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高精度电子罗盘的误差修正技术研究冯田佳点;孙乾;吕建廷【摘要】常规的数字罗盘受实际工作环境影响很大，输出精度较低，为了使其达到更高精度级别的精度和分辨率，本文全面分析了产生误差的原因，提出了相关的误差补偿算法、进行了仿真，并研制了相应的3轴数字罗盘硬件平台，结果表明可以很大程度上提高罗盘的输出精度和分辨率。
【期刊名称】《科技风》【年(卷),期】2012(000)016【总页数】2页(P8-9)【关键词】电子罗盘;MEMS磁传感器;MEMS加速度计;倾角测量;嵌入式系统【作者】冯田佳点;孙乾;吕建廷【作者单位】华东理工大学,上海市 200237;华东理工大学,上海市 200237;华东理工大学,上海市 200237【正文语种】中文电子罗盘依据地磁场的方向测量指向，同时通过磁传感器感应地球磁场实现测向定位。
地理的两极和地磁场的两极不重合，两者连线之间存在的磁偏角。
且地球磁场的磁力线在地球表面的分布的大小和方向是不同的。
比如在北美，磁力线与地球表面呈70度，这个角叫磁倾角。
在本文所用的三轴磁传感器中，其内部集成了3个惠斯通电桥，它们彼此互相垂直，分别对应直角坐标系中的x、y、z轴。
在通过这3个轴取得初始的磁数据后经过桥偏置补偿、硬铁补偿后，所得数据即可用于3D方程的求解，进而计算航向。
本文所用的三轴磁传感器中对应直角坐标系中的x轴和y轴决定了水平面，z轴垂直于水平面，此处的地磁场Hearth在水平面上的分量Hnorth所指即磁北的方向。
而x轴所指的即当前的方位的正前方，所以我们只需要测出x轴和Hnorth之间的夹角即可以知道当前的方位角α。
上述即为水平状态时电子罗盘的测角原理。
由式1可知我们所测得的方位角只是当前位置和地磁北极之间的夹角。
由于地磁北极和地理北极之间存在磁偏角，故应根据磁偏角相应的加上或减去当前所在方位的磁偏角，得到的才是当前位置真正的方位角。
而地球不同位置的磁偏角不同，应利用GPS接收器来确定当前的位置，从而校正地理位置带来的方位角测量误差。
电子罗盘使用方法电子罗盘是一种用于确定方向的仪器，它利用地球的磁场来指示北方。
它可以在户外活动、航海、旅行和探险中起到重要作用。
电子罗盘不仅仅是一个指南针，它还具有许多其他功能，使其成为户外爱好者的理想工具。
在本文中，我们将探讨电子罗盘的使用方法，以便您能够充分利用它的功能。
首先，要正确使用电子罗盘，您需要了解一些基本的知识。
电子罗盘由一个指针和一个刻度盘组成。
指针指向地球的磁北极，而刻度盘上的刻度用于测量方位角。
基本的方位包括北、东、南和西，每个方位占据90度。
例如，当指针指向刻度盘上的0度时，表示北方；当指针指向90度时，表示东方；当指针指向180度时，表示南方；当指针指向270度时，表示西方。
接下来，我们来看一下如何使用电子罗盘确定方向。
首先，您需要将电子罗盘保持平稳，避免受到磁场干扰。
然后，您需要校准电子罗盘，确保它对准地球的磁场。
校准的方法可以在电子罗盘的说明书中找到，不同型号可能存在差异。
一般来说，校准电子罗盘需要您将罗盘保持水平，并按照说明书的指示进行操作。
完成校准后，您可以开始使用电子罗盘定位方向。
要使用电子罗盘导航，您需要先选择一个目标方向。
假设您想要朝北方行进，您需要将指针对准刻度盘上的0度。
然后，慢慢转动自己的身体，直到指针指向地球的磁北极，同时保持刻度盘固定不动。
当指针指向地球的磁北极时，您就知道朝向北方了。
同样的方法适用于其他方位。
通过将指针对准刻度盘上的相应角度，您可以确定您想要前往的方向。
除了基本的定位功能，一些电子罗盘还具有其他实用的功能。
例如，一些电子罗盘配备了倾斜计功能，可以告诉您当前所处的斜坡角度。
这对于登山和徒步旅行来说非常有用，可以帮助您调整步伐和保持平衡。
另外，一些电子罗盘还具有测量高度的功能，可以帮助您确定当前位置的海拔。
此外，一些电子罗盘还可以记录您的行程和保存路径。
通过内置的GPS功能，您可以轻松追踪您的行程，并将其保存在罗盘中。
这对于定向比赛和长途跋涉的旅行者来说非常有用，可以提供准确的导航和回溯功能。
通信电子中的电子罗盘技术随着通信技术的飞速发展，电信行业也在不断推陈出新，不断向着更高的技术水平追求。
而电子罗盘技术则是其中的重要领域之一，也是可持续发展的重点研究方向之一。
一、电子罗盘技术的概述电子罗盘是指用电子元器件代替传统的机械罗盘进行方向检测和指示的一种设备。
它主要利用传感器、信号处理器和显示器等元器件，通过对地球自转的影响以及地球对磁场的影响等进行测量和分析，进而推导出准确的方向和位置信息，并通过显示器上的数据指针来指示方向。
电子罗盘技术具有精度高、灵敏度好、反应时间快等特点，特别适合用于通信领域中需要进行航向控制、定位及角度测量等方面的应用。
二、电子罗盘技术在通信领域中的应用1. 航向控制电子罗盘技术在军事航空、船舶航行、导弹制导等方面的航向控制应用是电子罗盘技术在通信领域中的一个重要应用方向。
在这些领域中，电子罗盘的精确性和稳定性尤为重要。
例如，在航空领域，机身姿态的稳定性是航行安全的重要保证。
而电子罗盘技术则可以借助陀螺仪等元器件来提高航行稳定性，防止飞行器出现姿态偏差导致的意外。
2. 定位测量电子罗盘技术可以用于通信设备的定位测量中，例如移动通信网络中的基站与终端之间的通信距离测量、卫星连接的建立等。
通过精确的定位测量，可以准确地确定通信设备的位置以及其周围环境的变化，从而提高通信信号的传输质量和稳定性。
3. 角度测量在通信工程中，角度测量是非常重要的。
例如在雷达系统中，可以通过电子罗盘技术实现角度测量，来识别和追踪目标。
此外，在通信站等场合中，电子罗盘技术也可以实现方向控制，为通信设备提供更加精确和稳定的定向支持。
三、电子罗盘技术的发展趋势随着通信领域的发展壮大，对电子罗盘技术的要求也越来越高。
因此，电子罗盘技术也在不断地得到改进和升级。
下面分别就电子罗盘技术的发展趋势进行了探讨：1. 精度提高尽管现有的电子罗盘技术已经具有相当高的精度，但在实际应用中还需进一步提高。
为此，学者们正为电子罗盘技术的制造过程、测量方法和数据处理等方面进行深入研究，以达到更高的精度标准。
电子罗盘的原理电子罗盘是一种用来确定方向的设备，它通过测量地球的磁场来确定物体相对于地球磁北极的方向。
电子罗盘是使用电子技术和磁力学原理来实现的。
电子罗盘主要由以下几个主要组成部分组成：1. 磁传感器：电子罗盘中最重要的组件之一是磁传感器，用来测量地球磁场的大小和方向。
磁传感器常用的有磁阻传感器、磁感应传感器和磁敏电阻等。
2. 控制电路和微处理器：磁传感器测量得到的磁场数据通过控制电路和微处理器进行处理和分析，计算出物体所处的方向。
3. 显示屏和用户界面：对于用户来说，电子罗盘的方向信息需要以一种可视化的形式呈现出来。
因此，电子罗盘通常拥有一个显示屏和一些控制按钮或触摸屏，用于用户操作和查看方向信息。
电子罗盘的工作原理如下：1. 磁场测量：磁传感器测量地球磁场的大小和方向。
磁阻传感器的测量基于磁场的影响力改变传感器内部的电阻值；磁感应传感器则是通过测量磁场对敏感器产生的感应电动势进行测量。
2. 数据处理：测量得到的磁场数据通过控制电路和微处理器进行处理和分析。
首先对测量得到的磁场数值进行滤波和校正，消除噪声和外部干扰的影响。
然后，根据磁场数据，计算出物体相对于地球磁北极的方向。
这个计算过程一般会结合加速度传感器来进行补偿和校正，以确保获得更准确的方向数据。
3. 方向显示：计算得到的方向数据通过显示屏和用户界面呈现给用户。
电子罗盘通常会显示当前的方位，例如北、南、东、西等，有些还会显示出具体的度数。
需要注意的是，电子罗盘的测量精度受到一些因素的影响。
首先是外界的磁场干扰，例如电子设备、金属物体等都会对罗盘的测量产生影响。
其次是传感器本身的精度和校准情况，传感器的灵敏度和准确性会影响测量结果的精度。
最后是使用环境的影响，例如在高磁干扰环境下，罗盘的测量精度可能会受到较大的影响。
综上所述，电子罗盘是通过测量地球的磁场来确定物体相对于地球磁北极的方向的设备。
它利用磁传感器对磁场进行测量，通过数据处理和分析计算出方向信息，并通过显示屏和用户界面呈现给用户。
机载惯性导航校正无线电罗盘的技术研究【摘要】针对目前飞机无线电罗盘校正需要人工在飞机背部安装测量设备进行校正现状，本文通过对机载惯导和无线电罗盘测量原理进行分析，研究出了利用机载惯性导航校正无线电罗盘的新方法，为校正飞机无线电罗盘提供了一种全天候不受能见度等气象条件限制、测量精确更高的新方法。
【关键词】机载惯性导航（INS）；无线电罗盘；真航向1 引言目前，校正无线电罗盘罗常用的方法是在飞机背部中轴线上安装方位仪，牵引飞机沿跑道中心线移动，让飞机航向对准跑道端头的导航台，然后，用安装在飞机机身框背部的标准方位仪观察远处的目标点，接着牵引飞机在跑道绕中心线上的一点做圆周运动，完成无线电罗盘的校正。
缺点是方位移精度较低，而且受能见度等气象条件的限制。
2 无线电罗盘与激光惯导相关知识飞机上有多种无线电导航设备，常见有无线电罗盘、甚高频全向信标系统、无线电高度表、测距器、塔康系统等导航系统，其作用都是为飞机提供导航。
2.1 无线电罗盘无线电罗盘是一种最小值测量来波向的振幅式测角无线电导航设备，配套地面设备是无方向信标。
属中、长波波段，因此主要依靠地波或直达波传播。
无线电台站位移跑道两端4km处，主要为飞机起飞着陆着陆导航，无线电罗盘环形天线附近金属导体的干扰误差、电波传播误差设备误差，需要在飞机上进行校正。
2.2 机载惯性导航系统（INS）惯性导航系统（简称惯导）基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
目前，飞机上惯导系统有平台式惯导系统和捷联式惯导系统两大类。
3机载惯导校正无线电罗盘的原理无线电罗盘测量的是飞机无线电罗盘指示的角度是以载体纵轴为基准顺时针转向飞机到导航台连线的夹角。
惯导测量的角度是飞机的俯仰和倾斜（滚转）及真航向。
惯导输出的磁航向是计算得到的，误差可能较大，不适合校正无线电罗差，而真航向角精度非常高，可以满足无线电罗差校正需求。
一种数字磁罗盘全罗差自主优化补偿方法洪琪璐;张爱军;王昌明【摘要】A magnetic deviation self-optimal method based on thecomponent of geomagnetic field was put forward to improve the compensation precision of all-attitude digital magnetic compass. According to magnetic deviation com-pensation model,a limited compensation ellipsoid matching error wasanalyzed and an optimal compensation model including missing parameters was established based on the missing parameters andresidual error analysis. In view of the nonlinear optimal model, the particle swarm optimization ( PSO ) was introduced to estimate the model parameters,and the results of numerical simulation was proved that the PSO couldbe estimated the missing parame-ters effectively. All experiment results showed that the process of optimal compensation did not need external auxil-iary posture information. When the pitching angle was -20°,the maximum error was reduced from 4.8° to 1.9° and the standard deviation was reduced from 1.5° to 1.1° in the usage of optimal compensation method based on ellip-soid matching error compensation method.%为了进一步提高数字磁罗盘全姿态罗差补偿精度,提出了一种基于地磁场分量的罗差自主优化补偿方法.从罗差补偿模型出发,分析椭球拟合补偿方法的局限性,在对参数缺失和剩余误差分析的基础上,建立了包含缺失参数的优化补偿模型;针对非线性优化模型引入粒子群算法PSO(Particle Swarm Optimization)对模型参数进行估计,数值仿真结果证明了算法可有效估计缺失参数.实验结果表明,优化补偿过程无需借助外部辅助姿态信息,俯仰角-20°姿态下,优化补偿方法在椭球假设补偿基础上将其最大误差由4.8°降至1.9°,误差标准差由1.5°降至1.1°.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2017(030)009【总页数】5页(P1364-1368)【关键词】数字磁罗盘;全罗差;非线性;粒子群算法【作者】洪琪璐;张爱军;王昌明【作者单位】南京理工大学机械工程学院,南京210094;南京理工大学机械工程学院,南京210094;南京理工大学机械工程学院,南京210094【正文语种】中文【中图分类】U666.1数字磁罗盘是一种利用地球磁场与重力加速度实现航向测量的工具,由于其捷联特性和体积、精度等方面的优势已被广泛应用于导航定位系统中。
电子罗盘原理电子罗盘是一种利用电子技术和磁力学原理来确定方向的仪器。
它在航海、航空、探险等领域有着广泛的应用，成为现代导航技术中不可或缺的一部分。
那么，电子罗盘是如何工作的呢？接下来，我们将深入探讨电子罗盘的原理。
首先，我们需要了解的是磁场对电子的影响。
当一个电子在磁场中运动时，它会受到洛伦兹力的作用，从而产生一个力的偏转。
这个偏转方向与电子的运动方向、磁场方向以及电子的电荷有关。
基于这个原理，电子罗盘利用磁场对电子的影响来确定方向。
其次，电子罗盘中的关键部件是磁感应传感器。
磁感应传感器能够感知周围的磁场强度和方向，从而确定所处的方向。
当电子罗盘旋转时，磁感应传感器会感知到磁场的变化，并将这些信息传输给电子罗盘的处理器。
接着，电子罗盘的处理器会对传感器获取的信息进行处理和分析。
通过对磁场的变化进行监测和计算，处理器能够确定当前的方向，并将结果显示在电子罗盘的屏幕上。
这样，使用者就能够清晰地了解当前的方向，从而进行导航和定位。
此外，为了保证电子罗盘的准确性，通常还会对其进行校准。
校准过程包括对磁场的测量和处理器的调整，以确保电子罗盘能够在不同环境下都能够提供准确的方向信息。
这样一来，即使在复杂的地形和气候条件下，电子罗盘也能够保持其导航的准确性和可靠性。
总的来说，电子罗盘利用磁场对电子的影响来确定方向，通过磁感应传感器、处理器和校准等关键部件的协同工作，实现了对方向的准确测量和显示。
它在现代导航技术中发挥着重要作用，为人们的出行和探险提供了可靠的导航支持。
因此，电子罗盘的原理不仅是一种基础物理原理的应用，更是现代科技的成果，它的出现极大地方便了人们的生活和工作。
希望通过对电子罗盘原理的了解，能够让更多的人对这一现代科技有更深入的认识，并在实际应用中发挥其作用。
Hot-Point Perspective热点透视DCW151数字通信世界2019.07罗盘，在我国又被称为指南针，又名罗经仪，在近代主要用于航海，对于新大陆的发现和全球化运动发挥了重要作用。
然而在今天的工业和社会生活中，罗盘主要用来导航。
GPS 也也就是全球卫星定位系统，是目前使用最广的一种导航定位手段，但是它的信号经常被地形和地面的物体所阻挡，使得精度大幅度降低，特别是在植物茂密的森林和高楼林立的城市地区，GPS 信号的实用性仅有60%。
定位结果误差较大将导致设备无法正常工作。
电子罗盘是一种能探测航向角或其他的姿态的装备，该装备在日常生活中发挥着很重要的作用，它应用了地磁场和重力加速度电子罗盘结合GPS ，能有效弥补GPS 的缺陷，实现复杂地形环境下的精确定位导航。
因此，本文介绍了一种基于磁阻传感器HMC1022的电子罗盘的基本测量原理和误差分析。
1 地磁场简介和测量原理外源变化磁场、地核主磁场、感应磁场，以上四种磁场大体组成了地磁场。
地核主磁场所占的比重最大，百分比是95%；感应磁场以及外源变化磁场占的比重最少，仅仅只有1%；地核磁场所占的比重稍微比感应磁场多一些，高出3%，比重为4%。
我们可以设想地球内部存在一磁铁，磁铁的中心正好和地心相重合。
这样，无论在地球内部或是外部都存在许多的磁力线，在地球内部线从地球北极出发指向南极，在地球外部南极发出磁力线，最终都回到北极。
地磁场存在于三维空间内，是一个矢量场。
为了形容地磁场的散布特征，可以把观测点作为原点建立一个三维坐标系，该坐标系的三个轴x 、y 、z 轴的正向分别代表的方向是：地球的北方向、地球的东方向、在观测点处垂直向下的方向。
Z 、X 、Y 是三个磁场分量，Z 是垂直向下的，X 是指向北方向的、Y 是指向东方向的。
磁倾角、水平强度、磁偏角、总强度称为四要素，该四要素在地磁场的研究中发挥着不可替代的作用。
其中，I 表示磁倾角，该夹角存在于水平面与总矢量之间；H 是水平强度，它是地磁场的水平分量；D 表示磁偏角，存在于地球正北方向和H 之间。
