電子羅盤(pán)，又稱數(shù)字羅盤(pán)，在現(xiàn)代條件中電子羅盤(pán)作為導(dǎo)航儀器或姿態(tài)傳感器已被廣泛應(yīng)用。電子羅盤(pán)與傳統(tǒng)針式和平衡架結(jié)構(gòu)羅盤(pán)相比能耗低、體積小、重量輕、度、可微型化，其輸出信號(hào)通過(guò)處理可以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，不僅可以用來(lái)向，其數(shù)字信號(hào)可直接送到自動(dòng)舵，控制船舶的操縱。

作原理

三維電子羅盤(pán)由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構(gòu)成。三維磁阻傳感器用來(lái)測(cè)量地磁場(chǎng)，傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態(tài)時(shí)行補(bǔ)償；MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號(hào)以及數(shù)據(jù)輸出和軟鐵、硬鐵補(bǔ)償。該磁力儀是采用三個(gè)互相垂直的磁阻傳感器，每個(gè)軸向上的傳感器檢測(cè)在該方向上的地磁場(chǎng)強(qiáng)度。向前的方向稱為x方向的傳感器檢測(cè)地磁場(chǎng)在x方向的矢量值；向左或Y方向的傳感器檢測(cè)地磁場(chǎng)在Y方向的矢量值；向下或Z方向的傳感器檢測(cè)地磁場(chǎng)在Z方向的矢量值。每個(gè)方向的傳感器的靈敏度都已根據(jù)在該方向上地磁場(chǎng)的分矢量調(diào)整到*點(diǎn)，并具有非常低的橫軸靈敏度。傳感器產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)行放大后送入MCU行處理。磁場(chǎng)測(cè)量范圍為±2Gauss。通過(guò)采用12位A/D轉(zhuǎn)換器，磁力儀能夠分辨出小于1mGauss的磁場(chǎng)變化量，我們便可通過(guò)該分辨力來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量出200-300mGauss的X和Y方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度，不論是在赤道上的向上變化還是在南北的更低值位置。

確定方位值

僅用地磁場(chǎng)在X和Y的兩個(gè)分矢量值便可確定方位值：

Azimuth=arcTan(Y/X)

該關(guān)系式是在檢測(cè)儀器與地表面平行時(shí)才成立。當(dāng)儀器發(fā)生傾斜時(shí)，方位值的準(zhǔn)確性將要受到很大的影響，該誤差的大小取決于儀器所處的位置和傾斜角的大小。為減少該誤差的影響，采用雙軸傾角傳感器來(lái)測(cè)量俯仰和側(cè)傾角，這個(gè)俯仰角被定義為由前向后方向的角度變化；而側(cè)傾角則為由左到右方向的角度變化。電子羅盤(pán)將俯仰和側(cè)傾角的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換計(jì)算，將磁力儀在三個(gè)軸向上的矢量在原來(lái)的位置“拉”回到水平的位置。

標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換計(jì)算式如下：

Xr=Xcosα+Ysinαsinβ-Zcosβsinα

Yr=Xcosβ+Zsinβ

這里Xr和Yr為要轉(zhuǎn)換到水平位置的值

α為俯仰角

β為側(cè)傾角

從以上這三個(gè)計(jì)算公式可以看出，在整個(gè)補(bǔ)償中Z軸向的矢量扮演個(gè)非常重要的角色。要正確運(yùn)用這些值，俯仰和側(cè)傾角的數(shù)字時(shí)刻更新。采用雙軸寬線性量程范圍、分辨率、溫漂系數(shù)低的陶瓷基體電解質(zhì)傳感器來(lái)測(cè)量俯仰角和側(cè)傾角，傾角數(shù)值經(jīng)過(guò)電路板上的溫度傳感器補(bǔ)償后得出的。