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基于磁阻传感器的三维电子罗盘的设计与研究

作　者: 李淑婷
导　师: 苏诗琳
学　校: 长安大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 电子罗盘磁阻传感器加速度传感器 dsPIC30F2010
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

电子罗盘是利用地磁场来确定北极的一种导航仪器，能实时提供载体的航向角和姿态角，被广泛的应用在航空、航海、车载定位、地质勘探、深海测探等领域。电子罗盘有许多显著的优势，比如小型化、集成化、输出的电信号可以方便的与其他电子设备级联等。在微控制器被广泛应用的今天，利用磁阻器件和单片机实现集成化、智能化成为改善电子罗盘性能的比较有效的方法。本文正是在此基础上研制出具有倾斜角补偿功能的三轴磁阻式电子罗盘。本文是以地磁导航原理为切入点，以三维磁阻式电子罗盘为研究对象，主要做出如下研究工作：首先，在概述地磁导航原理的基础之上，剖析了三维电子罗盘的工作原理；确定了由姿态角、航向角测量以及数据处理三大模块组成的三维磁阻式电子罗盘结构；分析了磁阻传感器和加速度传感器的测量原理；其次，对三维磁阻式电子罗盘系统的各个模块的设计思路和实现方法进行说明。其中航向角测量模块的前端选用Honeywell公司的三轴磁阻传感器HMC58883L。姿态角测量模块的前端选Analog Devices公司的三轴重力加速度计传感器ADXL345。以数字信号控制器dsPIC30F2010为核心，对各功能模块进行了软硬件集成设计。随着罗盘方向、姿态的改变，磁阻传感器敏感轴的地磁场测量值发生变化，通过姿态角测量模块的补偿，得到罗盘水平状态对应的方向指示；接着，通过MPLABIDE开发环境实现了程序的编写、编译以及软、硬件的联调；最后，对可能存在的误差进行分析补偿，并分析实验结果，完善了系统功能。通过对系统综合测试，结果表明，本文所研制的三轴磁阻电子罗盘能实现航向角、俯仰角和横滚角的动态测量，并且在0°~360°范围内测量精度达±2°，分辨率达到0.1°。此外本文设计的三轴磁阻电子罗盘具有体积小、重量轻、功耗小和成本低等特点，如进一步完善可应用于更广阔的领域。

基于磁阻传感器的三维电子罗盘的设计与研究

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