目錄:
1.電子羅盤簡易說明
2.電子羅盤原理說明
3.電子羅盤的應用
正文:
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1.電子羅盤簡易說明
電子羅盤的原理很簡單,就是用磁傳感器感應地球的磁場,然后解析計算,將當前的方向信息顯示出來。
用手機舉例,打開指南針軟件,它會顯示兩個界面,左側第一個界面顯示的是方位信息、經緯度信息、可視化的方向轉動顯示、氣壓、海拔、磁場強度等;右側界面顯示的是手機傾斜的角度,最大顯示角度為50°,超過這個角度,手機就不能顯示了。
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電子羅盤分為兩種:平面羅盤、三維羅盤;
平面羅盤:只有左側第一個界面,顯示手機朝向,沒有手機的傾斜信息;
三維羅盤:兩個手機界面的組合,既能顯示方位信息,又能顯示姿態信息(水平還是傾斜);
手機和專業電子羅盤的區別:簡單驗證一下,輕輕轉動手機,只有在超過一定角度后,手機顯示的角度才會發生變化,一般是要超過一度多才會顯示1°的變化。
2.電子羅盤原理說明
因技術進步,電子羅盤目前主要以三維電子羅盤為主,提供更豐富、更強的導航能力;進一步組合,可以做成AHRS或者IMU,在此不加敘述。
2.1地磁場和北半球的磁場坐標系
????地磁場的磁感線從南極出發、然后回到北極,所以指南針其實指北,北半球的磁場坐標系如右圖所示:
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2.2磁場傳感器
從磁場坐標系可知,磁感線在坐標系中可生成三個分量,因而需要磁場傳感器去感應這三個軸的磁場分量,進而解算出具體方位;
因AMR磁阻芯片在測量范圍內有較好的線性表現,以此為基礎搭建系統框架:電源→磁阻芯片→ADC→MCU→串口輸出;
左側圖片為磁阻芯片的輸出方式,通過橋路輸出差分信號;
右側圖片為磁阻芯片在±2 Oe范圍或者±2guass(廠家不一樣,描述方式有區別,實質是一樣的)內的線性輸出曲線,線性越好,性能越好;
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2.3傾角芯片
傾角芯片使用的是加速度計,原理也簡單;通過測量靜態重力加速度的分量,解算出物體的傾斜角度;
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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 計算公式和曲線圖:![關于電子羅盤(數字羅盤)的全面解析 關于電子羅盤(數字羅盤)的全面解析]()
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因而加速度計的非線性度要盡量好;
2.4三維電子羅盤
磁場芯片提供方位信息,傾角芯片提供姿態信息(靜止),建立數據球模型,給產品進行補償,即使產品傾斜一定角度(<85°)也能提供精準的方位信息。
下圖是我司一款小尺寸、低功耗的電子羅盤的參數示意,可以直觀的看到,精度和分辨率比手機強了很多倍。
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3.電子羅盤的應用
?應用于機器人、車輛自主導航、水平孔和垂直孔測量、水下勘探、飛行器導航、設備維護、導航系統、測速、仿真系統、GPS備份、汽車指南針、虛擬現實等領域。
?結合陀螺儀和GPS,可進一步發展為AHRS或者IMU。
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