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三维电子罗盘传感器在精确定位中的应用

发布时间:2019-12-16 14:20 来源:未知 编辑:admin

  电子罗盘作为一种重要的导航工具,正越来越多的应用于导航和定位系统,当前大多数的导航系统都使用电子罗盘来指示方向,电子罗盘通过对地球磁场等信息的读取、计算,精确输出航向、俯仰、翻转等参数,从而精确定位。

  电子罗盘由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和MCU构成。三维磁阻传感器用来测量地球磁场,倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿;MCU处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。

  X、Y、Z每个方向的传感器的灵敏度,都已根据在该方向上地磁场的分矢量调整到最佳点,并具有非常低的横轴灵敏度。传感器产生的模拟输出信号进行放大后送入MCU进行处理。磁场测量范围为±2Gauss。通过采用12位A/D转换器,磁力仪能够分辨出小于1mGauss的磁场变化量,我们便可通过该高分辨力来准确测量出200-300mGauss的X和Y方向的磁场强度,不论是在赤道上的向上变化还是在南北极的更低值位置。

  电子罗盘内部全部采用表面贴片元器件,不含任何移动元器件,比较可靠和坚固,且功耗低、体积小。同时该装置带有非铁磁性金属外壳,可以安装固定在任何平台上。随着当前通信技术的发展,三维电动精确定位平台正广泛应用于姿态控制,电子对抗等领域,电子罗盘作为航向、俯仰、翻转等参数的测量传感器而得到大量使用。

  典型的电子罗盘能够提供多种NMEA标准数据输出信息格式及操作模式,供用户的实际需求设置电子罗盘的信息输出。由于一般的内嵌单片机可提供RS232或RS485等通讯模式,电子罗盘可与单片机通过RS232或RS485进行串行通信,实现与上位机的信息交流与控制,以MCS51兼容单片机为主控制器为例,通过RS232标准接口与电子罗盘连接,使用ASCII码字符串通信。

  在使用过程中,为了剔除地磁场外的其它磁场以获得精确航向,需要对电子罗盘进行磁场标定,以补偿环境中金属物质造成的静态磁场。

  三维电子罗盘克服了平面电子罗盘在使用中的严格限制,因为三维电子罗盘在其内部加入了倾角传感器,如果电子罗盘发生倾斜时可以对罗盘进行倾斜补偿,这样即使罗盘发生倾斜,航向数据依然准确无误。有时为了克服温度漂移,罗盘也可内置温度补偿,最大限度减少倾斜角和指向角的温度漂移。

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