高精度6轴惯性导航模块说明书1产品概述.docx

1、高精度6轴惯性导航模块说明书1产品概述高精度 6 轴惯性导航模块说明书 1 产品概述 此六轴模块采用先进的数字滤波技术（卡尔曼滤波），能有效降低测量噪声，提高测量精度。模块内部集成了运动引擎DMP，获取四元数得到当前姿态。姿态测量精度0.01度，稳定性极高，性能甚至优于某些专业的倾角仪！此六轴模块采用高精度的陀螺加速度计 MPU6050，通过处理器读取 MPU6050 的测量数据然后通过串口输出，免去了用户自己去开发MPU6050 复杂的 I2C 协议，同时精心的 PCB 布局和工艺保证了 MPU6050 收到外接的干扰最小，测量的精度最高。 2 性能参数 1、 电压：3V6V 2、 电流：1

2、0mA 3、 体积：17.8mm X 17.8mm 重量：1.1g 4、 焊盘间距：上下 100mil(2.54mm)，左右 600mil(15.24mm) 5、 测量维度：加速度：3 维，角速度：3 维，姿态角：3 维 6、 量程：加速度: 16g，角速度: 2000/s。 7、 分辨率：加速度：6.1e-5g，角速度:7.6e-3/s。 8、 稳定性：加速度：0.01g，角速度 0.05/s。 9、 姿态测量稳定度：0.01。 10、 数据输出频率 100Hz(波特率 115200)/20Hz(波特率 9600)。 11、 数据接口：串口（TTL 电平），I2C（直接连 MPU6050，无

3、姿态输出） 10、波特率 115200kps/9600kps。 3 引脚说明： 名称 功能 VCC 模块电源，3.3V 或 24V 输入 RX 串行数据输入，TTL 电平 TX 串行数据输出，TTL 电平 GND 地线 负极4 硬件连接方法 4.1 与计算机 与计算机连接，需要 USB 转 TTL 电平的串口模块。推荐以下 USB 转串口模块。 USB 串口模块连接 6050 模块的方法是：USB 串口模块的+5V，TXD，RXD，GND 接6050 模块的 VCC，RX，TX，GND。注意 TXD 和 RXD 的交叉。 4.2 连单片机 4.3 MCU 连单片机并输出调试信息。 通常情况下，

4、MCU 的串口资源比较紧张，有的单片机只有一个串口，而且调试的时候需要通过串口输出调试信息，这时可以将 MCU 的 TX 引脚连接到 USB 转串口模块的 RX 上，6050 模块的 TX 接到 MCU 的 RX 引脚上，这样 MCU 既可以收到 6050 模块的数据，又可以输出调试信息了。只是 MCU 无法输出串口指令给 6050 模块了，不过模块的配置都是可以掉电保存的，而且校准可以再上电后第三秒钟自动执行，通常情况下不用发送任何指令即可工作。 4.4 用上位机监视模块与单片机的通信。 如果需要在 MCU 接受 6050 模块的输出数据的同时，用上位机监视当前的数据，可以将 USB 转串口

5、模块的 RX 接到模块的 TX 引脚上，并共地即可。 5 通信协议 电平：TTL 电平（非 RS232 电平，若将模块错接到 RS232 电平可能造成模块损坏）波特率：115200/9600，停止位 1，校验位 0。 5.1 上位机至模块 指令内容 功能 备注 0x52 角度初始化 使 Z 轴角度归零 0x61 使用串口，禁用 I2C 掉电保存，建议使用上位机修改 0x62 禁用串口，使用 I2C 接口 掉电保存，建议使用上位机修改 0x63 波特率 115200，帧率 100Hz 掉电保存，建议使用上位机修改 0x64 波特率 9600，帧率 20Hz 掉电保存，建议使用上位机修改 说明：

6、1.模块上电以后需先保持静止，模块内部的 MCU 会在模块静止的时候进行自动校准（消除陀螺零漂），校准以后 Z 轴的角度会重新初始化为 0，Z 轴角度输出为 0 时，可视为自动校准完成的信号。 2.出厂默认设置使用串口，波特率 115200，帧率 100Hz。配置可通过上位机软件配置，因为所有配置都是掉电保存的，所以只需配置一次就行。 5.2 模块至上位机: 模块发送至上位机每帧数据分为 3 个数据包，分别为加速度包，角速度包和角度包，3个数据包顺序输出。波特率 115200 时每隔 10ms 输出 1 帧数据，波特率 9600 时每隔 50ms 输出一帧数据。 5.2.1 加速度输出： 数据

7、编号 数据内容 含义 0 0x55 包头 1 0x51 标识这个包是加速度包 2 AxL X 轴加速度低字节 3 AxH X 轴加速度高字节 4 AyL y 轴加速度低字节 5 AyH y 轴加速度高字节 6 AzL z 轴加速度低字节 7 AzH z 轴加速度高字节 8 TL 温度低字节 9 TH 温度高字节 10 Sum 校验和 加速度计算公式： ax=(AxH8)|AxL)/32768*16g(g 为重力加速度，可取 9.8m/s2) ay=(AyH8)|AyL)/32768*16g(g 为重力加速度，可取 9.8m/s2) az=(AzH8)|AzL)/32768*16g(g 为重力加

8、速度，可取 9.8m/s2) 温度计算公式： T=(TH8)|TL) /340+36.53 校验和： Sum=0x55+0x51+AxH+AxL+AyH+AyL+AzH+AzL+TH+TL 5.2.2 角速度输出： 数据编号 数据内容 含义 0 0x55 包头 1 0x52 标识这个包是角速度包 2 wxL X 轴角速度低字节 3 wxH X 轴加速度高字节 4 wyL y 轴加速度低字节 5 wyH y 轴加速度高字节 6 wzL z 轴加速度低字节 7 wzH z 轴加速度高字节 8 TL 温度低字节 9 TH 温度高字节 10 Sum 校验和 角速度计算公式： wx=(wxH8)|wxL

9、)/32768*2000(/s) wy=(wyH8)|wyL)/32768*2000(/s) wz=(wzH8)|wzL)/32768*2000(/s) 温度计算公式： T=(TH8)|TL) /340+36.53 校验和： Sum=0x55+0x52+wxH+wxL+wyH+wyL+wzH+wzL+TH+TL 5.2.3 角度输出： 数据编号 数据内容 含义 0 0x55 包头 1 0x53 标识这个包是角度包 2 RollL X 轴角度低字节 3 RollH X 轴角度高字节 4 PitchL y 轴角度低字节 5 PitchH y 轴角度高字节 6 YawL z 轴角度低字节 7 Yaw

10、H z 轴角度高字节 8 TL 温度低字节 9 TH 温度高字节 10 Sum 校验和 角速度计算公式： 滚转角（x 轴）Roll=(RollH8)|RollL)/32768*180() 俯仰角（y 轴）Pitch=(PitchH8)|PitchL)/32768*180() 偏航角（z 轴）Yaw=(YawH8)|YawL)/32768*180() 温度计算公式： T=(TH8)|TL) /340+36.53 校验和： Sum=0x55+0x53+RollH+RollL+PitchH+PitchL+YawH+YawL+TH+TL 注： 1. 姿态角结算时所使用的坐标系为东北天坐标系，正方向放置

11、模块,如下图所示向左为X轴，向前为Y轴，向上为Z轴。欧拉角表示姿态时的坐标系旋转顺序定义为为 z-y-x,即先绕z轴转，再绕y轴转，再绕x轴转。 2. 滚转角的范围虽然是180度，但实际上由于坐标旋转顺序是Z-Y-X，在表示姿态的时候，俯仰角(Y轴)的范围只有90度，超过90度后会变换到小于90度，同时让X轴的角度大于180度。详细原理请大家自行XX欧拉角及姿态表示的相关信息。 3. 由于三轴是耦合的，只有在小角度的时候会表现出独立变化，在大角度的时候姿态角度会耦合变化，比如当X轴接近90度时，即使姿态只绕X轴转动，Y轴的角度也会跟着发生较大变化，这是欧拉角表示姿态的固有问题。 6 上位机使用方法 选择正确的串口 正常情况下，选择好正确的串口就可以看到数据了。 如果需配置波特率，请点击 点开始测量、停止测量，选择是否使用串口输出数据。 陀螺仪校准按钮用于校准陀螺零位，校准时需保持静止。 角度初始化用于让 Z 轴的角度数据归零。 点记录按钮可以将数据保存为文件 保存的文件在上位机程序的目录下： 数据可以导入到 Exel 或者 Matlab 中进行分析。在 Matlab 环境下运行上位机根目录下的“Matlab 绘图.m”文件，可以绘制数据曲线图。