Система орієнтації та курсу AHRS

3DM-CX7-AHRS

Вбудовуваний інерціальний вимірювальний модуль (IMU) та система визначення орієнтації й курсу (AHRS) тактичного класу з архітектурою на основі чотирьох резервованих IMU, вбудованим магнітометром, технологією придушення впливу вібрації нового покоління та визначенням абсолютного магнітного курсу — для БПЛА та роботів.

Опис

Завантажити

Характеристики

3DM-CX7-AHRS — вбудовувана система визначення орієнтації та курсу (AHRS) тактичного класу від MicroStrain by HBK. Вона забезпечує високоточне визначення крену, тангажу та абсолютного магнітного курсу, поєднуючи архітектуру на основі чотирьох резервованих інерціальних вимірювальних модулів (IMU), вбудований тривісний магнітометр та автоадаптивний розширений фільтр Калмана MicroStrain.

Чотири внутрішні IMU працюють паралельно під безперервним контролем. CX7-AHRS автоматично виявляє недостовірні вимірювання окремих модулів і в реальному часі зменшує їхню вагу в розрахунках або виключає їхні дані. Таке вбудоване резервування забезпечує рівень достовірності вимірювань, недоступний для систем з одним IMU. Це особливо важливо в умовах сильних ударів та інтенсивної вібрації, коли ймовірність короткочасних аномалій у показаннях датчиків є найвищою. Випробування підтвердили до 100 разів кращу стабільність визначення орієнтації за повторюваних ударів із високими перевантаженнями порівняно з попереднім поколінням. CX7-AHRS зберігає надійне визначення орієнтації в умовах, за яких характеристики традиційних датчиків погіршуються або вони перестають працювати.

Основні характеристики: розширений діапазон вимірювання прискорення ±32 g, діапазон вимірювання кутової швидкості ±4000°/с, налаштовувана частота видачі даних до 1 кГц, а також компактне OEM-виконання розміром 38 × 24 мм і масою 8,3 г. Кожен пристрій проходить індивідуальне калібрування в усьому робочому температурному діапазоні від −40 до +85 °C.

3DM-CX7-AHRS відповідає вимогам NDAA, не підпадає під обмеження ITAR, готова до роботи з ROS і сумісна з PX4. Система належить до сімейства інерціальних датчиків MicroStrain C-Series і спирається на понад 80-річний досвід HBK у вимірювальних технологіях.

Документ	Мова
3DM-CX7-AHRS - Data Sheet	English
3DM-CX7-AR and 3DM-CX7-AHRS User Manual (Online)	English

3DM-CX7-AHRS
Тип	Орієнтація та курс (AHRS
Рівень продуктивності	Тактичний рівень
Особливості	Акселерометр, барометр, гіроскоп, магнітометр
Випадкове блукання	Прискорення: 36 μg/√Гц, гіроскоп: 0,058º/√h
Тип комунікаційного порту	Samtec FTS-105 (2x5)
Інтерфейс зв’язку	TTL serial
Частота оновлення	1 до 1000 Гц
Входи/Виходи	4xGPIO
Вага	8.3 г
Розміри	38 x 24 x 8.6
Споживання електроенергії	0.324 Вт
Вхідна напруга	3.2 до 5.2 В постійного струму
Мінімальна робоча температура	40 °C
Максимальна робоча температура	85 °C
MTBF	1953356 h
Діапазон вимірювання прискорення (Акселерометр)	32 g
Діапазон вимірювання кутової швидкості (Гіроскоп)	4000 °/s
Діапазон вимірювання магнітної індукції (Магнітометр)	8 Gauss
Діапазон вимірювання тиску	1260 мбар
Матеріал корпусу	Алюміній
Програмне забезпечення	InertialConnect, MSCL, ROS, SensorConnect
Спосіб кріплення	Вбудовуваний, точне вирівнювання, кріплення гвинтами

Чому CX7-AHRS використовує архітектуру з кількома IMU?

3DM-CX7-AHRS використовує архітектуру з кількома резервованими інерціальними вимірювальними модулями (IMU), яка безперервно порівнює їхні вимірювання в реальному часі. Це дає змогу виявляти та відхиляти аномальні дані, спричинені ударами, вібрацією або тимчасовими порушеннями роботи датчиків, перш ніж вони вплинуть на визначення орієнтації.

Завдяки цьому датчик забезпечує надійніше визначення орієнтації та вищу стійкість до складних умов експлуатації з високою динамікою руху порівняно з традиційними системами з одним IMU.

Як CX7-AHRS працює на дронах в умовах інтенсивної вібрації?

Конструкцію 3DM-CX7-AHRS було спеціально вдосконалено для платформ з інтенсивною вібрацією, зокрема мультироторних БПЛА та автономних літальних систем. Технологія придушення впливу вібрації нового покоління в поєднанні з обробкою даних від резервованих IMU та автоадаптивним розширеним фільтром Калмана MicroStrain дає змогу підтримувати точне визначення орієнтації навіть за вібрації від двигунів, яка може погіршувати роботу традиційних AHRS на основі MEMS.

Що означає «до 100 разів вища стійкість до вібрації» на практиці?

«До 100 разів вища стійкість до вібрації» означає, що 3DM-CX7-AHRS значно менш чутлива до похибок вимірювання, спричинених вібрацією, ніж попередня модель 3DM-CV7-AHRS. На практиці це дає змогу датчику забезпечувати стабільне й точне визначення орієнтації в умовах, за яких сильна вібрація могла б спричинити значні похибки, знизити стабільність визначення курсу або погіршити точність визначення орієнтації.

Це вдосконалення особливо важливе для БПЛА, крокуючих роботів та автономних платформ, що працюють у важких умовах експлуатації.

Чи можна замінити CV7-AHRS на CX7-AHRS без зміни апаратної конструкції?

У багатьох випадках — так. 3DM-CX7-AHRS зберігає компактне OEM-виконання, спільне для сімейства C-Series, і має ті самі монтажні розміри 38 × 24 мм.

Це значно спрощує перехід із 3DM-CV7-AHRS, забезпечуючи кращі характеристики та вищу стійкість до зовнішніх впливів. Однак перед впровадженням необхідно перевірити сумісність електричних інтерфейсів, вбудованого програмного забезпечення, роз’ємів і програмного забезпечення з конкретною архітектурою системи.

Чи має протокол зв’язку зворотну сумісність з наявними інтеграціями MicroStrain?

3DM-CX7-AHRS використовує усталений протокол зв’язку MicroStrain MIP і підтримує ту саму програмну екосистему MicroStrain, зокрема MSCL, MIP SDK, драйвери ROS, інтеграцію з PX4, SensorConnect та InertialConnect.

Це полегшує перехід для наявних користувачів MicroStrain і мінімізує обсяг робіт із розробки програмного забезпечення. Для підтвердження сумісності з раніше розробленими застосунками слід перевірити особливості реалізації, характерні для конкретної версії вбудованого програмного забезпечення.

Як CX7-AHRS підвищує точність визначення орієнтації під час різких маневрів?

3DM-CX7-AHRS поєднує гіроскоп тактичного класу, розширені діапазони вимірювання ±32 g та ±4000°/с, архітектуру з кількома резервованими IMU й адаптивний розширений фільтр Калмана.

Разом ці технології дають змогу датчику зберігати точність визначення орієнтації під час швидких обертань, різких прискорень, інтенсивної вібрації та різких маневрів платформи, за яких характеристики традиційних AHRS можуть погіршуватися.

Які переваги дає синхронізація із зовнішнім тактовим сигналом для навігаційних систем на основі LiDAR і камер?

Синхронізація із зовнішнім тактовим сигналом дає змогу 3DM-CX7-AHRS узгоджувати час своїх вимірювань з іншими датчиками та системами, для яких важлива точна часова прив’язка, зокрема LiDAR, камерами, GNSS-приймачами й системами сприйняття навколишнього середовища.

Точніша синхронізація допомагає забезпечити відповідність даних різних датчиків одному й тому самому фізичному моменту часу. Це зменшує часову неузгодженість і покращує об’єднання даних датчиків, оцінювання стану системи, точність картографування та надійність автономної навігації.

Чи можна використовувати CX7-AHRS за відсутності сигналів GNSS?

Так. 3DM-CX7-AHRS не потребує сигналів GNSS для визначення орієнтації, кутової швидкості, прискорення або магнітного курсу. Вбудований магнітометр, інерціальні датчики тактичного класу та вдосконалені алгоритми об’єднання даних датчиків забезпечують надійне визначення орієнтації в умовах, коли сигнали GNSS недоступні, мають погіршену якість або навмисно заглушені.

Які переваги має CX7-AHRS для крокуючих роботів порівняно з традиційними IMU та AHRS?

Під час руху крокуючих роботів виникають часті удари, швидкі зміни орієнтації та вібрації з мінливими характеристиками, які можуть ускладнювати роботу традиційних AHRS. 3DM-CX7-AHRS спеціально розроблена для таких умов. Завдяки резервованим IMU, вдосконаленим алгоритмам відхилення аномальних вимірювань, розширеним діапазонам вимірювання та підвищеній стійкості до вібрації система забезпечує стабільне визначення орієнтації під час ходьби, бігу, підйому та пересування нерівною місцевістю.

Як характеристики гіроскопа тактичного класу впливають на точність навігації?

Гіроскоп тактичного класу в 3DM-CX7-AHRS має нестабільність зміщення нуля лише 2,1°/год, що допомагає зменшити накопичення похибок інерціальних вимірювань із часом. Менший дрейф гіроскопа підвищує стабільність визначення орієнтації, покращує навігацію методом числення шляху, зменшує невизначеність навігаційного рішення між оновленнями від зовнішніх джерел і забезпечує точніше керування та стабілізацію платформи.

Це особливо важливо для автономних систем, що працюють в умовах високої динаміки руху або ускладненого приймання сигналів GPS.

Чи відповідає CX7-AHRS вимогам NDAA та чи сумісна вона з ROS і PX4?

Так. 3DM-CX7-AHRS відповідає вимогам NDAA та не підпадає під обмеження ITAR, що робить її придатною для широкого спектра комерційних, промислових і державних застосувань. Система також підтримується програмною екосистемою MicroStrain, яка включає драйвери ROS, інтеграцію з PX4, MSCL API, MIP SDK, SensorConnect™ та InertialConnect™ для спрощення розробки й впровадження.