电子罗盘作原理

电子罗盘，又称数字罗盘，在现代条件中电子罗盘作为导航仪器或姿态传感器已被广泛应用。电子罗盘与传统针式和平衡架结构罗盘相比能耗低、体积小、重量轻、度、可微型化，其输出信号通过处理可以实现数码显示，不仅可以用来向，其数字信号可直接送到自动舵，控制船舶的操纵。

作原理

三维电子罗盘由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和MCU构成。三维磁阻传感器用来测量地磁场，倾角传感器是在磁力仪非水平状态时行补偿；MCU处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。该磁力仪是采用三个互相垂直的磁阻传感器，每个轴向上的传感器检测在该方向上的地磁场强度。向前的方向称为x方向的传感器检测地磁场在x方向的矢量值；向左或Y方向的传感器检测地磁场在Y方向的矢量值；向下或Z方向的传感器检测地磁场在Z方向的矢量值。每个方向的传感器的灵敏度都已根据在该方向上地磁场的分矢量调整到*点，并具有非常低的横轴灵敏度。传感器产生的模拟输出信号行放大后送入MCU行处理。磁场测量范围为±2Gauss。通过采用12位A/D转换器，磁力仪能够分辨出小于1mGauss的磁场变化量，我们便可通过该分辨力来准确测量出200-300mGauss的X和Y方向的磁场强度，不论是在赤道上的向上变化还是在南北的更低值位置。

确定方位值

仅用地磁场在X和Y的两个分矢量值便可确定方位值：

Azimuth=arcTan(Y/X)

该关系式是在检测仪器与地表面平行时才成立。当仪器发生倾斜时，方位值的准确性将要受到很大的影响，该误差的大小取决于仪器所处的位置和倾斜角的大小。为减少该误差的影响，采用双轴倾角传感器来测量俯仰和侧倾角，这个俯仰角被定义为由前向后方向的角度变化；而侧倾角则为由左到右方向的角度变化。电子罗盘将俯仰和侧倾角的数据经过转换计算，将磁力仪在三个轴向上的矢量在原来的位置“拉”回到水平的位置。

标准的转换计算式如下：

Xr=Xcosα+Ysinαsinβ-Zcosβsinα

Yr=Xcosβ+Zsinβ

这里Xr和Yr为要转换到水平位置的值

α为俯仰角

β为侧倾角

从以上这三个计算公式可以看出，在整个补偿中Z轴向的矢量扮演个非常重要的角色。要正确运用这些值，俯仰和侧倾角的数字时刻更新。采用双轴宽线性量程范围、分辨率、温漂系数低的陶瓷基体电解质传感器来测量俯仰角和侧倾角，倾角数值经过电路板上的温度传感器补偿后得出的。