MTi 用户手册详细版本.pdf

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.58M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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产品手册深圳市今创奇科技发展有限公司电话：0755-83516569 18924676349 销售工程师：李争光地址：深圳市龙华新区梅龙路光浩国际中心A座8D （如中文版和英文版有出入，请以英文版为准）

1 参考 ..............................................................................................................................................3 2 介绍 ..............................................................................................................................................4 2.1 MTi 10 系列........................................................................................................................4 2.1.1 MTi-30 ANRS..........................................................................................................4 2.1.2 MTi-20 VRU............................................................................................................5 2.1.3 MTi-10 IMU ............................................................................................................5 2.2 MTi 100 系列......................................................................................................................5 2.2.1 MTi-G-700 GPS/INS ...............................................................................................5 2.2.2 MTi-300 AHRS........................................................................................................6 2.2.3 MTi-200 VRU..........................................................................................................6 2.2.4 MTi-100 IMU ..........................................................................................................6 2.2.5 使用唯一的设备标识符识别设备的功能.............................................................6 2.3 MTi 产品的演变.................................................................................................................7 2.4 MTi 开发工具包概述.........................................................................................................8 2.4.1 组件..........................................................................................................................8 2.5 安装.....................................................................................................................................9 2.5.1 瞬时加速度.............................................................................................................9 2.5.2 振动........................................................................................................................10 2.5.3 磁性材料和磁铁...................................................................................................10 2.6 典型的用户场景...............................................................................................................11 2.6.1 MT 软件套件.........................................................................................................11 2.6.2 MT Manger 的使用 ...............................................................................................12 2.6.3 使用软件开发工具包（SDK）...........................................................................13 2.6.4MTi 直接底层通信.................................................................................................15 2.6.5 MT SDK 3.3（CMT） ..........................................................................................16 2.6.6 MT 软件套件........................................................................................................16 3 MTi 系统概述 ............................................................................................................................17 3.1 校准...................................................................................................................................17 3.2 用于 MTi 10 系列的 Xsens 卡尔曼滤波器（XKF3i）.................................................17 3.2.1 利用重力加速度稳定倾角（横滚/俯仰）...........................................................18 3.2.2 利用地球磁场来稳定偏航角...............................................................................18 3.2.3 初始化....................................................................................................................19 3.2.4 XFK3i 滤波器配置.............................................................................................19 3.3 Xsens MTi100 系列传感器融合算法..............................................................................21 3.3.1 MTi 100 系列滤波器.............................................................................................21 3.3.2 瞬时加速度...........................................................................................................21 3.3.3 磁场扰动...............................................................................................................21 3.3.4 GPS 丢失 ...............................................................................................................21 3.3.5 MTi 100 系列滤波配置文件。.............................................................................22 3.3.6 MTi-G-700 滤波配置文件 ....................................................................................22 4 输出规格.....................................................................................................................................24 4.1 数据输出概述..................................................................................................................24 4.2 坐标系..............................................................................................................................25 1

4.2.1 校准惯性数据和磁场数据....................................................................................26 4.2.2 角增量和速度增量................................................................................................26 4.2.3 方向数据...............................................................................................................27 4.2.4 速度数据................................................................................................................28 4.2.5 位置信息................................................................................................................28 4.3 方向性能规范..................................................................................................................28 4.4 位置和速度性能规范（MTi-G-700） ............................................................................29 4.5 方向的输出模式...............................................................................................................29 4.5.1 四元数方向输出模式............................................................................................30 4.5.2 欧拉角方向输出模式............................................................................................30 4.5.3 旋转矩阵方向输出模式........................................................................................31 4.6 传感器输出数据的性能规范..........................................................................................32 4.6.1 陀螺仪....................................................................................................................32 4.6.2 加速度计和磁力计................................................................................................33 4.6.3 气压计....................................................................................................................33 4.6.4 GPS 接收机 ...........................................................................................................34 4.7 内部自检..........................................................................................................................34 4.8 测试和校准证书...............................................................................................................35 4.9 传感器数据输出..............................................................................................................36 4.9.1 物理传感器模型...................................................................................................36 4.9.2 校准过的位移增量和数据增量............................................................................37 4.9.3 校准过的惯性和磁数据输出................................................................................37 4.9.4 自由加速度...........................................................................................................37 4.9.5 未校准的原始输出模式........................................................................................37 4.10 遗留输出信息................................................................................................................38 4.11 输出复位或参考坐标系统............................................................................................39 4.12 时间戳和包计数器输出.................................................................................................41 4.12.1 包计数器..............................................................................................................41 4.12.3 时间戳..................................................................................................................42 4.13 状态字节........................................................................................................................42 5 基本通信.....................................................................................................................................43 5.1 介绍..................................................................................................................................43 5.2 状态..................................................................................................................................44 5.3 信息...................................................................................................................................45 5.3.1 信息结构...............................................................................................................45 5.3.2 消息使用...............................................................................................................46 5.3.3 常用消息...............................................................................................................47 5.4 沟通时序..........................................................................................................................48 5.5 触发和同步.......................................................................................................................49 5.5.1 外部设备触发 MTi...............................................................................................50 5.5.2 MT 数据中的标记（触发指示）........................................................................50 5.5.3 MTi 触发外部设备（间隔传输测量）...............................................................51 5.5.4 时钟同步（时钟误差估计）...............................................................................51 2

5.5.5 结合同步功能.......................................................................................................52 5.6 内部时钟精度...................................................................................................................53 5.6.1 没有 GPS 接收器的 MTi 的时钟 .........................................................................53 5.6.2MTi-G-700 GPS/INS 的时钟 .................................................................................53 5.7 默认串口连接方式..........................................................................................................53 5.7.1 二进制数据的一般定义........................................................................................54 5.7.2 串口或 USB 通信.................................................................................................54 6 物理规格.....................................................................................................................................54 6.1 物理属性概述...................................................................................................................54 6.2 电源供给...........................................................................................................................55 6.3 机械和电气接口规范......................................................................................................56 6.3.1 封装 MTi 连接器概述..........................................................................................56 6.3.2 OEM 连接概述......................................................................................................57 6.3.3 额外接口规范.......................................................................................................59 6.4 壳体机械规格..................................................................................................................59 6.4.1 外壳的环境保护...................................................................................................59 6.4.2 MTi 规模...............................................................................................................60 6.4.3 MTi 10 系列技术制图...........................................................................................60 6.4.4 MTi 100-200-300 系列技术制图 ..........................................................................61 6.4.5 MTi-700-G 技术制图 ............................................................................................62 7 重要声明.....................................................................................................................................63 7.1 安全说明..........................................................................................................................63 7.2 绝对最大额定参数..........................................................................................................63 7.3 维护...................................................................................................................................64 7.4MT 设备的 CE 符合标准声明..........................................................................................64 7.5MT 设备的 FCC 符合标准声明 .......................................................................................65 7.6 质量保证与责任...............................................................................................................66 7.7 用户支持...........................................................................................................................66 1 参考 3

2 介绍 Xsens 的 MTi 产品目前有 7 名家庭成员，功能范围从惯性测量单元(IMU)到一个完全集成 GPS / INS 的完整的解决方案。所有的产品都包含 3D 惯性传感器 (ISA:陀螺仪和加速度计)和 3D 磁力计,还有可选择的气压计和 GNSS(全球导航卫星系统)接收机。 MTi 产品分为两个系列,MTi 10 系列和 MTi 100 系列。MTi 10 系列 Xsens 入门级模型具有较好的准确性和一个有限范围的输入输出选项。100 系列是革命性的新的 MEMS 惯性测量单元,它的方向和位置传感器模块可以提供前所未有的精度和广泛的 IO 接口。所有的 MTi 都有一个强大的多元处理器,能够以极低延迟处理横滚、俯仰和偏航角,以及输出校准过的 3 D 线性加速度,转速(陀螺)度,地球磁场和大气压力 (100 系列)数据。MTi-G-700 的 GPS / INS 还提供 3 D 位置和 3 D 速度。MTi 接口可以直接提供 50 多种不同格式的输出。4.1 节介绍了每个产品的不同输出。本文档描述了所有 MTi 产品的使用,基本的通信接口和规范。各产品的不同明确标出。所有产品都设计为从机械到软件界面均可交换。 2.1 MTi 10 系列 MTi-10 系列是 MTi 产品中最基本的,提供惯性数据和方向数据，价格便宜。 MTi-10 系列包括 3 种产品，具有不同的集成水平。MTi-10 系列可以通过银基板轻松辨别。除了标签，MTi-10 IMU,MTi-20 VRU 和 MTi-30 AHRS 没有明显的视觉差异。 2.1.1 MTi-30 ANRS MTi-30 ANRS 是一个完整的陀螺增强的姿态和航向参考系统。它输出无漂移的横滚角、俯仰角和真北/磁北参考的偏航角,还有传感器数据：3 D 加速,3 D 转速和 3 D 地磁数据。所有 MTi-10 系列产品也能输出由捷联式集成算法生成的 4

数据(方向和速度的增量∆q 和∆v)。 2.1.2 MTi-20 VRU MTi-20 VRU 是一个 3 D 的垂直参考单元(VRU),这意味着它输出的数据跟 MTi-30 相同, 除了有参考的的偏航角。MTi-20 的偏航角是未参考的,但仍优于只有陀螺集成所得的偏航角。 2.1.3 MTi-10 IMU MTi-10 IMU 是一个三维的惯性测量单元(IMU),输出 3D 加速度,3 D 转速度和 3 D 的地磁磁场数据,所以它并不分析数据来定向。MTi-10 IMU 也能输出由捷联式集成算法生成的数据(方向和速度的增量∆q 和∆v)。 2.2 MTi 100 系列 MTi 100 系列是 MTi 的高性能产品,精度很高,其利用优越的陀螺仪和一个新的优化的滤波器,性能超越(扩展的)卡尔曼滤波器。此外,为了更好的利用这些更高阶的陀螺仪，工厂的校准更加精密。MTi 100 系列可以通过深灰色的基板和盒一边的孔来辨认。这些孔是用来让仪器内部的压力适应大气压力,以便于气压计的工作。封装的 IP67 防护等级。除了标签，MTi-100 IMU,MTi-200 VRU 和 MTi-300AHRS 没有明显的视觉差异。MTi-G-700 具有额外的 SMA 接口，允许其与 GPS 天线连接。 2.2.1 MTi-G-700 GPS/INS MTi 产的佼佼者是 MTi - G-700 GPS / INS,一个完全集成的解决方案,包括一个机载 GPS 接收机。因此 MTi - G-700 GPS / INS 不仅能够输出 GPS 增强的 3D 方向,它还可以在 AHRS 的基础上输出 3 D 位置和速度,因此相比 GPS 接收机独自工作而言，其速度和位置的精度明显提高。此外,它还可以提供了 3 D 传感器数据,比如加速度、转速、磁场、GPS 接收机和静态压力的导航方案。捷联式集成 5

算法产生的数据(方向和速度的增量∆q 和∆v),还有其他的加工过的数据,频率 400Hz。 2.2.2 MTi-300 AHRS MTi-300 AHRS 是一个完整的陀螺增强的姿态和航向参考系统。它输出无漂移的横滚角、俯仰角和真北/磁北参考的偏航角,还有传感器数据：3 D 加速,3 D 转速和 3 D 地磁数据。所有 MTi-10 系列产品都能输出由捷联式集成算法生成的数据(方向和速度的增量∆q 和∆v)。 2.2.3 MTi-200 VRU MTi-200 VRU 是一个 3 D 垂直参考单元(VRU),它运行的传感器融合算法算法跟 MTi-700 和 MTi-300 一样，MTi-300 和 MTi-200 输出数据的区别是,MTi-200 的偏航角是未参考的,但仍优于只有陀螺仪集成时所输出的偏航角。 2.2.4 MTi-100 IMU MTi-100 IMU 是一个三维的惯性测量单元(IMU),输出 3D 加速度,3 D 转速度和 3 D 的地磁磁场数据,它并不分析数据来定向。MTi-100 IMU 也能输出由捷联式集成算法生成的数据(方向和速度的增量∆q 和∆v)。 2.2.5 使用唯一的设备标识符识别设备的功能每个 Xsens 产品具有一个独特的串行设备标识符称为 DeviceID。DeviceID 是用于区分 MTi 产品的，通过回顾 DeviceID 能够识别 MTi(功能和界面）。 DeviceID 的第二个数字表明了其功能(例如,‘1’表示 MTi-10 和 MTi-100),第三个数字是表明了该产品的系列(6 表示 MTi-10 系列,7 表示了 MTi-100 系列)，第四位表示其接口(例如,‘0’表示 RS232 + USB)。最后四位数字是每一个设备特有的，十六进制格式。 6

2.3 MTi 产品的演变 MTi 10 系列和 MTi 100 系列是 Xsens 的第四代产品,建立在知识和产品上已有十多年。在本手册中,前代遗留 MTi、MTx 或 MTi-G 可能被用到。在这些情况下,前代产品可能被提及,正是这些产品设定了 MT MEMS 技术的标准。 MT 还包含了无线 MTw,其外观，系统构架和接口与 MTi 10 系列和 MTi 100 系列接近。MTi 10 系列和 MTi 100 系列在 2.1 节和 2.2 节中详细描述了,下面列出: 7

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