基于SOPC的磁阻电子罗盘的设计实现及其误差补偿

【摘要】： 电子罗盘作为一种姿态和方位检测系统已经被广泛的应用于各个领域,比如车辆导航、舰船导航、无人机导航以及手机定位系统等多个方面。本文从地磁导航的原理出发,研制了基于SOPC技术的磁阻电子罗盘。 本文在充分了解磁航向系统的发展历程以及电子罗盘在国内外的发展方向的基础上,分析了地磁测量方位的原理,并基于这些研究设计了一套由三轴磁传感器和两轴加速度计组成的电子罗盘系统。 通过研究电子罗盘的测量原理,本文给出目前主要的几种测量方法,并在分析这些方法的利弊的基础上选择了磁阻式的地磁测量法。根据系统的设计指标,采用Honeywell公司的磁阻传感器HMC1021和HMC1022,以及AD公司的两轴加速度传感器ADXL210,并基于传感器输出信号的特点,设计了电子罗盘系统的硬件电路并编写了相关的软件程序。 通过分析电子罗盘系统的误差源,本文给出了两种主要的误差补偿方法:最小二乘法和椭圆补偿法,并对这两种方法进行详细分析。 最后,通过在本文所设计的电子罗盘样机上的试验分析,选择了常规椭圆误差补偿法,并基于这种误差补偿法对电子罗盘进行了性能测试。经过多次验证,本文所设计的电子罗盘系统基本满足设计指标。 为了便于对电子罗盘系统进行调试,本文设计了一套基于Visual C++ 6.0的电子罗盘上位机调试工具。该软件工具可以实时接收系统数据,动态地向用户显示载体导航参数并实时绘制曲线,同时通过三维OpenGL技术设计三维载体以形象反映载体的姿态和方位的变化。