專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子羅盤(pán)，特別涉及一種帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)。
背景技術(shù)：
電子羅盤(pán)應(yīng)用于導(dǎo)航、野外定向、深井勘探和氣象監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)電子羅盤(pán)具有顯著的軍事運(yùn)用潛能，研制高性能的電子羅盤(pán)有助于提高我國(guó)導(dǎo)航設(shè)備的技術(shù)水平，促進(jìn)航空航天及國(guó)防事業(yè)的發(fā)展，在民用領(lǐng)域也具有較高的應(yīng)用價(jià)值。然而目前電子羅盤(pán)幾乎依靠進(jìn)口產(chǎn)品，國(guó)外的電子羅盤(pán)存在著功耗大、成本高的問(wèn)題，而國(guó)內(nèi)所研制的電子羅盤(pán)還處于實(shí)驗(yàn)室研究或樣機(jī)試制階段，雖然在傳感器校正、信號(hào)處理、羅差校正、傾角補(bǔ)償?shù)确矫孀隽撕芏嗬碚撗芯颗c實(shí)踐，但實(shí)用性方面尚有很多不足，還未有產(chǎn)品出現(xiàn)在市面上。研制開(kāi)發(fā)一種穩(wěn)定性好、精度高，且使用方便、成本低廉、易于大批量生產(chǎn)的電子羅盤(pán)對(duì)于 滿(mǎn)足現(xiàn)階段的需求和未來(lái)這一領(lǐng)域的研究都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決目前國(guó)外現(xiàn)有的三軸電子羅盤(pán)存在著功耗大、成本高以及國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的三軸電子羅盤(pán)抑制噪音和抗干擾能力弱、精度不高，實(shí)用性不足的問(wèn)題而提供的一種帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)。本實(shí)用新型所述的帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)是由傳感器模塊、信號(hào)調(diào)理采集模塊、主控制器模塊、電源和PC機(jī)組成，其中傳感器模塊設(shè)置在前，是由三軸磁阻傳感器和加速度傳感器組成，三軸磁阻傳感器與加速度傳感器并列設(shè)置，三軸磁阻傳感器的型號(hào)為HMC1021和H MC1022，加速度傳感器的型號(hào)為ADXL202E，傳感器模塊后面連接信號(hào)調(diào)理采集模塊，信號(hào)調(diào)理采集模塊是由信號(hào)調(diào)理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和脈寬輸出裝置組成，信號(hào)調(diào)理器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器串聯(lián)，信號(hào)調(diào)理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器與脈寬輸出裝置并列設(shè)置，信號(hào)調(diào)理器的型號(hào)為AD623,模數(shù)轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為AD7714,信號(hào)調(diào)理器的一端與三軸磁阻傳感器連接，脈寬輸出裝置的一端與加速度傳感器相連，信號(hào)調(diào)理采集模塊后連接主控制器模塊，主控制器模塊是由電源調(diào)整裝置、微控制器和置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)組成，微控制器的型號(hào)為VRS51L3074，其中電源調(diào)整裝置一端與電源連接，電源調(diào)整裝置的上端與微控制器相連，微控制器的左側(cè)同時(shí)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器和脈寬輸出裝置連接，微控制器的上端連接置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)，微控制器的右側(cè)連接PC機(jī)，置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)的上端與三軸磁阻傳感器連接。本實(shí)用新型的工作原理三軸電子羅盤(pán)系統(tǒng)主要由傳感器模塊、信號(hào)調(diào)理采集模塊以及主控制器模塊組成。電子羅盤(pán)利用磁阻傳感器組成三軸測(cè)量系統(tǒng)來(lái)感測(cè)載體三個(gè)軸向的磁場(chǎng)分量，通過(guò)傾角傳感器來(lái)測(cè)量重力場(chǎng)來(lái)獲得占空比信號(hào)，然后把這些信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路的轉(zhuǎn)換后變成微控制器可以處理的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入微控制器進(jìn)行必要的數(shù)字濾波、航向、姿態(tài)解算、誤差補(bǔ)償校準(zhǔn)，通過(guò)串口輸出可以供用戶(hù)使用的符合通信協(xié)議要求的姿態(tài)信息。 本實(shí)用新型的特點(diǎn)在保證動(dòng)態(tài)性能的情況下，在MCU中嵌入誤差校正功能從而提高系統(tǒng)的航向精度；軟件程序采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，程序容易移植，從而使該電子羅盤(pán)更容易升級(jí)和維護(hù)；設(shè)置了高性能信號(hào)調(diào)理采集模塊，使三軸磁阻傳感器輸出的微小信號(hào)得到充分的放大，充分抑制了噪聲和干擾信號(hào)，保證敏感信號(hào)的精度；設(shè)有置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)，極大地提高了三軸磁阻傳感器靈敏度，而且也避免大電流脈沖對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度的影響；消除了電橋偏置，充分發(fā)揮模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率，提高系統(tǒng)精度；設(shè)置有姿態(tài)與航向的快速求解算法，避免復(fù)雜浮點(diǎn)運(yùn)算，從而大大地提升了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；帶有傾斜補(bǔ)償功能，保證了傾斜時(shí)航向數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；將傳感器誤差和羅差的補(bǔ)償算法植入微控制器，提高了羅盤(pán)精度；具有與HMR3500兼容的通訊協(xié)議，支持與NMEA0183標(biāo)準(zhǔn)兼容的命令與數(shù)據(jù)格式；提供有世界磁場(chǎng)模型，可以自動(dòng)提供相對(duì)于真北(地理北)的磁偏角補(bǔ)償。本實(shí)用新型的有益效果為抑制噪音和抗干擾能力強(qiáng)、精度高，實(shí)用性高；功耗低、成本低。

圖I為本實(shí)用新型整體示意圖。I、傳感器模塊 2、信號(hào)調(diào)理采集模塊 3、主控制器模塊 4、電源5、PC機(jī) 11、三軸磁阻傳感器12、加速度傳感器 21、信號(hào)調(diào)理器22、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 23、脈寬輸出裝置31、電源調(diào)整裝置32、微控制器33、置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖I所示本實(shí)用新型所述的帶傾斜補(bǔ)償?shù)呐炤d三軸電子羅盤(pán)是由傳感器模塊I、信號(hào)調(diào)理采集模塊2、主控制器模塊3、電源4和PC機(jī)5組成，其中傳感器模塊I設(shè)置在前，是由三軸磁阻傳感器11和加速度傳感器12組成，三軸磁阻傳感器11與加速度傳感器12并列設(shè)置，三軸磁阻傳感器11的型號(hào)為HMC1021和HMC1022，兩個(gè)傳感器的敏感方向互相垂直。加速度傳感器12的型號(hào)為ADXL202E，傳感器模塊I后面連接信號(hào)調(diào)理采集模塊2，信號(hào)調(diào)理采集模塊2是由信號(hào)調(diào)理器21、模數(shù)轉(zhuǎn)換器22和脈寬輸出裝置23組成，信號(hào)調(diào)理器21與模數(shù)轉(zhuǎn)換器22串聯(lián)，信號(hào)調(diào)理器21、模數(shù)轉(zhuǎn)換器22與脈寬輸出裝置23并列設(shè)置，信號(hào)調(diào)理器21的型號(hào)為AD623，模數(shù)轉(zhuǎn)換器22的型號(hào)為AD7714，信號(hào)調(diào)理器21的一端與三軸磁阻傳感器11連接，脈寬輸出裝置23的一端與加速度傳感器12相連，信號(hào)調(diào)理采集模塊2后連接主控制器模塊3，主控制器模塊3是由電源調(diào)整裝置31、微控制器32和置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)33組成，微控制器32的型號(hào)為VRS51L3074，其中電源調(diào)整裝置31 —端與電源4連接，電源調(diào)整裝置31的上端與微控制器32相連，微控制器32的左側(cè)同時(shí)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器22和脈寬輸出裝置23連接，微控制器32的上端連接置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)33，微控制器32的右側(cè)連接PC機(jī)5，置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)33的上端與三軸磁阻傳感器11連接。
權(quán)利要求1.一種帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)，其特征在于是由傳感器模塊、信號(hào)調(diào)理采集模塊、主控制器模塊、電源和PC機(jī)組成，其中傳感器模塊設(shè)置在前，是由三軸磁阻傳感器和加速度傳感器組成，三軸磁阻傳感器與加速度傳感器并列設(shè)置，傳感器模塊后面連接信號(hào)調(diào)理采集模塊，信號(hào)調(diào)理采集模塊是由信號(hào)調(diào)理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和脈寬輸出裝置組成，信號(hào)調(diào)理器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器串聯(lián)，信號(hào)調(diào)理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器與脈寬輸出裝置并列設(shè)置，信號(hào)調(diào)理器的一端與三軸磁阻傳感器連接，脈寬輸出裝置的一端與加速度傳感器相連，信號(hào)調(diào)理采集模塊后連接主控制器模塊，主控制器模塊是由電源調(diào)整裝置、微控制器和置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)組成，其中電源調(diào)整裝置一端與電源連接，電源調(diào)整裝置的上端與微控制器相連，微控制器的左側(cè)同時(shí)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器和脈寬輸出裝置連接，微控制器的上端連接置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)，微控制器的右側(cè)連接PC機(jī)，置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)的上端與三軸磁阻傳感器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)，其特征在于所述的三軸磁阻傳感器的型號(hào)為HMC1021和HMC1022。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)，其特征在于所述的加速度傳感器的型號(hào)為ADXL202E。
4.據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)，其特征在于所述的信號(hào)調(diào)理器的型號(hào)為AD623。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)，其特征在于所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為AD7714。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)，其特征在于所述的微控制器的型號(hào)為VRS51L3074。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種帶傾斜補(bǔ)償和自動(dòng)羅差校正的高精度三軸電子羅盤(pán)，是由傳感器模塊、信號(hào)調(diào)理采集模塊、主控制器模塊、電源和PC機(jī)組成，其中傳感器模塊設(shè)置在前，是由三軸磁阻傳感器和加速度傳感器組成，傳感器模塊后面連接信號(hào)調(diào)理采集模塊，信號(hào)調(diào)理采集模塊是由信號(hào)調(diào)理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和脈寬輸出裝置組成，信號(hào)調(diào)理采集模塊后連接主控制器模塊，主控制器模塊是由電源調(diào)整裝置、微控制器和置位/復(fù)位脈沖開(kāi)關(guān)組成，有益效果為抑制噪音和抗干擾能力強(qiáng)、精度高，實(shí)用性高；功耗低、成本低。
文檔編號(hào)G01C17/32GK202533088SQ20122019103
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者吳盡, 張文福, 趙楊 申請(qǐng)人:吳盡, 張文福, 趙楊