一种抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元制造技术

本实用新型专利技术公开了一种抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元，该单元包括微处理器，以及分别与所述微处理器信号连接的地磁传感器、陀螺仪传感器及工业通讯接口。本实用新型专利技术所述抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元实用新型专利技术，可以克服现有技术中稳定性差、可靠性低与实用性差等缺陷，以实现稳定性好、可靠性高与实用性好的优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及传感
，具体地，涉及一种抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元。
技术介绍
一般地，三维空间地磁传感器，主要用于感知被嵌入的机械设备，或者用于测量物体在地球表面任何一个地方的当前方位角，以及用于测量物体相对于地球表面某一点切面的俯仰角等。例如，美国Holleywell公司(单纯传感器生产商)的HMC传感器系列，这项技术应用范围有机器人运动姿态控制系统，导弹姿态方向感知控制系统，航海中轮船的姿态感知系统，以及飞机航行中俯仰角、方位角与倾斜度等；传感器嵌入到电路板模块里面，通过内部通讯总线输出3个数据，即当前俯仰角(pitch)、方位角(yaw)与转动角(roll)。在现有技术中，将单个传感器嵌入到电路板模块中，虽然可以通过通讯总线获得这三个测 量角度数据；但是，首先，在自然环境中，地磁传感器会受到各种各样干扰，在实际试验中，单纯原始的传感器数据具有明显的不稳定性和波动性；此外，排除自然环境干扰， 在实际应用领域，传感器本身所嵌入的电子系统和机械系统的金属结构，也会对数据有很强的干扰，会输出完全错误的测量数据，因为金属本身对磁场的影响或者电流产生的磁场都会干扰到传感器本身的测量结果。并且，在高精度的工业航空航海军事应用领域，这种干扰是完全不允许发生的，绝对的鲁棒性也是应用的一个必须要求之一。综上所述，在实现本技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在稳定性差、测量精度低、可靠性差等以下缺陷⑴稳定性差在完全自然的环境中，地磁传感器会受到各种各样的干扰，在实际试验中，单纯原始的传感器数据具有明显的不稳定性和波动性；传感器本身所嵌入的电子系统和机械系统的金属结构，也会对数据有很强的干扰；(2)可靠性低金属对磁场的影响或者电流产生的磁场都会干扰到传感器本身的测量结果，甚至会输出完全错误的测量数据；⑶实用性差在高精度的工业航空航海军事应用领域，要求传感器具有绝对的鲁棒性，不允许发生自然环境和金属本身的干扰。
技术实现思路
本技术的目的在于，针对上述问题，提出一种抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元，以实现稳定性好、可靠性高与实用性好的优点。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是一种抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元，包括微处理器，以及分别与所述微处理器信号连接的地磁传感器、陀螺仪传感器及工业通讯接口。进一步地，所述微处理单元包括卡尔曼滤波器、存储模块与主控模块，所述地磁传感器、卡尔曼滤波器、陀螺仪传感器与存储模块依次信号连接，所述主控模块分别与存储模块及工业通讯接口信号连接。进一步地，以上所述的抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元，还包括用于为电设备供电的电源模块，所述电源模块分别与地磁传感器、微处理器、陀螺仪传感器及工业通讯接口电连接。进一步地,所述地磁传感器至少包括Holleywell公司的型号为HMC5843的地磁传感器。进一步地，所述微处理器至少包括Ateml公司的型号为MEGA328P的微处理器。进一步地，所述陀螺仪传感器至少包括MEMS公司的型号为ITG-3200的陀螺仪传感器。进一步地,所述工业通讯接口至少包括RS485接口，相应的通讯协议包括ModBus RTU。 同时，本技术采用的另一技术方案是一种根据以上所述的抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元的实现方法，包括采用地磁传感器，对待测对象的初始状态进行实时采集，获取原始测量数据；根据预设时长，对所得原始测量数据进行卡尔曼滤波处理，得到相对稳定的测量值；基于所得相对稳定的测量值，对陀螺仪传感器的相对三维欧拉坐标进行初始化，得到初始的基准测量值；基于初始的基准测量值，采用初始化的陀螺仪传感器，对待测对象进行实时测量， 获取实时测量值。进一步地，以上所述的抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元的实现方法，所述获取实时测量值之后的操作还包括通过工业通讯接口和相应的通信协议，将所得实时测量值进行输出。进一步地，所述对所得原始测量数据进行卡尔曼滤波处理的操作具体包括采用卡尔曼滤波器，滤除所得原始测量数据中的高斯噪声和白噪声。本技术各实施例的抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元技术，由于该单元包括微处理器，以及分别与所述微处理器信号连接的地磁传感器、陀螺仪传感器及工业通讯接口，可以结合微处理器对地磁传感器的原始测量数据的处理、以及之后与陀螺仪传感器的配合使用，得到抗电磁干扰和具有鲁棒性的高精度地磁测量输出；从而可以克服现有技术中稳定性差、可靠性低与实用性差的缺陷，以实现稳定性好、可靠性高与实用性好的优点。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在本申请说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中图I为根据本技术抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元的工作原理示意图；图2为根据本技术抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元的实现方法的流程示意图。结合附图，本技术实施例中附图标记如下I-地磁传感器；2_微处理器；21_卡尔曼滤波器；22_存储模块；23_主控模块； 3-陀螺仪传感器；4_工业通讯接口。具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行 说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。实施例一根据本技术实施例，提供了一种抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元。如图 I所示，本实施例包括微处理器(即Microprocessor with Kalman Filter,带有卡尔曼滤波器的微处理器)2，分别与微处理器2信号连接的地磁传感器(Magnet sensor) I、陀螺仪传感器(gyroscope sensor) 3 及工业通讯接口( Industry Communication Port,如 I2C 转换到RS485)4，用于为电设备供电的电源模块；电源模块，分别与地磁传感器I、微处理器2、陀螺仪传感器3及工业通讯接口 4电连接。在上述实施例中，微处理单元包括卡尔曼滤波器21、存储模块22与主控模块23， 地磁传感器I、卡尔曼滤波器21、陀螺仪传感器3与存储模块22依次信号连接(如通过I2C 内部数据总线连接)，主控模块23分别与存储模块22及工业通讯接口 4信号连接(如通过 I2C内部数据总线连接)。在上述实施例中，地磁传感器I至少包括Holleywell公司的型号为HMC5843的地磁传感器，微处理器2至少包括Ateml公司的型号为MEGA328P的微处理器，陀螺仪传感器 3至少包括MEMS的型号为ITG-3200的陀螺仪传感器；工业通讯接口 4至少包括RS485接口，相应的通讯协议包括ModBus RTU0上述实施例的抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元，为了解决干扰的问题，结合卡尔曼滤波器21对地磁传感器I原始数据的处理、以及与陀螺仪传感器3的配合使用，可以得到抗电磁干扰和具有鲁棒性的高精度地磁测量输出；其中，卡尔曼滤波器21可以保证初始化信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元，其特征在于，包括微处理器，以及分别与所述微处理器信号连接的地磁传感器、陀螺仪传感器及工业通讯接口。

【技术特征摘要】
1.一种抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元，其特征在于，包括微处理器，以及分别与所述微处理器信号连接的地磁传感器、陀螺仪传感器及工业通讯接口。2.根据权利要求I所述的抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元，其特征在于，所述微处理单元包括卡尔曼滤波器、存储模块与主控模块，所述地磁传感器、卡尔曼滤波器、陀螺仪传感器与存储模块依次信号连接，所述主控模块分别与存储模块及工业通讯接口信号连接。3.根据权利要求I或2所述的抗干扰鲁棒性三维空间地磁传感单元，其特征在于，还包括用于为电设备供电的电源模块，所述电源模块分别与地磁传感器、微处理器、陀螺仪传感器及工业通讯接口电连接。4.根据权利要求I或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，宋启明，
申请(专利权)人：无锡泰克塞斯新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：