前言：
罗盘是中国古代四大发明之一,。通过放置在平面的磁勺或者
悬吊的磁针指示地球磁场在水平面的指向，从而得到前进方向与
地磁北极的偏角。这种技术手段虽然简单但是实用有效。经过中
国明朝以及后来欧洲的航海时代的改进和演化，当代的磁罗经已
经成为众多经典航海技术中的一个组要成分。采购拿样芯片联
系13927488650现代的电子罗盘由中国传统的指南针派生。
依靠现代电子技
术，使用磁场传感器产感应地磁场的大小，通过信号采集和处理
电路实现磁北指向数字化输出。由于电子罗盘磁北精度提高，体
积小型化，和磁北输出数字化，使电子罗盘在自动系统中有越来
越多的应用。从而使这种出自中国古老的技术能够焕发出新的生
机。
本文将就地磁场特点，电子磁罗盘的原理，测量误差产生的
原因和解决办法，以及和电子罗盘在实用环境下遇到的问题和解
决方法做简单的叙述。
一． 地球磁场和磁北指向。采购拿样芯片联系13927488650
地球磁场总强度范围小于 0.6 高斯。地磁场曲线在赤道附
近与地球水平面平行，在地理南北极附近与水平面夹角接近垂
直。地球磁场是个随时间不断缓慢改变的磁场，磁场的方向和大
小都在变化。下面是地球磁场的分布示意图：
下面介绍两个和电子罗盘有关系的两个地磁场术语。
1． 磁偏角
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事实上对于指向有三种正北方向：真北、磁北和坐标北。
下面说明真北和磁北的关系。前进方向与真北的夹角叫真
方位角，与磁北的夹角叫磁方位角。
真北与磁北之间的偏角叫磁偏角。
不同的地方偏角的大小和方向也不相同。越往北方，磁偏
角越大。电子罗盘测得磁方位后，必须加上磁偏角，才能得到准
确的真北方位。
磁偏角修正的方法是：磁北比真北偏左，加上磁偏角；磁
北比真北偏右，减去磁偏角。
在我国除部分磁力异常的地方外，一般磁偏角都是西偏。
例如北京磁偏角是5 度50 分西；西安磁偏角是2 度29 分西；南
京磁偏角是4 度03 分西。由于地磁场在不断变化，地图上的磁
偏角只是测图时的磁偏角，所以采用磁偏角计算真北指向时一定
要注意地图的出版时间。或者通过当地天文或者地震台网得到准
确的数据。
2． 磁倾角。
地磁场与水平面的夹角叫做磁倾角。
磁倾角小于 70 度的地区电子罗盘能有效工作。超过这个范
围，由于水平面磁场的投影值非常小，电子罗盘的指向输出精度
将受到影响，导致输出指向误差偏大。按照地理位置划分电子罗
盘的有效工作区域大体在南极圈和北极圈以外的地区。
二． 电子罗盘原理
电子罗盘整体包括磁场传感器，传感器激励电路，信号采集
电路，倾角补偿电路和信号处理电路。
下面介绍两种国外电子罗盘生产厂家使用的磁场传感器特
点和主要指标。这两种传感器分别是：磁阻传感器磁感传感器。
两个国外罗盘生产厂家分别是Honeywell 公司和PNI 公司。
1：磁阻传感器（magnetoresistive (MR) sensors ）
磁阻传感器由4 段惠斯特桥构成，输出差分电压信号。
有效信号电压幅度 1mv/gauss。
有效磁场信号分辨能力小于 100 微高斯。
2：磁感传感器（Magneto -Inductive (MI) sensors）
磁感传感器采用震荡电路激励，靠测量电感量识别磁场信号
大小。
有效磁场信号分辨能力小于 150 微高斯。
由上面指标可以看出，两种磁场传感器在总磁场强度0.6 高
斯地磁场作用下的分辨能力分别是1/6000 和1/4000。对于指向
分辨率为0.1 度的要求已经适合。另外磁阻传感器受外磁场干扰
破坏后的恢复能力好于磁感传感器。
倾斜补偿电路的作用类似于机械罗盘悬挂磁针的装置，可以
得到地磁场在水平面投影的分量。后级信号处理电路经过采集3
个正交方向的磁场分量并且通过倾斜补偿得到传感器与磁北夹
角。下图给出磁场和倾斜补偿的关系。
三． 电子罗盘自身误差和误差消除
电子罗盘在无干扰的地磁场内输出的磁北指向也会有误差，
这种误差是由罗盘本身的原因产生。通过3 个主要指标可以确定
这种误差的大小。分别是：1.磁北零点偏差；2.分度误差；3.俯
仰误差。下面对这三种误差进行描述。
1：磁北零点误差是罗盘测量敏感轴与磁北线重合时罗盘输
出的指向值。按照理想化情况，这是罗盘输出指向角度为零度。
造成罗盘输出不等于零度的原因有以下几个原因。磁场传感器的
三个测量轴非正交，磁场轴与指向线不成交，角度测量面与磁场
测量轴不正交。
2：分度误差是罗盘在均匀刻度的平面转动时对应两个相邻
刻度点的夹角与准确值的偏差。
3：俯仰误差时电子罗盘保持俯仰或者横滚一个角度固定，
另一个角度变化时指向的变化。按照理想情况，此时罗盘指向保
持不变化。实际产生的变化值即为误差值。
这 3 种误差是由于传感器安装位置的非正交性。即3 个磁场
轴和两个倾斜轴在三维坐标系内不正交或者不水平产生。
这种误差通过生产厂家的标定可以得到这些轴向的角度偏
差，并且通过算法补偿。厂家给出的罗盘的精度值是这种在无干
扰磁场内经过补偿的数据。
四． 电子罗盘安装后受到外界干扰产生的误差
罗盘依靠地球磁场提供指向，任何其他磁场源产生的场的失
真都会影响指向精度。干扰磁场包括磁铁，电机，电子线路等等。
磁铁产生的干扰是硬磁干扰。
最好的办法是使罗盘远离这些物质。
剩余的一些干扰可以通过补偿消除。但是这些补偿不能消除
变化的干扰磁场。例如由马达产生的磁场，或者通过高压电线时
候产生的磁场都不能消除。磁场屏蔽可以有效消除马达或者扬声
器的磁场干扰。另外不要将罗盘靠近金属框架的房屋测量。
