电子罗盘倾角补偿和干扰补偿的理论分析及实验验证.pdf

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1、第25卷第9期传感技术学报V01．25No．92012年9月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSSep．2012TheoreticalAnalysisandExperimentalVerificationoftheElectronicCompassTiltCompensationandDisturbanceCompensationFANHanbai，CHENShaoquan，WANGTao，WANGLei(DepartmentofElectronicandCommunicating，N

2、orthChinaElectricPowerUniversity，BaodingHebei071003，China)Abstract：TheelectroniccompassiSconstitutedbyThethree．axismagnet0resistivesensors，twotiltsensorandMCU．Inpractice，thecomplexenvironmentofmagneticinterferenceandtheinevitabletiltwillaffecttheelectroniccompas

3、s，inordertoimprovethemeasurementaccuracy，itmustconductanenvironmentaldisturbancecompensationandtiltcompensation．Thispaperdescribestheprincipleoftiltcompensationandinterferencecompensation．Designasimpleelectroniccompasstestprototypetoverify．Bytheexperimentaldata，

4、analysis，summedupthechaasandconclusionsofthemeasurementerror．Keywords：electroniccompass；magneticresistancesensor；anglemeasurement；compensationprincipleEEACC：7230Jdoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2012．09．020电子罗盘倾角补偿和干扰补偿的理论分析及实验验证范寒柏，陈邵权，王涛，王磊(华北电力大学通信与工程系，河北保定071003

5、)摘要：电子罗盘由三轴磁阻传感器、两个倾角传感器和MCU构成。在实际中，复杂环境的磁场干扰和不可避免的倾斜会影响电子罗盘，为了提高测量精度，必须对其进行环境干扰补偿和倾角补偿。本文详细阐述了倾角补偿和干扰补偿的原理，设计了简单的电子罗盘测试样机进行验证，并由实验数据，分析总结出了测量误差图表和结论。关键词：电子罗盘；磁阻传感器；倾角测量；补偿原理中图分类号：TM936．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)09—1280—04近年来，人类对资源需求越来越迫切，许多空间J领域受到了人们前所未有的重视，智

6、能探测技术得到了日益广泛的应用，其中电子罗盘方位自动识别北就是其中一项重要的智能探测技术。电子罗盘就是放在一定的空间里，就能够通过自身的磁阻传感器轴H测量出周围磁场的强度，再通过测得的磁场强度跟地理磁场对应起来，从而确定地理磁场的方向。同图1电子罗盘二维数学模型时，随着电子罗盘的深入使用，对电子罗盘的测量精为地理航向角，Y轴垂直于轴。如图1所示。度提出了更高的要求。因此=卢±，其中为磁偏角，当为“+”时表示磁北方向与真北方向左偏移，当为“一”时表示磁北方1电子罗盘工作原理向与真北方向右偏移。图1为电子罗盘前进方向与对于

7、电子罗盘探测系统而言，无论结构形式的磁北方向左偏移的情况。已知磁偏角，求出地磁差别有多大，其实际工作的数学模型可以简化为二航向角，即可以求出地理航向角。此时只要利维空间的数学计算，其简化模型如图1所示。用电子罗盘检测到的和的值即可以求出地理定义轴方向为电子罗盘的前进方向，其与磁航向角1-3]：北方向的夹角为地磁航向角／3，与地理北极的夹角J8=_+arctan(Hy／Hx)(1)收稿日期：2012—02—29修改日期：2012—08—17第9期范寒柏，陈邵权等：电子罗盘倾角补偿和干扰补偿的理论分析及实验验证1281其中

8、，y轴垂直轴指向左为时，取“一”，指向右时，的大小，再结合z轴测出的磁场分量，根据矢量三取“+”，本文取“一”。反正切函数角度计算范围为角形，可折算到地理坐标系下磁场强度和日，其[-9O。，90]，根据角度变换图2，可使地磁航向角计算公式为：在[0，360]之间变化。由角度变换图2可以得到具『Hx=cos+sinOsin4,一co