产品描述
推出FS100，这是一个旨在提供高精度测量和控制功能的综合系统。这个先进的系统包括几个关键组件，包括惯性测量单元（IMU），旋转机构，导航计算机，GNSS板，导航软件，直流电源和机械组件。
IMU 是 FS100 的关键组件，由三个高精度光纤陀螺仪、三个石英弯曲加速度计、一个导航计算机、一个辅助电源和一个数据采集电路组成。FS100 系统利用高精度闭环光纤陀螺仪、加速度计和高端 GNSS 接收器板，采用尖端的多传感器融合和导航算法，在姿态、速度和位置信息方面提供卓越的精度。
FS100 系统可满足多种应用中的各种高精度测量和控制要求。其主要应用领域包括：
大型无人机参考惯性制导：FS100为大型无人机提供精确的惯性制导能力，确保最佳导航和控制。
船用罗盘：FS100 具有高精度和稳定性，是海洋应用的理想罗盘解决方案。
自行火炮定向：FS100系统为自行火炮系统提供精确的定向能力，实现精确的瞄准和控制。
基于车辆的定位和定向：利用FS100，车辆可以实现精确的定位和定向，从而增强在各种环境中的导航和控制。
高精度移动测量：FS100 在高精度移动测量场景中表现出色，可为各种应用提供准确可靠的测量数据。
高精度稳定平台：FS100 具有出色的稳定性和精度，非常适合高精度稳定平台应用，确保可靠和准确的性能。
FS100 是专为满足各行各业最苛刻要求而设计的综合解决方案，可体验高精度测量和控制的巅峰之作。
主要功能
该系统结合了惯性/卫星导航模式和纯惯性模式。
惯性导向内置GNSS板，当GNSS有效时，惯性导板可以与GNSS组合进行导航，并向用户提供组合的位置、高度、速度、姿态、航向、加速度、角速度等导航参数，同时输出GNSS位置、高度、速度等信息。
GNSS无效时，可进入纯惯性模式（即上电后从未进行过GPS融合，融合后再次失锁，属于组合导航模式）启动后具有精确的姿态测量功能，可输出俯仰和横滚航向，纯惯性可静态寻北。
主要功能包括
l 初始对准功能：惯性导轨上电并等待卫星信息有效，卫星有效300s对准，对准完成后转移到组合导航状态惯性导;
l 组合导航功能：初始对准后立即进入组合导航状态，惯性制导采用内部GNSS板进行组合导航，可求解载波速度、位置和姿态等导航信息;
1.通讯功能：惯性导板可根据协议向外界输出惯性导引测量信息;
2.具有机载原位升级软件的能力：导航软件可通过串口升级;
3.具有自检测能力，当系统出现故障时，能够向相关设备发送无效、报警信息;
4.具有摆动对准功能。
惯性制导工作流程如下图 1 所示。
图1 惯性制导工作流程图
P性能指数
我使用说明
1、产品组成
惯性制导主要由惯性测量单元、旋转机构、导航计算机、GNSS板、导航软件、直流电源和机构部分组成。其中，惯性测量单元由三个高精度光纤陀螺仪、三个石英柔性加速度计、导航计算机、二次电源和数据采集电路组成，如下图3所示。
产品的组成如下图1。
Figure 3 系统组成
2、工作原理
惯性导轨内部的惯性测量单元采用三台正交配置的高精度光纤陀螺，对载波的角运动敏感，输出与载波运动角速率成比例的数字信号;正交配置的三个石英弯曲加速度计对载波的线性加速度敏感，并输出与其成比例的电流信号，电流信号通过转换电路转换为数字信号。惯性测量单元从外部输出角速度和加速度信息。
惯性测量单元安装在旋转机构上，随旋转机构旋转，旋转机构的相互旋转达到调制惯性装置误差的目的。
GNSS板接收卫星信息，并在求解导航位置后将导航结果发送给导航计算机。
导航计算机完成陀螺仪、加速度计、GNSS数据接收、系统误差补偿计算、导航解决方案，并通过接口电路在指定周期内发送实时速度、位置、姿态等导航信息。
惯性导轨具有基于“罗盘效应”的自寻功能，可以测量惯性导轨指示的航向值;此外，基于加速度计和陀螺仪的测量，根据静态基态或参考速度计算水平姿态角。
惯性制导的工作原理如图4所示。
Figure 4 Inertial guidance working principle diagram
旋转调制惯性制导是在Jetlink惯性制导系统的外部增加平移机构和测角装置。导航方案仍采用Jetlink惯性制导算法，直接求解惯性测量单元的姿态，根据惯性测量单元相对于载体的旋转角度（通过测角装置实时获取）获取载体的姿态信息。
下面以举例简单说明旋转调制的效果。
以水平陀螺零偏移为例，假设水平陀螺X和Z的零偏移为 和 分别，惯性导航方向角为，则北向和东向的等效陀螺漂移为
如果航向角 保持恒定，存在恒定的等效北陀螺和东陀螺零偏置，并且积分随着时间的推移产生色散姿态误差，进而导致导航速度和位置误差;
如果航向角，即航向角呈周期性变化，上式中航向角的正弦余弦积分周期积分后为零，因此等效的北陀螺和东陀螺零偏置不会引起姿态误差随时间而分散，起到调制陀螺零偏置的作用，从而抑制导航误差。水平加速度计零偏置的调制原理与此类似。
3、尺寸和重量
3.1、大小
系统的外部尺寸为199mm×180mm×219.5mm（长×宽×高），外部尺寸图如下图5所示。
Figure 5 Inertial guidance system form factor diagram
3.2、重量
单套惯性导轨不超过8.0kg（航空型应用可选不超过6.5kg）。
3、电源和电气接口
4.1、电源
提供双电源，具体电源特性如下：
输入电压范围为24V至36V;
瞬态功耗不超过100W（<3s）;
额定功耗不超过30W。
4.2、电气接口
4.2.1、 连接器定义
惯性引导连接器面板上有 5 个连接插座，如下图 6 所示，每种连接器类型和点定义见附录 1。
X1、X2 和 X3 连接器插头在交付时提供，用户自行制作板载电缆。提供750mm长的RF电缆，两端都有TNC公连接器。
4.2.2\电机接口和协议
电气接口如下，惯性导接口关系如图7所示：
1.7路RS422接口，其中：
COM1：向用户输出导航信息：此接口对外输出导航信息，最高可达100Hz，通信协议见附录2;
COM2：向用户输出IMU信息：该接口将IMU信息输出到外部，最高可达200Hz;
COM3、COM4、COM5 是备份接口;
COM8 是配置和测试接口。
2.2路RS232，其中COM6可接收卫星差分信息，COM9为GNSS板配置接口;
3.1通道USB接口，可用于内部存储数据导出。
Figure 7 Inertial guidance interface relationship
3、惯性制导工作流程
惯性导轨上电后，加载导航软件，加载后进行系统自检。自检成功，然后进入组合导航过程。惯性导轨工作流程图如下图8所示。
图8 惯性制导工作流程图
进入组合导航过程后，惯性导板等待有效的GNSS导航信息，包括经度、纬度、高度、速度等。绑定成功后，进入对齐状态。
对齐3min后，外部输出导航信息如航向，但数据状态无效。对准5min后判断对准结果，如果对准成功，则转入导航状态，否则外部输出对准失败故障状态，继续对准，当满足对准完成准则时，清空对准失败状态字，转入组合导航状态。
对齐完成后，将清除对齐错误状态字，并将导航状态转换为组合导航状态。
6、安装和调试
6.1、坐标系和方向定义
主体坐标系-（“向前-右-向下”）：X轴沿主体纵轴向前，Y轴沿主体水平轴正好，Z轴沿主体垂直轴向下;
地理坐标系-（“东-北-天空”）：向东、向北和向天空分别为正;
导航姿态角方向——水平横滚角右滚为正，俯仰角为上倾角为正，偏航角右偏为正。
6.2\ 安装
惯性导轨安装元件如下（不带减震器）：
1.惯性导轨安装端面有四个突出的安装平面，高度为1mm，平面度为0.01mm，惯性导轨的四个角上安装孔，通孔直径为6.5mm;
2.R相当于安装底板在安装面积不小于205mm*185mm的平整度优于0.015mm，底板厚度不小于10mm;
3、我导引箭头方向为惯性导航方向，安装时箭头平行于载体纵轴;
4.我导板底面有两个定位销孔，用于保证拆装后和重复安装后的航向安装精度，靠近连接器的一端为一个字腰孔，另一端为圆孔;惯性导轨安装底板孔位置和定位销尺寸如下图所示，其中定位销在安装销中插入底板;惯性导轨安装底座的右侧垂直面也可作为安装面，保证拆装后和重复安装后的航向安装精度;
5.T他用4个×M6螺钉将惯性导轨固定在安装底板上，安装底板上螺纹深度不小于10mm，安装稳定;
6.我导尾连接器方向空间不小于150mm;
7.SATELLIE天线中心点和惯性导轨安装中心点相对位置固定，需要用户测量给出，测量精度优于20mm.
6.3、调试
惯性导轨的调试步骤如下：
1.将惯性导轨安装或放置在稳定且导热的安装台上;
2.连接惯导体电缆、通信电缆和天线馈线，将天线放置在开放且无障碍的位置;将通信电缆中的COM1端口连接到测试计算机，方便实时采集光纤惯性制导导航信息;直流稳压电源至28V，电源电流不小于3A;;
3、检查电路是否连接惯性导轨电源后，等待20s左右后可以接收数据的com1端口;
4.惯性制导对准300s后过渡到导航状态，COM1端口可以接收有效的导航信息;
5.T9272595
6.调试完毕后，惯性导轨断电。
7、 使用和操作
7.1、 组合导航工作模式
使用步骤如下：
1.根据“安装”部分中的要求正确安装惯性导轨;
2.C连接惯导体电缆、通信电缆和天线馈线，将天线安装在正确的位置;每根电缆都正确连接到用户设备;直流电源24V~36V，电源电流不小于3A;
3、C哎呀电路接好惯性导轨电源后，等20s左右惯性导轨后向外界发送信息;
4.我等待有效卫星信息的导航，如果卫星信息有效，则开始对齐;切换到导航状态后对齐300s，发送导航信息;
5.使用结束时惯性导轨断电。
8、 维护和维修
81.、维护内容
建议惯性引导每季度通电，每次通电时间1h以上，如有故障，需准确记录故障状态，及时报告给承包商维护或维修。
为了保证惯性导轨精度满足使用要求，每2a（暂定）进行一次参数校准，暂定校准需要返回出厂进行校准。
82.、对试验使用人员的要求
从事惯性引导试验和使用的人员，需要仔细阅读技术文件和操作说明，熟练掌握本专业操作，熟练使用与本专业操作相关的设备和工具。
8.3、 惯性导轨使用注意事项
惯性导轨使用过程中需要注意以下事项：
1.我导电源间隔不少于30s，避免短时间内反复上电，否则可能导致器件内部惯性烧毁;
2.我导板是一种精密仪器，应避免跌落、碰撞和挤压;
3.惯性导轨带有内部旋转机构装置，工作过程中会有轻微的电机旋转声，属于正常现象。
9、故障分析和故障排除
惯性导轨可能出现的故障、故障原因及故障排除方法如下表所示。
Table 2 Fault analysis and troubleshooting
10、运输和储存
惯性导轨配有一个特殊的包装盒。惯性导轨在个人运输过程中必须使用箱体;在拆卸和搬运时应小心放置，避免碰撞、倾覆、敲击和雨淋，与酸、碱等腐蚀性物质、挥发性物质、易燃易爆物质严禁一起运输。包装良好的惯性导轨可适用于公路、铁路、水路、航空运输等。
为了使惯性导轨尽可能高，保持高精度和较长的使用寿命，应尽量选择较好的储存环境，一般来说，贮存应符合：温度5°C~40°C，相对湿度不超过80%，仓库内无腐蚀性物质。
11、附录
附录1 连接器型号和点定义
表1 连接器型号（II型）
附录2 COM1端口发送外部导航信息
表5 COM1端口外部发送导航信息协议
