brújula digital

La brújula electrónica (también conocida como brújula digital) se basa en la medición del campo magnético terrestre para calcular el rumbo. A menudo, la señal o red GPS no es un complemento eficaz. Gracias a sus ventajas de pequeño tamaño, bajo consumo de energía, alta precisión y miniaturización, se utiliza ampliamente en el campo de la medición de rumbo magnético, como en vehículos aéreos no tripulados (UAV), la industria naval y la automoción. Sin embargo, en su uso, la brújula electrónica también presenta sus propias deficiencias inherentes: es susceptible a interferencias y errores del campo magnético externo, lo que afecta principalmente a su precisión de medición y limita su aplicación. Por lo tanto, es fundamental estudiar métodos para compensar el error de medición de la brújula electrónica. En la actualidad, existen muchos métodos para compensar el error de medición. Por ejemplo, el método del coeficiente de compensación se centra principalmente en la interferencia dinámica durante la medición, mientras que el efecto de compensación de la interferencia estática es pequeño y su rango de aplicación es pequeño. Otro ejemplo es el método de compensación adaptativa, que requiere que el sistema alcance una alta precisión de compensación en caso de movimiento lineal o de baja velocidad. Si el sistema gira más rápido, la precisión de la medición se verá considerablemente afectada, por lo que el escenario de aplicación más exigente hace que este método no sea extensivo. Actualmente, si solo se utiliza un modelo de compensación de error para compensar el error de la brújula, no puede cumplir con los requisitos del sistema de medición. En este artículo, se propone un algoritmo de compensación de error basado en la hipótesis de la elipse, que integra el principio de mínimos cuadrados. El algoritmo puede lograr una compensación efectiva para el error de medición de la brújula electrónica y tiene las características de cálculo moderado y amplia aplicación.1. Análisis de errores del sistema de rumbo magnéticoCuando se instala una brújula digital en el portaaviones para la medición del rumbo magnético, el error de medición se debe a diversos factores, que pueden dividirse en dos categorías: uno se debe a la propia estructura, materiales, ensamblaje y otros factores del sistema, como la brújula, errores de instalación y de fabricación; el otro, el error de la señal de actitud, que, si bien no pertenece al propio sistema de medición del rumbo, interviene en el cálculo de los parámetros del rumbo y también causa errores de medición. Dado que el error de la brújula es el más difícil de controlar y el que más influye en la precisión del rumbo, este artículo analiza principalmente el error de la brújula. La diferencia de la brújula se compone principalmente de las componentes horizontales del campo magnético de hierro duro y del campo magnético de hierro dulce del portaaviones. Numerosos estudios experimentales demuestran que el error causado por el campo ferromagnético duro en el portaaviones en movimiento es un error periódico, expresado mediante la fórmula (1), y su regla es aproximadamente sinusoidal. El error causado por el campo magnético de hierro dulce se expresa mediante la fórmula (2), y su ley cambia con la variación del campo magnético ambiental. Dónde ϕi es la medida del ángulo de rumbo, y A, B, C, D y E son los coeficientes de error. Mediante el análisis de errores de la brújula anterior, podemos ver que el valor total de la brújula electrónica debería ser la suma algebraica de los errores anteriores. Por lo tanto, combine las fórmulas (1) y (2) para hallar la diferencia total. ∆ϕ  2. Compensación de errores por el método de mínimos cuadradosLos mínimos cuadrados (MC) permiten encontrar la mejor coincidencia funcional de los datos minimizando la suma de los cuadrados de los errores. Es fácil obtener datos desconocidos y minimizar la suma de los cuadrados de los errores entre estos y los datos reales. El método de mínimos cuadrados también se puede utilizar para el ajuste de curvas y se utiliza a menudo para la optimización de datos. El método de mínimos cuadrados optimiza el ajuste de datos en términos de varianza cuadrática mínima. Es un método de optimización matemática que compensa el error causado por la interferencia del campo magnético del entorno externo. En circunstancias normales, el error de medición presenta cierta periodicidad; un método de ajuste más adecuado es el método de la función trigonométrica, basado en el modelo matemático de la función de Fourier, y posteriormente corregido según los parámetros de rumbo proporcionados por la brújula estándar. A continuación, se presenta una breve introducción a los principios básicos de los mínimos cuadrados. Cuando es necesario determinar una correspondencia entre dos variables y y x basándose en observaciones, asumiendo que son lineales, y en el tiempo t se puede expresar como: Donde H1, H2,... Hn son n parámetros desconocidos por determinar, x1 (t), x2(t),... xt(t) es una función determinista conocida, como la función seno y coseno de t. Supongamos que en el instante t1, t2... tn se realizan m mediciones de y y x, con la esperanza de que las variables y y x1 (t), x2(t),... xt(t) estimen sus valores. Entonces, la fórmula (4) puede expresarse en forma matricial: Y = X*H Utilizando el método de mínimos cuadrados, las estimaciones de mínimos cuadrados de los coeficientes de error A, B, C, D y E que se muestran en la fórmula (3) se obtienen a partir de la medición del ángulo azimutal conocido. ϕError de ángulo i y azimut ∆ϕLos pasos específicos de cálculo son los siguientes: ① Se adoptó el método de medición de error de ocho posiciones. Considerando el número de muestras, la cantidad de datos calculados y la precisión de la medición, se tomaron ocho puntos con el mismo intervalo angular dentro del rango de ángulo de rumbo de 360° (0, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270° y 315°) para realizar la prueba de error de rumbo, obteniendo así ocho conjuntos de datos. ② Los coeficientes de error A, B, C, D y E se obtienen mediante el principio de mínimos cuadrados. A partir del análisis previo, al calcular los coeficientes de error A, B, C, D y E mediante el método de mínimos cuadrados, se puede calcular la trayectoria real de la portadora tras la corrección del error mediante la fórmula de cálculo. No se realizarán investigaciones ni análisis específicos en este artículo. 3. ResumenMicro-Magic se especializa en productos de navegación. Además del método de compensación mínima de errores, ofrece el método de compensación de errores elípticos y otros métodos de compensación. En el proceso de investigación y desarrollo de brújulas electrónicas, ha desarrollado gradualmente una tecnología y consolidado una base teórica. Además de la optimización continua de la precisión de la localización del norte, incluye compensación de inclinación y otras funciones. Si le interesan nuestros productos, le invitamos a conocer más sobre nuestra brújula digital 2D de bajo costo C9-C y 40.° compensación de inclinación - brújula digital 3D C90-B y así sucesivamente, puede ponerse en contacto con nuestro personal profesional y técnico en cualquier momento.C9-ABrújula electrónica tridimensional de alta precisión con tecnología avanzada de compensación 3DC9-BBrújula electrónica bidimensional (2D) en modo Modbus RTU para vehículos aéreos no tripuladosC9-CBrújula electrónica bidimensional (2D) de alta precisión con placa de circuito único que mide ángulos acimutales de 0 a 360 grados.C9-DBrújula electrónica bidimensional (2D) de alta precisión con placa de circuito único que mide ángulos azimutales de 0 a 360 grados  

  La brújula electrónica tiene ventajas únicas: es compacta y ligera, la adquisición y resolución de la información de azimut se realiza en tiempo real, y la señal digital de salida la hace más directa y práctica en su uso posterior. Actualmente, la tecnología de sensores de brújula digital se encuentra en un estado relativamente avanzado, lo que le confiere ventajas en cuanto a precisión de medición y coste de fabricación. Dado su amplio uso en la práctica, es necesario producir una gran cantidad de brújulas electrónicas de alta precisión y bajo coste, aptas para la industrialización a gran escala.  En la sociedad actual, el diseño y la investigación de instrumentos de navegación y orientación son de gran valor e importancia. Con la expansión de la exploración espacial, el mantenimiento de la estabilidad, el seguimiento y otras funciones de satélites artificiales, transbordadores espaciales, sistemas de misiles y diversas plataformas requieren el apoyo de la tecnología de orientación de navegación y los dispositivos de ajuste de actitud correspondientes. En resumen, la obtención de información de orientación y el control de actitud correspondiente desempeñan un papel fundamental en diversas investigaciones científicas y proyectos de ingeniería. De acuerdo con la característica de que el campo geomagnético cambia poco en un cierto rango de tiempo, se puede considerar que la información geomagnética en el mismo lugar se fija en poco tiempo, y la información de azimut, como el ángulo de rumbo y el ángulo de actitud, se puede calcular mediante la brújula electrónica de acuerdo con la información de intensidad geomagnética medida. 1.Las características principales del campo geomagnético Como magnitud física fundamental de la Tierra, el campo geomagnético influye directamente en las características físicas de las sustancias eléctricas y magnéticas en su entorno. Las características del campo vectorial magnético terrestre proporcionan un sistema de coordenadas básico para la información azimutal, y la navegación mediante información geomagnética es estable y fiable, sin recibir información externa, con una buena ocultación. El campo geomagnético se genera a partir de la propia estructura terrestre. Existen numerosos elementos y sustancias magnéticas en el interior de la Tierra que, bajo la influencia de las condiciones extremas del interior, producen electrones que fluyen libremente. Estos electrones libres mejoran la conductividad entre el núcleo interno y el núcleo externo de la Tierra, lo que resulta en el flujo y movimiento de electrones libres entre diferentes estratos. Esto hace que la Tierra, en su conjunto, tenga un campo magnético estable a nivel macroscópico, equivalente a un dipolo magnético con un campo magnético constante en el centro de la Tierra, lo que genera los polos magnéticos norte y sur. La Figura 1 muestra el diagrama esquemático de la distribución del campo magnético terrestre.La unidad de intensidad de inducción magnética es Tesla (T), que es Gaussiana (Gs) en unidades Gaussianas, y la relación correspondiente entre los dos es 1T=10-4Gs, el sistema de unidades de intensidad de campo magnético es A/m, y el sistema de unidades de intensidad de campo magnético es Oster (Oe) en unidades Gaussianas, y la relación correspondiente entre los dos es 1A/m=4π*10-3Oe El campo magnético terrestre se clasifica en campo geomagnético básico, campo geomagnético variable y campo geomagnético anormal según su grado de estabilidad. El campo magnético básico abarca la mayor parte del campo magnético terrestre, representando más del 90% del campo magnético total. El tipo básico de campo geomagnético también se divide en campo magnético inducido por dipolo y campo magnético no inducido por dipolo. En este último, el efecto inducido por dipolo es el principal; el campo magnético proviene del movimiento de circulación del hierro y el níquel en entornos de alta temperatura y alta presión, mientras que el no inducido por dipolo se genera principalmente por el efecto de un motor autoexcitado. El campo geomagnético básico también cambia, pero el período de cambio es muy largo, por lo que el campo magnético terrestre en su conjunto puede considerarse estable. El campo electromagnético variable se genera en la ionosfera y la magnetosfera terrestres, y la perturbación del campo magnético está relacionada principalmente con el cambio solar. El campo electromagnético variable se divide en cambio estable y cambio de interferencia. Los cambios silenciosos ocurren en el calendario solar o lunar, causados ​​principalmente por la radiación electromagnética solar o la radiación de partículas. El fenómeno de la tormenta magnética es un fenómeno de interferencia geomagnética en el espacio, cuyo principal efecto es la fuerte variación del componente vectorial terrestre del campo geomagnético. El campo geomagnético anormal proviene de las propiedades ferromagnéticas de los materiales ferromagnéticos y puede considerarse como la adición vectorial constante al campo geomagnético estable. 2. Análisis de errores de la brújula electrónica La desviación de la brújula electrónica, también conocida como desviación de la brújula, es el error en los resultados de medición causado por interferencias ferromagnéticas del entorno cercano cuando la brújula está en funcionamiento. La desviación entre los resultados de la medición y el valor real puede ser de incluso decenas de grados sin un enlace de compensación correspondiente. Esto se debe a que la intensidad del campo magnético terrestre es débil, con una intensidad de tan solo 0,5-0,6 gauss. Por lo tanto, las brújulas digitales son propensas a la interferencia causada por factores ferromagnéticos ambientales, convirtiéndose en la principal fuente de error de las brújulas electrónicas. La brújula también se puede dividir en interferencia de hierro duro e interferencia de hierro dulce. La interferencia de hierro duro es causada por objetos magnéticos permanentes o magnetizados. Con un material magnético permanente bajo la influencia del campo magnético externo, el momento magnético total del objeto deja de ser cero, lo que indica magnetismo. La intensidad del campo magnético generado puede considerarse constante e inalterada durante un cierto período de tiempo, y este material magnético permanente aún mantiene una intensidad de campo magnético residual relativamente estable después del efecto de magnetización, incluso después de que se elimine la acción del campo magnético externo. En resumen, la posición e intensidad del efecto de interferencia en la brújula pueden considerarse un efecto estabilizador fijo y constante, y los medios para compensarlo son relativamente fáciles de implementar. Resumen  Micro-Magic, empresa especializada en proyectos aeroespaciales, de perforación minera y otros proyectos de ingeniería, ofrece herramientas y soporte técnico. Las brújulas electrónicas actuales, C9000-A, C9000-B, C9000-C, C9000-D y otros productos, con función de compensación magnética suave y magnética dura, contribuyen de forma importante a mejorar la precisión de la localización del norte. 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