| 详细介绍：
3DM-AHRS300A航姿参考系统(适用VG/AHRS)
3DM-AHRS300A航姿参考系统是一款高性能、低价位的惯性测量设备，可以用于导航、控制和动态测量。此系列产品采用密封设计，在恶劣的环境下仍能精密地测量运动载体的姿态角度、角速度、加速度 。内部采用卡尔曼滤波进行多信息融合，并通过多项补偿保证测量精度。
图1 3DM-AHRS300A航姿参考系统外形
一、应用范围：
导航与控制、平台稳定与控制、通用航空与GPS 组合、船舶姿态的动态测量、采矿和自动耕作、火车和集装箱跟踪等，也适合院校、研究单位进行教学和科学研究使用。
二、产品特点：
1、高性价比、体积小；
2、高可靠性和稳定性；
3、动态环境下±180°姿态输出（横滚、俯仰），结合磁强计输出航向角；
4、高精度A/D转换，保证加速度计分辨率达到0.33 mg，陀螺分辨率达到0.007°/s；
5、全密封可靠设计，保证在恶劣环境下可以正常工作；
6、抗冲击、抗电磁干扰能力强；
7、可替代国内外同类产品。
三、性能指标
表1 3DM-AHRS300A性能指标
|
性能指标
|
参 数
|
单位
|
|
输出数据格式
|
姿态角、角速率、加速度等
|
|
|
更新率
|
>100
|
Hz
|
|
启动时间
|
< 1
|
sec
|
|
姿
态
角
|
测量范围
|
±180
|
degree
|
|
静态精度
|
Roll，pitch <0.3
Yaw <1 (with compass or GPS)
|
degree
|
|
动态精度
|
< 1.5
|
degree
|
|
陀
螺
仪
|
测量范围
|
± 350
|
°/s
|
|
分辨率
|
0.007
|
°/s
|
|
零偏稳定性
|
0.007
|
°/s
|
|
随机游走
|
2.0
|
°/√hr
|
|
非线性（全温度）
|
0.1
|
%
|
|
加
速
度
计
|
测量范围
|
± 17
|
g
|
|
分辨率
|
0.3
|
mg
|
|
零偏稳定性
|
0.2
|
mg
|
|
随机游走
|
0.2
|
m/sec/√hr
|
|
非线性（全温度）
|
0.1
|
%
|
|
磁
强
计
|
测量范围
|
±3.5
|
gasss
|
|
分辨率
|
0.5
|
mgauss
|
|
零位偏差
|
±4
|
mgauss
|
|
输出噪声
|
1.25
|
mgauss
|
表2 3DM-AHRS300A绝对最大额定值
|
性能指标
|
参 数
|
单位
|
|
供电电压
|
8.0 ~12.0
|
V
|
|
引脚电压范围
|
-0.3 ~5.25
|
V
|
|
结温
|
+125
|
oC
|
表3 3DM-AHRS300A电气特性
|
电气特性
|
最小
|
典型
|
最大
|
单位
|
|
供电电压
|
8.0
|
|
12.0
|
V
|
|
供电电流
|
50
|
100
|
200
|
mA
|
|
功耗
|
1.2
|
W
|
表4 3DM-AHRS300A物理特性
|
物理特性
|
参 数
|
单 位
|
|
尺寸
|
72x72x45(长x宽x高)
|
mm
|
|
重量
|
140
|
gram
|
|
规定温度范围
|
+25
|
oC
|
|
工作温度范围
|
-40
|
|
+85
|
oC
|
|
存储温度范围
|
-50
|
|
+85
|
oC
|
四、接口引脚定义
表5 3DM-AHRS300A引脚定义
|
序 号
|
名 称
|
功 能
|
|
|
|
1
|
+VCC
|
供 电
|
|
2
|
RX
|
RS232-RXD
|
|
3
|
TX
|
RS232-TXD
|
|
4
|
GND
|
地
|
|
5
|
Shell
|
外壳
|
五、结构尺寸
图2 3DM-AHRS300A结构尺寸
六、通讯协议
7.1 通讯接口及设置参数
3DM-AHRS300A航姿参考系统系列接口采用标准RS232和RS485A串行接口，系统加电后，程序在处理器中运行，并通过串行接口连接通讯，启动时间小于1秒。接口参数设置如表6：
表6
|
|
|
|
波特率
|
115200
|
|
数据位数
|
8
|
|
校验位
|
无
|
|
停止位
|
1
|
7.2 通讯协议结构
3DM-AHRS300A航姿参考系统的通讯协议采用统一的报文包结构形式，有效传输数据长度为0-255字节，总长度为5-260字节。其结构形式如下：
表7
|
字节段
|
字节数
|
描 述
|
|
PRE
|
1 字节
|
首字节，表示包起始（0xFA）
|
|
BID
|
1 字节
|
设备地址（默认：0x01）
|
|
MID
|
1 字节
|
报文种类（命令）
|
|
LEN
|
1 字节
|
数据长度
|
|
DATA
|
0 – 255 字节
|
数据
|
|
CS
|
1 字节
|
校验位
|
首字节（起始字节）(PRE)
每个消息包都以该字节作为起始字节，是一个特定字节，本版本下首字节为0xFA。
设备地址（BID）
每个微型航姿参考系统（MAHRS）3DM-S10A/都有的设备地址定义，默认为0x01。
报文种类（命令）（MID）
该字节段表示何种报文（命令），具体意义见7.3。
数据长度 (LEN)
表示数据（DATA）的长度，取值为0-255。如果为0，表示无数据字节。
数据(DATA)
报文中包含的有效数据，数据大小由数据长度（LEN）限定。
校验位（CS）
该字节段为一个字节，是报文的校验字节。它是由除其本身外所有字节的异或（XOR）计算得出。
7.3 通讯协议
一般每个报文包含特定的MID值，以及和报文种类（命令）MID相对应的数据长度的数据。3DM-AHRS300A航姿参考系统数据输出方式包括：
w 完全数据输出方式（原始数据）；
w 完全数据输出方式（处理数据）；
w 姿态角输出方式；
w 四元数输出方式；
w 姿态角及四元数输出方式。
7.3.1 输入报文格式
输入报文内容包括：
AHRS0 AHRS1, AHRS2, AHRS3, AHRS4 命令
AHRS0命令-完全数据输出方式1(VG)，连续输出MID=0x80，单步输出MID=0x81；
AHRS1命令-完全数据输出方式2(AHRS)，连续输出MID=0x82，单步输出MID=0x83；
AHRS2命令-姿态角输出方式，连续输出MID=0x84，单步输出MID=0x85；
AHRS3命令-四元数输出方式，连续输出MID=0x86，单步输出MID=0x87；
AHRS4命令-姿态角及四元数输出方式，连续输出MID=0x88，单步输出MID=0x89；
在收到输入报文后，微型航姿参考系统（MAHRS）3DM-S10A/B将立即响应，并执行相应的命令，连续或单步输出相应报文信息。
输入报文示例：
AHRS1 命令 – 完全数据输出方式；
输出报文：
0xFA 0x01 0x82 0x00 0x79
输出报文：
0xFA 0x01 0x82 0x40 LL LH HL HH … … … … LL LH HL HH CS
\________（数据区 64字节）________/
输出的报文前三个字节和输入报文相同，表示设备连接正常。第4字节为数据长度0x40，表示数据区有64个字节的有效数据，末尾字节CS为前面所有字节的异或（XOR）。
7.3.2 输出报文格式
如上面描述，用户可选择所需数据输出方式，输出报文格式如表8所示。
表8：输出报文格式
|
字节段
|
字节数
|
字节号
|
描 述
|
|
PRE
|
1字节
|
0
|
首字节，表示包起始（0xFA）
|
|
BID
|
1字节
|
1
|
设备地址（默认：0x01）
|
|
MID
|
1字节
|
2
|
报文种类（命令）
|
|
LEN
|
1字节
|
3
|
数据长度
|
|
Data1
|
4字节
|
4-7
|
数据Data1
|
|
DataN
|
4字节
|
4N
|
数据DataN
|
|
CS
|
1字节
|
4(N+1)
|
校验位
|
3DM-AHRS300A航姿参考系统实际数据输出报文如表9至表13所示。
表9：AHRS0命令-完全数据输出方式1(VG)，连续输出MID=0x80，单步输出MID=0x81
|
字节段
|
字节数
|
字节号
|
描 述
|
|
PRE
|
1字节
|
0
|
首字节，表示包起始（0xFA）
|
|
BID
|
1字节
|
1
|
设备地址（默认：0x01）
|
|
MID
|
1字节
|
2
|
0x80（或0x81）
|
|
LEN
|
1字节
|
3
|
0x40（64字节）
|
|
GyroX
|
4字节
|
4-7
|
X轴陀螺角速率原始数据 (rad/s)
|
|
GyroY
|
4字节
|
8-11
|
Y轴陀螺角速率原始数据 (rad/s)
|
|
GyroZ
|
4字节
|
12-15
|
Z轴陀螺角速率原始数据 (rad/s)
|
|
AccX
|
4字节
|
16-19
|
X轴加速度计原始数据 (mg)
|
|
AccY
|
4字节
|
20-23
|
Y轴加速度计原始数据 (mg)
|
|
AccZ
|
4字节
|
24-27
|
Z轴加速度计原始数据 (mg)
|
|
MagX
|
4字节
|
28-31
|
X轴磁强计原始数据 (mguass)
|
|
MagY
|
4字节
|
32-35
|
Y轴磁强计原始数据 (mguass)
|
|
MagZ
|
4字节
|
36-39
|
Z轴磁强计原始数据 (mguass)
|
|
Quat0
|
4字节
|
40-43
|
四元数1 W (scalar)
|
|
Quat1
|
4字节
|
44-47
|
四元数2 X
|
|
Quat2
|
4字节
|
48-51
|
四元数3 Y
|
|
Quat3
|
4字节
|
52-55
|
四元数4 Z
|
|
Roll
|
4字节
|
56-59
|
滚动角 (deg)
|
|
Pitch
|
4字节
|
60-63
|
俯仰角(deg)
|
|
Yaw
|
4字节
|
64-67
|
方位角(deg)
|
|
CS
|
1字节
|
68
|
校验位
|
表10：AHRS1命令-完全数据输出方式2（AHRS），连续输出MID=0x82，单步输出MID=0x83
|
字节段
|
字节数
|
字节号
|
描 述
|
|
PRE
|
1字节
|
0
|
首字节，表示包起始（0xFA）
|
|
BID
|
1字节
|
1
|
设备地址（默认：0x01）
|
|
MID
|
1字节
|
2
|
0x82（或0x83）
|
|
LEN
|
1字节
|
3
|
0x40（64字节）
|
|
GyroX
|
4字节
|
4-7
|
X轴陀螺角速率(rad/s)
|
|
GyroY
|
4字节
|
8-11
|
Y轴陀螺角速率(rad/s)
|
|
GyroZ
|
4字节
|
12-15
|
Z轴陀螺角速率(rad/s)
|
|
AccX
|
4字节
|
16-19
|
X轴加速度计(mg)
|
|
AccY
|
4字节
|
20-23
|
Y轴加速度计(mg)
|
|
AccZ
|
4字节
|
24-27
|
Z轴加速度计(mg)
|
|
MagX
|
4字节
|
28-31
|
X轴磁强计(mguass)
|
|
MagY
|
4字节
|
32-35
|
Y轴磁强计(mguass)
|
|
MagZ
|
4字节
|
36-39
|
Z轴磁强计(mguass)
|
|
Quat0
|
4字节
|
40-43
|
四元数1 W (scalar)
|
|
Quat1
|
4字节
|
44-47
|
四元数2 X
|
|
Quat2
|
4字节
|
48-51
|
四元数3 Y
|
|
Quat3
|
4字节
|
52-55
|
四元数4 Z
|
|
Roll
|
4字节
|
56-59
|
滚动角 (deg)
|
|
Pitch
|
4字节
|
60-63
|
俯仰角(deg)
|
|
Yaw
|
4字节
|
64-67
|
方位角(deg)
|
|
CS
|
1字节
|
68
|
校验位
|
表11：AHRS2命令 - 姿态角输出方式，连续输出MID=0x84，单步输出MID=0x85
|
字节段
|
字节数
|
字节号
|
描 述
|
|
PRE
|
1字节
|
0
|
首字节，表示包起始（0xFA）
|
|
BID
|
1字节
|
1
|
设备地址（默认：0x01）
|
|
MID
|
1字节
|
2
|
0x84（或0x85）
|
|
LEN
|
1字节
|
3
|
0x0C（12字节）
|
|
Roll
|
4字节
|
4-7
|
滚动角 (deg)
|
|
Pitch
|
4字节
|
8-11
|
俯仰角(deg)
|
|
Yaw
|
4字节
|
12-15
|
方位角(deg)
|
|
CS
|
1字节
|
16
|
校验位
|
表12：AHRS3命令 -四元数输出方式，连续输出MID=0x86，单步输出MID=0x87
|
字节段
|
字节数
|
字节号
|
描 述
|
|
PRE
|
1字节
|
0
|
首字节，表示包起始（0xFA）
|
|
BID
|
1字节
|
1
|
设备地址（默认：0x01）
|
|
MID
|
1字节
|
2
|
0x86（或0x87）
|
|
LEN
|
1字节
|
3
|
0x10（16字节）
|
|
Quat0
|
4字节
|
4-7
|
四元数1 W (scalar)
|
|
Quat1
|
4字节
|
8-11
|
四元数2 X
|
|
Quat2
|
4字节
|
12-15
|
四元数3 Y
|
|
Quat3
|
4字节
|
16-19
|
四元数4 Z
|
|
CS
|
1字节
|
20
|
校验位
|
表13：AHRS4命令-姿态角及四元数输出方式，连续输出MID=0x88，单步输出MID=0x89
|
字节段
|
字节数
|
字节号
|
描 述
|
|
PRE
|
1字节
|
0
|
首字节，表示包起始（0xFA）
|
|
BID
|
1字节
|
1
|
设备地址（默认：0x01）
|
|
MID
|
1字节
|
2
|
0x88（或0x89）
|
|
LEN
|
1字节
|
3
|
0x1C（28字节）
|
|
Quat0
|
4字节
|
4-7
|
四元数1 W (scalar)
|
|
Quat1
|
4字节
|
8-11
|
四元数2 X
|
|
Quat2
|
4字节
|
12-15
|
四元数3 Y
|
|
Quat3
|
4字节
|
16-19
|
四元数4 Z
|
|
Roll
|
4字节
|
20-23
|
滚动角 (deg)
|
|
Pitch
|
4字节
|
24-27
|
俯仰角(deg)
|
|
Yaw
|
4字节
|
28-31
|
方位角(deg)
|
|
CS
|
1字节
|
32
|
校验位
|
| 
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