3DMS10X用户指南1文档格式.docx
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航空航天电子系统;
虚拟现实系统;
平台稳定系统;
机器人控制等。
4.工作原理及软硬件框图
微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列采用陀螺来测量载体的绝对角速率,然后载体的姿态角（航向角、俯仰角和滚动角就可以通过陀螺输出数据的特定的解算方法来获得。
加速度计用于确定3DM-S10系列初始姿态角,并修正并确定陀螺在水平方向（俯仰角和滚动角的漂移。
三轴磁阻型磁强计用于提供方位角的初始对准以及修正陀螺的航向角漂移。
微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列内部的嵌入式处理器中设计有传感器融合算法,重力测量值（通过加速度计和磁北向测量值（通过磁力计有机融合并对漂移进行补偿,避免了因为角速率数据的积分运算带来的误差的无限累积。
而微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列相比无陀螺的电子罗盘具有很大的优势,在动态情况下它能够精确解算航姿,而一般的电子罗盘只能在静态条件下运用,在动态情况下无法得到精确的航姿信息。
微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列可以可靠提供全姿态信息和原始数据,数据更新率可达到100Hz以上。
图2微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列硬件框图
图3微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列软件框图
5.规格
表13DM-S10A/B绝对最大额定值
性能指标参数单位供电电压（Vss-Vdd-0.3…+9V引脚电压范围-7…+12V结温
表23DM-S10A/B性能指标
性能指标参数单位输出数据格式原始数据、姿态角、四元数
内部更新率
启动时间<
1sec静态角度误差（俯仰、滚动±
0.1degree动态角度误差（俯仰、滚动±
1.0degree静态角度误差（航向±
0.5degree动态角度误差（航向±
2degree航向角分辨率
加速度计测量范围±
2,±
4,±
8g加速度计零偏稳定性±
0.003（±
2gg加速度计非线性0.2%-速率陀螺测量范围±
300,±
500,±
2000°
/sec速率陀螺零偏稳定性±
0.2（在±
300°
/秒时°
/sec速率陀螺非线性0.2%-磁力计测量范围
磁力计非线性0.4%-磁力计零偏稳定性
短时冲击500（Notreinforced
表33DM-S10A/B电气特性
电气特性最小典型最大单位供电电压4.55.09.0V供电电流406080mA功耗<
300mW
表43DM-S10A/B物理特性
物理特性参数单位尺寸长x宽x高mm重量
规定温度范围
工作温度范围
存储温度范围-25+80º
C
表53DM-S10A/B引脚定义
序号
名称
功能供电
地
A/B
从陀螺仪、加速度计、磁力计以及内部温度传感器得到的数据,全部被传输到嵌入式系统-数字信号处理器（DSP中。
数字信号处理器（DSP依据特定的算法以及存储在Flash存储器中的标定数据处理来自传感器的原始数据,作为其基本算法,微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列采用自适应卡尔曼滤波算法,该算法能够自动调整并适应不断变化的动态条件,而无需外部人为的干预。
微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列产品均在特定的环境实验条件下,并参考已知温度下的加速度、角速率和磁场进行全面的标定,并将标定数据输入每个产品中。
用户可以通过串口收发接口接收航姿信息及原始数据,同时也可以通过命令方式进行交互操作（详见微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列通信协议。
微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列的供电电源标准值为DC+5.0V,数据线和电源线整合在一个接插装置中,方便使用,各引脚定义参见表3。
6.机械尺寸
微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列尺寸如图4所示。
图4微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列尺寸
7通讯协议及使用
7.1通讯接口及设置参数
微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列接口采用标准RS232和RS485A串行接口,系统加电后,程序在处理器中运行,并通过串行接口连接通讯,启动时间小于1秒。
接口参数设置如表6:
表6
波特率115200
数据位数8
校验位无
停止位1
7.2通讯协议结构
微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10系列的通讯协议采用统一的报文包结构形式,有效传输数据长度为0-255字节,总长度为5-260字节。
其结构形式如下:
PREBIDMIDLENDATACS
表7
字节段字节数描述
PRE1字节首字节,表示包起始（0xFA
BID1字节设备地址（默认:
0x01
MID1字节报文种类（命令
LEN1字节数据长度
DATA0–255字节数据
CS1字节校验位
首字节（起始字节（PRE
每个消息包都以该字节作为起始字节,是一个特定字节,本版本下首字节为0xFA。
设备地址（BID
每个微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10A/都有的设备地址定义,默认为0x01。
报文种类（命令（MID
该字节段表示何种报文（命令,具体意义见7.3。
数据长度（LEN
表示数据（DATA的长度,取值为0-255。
如果为0,表示无数据字节。
数据（DATA
报文中包含的有效数据,数据大小由数据长度（LEN限定。
校验位（CS
该字节段为一个字节,是报文的校验字节。
它是由除其本身外所有字节的异或（XOR计算得出。
7.3通讯协议
一般每个报文包含特定的MID值,以及和报文种类（命令MID相对应的数据长度的数据。
3DM-S10系列数据输出方式包括:
完全数据输出方式（原始数据;
完全数据输出方式（处理数据;
姿态角输出方式;
四元数输出方式;
姿态角及四元数输出方式。
7.3.1输入报文格式
输入报文内容包括:
AHRS0AHRS1,AHRS2,AHRS3,AHRS4命令
AHRS0命令-完全数据输出方式（原始数据,连续输出MID=0x80,单步输出MID=0x81;
AHRS1命令-完全数据输出方式（处理数据,连续输出MID=0x82,单步输出MID=0x83;
AHRS2命令-姿态角输出方式,连续输出MID=0x84,单步输出MID=0x85;
AHRS3命令-四元数输出方式,连续输出MID=0x86,单步输出MID=0x87;
AHRS4命令-姿态角及四元数输出方式,连续输出MID=0x88,单步输出MID=0x89;
在收到输入报文后,微型航姿参考系统（MAHRS3DM-S10A/B将立即响应,并执行相应的命令,连续或单步输出相应报文信息。
输入报文示例:
AHRS1命令–完全数据输出方式;
输出报文:
0xFA0x010x820x000x79
0xFA0x010x820x40LLLHHLHH…………LLLHHLHHCS
\________（数据区64字节________/
输出的报文前三个字节和输入报文相同,表示设备连接正常。
第4字节为数据长度0x40,表示数据区有64个字节的有效数据,末尾字节CS为前面所有字节的异或（XOR。
7.3.2输出报文格式
如上面描述,用户可选择所需数据输出方式,输出报文格式如表8所示。
表8:
输出报文格式
字节段字节数字节号描述
PRE1字节0首字节,表示包起始（0xFA
BID1字节1设备地址（默认:
MID1字节2报文种类（命令
LEN1字节3数据长度
Data14字节4-7数据Data1
DataN4字节4N数据DataN
CS1字节4（N+1校验位
3DM-S10系列实际数据输出报文如表9至表13所示。
表9:
AHRS0命令-完全数据输出方式（原始数据,连续输出MID=0x80,单步输出MID=0x81字节段字节数字节号描述
MID1字节20x80（或0x81
LEN1字节30x40（64字节
GyroX4字节4-7X轴陀螺角速率原始数据（rad/s
GyroY4字节8-11Y轴陀螺角速率原始数据（rad/s
GyroZ4字节12-15Z轴陀螺角速率原始数据（rad/s
AccX4字节16-19X轴加速度计原始数据（mg
AccY4字节20-23Y轴加速度计原始数据（mg
AccZ4字节24-27Z轴加速度计原始数据（mg
MagX4字节28-31X轴磁强计原始数据（mguass
MagY4字节32-35Y轴磁强计原始数据（mguass
MagZ4字节36-39Z轴磁强计原始数据（mguass
Quat04字节40-43四元数1W（scalar
Quat14字节44-47四元数2X
Quat24字节48-51四元数3Y
Quat34字节52-55四元数4Z
Roll4字节56-59滚动角（deg
Pitch4字节60-63俯仰角（deg
Yaw4字节64-67方位角（deg
CS1字节68校验位
PRE1字节0首字节,表示包起始（0xFABID1字节1设备地址（默认:
MID1字节20x82（或0x83
GyroX4字节4-7X轴陀螺角速率（rad/s
GyroY4字节8-11Y轴陀螺角速率（rad/s
GyroZ4字节12-15Z轴陀螺角速率（rad/s
AccX4字节16-19X轴加速度计（mg
AccY4字节20-23Y轴加速度计（mg
AccZ4字节24-27Z轴加速
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