MTi 1 系列架构
·捷联积分
·适用于 VRU 和 AHRS 产品类型的 Xsens 传感器融合算法
·磁干扰
·磁场映射
本节讨论 MTi 1-s 模块架构，包括各种可用配置和信号处理管道。
MTi 1 系列配置
MTi 1-s 模块是经过全面测试的独立模块，可用作惯性测量单元 (IMU)、垂直参考单元 (VRU)、姿态和航向参考系统 (AHRS) 和 GNSS 辅助惯性导航系统 (GNSS/INS) . 它可以输出 3D 方向数据（欧拉角、旋转矩阵或四元数）、方向和速度增量（Δq 和 Δv）、位置和速度量以及校准的传感器数据（加速度、转速、磁场）。根据产品的不同，输出选项可能仅限于传感器数据和/或未参考的偏航。
MTi 1-s 模块具有 3D 加速度计、3D 陀螺仪、磁力计、高精度晶体和低功耗 MCU。MCU 协调各种传感器的定时和同步，应用校准模型（例如温度模型）并运行传感器融合算法。MCU 还根据专有的 XBus 通信协议生成输出消息。数据输出是完全可配置的，因此 MTi 1-s 限制了用户应用处理器上的负载，从而限制了功耗。
MTi-1 IMU
MTi-1 模块是一个 IMU，可输出校准的 3D角速度、3D 加速度和 3D 磁场。MTi-1 还输出圆锥和划桨补偿角度增量和速度增量（Δq 和 Δv）。陀螺仪-加速度计组合传感器的优势在于包含同步磁场数据、板载信号处理以及易于使用的同步和通信协议。此外，由 Xsens 执行的温度测试和校准产生了坚固可靠的传感器模块，可以在短时间内集成。信号处理管道和输出选项套件允许在任何输出数据速率下获得尽可能高的精度，从而限制用户应用处理器的负载。
MTi-2 VRU
MTi-2 是 3D VRU。其算法计算相对于重力参考框架的 3D 方向数据：无漂移滚动、俯仰和未参考偏航。虽然偏航没有参考，但优于陀螺仪积分。此外，它还输出校准的传感器数据：3D 加速度、3D 角速度和 3D 磁场数据。MTi 1 系列的所有模块输出由捷联积分算法生成的数据（方向和速度增量 - ∆q 和 ∆v）。3D 加速度也可用作所谓的自由加速度，其中减去了局部重力。可以使用#Active Heading Stabilization功能限制未参考航向的漂移 。
MTi-3 AHRS
MTi-3 支持 MTi-1 和 MTi-2 的所有功能，此外还是一款全磁力计增强型 AHRS。除了滚转和俯仰，它还输出真实的磁北参考偏航和校准传感器数据：3D 加速度、3D 角速度、3D 方向和速度增量（Δq 和 Δv）以及 3D 地磁场数据。自由加速度也由 MTi-3 AHRS 计算。
MTi-7 GNSS/INS
MTi-7 提供了一种 GNSS/INS 解决方案，除了方向输出外，还提供位置和速度输出。MTi-7 使用由 Xsens 开发的高级传感器融合算法，将来自模块板载加速度计、陀螺仪和磁力计的输入与来自外部 GNSS 接收器和/或气压计的数据同步。原始传感器信号以 800 Hz 的高数据速率进行组合和处理，以生成具有设备 3D 位置、速度和方向（滚动、俯仰和偏航）的实时数据流。
GNSS 输入
MTi-7 需要 GNSS 接收器数据来提供完整的 GNSS/INS 解决方案。这可以通过使用 UBX 协议（u-blox 专有协议）或 NMEA 输入（固件版本 1.10.0 及更高版本正式支持）来实现。
连接 u-blox 接收器（例如 u-blox MAX-M8）时，MTi 将在启动时对其进行正确配置。不需要预先配置 u-blox 接收器。但是，建议将连接的 u-blox 接收器类型告知 MTi。这可以使用 MT 管理器（版本 2021.4 及更高版本）中的设备设置窗口来完成，或者使用称为SetGnssReceiverSettings的 Xbus 消息，在MT 低级通信协议文档 中进行了描述。用户可以选择官方支持的 u-blox 接收器系列之一：MAX-M8（默认）、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。
或者，NMEA 输入或简称 NMEAin 是一种允许使用 NMEA 协议从外部 GNSS 接收器输入数据的功能。由于几乎所有 GNSS 接收器都支持 NMEA 消息的输出，因此该功能几乎可以使用任何 GNSS 接收器。
需要注意的是，在将两个系统相互连接之前，必须先配置 GNSS 接收器和 MTi。MTi-7 的 NMEAin 模式可以使用 MT 管理器（版本 2021.4 及更高版本）中的设备设置窗口启用，或使用称为SetGnssReceiverSettings的 Xbus 消息，在MT 低级通信协议文档中进行了描述。
下表总结了配置 MTi-7 以使用 NMEAin 选项所需的设置。这将使 MTi-7 能够使用 GNSS 数据并为用户提供完整的 GNSS/INS 解决方案。MTi-7 还将其内部时钟与句子中出现的 UTC 时间同步。
为 MTi-7 启用 NMEAin 所需的设置
信号处理管道
MTi 1 系列是一个独立的模块，因此所有计算和过程（例如采样、圆锥和划桨补偿以及 Xsens 传感器融合算法）都在板上运行。
捷联积分
Xsens 优化捷联算法在 800 Hz 下执行高速航位推算计算，允许准确捕获高频运动。这种方法确保了高带宽。方向和速度增量是通过完全锥形和划桨补偿计算的。这些方向和速度增量适用于任何 3D 运动跟踪算法。增量与其他传感器在内部时间同步。输出数据速率可以配置为高达 100 Hz 的不同频率。带有方向和速度增量计算的信号管道的固有设计确保在任何输出数据速率下绝对不会丢失信息。这使得 MTi 1 系列对通信带宽有限的系统具有吸引力。
适用于 VRU 和 AHRS 产品类型的 Xsens 传感器融合算法
Xsens 传感器融合算法利用 3D 惯性传感器数据（方向和速度增量）和 3D 磁力计最佳地估计相对于地球固定框架的方向。
用户可以根据应用场景设置具有不同滤波器配置文件的传感器融合算法，以获得最佳性能（见下表）。这些过滤器配置文件包含适用于不同用户应用场景的预定义过滤器参数设置。
此外，所有滤波器配置文件都可以与#Active Heading Stabilization设置一起使用，从而显着减少磁扰期间的航向漂移。的＃在运行指南针校准设置可以用于补偿由在MTI被附接到每一个对象引起的磁畸变。
VRU 和 AHRS 的滤波器配置文件
GNSS/INS 产品类型的 Xsens 传感器融合算法
MTi-7 中的 Xsens 传感器融合算法具有多项高级功能。MTi-7 算法通过结合来自惯性传感器和 GNSS 接收器的测量值和估计值，增加了方向和位置估计值的鲁棒性，以补偿瞬态加速度和磁干扰。
当 MTi-7 的 GNSS 接收有限/一般，甚至根本没有 GNSS 接收（中断）时，MTi-7 传感器融合算法会无缝调整滤波器设置，以保持尽可能高的精度。GNSS 状态受到持续监控，过滤器在可用且足够可信时接受 GNSS 数据。传感器将继续输出位置、速度和方向估计，但精度可能会随着时间的推移而降低，因为过滤器将不得不依赖航位推算。如果 GNSS 中断持续时间超过 45 秒，MTi-7 将停止输出位置和速度估计值，并在 GNSS 数据再次变得可接受后开始发送这些输出。
下表报告了用户可以根据应用场景设置的不同过滤器配置文件。每个应用程序都不同，结果可能因设置而异。建议在 MT Manager 中使用不同的过滤器配置文件重新处理记录的数据，以确定特定应用程序中的最佳结果。
MTi-7 (GNSS/INS) 的滤波器配置文件
[1]MTi-7 的外部辅助传感器
[2]即使气压计不是设计的一部分，也可以使用此滤波器配置文件。
磁干扰
磁干扰可能是任何 AHRS 航向精度的主要误差来源。由于 AHRS 使用磁场来参考相对于（磁）北的水平面上的航位推算方向，该磁场中严重且长时间的失真将导致磁参考不准确。MTi 1 系列模块有多种方法来处理这些失真，以尽量减少对估计方向的影响。
磁场映射
当失真随 MTi 移动时（即当铁磁物体随 MTi 模块牢固移动时），可以针对该失真校准 MTi。例如，MTi 连接到汽车、飞机、轮船或其他可能扭曲磁场的平台上。它还可以处理传感器被磁化的情况。这些类型的错误通常被称为软铁变形和硬铁变形。磁场映射程序可补偿硬铁和软铁的变形。
磁场映射（校准）是通过将 MTi 与导致失真的物体/平台一起移动来执行的。结果在外部计算机（Windows 或 Linux）上处理，更新的磁场校准值写入 MTi 1 系列模块的非易失性存储器。磁场测绘程序在磁性校准手册中有详细记录。
运行中罗盘校准 (ICC)
运行中罗盘校准是一种使用板载算法校准传感器操作环境中存在的磁失真的方法。ICC 是离线 MFM（磁场映射器）的替代方案。它产生的解决方案可以嵌入在不同的工业平台上运行（不需要像 PC 这样的主机处理器），并且对特定用户输入的依赖较少。MFM 工具确实需要主机处理器，但仍建议作为 ICC 使用或除 ICC 外使用。ICC 针对不能使用 MFM 解决方案的应用（例如，无法连接到 PC 的 MTi 1-s），当 MFM 不够用时（例如，移动到运动平面之外的应用）校准），
应该注意的是，独立移动或随时间变化的运动跟踪器环境中存在的磁失真不会被 ICC 补偿，除非它们变化非常缓慢。这种失真不会影响参数估计；他们根本没有得到补偿。这也意味着在 ICC 运行时不应将（铁磁）物体连接到传感器或从传感器上拆下。
如果用户能够在代表应用的均匀磁场或环境中执行校准运动，则可以（并推荐）使用“代表性运动”功能 (RepMo)。RepMo 在 MT Manager、XDA 和低级通信协议（Xbus 协议）中可用。
BASE上提供了更多详细信息。
主动航向稳定 (AHS)
主动航向稳定 (AHS) 不是磁校准程序，而是传感器融合引擎中的一个软件组件，旨在在受干扰的磁环境中提供低漂移无参考航向解决方案。AHS 未针对 GNSS/INS 设备进行调整，也不打算与它们一起使用。因此，Xsens 不鼓励将此功能用于 GNSS/INS 设备，包括 MTi-7。
有关激活和使用 AHS 的更多信息，请参阅BASE 。
参考坐标系
MTi 1 系列模块使用右手坐标系，默认传感器框架定义如下图所示。有关传感器框架原点的更准确位置，请参阅硬件集成手册。下表列出了一些常用的数据输出及其输出参考坐标系。
数据输出及其对应的参考坐标系
默认的本地参考坐标系是东-北-上 (ENU)。此外，MTi 1-s 模块具有用于东北向下 (NED) 和西北向上 (NWU) 的预定义输出选项。方向重置对默认输出具有 ENU 参考坐标系的所有输出都有影响。
对于 MTi-7，局部切平面 (LTP) 是 WGS-84 椭球中椭球坐标（纬度、经度、高度）的局部线性化。传感器融合算法计算出的速度数据与方向数据在同一坐标系中提供，因此也采用方向复位。对于 MTi-3，纬度、经度和海拔高度可以存储在 MTi 的非易失性存储器中。有关详细信息，请参阅MT 低级通信协议文档。存储在内存中的默认位置是荷兰恩斯赫德校准设置的位置。
触发和同步
MTi 1 系列支持一组有限的同步选项。有关更多信息，请参阅 BASE：与 MTi 同步
