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簡介

九自由度姿態(tài)傳感器(CFW21)是一款微型的全姿態(tài)測量傳感裝置,，它由三軸MEMS 陀螺儀,、三軸 MEMS 加速計,、三軸磁通門式磁強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,，三軸磁通門式磁強計用于測量三維地磁強度。系統(tǒng)可提供的輸出數(shù)據(jù)有：原始數(shù)據(jù),、四元數(shù),、姿態(tài)數(shù)據(jù)等（產(chǎn)品外形如圖 1 所示）。

圖 1 九自有度姿態(tài)傳感器外型(CFW21-1/2)

特性

● 實時三軸慣性輸出,；

● 大于 100Hz 的內(nèi)部更新率,；

● 7~25V 寬壓供電；

● 實時姿態(tài)補償,，數(shù)據(jù)穩(wěn)定,；

● 低功耗、抗交變磁場；

● RS-232/RS-485 串行接口,。

應(yīng)用領(lǐng)域

● 海洋浮標姿態(tài)測量,；

● 側(cè)掃聲納；

● ROV,、AUV 控制,；

● 海洋氣象及水文設(shè)備姿態(tài)補償；

● 水下平臺穩(wěn)定系統(tǒng),。

工作原理及軟硬件框圖

CFW21 系統(tǒng)以兩個分立的擴展卡爾曼濾波器為主框架,，其中三軸陀螺儀輸出值組成濾波器狀態(tài)方程的更新矩陣，加速度計和磁傳感器的輸出值組成濾波器的觀測方程部分,。加速度計用于確定系統(tǒng)的初始姿態(tài)角,，修正并確定陀螺在水平方向（俯仰角和橫滾角）的漂移，三軸磁通門型磁強計用于提供方位角的初始對準以及修正陀螺的方位角漂移,。CFW21 系統(tǒng)內(nèi)部的嵌入式處理器中設(shè)計有傳感器融合算法,，重力測量值（通過加速度計）和磁北向測量值（通過磁力計）有機融合并對漂移進行補償，避免了因為角速率數(shù)據(jù)的積分運算帶來的誤差無限累積,。CFW21 系統(tǒng)相比無陀螺的電子羅盤具有很大的優(yōu)勢,，在動態(tài)情況下它能夠精確解算航姿，而一般的電子羅盤只能在靜態(tài)條件下運用,，在動態(tài)情況下無法得到精確的航姿信息,。

圖 2 CFW21 硬件框圖