Інерціальні навігаційні системи (INS)

3DM-CX7-INS

Інерційна навігаційна система тактичного класу для інтеграції з іншим обладнанням, з чотирикратною резервною архітектурою IMU, зовнішньою підтримкою GNSS, системою придушення вібрацій нового покоління та можливістю безперервної навігації в умовах відсутності сигналу GNSS.

Опис

Завантажити

Характеристики

3DM-CX7-INS — це вбудована інерційна навігаційна система (INS) тактичного класу від компанії MicroStrain HBK. Вона забезпечує безперервну оцінку положення, швидкості та орієнтації завдяки поєднанню архітектури IMU з чотирикратним резервуванням із зовнішніми даними GNSS, швидкості в системі координат об’єкта та курсу. Обробка виконується за допомогою автоадаптивного розширеного фільтра Калмана MicroStrain, що забезпечує стійке навігаційне рішення навіть за погіршення якості, глушіння або відсутності супутникових сигналів.

Чотири внутрішні IMU працюють паралельно під безперервним контролем. CX7-INS автоматично виявляє недостовірні вимірювання окремих модулів і в реальному часі зменшує їхню вагу в розрахунках або виключає їхні дані. Таке резервування запобігає впливу короткочасних аномалій, спричинених ударами, вібрацією або відмінностями характеристик компонентів, на навігаційне рішення. Це забезпечує рівень достовірності вимірювань, недосяжний для систем з одним IMU. Випробування підтвердили до 100 разів кращу стабільність визначення орієнтації за повторюваних ударів із високими перевантаженнями. Завдяки цьому інерціальне ядро CX7-INS зберігає надійність у найскладніших умовах експлуатації.

CX7-INS підтримує вхідні дані у форматі NMEA та власному протоколі MIP і сумісна з широким спектром GNSS-приймачів та зовнішніх допоміжних датчиків, зокрема радарів, LiDAR і колісних енкодерів. 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.

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

Документ	Мова
MicroStrain - Product Data - 3DM-CX7-INS	English
3DM-CX7-INS User Manual (Online)	English

3DM-CX7-INS
Тип	Інерційна навігаційна система (INS)
Рівень продуктивності	Тактичний рівень
Особливості	Акселерометр, барометр, гіроскоп, магнітометр
Випадкове блукання	Прискорення: 36 μg/√Гц, гіроскоп: 0,058º/√h
Нестабільність зміщення (Гіроскоп)	2.1 °/година
Нестабільність зміщення (Акселерометр)	8.5 μg
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
GNSS входи	Зовнішні входи
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

Що таке 3DM-CX7-INS і в чому її унікальність?

3DM-CX7-INS — інерціальна навігаційна система (INS) тактичного класу, розроблена для автономних платформ, що працюють у складних умовах. Її унікальна архітектура дає змогу підключати зовнішній GNSS-приймач на вибір користувача, не обмежуючи його можливостями вбудованого рішення.

Поєднання інерціального вимірювального модуля (IMU) тактичного класу, архітектури з кількома резервованими IMU, гнучких входів для допоміжних навігаційних даних і перевіреного автоадаптивного розширеного фільтра Калмана MicroStrain забезпечує високі навігаційні характеристики. Усе це реалізовано в надкомпактному OEM-модулі масою 8,3 г, оптимізованому для безпілотних літальних апаратів (БПЛА), безпілотних наземних платформ (UGV) і робототехніки.

Як CX7-INS підтримує навігацію за відсутності сигналів GNSS?

3DM-CX7-INS поєднує інерціальний вимірювальний модуль (IMU) тактичного класу, низьку нестабільність зміщення нуля гіроскопа, адаптивні алгоритми розширеного фільтра Калмана (EKF) та входи для зовнішніх допоміжних даних, щоб забезпечувати безперервність навігації за відсутності сигналів GNSS.

Об’єднуючи інерціальні дані з альтернативними вимірюваннями від колісних енкодерів, радарів, LiDAR, систем оптичного потоку, датчиків швидкості та джерел даних про курс, система допомагає обмежити накопичення похибок під час роботи без доступу до GNSS.

Що дає архітектура з кількома резервованими IMU для автономної навігації?

3DM-CX7-INS використовує архітектуру з кількома резервованими інерціальними вимірювальними модулями (IMU), яка безперервно зіставляє їхні вимірювання в реальному часі. Це дає змогу виявляти та відхиляти аномальні дані, спричинені вібрацією, ударами або короткочасними збуреннями, перш ніж вони вплинуть на навігаційне рішення.

Результат — підвищена надійність, краща стабільність визначення орієнтації та стійкіша робота навігаційної системи у складних умовах експлуатації.

Що означає до 100 разів вища стійкість до вібрації для роботи БПЛА та безпілотних наземних платформ?

До 100 разів вища стійкість до вібрації означає, що 3DM-CX7-INS значно менш чутлива до похибок, спричинених вібрацією, ніж пристрої попереднього покоління. На практиці це забезпечує кращу стабільність визначення орієнтації, надійніше визначення швидкості, менший навігаційний дрейф і безперервну роботу в умовах інтенсивної вібрації, за яких характеристики традиційних інерціальних систем можуть погіршуватися.

Це особливо важливо для БПЛА, безпілотних наземних платформ та автономних робототехнічних систем, що зазнають постійної механічної вібрації.

Як CX7-INS працює з RTK та зовнішніми допоміжними датчиками?

3DM-CX7-INS сумісна із зовнішніми GNSS-приймачами з підтримкою RTK і дає змогу одночасно використовувати кілька допоміжних датчиків. Навігаційний фільтр поєднує оновлення координат від RTK-приймача з вимірюваннями від LiDAR, радарів, колісних енкодерів, датчиків оптичного потоку та джерел опорних даних про курс, забезпечуючи точніше й стійкіше навігаційне рішення.

Ця можливість особливо важлива для автономних систем, що працюють у складних умовах або за обмеженого доступу до сигналів GNSS.

Чому CX7-INS краще підходить за CV7-INS для автономних платформ із високою динамікою руху?

3DM-CX7-INS має архітектуру з кількома резервованими інерціальними вимірювальними модулями (IMU), розширені діапазони вимірювання до ±32 g та ±4000°/с, а також значно вищу стійкість до ударів і вібрації. Ці вдосконалення дають змогу підтримувати точну навігацію та визначення орієнтації під час різких маневрів, руху складною місцевістю та роботи в умовах інтенсивної вібрації, характерних для БПЛА, безпілотних наземних платформ і автономних робототехнічних систем.

Які зовнішні допоміжні датчики можна інтегрувати з CX7-INS?

Гнучка система інтеграції допоміжних даних підтримує широкий спектр зовнішніх джерел навігаційної інформації, зокрема:

GNSS-приймачі
GNSS-системи з підтримкою RTK
Радарні датчики швидкості
Системи LiDAR
Колісні енкодери
Датчики оптичного потоку
Вимірювання швидкості в системі координат об’єкта
Зовнішні джерела опорних даних про курс

Ці вимірювання можуть одночасно об’єднуватися в розширеному фільтрі Калмана, підвищуючи точність, стійкість і безперервність навігації в різноманітних умовах експлуатації.

Чи підтримує CX7-INS автономну роботу в умовах ускладненого приймання сигналів GNSS?

Так. 3DM-CX7-INS спеціально розроблена для умов, у яких сигнали GNSS можуть бути ослаблені, заблоковані перешкодами, заглушені або тимчасово недоступні. Поєднуючи інерціальні вимірювання тактичного класу із зовнішніми допоміжними даними та адаптивними алгоритмами об’єднання даних датчиків, система здатна підтримувати надійне визначення координат, швидкості та орієнтації за обмеженої доступності супутникових сигналів.

Які переваги забезпечує гіроскоп тактичного класу?

Гіроскоп тактичного класу в 3DM-CX7-INS має нестабільність зміщення нуля 2,1°/год, що допомагає мінімізувати навігаційний дрейф і підвищити точність навігації методом числення шляху. Менший дрейф гіроскопа дає змогу довше зберігати точність навігаційного рішення між оновленнями від зовнішніх джерел. Це особливо важливо за відсутності сигналів GNSS та під час автономної роботи у складних умовах.

Чи може CX7-INS працювати з GNSS-приймачами, що підтримують зашифровані сигнали?

Так. 3DM-CX7-INS підтримує GNSS-приймачі оборонного призначення, що працюють із зашифрованими сигналами, і сумісна з вхідними даними від приймачів із підтримкою SAASM та M-Code. Це дає змогу інтегрувати систему в стійкі архітектури визначення координат, навігації та синхронізації часу (PNT), які використовуються в оборонних, державних та інших застосуваннях із підвищеними вимогами до безпеки, де стійкість GNSS має критичне значення.

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

Так. 3DM-CX7-INS 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.