电子罗盘在无人机飞控器中的应用
PIX罗盘校准方法
PIX罗盘校准方法第一步：选择合适的校准位置首先，选择一个无磁干扰的室外环境，远离铁磁体、电力线路和其他可能干扰地磁场的物体。
第二步：设置校准模式将飞行控制器的校准模式设置为校准罗盘。
「Mission Planner」或「QGroundControl」这样的地面站软件可以帮助我们在航空飞行器上进行罗盘校准。
第三步：启动校准接下来，将飞行器平放在一个无磁干扰的水平表面上，在校准模式下，按照地面站软件的指令，依次进行以下校准操作：1.旋转飞行器：将飞行器绕三个轴旋转360度，确保飞行器的朝向可以涵盖所有方向。
2.翻转飞行器：将飞行器上下翻转180度，确保飞行器的倒立朝向也能被正确检测。
3.旋转飞行器：在飞行器侧放的情况下，将飞行器绕着俯仰轴旋转360度，确保所有方向都能被正确检测。
4.完成校准：按照地面站软件的指令，完成罗盘校准。
第四步：验证校准结果完成校准后，进行一次航向角测试，确认罗盘的准确性。
将飞行器旋转180度，观察地面站软件上显示的航向角是否正确反映了飞行器的方向变化。
如果航向角没有正确变化，可能需要重新进行校准。
需要注意的是，PIX罗盘校准应该在每次飞行之前进行，特别是当飞行环境或附近的磁源发生变化时。
此外，校准时要确保飞行器没有金属、磁铁等有可能产生磁干扰的物品附近。
另外，校准时要避免任何可能导致飞行器姿态变化的震动或振动，以确保校准的准确性。
综上所述，PIX罗盘校准是确保飞行器准确测量其航向的重要步骤。
通过选择适当的校准位置，按照指令进行一系列校准操作，并验证校准结果，可以提高PIX罗盘的准确性，确保飞行器的安全和稳定性。
无线电罗盘工作总结
无线电罗盘工作总结引言无线电罗盘作为一种高精度的方向测量仪器，被广泛应用于航海、航空、测量、地质勘探等领域。
本文将对无线电罗盘的工作原理、应用以及存在的问题进行详细总结。
工作原理无线电罗盘通过接收地球上的磁场和接收天线的方向之间的差值，来确定罗盘的指向。
其工作原理主要分为两个方面：1. 磁场感应：通过接收地球上的磁场，罗盘能够确定南北方向。
2. 接收天线：罗盘装有一根高感度的接收天线，通过测量天线方向和罗盘指向之间的差异，罗盘可以准确测量出方向。
应用无线电罗盘具有高精度和远距离传输的特点，广泛应用于以下领域：航海无线电罗盘在航海中被广泛应用，可以测量船只的方位，帮助船只进行导航。
在船只航行的过程中，无线电罗盘能够及时准确地提供方向信息，大大提高了船只的驾驶安全性。
航空在航空领域，无线电罗盘的应用同样重要。
无线电罗盘可以作为飞行器的导航仪器，帮助飞行器确定飞行方向。
在飞行过程中，无线电罗盘可以精确测量飞机的方向和倾斜角度，提供给驾驶员进行飞行控制。
地质勘探无线电罗盘在地质勘探中也有广泛的应用。
通过利用无线电罗盘，地质勘探人员可以确定地下矿藏或者石油天然气资源的位置和方向。
这对于勘探人员来说，是一项非常重要的工具，可以帮助他们制定出合理的勘探方案和策略。
存在的问题无线电罗盘虽然在实际应用中非常广泛，但也存在一些问题需要解决：1. 信号干扰：无线电罗盘的精度受到外部电磁信号的干扰。
在城市环境中，无线电罗盘可能会受到各种移动通信设备和电子设备的影响，从而导致测量不准确。
2. 电池寿命：无线电罗盘通常需要使用电池供电，而电池容量有限，使用时间较长后需要更换。
因此，延长无线电罗盘的电池寿命是一个亟待解决的问题。
3. 数据处理：无线电罗盘测量得到的数据需要进行处理和分析才能得到有用的结果。
因此，开发出高效的数据处理算法是提高测量精度的一个重要环节。
结论无线电罗盘作为一种高精度的方向测量仪器，在航海、航空、测量和地质勘探等领域有着广泛的应用。
无人机导航的原理
无人机导航的原理
无人机导航的原理主要涉及以下几个方面：
1. 全球定位系统（GPS）：无人机通过接收卫星信号，确定自
身的位置，速度和航向。
GPS系统提供了高精度的位置信息，为无人机导航提供了基础数据。
2. 惯性导航系统（INS）：INS通过使用加速度计和陀螺仪等
传感器，测量和跟踪无人机的速度、加速度和姿态信息。
通过积分运算，可以得到无人机的位置和航向。
3. 电子罗盘：电子罗盘利用地磁场信息确定无人机的方向和航向。
无人机可以根据地球磁场的变化来确定自己的航向。
4. 路径规划和路径跟踪算法：路径规划算法根据事先设定的任务和目标，生成无人机的航路，并将其转化为航线和航点。
路径跟踪算法根据无人机当前位置和航向，不断调整航向和姿态，以使无人机沿着预定的航路飞行。
5. 避障系统：避障系统通过使用传感器（如激光雷达、红外线传感器等）和图像处理技术，检测与避免无人机可能碰撞的障碍物。
避障系统可以自动调整无人机的航线，以避免与障碍物相撞。
综上所述，无人机导航的原理主要包括GPS定位、惯性导航、电子罗盘、路径规划和路径跟踪算法以及避障系统等技术。
这些技术的综合应用，可以实现无人机的精确导航和自主飞行。
小型无人机飞行控制系统的硬件实现
１ ４ ｔｅｄ ｓｇ ｆ ｙ ｔｍ ， ｅｅ ｔ ｎｏ ａ ｄ ｒ ｒ ｔｏ ｕ ｅ Ｅｓ ｅ ｉｌ ，ｈ ａｙ ｉ ｆ ，ｈ ｅ ｉｎｏ ｓｅ ｓ ｌｃ ｉ ｆｈ ｒ ｗａｅ ａ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ． ｐ ｃａｌ ｔ ｅａｎ ｌｓｓｏ ０ ｓ ｏ ｅ ｎ ｙ
ｉ ｒａ ｍｅ ｓ ｒ ｎｔＩ ） ｎ ｏ ａ ｓｉｉｔ ｄ ｃ ｄｉ ｄ ｔｉ Ｔ ｅｄ ｓ ｎｉ ｎ ｔｄｆｒｔ ｎ ｔ ｌ ａ ｕｅｕ ｉ（ ｅ ｉ ＭＵ ａ ｄｃ ｍｐ ｓ ｒ ｕ ｅ ｅａｌ ｈ ｅ ｉ ｏｅ ｓ ｓｎ ｏ ｎ ． ｇ ｓ ｏｉ ｓｍｐｅｓｒｃｕｅ ｈ ｈｒｌｂｌ ｎ ｐ ｎｎ ． ｉ ｌ ｔ ｔｒ， ｉ ｉ ｉ ａ ｄｏ ｅ ｉｇ ｕ ｇ ｅａ ｉ ｙ ｔ
维普资讯
参Ｉ
匐 似
小型无人机飞行控制 系统 的硬件实现
胡仁旭 ，裴 海龙
（ 华南理工大学 自动 化科学 与工程学院 ，广东 广州 ５ ０ ４ ） １ ６ １
摘
要：介绍了基于 Ｐ １４ Ｃ 的小型无人机飞行控制系统的硬件实现 ， ０ 给出了系统整体方 案的设计和具 体的硬件选型 ， 详细对惯性测量单元和电子罗盘进行了分析 ， 系统具有设计精炼 ， 可靠性高 ， 可 移植性强等特点 关键词 ：飞行控制 ；惯性测 量单元 ；电子罗盘
Ｋｅ ｙｗｏｒ ： ｉ ｔ ｏ ｔｏ； ＭＵ； ｏ ａ ｓ ｄｓ ｆｇｈ ｎｒ ｌＩ ｌ ｃ ｃ ｍｐ ｓ
０ 引 言
空 中机 器人 由航空模 型 飞机发 展而 来 ，以模 型
输 出位置 、 度数 据频 率达 到 ２ Ｈ 伺服 系统 由滚 速 ０ Ｚ。 转角 、俯 仰角 、航 向角 、油门和 总矩 这 ５个舵机 组 成 。系统 结构 图如 图 ｌ 示 。 所
微型无人机控制系统的设计与实现
微型无人机控制系统的设计与实现随着科技的不断进步，无人机的运用越来越广泛，其中微型无人机的应用更是愈发多样化。
微型无人机的优点在于体积小、重量轻，可以轻松进行控制和操控。
本文将介绍微型无人机的控制系统设计与实现。
一、传感器无人机的控制系统离不开传感器，传感器可以获取无人机周围环境的信息，并将其转化为数字信号。
对于微型无人机来说，传感器的选择对于后续的控制有着至关重要的作用。
以下是一些适合微型无人机的传感器：1.加速度计加速度计可以检测微型无人机在三维空间内的运动状态，包括速度、加速度等信息。
可以用于高精度的定位和位姿控制。
2.陀螺仪陀螺仪可以检测微型无人机的角速度，可以用于控制无人机的方向和姿态。
3.气压计气压计可以检测微型无人机的高度，可以用于高度控制和定高。
4.磁罗盘磁罗盘可以检测微型无人机与地球磁场的角度，可以用于地面定位和导航。
二、控制器控制器是无人机控制系统的核心部件，它接收传感器获取的数据，并进行计算和决策，控制无人机的飞行姿态和航向。
在微型无人机中，由于空间的限制，需要选择更小巧、更高效、更灵活的控制器。
以下是常用的微型无人机控制器：1.飞行控制器飞行控制器是无人机控制系统的核心，一般集成了多种传感器和控制器，可以通过USB接口连接计算机进行调参和升级。
其中，较为常见的控制器包括Naze32、CC3D、APM等。
2.遥控接收机遥控接收机是无人机控制系统的重要组成部分，可以通过信号接收器将遥控器发送的信号转化为数字信号，进而通过控制器进行控制。
相比于飞行控制器，遥控接收机尺寸更小，适合于微型无人机的控制。
三、电机驱动器电机驱动器是控制无人机电机的关键部件，能够将采集的数据转化为电流输出，从而控制无人机的飞行姿态。
针对微型无人机，需要选择轻量化、高效率、高频率的驱动器。
以下是常用的微型无人机电机驱动器：1.电调电调是微型无人机的核心驱动器，相当于电机的“变速器”，可以调整电机的转速和转向。
pix飞控全部参数表,自己编程
pix飞控全部参数表,自己编程摘要：1.Pix 飞控概述2.Pix 飞控的参数表3.编程方法与技巧4.总结正文：【Pix 飞控概述】Pix 飞控是一款应用于无人机、机器人等领域的飞行控制器，以其稳定性、可靠性和易用性受到广泛好评。
通过参数表，用户可以对Pix 飞控进行详细配置，以满足各种应用场景的需求。
【Pix 飞控的参数表】Pix 飞控的参数表包含众多选项，分为以下几个主要类别：1.飞行模式：包括手动模式、自动模式、定高模式等，用户可以根据实际需求进行选择。
2.控制通道：包括油门、方向、升降、副翼等，用户可以自定义控制通道的灵敏度和范围。
3.传感器：包括陀螺仪、加速度计、高度计、GPS 等，用户可以根据无人机的实际配置进行选择。
4.飞行算法：包括PID 控制、自适应控制等，用户可以根据无人机的飞行性能进行选择。
5.电子罗盘：包括校准、启用/禁用等，用户可以确保无人机的导航精度。
6.遥控器：包括遥控器类型、信号频率等，用户可以根据实际需求进行选择。
7.音频视频：包括音频输入/输出、视频输入/输出等，用户可以根据实际需求进行配置。
【编程方法与技巧】对于Pix 飞控的编程，用户需要掌握一定的编程基础。
根据实际需求，用户可以使用C 语言、Python 等编程语言进行开发。
在编程过程中，需要注意以下几点：1.熟悉Pix 飞控的硬件接口和通信协议，确保程序的正确性。
2.合理利用Pix 飞控提供的函数库，简化编程工作。
3.注意代码的结构和可读性，便于后期的维护和升级。
4.对无人机进行充分的测试，确保程序的稳定性和可靠性。
【总结】通过使用Pix 飞控的参数表和编程技巧，用户可以充分发挥无人机的性能，实现各种复杂的飞行任务。
UP30飞控功能简介(固定翼版)
UP30飞控功能简介（固定翼版）简介：UP30型无人机飞控系统包含：机载飞控、地面站软件、通讯设备。
它是一个集成化的系统，包含了所有传感器、GPS、通讯电台，可以控制各种布局的无人驾驶飞机，使用简单方便，控制精度高，GPS导航自动飞行功能强，并且有各种任务接口，方便用户使用各种任务设备。
起飞后即可立即关闭遥控器进入自动导航方式，在地面站上可以随意设置飞行路线和航点，支持飞行中实时修改飞行航点和更改飞行目标点。
具备全自动起降（伞降）的功能。
具备地面站指点飞行模式。
遥控器：•兼容FutabaPCM1024，Futaba2.4G或者JR系列PCM遥控器•地面站可在飞离起飞点后关闭遥控接收功能，防止同频遥控器的干扰，并可在飞回起飞点时自动打开接收机•6通道控制对象可设置（可选控制遥测信号发射、降落伞、襟翼、任务1任务2舵机）•1通道控制副翼或者方向舵可设置舵机：•10个舵机通道•反舵功能每个通道可以单独设置，统一在地面站上操作，使得在安装舵机时可以随意方向安装•捕获舵机中立位置每架飞机的中立舵位可以在飞行中实时设置•舵机50Hz更新率•舵机电源可以单独供给•遥控器直接控制模式RC模式，直接比例控制舵机•13位舵机分辨率•副翼转弯坡度控制•升降舵控制空速或者高度可选•风门控制高度或者空速可选可设置自控最大和最小风门位置，可以设置继电器停车位置，使得关闭发动机风门的同时启动电路停车。
•方向舵转弯速率控制•襟翼•降落伞控制•2个多功能任务舵机可以使用预设值控制，也可以由地面站直接控制；可以控制正射或者自稳平台；可键盘或者游戏杆控制•交联功能1．襟副翼2．升降舵方向舵交联，此模式可以控制V尾3．副翼升降舵交联，此模式可以控制飞翼或者无尾飞机飞控功能：•卡尔曼滤波姿态估算估算滚转角、俯仰角，航向角（需选配3轴电子罗盘）•可设置飞控安装时的偏置角•可设置高度计和空速计的参数•高度与空速保持RPV模式下使用遥控器按命令方式控制：风门摇杆设定飞行速度，升降摇杆设定高度CPV模式下：地面站设定飞行高度、速度UAV模式下：由设定航点的速度和高度控制CRPV模式下：地面站设定飞行高度、速度•高度斜坡控制可以在有高度差的两航点间实现斜坡高度控制•多达10个PID控制回路•内环飞行稳定控制采用30Hz PID回路控制速率•所有PID回路均可在飞行中实时单独的调整•油门PID控制速率1～5Hz•前馈转弯补偿提高转弯过程中的高度控制能力•全自动起降（伞降，滑降需要选配超声波传感器模块）•自驾仪在飞机中可以选择24个安装方向之一•5种控制模式RC模式：遥控器直接控制模式RPV模式：遥控器控制命令值，飞控自动稳定控制（半自主遥控模式）CPV模式：地面站设定飞行速度、高度、航向，飞控自动稳定控制UAV模式：预设导航点全自动导航飞行CRPV模式：游戏杆通过地面站控制飞机滚转坡度，地面站设定飞行速度、高度，飞控自动稳定控制•停车控制内置继电器可以直接控制汽油发动机立即停车，地面站在控制停车时会同时关闭风门•内置软件可升级•多重安全保护：GPS定位保护：如果飞机在自控UAV模式或者CPV飞行过程中GPS不能2D定位（丢星），则飞机可以根据设置的情况进行直飞、原地盘旋或者人工控制立即伞降。
电子罗盘使用方法
电子罗盘使用方法电子罗盘是一种基于磁力感应原理的导航仪器，主要用于测量方向和指示地理北极。
它适用于航海、航空、探险等各种领域，能够帮助人们确定位置、规划航线、找到目标等。
下面将详细介绍电子罗盘的使用方法。
一、放平电子罗盘使用电子罗盘之前，首先需要放平罗盘。
放平罗盘是为了消除外界的磁场干扰，保证测量结果的准确性。
1. 找到一个平稳的地方，远离电磁干扰源，如电线、金属物体等。
2. 拿着罗盘，保持水平，将罗盘慢慢旋转，使指针指向刻度盘上的北标志。
3. 确保罗盘处于水平状态后，可以开始使用。
二、测量方向和角度1. 为了测量方向，您需要将电子罗盘指向所要测量的位置。
- 确保罗盘放置平稳，指针和刻度盘上的朝向指示刻度对齐。
- 将罗盘上的指针对准所要测量的目标，然后读取指针位置对应的刻度值。
- 这个刻度值代表了所测量位置相对于罗盘的方位角度。
2. 为了测量角度，您需要将电子罗盘对准两个位置，并测量两者之间的角度。
- 将罗盘放在第一个位置，以刻度盘上的指示刻度为基准。
- 然后将罗盘移动到第二个位置，将刻度盘上的指针对准与第一个位置相对应的刻度。
- 读取指针对应的刻度值，这个值表示两个位置之间的角度差。
三、调整罗盘和校准1. 如果罗盘指针发生了偏移或不准确，可能需要进行调整和校准。
- 在罗盘的侧面通常会有一些调节旋钮或按钮，用来调整和校准罗盘的指针。
- 您可以根据罗盘的说明书或厂家提供的指导进行调节和校准。
2. 定期进行校准是确保电子罗盘准确度的关键。
- 在对罗盘进行校准之前，需要将罗盘放在水平且没有磁场干扰的地方。
- 根据罗盘的说明书或厂家提供的指导进行校准。
四、注意事项1. 避免磁场干扰，将罗盘远离磁铁、大型金属物体、电线等可能干扰测量结果的物体。
2. 避免屏幕受到过多阳光直射，以免影响观测效果。
3. 了解罗盘的使用范围和工作温度，避免在超出其工作条件的环境中使用。
4. 每次使用前，先检查罗盘的电池电量，确保有足够的电量正常运行。
浅析无线电罗盘的现状和发展趋势
浅析无线电罗盘的现状和发展趋势摘要：无线电罗盘是飞机无线电导航分系统中一个重要的组成部分。
各类飞机基本都安装有无线电罗盘。
无线电罗盘是最早使用的导航设备之一，其构造简单，使用方便。
本文首先对飞机无线电罗盘的基本组成进行介绍，然后分析现阶段常用的无线电罗盘，最后对无线电罗盘的发展趋势进行展望。
关键词：飞机无线电罗盘发展趋势无线电罗盘运用无线电测向技术，具有广泛的用途。
无线电罗盘是用来指示飞机航向的导航仪表，其从严格意义上讲，它并不是罗盘，因为它并不指向地磁的北极，而是相对于它调谐的无线电台方向[1]。
无线电罗盘工作在200-1800kHz频段，这个频段有很多地面导航台可以利用。
飞行员根据飞机仪表盘上显示的相对方位角，操控飞机完成向台或者背台飞行，甚至可以利用无线电罗盘进行着陆。
所以，无线电罗盘是飞机上一个非常重要的机载设备，对于引导飞机和飞行安全起着关键性作用。
1.无线电罗盘系统的基本组成无线电罗盘的机载设备一般由天线、接收机、控制盒、指示器等组成。
1.1 天线无线电罗盘有两种天线，一种是垂直天线，用来调谐接收机和识别方向，垂直天线不具有方向性；另一个是环形天线用于接收来自地面导航台的信号，向接收机提供方位信息，环形天线具有方向性。
现代飞机大多将垂直天线和环形天线用组合天线替代，直接与接收机相连。
1.2 接收机现代的无线电罗盘接收机比早期的接收机有很大改进。
早期的无线电罗盘大多由电子管装成，体积大，重量重，可靠性也差。
上个世纪50-60年代采用了晶体管线路，体积和重量减少很多，但因为是由分立元件组成的，可靠性仍不理想。
到了上个世纪70-80年代，无线电罗盘采用集成电路和印刷版线路，体积和重量就更小、更轻、可靠性也大大优于电子管和晶体管式的设备。
[2]现代机载无线电罗盘大多采用超外差一次或二次混频电路、频率合成器和BCD（二-十进制）或五中取二调谐方式。
接收机通常包括有信号接收线路、环形天线线路、方位信息处理电路和监控电路。
电子罗盘目标定位定向方法研究
EQUIPMENT TECHNOLOGY中国军转民85电子罗盘目标定位定向方法研究刘伟近年来，通过获取的测量基准利用电子罗盘，开展远距离目标定向定位在相关行业的研究方兴未艾，随着技术日趋成熟，定向定位精度也在不断提高，其研究成果广泛应用到飞行器导航、军用测绘、卫星天线定向等领域，硬件已嵌入到便携式武器装备中。
如美国KVH 公司的C100系列磁通门电子罗盘、PNI 公司的TCM 系列三维电子罗盘、Honeywell 公司研制的HMR 系列磁阻传感器电子罗盘等，其方位测量精度在倾斜45°时仍能达到0.5°以上。
国内对电子罗盘在不同领域的应用也开展了相应的深入研究，如西北某大学将磁通门技术应用于无人机项目；航空某所研制了三轴磁通门捷联式磁罗盘；深圳瑞芬公司的RION 系列电子罗盘，精度达到0.5°；中船总某所弱磁实验室研制的MC 系列电子罗盘已应用在测绘导航装备中。
本文通过分析电子罗盘的工作原理和应用特点，对电子罗盘在定向定位方面的推广应用提出了见解。
一、工作原理电子罗盘通常由三轴磁阻传感器，两轴倾斜传感器组成，并带有A/D 转换电路和微处理器。
图1所示电子罗盘为倾角补偿电子罗盘, 其输出的磁方位角不受载体倾斜的影响，分为传感器模块、信号调理采集模块以及主控制器模块。
三轴磁阻传感器正交安装，测量载体坐标系下地球磁场强度在三个坐标轴的分量HX、HY、HZ，倾角传感器通过敏感重力分量gX、gY 测量罗盘的俯仰角和滚动角，通过坐标转换可得到载体的磁方位角（计算方法见式7~9）。
二、电子罗盘应用特点在远距离目标定向定位中电子罗盘作为快速测量的传感器，主要利用其体积小、重量轻、功耗小、价格低、系统反应时间短，可嵌入到系统或设备内部的优势，与陀螺寻北仪相比，具有系统结构简单、可快速动态测量、抗震抗冲击性能好、架撤方便、动态漂移率低等较为明显的优势。
但是实际使用中，电子罗盘也存在着如下缺点：（1）定向精度低；（2）受外界磁场环境影响大；（3）磁偏角变化较大；（4）为了提高电子罗盘的测量精度，需要在测量前对其进行标定、校准，并对其圆周特性进行补偿等。
多旋翼飞行器设计与控制_北京航空航天大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
多旋翼飞行器设计与控制_北京航空航天大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.欧拉转动中，将地球固联坐标系绕固定点转动（）次可以使它与机体坐标系的三轴指向一致。
参考答案:三次2.螺旋桨桨盘倾斜安装的好处是（）参考答案:前飞时可以不倾斜机身3.多旋翼动力学模型的输出不包括（）参考答案:位置4.同等条件下，飞行距离最远的飞行器是（）。
参考答案:固定翼飞行器5.多旋翼超声波测距仪检测不到反射波的原因可能有哪些？（）参考答案:机体俯仰角过大_机体距离地面过远_机体滚转角过大6.一个飞行控制系统(FCS)或者自动驾驶仪除了需要底层控制模块，还需要什么( )参考答案:决策模块7.遥控器上可设置的飞行参数包括（）参考答案:油门的正反_摇杆灵敏度大小_摇杆功能设定8.判断系统【图片】的可观性（）参考答案:可观9.对于带光流传感器的半自主自驾仪多旋翼的自稳定模式，关于水平位置通道的描述正确的是（）参考答案:水平位置通道是不稳定的_水平速度通道是稳定的10.而在（）实验中，输入信号可以任意选择，因此能获得更多的系统信息。
参考答案:开环11.理论上加速度计可以测量下列哪些量？（）参考答案:比力_滚转角_俯仰角12.姿态控制的目标是（）参考答案:_13.稳定性和飞行性能之间是什么关系（）参考答案:稳定性越高飞行性能越差14.避障技术包括（）参考答案:声呐系统_激光雷达15.多旋翼的建模包含哪些部分？（）参考答案:刚体运动学模型_动力系统模型_控制效率模型_刚体动力学模型16.不考虑动力系统动态特性时，电机模型中可忽略的有（）参考答案:电感17.一般情况下，空载电流对悬停时间的影响（）参考答案:有影响，但是影响较小18.单目视觉系统（）获取绝对尺度信息参考答案:不能19.下列多旋翼构型，当有任意一个旋翼失效时，哪些构型可以采用放弃偏航的方式实现安全着陆（）参考答案:__20.表示材料或结构在外力作用下抵抗破坏的能力的物理量为（）参考答案:强度21.当电子罗盘不健康时，则多旋翼无法实现以下哪个功能（）参考答案:定点悬停22.多旋翼可靠性高主要是因为（）参考答案:无刷直流电机_没有活动关节23.如果得到的误差传递函数为【图片】，其中【图片】而是频率为幅值为1的正弦信号，那么关于最终误差表述正确的是（）参考答案:收敛到 024.在做系统辨识时，传递函数阶数的选取应（）参考答案:尽可能小25.水平速度通道中的速度是指（），这样才能与偏航角无关参考答案:机体系下的速度26.工具箱( )在多种真实飞机的系统辨识中得到了广泛的应用参考答案:CIFER27.对于半自主自驾仪的多旋翼，遥控指令能直接控制多旋翼的以下变量( )参考答案:俯仰角和滚转角_垂直高度方向的速度_偏航角速度28.在多旋翼控制模型系统辨识中，下列（）先验知识对系统辨识有用参考答案:有无速度反馈_偏航通道的模型形式_水平位置通道的模型形式_高度通道的模型形式29.系统辨识方法包括( )参考答案:最小二乘方法_子空间辨识方法_PEM（Prediction-Error Minimization）方法_最大似然率方法30.对于半自主自驾仪的多旋翼的自稳定模式，关于高度通道的描述正确的是（）参考答案:高度方向的速度通道是稳定的_高度通道是不稳定的31.对于半自主自驾仪的多旋翼的自稳定模式，关于偏航通道的描述正确的是（）参考答案:偏航角速度通道是稳定的_偏航通道是不稳定的32.多旋翼在悬停下主要受到（）参考答案:重力_拉力33.直升机的升力主要由（）控制参考答案:油门_总距操纵杆34.多旋翼“刷锅”其实指的以一个目标为中心点，飞行器围着它转圈拍摄。
电子罗盘的应用原理
电子罗盘的应用原理1. 什么是电子罗盘电子罗盘（Electronic Compass）是一种能够测量地球磁场方向的仪器。
通过电子罗盘，我们可以确定物体相对于地球磁场的方向，从而实现导航和定位功能。
2. 电子罗盘的工作原理电子罗盘的工作原理基于地球的磁场和硬件中的传感器。
主要包括磁强计和加速度计。
2.1 磁强计磁强计是电子罗盘的核心部件，用于测量地球磁场的强度和方向。
磁强计通常由三个轴向的磁场传感器组成。
•X轴传感器：用于测量地球磁场在水平X轴方向的强度。
•Y轴传感器：用于测量地球磁场在水平Y轴方向的强度。
•Z轴传感器：用于测量地球磁场在垂直Z轴方向的强度。
通过测量不同轴向的磁场强度，磁强计能够确定物体相对于地球磁场的方向。
2.2 加速度计加速度计是电子罗盘的辅助部件，用于测量物体的加速度和倾斜角度。
加速度计通常由三个轴向的加速度传感器组成。
•X轴传感器：用于测量物体在水平X轴方向的加速度和倾斜角度。
•Y轴传感器：用于测量物体在水平Y轴方向的加速度和倾斜角度。
•Z轴传感器：用于测量物体在垂直Z轴方向的加速度和倾斜角度。
加速度计的数据可以帮助电子罗盘补偿偏航角度的误差。
3. 电子罗盘的工作模式电子罗盘通常有两种工作模式：绝对模式和相对模式。
3.1 绝对模式绝对模式是电子罗盘的基本工作模式。
在绝对模式下，电子罗盘通过测量地球磁场的方向，输出物体相对于地球真北的偏航角度。
3.2 相对模式相对模式是电子罗盘的扩展工作模式。
在相对模式下，电子罗盘需要事先进行校准，以获取参考方向。
一旦校准完成，电子罗盘将基于参考方向输出物体相对于参考方向的角度。
4. 电子罗盘的应用电子罗盘在现代生活中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：•导航系统：电子罗盘可以用于汽车导航系统、智能手机导航应用等，帮助用户确定行驶方向。
•航空导航：电子罗盘在飞机和无人机中被广泛使用，用于飞行导航和飞行控制。
•户外探险：电子罗盘是登山、徒步等户外活动中的重要工具，可以帮助人们确定方向并避免迷失。
基于ARM的小型无人机飞行控制器设计
无人机在飞行过程中， 为了实现一定的飞行任务， 飞行控制 器首先要能稳定飞行的姿态、速度和高度， 使其按预定的航路飞 行； 还要能控制飞行 的 姿 态 、速 度 和 高 度 ， 使 其 能 按 照 地 面 工 作 人员的遥控指令来调整， 适应飞行任务的改变， 并且能够自适应 调整来适应飞行环境的变化。随着无人机任务的不断复杂， 对 无人机性能的要求越来 越 高 ， 不 仅 要 求 飞 行 距 离 远 、高 度 高 、续 航时间长， 而且要求无人机飞行速度快和载荷多， 同时具有故障 自 诊 断 、故 障 自 修 复 、自 主 飞 行 等 等 诸 多 功 能 。 因 此 无 人 机 上 的 飞行控制器不仅仅保持和控制无人机飞行，
ＲＳ－ ２３２ 或 者 ＲＳ－ ４８５ 接 口 ， 而 Ｓ３Ｃ２４１０ 片 内 集 成 了 ３ 个 ＵＡＲＴ
接 口 ， 不 能 满 足 系 统 的 需 要 。 选 用 专 用 串 口 扩 展 芯 片 ＬＰ２３２８，
它 可 以 把 一 个 ＵＡＲＴ 串 行 口 扩 展 成 ３ 个 全 新 的 全 双 工 ＵＡＲＴ
飞行控制器功能无人机在飞行过程中为了实现一定的飞行任务飞行控制器首先要能稳定飞行的姿态速度和高度使其按预定的航路飞还要能控制飞行的姿态速度和高度使其能按照地面工作人员的遥控指令来调整适应飞行任务的改变并且能够自适应调整来适应飞行环境的变化
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合， 这样将获得比较高的性价比。ＳＤＲＡＭ 由两片 Ｋ４Ｓ５６１６３２ 组
成共 ６４Ｍ 字节， 工作 ３２ 位模式下； ＮＡＮＤ ＦＬＡＳＨ 采用的是 ６４Ｍ
字节的 Ｋ９Ｆ１２０８， 可兼容 １６Ｍ、３２Ｍ、１２８Ｍ 字 节 ； ＮＯＲ ＦＬＡＳＨ 采
磁场常见用途
磁场常见用途磁场作为一种物理现象，广泛应用于各个领域。
以下是磁场常见用途的一些例子：1. 电机和发电机：磁场用于驱动电动机和发电机。
通过利用电流在磁场中受力的特性，电机可以将电能转化为机械能，而发电机可以将机械能转化为电能。
比如在交流电机中，通过不断变换磁场方向来实现电动机的正常运转。
2. 变压器：变压器是利用磁场感应的原理来调节电压的设备。
当一个交变电流通过一个线圈时，产生的磁场会感应出另一个线圈中的电流，从而实现电压的变化。
变压器广泛应用于电力输送和电子设备中，能够将高电压变成适合使用的低电压。
3. 磁共振成像：磁共振成像（MRI）是一种医学影像技术，通过利用磁场对人体内部组织的影响来产生图像。
人体内的水分子在磁场的作用下发生共振，从而可以得到人体内部的详细结构信息。
MRI在诊断疾病、观察人体解剖结构和研究脑功能等方面有重要应用。
4. 磁卡和磁带：磁卡和磁带是利用磁场记录和读取信息的媒体。
通过在介质上磁化来记录二进制信息，再通过磁头读取磁场的变化来还原信息。
磁卡广泛应用于银行卡、信用卡、门禁卡等领域，而磁带则主要用于音频录音和数据存储。
5. 磁选：磁选是一种将矿石、废品等物质中的稀土磁性矿物分离的方法。
通过在磁场中对物质进行处理，磁性物质会受力被吸附并分离出来。
磁选广泛应用于矿山、冶金和环境清洁等领域，对资源的回收和再利用有着重要作用。
6. 磁存储：磁存储是指利用磁性材料记录和存储信息。
如硬盘和磁带等。
通过在磁性材料上磁化来存储信息，并通过磁头在磁场中读取信息。
磁存储技术在计算机和大容量存储设备中得到广泛应用，具有存储容量大、读写速度快等优点。
7. 电子罗盘：电子罗盘利用了磁场的特性来指示方向。
通过检测地球磁场的变化来确定罗盘的方向，可以在航海、飞行、探险等领域中用于导航和定位。
8. 扬声器：扬声器是利用磁场的力效应将电能转化为声能的设备。
在扬声器中，磁场与电流的相互作用使扬声器振动，产生声波。
三轴磁通量
三轴磁通量三轴磁传感器，也被称为电子罗盘，是运动传感核心组成部分。
它由三个互相垂直的线圈组成，每个线圈内部都含有一个磁场传感器。
这些传感器能够测量三个轴向上的磁场强度。
当外部磁场施加在磁力计上时，磁场传感器会感应到磁场的变化，进而产生电流。
通过测量电流的大小，可以确定磁场的强度。
对三个轴向的磁场进行测量和组合，可以得到三轴磁场的向量值。
在无人机、智能手表、导航设备等领域，三轴磁传感器得到了广泛的应用。
它承载着至关重要的绝对指向作用，为稳定飞行、辅助导航等多样化功能保驾护航。
这些设备中的三轴磁传感器通常采用一个直立式Z轴配合一个水平XY轴的结构。
其中，水平传感器负责感应X、Y轴两个维度的磁场，而垂直传感器则负责感应Z轴维度的磁场。
然而，直立式Z轴传感器存在一些使用上的弊端。
例如，它的结构相对复杂，容易在封装过程中出现线路断裂或接点结构变化等问题。
此外，这种传感器对环境温度较为敏感，极端天气或温度变化可能导致传感器失灵，从而增加用户的售后维护成本。
通量，通常指的是在流体运动中，单位时间内流经某单位面积的某属性量，是表示某属性量输送强度的物理量。
这个概念在电磁学、热学、流体力学等多个物理学分支中都有广泛的应用。
在电磁学中，磁通量表示磁场中穿过某个面的磁感线条数，等于磁感应强度与面积在垂直于磁场方向的投影的乘积。
磁通量通常用于描述磁场在空间中的分布和变化，以及磁场与电流之间的相互作用。
磁通量的单位是韦伯（Wb）。
在热学中，热通量表示单位时间内通过单位面积的热量，用于描述热量在空间中的传递和分布。
热通量的单位是瓦特每平方米（W/m ²）。
在流体力学中，质量通量或体积通量表示单位时间内通过单位面积的质量或体积，用于描述流体在空间中的运动和输运过程。
质量通量和体积通量的单位分别是千克每秒每平方米（kg/(s·m²)）和立方米每秒每平方米（m³/(s·m²)）。
电子罗盘基础知识及校准
无人机——磁力计/电子罗盘学习及校准电子罗盘是一种重要的导航工具，能实时提供移动物体的航向和姿态。
随着半导体工艺的进步和手机操作系统的发展，集成了越来越多传感器的智能手机变得功能强大，很多手机上都实现了电子罗盘的功能。
而基于电子罗盘的应用（如Android的Skymap）在各个软件平台上也流行起来。
要实现电子罗盘功能，需要一个检测磁场的三轴磁力传感器和一个三轴加速度传感器。
随着微机械工艺的成熟，意法半导体推出将三轴磁力计和三轴加速计集成在一个封装里的二合一传感器模块LSM303DLH，方便用户在短时间内设计出成本低、性能高的电子罗盘。
本文以LSM303DLH为例讨论该器件的工作原理、技术参数和电子罗盘的实现方法。
1.地磁场和航向角的背景知识如图1所示，地球的磁场象一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极。
在磁极点处磁场和当地的水平面垂直，在赤道磁场和当地的水平面平行，所以在北半球磁场方向倾斜指向地面。
用来衡量磁感应强度大小的单位是Tesla或者Gauss（1Tesla=10000Gauss）。
随着地理位置的不同，通常地磁场的强度是0.4-0.6 Gauss。
需要注意的是，磁北极和地理上的北极并不重合，通常他们之间有11度左右的夹角。
图1 地磁场分布图地磁场是一个矢量，对于一个固定的地点来说，这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。
如果保持电子罗盘和当地的水平面平行，那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来，如图2所示。
图2 地磁场矢量分解示意图实际上对水平方向的两个分量来说，他们的矢量和总是指向磁北的。
罗盘中的航向角（Azimuth）就是当前方向和磁北的夹角。
由于罗盘保持水平，只需要用磁力计水平方向两轴（通常为X轴和Y轴）的检测数据就可以用式1计算出航向角。
当罗盘水平旋转的时候，航向角在0?- 360?之间变化。
2．ST集成磁力计和加速计的传感器模块LSM303DLH2.1 磁力计工作原理在LSM303DLH中磁力计采用各向异性磁致电阻（Anisotropic Magneto-Resistance）材料来检测空间中磁感应强度的大小。
浅析IIC及其在电子罗盘上的应用
浅析IIC及其在电子罗盘上的应用作者：郑传尧来源：《电脑知识与技术》2019年第03期摘要：STM32模拟IIC，实现与QMC5883L电子罗盘通信，经过数学计算得到最终数据并显示在LCD屏上的指定位置，通过数值判断方向，实现简单指南针的功能。
关键词：STM32;电子罗盘;IIC;软件模拟中图分类号：TP391; ; ; ; 文献标识码：A; ; ; ; 文章编号：1009-3044（2019）03-0218-03人机交互（HMI）已经独立为一门学科。
人机界面（HCI）指出，HCI是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口。
手机是人机交互的完美体现。
从古代的司南到近代的实体指南针，再到手机界面上的虚拟指南针，在这个过程中，指南针赋予时代发展的意义重大。
电子罗盘在虚拟指南针实现上起到了信息采集者的作用。
信息采集完后需要信息运输者进行传输，IIC总线起到了信息运输者的作用。
在运输过程中为了保证运输效率，正确率，必须对传输过程制定约束， IIC总线协议起到约束的作用。
只有保证信息采集者、信息运输者能够正常运作，才能实现数据最后的视觉呈现。
1 IIC介绍物理结构上，SDA和SCL构成IIC的通信线路，其中SDA为数据线，提供数据传输，SCL为时钟线，提供传输时钟。
连接在IIC总线上的设备，既可以作为数据发送端，同时也可以作为数据接收端。
当主控器为Master时，被控器为Slave时，并联在总线上，他们各自都有唯一的地址，这些地址就是打开IIC总线上连接设备大门的钥匙。
在信息传输过程中，连接在IIC总线上的每一个器件都可作为Master、Slave使用，也可作为发送端、接收端使用。
CPU发出的控制信号分为地址码和数据码两个部分：地址码用来选址，数据码是通信的内容，这样各个器件的控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立。
图1为IIC总线设备连接硬件结构图。
图2为IIC总线时序图，从图中得知IIC总线在传送数据的过程中共有三种类型信号，分别是：开始信号（START）、应答信号（ACK）和结束信号（STOP）。
无人机的双闭环模糊控制优化
无人机的双闭环模糊控制优化摘要：设计的飞行控制系统采用自动导航算法的优化以及PID控制算法和模糊控制算法的结合运用实现定位和轨迹设定。
在该飞控的控制下，多轴植保无人机可以实现农药喷洒，且达到3KG以上载重的农药喷洒，持续作业时间不低于20分钟的技术要求。
关键词：无人机；PID；飞控1 引言中国有18亿亩耕地，每年每亩的农药喷洒人力成本约为100元，总额是1800亿的市场规模，即便折算三分之一，也有600亿的市场规模。
如果能拿下这块市场，将彻底实现无人机喷洒农药模式。
致力于喷洒农药的植保无人机将承载中国数亿农民的农业现代化的梦想！多轴植保无人机应用潜力并没有被完全开发出来的主要原因是飞控技术以及整体解决方案不够成熟。
开发一部基于微控制器的稳定且安全的飞控系统和原理样机尤为重要。
该飞控可以用于控制多轴无人机，农药喷洒等飞行作业任务，无人机在脱离无线电遥控下可以顺利降落，避免脱离控制区域。
现存在的主要技术问题：具有自主支持产权的多轴无人机飞控系统硬件电路控制板和样机都相对比较成熟，有很多商业化的产品，例如深圳大疆科技的无人机已经在航拍领域占有了40%左右的市场份额，而多轴植保无人机发展相对滞后。
而目前通用航空领域的植保用民用飞机可能会被植保无人机逐步代替[1-2]。
飞控中设计了GPS+电子罗盘导航系统，可按照地面站要求的轨迹进行飞行。
多轴无人机（Multirotor），是一种具有两个旋翼轴以上的旋翼航空器。
由每个轴末端的电动机转动，带动旋翼产生上升动力。
旋翼的角度固定而不像直升飞机那样可变。
通过改变不同旋翼之间的相对速度可以改变推进力的扭矩，从而控制无人机的运行轨迹，该种无人机的核心部件是飞控系统[1-2]。
飞控系统分为人工飞行控制系统和自动飞行控制系统两大类。
由飞行员通过对驾驶杆和脚蹬的操纵实现控制任务的系统，称为人工飞行控制系统。
最简单的人工飞行控制系统就是机械操纵系统。
自动飞行控制系统是不依赖于驾驶员操纵驾驶杆和脚蹬指令而自动完成控制任务的系统[3-5]。
无人机——磁力计电子罗盘学习及校准
无人机——磁力计/电子罗盘学习及校准电子罗盘是一种重要的导航工具,能实时提供移动物体的航向和姿态｡随着半导体工艺的进步和手机操作系统的发展,集成了越来越多传感器的智能手机变得功能强大,很多手机上都实现了电子罗盘的功能｡而基于电子罗盘的应用(如Android的Skymap)在各个软件平台上也流行起来｡要实现电子罗盘功能,需要一个检测磁场的三轴磁力传感器和一个三轴加速度传感器｡随着微机械工艺的成熟,意法半导体推出将三轴磁力计和三轴加速计集成在一个封装里的二合一传感器模块LSM303DLH,方便用户在短时间内设计出成本低､性能高的电子罗盘｡本文以LSM303DLH为例讨论该器件的工作原理､技术参数和电子罗盘的实现方法｡1.地磁场和航向角的背景知识如图1所示,地球的磁场象一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极｡在磁极点处磁场和当地的水平面垂直,在赤道磁场和当地的水平面平行,所以在北半球磁场方向倾斜指向地面｡用来衡量磁感应强度大小的单位是Tesla或者Gauss(1Tesla=10000Gauss)｡随着地理位置的不同,通常地磁场的强度是0.4-0.6 Gauss｡需要注意的是,磁北极和地理上的北极并不重合,通常他们之间有11度左右的夹角｡图1 地磁场分布图地磁场是一个矢量,对于一个固定的地点来说,这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量｡如果保持电子罗盘和当地的水平面平行,那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来,如图2所示｡图2 地磁场矢量分解示意图实际上对水平方向的两个分量来说,他们的矢量和总是指向磁北的｡罗盘中的航向角(Azimuth)就是当前方向和磁北的夹角｡由于罗盘保持水平,只需要用磁力计水平方向两轴(通常为X轴和Y轴)的检测数据就可以用式1计算出航向角｡当罗盘水平旋转的时候,航向角在0?- 360?之间变化｡2.ST集成磁力计和加速计的传感器模块LSM303DLH2.1 磁力计工作原理在LSM303DLH中磁力计采用各向异性磁致电阻(Anisotropic Magneto-Resistance)材料来检测空间中磁感应强度的大小｡这种具有晶体结构的合金材料对外界的磁场很敏感,磁场的强弱变化会导致AMR自身电阻值发生变化｡在制造过程中,将一个强磁场加在AMR上使其在某一方向上磁化,建立起一个主磁域,与主磁域垂直的轴被称为该AMR的敏感轴,如图3所示｡为了使测量结果以线性的方式变化,AMR材料上的金属导线呈45º角倾斜排列,电流从这些导线上流过,如图4所示｡由初始的强磁场在AMR材料上建立起来的主磁域和电流的方向有45º的夹角｡图3 AMR材料示意图图4 45º角排列的导线当有外界磁场Ha时,AMR上主磁域方向就会发生变化而不再是初始的方向了,那么磁场方向和电流的夹角θ也会发生变化,如图5所示｡对于AMR材料来说,θ角的变化会引起AMR自身阻值的变化,并且呈线性关系,如图6所示｡图5 磁场方向和电流方向的夹角图6 θ-R特性曲线ST利用惠斯通电桥检测AMR阻值的变化,如图7所示｡R1/R2/R3/R4是初始状态相同的AMR电阻,但是R1/R2和R3/R4具有相反的磁化特性｡当检测到外界磁场的时候,R1/R2阻值增加∆R而R3/R4减少∆R｡这样在没有外界磁场的情况下,电桥的输出为零;而在有外界磁场时电桥的输出为一个微小的电压∆V｡图7 惠斯通电桥当R1=R2=R3=R4=R,在外界磁场的作用下电阻变化为∆R时,电桥输出?V正比于?R｡这就是磁力计的工作原理｡2.2 置位/复位(Set/Reset)电路由于受到外界环境的影响,LSM303DLH中AMR上的主磁域方向不会永久保持不变｡LSM303DLH内置有置位/复位电路,通过内部的金属线圈周期性的产生电流脉冲,恢复初始的主磁域,如图8所示｡需要注意的是,置位脉冲和复位脉冲产生的效果是一样的,只是方向不同而已｡图8 LSM303DLH置位/复位电路置位/复位电路给LSM303DLH带来很多优点:1) 即使遇到外界强磁场的干扰,在干扰消失后LSM303DLH也能恢复正常工作而不需要用户再次进行校正｡2) 即使长时间工作也能保持初始磁化方向实现精确测量,不会因为芯片温度变化或内部噪音增大而影响测量精度｡3) 消除由于温漂引起的电桥偏差｡2.3 LSM303DLH的性能参数LSM303DLH集成三轴磁力计和三轴加速计,采用数字接口｡磁力计的测量范围从1.3 Gauss到8.1 Gauss共分7档,用户可以自由选择｡并且在20 Gauss以内的磁场环境下都能够保持一致的测量效果和相同的敏感度｡它的分辨率可以达到8 mGauss并且内部采用12位ADC,以保证对磁场强度的精确测量｡和采用霍尔效应原理的磁力计相比,LSM303DLH的功耗低,精度高,线性度好,并且不需要温度补偿｡LSM303DLH具有自动检测功能｡当控制寄存器A被置位时,芯片内部的自测电路会产生一个约为地磁场大小的激励信号并输出｡用户可以通过输出数据来判断芯片是否正常工作｡作为高集成度的传感器模组,除了磁力计以外LSM303DLH还集成一颗高性能的加速计｡加速计同样采用12位ADC,可以达到1mg的测量精度｡加速计可运行于低功耗模式,并有睡眠/唤醒功能,可大大降低功耗｡同时,加速计还集成了6轴方向检测,两路可编程中断接口｡3. ST电子罗盘方案介绍一个传统的电子罗盘系统至少需要一个三轴的磁力计以测量磁场数据,一个三轴加速计以测量罗盘倾角,通过信号条理和数据采集部分将三维空间中的重力分布和磁场数据传送给处理器｡处理器通过磁场数据计算出方位角,通过重力数据进行倾斜补偿｡这样处理后输出的方位角不受电子罗盘空间姿态的影响,如图9所示｡图9 电子罗盘结构示意图LSM303DLH将上述的加速计､磁力计､A/D转化器及信号条理电路集成在一起,仍然通过I2C总线和处理器通信｡这样只用一颗芯片就实现了6轴的数据检测和输出,降低了客户的设计难度,减小了PCB板的占用面积,降低了器件成本｡LSM303DLH的典型应用如图10所示｡它需要的周边器件很少,连接也很简单,磁力计和加速计各自有一条I2C总线和处理器通信｡如果客户的I/O接口电平为1.8V,Vdd_dig_M､Vdd_IO_A和Vdd_I2C_Bus 均可接1.8V供电,Vdd使用2.5V以上供电即可;如果客户接口电平为2.6V,除了Vdd_dig_M要求1.8V以外,其他皆可以用2.6V｡在上文中提到,LSM303DLH需要置位/复位电路以维持AMR的主磁域｡C1和C2为置位/复位电路的外部匹配电容,由于对置位脉冲和复位脉冲有一定的要求,建议用户不要随意修改C1和C2的大小｡图10 LSM303DLH典型应用电路图对于便携式设备而言,器件的功耗非常重要,直接影响其待机的时间｡LSM303DLH可以分别对磁力计和加速计的供电模式进行控制,使其进入睡眠或低功耗模式｡并且用户可自行调整磁力计和加速计的数据更新频率,以调整功耗水平｡在磁力计数据更新频率为7.5Hz､加速计数据更新频率为50Hz时,消耗电流典型值为0.83mA｡在待机模式时,消耗电流小于3uA｡4. 铁磁场干扰及校准电子指南针主要是通过感知地球磁场的存在来计算磁北极的方向｡然而由于地球磁场在一般情况下只有微弱的0.5高斯,而一个普通的手机喇叭当相距2厘米时仍会有大约4高斯的磁场,一个手机马达在相距2厘米时会有大约6高斯的磁场,这一特点使得针对电子设备表面地球磁场的测量很容易受到电子设备本身的干扰｡磁场干扰是指由于具有磁性物质或者可以影响局部磁场强度的物质存在,使得磁传感器所放置位置上的地球磁场发生了偏差｡如图11所示,在磁传感器的XYZ 坐标系中,绿色的圆表示地球磁场矢量绕z 轴圆周转动过程中在XY平面内的投影轨迹,再没有外界任何磁场干扰的情况下,此轨迹将会是一个标准的以O(0,0)为中心的圆｡当存在外界磁场干扰的情况时,测量得到的磁场强度矢量α将为该点地球磁场β与干扰磁场γ的矢量和｡记作:图11 磁传感器XY坐标以及磁力线投影轨迹一般可以认为,干扰磁场γ在该点可以视为一个恒定的矢量｡有很多因素可以造成磁场的干扰,如摆放在电路板上的马达和喇叭,还有含有铁镍钴等金属的材料如屏蔽罩,螺丝,电阻, LCD背板以及外壳等等｡同样根据安培定律有电流通过的导线也会产生磁场,如图12｡图12 电流对磁场产生的影响为了校准这些来自电路板的磁场干扰,主要的工作就是通过计算将γ求出｡4.1 平面校准方法针对XY轴的校准,将配备有磁传感器的设备在XY平面内自转,如图11,等价于将地球磁场矢量绕着过点O(γx,γy)垂直于XY平面的法线旋转, 而红色的圆为磁场矢量在旋转过程中在XY平面内投影的轨迹｡这可以找到圆心的位置为((Xmax + Xmin)/2, (Ymax + Ymin)/2). 同样将设备在XZ平面内旋转可以得到地球磁场在XZ平面上的轨迹圆,这可以求出三维空间中的磁场干扰矢量γ(γx, γy, γz).4.2 立体8字校准方法一般情况下,当带有传感器的设备在空中各个方向旋转时,测量值组成的空间几何结构实际上是一个圆球,所有的采样点都落在这个球的表面上,如图13所示,这一点同两维平面内投影得到的圆类似｡图13 地球磁场空间旋转后在传感器空间坐标内得到球体这种情况下,可以通过足够的样本点求出圆心O(γx, γy, γz), 即固定磁场干扰矢量的大小及方向｡公式如下:8字校准法要求用户使用需要校准的设备在空中做8字晃动,原则上尽量多的让设备法线方向指向空间的所有8个象限,如图14所示｡图14 设备的空中8字校准示意图4.2 十面校准方法同样,通过以下10面校准方法,也可以达到校准的目的｡图15 10面交准法步骤如图16所示,经过10面校准方法之后,同样可以采样到以上所述球体表面的部分轨迹,从而推导出球心的位置,即固定磁场干扰矢量的大小及方向｡图16 10面校准后的空间轨迹5.倾斜补偿及航偏角计算经过校准后电子指南针在水平面上已经可以正常使用了｡但是更多的时候手机并不是保持水平的,通常它和水平面都有一个夹角｡这个夹角会影响航向角的精度,需要通过加速度传感器进行倾斜补偿｡对于一个物体在空中的姿态,导航系统里早已有定义,如图17所示,Android中也采用了这个定义｡Pitch(Φ)定义为x轴和水平面的夹角,图示方向为正方向;Roll(θ)定义为y轴和水平面的夹角,图示方向为正方向｡由Pitch角引起的航向角的误差如图18所示｡可以看出,在x轴方向10度的倾斜角就可以引起航向角最大7-8度的误差｡图17 Pitch角和Roll角定义图18 Pitch角引起的航向角误差手机在空中的倾斜姿态如图19所示,通过3轴加速度传感器检测出三个轴上重力加速度的分量,再通过式2可以计算出Pitch和Roll｡图19 手机在空中的倾斜姿态式3可以将磁力计测得的三轴数据(XM,YM ,ZM)通过Pitch和Roll 转化为式1中计算航向角需要的Hy和Hx｡之后再利用式1计算出航向角｡6.Android平台指南针的实现在当前流行的android 手机中,很多都配备有指南针的功能｡为了实现这一功能,只需要配备有ST提供的二合一传感模块LSM303DLH,ST 提供整套解决方案｡Android中的软件实现可以由以下框图表示:其中包括:BSP ReferenceLinux Kernel Driver (LSM303DLH_ACC + LSM303DLH_MAG)HAL Library(Sensors_lsm303dlh + Liblsm303DLH) for sensors.default.so经过library 的计算,上层的应用可以很轻松的运用由Android定义由Library提供的航偏角信息进行应用程序的编写｡。