基于mems传感器电子罗盘系统设计论文

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1、ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceDesignofDigitalElectronicCompassSystemBasedonMEMSsensorsMasterCandidate：ChenWeitaoSupervisor：Professor．ZhangYunJURe2013SchooIofAutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou。Guang

2、dong，P．R．China，510006摘要摘要电子罗盘是一种利用地磁向量来测量航向的重要导航工具，能实时提供机动载体的航向和姿态，广泛地应用于航空、航海、车辆导航、以及手机定位系统等领域。基于微机电系统(MEMS)技术的电子罗盘具有价格低廉、尺寸小、质量轻、集成度高、适合大批量生产等优点，在军事及民用领域起着越来越重要的作用。本文在充分了解磁航向系统的发展历程以及电子罗盘在国内外的发展方向的基础上，分析了基于地磁向量的航向角测量及倾角补偿原理，并基于这些研究设计了以意法半导体公司STM32Fl03微处理器为核心，采用单一模块内集成了三轴加速度传感

3、器和三轴磁强传感器的MEMS数字集成芯片LSM303DLHC作为航向测量模块的电子罗盘系统。在此系统结构中，微处理器通过IIC串行总线采集航向测量模块的三轴磁强传感器和三轴加速度传感器测量输出，通过分析电子罗盘传感器测量输出的主要误差来源，建立相应的误差校正模型对传感器测量输出进行误差补偿后进行姿态解算，并把姿态结算得到的到的航向姿态角通过RS232传送到PC应用程序进行实时姿态显示。该系统设计结构最大化地减少了外围器件的使用，结构简单，降低了成本、体积和功耗。实验测试结果显示，该设计的电子罗盘系统能实现俯仰角、翻滚角和航向角的动态测量，在0—360

4、。范围内航向角的测量精度可达±r：所研制的电子罗盘系统具有体积小、重量轻、功耗小和成本低等特点，进一步完善可用于车载定位以及普通导航等领域。关键词数字电子罗盘；航向姿态角；三轴加速度传感器；三轴磁强传感器：误差补偿广东工业大学硕士学位论文AbstractTheelectroniccompass，asanimportantnavigationequipmentprovidingrealtimeheadingandattitudeinformationbasedonthelocalearthmagneticfield，hasbeenwidelyusedi

5、nthefieldsofaviation，marineandvehiclenavigationandmobilephonepositioningsystem．ElectroniccompassbasedonMEMStechnologyhasbeenplayingamoreandmoreimportantroleinmilitaryandcivilfieldduetoitslowprice，smallsize，lightweightandhighintegrationfeatures．Afterafullstudyofthemagneticheadin

6、gsystem’Sdevelopmentcourse，itscurrentdevelopmentdirectionathomeandabroadandadetailedexplanationofheadingmeasurementandtilecompensationprinciple，thispaperpresentsthedesignandimplementationofanelectroniccompasssystembasedonSTM32F103MCUandsystem··in·-packageLSM303DLHCfeaturingatri

7、al—axialaccelerationsensorandatri-axialmagneticsensor．Inthissystemarchitecture，MCUreadstheoutputofthethree-axialmagneticsensorandthree—axialaccelerationsensorthroughIICserialcommunicationbuses，andthenusetheerrorcompensatedmodelwhichisbuiltaccordingtotheanalysisofthemajorerrorso

8、urcesofelectroniccompasssystemtocompensatethesensor’so