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1、46传感器技术(JournalofTransducerTechnology)2004年第23卷第8期数字磁罗盘的研制熊剑,刘建业,孙永荣,李荣冰(南京航空航天大学导航研究中心,江苏南京,210016)摘要:剖析了磁阻式罗盘的工作机理,并给出了磁航向角的计算方法。基于霍尼韦尔磁阻传感器,提出了一种低成本的组合式三维捷联数字磁罗盘,该数字磁罗盘具有高分辨力、高精度、低成本的优点。通过分析由磁场矢量叠加产生的罗差,提出了基于罗差傅立叶级数的罗差模型和补偿方法。最后,对该数字磁罗盘进行了实际测试,并对测试结果进行了分析,当采用八位置法标定时
2、,误差能限制在-0.5～+0.5之间。测试结果显示:该数字磁罗盘能够达到较高的精度,满足实际应用的要求。关键词:磁阻传感器;数字磁罗盘;罗差补偿中图分类号:V241.61文献标识码:A文章编号:1000-9787(2004)08-0046-03DevelopmentofdigitalmagnetoresistivecompassXIONGJian,LIUJian2ye,SUNYong2rong,LIRong2bing(NavigationResCenter,NanjingUniversityofAeronauticsandAstro
3、nautics,Nanjing210016,China)Abstract:Theworkmechanismofthemagnetoresistivecompasshasbeenpresentedandthemethodforcalculatingmagneticheadinganglehasbeengiven.BasedonHoneywellmagnetoresistivesensors,alowcostdigitalmagnetoresistivecompasshasbeengiven,whichhasgoodfeaturesof
4、highresolution,highaccuracyandlowcost.Theanalysisabouttheerrorofthemagneticazimuthandtherelationshipoftheerrorandtheinterferentialmagneticfieldareprovided.Thecompensationmethodisalsopresented.Atlast,thepracticaltestingisperformedwithdigitalmagnetoresistivecompass,andth
5、eanalysisofthetestingresultsshowsthaterrorcanbelimitedtobetween-0.5and+0.5witheightpositionmethod.Andtheresultshaveprovedthedigitalmagnetoresistivecompasscanreachtothehighaccuracy.Thusitcanmeettherequirementofactualapplication.Keywords:magnetoresistivesensor;digitalmag
6、netoresistivecompass;errorcompensation0引言方向向下,如图1所示。现代导航系统,很多场合下都需要磁罗盘来提供辅助的航向信息。目前,广为使用的是三轴捷联磁阻式数字磁罗盘,这种罗盘具有抗摇动和抗振性、航向精度较高、对干扰场有电子补偿、可以集成到控制回路中等优点,因而广泛应用于无人机、航空、航天、机器人、车辆自主导航等领域。霍尼韦尔公司的磁阻传感器是专门为低磁场敏感环境而设,即针对2～3倍的地球磁场强度,它可以以模拟量的形式给出所测量磁场的强度。本文基于霍尼韦尔磁阻传感器提出了一种低成本的组合式三维捷
7、联数字磁罗盘,该数字磁罗盘具有高分辨力、高精度、低成本的优点。图1三维磁航向传感器坐标示意图1磁阻式罗盘的工作原理Fig1Schematicdiagramof3Dmagnetoresistiveheadingsensor磁阻式罗盘由3个一维磁阻传感器组合而成,3个磁在实际应用中,磁传感器坐标(0xsyszs)与机体坐标系(b系)重合。设磁地理坐标系为m系(0xmsymzm),当机体坐标阻传感器分别沿磁传感器坐标的3个轴(xsyszs)安装,坐标系(b系)与磁地理坐标系(m系)重合,即磁传感器坐标系定义如下:磁阻式罗盘x轴沿载体纵轴向
8、前,y轴平行于(0xsyszs)与磁地理坐标系(m系)重合时,如图1所示。磁阻磁阻式罗盘安装面向右,并与x轴正交,则z轴与x,y垂直,传感器的感应电势为收稿日期:2004-02-27第8期熊剑等:数字磁罗盘的研制47ENED为磁地理坐
