船用數(shù)字磁航向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、航向角是載體運(yùn)行中一個非常重要的參數(shù)，尤其是船舶航行時，能否實(shí)時、準(zhǔn)確地獲得航向信息是實(shí)現(xiàn)安全航行的關(guān)鍵。鑒于航向系統(tǒng)在航海領(lǐng)域地廣泛應(yīng)用，本文設(shè)計(jì)了一種基于磁阻傳感器的船用數(shù)字磁航向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了載體航向角的測量和顯示等功能。該系統(tǒng)由磁羅經(jīng)感應(yīng)模塊和羅經(jīng)顯示模塊構(gòu)成，其中磁羅經(jīng)感應(yīng)模塊主要采用ATMEL公司的AVR系列單片機(jī)作為控制器，Honeywell公司的HMC1022作為磁性傳感器；羅經(jīng)顯示模塊采用ATMEL公司的AVR系列單片機(jī)

2、作為控制器，LED點(diǎn)陣塊作為顯示元件。系統(tǒng)工作時，由安裝在磁羅經(jīng)表面的磁羅經(jīng)感應(yīng)模塊直接感應(yīng)磁羅經(jīng)的磁場，并將感應(yīng)到的磁信號進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換、濾波處理等操作。同時，為了使數(shù)學(xué)運(yùn)算便于在硬件電路上實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)采用了CORDIC循環(huán)迭代算法對航向角進(jìn)行解算，并將此航向信息通過串行通信接口以NMEA0183標(biāo)準(zhǔn)航海數(shù)據(jù)格式輸出。最后由羅經(jīng)顯示模塊將載體的航向角信息顯示在LED點(diǎn)陣顯示屏上。整個系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了載體航向角的測量(二維空間0°～3

3、60°范圍內(nèi)測量出的航向角誤差均能控制在1°以下)和顯示功能，還實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互功能，通過按鍵可以手動調(diào)節(jié)顯示屏的亮度和設(shè)置航向偏差值，同時系統(tǒng)預(yù)留的串行通信接口還可以為AIS、自動舵、船用雷達(dá)等需要船首信息的船用設(shè)備提供基本的航向信息，實(shí)現(xiàn)船舶自動導(dǎo)航。
　　 本系統(tǒng)經(jīng)歷了一個從算法研究、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件配置、軟件編程到系統(tǒng)調(diào)試的完整過程，主要應(yīng)用了微電子技術(shù)、微傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)等多方面的專業(yè)知識。通過對系統(tǒng)的測