【社群智汇】揭开电子罗盘应用神秘的面纱
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本次话题是“地磁传感器与电子罗盘”，让我们一起揭开电子罗盘应用神秘的面纱。
@传感器专家网-杨军：
上周聊地磁传感器与智能交通管理应用时，许多人提到了电子罗盘应用。因为地球磁场看不见摸不着，所以很多人平时会忽略这一物理现象，但我们每一天都离不开方向的判断和应用，电子罗盘其实一直在我们身边，小到我们的手机、大到地下、水下、地面、空中的各种工业和国防应用，无处不在。
今天我们聊聊电子罗盘的各种应用的话题，欢迎大家针对这一应用话题展开讨论，启发思想，揭开电子罗盘应用神秘的面纱。
@T***:
磁感型地磁传感器：PNI,磁阻型地磁传感器：Bosch Sensortec、STM、QST 等。
@传感器专家网-杨军：
PNI 是磁感技术，其他都是磁阻技术，国内也有磁通门技术的罗盘，但是未能进入实用阶段。
以上几家都是AMR,即各向异性磁阻技术。
@T***:
作为电子罗盘，PNI 的磁感非常高端了。
磁通门在E COMPASS 市场遇到的不多。
看来这个市场STM 和QST 很厉害啊，可以直接和Bosch 竞争。
@A***W:
Bosch & ST 在地磁方面建树平平，远没有其motion sensor 做的好。Bosch 三轴地磁，我记得XY两轴是Bosch自有的Flipcore技术，而Z轴是霍尔，从2合1电子罗盘产品到单颗地磁产品都没有太大市场，反应平平，ST也差不多，第一代的地磁产品也是通过Honeywell授权做的。
@传感器专家网-杨军：
磁通门技术目前体积、功耗问题还没有解决好。
@杨***文：
电子罗盘的话，现在市场上还主要是三轴霍尔传感器，AMR也有，GMR比较少，TMR就是多维科技在做。从霍尔到TMR,精度在提高，成本也高。
弱磁传感方向的话，还在致力于心磁、脑磁，日本已有用TMR传感器做出心磁图的。结合别的方向的话，就是核潜探测、海底矿探测。
@腾***：
体积小的电子罗盘器件，哪家有？
@杨***文：
国内的话不多，国外不少。
@腾***：
具体推荐一下啊。
@杨***文：
日本的ALPS,AKM,美国的honeywell,TI等等。还有应用比较广的就是，机床编码器、转速计、磁开关、电流计之类的，不过应用不是地磁。
@h***o:
那是什么磁啊？
@杨***文：
上面加了块磁铁。
还有一种是无损探测，用的是涡流感应。
@传感器专家网-杨军：
霍尔传感器覆盖的磁场强度范围，相对地磁传感器高斯值偏高，不适合测量地球磁场，所以我们通常说的地磁传感器，都不包含霍尔传感器。
@传感器专家网-杨军：
我们的日常生活离不开方向，老祖宗很早就发明了机械罗盘，根据地球磁力线的分布来判断方向，寻找南北方位，然而将地球磁场的变化转变为电子信号来判断方向，却是上世纪80年代才出现的技术。
电子罗盘是地磁传感器应用的一个典范。上周我们讲的地磁传感器在智能交通管理、停车位管理的案例，基本上都是对地球磁场强度变化的测量应用，而电子罗盘，则是用地磁传感器来对方向进行计算和判断的测向应用，这是地磁传感器非常重要的一个基本方向。
@雄***：
我是早期用地磁传感器用于智能交通的，由于随着温度的零点漂移、车速、底盘高度、电池寿命、传输稳定性等，我们最后几个项目都失败了，后来我们就放弃了这种方式而采取其它方案，不知近年来有哪家做得成熟了？
@传感器专家网-杨军：
电子罗盘分为两轴（X/Y）和三轴（X/Y/Z）两种，前者需要把罗盘放置于水平状态才能得到正确的指向，后者则可在倾斜状态下得到正确的方向指向。
三轴电子罗盘除了在X Y Z三个轴向安装地磁传感器外，还会使用X Y Z三个轴向的加速度传感器，来测量横滚和俯仰方向的倾斜角度，对电子罗盘的由于倾斜使用而产生的航向偏差进行补偿计算，以保证电子罗盘在倾斜的状态下，仍然可以获取准确的地磁北方向结果。
简单的两轴电子罗盘用在许多消费电子产品中，如运动手表、登山扣、望远镜，汽车后视镜仪表盘的等。近年来，随着技术的成熟。三轴电子罗盘开始进入越来越多的产品中，例如智能手机、汽车电子导航等，这些应用的航向精度要求都不高，一般在几度以内。
@L***u:
需要注意，用地磁传感器来测量方向所得到的结果是磁北方位，不是真北方位。而且，地磁传感器必须在无磁干扰环境中使用。
@传感器专家网-杨军：
这涉及到的是磁偏角和磁倾角的问题。
@传感器专家网-杨军：
电子罗盘在使用时，通常需要与载体一起同时进行磁校准，采集使用现场的磁场信息，通过内置算法和软件对现场硬磁/软磁环境引起的磁力线畸变进行学习校正，从而得到正确的航向结果，目前在工业及国防应用中，三轴电子罗盘可以做到0.5度以内的航向精度，对于号称0.2度以内全量程精度的的电子罗盘，目前还难以批量生产。
目前工业级的电子罗盘在水下机器人、井下钻探设备、海洋测绘、水下声纳、天线姿态、无线电测向、红外测距夜视成像、无人机等领域有广泛应用。
@莫***妙：
最传统的地磁导航应用就是四大发明的磁罗经，但那个不是电子的是纯机械的。
无论电子还是机械，都要解决两个基本问题，测量磁场、磁场分解到水平面，这两点解决了，随后才是实际应用过程中的干扰问题，主要能通过硬铁和软铁算法，来消除载体固有的磁场干扰。
但使用场景仍有限制，只可在地磁环境干净的场景下使用，所以比较多的应用集中在航海和野外，像城市里地下有各种铁管，到处楼房里有钢筋的地方，基本都不会有很好的精度，或者根本无法使用。
电子罗盘如果想基于地磁，为了获取水平分量，除非有机械式的保持水平的稳定平台或万向环，不然必定需要有加速度传感器来测量姿态。
@传感器专家网-杨军：
以上我们讨论了地磁传感器和电子罗盘的应用概念，那么电子罗盘具体在哪些场合应用呢？有些什么具体的应用场景？应用中会遇到什么困难的？有什么相应的解决措施？
@泉***：
电子罗盘还是主要应用于一些特殊环境和领域gps,北斗等卫星导航系统不能覆盖的地方或者不方便接受外面导航信息的地方。比如现在的航姿参考备份系统，水下机器人，无线电测向车等领域。沃感科技生产的电子罗盘广泛应用于以上领域，最高精度可以达到0.3。
最难的还是校准和使用环境的设定，这个其实是需要电子罗盘生产厂家和直接使用者一起构建一个相对稳定的校准环境，最大限度的提高电子罗盘使用时候的精度。
@传感器专家网-杨军：
在激光测距、成像、3D扫描等测绘系统中，电子罗盘可以提供倾斜角度和方向数据，以便绘制精准的测绘图。
井下随钻系统，由于地下同样没有卫星信号，传进的方向难以引导，需要用到电子罗盘进行检测和控制。
在水下机器人应用如水下摄影、水下作业、海洋测绘、鱼群追踪、洋流研究等应用中，由于水下没有卫星信号导航，需要依靠地球磁场来指引航向，电子罗盘让水下机器人不明迷航，同时三走电子罗盘的倾角传感器也能让水下机器人或潜航器的航行保持平稳。
卫星通信转播车上，天线系统需要随时调整姿态与航向，以追踪信号的来源，电子罗盘不仅监测控制天线的俯仰角度，同时也监测控制天线的方向。
电子罗盘的使用容易受到现场磁环境的影响，需要与目标载体安装完成后，作为一个整体进行相对复杂的磁校准，最大限度降低现场硬磁和软磁环境的干扰，同时需要尽量远离电机马达等干扰源。正是由于现场磁校正的复杂性和易受干扰的特性，导致电子罗盘的使用一直是一个困扰作业人员的因素。但在很多应用场合电子罗盘都是不可或缺的关键传感器产品。
@O***魏：
应用范围比我想象的大太多了。
在没有GPS的情况下，基本只能依靠电子罗盘获得相对精确的航向角。
IMU长时间工作会产生误差累积，电子罗盘不存在这个问题，电子罗盘的误差主要来源于环境磁场干扰和操作人员的校准是否到位。也会有些设备校准起来比较困难。
以前在德清一个自行车工厂内部飞过大疆的无人机，厂房内部到处是装配和传送设备，无人机的罗盘几乎在每个厂房都需要校准。
无人机设备，只要远离地面，电子罗盘受到的干扰就会大幅度降低。
有些车载GPS模块内部其实集成的有电子罗盘和IMU,当汽车进入隧道失去GPS信号后，还可以用IMU和罗盘导航。
Ublox某些高端GPS模块，内部是有电子罗盘和IMU的。
尤其是在城市高楼林立的环境中，由于大楼的遮挡和反射，GPS误差经常有几十米远，在陌生的地方单纯相信GPS会走不少冤枉路。
所以GPS融合电子罗盘、IMU还是有实际需求的。
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