-
Протокол Максимальная скорость Типичная максимальная длина кабеля Ключевые особенности CAN 1 Мбит/с 40 м Требуется терминация (120 Ом) RS-232 115,2 кбит/с 5–15 м Несимметричный, чувствительный к помехам RS-422 10 Мбит/с 12 м (120 м при 1 Мбит/с) Дифференциальный, многоточечный USB 2.0 480 Мбит/с 5 м (пассивный) Для больших расстояний требуются концентраторы USB 3.0 5 Гбит/с 3 м (пассивный) Активный оптический кабель для длин более 3 м Общие рекомендации Для больших расстояний (промышленность/автомобили): используйте CAN или RS-422. Для периферии ПК на коротких расстояниях: USB (при необходимости с удлинителями). Устаревшие системы: RS-232 ограничен; для большей дальности предпочтителен RS-422. Целостность сигнала: в условиях помех всегда используйте экранированную витую пару (STP).
-
NMEA — это Национальная ассоциация морской электроники (National Marine Electronics Association), которая разработала множество форматов данных (телеграмм), позволяющих судовому электронному оборудованию обмениваться информацией. Стандарт интерфейса NMEA 0183 определяет требования к электрическим сигналам, протокол и время передачи данных, а также конкретные форматы сообщений для последовательной шины данных со скоростью 4800 бод. На каждой шине может быть только один передатчик (talker), но множество приёмников (listeners). Стандарт предназначен для односторонней последовательной передачи данных от одного передатчика к одному или нескольким приёмникам. Данные передаются в печатном ASCII-виде и могут включать информацию о положении, скорости и глубине. Дополнительную информацию можно получить на сайте NMEA.
-
MEMS-гироскопы тактического класса (смещение нуля менее 1 °/ч) в статических условиях могут обеспечивать точность поиска севера ±0,5°~1° за счёт многопозиционной калибровки (например, методом 24 точек) и фильтрации Калмана, что делает их пригодными для недорогих автомобильных и портативных устройств. Однако в динамических условиях точность резко снижается, а для длительной работы требуются вспомогательные датчики (например, синхронизация по времени GNSS и угловой скорости вращения Земли).
-
Феррозондовые датчики применяются для регистрации слабых магнитных полей, например, в геомагнитной навигации и научных приборах. В сценариях, где важны низкая стоимость, низкое энергопотребление и высокая частотная характеристика (например, управление двигателями и бытовая электроника), следует выбирать датчики на эффекте Холла.
-
При съёме сигналов кварцевых маятниковых акселерометров модуль преобразования ток-частота на основе интегрирования заряда показывает хорошие результаты по помехоустойчивости, динамическому диапазону, разрешению и энергопотреблению, что особенно подходит для слабых сигналов, условий с высоким уровнем шума и задач с низким энергопотреблением. Традиционные модули АЦП больше подходят для систем, требующих фиксированной частоты дискретизации, многоканальной синхронизации или сложной цифровой обработки. При выборе необходимо сопоставлять характеристики обоих решений с учётом конкретного применения.
-
В задачах, требующих высокоточной инерциальной навигации, высокопроизводительные MEMS-инерциальные датчики в последние годы уже способны частично заменить волоконно-оптические гироскопы (ВОГ), однако возможность полной замены зависит от конкретных требований применения. Например, в MEMS IMU U6488 производства Micro-Magic Inc. нестабильность смещения нуля гироскопа может достигать 0,2 °/ч, а точность стабильности смещения нуля (1σ, 10 с) — 1 °/ч; случайное блуждание достигает 0,03 °/√ч. Это изделие способно заменить ВОГ низкой точности для кратковременных высокодинамичных задач (менее 30 минут), а в сценариях с поддержкой GNSS погрешность определения положения при комбинированной навигации (например, RTK + высокоточный MEMS) может быть менее 1 метра.
-
Каковы преимущества чисто инерциальной навигации по сравнению с комбинированной навигацией GPS/GNSS?
По сравнению с комбинированными системами GNSS/INS чисто инерциальная навигация (опирающаяся только на инерциальные датчики и не зависящая от внешних сигналов, таких как GNSS) обладает уникальными преимуществами в определённых сценариях, которые проявляются в автономности, надёжности, устойчивости к условиям среды и упрощении системы. Полностью автономная работа, независимость от внешних сигналов. Высокие динамические характеристики и работа в реальном времени: частота обновления GNSS обычно составляет 1–10 Гц, что не удовлетворяет требованиям управления в реальном времени высокодинамичных носителей (таких как истребители и ракеты). Кроме того, GNSS имеет задержки передачи и разрешения сигнала (около 100 мс). Частота обновления данных инерциальной навигации чрезвычайно высока (100 Гц ~ 1 кГц), а выходной сигнал практически без задержки, что подходит для скоростного обхода препятствий и управления стабилизированными платформами. Чисто инерциальная навигация обладает высокой устойчивостью к условиям среды и не подвержена влиянию погодных условий, таких как грозы и песчаные бури. Основной недостаток чисто инерциальной навигации — накопление ошибок во времени, однако его можно уменьшить, выбирая высокоточные датчики, такие как волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) и лазерные гироскопы (КЛГ) с дрейфом значительно ниже, чем у MEMS, подходящие для длительных задач; а также технологию коррекции по нулевой скорости (ZUPT) и метод периодического сброса положения.
-
Ниже в нашем протоколе испытаний показано изменение масштабного коэффициента при различных температурах; при разных температурах его изменения минимальны. Используйте значение при комнатной температуре 25 °C: 15143697.
-
Выходные данные гироскопа включают угловую скорость и температуру. Исходное значение угловой скорости представляет собой 32-битное целое число со знаком, а данные температуры — 16-битное целое число со знаком. Преобразование температуры в градусы Цельсия: если принятое значение температуры равно Dt, то Te = Dt × 0,0625, где Te выражается в °C. Преобразование угловой скорости в значения в градусах в секунду: если принятое значение угловой скорости равно Dg, масштабный коэффициент гироскопа, указанный в руководстве, равен Kg, а частота дискретизации (частота обмена с гироскопом) равна fs, то угловая скорость W = Dg/(Kg/fs).
-
Наш волоконно-оптический гироскоп поддерживает двунаправленный последовательный протокол связи RS-422. Передатчик (Tx+, Tx−) используется для отправки измерительных данных гироскопа на сторону заказчика, а приёмник (Rx+, Rx−) — для приёма внешних сигналов запуска. Необходимо разработать аппаратную плату в соответствии с приведённой ниже схемой или использовать существующую схемотехнику для задействования указанных функций.
-
В настоящее время при начальной выставке используются два датчика — акселерометр и магнитометр — для вычисления текущих углов ориентации (крен, тангаж, курс) в качестве углов начальной выставки. Когда пользователь отправляет команду FF 5A 68 00 00 F0 1C 0D, изделие автоматически выполняет указанную начальную калибровку и продолжает отслеживать ориентацию целевого носителя. При этом AHRS возвращает команду FF 5A 68 00 01 00 1D D4 0D, лишь уведомляя заказчика об успешном выполнении начальной калибровки. Обратите внимание: даже после выполнения указанной команды выходное значение не будет нулевым из-за погрешностей измерений датчиков.
-
Обычно MEMS IMU закрепляется на поворотном столе; акселерометр собирает данные статическим методом в 12 положениях, а гироскоп — при вращении вперёд и назад с заданными скоростями (например, 30 °/с, 60 °/с и т. д.). Затем с помощью алгоритмов оптимизации определяются смещение нуля, масштабный коэффициент и матрица ошибок несоосности акселерометра и гироскопа.