环境下±180°姿态输出（横滚、俯仰），结合磁强计输出航向角；

4、高精度A/D转换，保证加速度计分辨率达到0.33 mg，陀螺分辨率达到0.007°/s；

5、全密封可靠设计，保证在恶劣环境下可以正常工作；

6、抗冲击、抗电磁干扰能力强；

7、可替代国内外同类产品。

三、性能指标

表1 3DM-AHRS300A性能指标

性能指标		参数	单位
输出数据格式		姿态角、角速率、加速度等
更新率		>100	Hz
启动时间		< 1	sec
姿态角	测量范围	±180	degree
	静态精度	Roll，pitch <0.3 Yaw <1 (with compass or GPS)	degree
	动态精度	< 1.5	degree
陀螺仪	测量范围	± 350	°/s
	分辨率	0.007	°/s
	零偏稳定性	0.007	°/s
	随机游走	2.0	°/√hr
	非线性（全温度）	0.1	%
加速度计	测量范围	± 17	g
	分辨率	0.3	mg
	零偏稳定性	0.2	mg
	随机游走	0.2	m/sec/√hr
	非线性（全温度）	0.1	%
磁强计	测量范围	±3.5	gasss
	分辨率	0.5	mgauss
	零位偏差	±4	mgauss
	输出噪声	1.25	mgauss

表2 3DM-AHRS300A绝对最大额定值

性能指标	参数	单位
供电电压	8.0 ~12.0	V
引脚电压范围	-0.3 ~5.25	V
结温	+125	oC

表3 3DM-AHRS300A电气特性

电气特性	最小	典型	最大	单位
供电电压	8.0		12.0	V
供电电流	50	100	200	mA
功耗	1.2			W

表4 3DM-AHRS300A物理特性

物理特性	参数		单位
尺寸	72x72x45(长x宽x高)		mm
重量	140		gram
规定温度范围	+25		oC
工作温度范围	-40	+85	oC
存储温度范围	-50	+85	oC

四、接口引脚定义

表5 3DM-AHRS300A引脚定义

序号	名称	功能
1	+VCC	供电
2	RX	RS232-RXD
3	TX	RS232-TXD
4	GND	地
5	Shell	外壳

五、结构尺寸

图2 3DM-AHRS300A结构尺寸

六、通讯协议

7.1 通讯接口及设置参数

3DM-AHRS300A航姿参考系统系列接口采用标准RS232和RS485A串行接口，系统加电后，程序在处理器中运行，并通过串行接口连接通讯，启动时间小于1秒。接口参数设置如表6：

表6


波特率	115200
数据位数	8
校验位	无
停止位	1

7.2 通讯协议结构

3DM-AHRS300A航姿参考系统的通讯协议采用统一的报文包结构形式，有效传输数据长度为0-255字节，总长度为5-260字节。其结构形式如下：

PRE

BID

MID

LEN

DATA

CS

表7

字节段	字节数	描述
PRE	1 字节	首字节，表示包起始（0xFA）
BID	1 字节	设备地址（默认：0x01）
MID	1 字节	报文种类（命令）
LEN	1 字节	数据长度
DATA	0 – 255 字节	数据
CS	1 字节	校验位

首字节（起始字节）(PRE)

每个消息包都以该字节作为起始字节，是一个特定字节，本版本下首字节为0xFA。

设备地址（BID）

每个微型航姿参考系统（MAHRS）3DM-S10A/都有的设备地址定义，默认为0x01。

报文种类（命令）（MID）

该字节段表示何种报文（命令），具体意义见7.3。

数据长度 (LEN)

表示数据（DATA）的长度，取值为0-255。如果为0，表示无数据字节。

数据(DATA)

报文中包含的有效数据，数据大小由数据长度（LEN）限定。

校验位（CS）

该字节段为一个字节，是报文的校验字节。它是由除其本身外所有字节的异或（XOR）计算得出。

7.3 通讯协议

一般每个报文包含特定的MID值，以及和报文种类（命令）MID相对应的数据长度的数据。3DM-AHRS300A航姿参考系统数据输出方式包括：

w 完全数据输出方式（原始数据）；

w 完全数据输出方式（处理数据）；

w 姿态角输出方式；

w 四元数输出方式；

w 姿态角及四元数输出方式。

7.3.1 输入报文格式

输入报文内容包括：

AHRS0 AHRS1, AHRS2, AHRS3, AHRS4 命令

AHRS0命令-完全数据输出方式1(VG)，连续输出MID=0x80，单步输出MID=0x81；

AHRS1命令-完全数据输出方式2(AHRS)，连续输出MID=0x82，单步输出MID=0x83；

AHRS2命令-姿态角输出方式，连续输出MID=0x84，单步输出MID=0x85；

AHRS3命令-四元数输出方式，连续输出MID=0x86，单步输出MID=0x87；

AHRS4命令-姿态角及四元数输出方式，连续输出MID=0x88，单步输出MID=0x89；

在收到输入报文后，微型航姿参考系统（MAHRS）3DM-S10A/B将立即响应，并执行相应的命令，连续或单步输出相应报文信息。

输入报文示例：

AHRS1 命令 – 完全数据输出方式；

输出报文：

0xFA 0x01 0x82 0x00 0x79

输出报文：

0xFA 0x01 0x82 0x40 LL LH HL HH … … … … LL LH HL HH CS

\________（数据区 64字节）________/

输出的报文前三个字节和输入报文相同，表示设备连接正常。第4字节为数据长度0x40，表示数据区有64个字节的有效数据，末尾字节CS为前面所有字节的异或（XOR）。

7.3.2 输出报文格式

如上面描述，用户可选择所需数据输出方式，输出报文格式如表8所示。

表8：输出报文格式

字节段	字节数	字节号	描述
PRE	1字节	0	首字节，表示包起始（0xFA）
BID	1字节	1	设备地址（默认：0x01）
MID	1字节	2	报文种类（命令）
LEN	1字节	3	数据长度
Data1	4字节	4-7	数据Data1
DataN	4字节	4N	数据DataN
CS	1字节	4(N+1)	校验位

3DM-AHRS300A航姿参考系统实际数据输出报文如表9至表13所示。

表9：AHRS0命令-完全数据输出方式1(VG)，连续输出MID=0x80，单步输出MID=0x81

字节段	字节数	字节号	描述
PRE	1字节	0	首字节，表示包起始（0xFA）
BID	1字节	1	设备地址（默认：0x01）
MID	1字节	2	0x80（或0x81）
LEN	1字节	3	0x40（64字节）
GyroX	4字节	4-7	X轴陀螺角速率原始数据 (rad/s)
GyroY	4字节	8-11	Y轴陀螺角速率原始数据 (rad/s)
GyroZ	4字节	12-15	Z轴陀螺角速率原始数据 (rad/s)
AccX	4字节	16-19	X轴加速度计原始数据 (mg)
AccY	4字节	20-23	Y轴加速度计原始数据 (mg)
AccZ	4字节	24-27	Z轴加速度计原始数据 (mg)
MagX	4字节	28-31	X轴磁强计原始数据 (mguass)
MagY	4字节	32-35	Y轴磁强计原始数据 (mguass)
MagZ	4字节	36-39	Z轴磁强计原始数据 (mguass)
Quat0	4字节	40-43	四元数1 W (scalar)
Quat1	4字节	44-47	四元数2 X
Quat2	4字节	48-51	四元数3 Y
Quat3	4字节	52-55	四元数4 Z
Roll	4字节	56-59	滚动角 (deg)
Pitch	4字节	60-63	俯仰角(deg)
Yaw	4字节	64-67	方位角(deg)
CS	1字节	68	校验位

表10：AHRS1命令-完全数据输出方式2（AHRS），连续输出MID=0x82，单步输出MID=0x83

字节段	字节数	字节号	描述
PRE	1字节	0	首字节，表示包起始（0xFA）
BID	1字节	1	设备地址（默认：0x01）
MID	1字节	2	0x82（或0x83）
LEN	1字节	3	0x40（64字节）
GyroX	4字节	4-7	X轴陀螺角速率(rad/s)
GyroY	4字节	8-11	Y轴陀螺角速率(rad/s)
GyroZ	4字节	12-15	Z轴陀螺角速率(rad/s)
AccX	4字节	16-19	X轴加速度计(mg)
AccY	4字节	20-23	Y轴加速度计(mg)
AccZ	4字节	24-27	Z轴加速度计(mg)
MagX	4字节	28-31	X轴磁强计(mguass)
MagY	4字节	32-35	Y轴磁强计(mguass)
MagZ	4字节	36-39	Z轴磁强计(mguass)
Quat0	4字节	40-43	四元数1 W (scalar)
Quat1	4字节	44-47	四元数2 X
Quat2	4字节	48-51	四元数3 Y
Quat3	4字节	52-55	四元数4 Z
Roll	4字节	56-59	滚动角 (deg)
Pitch	4字节	60-63	俯仰角(deg)
Yaw	4字节	64-67	方位角(deg)
CS	1字节	68	校验位

表11：AHRS2命令 - 姿态角输出方式，连续输出MID=0x84，单步输出MID=0x85

字节段	字节数	字节号	描述
PRE	1字节	0	首字节，表示包起始（0xFA）
BID	1字节	1	设备地址（默认：0x01）
MID	1字节	2	0x84（或0x85）
LEN	1字节	3	0x0C（12字节）
Roll	4字节	4-7	滚动角 (deg)
Pitch	4字节	8-11	俯仰角(deg)
Yaw	4字节	12-15	方位角(deg)
CS	1字节	16	校验位

表12：AHRS3命令 -四元数输出方式，连续输出MID=0x86，单步输出MID=0x87

字节段	字节数	字节号	描述
PRE	1字节	0	首字节，表示包起始（0xFA）
BID	1字节	1	设备地址（默认：0x01）
MID	1字节	2	0x86（或0x87）
LEN	1字节	3	0x10（16字节）
Quat0	4字节	4-7	四元数1 W (scalar)
Quat1	4字节	8-11	四元数2 X
Quat2	4字节	12-15	四元数3 Y
Quat3	4字节	16-19	四元数4 Z
CS	1字节	20	校验位

表13：AHRS4命令-姿态角及四元数输出方式，连续输出MID=0x88，单步输出MID=0x89

字节段	字节数	字节号	描述
PRE	1字节	0	首字节，表示包起始（0xFA）
BID	1字节	1	设备地址（默认：0x01）
MID	1字节	2	0x88（或0x89）
LEN	1字节	3	0x1C（28字节）
Quat0	4字节	4-7	四元数1 W (scalar)
Quat1	4字节	8-11	四元数2 X
Quat2	4字节	12-15	四元数3 Y
Quat3	4字节	16-19	四元数4 Z
Roll	4字节	20-23	滚动角 (deg)
Pitch	4字节	24-27	俯仰角(deg)
Yaw	4字节	28-31	方位角(deg)
CS	1字节	32	校验位