基于磁阻和加速度傳感器的三軸電子羅盤(pán)研制.pdf

1、電子羅盤(pán)是一種利用地磁場(chǎng)和重力加速度來(lái)測(cè)量姿態(tài)的裝置,具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn),在導(dǎo)航、野外定向、深井勘探、氣象監(jiān)測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本文利用各向異性磁阻傳感器和加速度傳感器研制了帶傾斜補(bǔ)償功能的三軸電子羅盤(pán),并進(jìn)行了提高電子羅盤(pán)精度的相關(guān)研究。
　　論文首先介紹了電子羅盤(pán)的測(cè)量原理,并建立三軸電子羅盤(pán)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)對(duì)比各種弱磁測(cè)量方法,確定了以磁阻傳感器 HMC1021/1022和加速度傳感器AD

2、XL202E為信號(hào)敏感單元的三軸電子羅盤(pán)設(shè)計(jì)方案。在分析傳感器性能的基礎(chǔ)上,給出了提高電子羅盤(pán)精度的實(shí)施措施,從電源、信號(hào)調(diào)理、磁阻傳感器置位/復(fù)位、偏置電壓消除等方面對(duì)電子羅盤(pán)的硬件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)與改進(jìn)。同時(shí),對(duì)電子羅盤(pán)的軟件算法進(jìn)行了研究,包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波、姿態(tài)解算和兼容 NMEA0183標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議等。
　　論文還對(duì)電子羅盤(pán)的誤差來(lái)源進(jìn)行了分析,并采用十二位置翻滾法和橢圓假設(shè)算法分別對(duì)電子羅盤(pán)的誤差進(jìn)行了補(bǔ)償。為保證

3、電子羅盤(pán)工作的可靠性和抗干擾能力,在軟、硬件和制作工藝方面采取了一系列抑制干擾的措施。
　　在成功研制了電子羅盤(pán)樣機(jī)后,制定了羅盤(pán)樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案,以驗(yàn)證電子羅盤(pán)設(shè)計(jì)方案的可行性和誤差補(bǔ)償?shù)男ЧＷ詈髮⒘_盤(pán)樣機(jī)與美國(guó) Honeywell公司的HMR3000電子羅盤(pán)進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明:±60°傾角范圍內(nèi),樣機(jī)的傾角測(cè)量精度為±0.3°;水平姿態(tài)下,樣機(jī)與 HMR3000的航向輸出差值不超過(guò)±0.7°。本文的研究結(jié)果對(duì)電子羅盤(pán)