LPC2366抗干扰电子指北仪算法研究(2)
随着计算机与微电子技术的发展,基于微电子技术与计算机控制技术的数字磁罗盘产品得到了蓬勃发展。数字罗盘又叫电子罗盘，它将替代旧的机械式罗盘，因为电子罗盘与常规的机械式罗盘相比，具有很多显著的优点，如抗冲击性、抗震性强；体积小，便携；可以补偿杂散磁场；全采用固态的元件，易于与其他电子设备相结合等等。所以，它广泛地被应用在海上导航，石油钻井与勘探，水下平台操作，飞行器姿态检测和控制等以及其他领域中[1]。电子罗盘系统中磁场传感器的磁阻（MR）技术是最佳的解决方法，和现在很多电子罗盘还在使用的磁通量闸门传感器相比较，MR技术不需要绕线圈而且可以用IC生产过程（IC-like process）生产，是一个更值得使用的解决方案。由于MR有高灵敏度，它甚至比这个应用范围中的霍尔元件更好。电子罗盘可以分为平面电子罗盘和二文电子罗盘.，平面电子罗盘要求用户在使用时必须保持罗盘的水平，否则当罗盘发生倾斜时，测量航向误差会增大。虽然平面电子罗盘对使用时要求很高，但如果能保证罗盘所附载体始终水平的话，平面罗盘是一种性价比很好的选择。二文电子罗盘克服了平面电子罗盘在使用中的严格限制，因为二文电子罗盘在其内部加入了倾角传感器，如果罗盘发生倾斜时可以对罗盘进行倾斜补偿，这样即使罗盘发生倾斜，航向数据依然准确。有时为了克服温度漂移，罗盘也可内置温度补偿，最大限度减少倾斜角和航向角的温度漂移[2]。
电子罗盘的航向是基于地球磁场测量，如果在使用环境中存在地球以外的磁场且这些磁场无法有效的屏蔽时，那么电子罗盘的罗差就会增大，使用就会出现很大的问题。因此，电子罗盘将会朝着高精度、自动罗差校正方向发展。
从51单片机到ARM处理器，嵌入式微控制领域不断更替交叠，伴随而来的是技术的不断发展和生产力水平的不断提高。多家公司都推出了自己基于ARM内核的处理器产品，越来越多的开发人员开始了基于ARM平台的开发。ARM处理器因其体积小、功耗低、成本低、性能高等优点成为综合表现十分突出的一种微处理器，它为用户实现各类工业产品提供了很大的便捷[3][4]。
1．2 国内外研究现状
1．3 课题研究的关键技术及论文安排
电子罗盘系统集数据采集、数据运算、数据传输于一体，要求能够实时地测量沿载体三轴方向的磁场强度、两轴方向的加速度，经微控制器解算出航向角后与外部设备进行通信。它运算量大，要求数据实时更新与传输，在航向角的精度方面也提出了很高的要求。由此可以看出，电子罗盘系统是一个嵌入式系统。在开发ARM系统时，需要对ARM片内外硬件设备、编程语言、开发工具进行选择。
本次课题所需要解决的主要技术难点如下：
（1）对基于三轴磁阻传感器和双轴加速度传感器解算航向角的算法进行研究，该算法中加入了倾角补偿，故具有较高的精度。
（2）对电子罗盘系统实现总体设计，为实现电子罗盘功能，需要对传感器模块、信号采集调理模块、主控制模块分别设计。在主体设计的基础上，实现微控制器存储容量的扩充（引入外部存储器）、LED灯指示、与外部设备通信等扩展功能。
（3）在ADS1.2开发环境下，完成电子罗盘系统的软件设计，在解算航向角的功能的基础上，考虑到器件的温度漂移、电子罗盘自身罗差等，设计误差补偿算法。
（4）编译并下载程序进行实际验证，对电子罗盘实际实验过程中得到数据结果进行分析处理。
本文共分为五部分：
第一部分，绪论，介绍课题研究背景及国内外电子罗盘的研究现状，分析本次课题的主要技术，把握研究方向。