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1、10测控技术2001年第20卷第2期文章编号:1000-8829(2001)02-0010-03基于磁阻传感器的组合定位系统及误差补偿IntegratedNavigationandPositioningSystemBasedonMagnetoresistanceandErrorCompensation(东南大学仪器科学与工程系,江苏南京210096)刘炳云,卢大伟,万德钧,王庆摘要:详细介绍GPS和磁阻传感器组合定位系统的系于磁原理磁场传感器来测量航向角,误差不随时间积统组成、工作原理,并介绍了磁阻传感器
2、的测量原理和累,且体积小、可靠性高、响应速度快。本文利用磁阻误差补偿算法。实验说明GPS/MR组合定位系统可快传感器和GPS组合,对车辆进行精确定位。实验结果速、连续、准确地确定移动载体的位置。表明GPS和磁组传感器信息融合技术可快速、有效地关键词:GPS;磁阻传感器;误差补偿;组合定位确定移动车辆的精确位置。中图分类号:TP21;P228.41磁阻传感器的测量原理文献标识码:A磁阻是指磁场使电阻发生变化的现象。当沿着一Abstract:Thestructureandthesystemprincipleofthe条长
3、而且薄的铁磁合金带的长度方向施加一个电流,GPS/MRintegratednavigationsystemareintroduced.The在垂直于电流的方向施加一个磁场。合金带自身的阻operatingprincipleandtheerrorcompensationofthemagne值会发生变化。toresistancearediscussed.Theexperimentexplodethatthe在该系统中采用了Honeywell的三轴磁阻传感器continualandtheaccuracytrailofthe
4、vehiclebyusingthis作为角度传感器。磁阻传感器的基本单元为磁阻敏感systemcanbegot.元件,它由长而薄的玻莫合金薄膜制成。4个磁阻敏Keywords:globalpositioningsystem;magnetoresistance;er感元件作为磁阻臂组成惠斯通电桥。在外磁场的作用rorcompensation;integratednavigation下,磁阻的变化引起输出电压的变化。如图1所示,R1、R2、R3、R4阻值均为R,加一磁场H方向如图所随着公路建设和汽车工业的飞速发展,车
5、辆的实时示,输入电压为U。在磁场的作用下电阻R1和R4的导航和监控越来越受到人们的普遍关注,其中车辆实时阻值减小R,而R2和R3的阻值增大R,计算得位置的确定是车辆导航与监控系统中的关键技术。Uout=(R/R)U。传统的GPS(GlobalPositioningSystem)定位方式能够迅速、准确、全天候地为车辆提供导航、定位信息,但是GPS天线受地形及建筑物(如城市高楼区、林荫道、立交桥、隧道)的遮挡、外界强信号源的干扰都会引起GPS的定位信息的中断,使定位精度大大降低。航位推算是一种常用的车辆定位技术,这
6、种方法的基本原理是利用车辆行驶的方向和距离传感器来推算车辆的图1磁阻传感器原理框图瞬时位置。将GPS导航定位系统与由角度传感器、里除了磁阻电桥电路以外,传感器内有两个电流带,程信号组成的航位推算系统结合起来,可以很好地解一个用来置位或复位输出的极性,另一个用来产生一决移动车辆短时间内丢失GPS卫星定位信号的问题。个偏置磁场以补偿环境磁场。因器件本身不需聚磁角度传感器是航位推算法的关键元器件之一,采用基器,所以不会导致迟滞和非重复性。收稿日期:2000-06-30磁阻传感器在安装时将X轴指向车辆行驶的前作者简介:刘炳云
7、(1970),女,东南大学仪器科学与工程系博方,Y轴指向右方,Z轴指向下方。磁阻传感器感应地士生,主要从事组合导航和无线数据传输方面的研究。磁场的变化输出X轴和Y轴的磁场强度,输出形式为基于磁阻传感器的组合定位系统及误差补偿11电压输出,输出信号经放大器放大后送A/D转换电路坐标系。考虑到单片机实时计算的速度要求,采用高进行模数转换,转换后的信号送CPU来进行角度计斯投影法进行坐标转换是不可行的。因此采用简化坐算。航向角的计算公式如下:标转换法进行坐标转换。这种转换的误差与GPS的=90.0(x=0,y<0)
8、定位误差比较起来是可以忽略的。公式(3)为简化坐=270.0(x=0,y>0)标转换公式。=180-[arctg(y/x)]180/(x<0)(1)=-[arctg(y/x)]180/(x>0,y<0)=360-[arctg(y/x)]180/(x>0,y>0)由于单片机没有现成的反三角函数,因此将arct
