Компас

Электронный 3D-компас является ключевым сенсорным компонентом для обеспечения пространственной ориентации и восприятия положения в современных системах дополненной и виртуальной реальности, а его технология основана на многосенсорном слиянии для сложных систем. Это устройство может измерять абсолютное направление оборудования в трехмерном пространстве в реальном времени путем интеграции трехосевых датчиков магнитного поля, трехосевых MEMS-акселерометров и/или трехосевых гироскопов. Датчик магнитного поля отвечает за обнаружение компонент вектора магнитного поля Земли по трем ортогональным осям, акселерометр определяет направление силы тяжести для определения углов тангажа и крена, а гироскоп предоставляет информацию об угловой скорости для динамической компенсации положения. Такая многосенсорная архитектура позволяет электронным компасам поддерживать точность определения курса в сложных состояниях движения, обеспечивая стабильную направленную опору для приложений дополненной и виртуальной реальности.Основные технические характеристики и параметры производительностиРабочие характеристики электронного 3D-компаса напрямую влияют на удобство использования систем дополненной и виртуальной реальности. Современные устройства, такие как высокоточные электронные 3D-компасы серии C9000, способны поддерживать точность определения направления при экстремальных углах наклона ±85°, что достигается за счет трехосевых акселерометров, компенсирующих наклон в широком диапазоне углов. Эта способность противостоять наклону особенно важна для AR-гарнитур и VR-контроллеров, поскольку пользователи часто испытывают значительные движения головы или рук во время использования. Кроме того, высокопроизводительные электронные компасы также используют технологию калибровки с использованием твердого/мягкого железа для уменьшения влияния окружающей среды и обеспечения стабильности измерений в металлических средах.ПараметрC90C9000Влияние на дополненную и виртуальную реальностьДиапазон курса0~360°0~360°Отслеживание в полном диапазонеТочность направления0,3~0,5°0,2°Влияет на точность выравнивания виртуальных объектов.Диапазон углов наклонаУгол наклона ±90°;Вращение на 360°Угол наклона ±90°;Вращение на 360°Поддержка вращения головки под большим угломТочность угла наклона0,1°0,02°Недостаточная точность может привести к смещению виртуальных объектов и дрожанию экрана.Время отклика20 мс20 мсУменьшить задержку виртуальных объектовКалибровкаЖесткий магнит, мягкий магнит и компенсация наклонаЖесткий магнит, мягкий магнит и компенсация наклонаОбеспечьте стабильную и точную ориентацию виртуальных объектов, повысьте погружение в игру и избегайте головокружения.Форма продуктаМодуль/ОдноплатныйМодуль/ОдноплатныйУдобен для вторичной интеграции или встраивания в устройства.   Применение 3D-электронного компаса в навигации с использованием дополненной реальности и при исследовании местности. Ключевой проблемой навигации в дополненной реальности является виртуальная и реальная регистрация, требующая бесшовного наложения виртуальных навигационных индикаторов на правильное положение в реальной сцене.Используя углы азимута, места и крена, предоставляемые 3D-электронным компасом, система вычисляет матрицу вращения и вектор перемещения системы координат камеры относительно мировой системы координат, а также строит матрицу преобразования из мировой системы координат в систему координат камеры, предоставляя пользователям интуитивно понятное руководство по направлению.Когда пользователь включает режим дополненной реальности (AR), система захватывает окружающую среду с помощью камеры и одновременно использует данные о направлении от электронного компаса и данные о местоположении GPS для генерации трехмерных навигационных стрелок, интегрированных с окружающей средой. Система также поддерживает функцию офлайн-карт, используя электронный компас и инерциальную навигацию для обеспечения навигации в удаленных районах без сигнала сети, что значительно расширяет область применения навигации в дополненной реальности.  Применение 3D-электронного компаса в навигации с дополненной реальностью внутри помещений и отображении оборудования.Внутренние помещения представляют собой серьезную проблему для традиционных технологий позиционирования из-за отсутствия сигналов GPS и наличия сложных источников магнитных помех. Была создана высокоточная система навигации в дополненной реальности для помещений, объединяющая трехмерный электронный компас с ИК-UWB сверхширокополосным позиционированием и распознаванием моментальных признаков изображения. Это инновационное решение является первым, в котором технология ИК-UWB применяется для трехмерной регистрации в дополненной реальности, обеспечивая точность позиционирования на уровне сантиметров. Система состоит из нескольких технических модулей: CMOS-камеры захватывают реальные сцены; установленные на шлеме дисплеи отображают расширенный контент; модуль ИК-UWB обеспечивает точное отслеживание положения; трехмерный электронный компас измеряет направление угла обзора; модуль моментальных признаков изображения для идентификации объектов; модуль генерации виртуальных сцен создает виртуальный контент; модуль виртуального слияния с реальными сценами обеспечивает бесшовную интеграцию виртуального контента с реальными сценами.  Применение 3D-электронного компаса в иммерсивной виртуальной реальности и виртуальном подвесе. Электронный 3D-компас продемонстрировал уникальную ценность в области виртуальной реальности, особенно в иммерсивных средах, требующих реального определения направления. Внедряя реальные ориентиры направления в виртуальную среду, электронный компас решает проблему непоследовательного восприятия направления в системах VR, значительно уменьшая головокружение у пользователей и склонность к потере ориентации. В высококачественных системах VR электронный 3D-компас интегрируется с MEMS-датчиками для построения всенаправленной системы слежения, позволяя виртуальной камере точно воспроизводить истинный угол поворота и направление головы пользователя.Виртуальный подвес на основе электронного компаса и MEMS-системы представляет собой технологическую инновацию в области интерактивных устройств виртуальной реальности. Эта система не требует тяжелых механических конструкций. Она измеряет трехмерные данные геомагнитного поля с помощью электронного компаса и объединяет данные акселерометра и гироскопа MEMS для расчета относительного азимута и угла ориентации подвеса, а также информации о масштабировании и фокусировке объектива камеры.  Заключение Ключевая ценность электронных компасов в дополненной и виртуальной реальности заключается в обеспечении надежной ориентации в пространстве и определении контекста, а их технологическая эволюция приводит к переходу устройств от «визуального погружения» к «мультисенсорному взаимодействию». С непрерывным появлением новых материалов, алгоритмов и датчиков роль электронных компасов в системах дополненной и виртуальной реальности станет еще более важной, в конечном итоге достигнув цели бесшовной интеграции виртуального и реального миров.C9-BC90-CC9000-AC9000-B

В ключевой области автономной навигации для беспилотных летательных аппаратов точность, надежность и стабильность определения направления напрямую определяют успех или неудачу миссии. Высокоточный шестиосевой электронный компас серии C9000, разработанный компанией Micro-Magic Inc., обеспечивает точное определение положения беспилотных летательных аппаратов и самолетов в любых погодных и ландшафтных условиях, соответствует военным техническим стандартам и имеет промышленный дизайн, наделяя устройства интеллектуальным «глазом» «определения направления».Серия C9000 состоит из высоконадежных и помехоустойчивых микроконтроллеров промышленного класса, высокоточных датчиков наклона, трехосевых магнитоизмерительных датчиков с интегрированной запатентованной технологией и микросхем драйверов. Разработанные собственные алгоритмы жесткой и мягкой магнитной калибровки позволяют компасу устранять влияние магнитных полей даже в условиях магнитных помех. Благодаря интеграции магнитометров для измерения геомагнитного поля и акселерометров для динамической компенсации достигается точность определения курса с точностью до долей градуса в сложных электромагнитных условиях, решая проблему определения ориентации при помехах от сигналов GPS. В автономном полете беспилотных летательных аппаратов шестиосевой электронный компас серии C9000 может корректировать дрейф курса, вызванный магнитными помехами, в режиме реального времени и использовать запатентованный алгоритм компенсации наклона для компенсации широкого диапазона углов наклона, обеспечивая стабильность полета и предоставляя высокоточную навигационную информацию в режиме реального времени даже в экстремально сложных условиях. Преимущества высокоточных компасов серии C9000 проявляются главным образом в следующих аспектах: 1. Сверхвысокоточная навигационная возможностьБлагодаря захвату горизонтальной компоненты магнитного поля Земли с помощью магнитного датчика и объединению ее с запатентованным алгоритмом компенсации наклона, компенсация курса применяется к широкому диапазону углов наклона, обеспечивая точность определения курса 0,2° RMS (угол тангажа).

Электронный компас — важный навигационный инструмент, позволяющий в режиме реального времени определять направление и положение движущихся объектов. Калибровка электронного компаса является важнейшим этапом обеспечения точности измерения направления. 1.Принцип калибровки электронного компасаЭлектронный компас определяет направление, измеряя компоненты геомагнитного поля. Процесс калибровки фактически представляет собой «подгонку эллипса магнитного поля»:а)Сбор данных о магнитном поле. во всех направлениях при вращении устройства.б)Сгенерируйте параметры компенсации, рассчитав помехи от твердого железа (фиксированное смещение) и помехи от мягкого железа (масштабирование и перекрестная связь) с помощью алгоритмов.с)Автоматическое применение компенсации при последующих измерениях для аппроксимации данных магнитного поля сферой с центром в начале координат, что повышает точность определения направления. 2.Метод калибровки электронного компасаОсновные методы калибровки электронных компасов включают два основных подхода: планарную калибровку и трехмерную калибровку по 8-образной траектории.(1)Метод калибровки плоскостиДля калибровки оси XY устройство, оснащенное магнитным датчиком, будет вращаться самостоятельно в плоскости XY, что эквивалентно вращению вектора магнитного поля Земли вокруг точки нормали O(γx,γy), перпендикулярной плоскости XY. Это представляет собой траекторию вектора магнитного поля, спроецированного в плоскость XY в процессе вращения. Это позволяет определить положение центра окружности как (Xmax+Xmin)/2, (Ymax+Ymin)/2. Аналогично, вращение устройства в плоскости XZ позволяет получить траекторию окружности магнитного поля Земли в плоскости XZ, что позволяет рассчитать вектор интерференции магнитного поля γ (γx, γy, γz) в трехмерном пространстве. После калибровки электронный компас может нормально использоваться в горизонтальной плоскости. Однако из-за угла между компасом и горизонтальной плоскостью этот угол может влиять на точность определения направления и требует компенсации наклона с помощью акселерометров.(2)Стереоскопический метод калибровки в форме восьмеркиОбычно, когда устройство с датчиками вращается в воздухе в разных направлениях, пространственная геометрическая структура, состоящая из измеряемых значений, представляет собой сферу, и все точки выборки располагаются на поверхности этой сферы, как показано на следующем рисунке.               а)Вращение в воздухе: Используя калиброванное оборудование, выполните в воздухе движение в форме восьмерки, направив нормаль к оборудованию так, чтобы она указывала на все 8 квадрантов пространства. Получив достаточное количество точек выборки, определите центр O(γx,γy,γz), который представляет собой размер и направление вектора помех от фиксированного магнитного поля.б)Сбор точек выборки: При вращении устройства в различных направлениях в воздухе пространственная геометрическая структура, состоящая из значений измерений, фактически представляет собой сферу, и все точки выборки попадают на поверхность этой сферы. Используя эти точки выборки, можно определить центр окружности для определения значения жестких магнитных помех и выполнить калибровку. 3.Этапы калибровки электронного компаса(1)Подготовка среды тестированияØИзбегайте источников помех: убедитесь, что в радиусе 3 метров от калибровочной среды нет крупных металлических предметов (таких как железные шкафы, транспортные средства), двигателей, динамиков или другого электромагнитного оборудования.ØГоризонтальное размещение: Используйте уровень или встроенный датчик для установки в горизонтальное положение, обеспечивая измерение на основе горизонтальной составляющей геомагнитного поля.ØСпособ крепления: Избегайте ношения металлических часов или колец при удержании устройства; если это встраиваемое устройство (например, дрон), обеспечьте надежную установку.(2)Перейдите в режим калибровкиа)Ручное управление: см. руководство пользователя, распространенные способы включают:нКомбинация клавиш (например, длительное нажатие клавиш питания и функциональных клавиш в течение 5 секунд).нИнструкции по использованию программного обеспечения (выберите «Калибровка компаса» в сопутствующем приложении).б)Автоматическое уведомление: Некоторые устройства автоматически запрашивают калибровку при обнаружении аномалий магнитного поля (например, постоянно отображая «низкую точность»). (3)Выполните калибровку.а)Горизонтальное вращение (2D-калибровка):нМедленно вращайте оборудование вокруг вертикальной оси (оси Z), удерживая его в горизонтальном положении.нОбеспечьте равномерную скорость вращения (примерно 10 секунд на оборот), выполните не менее 2 оборотов, чтобы охватить все направления.б)Трехмерное вращение (3D-калибровка, подходит для высокоточного оборудования):нПоследовательно вращайте аппарат вокруг осей X (крен), Y (тангаж) и Z (рыскание), при этом каждая ось должна вращаться не менее чем на 360°.нПример действия: После горизонтального поворота переверните устройство в вертикальное положение, а затем наклоняйте его вперед и назад.(4)Проверьте результаты калибровки.а)Метод сравнения направлений: направьте устройство в известное географическое направление (например, используйте компас для определения истинного севера) и проверьте, совпадают ли показания.б)Проверка программного обеспечения: Используйте картографические приложения или профессиональные инструменты (например, программное обеспечение для анализа магнитного поля), чтобы оценить стабильность и точность определения направления.с)Повторная калибровка: Если отклонение превышает номинальную погрешность оборудования (например, ±3°), требуется повторная калибровка и проверка на наличие помех от окружающей среды. C9-BВысокоточный электронный компас с выводом данных по протоколу CAN в 2D-режиме.C9-AКомпенсация угла наклона 40°, вывод данных по протоколу CAN, 3D электронный компасC9-CВысокоточный электронный компас с цифровым выводом в 2D, одноплатный.