新型电子罗盘仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于通过地磁场来测量方位的电子设备，是结合机械、电子、控制技术、嵌入式技术为一体的机电一体化设备。
【背景技术】
[0002]美国的GPS (全球卫星定位系统)是一个精度高、在任何天候下和全球范围内的多功能无线电导航实时定位系统。但对于该系统，依然存在的问题是:在城市中存在城市大峡谷效应，指的是在城市中的高层建筑或高大树木遮挡了该系统的信号，会使GPS定位功能失效。故需利用辅助装置与GPS组成复合定位系统，这样的复合方式越来越受到重视。目前，地磁传感器技术不断地更新发展，现在已经十分成熟，这样就可以作为地磁探测系统十分有力的工具，在使用该系统对飞行体姿态进行探测的时候，整个系统的探测精度是取决于地磁传感器的精度。研究和实践表明，利用地磁导航不需接收外部信息，这种导航具有隐蔽性能好、即开即用、误差不随时间积累等特点，可应用于舰船、车辆等载体的自主导航，开展这一方面的研究工作具有重要的理论价值和现实意义，显示出很好的应用前景。
[0003]电子罗盘是一种通过地磁场来测量方位的电子设备。随着科学技术的迅速发展，它被广泛地应用的各个领域，在日常生活、工业控制、消费电子等领域中充当着越来越重要的角色。
【发明内容】
[0004]本设计采用S3C2440作为系统的处理器，实时运算处理能力强。其硬件部分是实现整个系统功能实现的基础，是整个设计实现的一个关键部分。主要包括以下几个模块:电源模块、数据采集模块、处理器模块、LCD模块、存储模块、通讯模块等等。
[0005]本设计的软件程序开发环境是Source Insight。由于这里所采用的是Linux的内核，还不是一个完整的系统，并不能给上层应用程序提供API接口和界面显现。因此，要这个内核进行扩展为一个完善的嵌入操作系统。系统模块主要有:系统的物理硬件层、硬件驱动层、系统提供的API函数层、操作系统的多任务管理、用户应用程序。S3C2440初始化流程图如附图2。整个系统的结构框图如附图3。
[0006]在误差补偿的设计中，针对该模型提出了基于椭球和椭圆的误差补偿算法，设计了相应的数学模型，经过补偿后的磁场数据的模值基本趋于一定值，通过该试验的结果说明了此补偿方式是有效的，能过消除由于制造工艺而产生的误差。
[0007]针对传感器对地磁场的测量方式进行对比分析，确定采用磁阻式传感器。磁阻传感器相对于霍尔效应传感器，有着比较好的输出，较强的灵敏度使得磁阻传感器不仅能在强磁场或者弱磁场都能检测到磁场强度。
【附图说明】
[0008]图1是总体硬件结构图； 图2是S3C2440初始化流程图；
图3是整个软件系统的框架图。
【具体实施方式】
[0009]在系统硬件结构中，其中I)电源部分是整个系统正常工作的基础，它为处理器和各部分提供所需的工作电压。主要给电路板提供5V和3.3V的电压。2)在数据采集模块，系统采用HMC5883L和MMA7660FC作为磁场强度和加速度采集的核心部分。两者通过IIC接口将采集的数据送到处理器，然后对接收到的数据进行处理。3)在处理器模块，因为处理器是整个系统的核心部分，主要实现以下功能:对采集到数据进行处理，并将处理后的数据传输到各个模块进行显示存储。4)LCD模块，LCD可以显示字母、数字符号、中文字形以及图形，具有绘图以及文字画面混合显示功能。主要是显示计算后的方向角显示出来。5)存储模块。
[0010]在系统软件设计中:1)系统的物理硬件层:是指实现指定任务的具体部件。2)硬件驱动层:硬件驱动程序是上层应用与底层硬件的联系的桥梁，它把硬件和顶层应用分离开来，这样的话就能够使得硬件如果有任何的引脚改变、添加或者删除。都不会对用户的应用程序和API函数产生任何影响，维护工作也显得方便许多。硬件驱动程序通过调用实现同步进制的内核API函数来协调多任务对硬件的访问，以保证产生竞态。3)系统提供的API函数层:通过使用API函数可以加速用户应用程序的开发，同时减少了应用程序与操作系统之间的关联。这样可以大大简化应用程序的编写，缩短开发时间。4)操作系统的多任务管理=Linux作为操作系统的内核，主要任务就是完成多任务之间的调度和同步。5)用户应用程序:主要通过调用提供的APT接口函数对系统进行操作，完成用户要求。
【主权项】
1.一种能够应用于航海导航、军工项目、和水下探测等领域的新型电子罗盘仪，该罗盘仪经过误差分析检测、采用磁阻式传感器、运用嵌入式技术，能够实现电子罗盘的数据采集、方向角的计算、误差补偿等功能。
2.根据权利要求1所述的新型电子罗盘仪，该罗盘仪经过误差分析检测，能够实现误差补偿，其特征在于，针对本新型装置提出了基于椭球和椭圆假设的误差补偿分析算法，经过补偿后的磁场数据，基本保持稳定，而且补偿算法可以很好的消除由于制造工艺造成的误差。
3.根据权利要求1所述的新型电子罗盘仪，该罗盘仪采用磁阻式传感器，其特征在于，针对传感器对地磁场的测量方式进行对比分析，确定采用磁阻式传感器。
4.根据权利要求1所述的新型电子罗盘仪，该罗盘仪运用嵌入式技术，其特征在于，本罗盘仪是基于ARM9和Linux操作系统，运用嵌入式技术，能够实现数据采集。
【专利摘要】本发明公开了一种应用于航海导航、军工项目和水下探测等领域中的新型电子罗盘仪，其特征在于功耗低、稳定性高、能够适用于各种应用环境，能够实现数据采集、方向角的计算、误差补偿等功能。本罗盘仪分别对电子罗盘的处理器和嵌入式操作系统进行选型。通过分析电子罗盘的功能确定所需要的硬件模块和软件模块。并且该罗盘仪是基于ARM9和Linux操作系统，运用了嵌入式技术。并且根据电子罗盘本身误差的数学模型提出了基于椭球和椭圆的拟合方法进行误差的补偿。
【IPC分类】G01C17-32
【公开号】CN104697507
【申请号】CN201310660271
【发明人】孙滕安
【申请人】孙滕安
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月10日