电子罗盘的双磁传感器补偿

要点产品：电子罗盘双磁传感器补偿特征：• 补偿可变磁场干扰• 采用双磁传感器，实现简单、经济高效的校准优势：• 高容错性和低数据收集成本• 适用于空间和预算受限的平台• 在动态环境中提供更高的航向精度电子罗盘可以通过校准大幅降低周围固有磁场的干扰，并准确指示方位角，但无法改变磁场干扰。使用电子罗盘时，应尽可能避免靠近铁质和磁性物质。然而，一些电子罗盘平台内部存在随罗盘移动而变化的磁场干扰。这种干扰源具有相对位置固定但磁场变化的特点。 目前，常见的技术方法有三种：① 暂时停止变化的磁场或使用磁屏蔽材料隔离干扰；② 寻找新的方法，利用双GPS、AHRS等系统指示方位角，以避免变化磁​​场的干扰；③ 测量变化磁场干扰源对周围磁场的影响，然后根据磁场的变化对数字罗盘的方位角进行补偿。在某些应用场景中，无法屏蔽变化磁场的干扰，并且由于装载平台的限制，无法使用昂贵、笨重且占用空间较大的双GPS和AHRS系统。此时，第三种技术方法成为唯一可行的解​​决方案。 1. 可变磁场会干扰重要定律 将磁钢和数字罗盘固定在测试工具的相应位置，分别选用大量程磁阻传感器和霍尔传感器进行测试。将磁传感器放置在工具的不同位置，并在工具处于不同方向时，分别记录无磁钢和不同磁钢位置下电子罗盘和磁传感器的读数，以便进行整理和比较。假设G磁钢磁传感器某一轴读数因磁性钢片位置变化而发生的变化，即磁性钢片存在时磁传感器的读数减去磁性钢片不存在时磁传感器的读数，它代表了磁性钢片对磁传感器所在磁场的影响。通过大量实验和总结发现，在一定区域内，当磁传感器沿磁性钢片形成的虚拟磁力线布置时，存在以下重要规律： （1）G磁钢随着距离的增加，磁化强度迅速减小。例如，在距离磁性钢1厘米处，磁化强度G磁钢在 10 厘米处约为 ±200000，在 20 厘米处约为 ±1500，在 30 厘米处约为 ±200，在 30 厘米处约为 ±65，在 40 厘米处约为 ±30。测试现场的磁读数略小于 ±300。 （2）当测试工具朝向不同方向时，G磁钢是一个固定值。图 1 显示了 G 的变化规律。磁钢在距离磁性钢10厘米处，横轴表示N级磁性钢的磁化方向，该磁化方向分为8个方向。可以看出，曲线的四个方向基本重合。磁传感器的另外两个轴也完全符合这一规律。2.双磁传感器补偿 根据上述三条规则，在不考虑平台其他部件干扰的情况下，提出了一种基于双磁传感器的测试补偿方法，该方法能够有效测量磁钢姿态变化对数字罗盘位置磁场的影响。将编号为B的磁传感器靠近数字罗盘的磁通门放置（也可使用电子罗盘三轴磁传感器的读数，即以数字罗盘作为磁传感器A和B），并按照上述关系，在平台上易于安装的另一个磁传感器A放置，保持磁传感器A和B与数字罗盘的三轴方向一致。假设实验中某磁传感器轴的输出为 G = G地面+G磁钢+ G干涉 G地面和 G干涉分别是该轴的地磁分量和环境干扰分量。由于两个磁传感器距离很近，在远离外部强磁干扰的情况下，可以获得： G干扰 A≈G干扰 B，G地面A=GB 地面 哪里，GA和 GB分别是磁传感器A和B在同一轴上的读数。当磁传感器A和B的位置固定时，它们的变化量之比k为常数。因此，根据上述公式，可以很容易地得到磁钢姿态变化对磁传感器B（即电子罗盘）的影响分量。 上述实验结果和论证提供了一种新的思路，即利用两个小型廉价的磁传感器，以一种异常简便的方式计算磁性钢架姿态变化引起的数字罗盘附近磁场的变化。然后，只需研究这种变化与数字罗盘方位角偏移之间的关系即可。无需根据磁性钢架附近磁场的变化来计算磁性钢架的姿态，也无需研究平台处于不同方位角、俯仰角和横滚角时磁性钢架姿态与数字罗盘方位角偏移之间复杂的映射关系，这大大简化了计算过程，并显著降低了数据采集的工作量。 概括 本文针对固定可变磁场干扰源，提出了一种基于特定位置比例关系的双磁传感器校准补偿方法。该方法具有采集操作简单、成本低、使用方便、容错性高等优点，为可变磁场干扰源的校准补偿提供了一种新思路。目前，数字罗盘种类繁多，例如数字输出全姿态三维数字罗盘C90-A、高精度电子罗盘C90-B和低成本电子罗盘C90-C等。C90-A电子罗盘磁通门罗盘传感器低成本C90-B硬/软磁校准算法密封电子罗盘集成三轴磁通门传感器C90-C用于热成像双筒望远镜的全姿态数字输出3D电子罗盘单电路板