MTI-300航向角不稳定或不正确的原因

盛思瑞特-叶工 20251105

  • 惯性传感器
  • 航向角校准
  • 磁力计校准



MTi-3、MTi-30、MTi-630(R) 和 MTi-300 (AHRS) 以及 MTi-7、MTi-8、MTi-670(G)、MTi-680(G) 和 MTi-G-710 (GNSS/INS) 能够输出以北为参考的航向角(Yaw或Heading)。默认情况下,方向输出在 东-北-天(East-North-Up, ENU) 坐标系中,这意味着当 MTi 的 x 轴与东对齐、y 轴与北对齐、z 轴向上时,Roll、Pitch 和 Yaw 将等于 0 度。 当 MTi 的 x 轴指向北方时,Yaw 将等于 90 度。

MTi-2、MTi-20、MTi-620 和 MTi-200 (VRU) 能够输出没有北参考的航向角。 VRU型号的产品不使用磁场做方向参考,但可以将其用于稳定航向。这意味着通电时的方向将用作参考(开机时 Yaw = 0)。

不稳定或不正确的航向角可能有多种原因。下面列出了这些原因。

所有产品(磁参考)

以下几点仅适用于您的 MTi 选用的滤波器是使用磁北作为参考的,(例如 MTi-7、MTi-8、MTi-670(G)、MTi-680(G) 或 MTi-G-710 型号的GeneralMag滤波器选项(filter profile), 以及 MTi-3、MTi-630(R) 型号的 NorthReference滤波器选项)。

  1. 磁场环境不均匀。您可以使用磁范数(Mag Norm)来识别非均匀的磁环境。磁力计需要均匀的磁场才能达到数据表中的精度(在静态和动态条件下)。磁场的偏差将意味着航向的偏差。有关磁性材料和磁铁影响的更多信息,请参阅《磁校准手册 》和《MTi 用户手册 》。
  2. 您尚未执行磁校准,即磁场映射 (MagMFM)。请执行 MFM。我们的磁校准手册 中描述了如何执行正确的。
  3. 您之前已执行过磁场校准 (Magnetic Field Mapping, MFM)。如果您在特定环境中执行了 MFM,但是更改了MTi惯性传感器所安装到的设备上的物理结构,则 MFM 可能会失效。例如,如果您使用安装在汽车中的 MTi执行了 MFM,则磁校准参数会补偿汽车车身的(静态)铁磁效应。如果然后将 MTi 从汽车中取出,磁校准参数仍将尝试补偿铁磁效应。这可能会导致方向读数不准确。每当(静态)环境发生变化时,请执行另一个 MFM。有关详细信息,另请参阅《磁校准手册 》。
  4. 当磁力计削波(满量程)时,磁场将不会用于传感器融合算法。如果希望继续使用磁场,请将 MTi 安装在磁场干扰较小的另一个位置。

MTi-2, MTi-20, MTi-620 and MTi-200 (VRU) 型号

  1. 您正在使用没有主动航向稳定 (Active Heading Stabilization, AHS) 的 MTi-2、MTi-20 或 MTi-200。这些型号的航向默认情况下是不稳定的。您可以使用以下方法之一:
    • 启用主动航向稳定 (Active Heading Stabilization, AHS)
    • 使用无旋转更新 (No Rotation Update)

MTi-3, MTi-30, MTi-630(R) and MTi-300 (AHRS) 型号

  1. AHRS 不断适应或“收敛(Converge)”到局部磁场。然而,采用新磁场发生在磁场改变后的数十秒。这是MTi惯性传感器的预期行为,以防止影响航向的短暂磁场失真。有关更多详细信息和示例视频,请参阅本文 。
  2. 地球的磁场强度和磁偏角在整个地球上和多年来都在变化。因此,MTi 配备了最新的世界磁模型 (World Magnetic Model, WMM) ,存储在其板载内存中。 MTi 的位置(以纬度/经度/高度格式)也可以手动存储在其板载内存中,以便 MTi 可以准确地参考其相对于本地磁场的航向角。根据地球上的位置,这可能会导致几度的偏移校正。 MTi 的位置可以在MT Manager的Device Settings窗口中通过Xsens Device API或使用低级通信进行设置。内存中的默认位置是荷兰恩斯赫德的测试和校准环境。启用 GNSS 的设备将自动从 GNSS 接收器检索位置。
  3. 您已将滤波器配置文件设置为 VRU 滤波器配置文件。此滤波器配置文件没有磁参考航向。您可以执行以下操作之一 :
    • 启用主动航向稳定 (Active Heading Stabilization, AHS)
    • 使用无旋转更新 (No Rotation Update)
    • 设置除 VRU 滤波器配置文件之外的任何其他滤波器配置文件。
    • 如果您想要北参考航向:
    • 如果您不需要北参考航向:

MTi-7, MTi-8, MTi-670(G), MTi-680(G), and MTi-G-710 (GNSS/INS) 型号

基于 GNSS 数据的绝对航向可观测性太低。 这可能在以下情况下发生:

  • 应用场景中的设备正在直线移动
  • 应用场景中的设备没有移动或移动非常缓慢(小于 7 m/s)
  • GNSS 接收丢失

特别是如果您应用场景中的设备经常静止不动或移动非常缓慢,建议开始使用磁北作为参考。 可以通过选择 GeneralMag 滤波器配置文件来启用此模式。 使用此滤波器配置文件时,我们强烈建议执行MFM磁场校准。

有关详细信息,请参阅磁校准手册 。














Xsens/Movella Sirius 加固型模块是 Xsens/Movella MTi-100 系列的后续产品,适用于大批量工业应用。Sirius 加固型模块具有抗振动和冲击的信号管道,即使在长期极端环境下也能提供高质量校准的惯性和方向数据(滚动、俯仰、偏航)。该一体化传感器系统采用 Xsens/Movella 技术,支持优化的温度校准、高频输出、抗磁干扰能力以及可配置的输出设置,可与任何第三方设备同步。

特性

  • 抗震、耐冲击
  • 高性能捷联积分 (SDI)
  • 灵活的接口和协议,实现无缝集成
  • 具体规格
    • 56.5 毫米 x 40.9 毫米 x 24.75 毫米
    • 接口:RS232、RS422、CAN
    • 认证:CE、FCC、RoHS、MIL-STD-202、ITAR 免费
    • 功耗:<1W
    • 0.2° 横滚/俯仰精度 (AHRS/VRU)
    • <1° 偏航/航向精度 (AHRS)
    • 4.5 V 至 24 V 输入电压范围
  • 利用高质量校准的横滚、俯仰和偏航数据实现新的精度水平
  • 坚固耐用,符合 IP68 等级要求,通过军用标准认证
  • 陀螺仪
    • ±300°/秒标准全范围
    • 400 Hz 带宽
  • 加速计
    • ±8 G 标准全范围
    • 470 Hz 带宽
  • 磁力仪
    • ±8 GAUSS 标准全范围
    • 总 RMS 噪声为 1 mG
    • 0.2% 非线性
    • 0.25 mG 分辨率

应用

  • 户外移动机器人
  • 海洋 ROV/AUV
  • 培训和仿真
  • 农业科技
  • 自主地面车辆
  • 汽车
  • 测绘


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