一种磁阻式电子罗盘的开发
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ｒ ｓ ｔ ｅ ｅ ｓ ｒ ｍ ｃｏ ｒ ｃ ｓ ｏ ｅｉ ｉ ｓ ｎ ｏ ； ｉｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ｓｖ
地磁场是指地球和近地空间之 间存在 的磁 场 。地磁场 只是 在地 球周 围有 限的 区域 内。地磁场 强度一般为 ０ ．５～０ ６ ．
Ｇ ｕｓ 地 磁场 的水平分 量指 向磁北 极。 ａｓ， 对
中国科技信息 ２１ 年第 ２ 期 ００ ３
Ｃ ＩＡ Ｓ Ｉ Ｃ Ｎ ＥＨ ＯＯ Ｙ Ｉ ＯＭ ＴＯ ｅ． １ ＨＮ ＣＥ ＥＡ ＤＴＣＮ ＬＧ Ｎ Ｒ Ａ Ｉ Ｄｃ２ ０ Ｎ Ｆ Ｎ ０
Ｄ Ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ － ９ ２ ２ １ ． ３ ０ ９ Ｏ： ０ ３ ６ ／ ． ｓ ．０ １ ８ ７ ．０ ０ ２ ． ５ ｓ
测地 场 判使者 处 方 过 量 磁 断 用所 的位 芝 来
。
， ’＝ｒ簧 ｎ 。 一招 ， 。 ｎ× ｃ
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Ｋｙｗ ｒ ： ｅ ｏ￣ ｌ ， ｌ
１
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Ｅ ｃｒｎ ｏ ｐ ｓ ｅ ｍ ｇ ｅｉ ｆ ｌ；ｍ ｇ ｅ ｏ ｌ ｔｏｉ ｃ ｍ ａ ；ｇ ｏ ａ ｎｔ ｉｄ ｅ ｃ ｓ ｃ ｅ ａ ｎ ｔ－
感 器 系统 ，可 以通 过 对 地脏 扬 的 测 量 、方
位 角的 计算 以及 数字 化输 出实 现 方 向 的显
示等 基 本功 能 。
内 ，北 京航空 航 大学研 制 了＿‘ 。 种姿态
敏 感器 ，在 其敏感 器 内部集 成三 轴磁 强 计和 双轴 电解 倾斜 仪。北 京 理工 大学 设
ｆｒ ） ８ ［ ｃ ｎ １ Ｖ ｏ ：１０一 ａ ｔ ｒａ Ｖ 丌 （） ｘ ｊ 双 轴磁 电阻传感器测量水平面内两个
正 交方 向的 磁场 ，本设计 为平面结构 ，即
于两轴电子罗盘 ，由于其工作原理是测得
为传感器输 出在 平面的映射 。 Ｈ
传感 器 ，只需 要考虑 地磁场 的水 平分 量
Ｈｅ 。令 Ｘ轴 和 ｙ轴分别为双轴磁阻传感 ｈ 器的 两个 敏感 方向 ，方 向角 ｏ是 磁北 方 ｃ
邑 ｊ Ｊ ｌ § 嘲 甏 ｌ
机
＿
≥＿ 。
电子 罗盘 ；地磁 场 ；磁 阻传 感器 ；单片
计建 立 了由三轴 磁传 感 器、 三轴加 速 度
一
种磁 阻式 电子 罗盘 的开发
曾颖 郭天太 刘月瑶 施岩 金妍妍 中国计量学院测控 技术与仪 器 系 ５ Ｏ １ １０８
耩。 √ ｌ 曩 －
ｔ ０ ０ 。； 存在定 位死 区 ，有 累计误 差 ，对静 止物 ≤
体 无 法 直 接 定 向等 问题 。 同 时 相 对 于
ＧＰＳ，磁 电子 罗盘还具 有结 构简单 、成 水平强度 Ｈｅ ｈ，是 Ｈｅ在水平 面上的 投 本 低 、可 靠 性 高 等优 点 。 所 以 即便 在 影 ；磁偏 角 入，是 Ｈｅ ｈ与正北方 向的夹
ＧＰＳ越来越 普及的 今天 ，磁电子 罗盘仍 然 在 诸 多领 域 有 着 广 泛 的 应 用 。 在 国 角 ；磁 倾角 ６，是 Ｈｅ对水平 面的倾 角。 对 于二 维磁 电子 罗盘 ，没 有加倾 角
（ ３
ｔｒ ｕ ｈ ｈ ｍｅ ｓＰｆｅ ￥ ｏ ｇ ｏ ｇ ｅｉ ｆｅ ｈｏ ｇ ｔｅ ａ ｕｅ． ｎ ｆ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｉｌ ｒ ｌ ｃ ｄ， ｃＩ ｌ ｉ ｆｏｉ ｔ ｉ ｎ ｌ ａ ｄｄｇｔ ｅ ｕ；ｕ ． ￣ｃ ａ ｏ ｏ ｒｎａｔ ｎ ａｇｅ ｎ ｉｉｚｄ ｏ ｌ ｔ ｕｔｎ ｅ ｏ ｉ ｐ
地磁场的大小和方 向用磁场强度 Ｈｅ 表 示 ，单位 高斯 。Ｈｅ可 分为三个分 量 ：
电子 罗盘作 为 经 济 、 用的 便 携 式 导航 系 实 统 有 很 好 的应 用前 景 。 文利 用双轴 磁 阻 本 传 感 器设 计 并 制作 了一 种 电子 罗 盘 系统 。
这是 一 种利 用地磁 场 来 测量 方 位 的二 维传
计和三轴 陀螺构成传感器单元的一种测量
ｉ
向与罗盘指 向的顺时针夹 角。假设 ｘ 方 轴
向磁场 分量为 Ｈｅ ，ｙ轴方向磁场分量 为 ｘ
Ｅｌ ｔｏ ｉ ｏ ａｓ ｈ ｓ ｖ ｒ ｏ ｄ ｒ ｐｃ ｓ ａ ｅ ｒｎ ｃｍｐ ａ ｅｙ ｇ ｏ ｐ￣ ｅ ｔ ａ ｎ ｃ ｃ ｓ ｅ ｏｏ ｃ ｌ ｎ ｒ ｃｉａ ｐ ｒａ ｌ ｇｕ ｉｇ ｓ ｓｅ ． ｃｎｍｉａ ａ ｄ ｐａ ｔｃ ｌ ｏｔ ｂｅ ｉｎ ｙ ｔｍ ｄ
ｒ ａｉｅ ｕ ｈ ｕ ｃ ｉｎ ａ ｄｓ ｌｙ ｆ ｒｅｔ ｔ ｎ ｅ ｌ ｓｃ ｆ ｎ ｔ ｓ ｓ ｉ ａ ｏ ｏｉｎ都能达到精度为 ０ ５ ，分辨率 ．。 为０ １ ． 。。 （ ＞ｏ ， ） ６ 一 ＞０ ：３ ０ 一
，
１ 电子 罗盘 的工作原理
Ｔｈ ａ ｅ ｅ ｅｏｓ ｎ ｌ ｔｏ ｉ ｓ ｓｅ ｂ ｓｄ Ｏ ｉ ｐ ｐｒ ｄｖ ｌｐ ａ ｅ ｃ ｒｎｃ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｓ ｅ
三 自由度姿态的虚拟数字 罗盘虚拟模型… Ｈｅ Ｙ，则方 向角 在国外 ，美 国霍 尼韦尔公司基于磁阻 到 ：
。
可 由以 下公式 计算得
（ １ ）
技 术 生 产 的 电 子 罗盘 ＨＭ Ｒ３ Ｏ 及 ＫＶＨ ０Ｏ 公司采用磁通 门技 术生 产的 Ｃ Ｏ Ｅ电 －Ｉ ＯＤ
ａｇ （ｘ＝０ ＜０ ＝９ ， ） ０ （ｒ ０ ＞Ｏ ：２ ０ Ｋ ， ） ７：
：
、
ｄ ． 】 ｎ
ｂａ ｉｌ ｇ ｅｏ ｒｓ ｔ ｅ ｓｎｏ ， ｗｈ ｈ ｍａ ｅ ｕｅ ｉｘａ ｍａ ｎｔ－ ｅｉ ｉ ｅｓｒ ｓｖ ｉ ｋ ｓ ｓ ｃ ｏ ｏ ａ ｎ ｔ ｆ ｌ ０ ｍｅｓｒ ｏａｉｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｆｇｅｍ ｇ ｅｉ ｉｄ ｔ ａｕｅ ｌｃｔｏ ． ｎ ＆ ｃ ｅ
地磁场是指地球和近地空间之 间存在 的磁 场 。地磁场 只是 在地 球周 围有 限的 区域 内。地磁场 强度一般为 ０ ．５～０ ６ ．
Ｇ ｕｓ 地 磁场 的水平分 量指 向磁北 极。 ａｓ， 对
中国科技信息 ２１ 年第 ２ 期 ００ ３
Ｃ ＩＡ Ｓ Ｉ Ｃ Ｎ ＥＨ ＯＯ Ｙ Ｉ ＯＭ ＴＯ ｅ． １ ＨＮ ＣＥ ＥＡ ＤＴＣＮ ＬＧ Ｎ Ｒ Ａ Ｉ Ｄｃ２ ０ Ｎ Ｆ Ｎ ０
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电子 罗盘 ；地磁 场 ；磁 阻传 感器 ；单片
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向与罗盘指 向的顺时针夹 角。假设 ｘ 方 轴
向磁场 分量为 Ｈｅ ，ｙ轴方向磁场分量 为 ｘ
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１ 电子 罗盘 的工作原理
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技 术 生 产 的 电 子 罗盘 ＨＭ Ｒ３ Ｏ 及 ＫＶＨ ０Ｏ 公司采用磁通 门技 术生 产的 Ｃ Ｏ Ｅ电 －Ｉ ＯＤ
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