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倾斜补偿电子罗盘设计

作　者: 邵婷婷
导　师: 马建仓
学　校: 西北工业大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 磁阻电子罗盘罗差补偿加速度传感器单片机ADuC842
分类号: TM936
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 587次
引　用: 9次
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内容摘要

磁罗盘是一种利用地球磁场测量方向的重要导航工具，能实时提供机动目标的航向和姿态，广泛应用在航空、航海、车载定位、地质勘探、深海探测等领域。已有磁罗盘面临的体积、重量、功耗大，调试、误差补偿困难等问题亟待解决，在微控制器广泛应用的今天，利用磁阻器件和单片机实现集成化和智能化成为改善磁罗盘性能的有效方法。本文正是在此基础上研制出了具有倾角补偿功能的磁阻电子罗盘。本文在概述磁罗盘的发展方向及掌握磁阻传感器功能特点的基础上，介绍了采用Honeywell公司的磁阻传感器HMC1052／1051Z、MEMSIC公司的两轴加速度传感器MXD2020ML、以单片机ADuC842为核心设计的磁阻电子罗盘硬件电路；根据传感器输出信号特点，利用单片机ADuC842的测量处理信息功能编写系统程序代码；在分析影响系统精度的误差来源和误差补偿原理的基础上，采用24个位置最小二乘法补偿算法，编制程序并完成调试，最终完成了磁阻电子罗盘原理样机的研制。实验测试表明，所研制的磁阻电子罗盘能实现俯仰角、翻滚角和航向角的动态测量；在0°～360°范围内航向角的测量精度可达±1.5°；俯仰角及翻滚角在其-60°～+60°的有效测量范围内，精度达到±1°。所研制的磁阻电子罗盘具有体积小、重量轻、功耗小和成本低等特点，进一步完善可用于车载定位以及普通导航等领域。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-11
  1.1 论文的研究背景和选题意义  7-9
  1.2 论文的研究内容  9-11
第二章磁阻电子罗盘测量原理  11-16
  2.1 磁阻效应  11-12
  2.2 磁阻电子罗盘方向测量的角度参数  12-13
  2.3 磁阻电子罗盘的测量原理  13-16
第三章磁阻电子罗盘硬件设计与实现  16-28
  3.1 磁阻电子罗盘的设计指标  16
  3.2 磁阻电子罗盘系统方案  16-17
  3.3 磁阻电子罗盘主要器件选择  17-22
    3.3.1 磁阻传感器  17-19
    3.3.2 两轴加速度传感器(MEMS)  19-20
    3.3.3 单片机芯片 ADuC842  20-21
    3.3.4 LCD液晶显示  21-22
  3.4 磁阻电子罗盘部分硬件电路设计与分析  22-26
    3.4.1 信号调理电路  22-24
    3.4.2 A/D基准电压源  24-25
    3.4.3 磁阻传感器置位/复位电路  25-26
  3.5 磁阻电子罗盘抗干扰措施  26-28
第四章磁阻电子罗盘软件编程与调试  28-44
  4.1 软件编程语言和开发环境  28-30
  4.2 磁阻电子罗盘软件模块化分析与流程图介绍  30-37
    4.2.1 主程序流程图  30-31
    4.2.2 系统初始化子程序  31-33
    4.2.3 数据采集子程序  33-34
    4.2.4 计算校正子程序  34
    4.2.5 LCD显示子程序  34-37
  4.3 磁阻电子罗盘程序下载调试工具  37-40
  4.4 磁阻电子罗盘系统调试  40-44
    4.4.1 硬件检查  40
    4.4.2 软件调试  40-41
    4.4.3 系统联调  41-44
第五章磁阻电子罗盘误差分析与补偿  44-57
  5.1 磁阻电子罗盘数据预处理  44-46
  5.2 磁阻电子罗盘误差分析  46-47
  5.3 磁阻电子罗盘罗差校正  47-54
    5.3.1 罗盘水平状态两轴输出对应关系模型  47-49
    5.3.2 最小二乘法原理  49-50
    5.3.3 误差补偿校正  50-54
  5.4 磁阻电子罗盘原理样机实际运行实验结果  54-57
    5.4.1 姿态角实验数据  54-55
    5.4.2 航向角实验数据  55-57
总结与展望  57-59
参考文献  59-61
在学期间发表的学术论文  61-62
致谢  62-63

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