電子羅盤在海洋漂浮中的作用

海洋浮標(biāo)，是一種投放在相關(guān)海域中兼具觀測(cè)和測(cè)量作用的信息采集設(shè)備。浮標(biāo)主要是利用自身所攜帶的各類傳感器，來獲取周圍海洋環(huán)境中的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括海洋水文、氣象等幾十種參數(shù)。在大多數(shù)的海洋浮標(biāo)中，安裝有太陽能電池板以自行供電，從而實(shí)現(xiàn)全天候、不間斷的測(cè)量。

這些測(cè)量數(shù)據(jù)能幫助人們研究和認(rèn)識(shí)海洋，對(duì)人類開發(fā)和利用海洋具有重要意義。但在此之前，確定浮標(biāo)的實(shí)時(shí)測(cè)量位置及變動(dòng)情況是第一步，因此，在大多數(shù)的海洋浮標(biāo)中，搭載GPS模塊是必不可少的，而GPS模塊往往需要搭配電子羅盤使用。

電子羅盤，也叫數(shù)字羅盤、數(shù)字指南針，是利用地磁場(chǎng)來定北極的一種方法。電子羅盤最早可追溯到公元前3世紀(jì)戰(zhàn)國末期的司南與唐宋時(shí)期的指南針。之后，經(jīng)過發(fā)展演變成把方向刻度盤和磁針連接在一起轉(zhuǎn)動(dòng)的磁羅經(jīng)。隨著先進(jìn)工藝的發(fā)展，現(xiàn)在一般采用磁阻傳感器和磁通門加工而成的電子羅盤。電子羅盤是導(dǎo)航系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。目前廣為使用的是三軸捷聯(lián)磁阻式電子羅盤，這種羅盤具有抗振性、航向精度較高、對(duì)干擾場(chǎng)有電子補(bǔ)償、可以集成到控制回路中進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)器人、航海、車輛自主導(dǎo)航等領(lǐng)域。

電子羅盤可以分為平面電子羅盤和三維電子羅盤。平面電子羅盤要求用戶在使用時(shí)必須保持羅盤的水平，否則當(dāng)羅盤發(fā)生傾斜時(shí)，也會(huì)給出航向的變化而實(shí)際上航向并沒有變化。雖然平面電子羅盤對(duì)使用時(shí)要求很高，但如果能保證羅盤所附載體始終水平的話，平面羅盤是一種性價(jià)比很好的選擇。

三維電子羅盤克服了平面電子羅盤在使用中的嚴(yán)格限制，因?yàn)槿S電子羅盤在其內(nèi)部加入了傾角傳感器，如果電子羅盤發(fā)生傾斜時(shí)可以對(duì)羅盤進(jìn)行傾斜補(bǔ)償，這樣即使羅盤發(fā)生傾斜，航向數(shù)據(jù)依然準(zhǔn)確無誤。有時(shí)為了克服溫度漂移，羅盤也可內(nèi)置溫度補(bǔ)償，最大限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移。

三維電子羅盤由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構(gòu)成。

三維磁阻傳感器用來測(cè)量地球磁場(chǎng)，傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態(tài)時(shí)進(jìn)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。