[發明專利]一種無需傾角補償的電子羅盤

在審

• 申請號: 201911304028.3
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111121741A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 湖北麥格森斯科技有限公司
• 主分類號: G01C17/32
• 分類號: G01C17/32
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 危松

一種無需傾角補償的電子羅盤，包括密封殼體和外部電路，密封殼體內設有常平架，常平架上設有二維磁傳感器，二維磁傳感器通過無線供電通訊內部電路與殼體外的外部電路連接。本發明對現有電子羅盤在動態條件下存在誤差較大，無法應用在具有晃動或者振動的運動平臺下的缺點，提出了一種無需進行傾角補償的二維磁傳感器方案，以適應具有晃動或者振動的運動平臺，并具有較高的精度和不受安裝平臺傾斜姿態限制的優點。

技術領域

本發明涉及一種無需傾角補償的電子羅盤，屬于導航技術領域。

背景技術

羅盤是一種古老的導航、定向工具，被廣泛應用于車輛、船舶、飛行器等交通工具或者平臺當中。羅盤可以分為兩大類：一是傳統的指針式羅盤，其原理是利用磁針在地球磁場中的固有指向特性，來指示方向；另外一種是電子羅盤，其原理是利用三軸磁傳感器測得X、Y、Z三軸磁信號，經AD采集后，然后結合三軸加速度計(或傾斜儀)提供的傾斜角(俯仰角和橫滾角)，建立數學模型，解算出航向角數據。

指針式羅盤，通常是放置在水平條件下使用的。當在車輛、船舶、飛行器等可能存在傾斜的平臺下，便把指針式羅盤放置在萬向節或者常平架上使得羅盤自動保持平衡，以維持水平狀態，仍然可以指示方向或者方位。指針式羅盤的缺點是體積大、無法和其它電子設備進行通信，從而也無法進行信息融合，不符合現代化設備電子化和數字化的發展需求。

現有的電子羅盤，通常是采用三維固態技術方案：利用三軸磁傳感器測得X、Y、Z三軸磁信號，經AD采集后將磁信號輸入計算機。同時使用加速度計或者傾斜儀測量得到的傾斜角(俯仰角和橫滾角)數據，也輸入到計算機。計算機使用傾斜角參與運算，根據數學模型來補償修正因平臺傾斜帶來的航向角誤差，最終精確地計算出航向角(也叫方位角)。航向角是由三軸磁信號和三軸加速度這六個輸入量共同決定的，因此航向角除了受三軸磁信號的影響，還將受到三軸加速度信號的影響。當這種電子羅盤處于運動狀態，特別是晃動和振動狀態時，加速度計會受運動的影響，無法真實地測量傾角，會給傾角值帶來較大的誤差，傾角值的誤差最終會給電子羅盤的航向角帶來較大的誤差，大大降低了電子羅盤在運動狀態下的航向角精度。因此這類電子羅盤只能被應用于靜態或者緩慢運動的平臺，而對于車輛、船舶、飛行器、水面/水下平臺等具有晃動或振動的運動平臺上無法廣泛應用。

因此，本發明旨在提出一種不依賴于加速度計或傾斜儀進行傾角補償修正的電子羅盤解決方案。

發明內容

本發明針對現有二維磁傳感器普遍采用三軸加速度計進行傾角的補償方案，在動態下存在誤差較大，無法應用在具有晃動或者振動的運動平臺下的缺點，提出了一種無需進行傾角補償的二維磁傳感器方案，以適應具有晃動或者振動的運動平臺，并具有較高的精度。

為了解決上述問題，本發明要解決的技術方案為：

一種無需傾角補償的電子羅盤，包括密封殼體和外部電路，密封殼體內設有常平架，常平架上設有二維磁傳感器，二維磁傳感器通過內部電路以無線供電、無線通訊的方式與殼體外的外部電路連接。

所述內部電路包括下位機、無線供電接收模塊和無線通訊發射模塊，所述外部電路包括無線供電發射模塊、無線通訊接收模塊和上位機，無線供電發射模塊發送電磁波到無線供電接收模塊，無線供電接收模塊將接收的電磁波轉換為電能后為下位機、二維磁傳感器和無線通訊模塊供電；二維磁傳感器將檢測到的磁場信號經過下位機處理后通過無線通訊發射模塊發送給無線通訊接收模塊，無線通訊接收模塊將接收到的信號傳送給上位機。

本發明的技術效果為：

1、本發明通過將二維磁傳感器結合常平架的結構，安放在充有液體的密閉容器當中，實現了二維磁傳感器處于水平平衡狀態，利用無線非接觸式供電和無線非接觸式通訊方式等組合技術方案，實現了利用測量地磁場水平分量H_X、H_Y，進行簡單的反正切計算就可以得到航向角，從而可以不依賴于加速度計提供的傾角補償修正、避開了復雜的數學計算，避免了因平臺運動而帶來的加速度的影響。