产品简介
l 内置高精度三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计 l 100%国产化 l 兼容STIM系列产品，外形、电气和协议均可原位替换 l 工作温度：-45℃至+85℃ l 供电电压：5V l MEMS-SOG工艺 l 可外接GNSS，具备组合导航功能 l 可设置成航姿参考系统，具备磁罗盘接入功能、自对准等 l 采样率可调，滤波带宽可调，波特率可调 l 10年免维护 l 支持在线软件升级 |
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主要特性l 单轴器件采用国内成熟的MEMS-SOG工艺技术，自主设计的梳齿电容式硅敏感结构和单片集成ASIC处理芯片，所有器件完全国产化。 l 提供了交互数据报文，包含了编号信息，422信息等等；并且提供一些指令，可以实现修改采样率、软件复位等功能。 l 可通过软件升级导航功能 l 提供SDK功能，用户可自行修改惯导程序、电脑端显控程序 | 产品应用l 智能弹药、巡飞类武器； l 无人运动/飞行平台； l 人员定位； l 航姿参考系统； l 稳定平台； l 组合导航模块集成设计； l 惯导机器人定位。
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性能指标
属性 | 数值 | 备注 |
陀螺仪 |
角速率量程（°） | ±100 | 可定制：500至1000。 |
角速率零偏稳定性（°/h） | ≤0.3 | 10s平滑1σ |
角速率全温零偏稳定性（°/h） | ≤0.5 | 10s平滑1σ |
标度因数非线性（ppm） | ≤200 |
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加速度计 |
加速度计量程（g） | ±2 | 可定制：30g |
加速度零偏稳定性（μg） | ≤20 | 10s平滑1σ |
加速度全温零偏稳定性（μg） | ≤20 | 10s平滑1σ |
标度因数非线性（ppm） | ≤200 |
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延时 |
数据输出延时（ms） | ≤5 |
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振动噪声 |
加速度振动噪声 | ≤10°/s | 70-150Hz，4g幅值 |
角速度振动噪声 | ≤20mg | 70-150Hz，2-3°/s |
环境适应性 |
工作温度（℃） | -40至+85 |
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贮存温度（℃） | -50至+85 |
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冲击 | 半正弦冲击100g，脉宽6ms，正、反向各15次 |
振动 | 正弦扫描振动，频率5~50~5Hz，每分钟一个倍频程，加速度2.5g，三个方向每个方向3次 |
电气及机械特性 |
输入电压（DC V） | 5V±0.25V |
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工作电流（A） | 0.25@DC 5V | 25℃ |
启动时间（s） | ≤0.5 |
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接口类型 | 3.3VTTL或RS422 | RS422采用四线制 |
尺寸（mm） | 22.4×22.4×9 |
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重量（g） | ≤30g |
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材质 | 外壳为超硬铝（7A04）材料 |
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机械尺寸
电气接口
电气接口及连接器型号与STIM300一致。连接器型号为J30J-15ZKN，对应连接器为J30J-15TJL。具体定义如下表所示。
管脚编号 | 定 义 | 备注 |
1 | TXD- | 发送负端 |
2 | RXD- | 接收负端 |
3 | TST | 预留 |
4 | TOV | 预留 |
5 | NRST | 复位 |
6 | AUX_GND | 备用采样地 |
7 | AUX- | AD采样负端 |
8 | VSUP | 5V供电 |
9 | TXD+ | 发送正 |
10 | RXD+ | 发送负 |
11 | ExtTrig | 外部触发 |
12 | GND | 地 |
13 | GND | 地 |
14 | AUX+ | AD采集正 |
15 | GND | 地 |
输出协议
工作模式及数据包格式
1.1 协议规范
数据传输协议包格式规范如下表所示。
表1 传输协议格式
点号 | 定义 | 格式 | 备注 |
1 | 帧头 | Unsigned Char | 55H |
2 | 帧头 | Unsigned Char | AAH |
3 | 数据长度 | Unsigned Char | N |
4～N-1 | 数据 |
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N | 校验和 | Unsigned Char | checksum |
校验和（checksum）是数据长度与数据包所有字节累加结果的低8位。
Checksum＝
1.2 输出协议帧
惯性测量单元输出信息具体如下表所示。
表2 数据输出协议
序号 | 格式 | 内容 | 单位 | 系数 | 字节数 | 说明 |
1 | Unsigned Char | 0x55 | － |
| 1 | 帧头 |
2 | Unsigned Char | 0xAA | － |
| 1 | 帧头 |
3 | Unsigned Char | 48 | － |
| 1 | 数据长度 |
4 | Float | － | － |
| 4 | 时间单位：ms |
5 | Float | － | － |
| 4 | 工作模式，见表3 |
6 | Float | － | m/s2 |
| 4 | X方向加速度 |
7 | Float | － | m/s2 |
| 4 | Y方向加速度 |
8 | Float | － | m/s2 |
| 4 | Z方向加速度 |
9 | Float | － | °/s |
| 4 | X方向角速度 |
10 | Float | － | °/s |
| 4 | Y方向角速度 |
11 | Float | － | °/s |
| 4 | Z方向角速度 |
12 | Float | － | ° |
| 4 | 滚转角[-180, 180] ° |
13 | Float | － | ° |
| 4 | 俯仰角（-85, 85）° |
14 | Float | － | ° |
| 4 | 航向角[-180, 180] ° |
15 | Unsigned Char | － | － | － | 1 | 校验和 |
16 | 合计 |
|
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| 48 |
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说明：
（1）总帧长为N，帧中数据长为N-4；
（2）横滚角范围(-180，180 ]，右倾为正；航向角范围(-180，180 ]；俯仰角范围（-85，85）。
（3）传输协议中的Int16、Int24类型，均为高字节在前，低字节在后。
1.3 工作模式定义
工作模式如下表所示。
表3 工作模式
序号 | 类别 | 编码 | 说明 | 备注 |
1 | 自检状态 | 0x05/5 | 系统正在自检 |
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2 | 0X0A/10 | 系统自检正常 | 时间<=20s |
3 | 0X0F/15 | 系统自检失败 |
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4 | 对准状态 | 0x12/18 | 正在对准 |
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0x1A/26 | 完成快速对准 | 时间<=3s |
0X1B/27 | 完成精对准 | 时间<=180s |
5 | 导航状态 | 0xA3/163 | 纯惯性导航 |
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0xA4 | 单点卫星导航 |
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0xA5 | RTK卫星导航 |
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0xA6 | 单点卫星组合导航 |
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0xA7 | RTK卫星组合导航 |
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1.4 装订协议定义
1.4.1 协议规范
数据传输协议包格式规范如下表所示。
表4 传输协议格式
字节序号 | 定义 | 格式 | 备注 |
1 | 帧头 | Unsigned Char | 55H |
2 | 帧头 | Unsigned Char | 41H |
3 | 帧类型 | Unsigned Char |
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4～5 | 帧长度 | Unsigned Int（高位在前，低位在后） | N |
5～N-1 | 数据 |
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N | 校验和 | Unsigned Char | checksum |
校验和（checksum）是数据长度与数据包所有字节累加结果的低8位。
Checksum＝
1.4.2 具体协议帧
通过地面基准站，对惯导初始信息进行装订，具体如下。
表5 导航信息数据协议
序号 | 格式 | 内容 | 单位 | 系数 | 字节数 | 说明 |
1 | Unsigned Char | 0x55 | － |
| 1 | 帧头 |
2 | Unsigned Char | 0x41 | － |
| 1 | 帧头 |
3 | Unsigned Char | － | － |
| 1 | 工作类型 |
4 | Unsigned Int | － | － |
| 2 | 帧长度 高位在前，低位在后 |
5 | Float |
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| 1 | 4 | X向杆臂参数 |
6 | Float | － |
| 1 | 4 | Y向杆臂参数 |
7 | Float | － |
| 1 | 4 | Z向杆臂参数 |
8 | Float | － | ° | 1 | 4 | 滚动安装误差角 |
9 | Float | － | ° | 1 | 4 | 航向安装误差角 |
10 | Float | － | ° | 1 | 4 | 俯仰安装误差角 |
11 | Float | － | ° | 1 | 4 | 装订滚转角 |
12 | Float | － | ° | 1 | 4 | 装订航向角 |
13 | Float | － | ° | 1 | 4 | 装订俯仰角 |
14 | Double | － | ° | 1 | 8 | 装订经度（东经为正） |
15 | Double | － | ° | 1 | 8 | 装订纬度（北纬为正） |
16 | Float | － | m | 1 | 4 | 装订高度 |
17 | Float | － | m/s | 1 | 4 | 装订北向速度 |
18 | Float | － | m/s | 1 | 4 | 装订东向速度 |
19 | Float | － | m/s | 1 | 4 | 装订天向速度 |
20 | Float | － | ° | 1 | 4 | 基准经度（东经为正） |
21 | Double | － | ° | 1 | 8 | 基准纬度（北纬为正） |
22 | Double | － | m | 1 | 8 | 基准高度 |
23 | Unsigned Char | － | － | － | 1 | 校验和 |
24 | 合计 |
|
|
| 94 |
|
说明：
（1）总帧长为N；
（2）横滚角范围(-180，180 ]，右倾为正；航向角范围(-180，180 ]；俯仰角范围（-85，85）；
（3）XYZ为载体坐标系，X轴指向载体纵轴向前，XYZ分别指向载体前上右三个方向；
（4）校验和取第1～第94字节累加和，取低八位。
表6 工作类型表
序号 | 类别 | 编码 | 说明 | 备注 |
1 | 工作类型 | 0x00 | 自检 | 默认 |
2 | 0x01 | 对准 |
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3 | 0x02 | 组合导航 |
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4 | 记录仪状态 | 0xAA | 数据记录 | 预留 |
5 | 0xBB | 数据读取 | 预留 |
1.5 工作时序
（1）惯导系统开机默认进入自检模式，在此期间，惯导应静止。
（2）自检正常后发送对准指令，完成对准指令后，可发送导航指令。
（3）在整个逻辑过程中，可随时配置记录仪工作状态，进行数据的记录和读取。
应用资料
电气连接说明
（1）接口类型：RS-422输出；
（2）波特率9600、115200、230400、460800、921600bps可选；默认921600
（3）数据更新频率：1000Hz，500Hz，400Hz，200Hz，100Hz可选；
工作模式及数据包格式
1、仿STIM300工作模式。
2、具备HdntLink数据链，用户可自定义协议。
详见：https://gitee.com/bistu_liuning/hdntCenter-V2.0
Hndt Center 软件
Hndt Center 软件作为Hdnt计算引擎上位机，核心代码为C++开发，对用户提供特定的开放接口用于二次开发。同时，提供C++、C#、JAVA版本的动态链接库，用户可根据自己要求，实现曲线显示、3D显示、数据交互、数据存储、报文设置等功能。该部分包含31个动态链接库，其中18个模块可部署在Linux、Windows和Mac系统上，可直接应用于ROS系统，为无人车、机器人等导航位置服务提供核心业务。
下载地址：https://gitee.com/bistu_liuning/hdntCenter-V2.0
Nav OS计算引擎
特有的Hdnt计算引擎，涉及全套的惯性导航算法，具体包括：传感器误差补偿、对准方法、姿态解算、Kalman组合滤波、模型统计以及数据交互等19个模块。所针对传感器包括：陀螺仪、加速度计、磁强计、压强计和里程计等。
Hdnt计算引擎下位机部分可工作与Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7、Cortex-A9和TI C6000、C2000等硬件平台，主要开发语言为标准C，利用结构体封装，实现了多模块间面向对象的设计，使用户对组合导航相关产品（倾角仪、AHRS、IMU、INS）开发成本降到最低，甚至可直接应用，无需任何更改。同时最新版本的Hdnt计算引擎提供FPGA+ARM的双核版本，可提供更高效的导航解算。
Hdnt计算引擎采用分层设计，包含驱动层、交互层、算法层和应用层，其自身具有高实时任务调度模块，满足各类导航要求。
附属连接
配USB转RS-422或TTL专用接口板，集供电与通信于一体。
热设计
航姿参考系统在正常工作时的损耗会转化为热量，导致模块本身温度升高。在允许的工作环境温度下模块自然散热即可正常工作（在安装电源模块时为达到充分的散热效果，模块应安装在空气对流较好的位置）。
当环境温度高于电源模块正常工作的环境温度时，应降额使用或外加散热措施如：加风冷或加散热器；当加风冷时在设计时应注意风道的设计，避免热风受阻或产生涡流，影响散热效果。
ESD
本产品加工、制造、包装等环节均在防静电环境下进行，产品的控制引线连接产品内部半导体器件，请在使用中进行必要的静电防护，否则可能导致产品出现程度不同的失效。
