auv导航控制系统方案

9.1导航控制系统方案

导航控制系统完成模拟器航行体的自游式发射控制，控制电机驱动器，对模拟器的水下

速度进行控制、深度控制和航向控制，工作完毕后控制模拟器上浮，用于水面上的回收控制

以及意外情形下的紧急上浮控制。该系统具有遥控与自主控制功能，利用惯性导航系统实现

组合导航与航位推算；可对舱内状态进行监测；可记录模拟器的位置、姿态、速度等数据信

息；应急上浮功能；意外下沉时，系统自动发送声示位等待救援功能。

该模拟器导航控制系统的组成:包括船载控制终端和水下控制两部分，如图9.1.1所示。

其中，船载控制终端安装有433MHz遥控模块和综合显控软件，通过预编程的模式对模拟器

的运动凯迹进行预设并下载到水下控制板，使模拟器按照预定轨迹行驶：水下控制板接收船

载控制终端的控制指令，实现指令的解码和分发，其中推进指令通过串口发送到驱动功率放

大板来控制推进电机:转舵指令通过送到舵机控制板继而控制水平舵和垂直舵的转动到预定

的位置。为防止意外下沉，船载控制终端装有USBL船载控制模块，与控制箱相连，水下航

行体安装有USBL水下端，用于对模拟器航行体的水下位置的显示।安装深度传感器，测量

并计算一定深度水体的深度值，通过控制匏法进行定深控制。按照功能模块化设计和有利于

各类传感器进行数据测量与通信的原则，设计各个功能模块。控制系统分为控制硬件设计和

控制软件设计两部分：在模拟器机械结构设计的基础上，设计导航控制系统的硬件布局，以

满足模拟器安装空间和内部结构布局的要求。导航与控制系统的控制目标：实现模拟器位姿

实时控制，包括长时间水下导航、深度和航行控制和回收。

船载控制箱

433无线电USBL船效端

9.1.1控制系统

采用PC104主控制J+推进电机控制板+电机驱动模块+直流电机的模式。通过电机控制板

产生PWM（脉宽调制）信号，驱动电机驱动板，实现时电机的连续调速。按照功能模块化

设计和有利于各类传感器进行数据测量与通信的原则，设计各个功能模块。控制系统设计分

为控制硬件设计和控制软件设计两部分；在系统机械结构设计的基础上，设计系统平台控制

系统的硬件布局，以满足系统安装空间和内部结构布局的要求.如图9.1.2所示。

图9.1.2控制系统设计方案

控制硬件设计包括船载控制终端的控制器硬件设计、主控制板软件设计、数据采集主板

设计、姿态和轨迹跟踪运动控制器设计、直流电机驱动板设计和电机选型以及电源管理模块

设计；控制软件完成舰载上位机软件的控制和导航人机界而及路径规划、检测和控制功能设

计、系统推进器的高效PWM控制、水平和垂直舵机的PWM高精度角度控制、稳定控制以

及舰载上位机和系统下位机控制器之间的数据通信，包括船载控制终端上位控制软件设计、

主控制PC104主板（如图9.1.3所示）的下位控制软件设计、数据采集主板数据采集软件设计

以及姿态、轨迹跟踪控制和法设计及算法的软件设计。

反馈系统，实现模拟器控制系统的闭环反馈随动控制器的设计，提高控制系统的鲁棒性。具

体流程为：模拟器的动力学建模、预定义轨迹控制方法设计以及控制器的设计和轨迹控制方

法的仿真和软硬件设计验证，如图9.1.5所示。

分段纪介有限时间跟踪控制方法

图9.1.5模拟器的控制技术路线图

1）水下模拟器的动力学建模

模拟相的动力学建模是控制系统改订的关键技术。模拟器的动力学模型是进行控制方法

设计的前提，除了可以借鉴已有的反映水下机器人运动的动力学模型之外，需要考虑模拟器

的重力、浮力、水动力、水静力、驱动力等，建立模拟器的动力学模型。通过建立水下模拟

器的较为精确的动力学模型，将海流等进行外扰动建模为并进行前馈控制，实现对外界扰动

的有效抑制，以有效解决水下扰动源多、工作环境复杂、模拟器动力学方程非线性导致的传

统控制方式不能很好解决外扰动情形下的运动控制问题。

2）设计模拟器的轨迹控制方法

在模拟器动力学建模的基础上，实现航路点轨迹控制算法的设冲和验证：通过设计快速

平滑的轨迹跟踪控制方法，实现模拟器在扰动和通信时延情形卜的鲁棒轨迹控制。以GPS

提供下水点位置坐标作为坐标原点，利用组合导航系统提供模拟器水下位置信息，并通过坐

标转换将获取的模拟器位置数据转化到模拟器的统一的坐标系下，得到标准化的模拟器位置

数据。为减小水卜模拟器到达预定航路轨迹点的时间，在模拟器坐标系下定义位姿误差方程,

设计一种复合有限时间的轨迹控制方法，实现轨迹的快速无抖振控制。为消除在预定轨迹的

位置抖动，在预定轨迹处的两侧设置一个切换控制边界层并设定切换控制边界层的宽度，减

缓有限时间控制器的过冲影响，其中切换控制边界层的宽度需要根据跟踪性能的过冲状态进

行设置，在切换控制边界层内外采用不同的跟踪控制方法：切换控制边界层外，采用有限时

间跟踪控制方法实现轨迹的快速跟踪，在切换控制边界层内采用平滑控制方法，防止运动状

态的抖动，从而使水下模拟器平滑运动到预定航路轨迹点。通过对海流等外扰动进行建模并

进行前馈补偿，以有效抑制外扰动的影响，设计一种具有通信时滞的网络化控制方法进行轨

迹跟踪控制，解决由于水声通信网络带来的时滞导致的跟踪控制性能下降甚至跟踪轨迹发散

的问题。

设计船载控制终端的上位控制器的自动检测和控制软件，控制器的软件流程如图9.1.6

所示。

图9.1.6转载控制器软件程序流程

模拟器控制器实时接收船载控制终端的控制器发送的协议帧，按照通信协议格式的相应

位解析出控制指令，检测通信协议控制命令字段，根据遥控指令控制推进电机进行工作，水

下控制器的软件流程如图9.1.7所示所示。

图9.1.7模拟器控制器软件程序流程

9.1.2组合导航

采用姿态参考系统和电子罗盘，作为模拟器航行体的运行姿态的检测模块。通过单片机

检测其输出的航行角，产生控制指令并控制舵机的舵角实现对航行的控制。通过水卜.惯性导

航系统的输出，并辅助以GPS的水而修正，结合航位推算方法，实现对水下位置的实时推

算。当系统意外沉底时，使用搭载的SealracUSBL系统进行模拟器的水下定位，如图9.1.8

所示。

组合导航系统的设计分为硬件选型设计和导航软件设计两部分。硬件按照硬件集成度高、

性价比最优的原则进行组合导航器件的选型，包括电子罗盘、惯性导航系统、深度订、GPS

定位模块的选型和布局设计；导航软件系统的设计包括航位推卯导航算法的设计、组合导航

算法的软件实现、基于优化的硬件平台进行导航算法的设计、导航算法的仿真和应用，组合

导航系统设计方案如图9.1.9月f示。使用DVL记录载体的对地速度，如图9.1.10所示。

■■、■•

图9.1.8组合导航系统设计方案

［图9.1.9使用的USBL终端及软件

|图9.1.10使用的DVL及安装尺寸

1）组合导航系统硬件系统设计

首先进行导航硬件系统的选型和设计。导航计算机采用高性能嵌入式主板，其带有多个

数据串口和外闱监测电路模块，与多个导航传感器模块相连，完成导航信息的获取和处理、

通讯、数据记录等工作。导航测量单元包括深度计、GPS模块、姿态参考系统等惯性测量模

块，如图9.1.11所示。由于GPS信号入水性较差，当平台在水下时，导航系统依靠惯性测

量单元进行航位推算计算平台的水下航位，在一段时间后需要上浮接受GPS信号进行校正。

在航行初始由GPS对航向误差进行校正，以提高航向精度：通过加速度传感器进行航行加

速度的测定，通过对航位推算和DVL测量值进行融合，得到模拟器平台的速度和位置信息。

433MHz无线数传电台用于模拟器的初始下水和回收遥控控制，如图9.1.12所示。

图9.1.11组合导航系统硬件组成

图9.1.12433MHz无线数传电台

DCM260B是一款低成本三维电子罗盘，其采用硬磁和软磁校准算法，使罗盘在有磁场干

扰的环境中也能通过校准算法消除磁场的影响。DCM260B集成三轴磁通门传感器，通过中

央处理器实时解算航向，以及使用三轴加速度计对大范围内的烦斜角进行航向补偿，保证

罗盘在倾斜角度高达±85°也能提供高精度的航向数据。电子罗盘集成了高精度MCU控制,

输出方式多元化，其中标准接口就包括RS232/RS485/TTL等接口，另可接受其它通讯接口

的定制。DCM260B体积小、力耗低，高抗震性、高可靠性也使得罗盘可在极其恶劣的环境

下正常工作，更适合于当今的小型化军工高精度测量集成控制系统。由于DCM260B三维电

子罗盘的方位角采用的是地磁原理，所以选择一个最小磁干扰的环境安装位置是至关重要

的。请尽可能的远离铁、磁铁、发动机和其它磁物体的放置女装DCM260B。即使周围有这

些磁介质，至少需要控制在40cM距离以上（不同的磁场对罗盘干扰的距离不同）。为保证产

品达到最佳测量环境，安装时须采用M3不锈钢螺丝，其安装指向图和尺寸图如图9.1.13所

示。尽管DCM260B能够在稳定的磁环境下补偿适中的偏差，但是它不能补偿改变的磁干

扰。请特别留意带直流电的电线产生磁场，因为如果宜流电改变，磁场大小也将改变。电池

也是另一个变化的干扰源。每个安装都是不同的并且用户必须评估在所有可能的操作环境下

的安装可行性。DCM26OB的最优的航向精度能达到1。。建议的测试方法是：将DCM260B

电子罗盘安装在垂直竖起的铝（无磁性的其他材料）制杆上，进行航向精度测量（转动杆垂

直于转动平台，尽量做到避免大的外界磁场干扰），这样做可以减小罗盘转动的半径，提高

测量精度。例如：安装在车上时，DCM260B应该做到将其安装在垂直于运动方向。

（a）DCM26OB安装指向图

（b）DCM260B电子罗盘安装图

图9.1.13DCM26OB安装

2）组合导航系统软件的设计

依据软件模块化设冲思路，设计模块化的导航系统软件。组合导航系统软件基于设il•的

组合导航硬件系统，实现航位、速度信息的采集，并输出给推进控制主板。组合导航系统系

统的软件组成模块有：数据通讯软件模块、导航信息预处理软件模块、水下推算软件模块和

通信软件模块，如图9.1.14所示。

数据通讯软件模块完成加速度和陀螺模块、GPS模块、浣度计模块等传感器的数据采

集。导航信息预处理模块接收数据通讯软件模块的传感器数据，完成各传感器的时间同步、

坐标转换、传感器的异常值剔除等工作，处理后输出给航位推算软件模块。水下航位推算软

件模块主要功能是利用加速度和陀螺、DVL等惯性测量器件进行水下航位推算，输出推算

平台的水下位置信息，输出航向、位置、航速信息。通讯软件模块完成导航模块与外部模块

的通讯，将获得的水下位置和速度等导航数据进行输出。

图9.1.14导航软件系统框图

3）组合导航系统算法的设计

设计组合导航系统的导航滤波融合算法，提高导航精度。立台进行下潜时，利用加速度

和陀螺惯性测量组件的采样输出进行水卜航位推算，经过积分计算获得平台的速度和位置信

息并于DVL进行融合，但由于初始对准时间很短，不可避免的存在航位推算误差，采用卡

尔曼滤波算法对采样输出进行滤波估计，提高导航精度。利用陀螺进行导航时可能导致陀螺

的初始平台误差角较大，通过采用航位推算方法可直接修正航位推算的水平姿态角：当陀螺

方位基本对准后，通过计算陀螺方位与航位推算方位之间的方位误差并进行滤波融合估计,

得到融合后的航位和速度信息，从而提高导航精度。

在模拟器平台有限的内部空间内，搭载需满足系统供电要求的电池系统，且不影响内部

走线，考虑到动力电池的高压到控制系统的低压24VDC,需要多级降压，导致模块会很大，

并乩推进电池在大电流放电时会导致电池的输出电流不足，导致其他设备无法正常工作，故

此将•导航控制系统的供电单独设计，设计一种不同于传统矩形堆置方式的新型环层式设计。

设计充放电控制装置及管理软件，采用模块化设计，降低维修难度。考虑到主控制板、运动

控制板、各类传感器的功耗和运行时间，对电池的容量进行设计，考虑供电裕度，满足平台

运行2小时的控制系统需求，电池容量为20AH。

9.1.3舵机控制方案

舵机控制实现模拟器平台水卜姿态的实时可控，采用运动控制器+舵机+惯性导航系统+

深度计的姿态控制方案，忽略其横滚运动，可解耦为水平方向的航行角控制和垂直方向的纵

倾深度控制，如图9.1.15所示。运动控制器实时采集惯性导航系统输出的姿态角以及深度计

的压力信息，与设定的航向角和深度值进行比较，得到运动控制器的航向误差和深度误差，

利用PID（比例-积分.微分）控制方法得到航向和深度的控制律，并输出调制的PWM信号，

对垂直和水平舵机进行控制，舵机采用4个60k&cm的大扭矩陀机，如图9.1.16所示。采用

的惯性导航系统的航向精度为0.5。，加上最大航速下航向角的控制误差1。，可以满足巡航速

度下2。的航向角精度误差。

图9.1.15舵机控制结构示意图

图9.1.16大扭矩舵机

定深控制采用串级控制方法。由于模拟器具有较大深度控制的惯性、超调量，会对系统

运行姿态产生较大的影响，造成调节时间过长、系统不稳定，采用串级控制方法将主I可路深

度控制转换为纵倾控制，纵倾反馈通过惯性测量系统反馈模拟器的纵倾值，深度反馈通过深

度计反馈模拟器的深度信息，在中级控制方法的基础上设计纵项调整运动控制器算法软件，

如图9.1.17所示。采用的深度传感器，如图9.1.18所示，精度为0.002%FS,加上深度控制

误差可控，可以满足巡航速度下2米的深度误差。

图9.1.17纵倾审级控制方法框图

图9.1.18Keller压力传感器

航向控制通过惯性测量系统反馈模拟器平台的航行角度值，得到运动控制器的航向误差,

利用PID控制方法得到航向的控制指令，在串级控制方法的基础上设计纵倾和航向调整运

动控制器算法软件，如图9.1.19所示。

图9.1.19航行角控制结构图

9.1.4导航控制系统的供电与稳压模块

模拟器导航控制系统采取单独供电的方式。在模拟器有限的内部空间内，搭载需满足系

统供电要求的电池系统，且不影响内部走线，设计一种不同于传统矩形堆卷方式的新型环层

式设计，其结构示意图如图9.1.20所示。设计充放电控制装置及管理软件，采用模块化设计，

降低维修难度。考虑到主控制板、运动控制板、各类传感器的功耗和运行时间，对电池的容

量进行设计，满足平台运行1小时的控制系统需求，电池容量为20AH。

图9.1.20供电系统技术路线图

由于模拟器的导航控制系统结构紧凑，同时需要搭载多套不同用途的仪器模块，所以供

电系统必须具备小巧、易安装、稳定等特点。项目拟采用技术成熟的锂离子电池，针对导航

控制系统低电压的特点，设计相应的电池拓扑结构，使电池模块满足训练要求的续航力：导

航、控制等系统电流需求较低，利用输出电流低但性能更稳定的磷酸铁锂电池，经过拓扑后

进行供电。在导航控制系统有限的内部空间内，搭载的方式需满足系统供电要求的电池系统,

且不影响内部走线，拟设计一种不同于传统矩形堆登方式的新型环层式设计，其结构示意图

如图9.1.21。根据固体振动力学，利用数值模型仿真，设计固定结构。

图9.1.21环层式安装示意图

采取以下方式提高系统程定性及鲁棒：首先，木系统设计一个自适应的供电补偿装置,

可在供电模块故障时，将其它系统的供电转移至导航控制系统；其次，采用模块化设计，降

低维修难度。

DC-DC槎压模块采用同步整流，采用通态电阻极低的专用功率MOSFET来取代整流二

极管以降低整流损耗，提高DC-DC变换器的效率，并且不存在由肖特基势垒电压而造成的

死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功

率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功

能。采用同步整流技术减少了开关电源输出端的整流损耗，从而提高转换效率，降低模块本

身发热。DCDC模块输入电压在低于、高于、等于输出电压时，输出电压都可以维持稳定

不变。如设定输出为I2V,那么输入电压在5〜32V之间变化时，输出稳压在12V不变，模

块具有完善的保护功能。

模块的调试方法：

1）电池欠压保护调整方法：（以12V电池设置10V欠压保护、关断输出为例）

输入接稳压电源调整到IDV,调整欠压保护电位器（顺时针增大，逆时针减小），直

到刚好故障指示灯（红灯）亮起，即设置成功：这样电池放电到10V时候，会自动切断供

电，保护电池不受损坏。

2）输出电压调整方法：输入接电源（电压高于欠压保护值），红灯不亮、蓝灯亮起，输出

接方用表，调整输出电压电侑器（顺时针增大，逆时针减小），直到所需要的电压：注：

正常为红灯不亮，蓝灯亮起，反之为有故障，输入欠压保护、输出过流保护、输出短路保护，

请排除故障重新上电。

3）输出电流调整方法：（以12V输入充12V电池，充电电流5A为例）

输入接12V电源，输出方联接电流表（红表笔接输出正，黑表笔接负，直接短接输出。

建议用15A以上的电流表，防止烧保险），调整恒流电位器（顺时针增大，逆时针减小），

直到电流表显示所需要的值4去掉电流表，接上电池即可正常充电。

9.1.5漏水检测模块

漏水检测控制器用于仪器舱的漏水检测及抛载控制，如图9.1.22,其采用电极检测方式,

输入电源、感应线、继电器输出全隔离，可实现多点布控，多点矣中监控，可靠的信号隔离，

较高的稳定性。

图9.1.22漏水检测控制器

漏水控制瑞由浸水探头和检测器组成，当浸水探头被水浸湿时，检测器输出开关量信号,

可防止系统密封性不好导致的漏水事故，可根据需要增加浸水探头的数量，多只浸水探头可

并联使用，也可接浸水检测线，布置于仪器舱底部。

1）系统特点：

可配接点式漏水探头，配合水浸检测线使用：控制电磁阀

隔离性好：输入、输出及电源完全隔离，安全可靠：抗干扰,灵敏度高、响应时间迅速

灵敏度高：检测精确，无误报：

技术先进：采用多功能检出方式，探针无电蚀现象，全线程险测

灵敏度：高灵敏档，遇到极少水即可告警

输出形式：干接点，水浸检出时输出常开、常闭。

2）技术性能：

报警方式：当浸水线被水浸湿时,检测器立即输出开关信号.

探头类型：可配接线式或点式电极探头，触发阻抗W3MQ,浸水高度NO.lmm。

输出形式：无源开关量，常开、常闭输出。

工作电压：DC24V直接供电（区分正负极）。

安装方式：35mm轨道安装，103*45*25mm

9.1.6继电器模块

软件系统通过继电器模块控制其他模块的通断电。继电器模块带光耦隔离，支持高、低

电平触发，每一路可单独选择触发方式，用于对其他模块的供电控制，如图9.1.23。

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图9.1.23继电器模块

1）模块说明

模块采用优质继电器,常开接口最大负载：交流250V/I0A,直流30V/I0A：

采用贴片光耦隔离，驱动能力强，性能稳定；触发电流3mA；

模块工作电压有5V、12V、24V可供选择；模块的每一路都可以通过跳线设置高电平或

低电平触发：

容错设计，即使控制线断，继电器也不会动作：电源指示灯（绿色），4路维电器状

态指示灯（红色）：

接口设计人性化，所有接口均可通过接线端子直接连线引出，非常方便：

模块尺寸:73mm*50mm*18.5mm（长*宽*高）:

设有4个固定螺栓孔，孔3.1mm,间距67mm*44.5mm。

2）模块接口：

DC+：接电源正极：

DC-：接电源负极；

IN1-IN4：根据每•路的设置.，均可以高或低电平控制相应继电器吸合；

维电器输出端：有12线接口，所有接口均可直接连线引出，方便使用；

NOI-NO4：继电器常开接口，继电器吸合前悬空，吸合后与COM短接：

COMI-COM4：继电器公用接口：

NC1-NC4：继电隅常闭接口，继电器吸合前与COM短接，吸合后悬空。

9.1.5导航控制模块技术规格

针对模拟器的导航控制方面的性能指标，设计和选择的导航控制模块的技术规格如下：

表1导航控制主要模块技术规格书

序号名称技术规格

技术规格

1DVL600kHz

活塞式4换能器

流速测用范围±20m/s最大：±5m/s典型

流速分辨率O.OIcnVs

单元层数最大200

单元层数大小最小2cm

流速剖面

窄带0.4m-90m

宽带0.4m-50m

长期精度±l.0%,±2mm/s

数据输出率1-2HZ典型：10HZ最大

底跟踪

量程0.4m-120m

速度精度±1.0%.±lmm/s

速度分辨率O.OlcnVs

标准配置传感器（范围/精度/分辨率）

磁罗盘横摇±180。纵摇0-360°/±1°/0.01°

倾斜仪tooc/vio/o.oi。

压力传感器300nl±0.10%测量范围

温度传感器-5。-70。/±0。15°

工程塑料

耐压300m

电压12-36VDC

内存8G

技术指标

2惯性导航

体积：lOOmmXlOOmmX100mm

系统重量：1.3kg

电源：9-32VDC

功耗:C0W

工作温度：-40。~+65。

航向精度：0.5°

姿态精度：0.02°

纯惯性定位精度：2nmile/20min

与卫星组合精度：10m

与里程组合精度：5m+0.5%D

对准方式及时间：5n】in自/传递对准

陀螺仪量程：±300%

陀螺仪零偏稳定性：O.i°/h

陀端仪标度因数非线性度：300Ppm

陀螺仪角随机游走：0.05°/Vh

加速度计量程：±15g

加速度计零偏稳定性:2(X)ug

加速度计标度因数非线性度：300Ppm

加速度计速度随机游走：50ug/\Hz

接口方式：RS232/RS422。

机械接口

产品主体尺寸为lOOmmxlOOmmxlOOmm,其中，高度为100mm,通过

4个中4.2的通孔进行安装。

通讯接口

产品通过一个J3OJ-25ZK连接器进行供电和通讯，点定义如下表。通讯

口包括I路422和2路232,其中，422com波特率为614400.232Com波特率为

115200.1起始位、8数据位、I停止位、无奇偶校验。

点号项目代号点定义DB9/甩线备注

1XS20128V电源红色

2XS20I内部测试勿用

3XS201内部测试勿用

4XS201RS422_JK_T+3

5XS20IRS422JK.T-4

422CO

6XS20IGNDIK5

mO

7XS201RS422_JK_R+1

8XS201RS422_JK_R-2

9XS201勿用

10XS201T2324

232Co

11XS20IDND2325

m2

12XS201R2321

13XS201勿用

14XS201GND28V黑色

15XS201内部测试勿用

16XS201内部测试勿用

17XS201勿用

18XS201T2324

2322Co

19XS201DND2325

ml

20XS201R2321

21XS201勿用

22XS201内部测试勿用

23XS201内部测试勿用

24XS201内部测试勿用

25XS201内部测试勿用

通讯协议

用户可根据需要，通过通讯口422com0或232com1中的任意一个输入命

令，输出导航结果。

（—）输入信息

1.初始装订

输入的信息格式如下：

序号内容字节数备注

1帧头，HEAD20x55aa

2帧长，L10x20,即32,第3/2项的字节数

3指令，CMD10x01-装订初始位置和组合方式；使用

这一指令，用户需设置好第4-7项，

发送至惯导系统。

0x02-对准导航。

其他-不响应。

使用时，应先发送装订命令，然后发

送对准导航命令。

4组合方式，10x01-纯惯性；

MODE0x02-自动零速修正；

0x03-惯性/卫星组合（自带）；

0x04•惯性/里程计组合（车载）；

0x05-惯性/DVL组合（舰载）；

其他-纯惯性。

5经度，Lon4int型，0.000001度/LSB

6纬度，Lai4ini型，0.000001度/LSB

7高度，Alt2Shortini型,0.1米/LSB

8东速，Ve2Shortini型,0.01米/秒/LSB

9北速，Vn2Shortini型，0.01米/秒/LSB

10天速，Vu2Shortint型,0.01米/秒/LSB

11卫星有效1Char型，0-无效.1-有效。

12备用13默认为0

13校验和1第2-12项共33个字节的累加和取低

8位

合计共36个字节，32个有效数据

示例：

1）上电，用户载体静止，可开发动机；

2）发送一次装订信息如下（16进制）：55、aa、20、01（装订）、

05（惯性/DVL组合）、经度（4字节，乘以1000000后取整）、纬度（4字

节，乘以1000000后取整）、高度（2字节，乘以10后取整）、0（2字节，

乘以1。0后取整）、0（2字节，乘以100后取整）、0（2字节.乘以100后取

整）、0（14字节）、校验和；

3）然后，发送一次对准导航命令如下（16进制）：55、aa、20、02

（对准导航）、05（惯性/DVL组合）、经度（4字节，乘以1000000后取

整）、纬度（4字节，乘以1000000后取整）、高度（2字节，乘以10后取

整）、东速（2字节，乘以100后取整）、北速（2字节，乘以100后取

整）、天速（2字节，乘以10（）后取整）、卫星有效字（1字节）、0（13字

节）、校验和；

4)对准300s后，载体可以运动。

序号内容字节数备注

1帧头，HEAD2Ox55aa

2帧长，L10x07.第3-6项的字节数

3右向速度2Shortint^,0.001米/秒/LSB

4前向速度2Shortint^,0.001米/秒/LSB

5垂向速度2Shortint型，0.001米/秒/LSB

6DVL状态标志1Char型，0-无效，1-对底.2•对水。

7校聆和1第2-6项共8个字节的累加和取低8

位

合计共12个字节，8个有效数据

序号内容字节数备注

1帧头，HEAD2Ox55aa

2帧长，L10x0a,第3-5项的字节数

3经度4int型，（）.00001度/LSB

4纬度4int型，（）.00001度/LSB

51司度2Shoilini型，1米/LSB

6校验和1第2-5项共10个字节的累加和取低8

位

合计共14个字节，10个有效数据

2.DVL信息输入

在惯性/DVL组合导航状态下，需要用户通过通讯口422com0或

232com1中的任意一个持续发送DVL信息给导航系统.输入的信息格式如

下：

同时，通过232com2可以直接接收DVL信息，

3.GPS校正信息输入

在惯性/DVL组合导航状态下，用户可通过通讯口422com0或232com1

中的任意一个，发送GP&校正信息给导航系统，输入的信息格式如下.

(-)输出协议

惯导上电后即通过422com。或232com1串口输出数据，输出频率

100Hz,数据输出格式：

序号变量字节数当量

1帧头2Ox55aa

2帧长184（3-31项）

3X角速度4Ini型，0.001°/h/LSB

4Y角速度4Ini型，0.0010/h/LSB

5Z角速度4Ini型，0.001°/h/LSB

6X陀螺温度2ShortInt0.01'C/LSB

7Y陀螺温度2ShortInt0.01*C/LSB

8Z陀螺温度2ShortInt型，O.OKC/LSB

9X加速度4Ini型，0.0（）001m/s/s/LSB

10Y加速度4Ini型,0.0000lm/s/s/1-SB

IIZ加速度4Ini型，0.0000lm/s/s/LSB

12X加表温度2ShortIni型，O.OrC/LSB

13Y加表温度2ShortIni型,0.0TC/LSB

14Z加表温度2ShortIni型，0.0TC/LSB

15俯仰角4nt型，0.0001o/LSB

16滚动角4nt型,0.0001°/LSB

17航向角4nt型，0.(XJ()lo/LSB

18东速2ShortIntO.OlnVs/LSB

19北速2ShortInt5^,O.OlnVs/LSB

20天速2ShortInt型，O.OInVs/LSB

21经度4Ini型，0.000010/LSB

22纬度4Ini型，0.000010/LSB

23高度2ShortIni型，Im/LSB

24DVL侧向速度4Ini型，0.001米/秒/LSB

25DVL侧向速度4Int型,0.001米/秒/LSB

26DVL侧向速度4Int型,0.001米/秒/LSB

27FlagDVL1Char型,0-无效，L对底，

2-对水。

28发送的命令CMD1Char型

29组合方式1Char型

30工作状态1Char型，0•待机，1•装订,

2-准备,3-粗对准,4-精对

准，5-导航

31惯导计数器4Ini型，2nis/LSB

32校验和1Char3!,2-31项所有字节

累加和

测试软件使用步骤

（1）上电，选择..串口号''，设置初始位置，选择..辅助信息”点出.•初始

装订”按钮；

（2j点击“对准导航”按钮，即可。

输出数据格式

PC.CNT（计数器），WorkMode（工作状态），etax（俯仰），etay

（滚动）,elaz（航向），Ve（东速），Vn（北速），Vu（天速），

insLon（经度），insLat（纬度），insH（高度），wx（X角速度），

wy（Y角速度），wz（Z角速度），ax（X加速度），ay（Y加速

度），az（Z加速度），Tgx（X陀螺温度），Tgy（Y陀螺温度），Tgz

（Z陀螺温度），Tax（X加表温度），Tay（Y加表温度），Taz（Z加

表温度），Vx（DVL右向速度），Vy（DVL前向速度），Vz（DVL垂

向速度）,FOdo（DVL状态）

机械特性

3USBL

长度：160mm；

直径：59mm（外壳）；

重量：空气中720g,水中530g；

深度等级：100m；

外壳材质:316不锈钢；

操作温度范围：-5OC~+4(TC

电器特性

连接器：5路或8路；

通信方式:RS232；

电压：9-28VDC；

功耗：空闲0.6W,发射6W；

集成的传感器：水压传感器、温度传感器、3轴姿态，等

姿态和航向：9DOF；

声特性

可测距、定位；

声范围：1km；

范围分辨率：0.1m；

角度分辨率：典型0.2%声速；

声速范围：l3OOm/s-17OOm/s；