TMS320C2812电子磁罗盘补偿技术研究(4)
根据磁阻材料的特性，磁阻传感器存在一个很重要问题:翻转效应.如果在使用前对磁性材料进行了磁化，以后若遇到了较强的相反方向的磁场(一般大于20高斯)就会对材料的磁化产生影响，从而改变磁阻传感器的输出特性，使输出信号减弱，灵敏度降低，在极端的情况下，会使磁化方向翻转 。对于这个问题可以利用周期性磁化的方法来消除，但是这个对材料进行磁化的磁场很强。Honeywell公司拥有解决该问题的一项专利，在硅片上制作一个置位/复位电流带，该电流带阻值3欧姆左右，磁化电流持续时间2微秒，电流强度达2-3安培，即可实现对磁矩的重新校准，使磁阻传感器恢复正常工作状态。
2.2 电子磁罗盘方向测量的角度参数
在了解磁阻传感器工作原理的基础上，为了清楚的说明磁阻电子罗盘测量载体地理航向角和姿态角的工作原理，需要对几个角度参数作简单的说明。
(l)磁偏角[22]:地球本身是块大磁铁，地磁北极由地球内部的稳定磁场决定，地理北极在地球的旋转轴处，是地球上经线的汇聚处。地磁南北极与地理南北极并不重合，而是存在一个夹角，我们定义为磁偏角，本文用 表示，磁偏角随着用户罗盘平台的经度和纬度而变化。磁偏角如图2.3所示。
图2.3 磁偏角
目前已经有专门的机构将各地区的磁偏角绘制成地图，并且是考虑了各种因素在内的，如大的铁磁材料和一些自然变化等，可以直接查找。在两极的磁偏角为 。
(2)地理航向角:磁阻电子罗盘应用在载体上，地理航向角定义为载体纵轴方向在水平面上的投影与真实北极(地理北极)的夹角。用 范围的角度值表示。如飞机向正东飞时，其值为 。本文地理航向角用 表示。
(3)姿态角:磁阻电子罗盘中不可缺少的一部分是对载体倾斜姿态的测量，它是动态测量中非常重要的一个方面。姿态角包括两部分:俯仰角和翻滚角。以水平面为基准，罗盘系统载体的前进方向与其在水平面投影的夹角称为俯仰角，用 表示，本文中规定上仰为正，下俯为负;罗盘平面上与前进方向垂直的方向与其在水平面投影的夹角称为翻滚角，用 表示，本文中规定右转为正，左转为负。
2.3 电子磁罗盘的测量原理
磁阻电子罗盘主要是基于磁阻效应，通过感测地球磁场来确定载体的航向与姿态。三轴磁阻传感器芯片包含三个互相垂直的惠斯通电桥，可以测量地球磁场强度在X、Y、Z轴的三个分量。每个电桥的输出是一个与感测的磁场强度和电桥的供电电压成正比的差动输出电压，该信号经过调理之后进入A/D模块进行数据的采集与处理。两轴加速度传感器利用自由对流热场的传递性，即任何方向的加速度都会扰乱热场的轮廓，从而导致其不对称的原理测得俯仰、翻滚角，从而完成对磁阻电子罗盘进行姿态角的测量及其对X、Y轴磁场强度的计算补偿。考虑罗盘坐标系与地球坐标系的关系，相关角度与坐标系如图2.4所示：
图2.4相关角度与坐标系示意图
图中Hx、Hy、Hz表示罗盘坐标系即载体坐标系下磁阻传感器的三个轴感测到的磁场强度， 、 、 表示任意姿态下罗盘三轴的磁场强度折算到水平坐标系下的值，航向角的计算必须将三轴的磁场强度折算到水平坐标系下求得;N一S表示地理南北极轴线，N一S表示磁南北极轴线， 为磁偏角，磁航向角angle为载体折算到水平坐标系下前进方向与磁南北极轴线的夹角，“称为地理航向角，根据图示可得:磁航向角+磁偏角二地理航向角，地理航向角可先求得磁航向角后，加上当地磁偏角即可。磁航向角angle的求取可分以下两种情况分析: