電子羅盤在海洋浮標中的應(yīng)用

　　海洋浮標，是一種投放在相關(guān)海域中兼具觀測和測量作用的信息采集設(shè)備。浮標主要是利用自身所攜帶的各類傳感器，來獲取周圍海洋環(huán)境中的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括海洋水文、氣象等幾十種參數(shù)。在大多數(shù)的海洋浮標中，安裝有太陽能電池板以自行供電，從而實現(xiàn)全天候、不間斷的測量。

　　這些測量數(shù)據(jù)能幫助人們研究和認識海洋，對人類開發(fā)和利用海洋具有重要意義。但在此之前，確定浮標的實時測量位置及變動情況是第一步，因此，在大多數(shù)的海洋浮標中，搭載GPS模塊是必不可少的，而GPS模塊往往需要搭配電子羅盤使用。

　　電子羅盤，也叫數(shù)字羅盤、數(shù)字指南針，是利用地磁場來定北極的一種方法。

　　電子羅盤最早可追溯到公元前3世紀戰(zhàn)國末期的司南與唐宋時期的指南針。之后，經(jīng)過發(fā)展演變成把方向刻度盤和磁針連接在一起轉(zhuǎn)動的磁羅經(jīng)。隨著先進工藝的發(fā)展，現(xiàn)在一般采用磁阻傳感器和磁通門加工而成的電子羅盤。

　　電子羅盤是導(dǎo)航系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。目前廣為使用的是三軸捷聯(lián)磁阻式電子羅盤，這種羅盤具有抗振性、航向精度較高、對干擾場有電子補償、可以集成到控制回路中進行數(shù)據(jù)鏈接等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于航空、航天、機器人、航海、車輛自主導(dǎo)航等領(lǐng)域。　　　　電子羅盤可以分為平面電子羅盤和三維電子羅盤。平面電子羅盤要求用戶在使用時必須保持羅盤的水平，否則當羅盤發(fā)生傾斜時，也會給出航向的變化而實際上航向并沒有變化。雖然平面電子羅盤對使用時要求很高，但如果能保證羅盤所附載體始終水平的話，平面羅盤是一種性價比很好的選擇。

　　三維電子羅盤克服了平面電子羅盤在使用中的嚴格限制，因為三維電子羅盤在其內(nèi)部加入了傾角傳感器，如果電子羅盤發(fā)生傾斜時可以對羅盤進行傾斜補償，這樣即使羅盤發(fā)生傾斜，航向數(shù)據(jù)依然準確無誤。有時為了克服溫度漂移，羅盤也可內(nèi)置溫度補償，最大限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移。

　　三維電子羅盤由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構(gòu)成。

　　三維磁阻傳感器用來測量地球磁場，傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態(tài)時進行補償;MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號以及數(shù)據(jù)輸出和軟鐵、硬鐵補償。

　　三維磁阻傳感器采用三個互相垂直的磁阻傳感器，每個軸向上的傳感器檢測在該方向上的地磁場強度。

　　向前的方向稱為x方向的傳感器檢測地磁場在x方向的矢量值;向左或Y方向的傳感器檢測地磁場在Y方向的矢量值;向下或Z方向的傳感器檢測地磁場在Z方向的矢量值。每個方向的傳感器的靈敏度都已根據(jù)在該方向上地磁場的分矢量調(diào)整到最佳點，并具有非常低的橫軸靈敏度。傳感器產(chǎn)生的模擬輸出信號進行放大后送入MCU進行處理。

　　聲納浮標因具有使用方便、搜潛速度快、搜索面積大、效率高、隱蔽性強等優(yōu)點，成為航空反潛艇最常用的方法之一。利用聲納浮標進行水下目標定位首先需要進行浮標本身的定位，浮標相對于飛機位置的精度，將直接影響系統(tǒng)對水下目標的定位精度。

　　利用GPS對聲納浮標定位能大大縮短載機達到指定浮標的時間，從而提高對水下目標的搜索速度，GPS聲納浮標在海面工作，由于海流和海浪起伏等因素，浮標的姿態(tài)是隨機變化的，這將影響系統(tǒng)的定位精度。

　　此時，可采用電子羅盤來對浮標姿態(tài)進行實時更正。在實際使用過程中，通常會采用三軸電子羅盤來輔助GPS進行定位，從而實時監(jiān)測浮標的姿態(tài)和方位角，對浮標姿態(tài)進行實時坐標更正。

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