关于电子磁罗盘和双gps组合两种定向方式的比较分析

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1、关于电子磁罗盘和双GPS组合两种定向方式的比较分析吴书猛（西安雷通科技有限责任公司研发部，陕西西安710100）【才商要】：电子磁罗盘定向是利用地球地磁场的作用来实现的，主要部分有磁阻力传感器和倾角传感器；双GPS组合定向则是基于全球定位系统（GPS）,利用两GPS天线载波相位快速差分，通过相应算法来得到载体定向姿态信息。关键词：电子磁罗盘，双GPS组合，定向ComparativeanalysisthewayoforientationaboutelectronicmagneticcompassanddualGPSWuShumeng

2、(XI’ANLEITONGSCIENCE&TECHNOLOGYCO.LTD,ShaanxiXi'an，710100)Abstract：electronicmagneticcompassuseEarth'smagneticfieldtoorient,themainpartconsistsofmagneticresistancesensorandtiltsensor.DualGPSorientationisbasedontheGlobalPositionSystem,usingdualcarrierphaseoftheGPSanten

3、na，bythealgorithmtoachievetheorientation.KeyWords:electronicmagneticcompass,dualGPS,orientation1引言车载、船载配套设备，如车载天线、轮船导航等经常需要定向设备来进行航向指示。目前行业中经常采用的有两种，一是利用地磁系统的电子磁罗盘，一是双GPS组合定向设备。两类产品各有优缺点，本文讲就两类产品的原理，使用和优缺点进行比较分析。2电子磁罗盘定向原理传统罗盘用一根被磁化的磁针来感应地球磁场，地球磁场与磁针之间的磁力引起磁针转动，直至磁针的两

4、端分别指向地球的磁南极与磁北极。指南针就是通过感知地球磁场的存在来计算磁北极的方向。电子磁罗盘也一样，只不过把磁针换成了磁阻传感器，然后将感受到的地磁信息转换为数字信号，通过相应处理得到定向姿态各种角度信息。电子磁罗盘核心部分主要是由三维磁阻力传感器、双轴倾角传感器和中央处理器组成。地磁场是一个矢量，对于一个阀定的地点来说，这个矢量可以分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。如果保持电子罗盘和当地的水平面平行，那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来，如图所X(forward)HearthIZ(down

5、)a=AzimuthorHeadinaHZ“对水平方向的两个分量来说，他们的矢量和总是指向磁北的。电子磁罗盘中的航向角就是当前方向和磁北的夹角。当电子磁罗盘保持水平，只需要用磁阻力传感器的水平方向两轴（通常为X轴和Y轴）的检测数据就可以计算出航向角。3双GPS组合定向原理GPS（全球定位系统）是美国第二代卫星导航系统，基本原理是通过GPS接收机对卫星发出的伪距信号进行解码，计算出地球上的绝对位置，为了获得定点的定位信息，必须同吋依赖四颗卫星。GPS定位可以分为单点定位和相对定位（差分定位），其屮差分GPS分为两类：伪距差分和载波相

6、位差分。双GPS组合定向就是利用两GPS天线接收载波的相位进行快速差分，原理图如下利用两台GPS天线，将两台GPS卫星信号接收机的原始数据输出，通过载波相位快速差分软件，精确解算两个天线相位中心的相对位置坐标Ax,△y;△X=X2-X1,AY=Y2-Y1；则有°=依据AX和AY的正负取值及a,即可得到天线中心线的方位角AZ,并在同时给出的两个天线中心的坐标，通过坐标变换和投影变换可转换为当地的平面直角坐标，进而实现定向。两个天线相距越远，方位角误差越小。4电子磁罗盘定向和双GPS天线定向的实现4.1电子磁罗盘定向实现电子磁罗盘定向

7、模块体积较小，容易实现，主要靠电子磁罗盘的磁阻力传感器、倾角传感器和中央处理器。电子磁罗盘实现结构图如下：复位电路三轴磁阻力传感器—>调_>理A/D转►►电►换屯路路处理器双轴倾角►上位机传感器►利用地球磁场测量磁阻力传感器的信息，然后通过姿态坐标变换将传感器沿载体坐标的测量信号变换到地平坐标系。输出信号经过放大，A/D变换后在微处理器中进行实时姿态计算、坐标变换，系统误差补偿，得到载体的姿态参数。4.2双6?5天线定向的实现双GPS天线定向设备主要有两只天线，两块GPS卫星信号接收机，一块中央处理器。双GPS天线组合定向实现结构

8、图如下屮央计算机通常采用嵌入式PC机，用于处理两块接收板的信号，同时通过其与上位机联系。中心处理机通过相应算法可以得到载体的姿态信息。双GPS天线组合定向设备，在实际使用中需要满足两个天线同时接收到相同的卫星信号，而且相同卫星个数不小于4颗。5电子