全固态三轴电子罗盘的应用设计
磁罗盘HMR3200HMR3300
技术规格：
参数 航向
适用条件
最小值
标准值
最大值
水平
1.0
精度
0°至±30°(仅限HMR3300)
3.0
±30°至±60°(仅限HMR3300)
4.0
分辨率 磁滞性
HMR3200 HMR3300
0.1
0.1
0.2
0.2
0.4
重复性
HMR3200 HMR3300
纵倾与侧倾（仅限HMR3300）
0.1
0.2
NAV Technology
HMR3200/HMR3300
磁罗盘HMR3200/HMR3300
霍尼韦尔HMR3200/3300型数字罗盘是一种电子式 罗盘装置，主要用于航海和导航系统。霍尼韦尔磁阻传感 器为小型的固态电子罗盘装置提供了足够的可靠性和精 确性，这类罗盘装置很容易在系统中集成，只需要使用 ASCII格式的UART或者SPI协议就可以方便地实现。
0.2
0.4
范围
纵倾与侧倾范围
±60°
精度 零位精度*
0°至±30° ±30°至±60°
水平 -20°至+70°热磁滞性能
0.4
0.5
1.0
1.2
0.4
1.0
-40°至+85°热磁滞性能
5.0
分辨率
0.1
磁滞性
0.2
重复性
0.2
磁场
范围
最大磁通量
±2
分辨率 电场
0.1
0.5
输入电压
未调制
6
15
电流 数字接口
25.4×36.8×11
重量
7.5
环境
温度
基于隧道磁阻传感器的三维电子罗盘设计
基于隧道磁阻传感器的三维电子罗盘设计∗王琪;李孟委;王增跃;蒋孝勇;李锡广【摘要】Existing electronic compass is vulnerable to be distracted by the Magnetic Field in external environment, which leads to low accuracy. To solve this problem,a three-dimensional electronic compass is designed based on Tunneling Magneto Resistance sensor and a prototype is made. The error characteristics of compass in a real envi-ronment is studied,and ellipse hypothesis are carried out to compensate the azimuth error after ellipsoid-fitting cor-rection. Through experimental tests,the compensation effect of the ellipse hypothesis method,which compensated az-imuth accuracy of up to 0.85° and effectively reducing 94.81% of the azimuth error. Experimental results show that applying TMR sensor to electronic compass is feasible.%针对现有电子罗盘在地磁场检测时易受到外界磁场干扰而导致测量精度不高的问题，设计了基于隧道磁阻传感器( TMR)的三维电子罗盘并完成样机制作。
三维磁阻式电子罗盘的设计与实现
Ａ ３－ ａｘ ｅ ｓ ｍａｇｎ ｅ ｔ Ｏ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ｉ Ｖ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｎ ｉ ｃ ｃｏ ｍ ｐａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐａ ｐｅ ｒ ｗｈｉ ｃｈ ｃ ｏｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｓ ｏ ｆ ３ Ｄ ｍ ａ ｇｎ ｅ ｔ Ｏ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏｒ ＨＭ Ｃ５８ ８３ １ ，
３－ａ ｘ ｅｓ ｅ ｌ ｅ ｃｔ ｒ ｉ ｃａ ｌ ｃ ｏｍｐａｓ ｓ ａ ｒ ｅ ｈｉ ｇｈ ａｃ ｃｕ ｒ ａ ｃ ｙ ａｎ ｄ ｓ ｔ ａｂｌ ｅ ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ．
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ３ － ａ ｘ ｅ ｓ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ Ｏ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｌ ｉ Ｖ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｓ ｓ ， ｈ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ， ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ， ｅ ｌ ｌ ｉ ｐ ｓ ｅ ｆ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ
３ Ｄ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ＡＤ Ｘ Ｌ ３ ４ ５ Ｂ ａ ｎ ｄ ＭＣＵ Ｌ Ｐ Ｃ１ １ １ ４ Ｆ Ｂ Ｄ４ ８ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｈ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ， ｐ ｉ ｔ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｌ ｌ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ． Ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ｃ ａ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｌ ｌ ｉ ｐ ｓ ｅ ｆ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ — ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ， ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
三轴陀螺仪下的飞行器自动飞行控制
电子技术• Electronic Technology110 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】三轴陀螺仪 飞行器 自动飞行四轴飞行器属于直升机范畴，拥有4个对称旋翼。
传感器技术逐步完善，特别微电子及微机械技术不断优化，最终使四轴飞行器达到自主飞行控制的效果。
四轴飞行器飞行性能可靠可多角度角度灵活移动，为消除外力影响，前方马达转速较快，进而确保水平，相同的是，其余几个方向受外力作用时，四轴也能借助此种动作来维持水平。
如果需对四轴向前飞实施控制，前方马达速度变得越来越慢，后方马达则则相反，如此四轴倾向前方，同样会向前方飞行。
其余飞姿态也能达到相同的效果。
1 总体设计思路主控芯片利用12C 总线对MPU6050的数据和HMC5883L 的数据实施读取，在互补滤波融合算法协助下实施解算，最终将载体的横滚角、俯仰角、偏航角给求解出来。
科学定义通信格式，在串行接口协助下，将协议数据单元的数据帧形式发送到姿态控制单元。
传感器的量程及更新速率组成了传感器的初始化。
滤波相关矩阵的初始化，以传感器特征为依据，构建四维对角方阵，过程激励噪声协方差矩阵、对角元素分别表示为Q 、0.1。
如果顺利读取陀螺仪数据，使滤波时间处在更新当中。
整理加速度传感器及磁阻传感器的数据，如果能够顺利读取，那么便能观测更新。
磁场观测更新算法、加速度观测更新的不同之处在于观测方差的尺，结合上述传感器的置信度来设立匹配的数值。
2 MPU6050软件的设计首先，初始化配置MPU6050。
全球首例整合性6轴运动处理组件MPU6050陀螺仪数据的得到：集成电路芯片单片机在两根线来通讯,的12C 串口配合下，发送器件地址，记下需要发送信号，接着获得所需读取的中央处理器内中寄存器地址，先找到发送器件地址，令集成电路芯片单片机读信号，应答，以依照地址顺序为参照，按照从低至高进行读取。
电子罗盘使用方法
电子罗盘使用方法电子罗盘是一种用于确定方向的仪器，它利用地球的磁场来指示北方。
它可以在户外活动、航海、旅行和探险中起到重要作用。
电子罗盘不仅仅是一个指南针，它还具有许多其他功能，使其成为户外爱好者的理想工具。
在本文中，我们将探讨电子罗盘的使用方法，以便您能够充分利用它的功能。
首先，要正确使用电子罗盘，您需要了解一些基本的知识。
电子罗盘由一个指针和一个刻度盘组成。
指针指向地球的磁北极，而刻度盘上的刻度用于测量方位角。
基本的方位包括北、东、南和西，每个方位占据90度。
例如，当指针指向刻度盘上的0度时，表示北方；当指针指向90度时，表示东方；当指针指向180度时，表示南方；当指针指向270度时，表示西方。
接下来，我们来看一下如何使用电子罗盘确定方向。
首先，您需要将电子罗盘保持平稳，避免受到磁场干扰。
然后，您需要校准电子罗盘，确保它对准地球的磁场。
校准的方法可以在电子罗盘的说明书中找到，不同型号可能存在差异。
一般来说，校准电子罗盘需要您将罗盘保持水平，并按照说明书的指示进行操作。
完成校准后，您可以开始使用电子罗盘定位方向。
要使用电子罗盘导航，您需要先选择一个目标方向。
假设您想要朝北方行进，您需要将指针对准刻度盘上的0度。
然后，慢慢转动自己的身体，直到指针指向地球的磁北极，同时保持刻度盘固定不动。
当指针指向地球的磁北极时，您就知道朝向北方了。
同样的方法适用于其他方位。
通过将指针对准刻度盘上的相应角度，您可以确定您想要前往的方向。
除了基本的定位功能，一些电子罗盘还具有其他实用的功能。
例如，一些电子罗盘配备了倾斜计功能，可以告诉您当前所处的斜坡角度。
这对于登山和徒步旅行来说非常有用，可以帮助您调整步伐和保持平衡。
另外，一些电子罗盘还具有测量高度的功能，可以帮助您确定当前位置的海拔。
此外，一些电子罗盘还可以记录您的行程和保存路径。
通过内置的GPS功能，您可以轻松追踪您的行程，并将其保存在罗盘中。
这对于定向比赛和长途跋涉的旅行者来说非常有用，可以提供准确的导航和回溯功能。
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。
智能手机里的电子罗盘工作原理
智能手机里的电子罗盘工作原理随着科技的持续进步，智能手机已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
智能手机可以用于通讯、上网、拍照、导航等各种功能，而其中一个特别值得关注的功能就是电子罗盘。
本文将介绍智能手机中电子罗盘的工作原理。
一、介绍电子罗盘的功能电子罗盘是智能手机中的一项重要传感器，它能够感知地球的磁场，并根据磁场方向提供定位信息。
借助电子罗盘，智能手机可以在使用导航应用时准确判断方向，为用户提供导航、地图定位和实景导航等功能。
二、原理解析电子罗盘的工作原理基于磁场感应和传感器技术。
1. 磁场感应根据法拉第电磁感应定律，当一个导体移动时，如果它和磁场存在相对运动，就会在导体中产生感应电流。
电子罗盘利用这个原理，通过感应电流来检测地球磁场的方向。
地球可以简化地看作一个巨大的磁体，我们称之为地磁。
地磁存在于地球的内部，周围环绕着一个磁场。
这个地球磁场的方向是地理北极到地理南极的方向，也就是我们通常所说的地磁北极指向地磁南极。
2. 传感器技术智能手机中的电子罗盘采用了磁阻式的传感器技术。
磁阻式传感器是基于磁电阻效应工作的。
所谓磁电阻效应，是指某些材料在外加磁场的作用下，其电阻会发生改变的现象。
根据此原理，智能手机中的电子罗盘利用电阻变化来检测地磁的方向。
具体来说，智能手机的电子罗盘由一个磁力计、几个磁阻传感器组成。
磁力计可以测量地磁场在三个轴上的分量，而磁阻传感器则用于检测磁力计周围的磁场强度。
磁力计感知到地磁场后，智能手机会将检测到的磁场数据传送给处理器进行计算，最终得出设备所处位置与地磁场之间的关系，进而确定设备的方向。
三、校准与精度控制电子罗盘在使用过程中需要进行校准，以保证其准确度。
智能手机中的电子罗盘校准通常分为水平校准和方向校准两个步骤。
水平校准时，用户需要将手机在水平面上旋转，使其感知到的磁场尽可能接近水平方向。
方向校准时，用户需要将手机按照规定的方向旋转，以使电子罗盘感知到的磁场与实际方向一致。
数字式电子罗盘毕业设计
毕业设计说明书数字式电子罗盘设计学生姓名：孔垂礼学号： ********** 学院：计算机与控制工程专业：电气工程及其自动化指导教师：***2015 年 06 月数字式电子罗盘设计摘要数字式电子罗盘具有很多优点，例如：体积比较小、启动非常迅速、功率损耗较低、制造成本低廉等,当今社会测控技术对测向传感器提出了非常高的要求;为了提高数字罗盘的测量精度,特意设计了一种基于HMC5883L三轴磁阻传感器[1]的数字电子罗盘;在分析相关类似产品的基础上,特别强调对电源、器件选型、信号调理电路、软件设计等方面进行了分析研究,设计出了数字罗盘并且研制了试验的样机;为验证设计效果,在双轴陀螺测试转台上进行了测试,试验结果初步验证了该设计方案的可行性;论文的研究工作可以为研究和改良数字式磁罗盘的测量准确度提供可靠的资料.关键词：地磁场，数字罗盘，HMC5883L三轴磁阻传感器，重力加速度计Here is the translation of your chinese paper’s titleAbstractDigital electronic compass, has small volume, quick start, low power consumption, and low cost, the modern measurement and control technology puts forward higher requirements on sensor of direction finding; In order to improve the precision of the digital compass, we design a HMC5883L triaxial magnetic resistance sensor based digital electronic compass; On the basis of the analysis of related products, focuses on the power supply, device selection, signal conditioning circuit and software design are analyzed in aspects of research, design the digital compass and test prototype was developed; To verify the design effect, on the two-axis gyro testing table was tested, experimental results verify the feasibility of the design scheme of; Thesis research work could be used to research and provide reference for improving the measuring accuracy of digital magnetic compass.Key words : Earth's magnetic field, digital compass, HMC5883L three-axis magnetic resistance sensor, the gravity accelerometer目录摘要 (2)Abstract (3)目录...........................................................................................................................................错误!未定义书签。
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全固态三轴电子罗盘的应用设计
摘要： 全固态三轴电子罗盘，通过磁通门传感器作为敏感元件
来测量地磁场，用双轴加速度计来进行倾斜补偿；单片机采集磁通
门信号与载体的姿态数据，计算载体航向角，克服了传统的机械式
磁罗盘读数误差大、结构复杂等问题。
abstract： all-solid-state triaxial digital compass is a
device that using the fluxgate sensor as the sensing element
to measure the magnetic field， using the biaxial
accelerometer to measure the carrier’s attitude to tilt
compensation effect， and using the mcu to collect the
fluxgate signal with carrier to calculate the heading finally.
it overcomes the problems of traditional mechanical type
magnetic compass， such as， big error rate， complex
structure， and so on.
关键词： 电子罗盘；磁通门传感器；加速度计；单片机；全固
态
key words： electronic compass；fluxgate sensor；
accelerometer；single chip microcomputer；all-solid-state
中图分类号：tp212 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）
21-0238-02
0 引言
电子罗盘是一种将磁场传感器与电子线路、微控制器等集成于一
体，以数字量精确地给出地理航向角的装置[1]，与传统的指针式
和平衡架结构罗盘相比具有许多优势。
1 电子罗盘工作原理
地磁场在x轴、y轴和z轴上的磁场强度分量，分别用hx、hy和
hz来表示，再通过双轴加速度计测量出载体的俯仰角？渍和翻滚
角？兹。得到以上五个参量后，将三维空间中的三个磁场强度分量
hx、hy和hz换算成二维空间水平面上的磁场强度分量hxx和hyy，
其换算公式是[1]
hxx=hxcos？渍+hysin？兹sin？渍-hzcos？兹sin？渍（1）
hyy=hycos？兹+hzsin？兹（2）
将计算得到的hxx和hyy代入公式（3）中，可以得到电子罗盘
系统换算成水平面内的地磁航向角？茁′为
？茁′=arctan■（3）
计算出地磁航向角？茁′之后，再查找出载体所在地的磁偏角
γ，根据公式α=？茁′+γ就可以求出载体的地理航向角α。
2 电子罗盘总体设计方案
本文电子罗盘的总体设计方案分为四个部分：信息采集、信号调
理、信息处理、输出显示。总体的设计方案框图如图1所示。
2.1 信息采集
2.1.1 地球磁场强度信息采集 设计中采用磁通门传感器来测量
地球磁场强度。磁通门传感器是根据磁饱和原理制成的，它的输出
可以是电压、电流或者时间差。
2.1.2 载体姿态信息采集 adxl212可以用来进行倾斜测量。当加
速度计的x轴和y轴的方向与地球表面平行时（读数近似为0g），
可以用作双轴倾斜角传感器，一个轴用来测量俯仰角，另一个轴用
来测量翻滚角[2]。将adxl212的输出连接到单片机的计数器，计
算出x轴高电平的持续时间t1x和y轴的高电平持续时间t1y，可
以计算出两个轴向的占空比ηx和ηy，即：
ηx=t1x/t2 （4）
ηy=t1y/t2 （5）
从而可以计算出两个轴向的加速度值分别为：
ax（g）=（ηx-0.5）/12.5% （6）
ay（g）=（ηy-0.5）/12.5% （7）
俯仰角和翻滚角的值计算如下：
φ=arcsin[ax（g）] （8）
θ=arcsin[ay（g）] （9）
2.2 信号调理 磁通门传感器的输出信号是含有各偶次谐波分量
的交流信号。实际应用中需要将交流信号转换成直流信号，并且只
保留其二次谐波分量，滤除其他各偶次谐波分量，本文中对磁通门
信号调理过程的原理如图2所示。
2.3 信息处理
2.3.1 a/d转换 磁通门信号经过信号调理之后输出的是模拟信
号，而单片机只能处理数字信号，所以调理之后的磁通门信号送到
单片机之前必须进行模数转换。
2.3.2 航向角解算 利用单片机的定时/计数器来测量加速度计
的占空比输出信号，求出输出信号的高电平持续时间，就能够得到
加速度。利用加速度和姿态角的函数关系，可以计算出俯仰角和翻
滚角，进而求得航向角。单片机控制数码管完成对信息的处理以及
运算等功能。
3 结论
全固态三轴电子罗盘相比于之前的液体电子罗盘，省去了阻尼液
与机械装置，结构简单，磁通门传感器也不会出现延迟误差，性能
以及长时间工作的稳定性能都更好，双轴加速度计进行倾斜补偿，
使之应用范围更广，数值更精确。
参考文献：
[1]郜莉.三维磁阻式电子罗盘的设计与实现[d].哈尔滨工程大
学硕士学位论文，2009.
[2]刘歌群等.磁航向传感器在无人机飞行控制系统中的应用[j].
传感器技术，2003，12.
[3]宋丽梅.磁阻式电子罗盘的软件集成设计[d].哈尔滨工程大
学硕士学位论文，2007.