簡介
九自由度姿態傳感器(CFW21)是一款微型的全姿態測量傳感裝置，它由三軸MEMS 陀螺儀、三軸 MEMS 加速計、三軸磁通門式磁強計等三種類型的傳感器構成。三軸陀螺用于測量載體三個方向的絕對角速率，三軸加速度計用于測量載體三個方向的加速度，三軸磁通門式磁強計用于測量三維地磁強度。系統可提供的輸出數據有：原始數據、四元數、姿態數據等（產品外形如圖 1 所示）。
圖 1 九自有度姿態傳感器外型(CFW21-1/2)
特性
● 實時三軸慣性輸出；
● 大于 100Hz 的內部更新率；
● 7~25V 寬壓供電；
● 實時姿態補償，數據穩定；
● 低功耗、抗交變磁場；
● RS-232/RS-485 串行接口。
應用領域
● 海洋浮標姿態測量；
● 側掃聲納；
● ROV、AUV 控制；
● 海洋氣象及水文設備姿態補償；
● 水下平臺穩定系統。
工作原理及軟硬件框圖
CFW21 系統以兩個分立的擴展卡爾曼濾波器為主框架，其中三軸陀螺儀輸出值組成濾波器狀態方程的更新矩陣，加速度計和磁傳感器的輸出值組成濾波器的觀測方程部分。加速度計用于確定系統的初始姿態角，修正并確定陀螺在水平方向（俯仰角和橫滾角）的漂移，三軸磁通門型磁強計用于提供方位角的初始對準以及修正陀螺的方位角漂移。CFW21 系統內部的嵌入式處理器中設計有傳感器融合算法，重力測量值（通過加速度計）和磁北向測量值（通過磁力計）有機融合并對漂移進行補償，避免了因為角速率數據的積分運算帶來的誤差無限累積。CFW21 系統相比無陀螺的電子羅盤具有很大的優勢，在動態情況下它能夠精確解算航姿，而一般的電子羅盤只能在靜態條件下運用，在動態情況下無法得到精確的航姿信息。
圖 2 CFW21 硬件框圖
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