電子羅盤作為一種重要的導航工具,正越來越多的應用于導航和定位系統(tǒng),當前大多數的導航系統(tǒng)都使用電子羅盤來指示方向,電子羅盤通過對地球磁場等信息的讀取、計算,精確輸出航向、俯仰、翻轉等參數,從而精確定位。
電子羅盤由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構成。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據輸出和軟鐵、硬鐵補償。
X、Y、Z每個方向的傳感器的靈敏度,都已根據在該方向上地磁場的分矢量調整到最佳點,并具有非常低的橫軸靈敏度。傳感器產生的模擬輸出信號進行放大后送入MCU進行處理。磁場測量范圍為±2Gauss。通過采用12位A/D轉換器,磁力儀能夠分辨出小于1mGauss的磁場變化量,我們便可通過該高分辨力來準確測量出200-300mGauss的X和Y方向的磁場強度,不論是在赤道上的向上變化還是在南北極的更低值位置。
電子羅盤內部全部采用表面貼片元器件,不含任何移動元器件,比較可靠和堅固,且功耗低、體積小。同時該裝置帶有非鐵磁性金屬外殼,可以安裝固定在任何平臺上。隨著當前通信技術的發(fā)展,三維電動精確定位平臺正廣泛應用于姿態(tài)控制,電子對抗等領域,電子羅盤作為航向、俯仰、翻轉等參數的測量傳感器而得到大量使用。
典型的電子羅盤能夠提供多種NMEA標準數據輸出信息格式及操作模式,供用戶的實際需求設置電子羅盤的信息輸出。由于一般的內嵌單片機可提供RS232或RS485等通訊模式,電子羅盤可與單片機通過RS232或RS485進行串行通信,實現與上位機的信息交流與控制,以MCS51兼容單片機為主控制器為例,通過RS232標準接口與電子羅盤連接,使用ASCII碼字符串通信。
在使用過程中,為了剔除地磁場外的其它磁場以獲得精確航向,需要對電子羅盤進行磁場標定,以補償環(huán)境中金屬物質造成的靜態(tài)磁場。
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,航向數據依然準確無誤。有時為了克服溫度漂移,羅盤也可內置溫度補償,最大限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移。
典型的數字羅盤具有以下特點:
三軸磁阻效應傳感器測量平面地磁場,雙軸傾角補償;
高速高精度A/D轉換;
內置溫度補償,最大限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移;
內置微處理器計算傳感器與磁北夾角;
具有簡單有效的用戶標校指令;
具有指向零點修正功能;
外殼結構防水,無磁。
標簽: 三維電子羅盤
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