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1、 IMU610惯性测量单元 中文指南 介绍 IMU610是可靠、高抗震的固态惯性测量单元。内置精确相互垂直安装的三轴环形硅振子陀螺仪、三轴油阻尼（或空气阻尼）加速度计以及指南针， 并经过三轴转台 精密校准以满足不同条件下的性能需求。数据融合通过内置 DSP 进行扩展卡尔慢滤波器实现， 给出实时、准确的载体姿态和传感器数据。 IMU610含有内部减震结构，可在强震和冲击环境下保持 性能。 IMU610支持外部扩展 GPS实现组合导航（可选）。 应用 无人驾驶直升机和轻型直升机 无人驾驶固定翼和自动导航车 平台稳定和瞄准 船舶及海底机器人 惯性测量系统 动中通 机器人控制及机械状态监控 特性 震动
2、环境下一致的性能 内减震结构 精确校准 陀螺仪的零点、零点温度系数、灵敏度、灵敏度温度系数、正交性误差和加速度效应，加速度计的零点、零点温度系数、灵敏度、灵敏度温度系数和正交性误差 500Hz快速计算， 128kSPS高速同步采样保证运动 细节 的计算，抑制混叠 ，提高信噪比 数据包速率最高 250Hz， RS232接口 低功耗： 典型 0.25A (12V) 可取代 Crossbow VG440 安装轴向 IMU610沿用 NED坐标系，右手系，轴向见图 1。 当 X 轴正方向指向载体前方时，绕 X 轴转向的角度为横滚角，绕 Y 轴转向的角度为俯仰角，绕 Z轴转向的角度为航向角。 图 1 安
3、装轴向 信号定义 表 1 微矩形 DB9插座的信号定义 Pin Number Function 1 电源正极， 12V+/-1V 2 电源地 3 RS-232 数据发送 4 RS-232 数据接受 5 RS-232 GPS数据发送（可选） 6 RS-232 GPS数据接收（可选） 7 PP1S 输入（可选） 8 心跳信号（每秒翻转一次） 9 RS-232信号地 对随机提供的线缆，电源接头红色为正极，黑色为地。若只有一个 DB9 母头，则可直接接 PC或上位机（ Pin2 TX, Pin3-RX, Pin5-SGND）。若有两个 DB9母头，标注 232的接 PC或上位机，标注 GPS的连接 G
4、PS（可选， 1-VCC, 2-TX, 3-RX, 5-SGND, 6-GND, 7-PP1S, 8-Heart beat） 使用及安装说明 1. 电源应为 12V+/-1V 直流，纹波 000 IMU800 001 IMU610 010 WS601 011 MiniIMU 1xx Future models SW ver Software main version HW ver Hardware main version GRange Gyro measurement range 000 75deg/s 001 150deg/s 010 200deg/s 011 300deg/s 100 5
5、73deg/s 101 900deg/s ARange 00 2g 01 3g 10 5g 11 12g Sys warning: 系统告警，指发生非致命性错误，如发送速度超过串口速度限制、串口接收缓冲区满、发送结果超过 int16范围等。若告警解除， 1秒后消除此标志。 Sys Err: 发生重要错误、自检失败、传感器失败、初始化失败等，此标志位不清除。 Sensor Saturation warning: 传感器超限告警，若不再超限， 1秒后消除此标志。 2. 2D AHRS模式 在 2D AHRS模式下， IMU610采集内部指南针的二维数据并修正航向角。 *3D AHRS模式将在下一次
6、软件升级中提供。 进入 2D AHRS模式指令： 表 4 进入 2D AHRS模式指令 Byte No. Content Description 1 0xBD First header byte 2 0xDB Second header byte 3 0x45 AHRS mode (2D compass) 4 0x23 Check sum 数据格式： 表 5 2D AHRS模式数据格式 Byte No. Content Description 0 0xBD First header byte 1 0xDB Second header byte 2 Status 0x05(2D compass)
7、 0x08 (3D compass) 3 Roll LSB of Roll 4 MSB of Roll 5 Pitch LSB of Pitch 6 MSB of Pitch 7 Yaw LSB of Yaw 8 MSB of Yaw 9 DEBUG0 LSB of DEBUG0 10 MSB of DEBUG0 11 DEBUG1 LSB of DEBUG1 12 MSB of DEBUG1 13 GX LSB of x-axis gyroscope 14 MSB of x-axis gyroscope 15 GY LSB of y-axis gyroscope 16 MSB of y-ax
8、is gyroscope 17 GZ LSB of z-axis gyroscope 18 MSB of z-axis gyroscope 19 AX LSB of x-axis accelerometer 20 MSB of x-axis accelerometer 21 AY LSB of y-axis accelerometer 22 MSB of y-axis accelerometer 23 AZ LSB of z-axis accelerometer 24 MSB of z-axis accelerometer 25 MX LSB of x-axis magnetic field
9、26 MSB of x-axis magnetic field 27 MY LSB of y-axis magnetic field 28 MSB of y axis magnetic field 29 MZ LSB of z-axis magnetic field 30 MSB of z-axis magnetic field 31 Temp LSB of temperature sensor 32 MSB of temperature sensor 33 Timestamp LSB of timestamp 34 Mid1 of timestamp 35 Mid2 of timestamp
10、 36 MSB of timestamp 37 Info LSB of Info 38 MSB of Info 39 Checksum Byte-wise XOR of byte 0 to 38 MX, MY, MZ为三轴磁场相对值， MX, MY的量化矢量和为 4000。 表 6 2D 保存设置到 FLASH Byte No. Content Description 1 0xBD First header byte 2 0xDB Second header byte 3 0xA9 SAVE CONFIG 4 0xCF Check sum 使用 IMU610 Assistant软件 IMU 6
11、10 Assistant软件用于调试、配置 IMU610。 如图 2。 图 2 IMU610 Assistant软件 软件安装 1. 安装 setup.exe 2. 若需要，系统会提示更新 windows .netframework到更新的版本。 软件使用 1. 左上角 Serial Port 卡选择串口波特率和串口号， Open 打开串口。 默认波特率是 57600bps。 2. 在默认 二进制 数据格式下，右中段 Artificial Horizon 卡可显示地平仪姿态，Heading显示航向 (陀螺仪积分或磁航向 )， 右上角 VR Data区显示数值数据。 3. 默认模式为 二进制 操
12、作， 垂直陀螺模式 Attitude and Sensor data 0x65。 4. 若要 2D AHRS模式，点击 AHRS MODE (2D compass)。 5. 若要修改波特率，或者数据速率，可在二进制模式下选择，也可以在文本模式配置。 不同波特率，不同模式下允许的最高数据速率不相同。计算的方法如下： 允许的最高速率 = 波特率 /10/每个数据包字节数 例如在 VG 和 AHRS模式下， 57600bps波特率允许最高数据速率 100Hz，而115200bps波特率下允许最高 250Hz。 6. 若要校准指南针（ 2D），点击二进制格式下 Calibrate Compass 2D
13、. 在载体水平或近似水平，原理主要磁场干扰的情况下在 60秒内让载体旋转至少一周。时间结束后程序会自动校准数据。 7. 若要保存设置的工作状态，必须点击 Save configs。 8. Print Error log可以打印内部最后 16个错误或告警。 9. 保存数据到文件，可在 Log data to file那里点击 Save。 10. 升级固件：按 ASCII模进入 ASCII模式，点击右边的 Update，选择 LDR文件开始升级。如果升级中途出错导致中断，切记不要急于拔出电源重启， 不要 断电，马上重新按 Update开始更新升级。 性能指标 Terms Values Remark
14、 Heading (Pending) Range () 180 Accuracy () 1 With compass aiding or GPS aiding Resolution () 0.01 Attitude Range: Roll, Pitch () 180, 90 Accuracy () 0.3 Helicopter steady flight or hovering Resolution () 0.01 Angular rate Range: Roll, Pitch, Yaw (/sec) 150, 300 Standard configuration 900 High range
15、 configuration Bias absolute error (/sec) 0.5deg/s Over working temperature, without Kalman Filter 0.02 deg/s Kalman Filter stable Bias stability in-run(/hr) 6 Typical, Allan variance Resolution (/sec) 0.01 Angle random walk (/hr) 0.28 Acceleration Range: X,Y,Z(g) 12g 4 for low range version Bias st
16、ability 15mg Over working temperature Resolution (mg) 1mg Bandwidth Sensor Bandwidth 20Hz With internal filtering Environments Shock survival in run 750g1ms Shock survival power off 15000g0.1ms Vibration Operational 6g rms 20Hz-20kHz, random Operating temperature -40C 85C -40C 105C with reduced spec Enclosure level IP66 Compliant
