慣導(dǎo)/航姿/運動傳感教學(xué)實驗方案

－－-感知應(yīng)用型

1 系統(tǒng)簡介

慣性導(dǎo)航實驗教學(xué)系統(tǒng)采用領(lǐng)先的現(xiàn)代智能傳感器技術(shù)，包括三軸MEMS陀螺、三軸MEMS加速度計、三軸MEMS磁強(qiáng)計傳感器，學(xué)生可分別作陀螺、加速度、磁場傳感實驗,傾角儀、電子羅盤和航姿綜合實驗等，該套實驗系統(tǒng)有助于學(xué)生理解、熟悉、掌握慣性導(dǎo)航/航向姿態(tài)/運動狀態(tài)采集的原理、技術(shù)及其應(yīng)用。

2 功能特點

2.1 較低的價格，可以讓眾多學(xué)生同時動手實驗，引領(lǐng)國內(nèi)慣導(dǎo)/航姿/運動傳感教學(xué)和實驗進(jìn)入普及化時代；

2.2 國內(nèi)首家配備低成本電動轉(zhuǎn)臺，可做定量實驗，更好的掌握慣導(dǎo)/航姿/運動傳感技術(shù)；

2.3 提供全面的相關(guān)教學(xué)和實驗配套服務(wù)，減輕教師的負(fù)擔(dān)；

2.4 集成度高，包含了各類運動相關(guān)傳感器；

2.5 實驗覆蓋全面，從單一運動傳感器實驗到所有運動傳感器融合的綜合實驗；

2.6 通過自身在國內(nèi)慣導(dǎo)/航姿/運動傳感領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，實現(xiàn)慣導(dǎo)/航姿/運動傳感實驗室方案的不斷升級，真正使高校教學(xué)/實驗/科研水平跟上技術(shù)發(fā)展的潮流；

2.7 可為學(xué)校量身定做相關(guān)實驗系統(tǒng)；

3 實驗設(shè)備

3.1 慣導(dǎo)/航姿模塊（3DM-E10A）

該模塊是一款微型的全姿態(tài)測量傳感裝置，它由三軸MEMS陀螺、三軸MEMS加速度計、三軸磁阻型磁強(qiáng)計等三種類型的傳感器構(gòu)成。三軸陀螺用于測量載體三個方向的的絕對角速率，三軸加速度計用于測量載體三個方向的加速度，在系統(tǒng)工作中，主要作用是感知系統(tǒng)的水平方向的傾斜，并用于修正陀螺在俯仰和滾動方向的漂移，三軸磁阻型磁強(qiáng)計測量三維地磁強(qiáng)度，用于提供方向角的初始對準(zhǔn)以及修正航向角漂移�？商峁┑妮敵鰯�(shù)據(jù)有：原始數(shù)據(jù)、四元數(shù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)等。

3.2 雙軸電動轉(zhuǎn)臺（TT-3DM-2E-10） 

機(jī)械臺體采用UO形鋁合金框架結(jié)構(gòu)，由內(nèi)環(huán)橫滾軸框架和外環(huán)俯仰軸框架組成相互垂直的轉(zhuǎn)動架構(gòu)，采用直流電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)三維空間任意位置和角度的姿態(tài)測量。具有位置、速率和搖擺三種測試功能。

負(fù)載尺寸：50mm×50mm×50mm；

負(fù)載重量：0.5 kg；

主軸轉(zhuǎn)角范圍：連續(xù)無限（可以根據(jù)需要限位）；

俯仰軸轉(zhuǎn)角范圍：±185º；

角位置綜合測量精度：±0.08º；

控制到位精度：±0.01º；

速率范圍：0.1º/s～50 º/s；

速率精度與平穩(wěn)度：1%；

臺體外形尺寸：220mmL×90mmW×180mmH；

3.3 雙軸采集控制器（CC-3DM-2E-10）

采集控制器通過USB或串行接口連接計算機(jī)實現(xiàn)航姿模塊信號的采集與電動轉(zhuǎn)臺的測量控制。

測角數(shù)據(jù)采集頻率：20Hz；

外形尺寸：260mmW×230mmW×88mmH；

串口波特率：115200 bps。

工作電源：220VAC/200W

3.4 三軸電動轉(zhuǎn)臺（TT-3DM-3E-10） 

機(jī)械臺體采用UOO形鋁合金框架結(jié)構(gòu)，由內(nèi)環(huán)橫滾軸框架、中環(huán)俯仰軸框架和外環(huán)方位軸框架組成相互垂直的三維轉(zhuǎn)動架構(gòu)。采用直流電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)三維空間任意位置和角度的連續(xù)姿態(tài)測量。具有位置、速率和搖擺三種測試功能。。

負(fù)載尺寸：50mm×50mm×50mm；

負(fù)載重量：0.5 kg；

主軸轉(zhuǎn)角范圍：連續(xù)無限（可以根據(jù)需要限位）；

俯仰軸轉(zhuǎn)角范圍：±185º；

方位軸轉(zhuǎn)角范圍：±185º；

角位置綜合測量精度：±0.08º；

控制到位精度：±0.01º；

速率范圍：0.1º/s～50 º/s；

速率精度與平穩(wěn)度：1%；

臺體外形尺寸：220mmL×90mmW×260mmH；

3.5 三軸采集控制器（CC-3DM-3E-10）

采集控制器通過USB或串行接口連接計算機(jī)實現(xiàn)航姿模塊信號的采集與電動轉(zhuǎn)臺的測量控制。

測角數(shù)據(jù)采集頻率：20Hz；

外形尺寸：260mmW×230mmW×88mmH；

串口波特率：115200 bps。

工作電源：220VAC/300W

4 實驗內(nèi)容

Ø 系統(tǒng)連接和安裝實驗

Ø 系統(tǒng)軟件安裝和配置實驗

Ø 轉(zhuǎn)臺三維位置調(diào)整實驗

Ø 轉(zhuǎn)臺電動旋轉(zhuǎn)實驗

Ø 三軸加速度傳感器靜態(tài)測量與感知實驗

Ø 三軸加速度傳感器計算靜態(tài)傾角實驗

Ø 三軸加速度傳感器動態(tài)測量與感知實驗

Ø 三軸陀螺傳感器靜態(tài)測量與感知實驗

Ø 三軸陀螺傳感器動態(tài)測量與感知實驗

Ø 三軸磁傳感器靜態(tài)測量與感知實驗

Ø 三軸磁傳感器在磁場變化情況下的測量與感知實驗

Ø 電子羅盤測量與感知實驗

Ø 慣性導(dǎo)航/航向姿態(tài)定量的比對實驗

5 系統(tǒng)配置清單

6 實驗室配置

可根據(jù)經(jīng)費和實驗室的大小來配置實驗系統(tǒng)套數(shù)，效果比較好的配置是每個學(xué)生一套，使每個學(xué)生都有條件完全獨自的做實驗。

實驗室也可以分。