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九自由度姿态传感器

简介

       九自由度姿态传感器(cfw21)是一款微型的全姿态测量传感装置,它由三轴mems 陀螺仪、三轴 mems 加速计、三轴磁通门式磁强计等三种类型的传感器构成。三轴陀螺用于测量载体三个方向的绝对角速率,三轴加速度计用于测量载体三个方向的加速度,三轴磁通门式磁强计用于测量三维地磁强度。系统可提供的输出数据有:原始数据、四元数、姿态数据等(产品外形如图 1 所示)。


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图 1 九自有度姿态传感器外型(cfw21-1/2)



特性

● 实时三轴惯性输出;

● 大于 100hz 的内部更新率;

● 7~25v 宽压供电;

● 实时姿态补偿,数据稳定;

● 低功耗、抗交变磁场;

● rs-232/rs-485 串行接口。

3. 应用领域

● 海洋浮标姿态测量;

● 侧扫声纳;

● rov、auv 控制;

● 海洋气象及水文设备姿态补偿;

● 水下平台稳定系统。


工作原理及软硬件框图

       cfw21 系统以两个分立的扩展卡尔曼滤波器为主框架,其中三轴陀螺仪输出值组成滤波器状态方程的更新矩阵,加速度计和磁传感器的输出值组成滤波器的观测方程部分。加速度计用于确定系统的初始姿态角,修正并确定陀螺在水平方向(俯仰角和横滚角)的漂移,三轴磁通门型磁强计用于提供方位角的初始对准以及修正陀螺的方位角漂移。cfw21 系统内部的嵌入式处理器中设计有传感器融合算法,重力测量值(通过加速度计)和磁北向测量值(通过磁力计)有机融合并对漂移进行补偿,避免了因为角速率数据的积分运算带来的误差无限累积。cfw21 系统相比无陀螺的电子罗盘具有很大的优势,在动态情况下它能够精确解算航姿,而一般的电子罗盘只能在静态条件下运用,在动态情况下无法得到精确的航姿信息。


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图 2 cfw21 硬件框图


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