三轴电子罗盘的设计与误差校正.pdf

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1、110传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第1O期三轴电子罗盘的设计与误差校正王勇军，李智，李翔(桂林电子科技大学电子工程学院。广西桂林541004)摘要：介绍了三轴电子罗盘的测量原理。利用各向异性磁阻传感器和加速度传感器研制了带倾斜补偿功能的三轴电子罗盘，并论述了电子罗盘的硬件设计和软件流程。针对电子罗盘传感器的误差特点，采用十二位置标定法实现了罗盘的校正。在罗盘处于不同倾斜的情况下进行圆周测试，经误差校正和倾角补偿后的轨迹是大体重合的圆，有效降低了

2、罗盘误差。在某些具备翻滚条件的应用场合，该校正方法还可有效补偿电子罗盘的罗差。关键词：电子罗盘；磁阻传感器；加速度传感器；误差校正；罗差中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2olo)10-0110-03Designanderrorcalibrationofthree—axiselectroniccompassWANGYong-jun，LIZhi，LIXiang(SchoolofElectronicEngineering，GuilinUniversityofElectronicTechnol

3、ogy，Guilin541004，China)Abstract：Themeasuringprincipleofthree—axiselectroniccompassisintroduced．Atilt-compensatedthree—axiselectroniccompasshasbeendevelopedbasedonanisotropicmagneto—resistivesensorandaccelerometer．Thehardwaredesignandsoftwareflowchartarediscussed．A

4、imedatthefeaturesofsensors’errors，atwelve-attitudecalibrationmethodhasbeenusedforthecalibrationofcompass．Accordingtoexperimentresultsofdiferenttiltangleofcircumferencetest，thetrajectoriesareessentiallycoincidentwithcircleaftererrorcalibrationandtilt-compensated，wh

5、icheffectivelyreducestheelTor．Thiscalibrationmethodisalsoeffectiveforthecompensationofmagneticdeviation，inthecasethatrollingispossible．Keywords：electroniccompass；magneto—resistivesensor；acceterometer；erlx)rcalibration；magneticdeviation0引言随地点(甚至随时间)而变化。但是，地磁场的水平分量永

6、随着导航定位技术的飞速发展和日臻成熟，电子罗盘远指向磁北，这就是电子罗盘的定向原理。在导航定位系在相关领域得到了越来越广泛的应用。电子罗盘是利用地统中，通常用航向角、俯仰角和横滚角这3个角度(依次记磁场来实现定向功能的装置。目前，已实现了基于磁通门、为，．y，卢)来描述罗盘载体的姿态，也就是载体坐标系和磁感应式和霍尔效应等不同类型的电子罗盘⋯。其中，磁地理坐标系之间的方位关系。通门和磁感应式指南针精度较高，可达到±l。，但由于线圈利用双轴加速度传感器，可测得载体坐标系中的2个的介入，使其体积较大，结构也相对复杂，较难嵌入到

7、其他重力加速度分量g和g，若已知当地的重力加速度值为系统中。而使用磁阻传感器的电子罗盘克服了磁通门罗盘g，则可按式(1)、式(2)求得y与卢的不足，具有体积小、成本低、精度高、可靠性强、响应速度快等优点，是未来电子罗盘的发展方向。因此，本文提y_arcsin(警)，(1)出了一种基于HMC1021，HMC1022磁阻传感器和加速度传感器ADXL202E来测定航向角、俯仰角、横滚角的电子罗盘卢=一arcsinfL1．(2)、uT／测量系统设计方案，在分析电子罗盘误差来源的基础上，提再利用磁阻传感器，测量地磁场在载体坐标系3个

8、坐出了一种十二位置标定法，校正传感器的误差，能有效地提标上的投影分量[，，r，并设地平坐标系中地磁场高电子罗盘的测量精度。的3个正交分量为[，，％]，根据正交笛卡尔坐标1电子罗盘测量原理地球表面的地磁场强度约0．3—0．6Gs，其大小和方向系的坐标变换可知，二者间有式(3)所示的变换关系收稿日期：201