專利名稱：一種磁阻式電子羅經(jīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子羅經(jīng)，尤其涉及一種磁阻式電子羅經(jīng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)機(jī)械羅盤體積大且造價(jià)高，主要應(yīng)用于飛機(jī)、坦克和艦船的方向測(cè)量，難以普及應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種體積小、成本低、功耗低、安裝簡(jiǎn)易的磁阻式電子羅經(jīng)，電子羅經(jīng)終端通過I2C接口與智能設(shè)備連接，占用智能設(shè)備的CPU資源少，通信效率高。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:一種磁阻式電子羅經(jīng)，包括:電子羅經(jīng)終端，其包括有三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)、陀螺儀以及單片機(jī)，所述單片機(jī)包括有轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊以及姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊，所述三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)與所述姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊通信連接，所述陀螺儀與所述轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊通信連接；智能設(shè)備，其包括第二通信模塊，所述第一通信模塊與第二通信模塊通信連接。優(yōu)選的是，所述的磁阻式電子羅經(jīng)中，所述單片機(jī)還包括存儲(chǔ)模塊，所述轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊以及姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊均與所述存儲(chǔ)模塊連接，所述存儲(chǔ)模塊與所述第一通信模塊通信連接。優(yōu)選的是，所述的磁阻式電子羅經(jīng)中，所述電子羅經(jīng)終端還包括電源以及電源管理模塊，所述電源通過所述電源管理模塊向所述電子羅經(jīng)終端供電。優(yōu)選的是，所述的磁阻式電子羅經(jīng)中，所述智能設(shè)備為微處理器。 優(yōu)選的是，所述的磁阻式電子羅經(jīng)中，所述第一通信模塊為第一 I2C接口，所述第二通信模塊為第二 I2C接口，所述第一 I2C接口和第二 I2C接口通過線纜連接。優(yōu)選的是，所述的磁阻式電子羅經(jīng)中，所述電子羅經(jīng)終端設(shè)置于一防水殼體內(nèi)，所述線纜延伸出所述防水殼體，在與所述殼體的連接處設(shè)置有防水鎖頭。本實(shí)用新型所述的磁阻式電子羅經(jīng)包括有三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)、陀螺儀以及單片機(jī)，單片機(jī)通過I2C接口與智能設(shè)備通信連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)姿態(tài)角、航向角以及轉(zhuǎn)速的測(cè)量與計(jì)算，本實(shí)用新型可靠性和通信效率高，占用資源少，體積小，安裝簡(jiǎn)易。

圖1為本實(shí)用新型所述的磁阻式電子羅經(jīng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型所述的磁阻式電子羅經(jīng)的硬件電路原理框圖。圖3為本實(shí)用新型所述的磁阻式電子羅經(jīng)系統(tǒng)程序框圖。圖4為本實(shí)用新型所述的磁阻式電子羅經(jīng)的姿態(tài)計(jì)算原理圖。[0018]圖5為本實(shí)用新型所述的磁阻式電子羅經(jīng)的羅差補(bǔ)償原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供一種磁阻式電子羅經(jīng)，包括:電子羅經(jīng)終端，其包括有三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)、陀螺儀以及單片機(jī)，所述單片機(jī)包括有轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊以及姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊，所述三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)與所述姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊通信連接，所述陀螺儀與所述轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊通信連接；智能設(shè)備，其包括第二通信模塊，所述第一通信模塊與第二通信模塊通信連接。所述的磁阻式電子羅經(jīng)中，所述單片機(jī)還包括存儲(chǔ)模塊，所述轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊以及姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊均與所述存儲(chǔ)模塊連接，所述存儲(chǔ)模塊與所述第一通信模塊通信連接。所述的磁阻式電子羅經(jīng)中，所述電子羅經(jīng)終端還包括電源以及電源管理模塊，所述電源通過所述電源管理模塊向所述電子羅經(jīng)終端供電。所述的磁阻式電子羅經(jīng)中，所述智能設(shè)備為微處理器。所述的磁阻式電子羅經(jīng)中，所述第一通信模塊為第一 I2C接口，所述第二通信模塊為第二 I2C接口，所述第一 I2C接口和第二 I2C接口通過線纜連接。所述的磁阻式電子羅經(jīng)中，所述電子羅經(jīng)終端設(shè)置于一防水殼體4內(nèi)，所述線纜I延伸出所述防水殼體，在與所述殼體的連接處設(shè)置有防水鎖頭2。防水殼體包括有上下兩部分，通過螺釘3擰緊固定。本實(shí)用新型中電子羅經(jīng)終端為從設(shè)備，微處理器為主設(shè)備。本實(shí)用新型包括LSM303三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)、MPU6050數(shù)字陀螺儀和STM32F103單片機(jī)，以及電源LM1117穩(wěn)壓模塊(即電源管理模塊)。LSM303三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)、MPU6050數(shù)字陀螺儀皆通過通用IO模擬I2C通信與STM32F103單片機(jī)連接。LSM303三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)用于采集三軸上的地磁分量和靜態(tài)加速度分量，通過I2C通訊傳給單片機(jī)，由單片機(jī)計(jì)算求解航向角和姿態(tài)角。MPU6050數(shù)字陀螺儀用于采集三軸上的動(dòng)態(tài)加速度，通過I2C通訊傳給單片機(jī)積分進(jìn)行計(jì)算，求解三軸上的轉(zhuǎn)速。由圖2電子羅經(jīng)內(nèi)的單片機(jī)STM32F103與LSM303和MPU6050串行連接，通過I2C通訊讀取三軸上的地磁分量、靜態(tài)加速度分量和動(dòng)態(tài)加速度分量，經(jīng)數(shù)字濾波后由單片機(jī)函數(shù)計(jì)算求解轉(zhuǎn)速、姿態(tài)角和羅差補(bǔ)償求解航向角，計(jì)算結(jié)果存入相應(yīng)參數(shù)寄存器(也就是存儲(chǔ)模塊)。電子羅經(jīng)終端作為從設(shè)備，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)I2C通信接口與主機(jī)(也就是智能設(shè)備)相連，當(dāng)外部主機(jī)需要查詢轉(zhuǎn)速、姿態(tài)、航向時(shí)，電子羅經(jīng)終端通過I2C通信管理函數(shù)，將相應(yīng)參數(shù)值傳給主機(jī)，從而使主機(jī)得到轉(zhuǎn)速、姿態(tài)角和航向角數(shù)值。參見圖3所示程序框圖。本實(shí)用新型的電子羅經(jīng)的工作過程如下。首先，電子羅經(jīng)終端上電進(jìn)行初始化，確保各模塊處于正常的工作狀態(tài)，并開啟LSM303三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)和MPU6050數(shù)字陀螺儀，讀取三軸地磁分量、三軸靜態(tài)加速度分量、三軸動(dòng)態(tài)加速度分量的測(cè)量值，并進(jìn)行數(shù)字低通濾波處理；接著，進(jìn)行陀螺儀零位校正和航向橢圓羅差校正操作，計(jì)算求解、更新存儲(chǔ)陀螺儀零位補(bǔ)償系數(shù)和羅差補(bǔ)償系數(shù)；然后通過陀螺儀零位補(bǔ)償算法、姿態(tài)解算算法和羅差補(bǔ)償算法計(jì)算求解轉(zhuǎn)速、姿態(tài)角和航向角；最后電子羅經(jīng)終端作為從設(shè)備，通過I2C通信管理函數(shù)，將相應(yīng)轉(zhuǎn)速、姿態(tài)角、航向角參數(shù)值傳給主設(shè)備。陀螺儀零位校正原理是，令電子羅經(jīng)終端靜止不動(dòng)，單片機(jī)記錄此時(shí)數(shù)字陀螺儀MPU6050所測(cè)得的值，即零位偏移值，當(dāng)陀螺儀隨著電子羅經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將其測(cè)量值減去該零偏值，實(shí)現(xiàn)零位補(bǔ)償。電子羅經(jīng)終端姿態(tài)解算原理是，當(dāng)電子羅經(jīng)終端處于靜態(tài)時(shí)，重力加速度在其加速度計(jì)上的三軸分量ax、ay、az不隨時(shí)間變化，可以根據(jù)三角形勾股定理公式，將LSM303測(cè)量三軸靜態(tài)加速度變換為翻滾角0與俯仰角0，即解算出載體的姿態(tài)。如下圖所示，立體塊表示電子羅經(jīng)終端，坐標(biāo)系xyz表示羅經(jīng)坐標(biāo)，XhYhZh表示空間坐標(biāo)，則XhYh表示水平面，翻滾角小與俯仰角Q如圖4所示。翻滾角是旋轉(zhuǎn)X軸時(shí)，產(chǎn)生的y軸和Yh軸的夾角，同理旋轉(zhuǎn)y軸可產(chǎn)生俯仰角
θ。變換公式如下:
權(quán)利要求1.一種磁阻式電子羅經(jīng)，其特征在于，包括: 電子羅經(jīng)終端，其包括有第一通信模塊、三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)、陀螺儀以及單片機(jī)，所述單片機(jī)包括有轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊以及姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊，所述三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)與所述姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊通信連接，所述陀螺儀與所述轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊通信連接，所述單片機(jī)與所述第一通信模塊通信連接； 智能設(shè)備，其包括第二通信模塊，所述第一通信模塊與第二通信模塊通信連接。
2.如權(quán)利要求1所述的磁阻式電子羅經(jīng)，其特征在于，所述單片機(jī)還包括存儲(chǔ)模塊，所述轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊以及姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊均與所述存儲(chǔ)模塊連接，所述存儲(chǔ)模塊與所述第一通信模塊通信連接。
3.如權(quán)利要求1所述的磁阻式電子羅經(jīng)，其特征在于，所述電子羅經(jīng)終端還包括電源以及電源管理模塊，所述電源通過所述電源管理模塊向所述電子羅經(jīng)終端供電。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的磁阻式電子羅經(jīng)，其特征在于，所述智能設(shè)備為微處理器。
5.如權(quán)利要求1所述的磁阻式電子羅經(jīng)，其特征在于，所述第一通信模塊為第一I2C接口，所述第二通信模塊為第二 I2C接口，所述第一 I2C接口和第二 I2C接口通過線纜連接。
6.如權(quán)利要求5所述的磁阻式電子羅經(jīng)，其特征在于，所述電子羅經(jīng)終端設(shè)置于一防水殼體內(nèi)，所述線纜延伸出所述防水殼體，在與所述殼體的連接處設(shè)置有防水鎖頭。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種磁阻式電子羅經(jīng)，包括電子羅經(jīng)終端，其包括有三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)、陀螺儀以及單片機(jī)，所述單片機(jī)包括有轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊以及姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊，所述三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)與所述姿態(tài)角和航向角計(jì)算模塊通信連接，所述陀螺儀與所述轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊通信連接；智能設(shè)備，其包括第二通信模塊，所述第一通信模塊與第二通信模塊通信連接。本實(shí)用新型所述的磁阻式電子羅經(jīng)包括有三軸磁場(chǎng)加速度計(jì)、陀螺儀以及單片機(jī)，單片機(jī)通過I2C接口與智能設(shè)備通信連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)姿態(tài)角、航向角以及轉(zhuǎn)速的測(cè)量與計(jì)算，本實(shí)用新型可靠性和通信效率高，占用資源少，體積小，安裝簡(jiǎn)易。
文檔編號(hào)G01C17/38GK203011386SQ201220682529
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者黃曉東, 盧一福, 徐紅, 劉恒鵬, 方如波, 張嘉林 申請(qǐng)人:南寧睿洋自動(dòng)化科技有限公司