惯性导航实验系统
    

惯导/航姿/运动传感教学实验系统

1 系统用途

惯导/航姿/运动传感教学实验系统，该系统标配双轴电动转台和一个MEMS器件的AHRS航姿参考系统，该传感器由九轴惯性测量组合，包含三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁强计传感器，能满足导航、制导与控制专业的学生了解惯性导航及飞行控制原理，有助于学生理解、熟悉、掌握惯性导航/航向姿态/运动状态采集的原理、技术及其应用，还可设计开发各类飞行器、车辆、船舶、机器人、工程机械、穿戴式等各类运动载体测量及控制的创新实验。

2 功能特点

2.1 较低的价格，可以让众多学生同时动手实验，引领国内惯导/航姿/运动传感教学和实验进入普及化时代；

2.2 国内首家配备低成本电动转台，可做定量实验，更好的掌握惯导/航姿/运动传感技术；

2.3 提供全面的相关教学和实验配套服务，减轻教师的负担；

2.4 集成度高，包含了各类运动相关传感器；

2.5 实验覆盖全面，从单一运动传感器实验到所有运动传感器融合的综合实验；

2.6 通过自身在国内惯导/航姿/运动传感领域的领先技术，实现惯导/航姿/运动传感实验室方案的不断升级，真正使高校教学/实验/科研水平跟上技术发展的潮流；

2.7 可为学校量身定做相关实验系统；

3 实验设备

 

 

 

3.1 惯导/航姿模块(3DM-E10A)

该模块是一款微型的全姿态测量传感装置，它由三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计、三轴磁阻型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，在系统工作中，主要作用是感知系统的水平方向的倾斜，并用于修正陀螺在俯仰和滚动方向的漂移，三轴磁阻型磁强计测量三维地磁强度，用于提供方向角的初始对准以及修正航向角漂移。可提供的输出数据有：原始数据、四元数、姿态数据等。

3.2双轴电动转台（TT-3DM-2E-10）

机械台体采用UO形铝合金框架结构，由内环横滚轴框架和外环俯仰轴框架组成相互垂直的转动架构，采用直流电机驱动旋转，实现三维空间任意位置和角度的姿态测量。具有位置、速率和摇摆三种测试功能。

技术指标

负载尺寸重量：50mm×50mm×50mm / 0.5 kg；

负载及夹具安装空间：120 mm×120mm×120mm；

主轴与俯仰轴转角范围：连续无限；

角位置综合测量精度：±0.08o；

控制到位分辨率：±0.01o；

速率范围：0.1o/s～300 o/s；

速率精度与平稳度：1%；

测角数据采集频率：20Hz；

用户导电滑环：12 环/每环2A；

台体重量：15Kg～20 Kg。

测控电箱尺寸：300mmW×320mmW×88mmH；

串口波特率：115200 bps；

工作电源：220VAC/200

 

3.3双轴采集控制器(CC-3DM-2E-10)

采集控制器通过USB或串行接口连接计算机实现航姿模块信号的采集与电动转台的测量控制。

测角数据采集频率：20Hz；

外形尺寸：260mmW×230mmW×88mmH；

串口波特率：115200 bps。

工作电源：220VAC/200W

3.4实验内容举例

本实验是基于 Labview程序的基础上设计的试验

3.41系统安装和软件设置实验

3.42航向姿态参考系统认知实验

3.43加速度计测量与结果验证实验

3.44加速度计标度因数和零偏的测量与计算实验

3.45陀螺静态测量与零偏计算实验

3.46陀螺动态测量与标度因数估计实验

3.47采用加速度计计算倾角实验

3.48采用磁传感器的电子罗盘设计实验

 

 

图1飞行器仿真实验结果图

 

 

 

 

 

 

 

图2基于labview的设计图 

图3 正立方体的360度旋转图

 

 

 

 

4 系统配置清单

序号	名称	型号	单位	数量
一	惯性导航教学实验	GD-3DM	套
配置1	惯导航姿模块	3DM-E10A	个	1
2	动态倾角传感器	D10A	个	1
3	双轴电动转台	TT-3DM-2E-10	个	1
4	双轴采集控制器	CC-3DM-2E-10	个	1
5	软件光盘		张	1
6	连接线及电源线		套	4
7	教学配套实验软件	定制	套	8
	整套合计

*可定制配套实验

可根据经费和实验室的大小来配置实验系统套数，效果比较好的配置是每个学生一套，使每个学生都有条件完全独自的做实验。

实验室也可以分期建设，逐步配置齐全。