惯性测量单元

3DM-GX4-15 是一个高性能的工业应用级别微型惯性测试单元(IMU)，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、一个温度传感器、一个气压高度计和一个运算复杂的自适应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倾斜测量和惯性测量。这些技术使得3DM-GX4-15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，提供精确的倾斜测量估值数据 • 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工业应用级别惯性测量单元（IMU ）

•

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

• 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 • 机器人控制

简介

3DM-GX4-15微型惯性测试单元提供各种输出数据参量，从完全标定的惯性测量（加速度，角速度和或角度增量和速度向量增量）到经过运算的定向估值的欧拉角（俯仰、翻滚）、旋转矩阵、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-GX4-15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) 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

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 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 ambient 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、角速度增量、速度向量增量、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、线性加速度、角速

度偏移补偿

传感器 加速度计 陀螺仪

气压计 测量范围 ±5 g ±300°/sec -1800 to10000m 非线性 ±0.03 % fs ±

0.03 % fs — 稳定性 ±0.04 mg 10°/hr — 初始偏移误差 ±0.002 g ±0.05°/sec — 稳定性比例因子 ±0.05 %

±0.05 %

噪声密度 100 μg/√Hz 0.005°/sec/√Hz 0.15mRMS 校正误差 ±0.05° ±0.05° 可调节带宽 225 Hz max 250 Hz max — 采样速率 4 kHz 4 kHz 10Hz 分辨率 <0.1mg <0.008°/sec <0.1m 误差补偿 0.06% typical 0.05% typical — 增益误差 0.05% typical 0.05% typical —

非线性比例因子 0.02% typical 0.06% max 0.02% typical 0.06% max

— 振动噪声

— 0.072°/srms/g2rms — 振动校正,

—

0.003°/s/g2rms

—