1 系统用途 惯性导航教学实验系统3DM-GD20（惯导/航姿/运动传感），该系统标配双轴电动转台、转 台控制器和一个MEMS器件的AHRS航姿参考系统，该传感器由九轴惯性测量组合，包含三轴陀螺 仪、三轴加速度计、三轴磁强计传感器，能满足导航、制导与控制专业的学生了解惯性导航及飞行 控制原理，有助于学生理解、熟悉、掌握惯性导航/航向姿态/运动状态采集的原理、技术及其应用， 也可以满足其它专业如飞行技术、航海技术、无人机技术、测绘技术等不同专业的惯性导航技术的 科研和教学的使用。还可设计开发各类飞行器、车辆、船舶、机器人、工程机械、穿戴式等各类运 动载体测量及控制的创新实验。虽然我们完善了该系统的实验教学功能，同时，惯性导航教学实验系统3DM-GD20也是一个二 次开发平台，可以作为其他项目的数据采集验证平台。 2 功能特点 （1） 较低的价格，可以让众多学生同时动手实验，引领国内惯导/航姿/运动传感教学和实验进 入普及化时代； （2） 国内配备低成本电动转台，可做定量实验，更好的掌握惯导/航姿/运动传感技术； （3） 提供全面的相关教学和实验配套服务，减轻教师的负担； （4） 集成度高，包含了各类运动相关传感器； （5） 实验覆盖全面，从单一运动传感器实验到所有运动传感器融合的综合实验； （6） 通过自身在国内惯导/航姿/运动传感领域的技术，实现惯导/航姿/运动传感实验室方 案的不断升级，真正使高校教学/实验/科研水平跟上技术发展的潮流； （7） 可为学校量身定做相关实验系统； （8） 系统集成了多种模型，能够完成各个学科，包括航天，航空，航海，陆地等载体的惯性 导航实验项目； 3 实验设备 图1-1 实验设备示意图 惯性导航教学实验与创新实验系统方案 上海紫航电子科技有限公司 Tel :021-54170905 JXP@3dmsens.com 2 3.1 双轴电动转台（TT-3DM-2E-10） 机械台体采用UO形铝合金框架结构，由内环横滚轴框架和外环俯仰轴框架组成相互垂直的转动 架构，采用直流电机驱动旋转，实现三维空间任意位置和角度的姿态测量。具有位置、速率和摇摆 三种测试功能。技术指标如下： 负载尺寸重量 50mm×50mm×50mm / 0.5 kg 负载及夹具安装空间 120 mm×120mm×120mm 主轴与俯仰轴转角范围 连续无限 角位置综合测量精度 ±0.08o 控制到位分辨率 ±0.01o 速率范围 0.1o/s～300 o/s 速率精度与平稳度 1% 测角数据采集频率 20Hz 用户导电滑环 12 环/每环2A 台体重量 15Kg～20 Kg 测控电箱尺寸 300mmW×320mmW×88mmH 串口波特率 115200 bps 工作电源 220VAC/200 3.2 双轴采集控制器(CC-3DM-2E-10) 采集控制器通过USB或串行接口连接计算机实现航姿模块信号的采集与电动转台的测量控制。 测角数据采集频率 20Hz 外形尺寸 260mmW×230mmW×88mmH 串口波特率 115200 bps 工作电源 220VAC/200W 3.3 惯导/航姿参考系统(3DM-E10A) 3DM-E10A是一款微型的全姿态测量传感装置，它由三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计、三 轴磁阻型磁强计等三种类型的传感器构成。三轴陀螺用于测量载体三个方向的的角速率，三轴 加速度计用于测量载体三个方向的加速度，在系统工作中，主要作用是感知系统的水平方向的倾斜， 惯性导航教学实验与创新实验系统方案 上海紫航电子科技有限公司 Tel :021-54170905 JXP@3dmsens.com 3 并用于修正陀螺在俯仰和滚动方向的漂移，三轴磁阻型磁强计测量三维地磁强度，用于提供方向角 的初始对准以及修正航向角漂移。可提供的输出数据有：原始数据、四元数、姿态数据等。技术指 标如下： 惯性导航教学实验系统3DM-GD20性能指标 参 数 单位 输出数据格式 原始数据、姿态角、四元数 数据采样率 1-100 （可选） Hz 启动时间 < 1 sec 静态角度误差（俯仰、滚动） ± 0.1 degree 动态角度误差（俯仰、滚动） ± 1.0 degree 静态角度误差（航向） ± 0.5 degree 动态角度误差（航向） ± 2 degree 航向角分辨率 <0.1 degree 加速度计测量范围 ± 2, ± 4, ± 8, g 加速度计零偏稳定性 ± 0.003 (± 2g) g 加速度计非线性 0.2 % - 速率陀螺测量范围 ± 300, ± 500 , ± 2000 °/sec 速率陀螺零偏稳定性 ± 0.2 ( 在 ± 300°/秒时) °/sec 速率陀螺非线性 0.2 % - 磁力计测量范围 ±1.3 Gauss 磁力计非线性 0.4 % - 磁力计零偏稳定性 0.01 Gauss 短时冲击 500 (Not reinforced) g