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中国科技论文在线
基于 LSM303DLHC的电子罗盘系统的设计
陈伟韬，章云
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作者简介：陈伟韬，（1988-），男，硕士研究生，嵌入式系统，传感器技术。
通信联系人：章云，（1963-），男，博士生导师，主要研究方向：智能控制与信息处理技术；自动化装备
与信息处理技术等。E-mail: yz@gdut.edu.cn
（广东工业大学自动化学院，广州 510006）
摘要：研究基于 MEMS 三轴加速度传感器和三轴磁强传感器数字集成芯片 LSM303DLHC5
和 STM32F103 MCU 的数字电子罗盘测量系统的设计。介绍了基于地磁向量的航向角测量
原理及系统的整体框架，重点阐述了该系统硬件构成、软件设计流程以及传感器测量误差补
偿方法。实验表明系统性能稳定，性价比高，适合于一般导航应用。
关键词：电子罗盘；三轴加速度传感器；三轴磁强传感器；误差补偿
中图分类号：TP212 10
Design of Digital Electronic Compass System Based on
LSM303DLHC
CHEN Weitao, ZHANG Yun
(School of Automation,Guangdong University of Technology, GuangZhou 510006) 15
Abstract: The design and implementation of an electronic compass system based on STM32F103
MCU and system-in-package LSM303DLHC featuring a tri-axial acceleration sensor and a
tri-axial magnetic sensor is studied. The principle of heading measurement based on earth's
magnetic field and the whole system architecture are given. The system hardware structure,
software design process and sensor measurement error compensation methods are mainly 20
presented. The experiment results shows the performance of this cost-effective system is accurate
and stable, making it suitable for common navigation field application.
Keywords:
digital electronic compass; tri-axial magnetic sensor; tri-axial acceleration sensor;
error compensation
25
0 引言
电子罗盘作为一种重要的导航工具，能实时提供物体的航向和姿态，在汽车导航、航天、
航海等领域得到了广泛的应用
[1]
。随着 MEMS 技术的发展，基于 MEMS 技术的传感器较传
统传感器体积更小、质量轻、功耗更低，这使得体积微小的电子罗盘测量系统有了更加广泛
的应用。 30
本文设计的电子罗盘系统基于意法半导体公司的 MEMS 数字集成芯片 LSM303DLHC，
该芯片单一模块内集成了三轴加速度传感器和三轴磁强传感器。采用 STM32F103 微处理器
采集传感器信号，经过数据预处理和测量误差补偿后进行姿态解算，并将得到的航向姿态角
通过串口传送到 PC 应用程序进行实时姿态显示。该系统设计结构最大化地减少了外围器件
的使用，结构简单，降低了成本、体积和功耗。实验表明该电子罗盘系统精度基本上可以达35
到
o
1± 内，具有较好的使用价值。
1 测量原理
1.1 坐标系和姿态角定义
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