電子羅盤詳解之原理和特點(diǎn)

電子羅盤的原理

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(shí)進(jìn)行補(bǔ)償;MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號(hào)以及數(shù)據(jù)輸出和軟鐵、硬鐵補(bǔ)償。

三維磁阻傳感器采用三個(gè)互相垂直的磁阻傳感器，每個(gè)軸向上的傳感器檢測在該方向上的地磁場強(qiáng)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(gè)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(diǎn)，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(hào)進(jìn)行放大后送入MCU進(jìn)行處理。

1、當(dāng)儀器與地表面平行時(shí)，僅用地磁場在X和Y的兩個(gè)分矢量值便可確定方位值。

2、當(dāng)儀器發(fā)生傾斜時(shí)，方位值的準(zhǔn)確性將要受到很大的影響，該誤差的大小取決于儀器所處的位置和傾斜角的大小。為減少該誤差的影響，采用雙軸傾角傳感器來測量俯仰和側(cè)傾角，這個(gè)俯仰角被定義為由前向后方向的角度變化;而側(cè)傾角則為由左到右方向的角度變化。電子羅盤將俯仰和側(cè)傾角的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換計(jì)算，將磁力儀在三個(gè)軸向上的矢量在原來的位置“拉”回到水平的位置。

標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換計(jì)算式如下：

Xr=Xcosα+Ysinαsinβ-Zcosβsinα

Yr=Xcosβ+Zsinβ

其中，Xr和Yr為要轉(zhuǎn)換到水平位置的值，X、Y、Z為三個(gè)方向的矢量值，α為俯仰角，β為側(cè)傾角。

電子羅盤的主要特點(diǎn)

1、三軸磁阻效應(yīng)傳感器測量平面地磁場，雙軸傾角補(bǔ)償。

2、高速高精度A/D轉(zhuǎn)換。

3、內(nèi)置溫度補(bǔ)償，最大限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移。

4、內(nèi)置微處理器計(jì)算傳感器與磁北夾角。

5、具有簡單有效的用戶標(biāo)校指令。

6、具有指向零點(diǎn)修正功能。lw