3DM-GD慣性導(dǎo)航教學實驗系統(tǒng)（慣導(dǎo)/航姿/運動傳感），該系統(tǒng)標配雙軸電動轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)臺控制器和個MEMS器件的AHRS航姿參考系統(tǒng)，該傳感器由九軸慣性測量組合，包含三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁強計傳感器，能滿足導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制業(yè)的學生了解慣性導(dǎo)航及飛行控制原理，有助于學生理解、熟悉、掌握慣性導(dǎo)航/航向姿態(tài)/運動狀態(tài)采集的原理、技術(shù)及其應(yīng)用，也可以滿足其它業(yè)如飛行技術(shù)、航海技術(shù)、無人機技術(shù)、測繪技術(shù)等不同業(yè)的慣性導(dǎo)航技術(shù)的科研和教學的使用。還可設(shè)計開發(fā)各類飛行器、車輛、船舶、機器人、工程機械、穿戴式等各類運動載體測量及控制的創(chuàng)新實驗。雖然我們完善了該系統(tǒng)的實驗教學功能，同時，該系統(tǒng)也是個二次開發(fā)平臺，可以作為其他項目的數(shù)據(jù)采集驗證平臺。

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學實驗系統(tǒng)的功能點：
1、較低的價格，可以讓眾多學生同時動手實驗，引領(lǐng)內(nèi)慣導(dǎo)/航姿/運動傳感教學和實驗進入普及化時代；
2、內(nèi)首家配備低成本電動轉(zhuǎn)臺，可做定量實驗，更好的掌握慣導(dǎo)/航姿/運動傳感技術(shù)；
3、提供全面的相關(guān)教學和實驗配套服務(wù)，減輕教師的負擔；
4、集成度，包含了各類運動相關(guān)傳感器；
5、實驗覆蓋全面，從單運動傳感器實驗到所有運動傳感器融合的綜合實驗；
6、通過自身在內(nèi)慣導(dǎo)/航姿/運動傳感領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，實現(xiàn)慣導(dǎo)/航姿/運動傳感實驗室方案的不斷升級，真正使校教學/實驗/科研水平跟上技術(shù)發(fā)展的潮流；
7、可為學校量身定做相關(guān)實驗系統(tǒng)；
8、系統(tǒng)集成了多種模型，能夠完成各個學科，包括航天，航空，航海，陸地等載體的慣性導(dǎo)航實驗項目；

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學實驗系統(tǒng)的實驗設(shè)備示意圖：

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學實驗系統(tǒng)的慣導(dǎo)/航姿模塊(3DM-E10A)：
   該模塊是款微型的全姿態(tài)測量傳感裝置，它由三軸MEMS陀螺、三軸MEMS加速度計、三軸磁阻型磁強計等三種類型的傳感器構(gòu)成。三軸陀螺用于測量載體三個方向的的絕對角速率，三軸加速度計用于測量載體三個方向的加速度，在系統(tǒng)工作中，主要作用是感知系統(tǒng)的水平方向的傾斜，并用于修正陀螺在俯仰和滾動方向的漂移，三軸磁阻型磁強計測量三維地磁強度，用于提供方向角的初始對準以及修正航向角漂移�？商峁┑妮敵鰯�(shù)據(jù)有：原始數(shù)據(jù)、四元數(shù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)等。

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學實驗系統(tǒng)的雙軸電動轉(zhuǎn)臺（TT-3DM-2E-10） ：
機械臺體采用UO形鋁合金框架結(jié)構(gòu)，由內(nèi)環(huán)橫滾軸框架和外環(huán)俯仰軸框架組成相互垂直的轉(zhuǎn)動架構(gòu)，采用直流電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)三維空間任意位置和角度的姿態(tài)測量。具有位置、速率和搖擺三種測試功能。
技術(shù)指標如下：

負載尺寸重量	50mm×50mm×50mm / 0.5 kg
負載及夾具安裝空間	120 mm×120mm×120mm
主軸與俯仰軸轉(zhuǎn)角范圍	連續(xù)無限
角位置綜合測量精度	±0.08º
控制到位分辨率	±0.01º
速率范圍	0.1º/s～300 º/s
速率精度與平穩(wěn)度	1%
測角數(shù)據(jù)采集頻率	20Hz
用戶導(dǎo)電滑環(huán)	12 環(huán)/每環(huán)2A
臺體重量	15Kg～20 Kg
測控電箱尺寸	300mmW×320mmW×88mmH
串口波率	115200 bps
工作電源	220VAC/200

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學實驗系統(tǒng)雙軸采集控制器(CC-3DM-2E-10) ：
采集控制器通過USB或串行接口連接計算機實現(xiàn)航姿模塊信號的采集與電動轉(zhuǎn)臺的測量控制。

測角數(shù)據(jù)采集頻率	20Hz
外形尺寸	260mmW×230mmW×88mmH
串口波率	115200 bps
工作電源	220VAC/200W

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學實驗系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺控制軟件：
轉(zhuǎn)臺控制軟件功能豐富，包括位置模式，速率模式，以及搖擺模式等等。能控制轉(zhuǎn)臺兩個軸分別進行運動�？梢栽O(shè)定轉(zhuǎn)臺以某角速率旋轉(zhuǎn)某角度，也可以操縱轉(zhuǎn)臺持續(xù)以某角速率旋轉(zhuǎn)，也可以設(shè)定轉(zhuǎn)臺以某幅角搖擺運動。
同時，考慮到實驗室安裝，調(diào)試的準確性，我們還增加了“置水平位”和“歸位”操作，分別能夠使轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)至初始0度位置，和垂直于水平面的位置。這功能能夠使在學生完成實驗之后，統(tǒng)調(diào)整轉(zhuǎn)臺至同姿態(tài)，保證實驗室整齊整潔。

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學實驗系統(tǒng)的航姿顯示實驗平臺：
航姿顯示實驗平臺界面簡潔美觀，運行效穩(wěn)定，操作簡單實用。同時軟件還進行了大量的數(shù)據(jù)采集操作，以固定步長收集軟IMU輸出的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)寫入文本文件和excel文件中，便于學生使用matlab和excel進行數(shù)據(jù)處理和姿態(tài)解算等等操作。
考慮到軟件的實用性，軟件中還可以自行設(shè)置步長以及自主選擇模型，共10種實物模型和1種簡單模型。包括：航空，航天，航海，陸地以及立方體模型。
在軟件操作方面，學生只需要點擊“寫入數(shù)據(jù)文件（txt和xls）”按鈕，即可將選定時間的數(shù)據(jù)保存在文件中，以備后續(xù)進行數(shù)據(jù)處理操作。這功能不僅方便于學生進行實驗。在大作業(yè)方面，學生也只需要采集組定的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存下來后，編寫自己的程序進行不斷的改進，而不需要直連接轉(zhuǎn)臺才能進行實驗。

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學實驗系統(tǒng)的實驗方案：
轉(zhuǎn)臺上的IMU，能夠輸出以下數(shù)據(jù)：包括線加速度、角速率、磁阻、四元數(shù)和姿態(tài)角�；�于這些數(shù)據(jù)的采集，我們目前設(shè)計了以下實驗。目前較為完善的實驗方案主要有：

實驗編號	實驗名稱
1	實驗系統(tǒng)安裝和軟件設(shè)置實驗
2	AHRS及微慣性傳感器認知實驗
3	加速度計測量與結(jié)果驗證實驗
4	加速度計標度因數(shù)和零偏的測量與計算實驗
5	陀螺靜態(tài)測量與零偏計算實驗
6	陀螺動態(tài)測量與標度因數(shù)估計實驗
7	采用磁傳感器的電子羅盤設(shè)計實驗
8	四元數(shù)法姿態(tài)解算程序設(shè)計實驗（大作業(yè)實驗）

下面展示其中部分實驗的實驗效果圖：

3DM-GD慣性導(dǎo)航教學實驗系統(tǒng)的配置清單：

序號	名稱	型號	單位	數(shù)量
主要器件
1	慣性導(dǎo)航教學實驗	3DM-GD	套
配置
1	慣導(dǎo)航姿模塊	3DM-E10A	個	1
2	動態(tài)傾角傳感器	D10A	個	1
3	雙軸電動轉(zhuǎn)臺	TT-3DM-2E-10	個	1
4	雙軸采集控制器	CC-3DM-2E-10	個	1
5	軟件光盤		張	1
6	連接線及電源線		套	4
7	教學配套實驗軟件	定制	套	8
8	實驗系統(tǒng)主控機	YH-610L	臺	1
	整套合計

*可定制配套實驗
可根據(jù)經(jīng)費和實驗室的大小來配置實驗系統(tǒng)套數(shù)，效果比較好的配置是分組操作（3人套設(shè)備），使每個學生都有條件分別獨自操作完成實驗。
實驗室也可以分期建設(shè)，逐步配置齊全。

相關(guān)說明：
1、單套慣性導(dǎo)航教學實驗設(shè)備圖片


2、某校配置的8臺雙軸電動轉(zhuǎn)臺慣導(dǎo)實驗室圖片

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