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Pola V5 MEMS惯性/卫星 航向姿态参考系统
| 介绍： | 1产品简介1.1产品描述PolaV5MEMS惯性/卫星航向姿态参考系统是一款惯性/卫星组合导航测量设备，可用于导航、控制和动态测量。系统采用高可靠性的三轴硅微MEMS陀螺仪、三轴硅微MEMS加速度计GPS/BDⅡ双模卫星导航接收机，通过多项补偿技术保证惯性元器件的测量精度，采用卡尔曼滤波最优融合技术保证了系统在动态条件下的最优导航性能。Pola V5MEMS惯性/卫星航向姿态参考系统采用了小体积、 |
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1 产品简介
1.1 产品描述
Pola V5 MEMS惯性/卫星航向姿态参考系统是一款惯性/卫星组合导航测量设备，可用于导航、控制和动态测量。系统采用高可靠性的三轴硅微MEMS陀螺仪、三轴硅微MEMS加速度计GPS/BDⅡ双模卫星导航接收机，通过多项补偿技术保证惯性元器件的测量精度，采用卡尔曼滤波最优融合技术保证了系统在动态条件下的最优导航性能。Pola V5 MEMS惯性/卫星航向姿态参考系统采用了小体积、低功耗的电子元器件和传感器，并采用严格工艺保证产品在恶劣的温度、力学环境下仍能精确地测量载体的角运动、线运动、位置、速度和姿态参数，可以为用户提供低成本高可靠性的导航解决方案。
1.2 主要特点
Pola V5 MEMS惯性/卫星航向姿态参考系统的主要特点：
l 适用范围广。采用GPS/BDⅡ双模卫星导航系统，高跟踪灵敏度，在街道、丛林等复杂环境也具有很高的定位能力。
l 组合模式多。航向姿态参考系统内部具有垂直陀螺、零速修正、惯性/卫星等多种组合多种组合模式，可以实现高可靠性的参数输出；同时，系统具备外接DVL、里程计、双天线接收机、深度计、空速表等辅助设备进行组合导航的功能。
l 适应能力强。系统采用硅微MEMS器件，抗振动冲击能力强，-40℃～+60℃全温工作。
l 性能指标优。组合导航水平姿态0.5°（rms），位置优于15m（rms），速度优于0.15m/s（rms），体积46mm´45mm´24mm（含安装耳），重量不大于60g。
l 用户体验好。支持RS-422、RS-232串口，支持输出速率可调，支持在线上传程序/参数，支持8V～36V宽电压供电。
1.3 系统组成
Pola V5 MEMS惯性/卫星航向姿态参考系统主要由三轴硅微MEMS陀螺仪、三轴硅微MEMS加速度计、
GPS/BDⅡ双模卫星导航接收机、信息处理电路、系统导航软件、系统结构件、系统测试电缆、系统测试软件组成。
默认提供如下输出:
l 三维姿态
l 三维位置
l 三维速度
l 三维加速度
l 三维角速度
l 补偿后的温度数据
l 原始的卫星接收机位置、速度、PDOP值、定位状态
1.4 应用领域
l 车载定位定向
l 雷达/红外天线稳定平台
l 无人机姿态参考/航迹控制
l 弹体飞行控制
l 车船姿态测量
l 港口测量系统
l 动中通
l 钻井开采系统
l 移动测绘系统
l 自动驾考系统
l 单兵导航系统
l 气象探测系统
2 产品性能
2.1 传感器主要性能指标
作为捷联惯导系统的核心传感器，系统采用了战术级MEMS陀螺仪和MEMS加速度计。
2.1.1 MEMS陀螺仪主要性能指标
V1 | 备注 | |
量程（°/s） | ±300 | |
零偏年重复性(°/s) | 0.5° | |
零偏稳定性(°/h) | 60 | Allan方差25℃ |
零偏重复性(°/h) | 60 | |
标度因数非线性(ppm) | 500 | |
带宽(Hz) | 80 | |
采样频率(Hz) | 1000 | |
非正交度(°) | 0.05 |
2.1.2 MEMS加速度计主要性能指标
V1 | V2 | V3 | 备注 | |
量程（G） | ±1.7 | ±5 | ±17 | 1G≈9.8m/s2 |
零偏年重复性(mg) | 3 | 3 | 3 | |
零偏稳定性(mg) | 0.3 | 0.5 | 1 | |
零偏重复性(mg) | 1 | 1 | 1 | Allan方差25℃ |
标度因数非线性（ppm） | 500 | 500 | 500 | |
带宽(Hz) | 100 | 100 | 100 | |
采样频率(Hz) | 1000 | 1000 | 1000 | |
非正交度(°) | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
2.1.3 卫星导航接收机主要性能指标
V1 | 备注 | |
工作模式 | BD2 B1 / GPS L1 | |
定位模式 | 单系统定位/混合定位 | |
通道数 | 192 | |
冷启动定位时间（s） | 34 | |
热启动定位时间（s） | 10 | |
灵敏度（dBm） | -143 | |
失锁重补时间（s） | 1 | 失锁10s |
位置精度（m） | 3 | RMS |
速度精度（m/s） | 0.1 | RMS |
1pps时间精度（ns） | 30 | |
动态速度限制（m/s） | 500 | |
高度限制（m） | 50000m | |
动态范围（g） | 4 |
2.1.4 卫星接收天线主要性能指标
V1 | 备注 | |
频率范围 | 1568±10 MHz | |
增益 | >3(dBi) | |
轴比 | <7(dB) | |
驻波 | <2 | |
极化方式 | 右旋极化 | |
输出阻抗 | 50W | |
天线外罩材料 | ABS | |
安装方式 | 磁吸 | |
接口形式 | SMA | |
天线尺寸( mm) | 50mm´51mm´15.6 mm | 可定制 |
工作温度(℃) | -40℃～85℃ | |
电缆长度 | RG174-3m | 可定制 |
重量( g) | 68±2g | |
防水 | 全防水 |
2.2 系统主要性能指标
2.2.1 导航性能
V1 | 备注 | |
电源(V) | 8～36 | |
功率（W） | <1 | 25℃ |
启动时间（s） | 3 | |
通信接口 | 1路RS-422，1路RS-232 | |
更新率（Hz） | 100Hz～1000Hz | 默认 100Hz |
外形尺寸(mm´mm´mm) | 38´38´24 | 不含安装耳 |
46´45´24 | 含安装耳 | |
重量（g） | <60 | |
工作温度（℃） | -40～+60 | |
存储温度（℃） | -55～+85 | |
振动（g） | 6.06 | RMS |
冲击（g@ms） | 9@11 | 半正弦波 |
1000@1 | 半正弦波 | |
水平位置精度（m） | 10 | RMS |
高程位置精度（m） | 15 | 卫星接收机组合，WGS-84高度 |
水平速度精度（m/s） | 0.1 | RMS |
天向速度精度（m/s） | 0.15 | RMS |
水平姿态（°） | 0.5 | RMS，俯仰、横滚 |
2 | 接收机失锁 | |
航向姿态（°） | 0.5 | RMS，接收机速度航迹组合 典型应用：车载、固定翼无人机 |
2 | RMS，磁组合 典型应用：旋翼无人机 | |
0.2 | RMS，外接双天线接收机组合,（基线1m） | |
2 | RMS，接收机位置速度组合 典型应用：固定翼无人机等动态应用 | |
50°/h*DT | 磁不可用环境，航向陀螺已修正，且接收机失锁 DT为失锁时间 | |
MTBF(h) | 1000 | 平均无故障时间 |
2.2.2 电气特性
系统对外输出采用两个连接器：
低频连接器：采用高可靠性的雷莫公司系列9芯连接器（插头FGG.0B.309，插座EEG.0B.309），主要实现系统供电及对外通讯。
射频连接器：一个SMA连接器对外与卫星接收机天线连接，实现卫星接收机射频信号的传输。
点号 | 定义 | 备注 |
1 | VCC | 8V~36V 纹波不大于50mV |
2 | GND | GND |
3 | RS232RXD | 惯导接收 |
4 | RS232TXD | 惯导发送 |
5 | RS232GND | GND |
6 | RS422-1-R+ | 惯导接收+ |
7 | RS422-1-R- | 惯导接收- |
8 | RS422-1-T- | 惯导发送- |
9 | RS422-1-T+ | 惯导发送+ |
注：系统内部的电源地和通讯信号地之间没有进行隔离，系统电源地和壳体之间也是导
通的。
2.2.3 对外通讯
系统对外RS422-1串口默认输出频率为100Hz，输出波特率115200kbps。
数据帧格式为1位起始位，8位数据位，1位停止位，无校验位，先发低字节，后发高字节，每字节低位先发送。
点号 | 定义 | 备注 |
1 | 帧头 | 55H |
2 | 帧头 | AAH |
3 | 数据长度 | N-4 |
4～N-1 | 数据 | |
N | 校验和 | checksum |
注：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＝
字节号 | 格式 | 内容 | 单位 | 分辨率 | 说明 |
1 | Unsigned Char | 0x55 | － | － | 帧头 |
2 | Unsigned Char | 0xAA | － | － | 帧头 |
3 | Unsigned Char | 0x44 | － | － | 数据长 |
4～7 | Unsigned Int | － | ms | 1 | 导航时间 |
8～11 | － | － | － | － | 系统保留字 |
12～15 | Float | － | °/s | － | X角速率 |
16～19 | Float | － | °/s | － | Y角速率 |
20～23 | Float | － | °/s | － | Z角速率 |
24～27 | Float | － | m/s2 | － | X加速度 |
28～31 | Float | － | m/s2 | － | Y加速度 |
32～35 | Float | － | m/s2 | － | Z加速度 |
36～39 | Float | － | m/s | － | 北速 |
40～43 | Float | － | m/s | － | 天速 |
44～47 | Float | － | m/s | － | 东速 |
48～51 | Float | － | m | － | 高度 |
52～55 | Int | － | ° | 1e-7 | 经度 |
56～59 | Int | － | ° | 1e-7 | 纬度 |
60～63 | Float | － | ° | － | 滚动 |
64～67 | Float | － | ° | － | 航向 |
68～71 | Float | － | ° | － | 俯仰 |
72 | Unsigned Char | － | － | － | 校验和 |
注：
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 ]，北偏西为正；俯仰角范围（-90，90），抬头为正。
3） XYZ为载体坐标系（坐标系定义见第3章内容），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3～第71字节累加和，取低八位。
5） 保留字可以反解出卫星接收机位置、速度、定位状态、DOP值、惯导温度（5Hz）。
2.2.4 结构特性
系统采用铝合金结构，质量轻，并具有很高的结构强度，耐振动和冲击。
注：
1） 系统底面有4个通孔，建议采用4×M3螺钉对系统进行固定。
2） 如果对系统的航向安装误差有严格要求，需要定制紧配合螺钉。
3） 如果系统需要对磁传感器进行精确校准，需要采用铜螺钉。
4） 可以根据用户需求加装外减振（外形结构须调整）。
系统的卫星接收机天线可以根据用户要求定制。标准配置为吸盘天线，其天线的外形尺寸为50 mm ´51 mm ´15.6 mm。
