MTi 1 系列架構(gòu)
·適用于 VRU 和 AHRS 產(chǎn)品類型的 Xsens 傳感器融合算法
·GNSS/INS 產(chǎn)品類型的 Xsens 傳感器融合算法
·磁干擾
·磁場映射
本節(jié)討論 MTi 1-s 模塊架構(gòu)，包括各種可用配置和信號處理管道。
MTi 1 系列配置
MTi 1-s 模塊是經(jīng)過全面測試的獨立模塊会通，可用作慣性測量單元 (IMU)沈自、垂直參考單元 (VRU)惩系、姿態(tài)和航向參考系統(tǒng) (AHRS) 和 GNSS 輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng) (GNSS/INS) .?它可以輸出 3D 方向數(shù)據(jù)（歐拉角厌衔、旋轉(zhuǎn)矩陣或四元數(shù)）罢荡、方向和速度增量（Δq 和 Δv）屋厘、位置和速度量以及校準(zhǔn)的傳感器數(shù)據(jù)（加速度、轉(zhuǎn)速咖气、磁場）挨措。根據(jù)產(chǎn)品的不同，輸出選項可能僅限于傳感器數(shù)據(jù)和/或未參考的偏航崩溪。
MTi 1-s 模塊具有 3D 加速度計浅役、3D 陀螺儀、磁力計伶唯、高精度晶體和低功耗 MCU觉既。MCU 協(xié)調(diào)各種傳感器的定時和同步，應(yīng)用校準(zhǔn)模型（例如溫度模型）并運行傳感器融合算法。MCU 還根據(jù)專有的 XBus 通信協(xié)議生成輸出消息瞪讼。數(shù)據(jù)輸出是完全可配置的钧椰，因此 MTi 1-s 限制了用戶應(yīng)用處理器上的負(fù)載，從而限制了功耗符欠。
MTi-1 IMU
MTi-1 模塊是一個 IMU嫡霞，可輸出校準(zhǔn)的 3D角速度、3D 加速度和 3D 磁場希柿。MTi-1 還輸出圓錐和劃槳補(bǔ)償角度增量和速度增量（Δq 和 Δv）诊沪。陀螺儀-加速度計組合傳感器的優(yōu)勢在于包含同步磁場數(shù)據(jù)、板載信號處理以及易于使用的同步和通信協(xié)議曾撤。此外端姚，由 Xsens 執(zhí)行的溫度測試和校準(zhǔn)產(chǎn)生了堅固可靠的傳感器模塊，可以在短時間內(nèi)集成盾戴。信號處理管道和輸出選項套件允許在任何輸出數(shù)據(jù)速率下獲得盡可能高的精度，從而限制用戶應(yīng)用處理器的負(fù)載兵多。?
MTi-2 VRU
MTi-2 是 3D VRU尖啡。其算法計算相對于重力參考框架的 3D 方向數(shù)據(jù)：無漂移滾動、俯仰和未參考偏航剩膘。雖然偏航?jīng)]有參考衅斩，但優(yōu)于陀螺儀積分。此外怠褐，它還輸出校準(zhǔn)的傳感器數(shù)據(jù)：3D 加速度畏梆、3D 角速度和 3D 磁場數(shù)據(jù)。MTi 1 系列的所有模塊輸出由捷聯(lián)積分算法生成的數(shù)據(jù)（方向和速度增量 - ?q 和 ?v）奈懒。3D 加速度也可用作所謂的自由加速度奠涌，其中減去了局部重力×仔樱可以使用#Active Heading Stabilization功能限制未參考航向的漂移?溜畅。
MTi-3 AHRS
MTi-3 支持 MTi-1 和 MTi-2 的所有功能，此外還是一款全磁力計增強(qiáng)型 AHRS极祸。除了滾轉(zhuǎn)和俯仰慈格，它還輸出真實的磁北參考偏航和校準(zhǔn)傳感器數(shù)據(jù)：3D 加速度、3D 角速度遥金、3D 方向和速度增量（Δq 和 Δv）以及 3D 地磁場數(shù)據(jù)浴捆。自由加速度也由 MTi-3 AHRS 計算。
MTi-7 GNSS/INS
MTi-7 提供了一種 GNSS/INS 解決方案稿械，除了方向輸出外选泻，還提供位置和速度輸出。MTi-7 使用由 Xsens 開發(fā)的高級傳感器融合算法，將來自模塊板載加速度計滔金、陀螺儀和磁力計的輸入與來自外部 GNSS 接收器和/或氣壓計的數(shù)據(jù)同步色解。原始傳感器信號以 800 Hz 的高數(shù)據(jù)速率進(jìn)行組合和處理，以生成具有設(shè)備 3D 位置餐茵、速度和方向（滾動科阎、俯仰和偏航）的實時數(shù)據(jù)流。
GNSS?輸入
MTi-7 需要 GNSS 接收器數(shù)據(jù)來提供完整的 GNSS/INS 解決方案忿族。這可以通過使用 UBX 協(xié)議（u-blox 專有協(xié)議）或 NMEA 輸入（固件版本 1.10.0 及更高版本正式支持）來實現(xiàn)锣笨。
連接 u-blox 接收器（例如 u-blox MAX-M8）時，MTi 將在啟動時對其進(jìn)行正確配置道批。不需要預(yù)先配置 u-blox 接收器错英。但是，建議將連接的 u-blox 接收器類型告知 MTi隆豹。這可以使用 MT 管理器（版本 2021.4 及更高版本）中的設(shè)備設(shè)置窗口來完成椭岩，或者使用稱為SetGnssReceiverSettings的 Xbus 消息，在MT 低級通信協(xié)議文檔 中進(jìn)行了描述璃赡。用戶可以選擇官方支持的 u-blox 接收器系列之一：MAX-M8（默認(rèn)）判哥、NEO-M8 或 ZED-F9。固件版本 1.10.0 及更高版本正式支持 NEO-M8 和 ZED-F9碉考。
或者塌计，NMEA 輸入或簡稱 NMEAin 是一種允許使用 NMEA 協(xié)議從外部 GNSS 接收器輸入數(shù)據(jù)的功能。由于幾乎所有 GNSS 接收器都支持 NMEA 消息的輸出侯谁，因此該功能幾乎可以使用任何 GNSS 接收器锌仅。
需要注意的是，在將兩個系統(tǒng)相互連接之前墙贱，必須先配置 GNSS 接收器和 MTi热芹。MTi-7 的 NMEAin 模式可以使用 MT 管理器（版本 2021.4 及更高版本）中的設(shè)備設(shè)置窗口啟用，或使用稱為SetGnssReceiverSettings的 Xbus 消息惨撇，在MT 低級通信協(xié)議文檔中進(jìn)行了描述剿吻。
下表總結(jié)了配置 MTi-7 以使用 NMEAin 選項所需的設(shè)置。這將使 MTi-7 能夠使用 GNSS 數(shù)據(jù)并為用戶提供完整的 GNSS/INS 解決方案串纺。MTi-7 還將其內(nèi)部時鐘與句子中出現(xiàn)的 UTC 時間同步丽旅。
?為 MTi-7 啟用 NMEAin 所需的設(shè)置
信號處理管道
MTi 1 系列是一個獨立的模塊，因此所有計算和過程（例如采樣纺棺、圓錐和劃槳補(bǔ)償以及 Xsens 傳感器融合算法）都在板上運行榄笙。
捷聯(lián)積分
Xsens 優(yōu)化捷聯(lián)算法在 800 Hz 下執(zhí)行高速航位推算計算，允許準(zhǔn)確捕獲高頻運動祷蝌。這種方法確保了高帶寬茅撞。方向和速度增量是通過完全錐形和劃槳補(bǔ)償計算的。這些方向和速度增量適用于任何 3D 運動跟蹤算法。增量與其他傳感器在內(nèi)部時間同步米丘。輸出數(shù)據(jù)速率可以配置為高達(dá) 100 Hz 的不同頻率剑令。帶有方向和速度增量計算的信號管道的固有設(shè)計確保在任何輸出數(shù)據(jù)速率下絕對不會丟失信息。這使得 MTi 1 系列對通信帶寬有限的系統(tǒng)具有吸引力拄查。?
適用于 VRU 和 AHRS 產(chǎn)品類型的 Xsens 傳感器融合算法
Xsens 傳感器融合算法利用 3D 慣性傳感器數(shù)據(jù)（方向和速度增量）和 3D 磁力計最佳地估計相對于地球固定框架的方向吁津。
用戶可以根據(jù)應(yīng)用場景設(shè)置具有不同濾波器配置文件的傳感器融合算法，以獲得最佳性能（見下表）堕扶。這些過濾器配置文件包含適用于不同用戶應(yīng)用場景的預(yù)定義過濾器參數(shù)設(shè)置碍脏。
此外，所有濾波器配置文件都可以與#Active Heading Stabilization設(shè)置一起使用稍算，從而顯著減少磁擾期間的航向漂移典尾。的＃在運行指南針校準(zhǔn)設(shè)置可以用于補(bǔ)償由在MTI被附接到每一個對象引起的磁畸變。
?VRU 和 AHRS 的濾波器配置文件
GNSS/INS 產(chǎn)品類型的 Xsens 傳感器融合算法
MTi-7 中的 Xsens 傳感器融合算法具有多項高級功能糊探。MTi-7 算法通過結(jié)合來自慣性傳感器和 GNSS 接收器的測量值和估計值钾埂，增加了方向和位置估計值的魯棒性，以補(bǔ)償瞬態(tài)加速度和磁干擾科平。
當(dāng) MTi-7 的 GNSS 接收有限/一般褥紫，甚至根本沒有 GNSS 接收（中斷）時，MTi-7 傳感器融合算法會無縫調(diào)整濾波器設(shè)置匠抗，以保持盡可能高的精度故源。GNSS 狀態(tài)受到持續(xù)監(jiān)控污抬，過濾器在可用且足夠可信時接受 GNSS 數(shù)據(jù)汞贸。傳感器將繼續(xù)輸出位置、速度和方向估計印机，但精度可能會隨著時間的推移而降低矢腻，因為過濾器將不得不依賴航位推算。如果 GNSS 中斷持續(xù)時間超過 45 秒射赛，MTi-7 將停止輸出位置和速度估計值多柑，并在 GNSS 數(shù)據(jù)再次變得可接受后開始發(fā)送這些輸出。
下表報告了用戶可以根據(jù)應(yīng)用場景設(shè)置的不同過濾器配置文件楣责。每個應(yīng)用程序都不同竣灌，結(jié)果可能因設(shè)置而異。建議在 MT Manager 中使用不同的過濾器配置文件重新處理記錄的數(shù)據(jù)秆麸，以確定特定應(yīng)用程序中的最佳結(jié)果初嘹。
?MTi-7 (GNSS/INS) 的濾波器配置文件
[1]MTi-7 的外部輔助傳感器
[2]即使氣壓計不是設(shè)計的一部分，也可以使用此濾波器配置文件沮趣。
磁干擾
磁干擾可能是任何 AHRS 航向精度的主要誤差來源屯烦。由于 AHRS 使用磁場來參考相對于（磁）北的水平面上的航位推算方向，該磁場中嚴(yán)重且長時間的失真將導(dǎo)致磁參考不準(zhǔn)確。MTi 1 系列模塊有多種方法來處理這些失真驻龟，以盡量減少對估計方向的影響温眉。
磁場映射
當(dāng)失真隨 MTi 移動時（即當(dāng)鐵磁物體隨 MTi 模塊牢固移動時），可以針對該失真校準(zhǔn) MTi翁狐。例如类溢，MTi 連接到汽車、飛機(jī)谴蔑、輪船或其他可能扭曲磁場的平臺上豌骏。它還可以處理傳感器被磁化的情況。這些類型的錯誤通常被稱為軟鐵變形和硬鐵變形隐锭。磁場映射程序可補(bǔ)償硬鐵和軟鐵的變形窃躲。
磁場映射（校準(zhǔn)）是通過將 MTi 與導(dǎo)致失真的物體/平臺一起移動來執(zhí)行的。結(jié)果在外部計算機(jī)（Windows 或 Linux）上處理钦睡，更新的磁場校準(zhǔn)值寫入 MTi 1 系列模塊的非易失性存儲器蒂窒。磁場測繪程序在磁性校準(zhǔn)手冊中有詳細(xì)記錄。
運行中羅盤校準(zhǔn) (ICC)
運行中羅盤校準(zhǔn)是一種使用板載算法校準(zhǔn)傳感器操作環(huán)境中存在的磁失真的方法荞怒。ICC 是離線 MFM（磁場映射器）的替代方案洒琢。它產(chǎn)生的解決方案可以嵌入在不同的工業(yè)平臺上運行（不需要像 PC 這樣的主機(jī)處理器），并且對特定用戶輸入的依賴較少褐桌。MFM 工具確實需要主機(jī)處理器衰抑，但仍建議作為 ICC 使用或除 ICC 外使用。ICC 針對不能使用 MFM 解決方案的應(yīng)用（例如荧嵌，無法連接到 PC 的 MTi 1-s）呛踊，當(dāng) MFM 不夠用時（例如，移動到運動平面之外的應(yīng)用）校準(zhǔn)）啦撮，
應(yīng)該注意的是谭网，獨立移動或隨時間變化的運動跟蹤器環(huán)境中存在的磁失真不會被 ICC 補(bǔ)償，除非它們變化非常緩慢赃春。這種失真不會影響參數(shù)估計愉择；他們根本沒有得到補(bǔ)償。這也意味著在 ICC 運行時不應(yīng)將（鐵磁）物體連接到傳感器或從傳感器上拆下织中。
如果用戶能夠在代表應(yīng)用的均勻磁場或環(huán)境中執(zhí)行校準(zhǔn)運動锥涕，則可以（并推薦）使用“代表性運動”功能 (RepMo)。RepMo 在 MT Manager狭吼、XDA 和低級通信協(xié)議（Xbus 協(xié)議）中可用层坠。
BASE上提供了更多詳細(xì)信息。
主動航向穩(wěn)定 (AHS)
主動航向穩(wěn)定 (AHS) 不是磁校準(zhǔn)程序搏嗡，而是傳感器融合引擎中的一個軟件組件窿春，旨在在受干擾的磁環(huán)境中提供低漂移無參考航向解決方案拉一。AHS 未針對 GNSS/INS 設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，也不打算與它們一起使用旧乞。因此蔚润，Xsens 不鼓勵將此功能用于 GNSS/INS 設(shè)備，包括 MTi-7尺栖。
有關(guān)激活和使用 AHS 的更多信息嫡纠，請參閱BASE?。
參考坐標(biāo)系
MTi 1 系列模塊使用右手坐標(biāo)系延赌，默認(rèn)傳感器框架定義如下圖所示除盏。有關(guān)傳感器框架原點的更準(zhǔn)確位置，請參閱硬件集成手冊挫以。下表列出了一些常用的數(shù)據(jù)輸出及其輸出參考坐標(biāo)系者蠕。
?數(shù)據(jù)輸出及其對應(yīng)的參考坐標(biāo)系
默認(rèn)的本地參考坐標(biāo)系是東-北-上 (ENU)。此外掐松，MTi 1-s 模塊具有用于東北向下 (NED) 和西北向上 (NWU) 的預(yù)定義輸出選項踱侣。方向重置對默認(rèn)輸出具有 ENU 參考坐標(biāo)系的所有輸出都有影響。
對于 MTi-7大磺，局部切平面 (LTP) 是 WGS-84 橢球中橢球坐標(biāo)（緯度抡句、經(jīng)度、高度）的局部線性化杠愧。傳感器融合算法計算出的速度數(shù)據(jù)與方向數(shù)據(jù)在同一坐標(biāo)系中提供待榔，因此也采用方向復(fù)位。對于 MTi-3流济，緯度锐锣、經(jīng)度和海拔高度可以存儲在 MTi 的非易失性存儲器中。有關(guān)詳細(xì)信息袭灯，請參閱MT 低級通信協(xié)議文檔刺下。存儲在內(nèi)存中的默認(rèn)位置是荷蘭恩斯赫德校準(zhǔn)設(shè)置的位置绑嘹。
觸發(fā)和同步
MTi 1 系列支持一組有限的同步選項稽荧。有關(guān)更多信息，請參閱 BASE：與 MTi 同步
