3DM-GD慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（慣導(dǎo)/航姿/運(yùn)動(dòng)傳感），該系統(tǒng)標(biāo)配雙軸電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)控制器和個(gè)MEMS器件的AHRS航姿參考系統(tǒng)，該傳感器由九軸慣性測(cè)量組合，包含三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁強(qiáng)計(jì)傳感器，能滿足導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制業(yè)的學(xué)生了解慣性導(dǎo)航及飛行控制原理，有助于學(xué)生理解、熟悉、掌握慣性導(dǎo)航/航向姿態(tài)/運(yùn)動(dòng)狀態(tài)采集的原理、技術(shù)及其應(yīng)用，也可以滿足其它業(yè)如飛行技術(shù)、航海技術(shù)、無(wú)人機(jī)技術(shù)、測(cè)繪技術(shù)等不同業(yè)的慣性導(dǎo)航技術(shù)的科研和教學(xué)的使用。還可設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)各類飛行器、車輛、船舶、機(jī)器人、工程機(jī)械、穿戴式等各類運(yùn)動(dòng)載體測(cè)量及控制的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。雖然我們完善了該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能，同時(shí)，該系統(tǒng)也是個(gè)二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以作為其他項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集驗(yàn)證平臺(tái)。

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能點(diǎn)：
1、較低的價(jià)格，可以讓眾多學(xué)生同時(shí)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，引領(lǐng)內(nèi)慣導(dǎo)/航姿/運(yùn)動(dòng)傳感教學(xué)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)入普及化時(shí)代；
2、內(nèi)首家配備低成本電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，可做定量實(shí)驗(yàn)，更好的掌握慣導(dǎo)/航姿/運(yùn)動(dòng)傳感技術(shù)；
3、提供全面的相關(guān)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)配套服務(wù)，減輕教師的負(fù)擔(dān)；
4、集成度，包含了各類運(yùn)動(dòng)相關(guān)傳感器；
5、實(shí)驗(yàn)覆蓋全面，從單運(yùn)動(dòng)傳感器實(shí)驗(yàn)到所有運(yùn)動(dòng)傳感器融合的綜合實(shí)驗(yàn)；
6、通過(guò)自身在內(nèi)慣導(dǎo)/航姿/運(yùn)動(dòng)傳感領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，實(shí)現(xiàn)慣導(dǎo)/航姿/運(yùn)動(dòng)傳感實(shí)驗(yàn)室方案的不斷升級(jí)，真正使校教學(xué)/實(shí)驗(yàn)/科研水平跟上技術(shù)發(fā)展的潮流；
7、可為學(xué)校量身定做相關(guān)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；
8、系統(tǒng)集成了多種模型，能夠完成各個(gè)學(xué)科，包括航天，航空，航海，陸地等載體的慣性導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖：

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的慣導(dǎo)/航姿模塊(3DM-E10A)：
   該模塊是款微型的全姿態(tài)測(cè)量傳感裝置，它由三軸MEMS陀螺、三軸MEMS加速度計(jì)、三軸磁阻型磁強(qiáng)計(jì)等三種類型的傳感器構(gòu)成。三軸陀螺用于測(cè)量載體三個(gè)方向的的絕對(duì)角速率，三軸加速度計(jì)用于測(cè)量載體三個(gè)方向的加速度，在系統(tǒng)工作中，主要作用是感知系統(tǒng)的水平方向的傾斜，并用于修正陀螺在俯仰和滾動(dòng)方向的漂移，三軸磁阻型磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量三維地磁強(qiáng)度，用于提供方向角的初始對(duì)準(zhǔn)以及修正航向角漂移�？商峁┑妮敵鰯�(shù)據(jù)有：原始數(shù)據(jù)、四元數(shù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)等。

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的雙軸電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)（TT-3DM-2E-10） ：
機(jī)械臺(tái)體采用UO形鋁合金框架結(jié)構(gòu)，由內(nèi)環(huán)橫滾軸框架和外環(huán)俯仰軸框架組成相互垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)架構(gòu)，采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)三維空間任意位置和角度的姿態(tài)測(cè)量。具有位置、速率和搖擺三種測(cè)試功能。
技術(shù)指標(biāo)如下：

負(fù)載尺寸重量	50mm×50mm×50mm / 0.5 kg
負(fù)載及夾具安裝空間	120 mm×120mm×120mm
主軸與俯仰軸轉(zhuǎn)角范圍	連續(xù)無(wú)限
角位置綜合測(cè)量精度	±0.08º
控制到位分辨率	±0.01º
速率范圍	0.1º/s～300 º/s
速率精度與平穩(wěn)度	1%
測(cè)角數(shù)據(jù)采集頻率	20Hz
用戶導(dǎo)電滑環(huán)	12 環(huán)/每環(huán)2A
臺(tái)體重量	15Kg～20 Kg
測(cè)控電箱尺寸	300mmW×320mmW×88mmH
串口波率	115200 bps
工作電源	220VAC/200

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)雙軸采集控制器(CC-3DM-2E-10) ：
采集控制器通過(guò)USB或串行接口連接計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)航姿模塊信號(hào)的采集與電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的測(cè)量控制。

測(cè)角數(shù)據(jù)采集頻率	20Hz
外形尺寸	260mmW×230mmW×88mmH
串口波率	115200 bps
工作電源	220VAC/200W

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺(tái)控制軟件：
轉(zhuǎn)臺(tái)控制軟件功能豐富，包括位置模式，速率模式，以及搖擺模式等等。能控制轉(zhuǎn)臺(tái)兩個(gè)軸分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)�？梢栽O(shè)定轉(zhuǎn)臺(tái)以某角速率旋轉(zhuǎn)某角度，也可以操縱轉(zhuǎn)臺(tái)持續(xù)以某角速率旋轉(zhuǎn)，也可以設(shè)定轉(zhuǎn)臺(tái)以某幅角搖擺運(yùn)動(dòng)。
同時(shí)，考慮到實(shí)驗(yàn)室安裝，調(diào)試的準(zhǔn)確性，我們還增加了“置水平位”和“歸位”操作，分別能夠使轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)至初始0度位置，和垂直于水平面的位置。這功能能夠使在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)之后，統(tǒng)調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)至同姿態(tài)，保證實(shí)驗(yàn)室整齊整潔。

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的航姿顯示實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：
航姿顯示實(shí)驗(yàn)平臺(tái)界面簡(jiǎn)潔美觀，運(yùn)行效穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單實(shí)用。同時(shí)軟件還進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)采集操作，以固定步長(zhǎng)收集軟IMU輸出的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)寫(xiě)入文本文件和excel文件中，便于學(xué)生使用matlab和excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和姿態(tài)解算等等操作。
考慮到軟件的實(shí)用性，軟件中還可以自行設(shè)置步長(zhǎng)以及自主選擇模型，共10種實(shí)物模型和1種簡(jiǎn)單模型。包括：航空，航天，航海，陸地以及立方體模型。
在軟件操作方面，學(xué)生只需要點(diǎn)擊“寫(xiě)入數(shù)據(jù)文件（txt和xls）”按鈕，即可將選定時(shí)間的數(shù)據(jù)保存在文件中，以備后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理操作。這功能不僅方便于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在大作業(yè)方面，學(xué)生也只需要采集組定的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存下來(lái)后，編寫(xiě)自己的程序進(jìn)行不斷的改進(jìn)，而不需要直連接轉(zhuǎn)臺(tái)才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方案：
轉(zhuǎn)臺(tái)上的IMU，能夠輸出以下數(shù)據(jù)：包括線加速度、角速率、磁阻、四元數(shù)和姿態(tài)角。基于這些數(shù)據(jù)的采集，我們目前設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)。目前較為完善的實(shí)驗(yàn)方案主要有：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)名稱
1	實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝和軟件設(shè)置實(shí)驗(yàn)
2	AHRS及微慣性傳感器認(rèn)知實(shí)驗(yàn)
3	加速度計(jì)測(cè)量與結(jié)果驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
4	加速度計(jì)標(biāo)度因數(shù)和零偏的測(cè)量與計(jì)算實(shí)驗(yàn)
5	陀螺靜態(tài)測(cè)量與零偏計(jì)算實(shí)驗(yàn)
6	陀螺動(dòng)態(tài)測(cè)量與標(biāo)度因數(shù)估計(jì)實(shí)驗(yàn)
7	采用磁傳感器的電子羅盤(pán)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
8	四元數(shù)法姿態(tài)解算程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（大作業(yè)實(shí)驗(yàn)）

下面展示其中部分實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)效果圖：

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的配置清單：

序號(hào)	名稱	型號(hào)	單位	數(shù)量
主要器件
1	慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)	3DM-GD	套
配置
1	慣導(dǎo)航姿模塊	3DM-E10A	個(gè)	1
2	動(dòng)態(tài)傾角傳感器	D10A	個(gè)	1
3	雙軸電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)	TT-3DM-2E-10	個(gè)	1
4	雙軸采集控制器	CC-3DM-2E-10	個(gè)	1
5	軟件光盤(pán)		張	1
6	連接線及電源線		套	4
7	教學(xué)配套實(shí)驗(yàn)軟件	定制	套	8
8	實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主控機(jī)	YH-610L	臺(tái)	1
	整套合計(jì)

*可定制配套實(shí)驗(yàn)
可根據(jù)經(jīng)費(fèi)和實(shí)驗(yàn)室的大小來(lái)配置實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)套數(shù)，效果比較好的配置是分組操作（3人套設(shè)備），使每個(gè)學(xué)生都有條件分別獨(dú)自操作完成實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)室也可以分期建設(shè)，逐步配置齊全。

相關(guān)說(shuō)明：
1、單套慣性導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備圖片


2、某校配置的8臺(tái)雙軸電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)慣導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室圖片

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