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：3V~6V2、电流：10mA3、体积：17.8mmX17.8mm重量：1.1g4、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4.3MCU连单片机并输出调试信息。通常情况下，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：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：数据编号数据内容含义00x55包头10x51标识这个包是加速度包2AxLX轴加速度低字节3AxHX轴加速度高字节4AyLy轴加速度低字节5AyHy轴加速度高字节6AzLz轴加速度低字节7AzHz轴加速度高字节8TL温度低字节9TH温度高字节10Sum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+TL5.2.2角速度输出：数据编号数据内容含义00x55包头10x52标识这个包是角速度包2wxLX轴角速度低字节3wxHX轴加速度高字节4wyLy轴加速度低字节5wyHy轴加速度高字节6wzLz轴加速度低字节7wzHz轴加速度高字节8TL温度低字节9TH温度高字节10Sum校验和角速度计算公式：wx=((wxH8)|wxL)/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+TL5.2.3角度输出：数据编号数据内容含义00x55包头10x53标识这个包是角度包2RollLX轴角度低字节3RollHX轴角度高字节4PitchLy轴角度低字节5PitchHy轴角度高字节6YawLz轴角度低字节7YawHz轴角度高字节8TL温度低字节9TH温度高字节10Sum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百度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。