三维磁感式电子罗盘的研制与标定.pdf

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1、2012芷仪表技术与2012第6期InstrumentTechniqueNo．6三维磁感式电子罗盘的研制与标定刘建强，汪小华，林新华，李春丽，王电令，(1．中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室，安徽省仿生感知与先进机器人技术重点实验室，安徽合肥230031；2．中国科学技术大学工程科学学院，安徽合肥230026)摘要：为了实现精确的地磁导航，使用PNI磁感传感器和VTI倾角传感器研制了三维磁感式电子罗盘。同时运用最小二乘法研究了三维电子罗盘的标定算法，并通过试验证明：经过标定的电子罗盘性能良好。关键词：电子罗盘；磁感传感器；倾角传感器；最小二乘法中图分类号：TP212文献

2、标识码：A文章编号：1002—1841(2012)06—0019—03DevelopmentandCalibrationofThree．dimensionalMagneto—InductiveElectronicCompassLIUJian-qiang’，WANGXiao．hua，LINXin—hua，LIChun．Li'，WANGDian．1ing’(1．KeyLaboratoryofBiomimeticSensingRobotTechnologyofAnhuiProvince，StateKeyLaboratoryofTransducerTechnology，InstituteofI

3、ntelligentMaehines，Hefei230031，China；2．SchoolofEngineeringSdence，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026，China)Abstract：Inordertoachieveprecisemagneticnavigation，PNICorporation’Smagneto—inductive(MI)sensorsandVTICorporation’Sinclinometerwereusedtodevelopthethree—dimensionalelectronic

4、compass．Theleastsquaresmethodwasusedtoex—plorecalibrationalgorithmofthecompass，andexperimentsshowthatthecalibratedelectroniccompasshasgoodperformance．Keywords：electroniccompass；magneto·inductivesensors；inclinometer；leastsquaresmethod0引言责测量地磁场z轴分量。电路可按照文献[2]中的电路图连接(如电子罗盘有二维和三维两种，二维电子罗盘只适合在水平图1所示)

5、，但是最好将模拟地和数字地、模拟电源和数字电源分面上使用，否则误差很大，应用场合较为局限⋯，而三维电子罗开布局，以减少数字信号对模拟信号的干扰。盘使用了倾角补偿，稳定性好，精度高，得到了广泛应用。PNIl1096时钟SCLK+XDRV文中研制的三维磁感式电子罗盘使用3个PNI磁感传感主人从出MISO+XIN11．藿主出从入MOSI器分别测量地磁场的3个分量，使用VTl双轴倾角传感器测量一ⅪN羹从机选择SSNOTL—XDRV—俯仰角和翻滚角以对电子罗盘进行倾角补偿，使用C8051FOdO复位RESET—状态DRDY+YDRV—饕单片机进行数据采集与处理。针对电子罗盘自身及外界环境1VST

6、BYY1NIlDVDD—YIN—[L一引入的角度误差，研究了基于最dx-乘法的标定算法，并通过IAVDD—YDRV芝试验进行了验证。==O．ittF+ZDRV—藿IDVSS+ZINl1系统总体构成AVSS—ZIN一姜：_L[二卜_一REXT-ZDRV—L1．1选用SEN—R65／Z65作为磁传感器SEN—R65／Z65是基于磁感应技术的最新产品，通过测量图1磁传感器集成电路图电感引起的振荡电路的频率变化测量外界磁场。PNI磁感传感需要注意的是，PNI磁感传感器的分辨率是由PNI11096决器具有低功耗、抗噪性能好、测量范围广(±11×10I4T)、温漂定的，要实现高分辨率测量，控制PN

7、I11096的命令字节中PS0、小和价格低等优点J，并且配备有集成度较高的专用驱动模块PS1和PS2三位须均为1，才可达到150pLGs的高分辨率。PNI11096，可缩短研制周期，简化布局。通过PNI11096可以改1．2选用SCA100T作为倾角传感器变分辨率和测量范围，更有针对性。当磁传感器和水平面不一致时，必须获知俯仰角和翻滚通过3个PNI磁感传感器(2个SEN—R65和1个SEN一7fa5)角0_3以对三维电子罗盘进行倾角补偿，如式(