Завод электронных компасов

Основные положения ПродуктЭлектронный компас (C9000-B и другие варианты)Функции:• Использует трехмерные магниторезистивные датчики для измерения геомагнитного поля.• Встроенный акселерометр обеспечивает статическую устойчивость и компенсацию наклона.• Использует алгоритм фильтрации Калмана для снижения шума и оптимальной оценки состояния.• Обеспечивает цифровой выходной сигнал для прямой интеграции с системами управления.Преимущества:• Высокая точность и стабильность, подходит для динамичных условий эксплуатации.• Низкое энергопотребление, компактные размеры и малый вес• Защита от вибрации и тряски, идеально подходит для авиации, робототехники, беспилотных автомобилей и навигационных систем.• Способен компенсировать жесткие и мягкие магнитные помехи• Может быть интегрирован в контуры управления для таких приложений, как автономная навигация или техническое обслуживание оборудования.Электронные компасы, также называемые цифровыми компасами, — это метод определения Северного полюса с помощью магнитного поля Земли, широко используемый в качестве навигационных приборов или датчиков ориентации. В древности их называли компасами, а современные передовые технологии обработки магниторезистивных датчиков значительно способствовали цифровизации компасов. В настоящее время электронные компасы, как правило, изготавливаются из микросхем, таких как магниторезистивные датчики или магнитометры. Они могут использоваться в горизонтальном и вертикальном измерении глубины, подводных исследованиях, навигации летательных аппаратов, научных исследованиях, образовании и обучении, позиционировании зданий, техническом обслуживании оборудования, навигационных системах и других областях. По сравнению с традиционными компасами стрелочного типа и балансирной рамой, цифровой компас отличается низким энергопотреблением, малыми размерами, легким весом, высокой точностью и миниатюризацией. Его выходной сигнал может быть обработан и отображен в цифровом виде. Он может использоваться не только для указания направления, но и передавать цифровой сигнал непосредственно на автоматический руль для управления движением судна. В настоящее время широко используются трехкоординатные магниторезисторные цифровые компасы. Этот тип компаса обладает преимуществами виброустойчивости, высокой точности определения курса, электронной компенсацией помех и может быть интегрирован в контур управления для передачи данных, поэтому он широко используется в авиации, космонавтике, робототехнике, навигации, автономной навигации транспортных средств и других областях. 1. Устройство электронного компасаТрехмерный электронный компас C9000-B состоит из трехмерного магниторезистивного датчика, датчика наклона и микроконтроллера. Трехмерный магниторезистивный датчик используется для измерения магнитного поля Земли, а датчик наклона — для компенсации горизонтального положения магнитометра. Микроконтроллер обрабатывает сигналы от магнитометров и датчиков наклона, а также выводит данные и выполняет компенсацию жесткости и ослабления магнитного поля. Магнитометр основан на трех вертикальных магниторезистивных датчиках, каждый из которых определяет силу геомагнитного поля в соответствующем направлении.  Датчик, расположенный в направлении вперед (направление x), определяет векторное значение геомагнитного поля в направлении x, а датчик, расположенный в направлении вправо (направление Y), определяет векторное значение геомагнитного поля в направлении Y. Датчики, расположенные в направлении вниз (направление Z), определяют векторное значение магнитного поля Земли в направлении Z. Чувствительность датчиков в каждом направлении была отрегулирована до оптимального значения на основе компонентного вектора геомагнитного поля в этом направлении и имеет очень низкую поперечную чувствительность. Аналоговый выходной сигнал, генерируемый датчиком, усиливается и передается на микроконтроллер для обработки. 2. Далее представлены аппаратная часть и принципы работы.1) Магнитометр: Поскольку геомагнитное поле является вектором, в определенной точке этот вектор может быть разложен на две компоненты, параллельные локальному уровню, и одну компоненту, перпендикулярную локальному уровню. Таким образом, если модуль компаса расположен параллельно локальному уровню, три оси магнитометра будут соответствовать этим трем компонентам. В настоящее время модуль расположен параллельно горизонтальной плоскости с помощью угловой компенсации, а затем угол курса рассчитывается на основе компенсированных данных. 2) Акселерометр: Ускорение можно рассчитать на основе данных по трем осям, что обеспечивает преимущество в статической устойчивости. 3) Фильтрация Калмана — это алгоритм, который оптимально оценивает состояние системы, используя линейное уравнение состояния системы и наблюдая за входными и выходными данными системы. Поскольку наблюдаемые данные включают в себя влияние шума и помех в системе, оптимальную оценку также можно рассматривать как процесс фильтрации. В радиолокации, например, задача состоит в отслеживании цели, но измерения положения, скорости и ускорения цели часто постоянно сопровождаются шумом. Фильтр Калмана использует динамическую информацию о цели, пытается устранить влияние шума и получает хорошую оценку положения цели. Эта оценка может быть оценкой текущего местоположения цели (фильтрация), оценкой будущего местоположения (прогнозирование) или оценкой прошлого местоположения (интерполяция или сглаживание). Краткое содержаниеПомимо трехосевых электронных компасов, компания Micro-Magic предлагает широкий ассортимент электронных компасов, таких как недорогие двухосевые электронные компасы C9000-B, высокоточные двухосевые электронные компасы C9000-D и другие. Все они прошли строгие испытания и способны предоставлять точные данные о курсе даже в самых суровых условиях. Если вам необходим цифровой компас, свяжитесь с нами.C9000-BВысокоточный электронный компас для 3D-измерений во всех направлениях, использующий передовые алгоритмы калибровки по твердому и мягкому железу, с цифровым выходом. C9000-DВысокопроизводительный датчик направления для определения азимута антенной вышки. Недорогой датчик азимутального угла для измерения угла направления вышки. 

Основные положенияИзделие: Электронный компасПринцип калибровки:- Аппроксимация магнитного поля эллипсом: сбор данных о магнитном поле во всех направлениях при вращении устройства, расчет параметров интерференции твердого и мягкого железа, а также применение компенсации для аппроксимации данных о магнитном поле сферой с целью повышения точности.Методы калибровки:1. Калибровка плоскости:- Калибровка в плоскости XY: Поверните устройство в плоскости XY, чтобы найти центр окружности траектории, спроецированной в эту плоскость.- Калибровка в плоскости XZ: Поверните устройство в плоскости XZ, чтобы получить траекторию движения магнитного поля Земли и рассчитать вектор интерференции магнитного поля в трехмерном пространстве.2. Стереоскопическая калибровка по 8-образной схеме:— Вращайте устройство в разных направлениях в воздухе, чтобы собрать образцы точек, падающих на поверхность сферы. Определите центр окружности, чтобы определить значение интерференции и выполнить калибровку.Этапы калибровки:1. Подготовка тестовой среды:- Избегайте источников помех.— Обеспечьте горизонтальное размещение и надежную установку.2. Войдите в режим калибровки:- Запуск калибровки вручную с помощью комбинаций клавиш или инструкций программного обеспечения.- Автоматическая калибровка с подсказкой при обнаружении аномалий магнитного поля.3. Выполните калибровку:- Горизонтальное вращение (2D-калибровка): Медленно вращайте устройство вокруг вертикальной оси в горизонтальном положении.- Трехмерное вращение (3D-калибровка): вращайте устройство вокруг осей X, Y и Z, охватывая не менее 360° для каждой оси.4. Проверьте результаты калибровки:— Сравните показания прибора с известным географическим направлением.— Используйте программные средства для наблюдения за стабильностью и точностью направления.- Повторите калибровку, если отклонение превышает номинальную погрешность устройства.Преимущества электронного компаса:- Измерение курса и положения в реальном времени.— Важный навигационный инструмент.- Повышает точность определения направления за счет калибровки.— Доступны различные методы калибровки.- Может использоваться в различных областях применения и условиях. 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.