航姿参考系统AHRS

3DM-GX4-25 是一个高性能的微型航姿参考系统(AHRS)，使用最先进MEMS 传感技术。它联合使用一个三向加速度计、一个三向陀螺仪、一个三向磁力计、一个温度传感器、一个气压高度计和一个运算复杂的卡尔曼滤波器的内嵌双核微处理器。从而为用户提供精确的静态和动态姿态估计值和惯性测量。这些技术使得3DM-GX4-25成为同级别产品中体积最小和重量最轻的设备。 优点

• 高性能陀螺仪

∙ 噪声密度: 0.005°/sec/√Hz ∙ 漂移: 10°/hr

∙ g 2 灵敏度: 0.003°/s/g 2 rms

• 专用的运算微处理器，提供精确的位置、速度和姿态估值数据

• 高速采样频率及多种数据输出方式 • -40 °C to +85 °C 工作环境温度 • 动态环境下高性能和高稳定性

• 市场上最小，最轻的带自适应卡尔曼滤波器的微型航姿参考系统(AHRS)

• SDK 软件开发包及开放通信协议，易于集成开发自主系统 应用

在动态环境下为用户提供非常稳定和精确的导航和姿

态数据 •无人机车导航

• 平台稳定性和人工地平线 • 天线和相机指向 • 机车健康及使用状态监测 • 侦察, 监视,目标截获 • 机器人控制 • 人员追踪

简介

3DM-GX4-25微型航姿参考系统提供各种输出数据参量，从完全标定的惯性测量（加速度，角速度和磁场或角度增量和速度向量增量）到计算的定向估值（欧拉角--俯仰、滚动、偏转；旋转矩阵和四元素。由于使用了复杂的自适应卡尔曼滤波器，运算的估值数据不会受到磁场和直线运动的干扰。偏移追踪和传感器噪声模式可以让用户对自己的设备应用进行微调，从而达到更好的测量效果。所有参量都经过温度补偿和数学运算再转换到正交坐标系统。

系统的架构设计已经充分消除了多种可能的误差源：如由于温度变化引起的增益和补偿误差；由于电源电压波动引起的灵敏度变化等因素。陀螺仪漂移非常小，基于复杂的运算估值技术，3DM-GX4-25性能已经接近满足战术应用级别的要求。

性能

精度±0.25°(roll & pitch) ±0.8°（heading）

重复性0.3°

分辨率<0.01°

测量范围360°（3轴）

加速度计量程标准:±5g (可选±16g)

陀螺仪量程标准:±300°/Sec

可选:±75°/sec, ±150°/sec, 300°/sec, ±900°/sec

特点自适应卡尔曼滤波器追踪校准陀螺仪和加速度计漂移

磁力计磁场追踪补偿

机车动态模式选择

自适应测量噪声（开/关）

用户定义的面向坐标转换

可选的内部或外部航向源

地球磁场模式

WGS84 重力场模式

估算滤波器更新率500 Hz

IMU数据更新率 1 Hz to 1000 Hz

常规

接口USB 2.0 或RS232

波特率9,600 to 921,600 (默认:115,200) 供电电压 3.2 to 36 volts DC

功耗100mA (120mA max) Vpri(3.2V-5.5V); 550mW(800mW max) Vaux(5.2V-36V)

接头micro-DB9

工作温度-40 °C to +85 °C

震动极限500 G

尺寸规格36.0 x 24.4 x 11.1 mm(不含安装孔座) 重量16.5 g

软件开发包(SDK) 完全开放的通信协议和样本代码

IMU滤波器4阶滤波器:

模拟带宽限制滤波器；数字sigma-delta宽带抗混叠滤波器；数字均值滤波(用户可调节)采样频率为4 KHz,转换到物理单位；圆锥和划船效应积分补偿（1 KHz运算速度）

数据输出加速度、角速度、磁场、角速度增量、速度向

量增量、GPS时间、滤波器状况、姿态估值（欧

拉角、旋转矩阵、四元素）、姿态不确定值、

失重线性加速度、角速度偏移补偿

传感器加速度计陀螺仪磁力计气压计

测量范围±5 g ±300°/sec ±2.5 Gauss

-1800

to10000

m

非线性±0.03 % fs ±0.03 % fs ±0.4 % fs —

稳定性±0.04 mg 10°/hr ——

初始偏移

误差

±0.002 g ±0.05°/sec ±0.003 Gauss —

稳定性比

例因子

±0.05 % ±0.05 % ±0.1 %

噪声密度100 μg/√Hz 0.005°/sec/√Hz 100μGauss/√Hz

0.15m

RMS

校正误差±0.05°±0.05°±0.05°

可调节带

宽

225 Hz max 250 Hz max ——

采样速率 4 kHz 4 kHz 50 Hz 10Hz

分辨率<0.1mg <0.008°/sec —<0.1m

误差补偿0.06% 0.05% ——

增益误差0.05% 0.05% ——

非线性比

例因子

0.02%

0.06% max

0.02%

0.06% max

±0.0015 Gauss —

振动噪声—0.072°/srms/g2rms ——

振动校

正,

—0.003°/s/g2rms ——