一种具有电子罗盘功能的云台的制作方法

1.本实用新型涉及一种具有电子罗盘功能的云台。


背景技术：

2.电子罗盘广泛安装于各种光电设备、科学仪器、武器装备、其它器械等领域的姿态角度测量、方向指示等。 电子罗盘的航向角精度特别容易受到磁干扰的影响，目前已经发展出了各种各样的软磁、硬磁修正补偿技术或者校准技术。这些技术都是解决设备自身的铁磁干扰问题，这种铁磁干扰是伴随着设备和电子罗盘一起运动，也就是说设备移动到哪里，磁干扰也就跟随到哪里，被称为“随动磁干扰”。因此在采用上述技术校准设备内的电子罗盘时，通常需要移动、翻转设备至各种姿态，当采集足够的数据时，采用复杂的数学计算，修正、补偿设备内“随动磁干扰”，以达到提高航向角精度的目的。
3.众所周知，现代建筑及设施，大多数都是钢筋水泥混凝土结构，或者钢架结构，在这些建筑设施内部、附近存在着较大的磁干扰。这里所述的固有环境磁干扰是指因由房屋、桥梁、矿产、车辆、大型设备等无法或者不便于移动的物体所带来的磁干扰,而非设备自身带来的磁干扰。设备自身的磁干扰是可以随电子罗盘一起运动的，而这里所述的固有环境磁干扰是不伴随电子罗盘一起运动的，这二者有区别的。然而，目前各种各样的软磁、硬磁修正补偿技术或者校准技术可以消除、修正、补偿设备自身的“随动磁干扰”，却无法消除、修正、补偿设备所在环境固有的磁干扰。因此，长期以来安装有电子罗盘的仪器设备，在固有环境磁干扰条件下，难以测量出精确的航向角，导致无法在房屋、桥梁、矿产、车辆、大型设备内部或者附近广泛应用。在使用安装有电子罗盘的仪器设备时通常会受到环境、场所的限制，要求用户在必须具有空旷的场地或者野外等没有环境磁干扰的地方使用才能获得精确的航向角。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有电子罗盘功能的云台，用于解决电子罗盘安装在设备当中,在环境固有磁干扰当中所带来的航向角精度误差下降的问题。
5.为了解决上述问题，本实用新型要解决的技术方案为：
6.一种具有电子罗盘功能的云台，包括云台和电子罗盘，所述云台包括一个空心球体，球体包括转轴x、转轴y和转轴z，其特征在于：电子罗盘内的各磁传感器敏感测量点设置在转轴x、转轴y和转轴z交叉点。
7.本实用新型的有益效果是：当云台安装在具有固有磁干扰的环境里面时，云台内部的电子罗盘可以适应环境固有磁干扰带来的影响，为用户提供比较精确的磁航向角方位角数据。
附图说明
8.下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
9.图1为本实用新型的原理示意图，
10.图2为本实用新型的原理示意图，
11.图3为本实用新型的原理示意图，
12.图4为本实用新型的原理示意图，
13.图5为本实用新型的原理示意图，
14.图6为本实用新型在实施时的结构示意图,
15.图7为本发明在实施时的结构示意图，
16.图8为本发明在实施时的结构示意图。
17.图中：球形云台1、电子罗盘2、转轴x(3)、转轴z4、磁传感器5、环境磁力线6、转轴y7、三轴云台8。
具体实施方式
18.如图6到8所示，以球形云台1和三轴云台8为例对本实用新型的做出进一步叙述，球形云台1包括一个空心球体，球体具有三根轴心，三根轴心分别为x轴、y轴和z轴，x轴、y轴和z轴对应转轴x(3)、转轴y7和转轴z4，三根轴心的交点处为球体球心；三轴云台8中转轴x(3)、转轴y7和转轴z4交叉点位于三轴云台中心；所述的电子罗盘是基于地磁测量原理的姿态传感器，电子罗盘2内的各磁传感器5敏感测量点之间间距为10mm，并且电子罗盘2具有对外以电信号输出姿态角度测量的功能，另外电子罗盘2是一块印制电路板，被安装在半圆柱形的支架上，通过球形体的入口，插入到球体内部，电子罗盘2的磁传感器安装在球心点上，并引出线到球体外部至平台处，和用户设备进行数据通讯。在空心球体动作时，电子罗盘2随空心球体动作，使其位移量达到最小，降低外界磁力线带来的误差，提高航向角的精度，进而能够为用户提供比较精确的磁航向角方位角数据。
19.下面结合附图2到5对本实用新型的工作原理做出进一步描述。
20.如图2所示，当球形云台1被放置于环境磁力线6中工作，环境磁力线6代表空间磁场环境，磁力线是畸变弯曲的。电子罗盘2内的磁传感器5处于图2所示中的a点工作。
21.当球形云台1绕转轴z4逆时针转动一个角度φ时，图2就可以变化为图3的情况。如图3所示，电子罗盘2内的磁传感器5处于图3所示中的b点工作。由于环境磁力线6内部的磁力线之间是畸变扭曲的，不是彼此互相平行的，很明显磁传感器5在以a点磁力线切线为基准所建立的参考坐标轴，和在以b点磁力线为基准所建立的参考坐标轴存在了某个夹角θ，这个夹角θ就是当电子罗盘在环境磁力线6当中工作时航向角的误差来源之一。假如，环境磁力线6内部的磁力线之间是相互平行的，也即没有畸变扭曲的情况，则a点和b点之间所依据的磁力线坐标则不存在上述的夹角θ。
22.通过上述分析，是由于球形云台1工作时需要转动，是转动引起了磁传感器5从a点移动到了b点。如果能够找到某个点的位置，一直维持原处不变，那么就可以避开上述问题的发生，从而就不会引入上述误差。进一步分析发现，在球形云台1三根轴轴心交叉点上是具有这个优点的。
23.如图4所示，当电子罗盘2在球形云台1上安装时，将电子罗盘2内的磁传感器5放置在转轴x(3)、转轴y7、转轴z4三根轴的轴心交点o处，当球形云台1绕转轴z4逆时针转动一个角度时，图4就可以变化为图5的情况。
24.如图5所示，很明显由于磁传感器5放置在o点，当绕轴转动时将不会有位置的移动。这样就成功避开了图2到图3所带来的问题，也就不存在因为磁力线之间的非平行所引入的夹角误差θ。
25.上述问题分析及解决方案，针对球形云台1绕转轴x和转轴y也是同样道理、同样成立的。
26.除此之外，磁传感器5放置在o点处的磁力线仍然是一个弯曲的弧线，而不是直线，因此也会因此而带来另外一个误差。如果构成磁传感器5的磁敏感元件尺寸足够的小，并且三根轴向的磁敏感元件安装时彼此之间互相靠拢，最终安装尺寸也足够的小，那么磁传感器5就可以看做一个磁敏感测量“点”，当这个“点”小到一定程度的时候，那么o点处的磁力线弯曲的弧带来的影响完全可以忽略不计，近似地看作直线线段，这是几何学的原理决定的。 因此，只要将磁传感器5的尺寸设计制作到足够小，就可以降低磁力线弧线带来的误差，从而提高航向角的精度。
27.相反，如果再电子罗盘2设计时不考虑磁传感器5磁敏感元件的体积和紧密性问题，磁敏感元件体积太大，或者将磁敏感元件分散安装在电子罗盘的各处，不能形成一个磁敏感“点”，而是形成多个磁敏感测量点，则当电子罗盘运动时，就会导致各个磁敏感轴无法同时都和转轴的交叉点重合，再次形成从图2到图3所示的问题情况，从而带来航向角误差。
28.因此在电子罗盘2设计、生产时，要求不同轴向上磁传感敏感元件之间尽可能的互相靠近安装，以便于形成一个“点”状的磁敏感测量区域。“点”状的磁敏感测量区域的尺寸越小效果越好，例如：
ꢀ“
点”状的磁敏感测量区域尺寸维度小于10mm
×
10mm
×
10mm。