一文读懂电子罗盘的原理、校准和应用

  1 概述及应用

基本介绍

       电子罗盘，也叫数字指南针，是利用地磁场来定北极的一种方法，作为导航仪器或姿态传感器已被广泛应用。古代称为罗经，现代利用先进加工工艺生产的磁阻传感器为罗盘的数字化提供了有力的帮助。现在一般由用磁阻传感器或磁通门等芯片加工而成的电子罗盘。
可应用在水平孔和垂直孔测量、水下勘探、飞行器导航、科学研究、教育培训、建筑物定位、设备维护、导航系统等领域。

基本原理

       地球的磁场像一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极。在磁极点处磁场和当地的水平面垂直，在赤道磁场和当地的水平面平行，所以在北半球磁场方向倾斜指向地面。用来衡量磁感应强度大小的单位是Tesla或者Gauss（1Tesla=10000Gauss）。
        随着地理位置的不同，通常地磁场的强度是0.4-0.6 Gauss。需要注意的是，磁北极和地理上的北极并不重合，通常他们之间有11度左右的夹角。

       因为地磁场是一个矢量，对于一个固定的地点来说，这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。如果保持电子罗盘和当地的水平面平行，那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来。
        实际上对水平方向的两个分量来说，他们的矢量和总是指向磁北的。罗盘中的航向角（Azimuth）就是当前方向和磁北的夹角。由于罗盘保持水平，如果加入地球磁偏角，只需要用磁力计水平方向两轴（通常为X轴和Y轴）的检测数据就可以计算出航向角。当罗盘水平旋转的时候，航向角在0°- 360°之间变化。

应用领域

        农业机械，车载装备，航天航空， 水下勘探，工程机械，地质监测等等需要测量方向方位的应用。

2 运用原理

        罗盘硬件的主要构成分为五部分，一是磁力计模块（测量罗盘周围的磁场），二是加速度计模块（测量罗盘的加速度），三是陀螺仪模块（测量罗盘的角速度），四是MCU模块（接收