HDL_DA_LINS_02 低动态组合导航系统
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产品简介
l 内置三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计； l 内置三轴磁强计、压强计，高性能计算单元； l 双天线卫星接收机，可测航向角，航向精度≤0.2°； l 可定制100%国产化产品； l 配备高可靠嵌入式组合导航计算机，提供二次开发接口 | ||
主要特性l 系统可提供连续可靠的姿态、速度、位置、时间等导航信息； l 通过先进的滤波融合方法，可获得连续稳定的航向信息； l 提供了交互数据报文，包含了编号信息，422信息等等；并且提供一些指令，可以实现修改采样率、软件复位等功能； l 提供可供二次开发的SDK | 产品应用l 无人船； l 极地导航 l 无人车； l 小型无人机； l 平台稳定和瞄准； l 低动态姿态监控。 | |
性能指标
功能分类 | 指标名称 | 具体数值 | 备注 |
姿态 | 测量量程 | 300°/s（三轴） | |
静态测量精度 | ±0.5°（1δ）(航向0.2) | 低动态稳定kalman运行，无GPS辅助 | |
±1°（1δ） | 地磁稳定有效状态 | ||
动态测量精度 | ±1°（1δ） | 典型运动状态 | |
角度重复性 | ＜0.5° | ||
输出频率 | 0.01至500Hz | 传感器数据输出 | |
0.01至200Hz | 导航数据输出 | ||
位置、速度 | 纯惯导位置推算 | <30m@3min（1δ） | |
单点卫星辅助 | 位置误差<5m（1δ） | ||
速度误差<0.1m/s（1δ） | |||
RTK辅助 | <2cm（1δ） | RTK精度＜2.5cm | |
陀螺指标 | 量程 | 450°/s | 可定制 |
零偏不稳定性 | 5°/h@Allan | ||
零偏稳定性 | 20°/h@1s平滑 | ||
全温零偏 | 0.1°/s | ||
标度因数非线性 | 400 ppm | ||
分辨率 | 0.005°/s | ||
角度随机游走 | 0.15°/√Hz | ||
带宽 | 200 Hz@-3dB | ||
加速度计 指标 | 量程 | 4g | |
零偏稳定性 | 0.5mg | ||
全温零偏 | 5mg | ||
标度因数非线性 | 500ppm | ||
分辨率 | 0.5mg | ||
带宽 | 200Hz@-3dB | ||
地磁 传感器指标 | 量程 | 6gauss | |
线性误差 | 2%FS | ||
带宽 | 200Hz | ||
机械接口 | 尺寸 | 如下图 | 可定制 |
重量 | 小于300g | ||
电气接口 | 供电 | 9-24V | |
功耗 | ＜5W | ||
对外连接线缆 | J30J-25TJ |
机械尺寸
电气接口
连接器型号：J30J-25ZK，管脚定义如下：
管脚编号 | 定 义 | 备注 |
1~2 | VCC_IN | 6-15V（5V@300mA） |
3 | 预留 | |
4 | RS1_R- | 惯导对外输出接口（RS-422电平） |
5 | RS1_R+ | |
6 | RS1_S+ | |
7 | RS1_S- | |
8 | TX | 惯导对外输出接口（TTL电平） |
9 | RX | |
10 | GND | |
11~13 | 预留 | |
14~15 | GND | |
16 | 预留 | |
17 | TX_GPS | GPS配置端口（TTL电平） |
18 | RX_GPS | |
19 | GND | |
20~25 | 预留 |
备注：惯导本身应提供与外部设备隔离的电源，如实在无法提供，应尽量将控制输入电源纹波和电流波动情况。电源纹波控制在10mv@20MHz以内，电流波动（搜星与定位）在10mA。
应用资料
使用及安装说明
保持水平安装基准准确可靠连接。
电气连接说明
（1）接口类型：RS422或者TTL输出；
（2）波特率9600、115200、230400、460800、921600bps可选；；
（3）数据更新频率：1000Hz，500Hz，400Hz，200Hz，100Hz可选。
工作模式及数据包格式
本协议包含10ms周期更新的导航信息和200ms更新一次的低频附加信息。其中200ms周期数据通过10ms周期数据中最后一个附加数据分包发送。
数据帧格式为1位起始位，8位数据位，1位停止位，1位校验位（奇校验），先发低字节，后发高字节，每字节低位先发送。
点号 | 定义 | 备注 |
1 | 帧头 | 55H |
2 | 帧头 | AAH |
3 | 数据长度 | N-4 |
4～N-1 | 数据 | |
N | 校验和 | checksum |
校验和（checksum）是数据长度与数据包所有字节累加结果的低8位。
Checksum＝
10ms周期更新的导航信息数据协议（采用的北东地坐标系）
字节号 | 格式 | 关键字 | 单位 | 分辨率 | 说明 |
1 | Unsigned Char | 0x55 | － | － | 帧头 |
2 | Unsigned Char | 0xAA | － | － | 帧头 |
3 | Unsigned Char | / | － | － | 数据长 |
4～7 | Unsigned Int | TIME | － | 10 | 通道1-系统对时用时间 |
8～11 | Float | AX2_RC | m/s2 | － | 通道2-X轴加速度计 |
12～15 | Float | AY2_RC | m/s2 | － | 通道3-Y轴加速度计 |
16～19 | Float | AZ2_RC | m/s2 | － | 通道4-Z轴加速度计 |
20～23 | Float | GX_RC | °/s | － | 通道5-滚转角速率 |
24～27 | Float | GY_RC | °/s | － | 通道6-俯仰角速率 |
28～31 | Float | GZ_RC | °/s | － | 通道7-偏航角速率 |
32～35 | Float | MX_RC | nT | － | 通道8-X轴磁强计 |
36～39 | Float | MY_RC | nT | － | 通道9-Y轴磁强计 |
40～43 | Float | MZ_RC | nT | － | 通道10-Z轴磁强计 |
44～47 | Float | GPS_LONGT | ° | － | 通道11-GPS经度 |
48～51 | Float | GPS_LAT | ° | － | 通道12-GPS纬度 |
52～55 | Float | GPS_ALT | m | － | 通道13-GPS高度 |
56～59 | Float | GPS_VE | m/s | － | 通道14-东向速度 |
60～63 | Float | GPS_VN | m/s | － | 通道15-北向速度 |
64～67 | Float | GPS_SATN | / | － | 通道16-卫星数 |
68～71 | Float | GPS_PDOP | / | 通道17-卫星Pdop值 | |
72～75 | Float | BARO_PRE | Mpa | － | 通道18-气压计气压值 |
76～79 | Float | BARO_ALT | cm | － | 通道19-气压计高度 |
80～83 | Float | INSVN | m/s | － | 通道20-导航后北向速度 |
84～87 | Float | INSVE | m/s | － | 通道21-导航后东向速度 |
88～91 | Float | INSVD | m/s | － | 通道22-导航后地向速度 |
92～95 | Float | INSPN | m | － | 通道23-导航后北向位置 |
96～99 | Float | INSPE | m | － | 通道24-导航后东向位置 |
100～103 | Float | INSPD | m | 通道25-导航后地向位置 | |
104～107 | Float | GPS_DESX | m | 通道26- GNSS转换后北向位置 | |
108～111 | Float | GPS_DESY | m | 通道27-GNSS转换后东向位置 | |
112～115 | Float | GPS_DESZ | m | 通道28-GNSS转换后地向位置 | |
116～119 | Float | GPS_VX | ° | 通道29-组合导航后北向经度 | |
120～123 | Float | GPS_VY | ° | 通道30-组合导航后东向纬度 | |
124～127 | Float | GPS_VZ | m | 通道31-组合导航后地向高度 | |
128～131 | Float | GPS_HDT | ° | 通道32-组合导航航向角 | |
132 | Unsigned Char | － | － | － | 校验和 |
说明：
（1）总帧长为N，帧中数据长为N-4；
（2）横滚角范围(-180，180 ]，右倾为正；航向角范围(-180，180 ]，北偏东为正；俯仰角范围（-90，90），抬头为正；
（3）XYZ为载体坐标系，X轴指向载体纵轴向前，XYZ分别指向载体前右下三个方向；
（4）校验和取第3～第131字节累加和，取低八位；
Hndt Center 软件
Hndt Center 软件作为Hdnt计算引擎上位机，核心代码为C++开发，对用户提供特定的开放接口用于二次开发。同时，提供C++、C#、JAVA版本的动态链接库，用户可根据自己要求，实现曲线显示、3D显示、数据交互、数据存储、报文设置等功能。该部分包含31个动态链接库，其中18个模块可部署在Linux、Windows和Mac系统上，可直接应用于ROS系统，为无人车、机器人等导航位置服务提供核心业务。
下载地址：https://gitee.com/bistu_liuning/hdntCenter-V2.0
Nav OS计算引擎
特有的Hdnt计算引擎，涉及全套的惯性导航算法，具体包括：传感器误差补偿、对准方法、姿态解算、Kalman组合滤波、模型统计以及数据交互等19个模块。所针对传感器包括：陀螺仪、加速度计、磁强计、压强计和里程计等。
Hdnt计算引擎下位机部分可工作与Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7、Cortex-A9和TI C6000、C2000等硬件平台，主要开发语言为标准C，利用结构体封装，实现了多模块间面向对象的设计，使用户对组合导航相关产品（倾角仪、AHRS、IMU、INS）开发成本降到最低，甚至可直接应用，无需任何更改。同时最新版本的Hdnt计算引擎提供FPGA+ARM的双核版本，可提供更高效的导航解算。
Hdnt计算引擎采用分层设计，包含驱动层、交互层、算法层和应用层，其自身具有高实时任务调度模块，满足各类导航要求。
附属连接
配USB转RS-422或TTL专用接口板，集供电与通信于一体。
热设计
航姿参考系统在正常工作时的损耗会转化为热量，导致模块本身温度升高。在允许的工作环境温度下模块自然散热即可正常工作（在安装电源模块时为达到充分的散热效果，模块应安装在空气对流较好的位置）。
当环境温度高于电源模块正常工作的环境温度时，应降额使用或外加散热措施如：加风冷或加散热器；当加风冷时在设计时应注意风道的设计，避免热风受阻或产生涡流，影响散热效果。
ESD
本产品加工、制造、包装等环节均在防静电环境下进行，产品的控制引线连接产品内部半导体器件，请在使用中进行必要的静电防护，否则可能导致产品出现程度不同的失效。