Overview
1简介
光纤惯性测量单元是一款针对小型导弹、制导炸弹的导航制导、姿态测量与控制等系统研制的惯性产品，由三个全固态光纤陀螺仪、三个石英加速度计以及数据打包板等组成，测量载体运动的角速度和线加速度，为载体的姿态和导航控制提供信息，测量结果通过RS422串口输出。
1.1 应用范围
该说明书仅适用于F3X80-IMU型产品，包含了性能指标、技术条件、外形尺寸及安装使用。其中，技术条件包括产品的环境范围、电气性能、物理特征。
1.2 主要参数
1.2.1 光纤陀螺仪主要性能指标：
表1 产品主要性能指标
|
光纤陀螺仪主要性能指标 |
主要指标参数 |
F3X80MI |
F3X80LI |
|
|
M型 |
L型 |
|
|
室温零偏重复性（逐次、逐日）（ º/ h） |
≤0.3 |
≤0.5 |
|
|
定温下零偏稳定性（ º/ h） |
≤0.3 |
≤0.5 |
|
|
室温标度因数重复性 （ ppm） |
≤30 |
≤30 |
|
|
定温下标度因数不对称性（ ppm） |
≤30 |
≤30 |
|
|
定温下标度因数非线性（ ppm） |
≤30 |
50 |
|
|
阈值（ º/ h） |
≤0.5º/ h |
||
|
角速率范围（ º/s） |
-500～+500 º/s |
||
|
带宽（ Hz） |
100 |
||
|
尺寸（ mm） |
Ф80*70 |
||
|
重量（g） |
780±20（含加速度计） |
||
|
工作温度（℃） |
-40～+65 |
||
石英加速度计参数
|
序号 |
项 目 |
技术规定 |
|
1 |
量程（g） |
≥±40 |
|
2 |
标度因数温度系数（ppm /℃） |
≤100 |
|
3 |
标度因数月稳定性（ppm） |
≤100 |
|
4 |
偏值（mg） |
≤±7 |
|
5 |
偏值温度系数（μg /℃） |
≤100 |
|
6 |
偏值月稳定性（μg） |
≤100 |
|
7 |
二阶非线性系数（μg /g2） |
≤20 |
|
8 |
安装角（"） |
≤200 |
|
9 |
外观 |
无划伤、开裂、锈蚀现象 |
|
10 |
绝缘 |
≥20MΩ；(100V),25℃±5℃、湿度≤80% |
1.2.2 力学测试
1.2.2.1 正弦扫描振动
陀螺按振动方向通过工装固定在振动台上，陀螺仪进行3个方向的正弦扫描，分别对应于X轴、Y轴、Z轴方向。振动步骤；振动台加激磁，给陀螺仪加电，预热一定时间后（陀螺启动时间），测试陀螺仪输出值，约5min；进行正弦振动。振动条件：20Hz-2000Hz ，扫描时间5min，幅值4.2g。振动过程中，记录陀螺仪输出。
随机振动
振动频率：20Hz~2000Hz
振动时间：各轴分别为5min
振动方向：X、Y、Z轴
振动谱图：见附图1
图1振动谱图
指标要求：光纤陀螺在20HZ～2000Hz范围正弦扫频扫描无谐振；
随机振动：振中零偏值与前后零偏平均值的绝对值要求小于1º/h。
1.2.2.2 机械冲击按表2的要求。
表2冲击试验条件
|
峰值加速度（g） |
30 |
|
持续时间（ms） |
10 |
|
冲击次数 |
每个方向3次 |
|
波形 |
半正弦波 |
|
方向 |
X、Y、Z |
|
|
注：两次冲击之间间隔不小于1.5s |
冲击过程中，产品处于通电状态，完成机械冲击产品，应能正常工作，冲击前后零位变化值小于1º/h。
2.1 IMU数据发送协议
附件A：
波特率：460800,无校验位，1个停止位
发送频率：400Hz
发送数据协议：
|
字节 |
名称 |
单位 |
值 |
转换 |
类型 |
|
0 |
帧头字节1 |
|
0xAA |
|
uchar |
|
1 |
帧头字节2 |
|
0xAA |
|
uchar |
|
2 |
数据发送计数 |
|
1~200 |
|
uchar |
|
3 |
自检字节 |
|
255 |
|
uchar |
|
4~7 |
X轴陀螺 |
|
32bit低位在前高位在后 |
|
signed int32 |
|
8~11 |
Y轴陀螺 |
|
32bit低位在前高位在后 |
|
signed int32 |
|
12~15 |
Z轴陀螺 |
|
32bit低位在前高位在后 |
|
signed int32 |
|
16~19 |
X轴加表 |
|
32bit低位在前高位在后 |
|
signed int32 |
|
20~23 |
Y轴加表 |
|
32bit低位在前高位在后 |
|
signed int32 |
|
24~27 |
Z轴加表 |
|
32bit低位在前高位在后 |
|
signed int32 |
|
28,29 |
X轴陀螺温度 |
|
16bit低位在前高位在后 |
1/16 |
signed int16 |
|
30,31 |
Y轴陀螺温度 |
|
16bit低位在前高位在后 |
1/16 |
signed int16 |
|
32,33 |
Z轴陀螺温度 |
|
16bit低位在前高位在后 |
1/16 |
signed int16 |
|
34,35 |
X轴加表温度 |
|
16bit低位在前高位在后 |
1/16 |
signed int16 |
|
36,37 |
Y轴加表温度 |
|
16bit低位在前高位在后 |
1/16 |
signed int16 |
|
38,39 |
Z轴加表温度 |
|
16bit低位在前高位在后 |
1/16 |
signed int16 |
|
40 |
校验和 |
|
4~39 字节异或和 |
|
uchar |
|
41 |
帧尾 |
|
0xBB |
|
uchar |
附件B
a） RS422，波特率：921600bps；
b） 数据输出频率：4000Hz；
c） 数据格式：1个起始位，8个数据位，1个偶校验位，1个停止位；
d） 第1个字节帧头为0x80，第2字节到第4字节为X陀螺数据，第5字节到第7字节为Y陀螺数据，第8字节到第10字节为Z陀螺数据；第11字节为帧校验；
|
序号 |
意义 |
数据类型 |
长度 |
值 |
|
1 |
数据包头 |
无符号整型 |
1字节 |
0x80 |
|
2~4 |
X陀螺数据 |
有符号整型 |
3字节 |
1LSB=4.8e-5度/秒,单位：度/秒 |
|
5~7 |
Y陀螺数据 |
有符号整型 |
3字节 |
1LSB=4.8e-5度/秒,单位：度/秒 |
|
8~10 |
Z陀螺数据 |
有符号整型 |
3字节 |
1LSB=4.8e-5度/秒,单位：度/秒 |
|
11 |
校验 |
无符号整型 |
1字节 |
2~10字节的异或 |
e） 陀螺数据为24位补码二进制格式，D23为符号位；
f） 帧校验字节为9个数据字节（2~10字节）的异或，数据格式见下表：
|
帧头 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
xH8 |
xD23 |
xD22 |
xD21 |
xD20 |
xD19 |
xD18 |
xD17 |
xD16 |
|
xM8 |
xD15 |
xD14 |
xD13 |
xD12 |
xD11 |
xD10 |
xD9 |
xD8 |
|
xL8 |
xD7 |
xD6 |
xD5 |
xD4 |
xD3 |
xD2 |
xD1 |
xD0 |
|
yH8 |
yD23 |
yD22 |
yD21 |
yD20 |
yD19 |
yD18 |
yD17 |
yD16 |
|
yM8 |
yD15 |
yD14 |
yD13 |
yD12 |
yD11 |
yD10 |
yD9 |
yD8 |
|
yL8 |
yD7 |
yD6 |
yD5 |
yD4 |
yD3 |
yD2 |
yD1 |
yD0 |
|
zH8 |
zD23 |
zD22 |
zD21 |
zD20 |
zD19 |
zD18 |
zD17 |
zD16 |
|
zM8 |
zD15 |
zD14 |
zD13 |
zD12 |
zD11 |
zD10 |
zD9 |
zD8 |
|
zL8 |
zD7 |
zD6 |
zD5 |
zD4 |
zD3 |
zD2 |
zD1 |
zD0 |
|
校验 |
C7 |
C6 |
C5 |
C4 |
C3 |
C2 |
C1 |
C0 |
附件C
a） RS422，波特率：921600bps；
b） 数据输出频率：4000Hz；
c） 数据格式：1个起始位，8个数据位，1个偶校验位，1个停止位；
d） 第1个字节帧头为0x80，第2字节到第4字节为X加表数据，第5字节到第7字节为Y加表数据，第8字节到第10字节为Z加表数据；第11字节为帧校验；
|
序号 |
意义 |
数据类型 |
长度 |
值 |
|
1 |
数据包头 |
无符号整型 |
1字节 |
0x80 |
|
2~4 |
X加表数据 |
有符号整型 |
3字节 |
|
|
5~7 |
Y加表数据 |
有符号整型 |
3字节 |
|
|
8~10 |
Z加表数据 |
有符号整型 |
3字节 |
|
|
11 |
校验 |
无符号整型 |
1字节 |
2~10字节的异或 |
e） 加表数据为24位补码二进制格式，D23为符号位；
f） 帧校验字节为9个数据字节（2~10字节）的异或，数据格式见下表：
|
帧头 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
xH8 |
xD23 |
xD22 |
xD21 |
xD20 |
xD19 |
xD18 |
xD17 |
xD16 |
|
xM8 |
xD15 |
xD14 |
xD13 |
xD12 |
xD11 |
xD10 |
xD9 |
xD8 |
|
xL8 |
xD7 |
xD6 |
xD5 |
xD4 |
xD3 |
xD2 |
xD1 |
xD0 |
|
yH8 |
yD23 |
yD22 |
yD21 |
yD20 |
yD19 |
yD18 |
yD17 |
yD16 |
|
yM8 |
yD15 |
yD14 |
yD13 |
yD12 |
yD11 |
yD10 |
yD9 |
yD8 |
|
yL8 |
yD7 |
yD6 |
yD5 |
yD4 |
yD3 |
yD2 |
yD1 |
yD0 |
|
zH8 |
zD23 |
zD22 |
zD21 |
zD20 |
zD19 |
zD18 |
zD17 |
zD16 |
|
zM8 |
zD15 |
zD14 |
zD13 |
zD12 |
zD11 |
zD10 |
zD9 |
zD8 |
|
zL8 |
zD7 |
zD6 |
zD5 |
zD4 |
zD3 |
zD2 |
zD1 |
zD0 |
|
校验 |
C7 |
C6 |
C5 |
C4 |
C3 |
C2 |
C1 |
C0 |
3、
接线定义
|
J30J-15ZK |
定 义 |
备 注 |
|
|
1、2 |
+5V |
陀螺供电 |
|
|
3、4 |
±5V（地） |
||
|
5、6 |
-5V |
||
|
7 |
+15V |
加表供电 |
|
|
8 |
±15V（地） |
||
|
9 |
-15V |
||
|
10 |
T1+ |
发送+ |
400HZ 惯组输出 |
|
11 |
T1- |
发送- |
|
|
12 |
T2+ |
发送+ |
4KHZ 陀螺输出 |
|
13 |
T2- |
发送- |
|
|
14 |
T3+ |
发送+ |
4KHZ 加表输出 |
|
15 |
T3- |
发送- |
|
4、产品外形尺寸
F3X80-IMU外形尺寸图