一、產(chǎn)品概述

VSAS-4GM 全稱 Vibratory Silicon-gyro Attitude Sensor，是 TOKIMEC（東京計(jì)器 / 東機(jī)美）推出一體化慣性導(dǎo)航姿態(tài)傳感單元。設(shè)備集成三軸振動(dòng)硅陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸電子磁羅盤、GNSS 接收模塊，依托內(nèi)置嵌入式融合算法，同步輸出載體三軸角速度、三軸加速度、航向角、俯仰角、橫滾角、地理位置與運(yùn)動(dòng)速度。

系統(tǒng)利用慣性傳感單元對(duì) GNSS 信號(hào)進(jìn)行插值推算，當(dāng)隧道、樹(shù)蔭、建筑物遮擋造成衛(wèi)星短暫失鎖時(shí)，可持續(xù)輸出有效的姿態(tài)數(shù)據(jù)，面向移動(dòng)載體動(dòng)力學(xué)測(cè)試、姿態(tài)閉環(huán)控制場(chǎng)景設(shè)計(jì)，廣泛應(yīng)用車載測(cè)試、工程機(jī)械、移動(dòng)機(jī)器人等領(lǐng)域。

二、核心硬件與測(cè)量技術(shù)參數(shù)

1、傳感單元配置

慣性器件：3 軸振動(dòng)硅陀螺儀 + 3 軸加速度計(jì)

輔助傳感：三軸電子磁方位傳感器

定位模塊：GNSS 接收機(jī)，兼容 GPS、QZSS、SBAS 增強(qiáng)衛(wèi)星系統(tǒng)

2、測(cè)量性能指標(biāo)

姿態(tài)性能：俯仰、橫滾具備優(yōu)良測(cè)量精度，有效抑制航向長(zhǎng)期漂移

動(dòng)態(tài)特性：角速度、加速度寬動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍

定位指標(biāo)：開(kāi)闊場(chǎng)地單點(diǎn)定位誤差控制在數(shù)米以內(nèi)

數(shù)據(jù)輸出更新速率：10Hz

3、機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)

外形尺寸：65mm（寬）× 45mm（深）× 25mm（高）

整機(jī)重量：≤125g（不含天線、線纜）

殼體材質(zhì)：鋁合金密閉殼體，適合工業(yè)戶外安裝

4、電氣與通訊參數(shù)

供電規(guī)格：標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)直流電壓供電

通訊接口：雙接口輸出 RS-232C + CAN2.0B

配件配置：配套獨(dú)立外置 GNSS 天線

5、環(huán)境適應(yīng)性

抗振動(dòng)性能：滿足車載、工程機(jī)械持續(xù)振動(dòng)工況要求

工作溫度：常規(guī)工業(yè)環(huán)境溫度區(qū)間，支持無(wú)凝露戶外使用

三、核心技術(shù)特點(diǎn)

1、多傳感器融合算法，保障數(shù)據(jù)連續(xù)性

慣性單元、電子羅盤、衛(wèi)星定位信息聯(lián)合解算。衛(wèi)星信號(hào)短暫丟失場(chǎng)景，依靠陀螺與加速度計(jì)持續(xù)推算姿態(tài)角度，避免測(cè)試數(shù)據(jù)中斷，提升復(fù)雜路況下監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性。

2、小型輕量化一體化集成

整機(jī)體積緊湊、自重較低，便于在乘用車、工程機(jī)械、小型飛行器狹小空間安裝，適配新設(shè)備配套與現(xiàn)有裝備改造加裝。

3、雙通訊接口，兼顧控制與采集需求

同時(shí)搭載工業(yè) CAN 總線與 RS232 串口。CAN 接口可對(duì)接車載電控單元實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)姿態(tài)閉環(huán)控制；RS232 接口適配數(shù)據(jù)記錄儀，用于離線動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。

4、多類型數(shù)據(jù)同步輸出

支持原始慣性數(shù)據(jù)（角速度、加速度）以及解算后的姿態(tài)角、位置信息同步輸出，既可以直接用于整機(jī)控制，也可供科研單位開(kāi)展二次算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)分析。

5、成熟車載級(jí)穩(wěn)定設(shè)計(jì)

依托 TOKIMEC 多年陀螺傳感技術(shù)積累，長(zhǎng)期連續(xù)工作下零點(diǎn)漂移可控，適合長(zhǎng)時(shí)間道路實(shí)車試驗(yàn)、工程機(jī)械全天候工況監(jiān)測(cè)。

四、重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域

1、機(jī)動(dòng)車動(dòng)力學(xué)道路試驗(yàn)

乘用車、摩托車實(shí)車道路測(cè)試，采集車身俯仰、側(cè)傾姿態(tài)，用于底盤調(diào)校、制動(dòng)性能、轉(zhuǎn)向特性標(biāo)定試驗(yàn)。

2、工程機(jī)械與農(nóng)業(yè)裝備

挖掘機(jī)、裝載機(jī)、農(nóng)用機(jī)械作業(yè)姿態(tài)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行軌跡記錄，支撐自動(dòng)駕駛作業(yè)、工況數(shù)據(jù)采集分析。

3、小型飛行器試驗(yàn)平臺(tái)

旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)測(cè)量、飛行動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集，樣機(jī)性能標(biāo)定、控制算法驗(yàn)證試驗(yàn)。

4、移動(dòng)機(jī)器人與特種運(yùn)載裝備

野外 AGV、地面移動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)感知、航向修正，輔助導(dǎo)航系統(tǒng)優(yōu)化行駛路徑。

5、檢測(cè)機(jī)構(gòu)與高校動(dòng)力學(xué)課題

各類移動(dòng)載體運(yùn)動(dòng)特性研究，車輛動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)控制相關(guān)模型試驗(yàn)、課題數(shù)據(jù)采集。

五、現(xiàn)場(chǎng)使用技術(shù)規(guī)范

1、安裝位置遠(yuǎn)離大功率電機(jī)、強(qiáng)磁性金屬構(gòu)件，降低磁場(chǎng)干擾對(duì)電子羅盤測(cè)量精度造成影響。

2、安裝作業(yè)保證傳感器基準(zhǔn)坐標(biāo)軸與被測(cè)載體坐標(biāo)系對(duì)齊，減小安裝偏差引入姿態(tài)測(cè)量誤差。

3、GNSS 天線避開(kāi)金屬遮擋區(qū)域，優(yōu)化布設(shè)位置，保障衛(wèi)星信號(hào)接收質(zhì)量。

4、針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間無(wú) GNSS 信號(hào)密閉場(chǎng)景，提前評(píng)估慣性獨(dú)立推算有效時(shí)長(zhǎng)。

5、正式開(kāi)展數(shù)據(jù)采集前，完成設(shè)備靜置預(yù)熱，改善陀螺儀零點(diǎn)穩(wěn)定性，降低初始測(cè)量誤差。

六、選型說(shuō)明

VSAS 系列擁有梯度化多款姿態(tài)傳感器，VSAS-4GM 為通用工業(yè)級(jí)定位姿態(tài)一體化型號(hào)；項(xiàng)目若需要更高抗振等級(jí)、更快數(shù)據(jù)刷新頻率，可橫向?qū)Ρ韧盗衅渌吞?hào)完成選型。