[发明专利]一种无需倾角补偿的电子罗盘

说明书

一种无需倾角补偿的电子罗盘，包括密封壳体和外部电路，密封壳体内设有常平架，常平架上设有二维磁传感器，二维磁传感器通过无线供电通讯内部电路与壳体外的外部电路连接。本发明对现有电子罗盘在动态条件下存在误差较大，无法应用在具有晃动或者振动的运动平台下的缺点，提出了一种无需进行倾角补偿的二维磁传感器方案，以适应具有晃动或者振动的运动平台，并具有较高的精度和不受安装平台倾斜姿态限制的优点。

技术领域

本发明涉及一种无需倾角补偿的电子罗盘，属于导航技术领域。

背景技术

罗盘是一种古老的导航、定向工具，被广泛应用于车辆、船舶、飞行器等交通工具或者平台当中。罗盘可以分为两大类：一是传统的指针式罗盘，其原理是利用磁针在地球磁场中的固有指向特性，来指示方向；另外一种是电子罗盘，其原理是利用三轴磁传感器测得X、Y、Z三轴磁信号，经AD采集后，然后结合三轴加速度计(或倾斜仪)提供的倾斜角(俯仰角和横滚角)，建立数学模型，解算出航向角数据。

指针式罗盘，通常是放置在水平条件下使用的。当在车辆、船舶、飞行器等可能存在倾斜的平台下，便把指针式罗盘放置在万向节或者常平架上使得罗盘自动保持平衡，以维持水平状态，仍然可以指示方向或者方位。指针式罗盘的缺点是体积大、无法和其它电子设备进行通信，从而也无法进行信息融合，不符合现代化设备电子化和数字化的发展需求。

现有的电子罗盘，通常是采用三维固态技术方案：利用三轴磁传感器测得X、Y、Z三轴磁信号，经AD采集后将磁信号输入计算机。同时使用加速度计或者倾斜仪测量得到的倾斜角(俯仰角和横滚角)数据，也输入到计算机。计算机使用倾斜角参与运算，根据数学模型来补偿修正因平台倾斜带来的航向角误差，最终精确地计算出航向角(也叫方位角)。航向角是由三轴磁信号和三轴加速度这六个输入量共同决定的，因此航向角除了受三轴磁信号的影响，还将受到三轴加速度信号的影响。当这种电子罗盘处于运动状态，特别是晃动和振动状态时，加速度计会受运动的影响，无法真实地测量倾角，会给倾角值带来较大的误差，倾角值的误差最终会给电子罗盘的航向角带来较大的误差，大大降低了电子罗盘在运动状态下的航向角精度。因此这类电子罗盘只能被应用于静态或者缓慢运动的平台，而对于车辆、船舶、飞行器、水面/水下平台等具有晃动或振动的运动平台上无法广泛应用。

因此，本发明旨在提出一种不依赖于加速度计或倾斜仪进行倾角补偿修正的电子罗盘解决方案。

发明内容

本发明针对现有二维磁传感器普遍采用三轴加速度计进行倾角的补偿方案，在动态下存在误差较大，无法应用在具有晃动或者振动的运动平台下的缺点，提出了一种无需进行倾角补偿的二维磁传感器方案，以适应具有晃动或者振动的运动平台，并具有较高的精度。

为了解决上述问题，本发明要解决的技术方案为：

一种无需倾角补偿的电子罗盘，包括密封壳体和外部电路，密封壳体内设有常平架，常平架上设有二维磁传感器，二维磁传感器通过内部电路以无线供电、无线通讯的方式与壳体外的外部电路连接。

所述内部电路包括下位机、无线供电接收模块和无线通讯发射模块，所述外部电路包括无线供电发射模块、无线通讯接收模块和上位机，无线供电发射模块发送电磁波到无线供电接收模块，无线供电接收模块将接收的电磁波转换为电能后为下位机、二维磁传感器和无线通讯模块供电；二维磁传感器将检测到的磁场信号经过下位机处理后通过无线通讯发射模块发送给无线通讯接收模块，无线通讯接收模块将接收到的信号传送给上位机。

本发明的技术效果为：

1、本发明通过将二维磁传感器结合常平架的结构，安放在充有液体的密闭容器当中，实现了二维磁传感器处于水平平衡状态，利用无线非接触式供电和无线非接触式通讯方式等组合技术方案，实现了利用测量地磁场水平分量H_X、H_Y，进行简单的反正切计算就可以得到航向角，从而可以不依赖于加速度计提供的倾角补偿修正、避开了复杂的数学计算，避免了因平台运动而带来的加速度的影响。