电子罗盘详解之地磁场和航向角

地球本身具有磁性,所以地球和近地空间之间存在着磁场,叫做地磁场。地磁场的强度为0. 3 至0. 6 高斯,其大小和方向随地点(甚至随时间) 而异。地球本身具有磁性,所以地球和近地空间之间存在着磁场,叫做地磁场。地磁场的强度为0. 3 至0. 6 高斯,其大小和方向随地点(甚至随时间) 而异。

如图所示，地球的磁场象一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极。在磁极点处磁场和当地的水平面垂直，在赤道磁场和当地的水平面平行，所以在北半球磁场方向倾斜指向地面。用来衡量磁感应强度大小的单位是Tesla或者Gauss(1Tesla=10000Gauss)。随着地理位置的不同，通常地磁场的强度是0.4-0.6 Gauss。需要注意的是，磁北极和地理上的北极并不重合，通常他们之间有11度左右的夹角。

地磁场是一个矢量，对于一个固定的地点来说，这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。如果保持电子罗盘和当地的水平面平行，那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来。

实际上对水平方向的两个分量来说，他们的矢量和总是指向磁北的。罗盘中的航向角(Azimuth)就是当前方向和磁北的夹角。由于罗盘保持水平，只需要用磁力计水平方向两轴(通常为X轴和Y轴)的检测数据就可以计算出航向角。当罗盘水平旋转的时候，航向角在0—360度之间变化。

早期,采用机械式磁罗盘。机械式磁罗盘主要由若干平行排列的磁针、刻度盘和磁误差校正装置组成,磁针固装在刻度盘背面,在地磁影响下,磁针带刻度盘转动,用以指出方向。随着适宜于地磁场测量的磁通门传感器及AMR传感器的出现,磁电子罗盘逐渐问世。这种电子式的磁罗盘相对于机械式磁罗盘具有一些突出的优点,如抗冲击性、抗震性,能够对杂散磁场进行补偿,输出电信号,可方便地与其它电子设备组成应用系统。lw