惯性导航航恣传感器

惯性导航航恣传感器

●  适配良好的情况下,可有效降低AGV整机成本

·  提升航向角测量精度、漂移抑制

●  实时测量、耐振动

●  抵抗强磁强干扰



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●  适配良好的情况下,可有效降低AGV整机成本

·  提升航向角测量精度、漂移抑制

●  实时测量、耐振动

●  抵抗强磁强干扰





TransducerM TM100TransducerM TM200
TransducerM TM352/TM353TransducerM TM500

OEM版本,提供惯性测量参考数据,并具有串行接口,小尺寸便于集成,提供定制化服务。

铝外壳,性能优于OEM版本。中等水平的抗震性和可配置的运动轮廓。它提供惯性测量参考数据和串行接口。目标应用:消费品、实验室、机器人、业余爱好和教育。性能卓越,设计坚固。提供惯性测量参考数据,并具有串行和CAN总线接口。目标应用:室内和室外自动驾驶汽车、机器人和无人机。具有抗冲击设计、运动剖面配置和校准软件界面,可与地面车辆在航向稳定性方面取得更好的性能。

加强型壳体设计的高性能系列。通过串行RS422USB 2.0CAN总线接口提供高精度惯性测量参考数据。目标应用:室内外自动驾驶汽车、机器人和无人机 在强振动下运行温度范围宽;精确的运动测量。



产品系列

特点

传感器M
TM100

传感器M
TM200

传感器M
TM300
TM352/TM353)

传感器M
TM500

传感器

3轴:陀螺仪和加速度计

3轴:磁强计

特点

传感器融合

传感器融合配置文件

-

抗振动的

-

●(基本)

●(Mid)

●(完整)

配置GUI

运行时校准API

-

-

数字指南针功能

-

-

基本工厂校准

热标定

-

-

界面

阿尔特

CAN总线

-

-

统一的S波段

-

-

-

输出

校准的原始数据输出

辊、俯仰、偏航输出

内部更新率

280-370Hz

280-370Hz

290-450Hz

800Hz

最大输出数据速率(ODR)

≤100Hz

<200Hz

200Hz

200Hz

精度ODR可选择的Hz

-

-

表演

静态精度(滚距)

0.7°

0.5°

0.3°

静态精度(偏航)

2.5°

2.0°

1.0°

0.8°

动态精度(滚距)[3]

2.5°

2.0°

0.5°

运行条件

温度

0-70°C

0-70°C

-20-85°C

-40-85°C

电压

5V

5V

5V

5V或9-36V

IP率

帕克巴
不受保护

模块
高达IP50

高达IP67

高达IP67

应用程序

消费者、教育、

实验室,

业余爱好

消费者、教育、

实验室,

业余爱好

商业应用,
实验室

商业应用,
重型工业,

实验室

标准保修

1年

1年

1-3年

1-3年

延长保修期

-

-

 


TransducerM系列航姿传感器TM300 TM200


无人车适用提高导航精度、增强可靠性、降低成本




TransducerM TM300和TM200系列传感器可以测量无人车(AGV)和机器人底盘的运动,提供惯性定位参考,提升定位精度和可靠性。


将一个传感器安装于移动底盘上,以精确实时测量车辆航向和倾斜程度,借助行车电脑的其它信息,进而推算出底盘的空间位置——TransducerM系列传感器使得惯性定位更加准确,并与例如激光雷达或者二维码导航形成互补,增强在狭窄空间内的定位精度,并减少对外界参考物体的依赖。


该系列传感器分为TM300和TM200两个版本,适用于对精和环境耐受性要求不同的场合。产品采用低电压设计,CAN总线或串口,最高达防水等级IP67,结合业界领先的数据处理算法,可直接输出角度数据。


产品特点


●  适配良好的情况下,可有效降低AGV整机成本


·  提升航向角测量精度、漂移抑制


●  实时测量、耐振动


●  抵抗强磁强干扰


TransducerM TM300 系列产品部分产品特性

模块输出介绍

                  

参数

最小

典型

最大

单位

算法迭代速率

300

360

430

Hz

数据输出速率
(取决于配置)

实例

配置

   UART: 921600 bps
输出类型:滚转,俯仰,航向与
         四元素

Hz

数据输出速率

300

数据输出格式

滚转/俯仰/航向、四元素、重力场向量、标定后的传感器原始数据:角速度,线加
速度,磁场

其他特性

特性名称

备注

自适应滤波

提升航向角精度

传感器组网

支持多传感器CAN总线通讯

性能

ROLL滚转

PITCH俯仰

YAW航向


分辨率

0.01°

0.01°

0.01°


角度输出范围

0°-360

±90°

±180°


静态误差

<0.5°

<0.5°

<1.0°

平均值2

动态误差
(惯性)

<2.0°

<2.0°

<4.6°

平均值23

零偏重复性
(惯性)

<0.04°

<0.04°

<0.28°

最大值2
恒定环境下重复开机

位置漂移
(惯性)

<0.09/h

<0.09°/h

1.05°/h

静态条件2

开机零偏

<0.4°

<0.4°

<0.4°


.需要在采购时指明。
.实验室环境测试结果。
.包括通信延迟所引起的误差。


TransducerM TM500 产品部分参数

参数

最小

典型

最大

单位

内部刷新率

780

800

820

Hz

输出速率
(取决于模块配置,用户可自行修改)

200,100,50,25,10,5.1

Hz

输出数据类型

俯仰角/滚转角/航向角,四元素,重力方向,标定后的原始传感器数据

其它功能特性

名称

特性描述

自适应滤波器

改进的航向稳定性

数字罗盘

作为数字指南针使用

温度标定

适用于工作全温区范围内的出厂温度标定

传感器组网

通过CAN总线,
RS422总线实现多传感器组网

性能

滚转角

 俯仰角

航向角


分辨率

0.01°

 0.01'

0.01°


角度输出范围

 -180°~180°

 -90°~90°

0°~360


静态精度

<0.2°

 <0.2°

<0.8'

RMS误差

动态精度(纯惯性条件)

0.2°

0.2

<2.0°

R M S 误 差

[1]实验室环境测试结果,实际性能可能因场景有所变化

[2]包括115200 bps通信延迟所引起的误差




为了读取数据或设置运动模块,利用基于C/C++的SYD动力学抽象通信层,引入了一个易于访问但功能强大的通信接口。无论是通过UART、CAN总线还是任何其他定制接


口与模块通信,都采用相同的协议来简化主机应用程序的开发。



独特的用户界面(GUI)。GUI允许对模块进行简单直观的配置。模块的输出也可以以特殊设计的方式显示。通过使用GUI环境,用户可以利用SYD Dynamics的模块,即使


没有该领域的特定知识。


常见问题

 

问:目前可供销售发货的产品具体有哪些?

目前可供销售发货的产品有TM200, TM352, TM353, TM500系列。

 

问:TM352/TM353的区别在哪里?

TM352和TM353的传感器本体和性能完全相同,当选择TM353编号下订单时,我们会附上杜邦线散线(请参阅TM35x数据手册),仅此区别。为了配合我们的图形化配置软件,如果你的电脑不具备串口通讯接口的话,您仍需要自己配备一个USB转串口设备。

 

问:国内下单后,供货周期大致是多少时间?

订单默认顺丰快递,发货时间约1~2天,特殊情况3~4天(不包含邮寄时间)。订单确认过程中,有另行说明的情形除外。

 

问:TransducerM是否能和里程计配合使用?

TransducerM有很多配合里程计应用的案例,但是本身不可以直接和里程计接口,需要用户自己处理这一部分。 除非采用我们的定制服务(例如我们农用拖拉机定制里程计和惯性模块,系统各方面配合良好的情况下,可以达到+-0.2%的前进距离误差的精度(+-0.2% = 误差距离/前进距离))。

 

问:模块已经在地上静置了10分钟,QoS依然到不了5级,这种情况怎么办?

将启动模式设置为Dynamic保存,重启模块并放置6-7分钟,若该过程中QoS达到5级,则问题解决;

若依旧不能达到,请勿断电,点击Calibration Panel,点击CalibB执行一次校准,等待一分钟(显示校准完成Success字样后)重启模块。

注意事项:执行过程中(以及执行完毕显示Success字样之后的至少半分钟内)不可以断电,否则可能导致模块内部数据存储不正确从而出现不可恢复的损坏。

 

问:若在AGV上安装是否需要进行CalibB校准?还是说只要达到QoS 等级5就可以进行记录测试了?

单个AGV测试,若使用上没有问题则无需执行CalibB,达到QoS 5即可。因为不当的CalibB操作可能会导致精度下降或模块损坏。

 

问:IMU Assistant 为什么时不时或者总是不能扫描到模块的ID号?

可能是因为IMU Assistant默认通讯波特率(115200bps)与模块已设置的波特率不匹配。

解决方法:不管模块已设置的波特率为何值,上电后6秒钟期间内,会默认采用115200bps通讯,然后再跳变成用户设置波特率。如果在该6秒钟期间内,模块收到了IMU Assistant的扫描命令(Scan按钮),则模块会在该次上电期间,忽略用户设定的波特率,而是一直采用115200bps直到下一次重启(这个机制为模块配置提供了方便)。因此,在模块上电后6秒之内,执行IMU Assistant的扫描命令即可临时忽略用户设定波特率,从而解决ImuAssistant的通讯问题。

 

问:有没有C++、Python的SDK方便使用?

我们有C语言和C++语言版本的库文件(点击此处跳转至下载页面), 但是暂时还没有Python的。

如需Python版本可根据说明书自行编写,如果仅仅是读取模块输出数据,解码是很方便的,数据包结构为:数据头+数据包长度+数据类型指示+数据内容+CRC校验, 详见产品用户手册

 

问:TransducerM能不能配合ROS系统使用呢?

TransducerM全系列都可以配合ROS使用,请在“点击此处”下载示例接口代码。

 

问:按照标准测试步骤执行,笔记本电脑连接传感器放置在AGV上进行测试,将传感器x轴对准行进方向(对准有没有很严格的要求?),等待QoS到5后开始采集数据, 传感器外壳上的安装孔是否能对应到AGV的安装孔是否有讲究,以及还有其他注意事项吗?

1)TransducerM传感器的x轴对准车辆前进轴向,精度在±1度以内。在大多数情况下都是可接受的,这主要是因为TransducerM的航向输出是相对值,所以在实际应用中用户程序可能会对其进行进一步对准,故在机械上的安装要求不是特别严格。类似地,对于俯仰和滚转安装角度建议也控制到±1度以内,如果能控制到±0.5度误差以内则更佳。

2)产品技术手册(Datasheet) 中含有安装孔位图,如果条件允许可以在AGV中配置安装孔,通过M2.5(TM353型号),或者M4(TM500型号),或者M3(其它标准型号) 的螺丝螺母固定。如果是临时测试,在要求不高的情况下,可以使用例如3M VHB无痕双面胶带粘贴到目标机器。

3)虽然TransducerM对安装位置没有严格要求,但是为了追求更高的性能和可靠性,一般建议应避免安装于强振动区域或者强烈变化的电磁干扰区域,并且应尽可能靠近被测刚体的旋转中心,远离可能产生渗油和腐蚀性液体的部位。连接线缆时避免用手触碰电线,如果采用外接电源必须反复检查电源正负极(非常重要!除部分型号以外,反接通常会导致模块损坏)和电源电压之后再接上电源。

 

问:是否支持ARM架构处理器?

我们提供的 TransducerM 通讯库是C/C++源码级的,并且不依赖特殊库文件,所以很容易移植,同时我们可以提供ARM CortexM3版本的代码示例,此外,还有在QT、Arduino环境下、纯C语言开发环境的示例。

 

问:TM200的北向Yaw角不准,与地理北极方向差了90°左右,多次CalibB也不能解决,这是为什么?

这个型号的模块只在上电时与本地磁场北对准,航向角是相对的(不具备电子指南针功能),电子指南针功能可以通过后续代码实现。

如果您需要实现电子指南针功能,将通讯库升级,具体方式您可以通过邮箱联系我们。

 

问:如何将模块的通讯方式设置成问询通讯?

将模块连接至电脑,打开IMU Assistant图形化配置软件,将“Output Data”区域的所有输出类型勾选取消(即停止连续数据输出),保存。此后,模块只有在被问询到相应数据类型时,才会回传该数据的最新值(问询模式)。

 

问:如何达到产品手册中描述的输出频率最大值?

1)例如,若对应产品手册显示300Hz为最大输出频率,配置方法:波特率设置成 921600bps 或 1Mbps,Inhibit Time设置成0,只选择一种数据类型输出(例如RPY角度值),保存设置;数据接收端应配合及时处理缓存中的数据包,防止数据包堆积溢出而丢包。

2)如果采用了我们提供的C/C++库代码,可以参考说明书“Avoid Buffer Overflow”章节及时处理接收端缓存中已经收到的数据包,约位于26页。

3)如果读取模块数据的主机含有操作系统(例如Linux),接收端端口缓冲区大小可能需要适当调整来实现最高效率。缓冲区设置恰当即可,关键点是尝试解包的频率一定要大于等于收到包的频率,防止数据堆积。

 

问:QoS是否在模块非工作状态下才能提升?

1)QoS指示器被设计成了只有在模块静态的时候提升,与静态时模块已上电时长相关,与当时数据是否正在被用户采集测量(在工作状态)无关,而且与静置前的工作状态(是否运动)无关。例如:模块在前三分钟时一直在运动中,QoS=2 Limited,并且测量数据被用户使用,然后静置约20到35秒左右(取决于静置条件),QoS会跳到4 Fine,接着又三分钟一直在运动,然后静置30秒左右,QoS会跳到5 VeryGood。

2) QoS也可以通过对模块通讯接口的命令调用实现上升。

 

问:QoS在代码层面是怎样体现的?

用户软件要获取QoS,可以通过读取模块的Status数据包输出(参阅: 用户手册TransducerM_UserGuide_EN_V128-R2.pdf 第33页, 或其它版本用户手册的Status数据包描述章节; 此外, 我们提供的示例代码和通讯库中也有涉及)。

 

问:图形化配置软件的通讯协议(Communication Protocol)面板中,Power-on Slient Time 和 Inhibit Time 分别是什么含义,UART1和2的区别在哪里?

1)UART 1是用户串口,UART 2 用户是无法使用到的。

2)Power-on Slient Time: 设置模块上电后若干秒时间内不进行连续输出, 从而防止干扰与其连接的机载计算机的启动过程。例如TransducerM与一台嵌入式WinCE电脑链接,如果启动时TransducerM一直输出数据则有概率会被WinCE操作系统错认成串口鼠标硬件,此时设置Power-on Slient Time时间为大于等于 WinCE系统启动并加载用户测量程序所需的时间即可。

3)Inhibit Time: 设置成连续输出的数据类型,两个相邻发送的数据包的时间间隔的最小值。此设置用于防止总线带宽被用完(TransducerM发送数据过于频繁,会导致总线带宽被过多的占用,导致影响总线上的其它设备的正常数据传输)。Inhibit Time 的概念与CANopen标准中Inhibit Time的定义基本相同。

 

问:能否介绍一下Export Protocol Lib 中的 Generate Code功能?

图形化配置软件中预存了一些代码片段,Generate Code用于将其导出。导出内容就是标准通讯库文件+示例代码。目前Export Protocol Lib的功能还比较简单,并不会根据用户设置裁剪代码,仅进行简单导出通用库代码。

 

问:在没有勾选磁力计选项的情况下为什么能输出磁力计数据,不勾选该选项的含义是什么?

勾选或者不勾选只影响内部数据融合算法(勾选采用9轴算法或者不勾选采用6轴算法,6轴算法在某些情况下表现比9轴好,故有此设置)。不论是否参与数据融合运算,磁力计本身是一直处于运行状态的,所以原始数据(RAW)数据包一直都能保持输出磁力计数据。此外,指南针功能(TM500系列)也是一直处于开启状态的。此设置不应理解为打开或者关闭磁力计,而是磁力计数据是否被用于数据融合算法的开关。

 

问:如何决定是否让磁力计参与数据融合?

1)如果被测设备经常性的长时间不动,或作往复运动(例如测量门窗的开合角度),让磁力计参与数据融合有利于航向角保持。

2)如果周围有变化的磁场,特别是远小于地磁场的缓慢改变方向的磁场, 不建议让磁力计参与数据融合。

3)不管磁力计是否参与数据融合,航向角始终保持相对稳定,不会因为在短时间内干扰突然出现而产生较大误差,即:航向角的误差的产生总是很缓慢且连续的,并且在一定时间之后航向角可能产生累计误差。如果要尽可能消除累计误差,可采用电子指南针功能纠偏(TM500系列),或者在用户自己的程序中进行清零补偿或者采用外接信号(例如基于卫星定位的航向角度参考值)通过模块软件接口进行强制干预(TM500系列适用)。

 

关于QoS的相关解释

QoS 指 Quality of Service, 即系统服务质量,TransducerM能够输出QoS评级,用于指示产品工作状态和传感精度。

QoS == 0; // QoS unavailable

                    //(QoS读数暂时不可用, 通常出现于启动时, 此时系统正在评估和计算QoS)

QoS == 1; // Service unavailable due to System Fault.

                     //(QoS等于1表示系统故障,无法提供正常功能)

QoS == 2; // Limited service

                     //(QoS等于2表示系统功能受限, 但仍然在输出数据, 例如:超量程测量时导致测量精度无法保证,此时QoS会降级为2,一段时间之后被测量不再超量程且系统重新完成收敛后,则QoS会自动增加数值)

QoS == 3; // Basic Service (i.e. After static boot) -- All functions available and providing basic performance

                     //(系统工作正常,但是仅提供基本的测量精度,此时系统精度可能非常接近但是无法完全达到标称指标的典型值)

QoS == 4; // Fine service (i.e. DynamicGyroCalib success approx 25+10 seconds after boot) (系统工作正常)

QoS == 5; // Very Good Service  (系统工作正常)

(注: QoS数值越大表示状况越佳,一般QoS>=3即可满足使用要求,当然最好达到4或者5)


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