HMR3000數(shù)字羅盤(pán)模塊解讀

1、HMR3000數(shù)字羅盤(pán)模塊用戶指南1、 概述Honeywell的HMR3000數(shù)字羅盤(pán)模塊使用磁阻傳感器和兩軸傾斜傳感器來(lái)提供航向信息。帶有電子常平架的羅盤(pán)即使傾達(dá)40，也能給出精確的航向。HMR3000內(nèi)部全部使用表面貼裝元件，不含有任何的移動(dòng)元件，所以非?？煽亢蛨?jiān)固。這個(gè)低功耗、小體積的裝置帶有非鐵磁性金屬外殼，便于安裝固定在任何一個(gè)平臺(tái)上。HMR3000便于使用，極其多樣化。允許用戶對(duì)羅盤(pán)的輸出進(jìn)行組態(tài)，包括六種NMEA標(biāo)準(zhǔn)信息的組合，改變磁場(chǎng)計(jì)的測(cè)量參數(shù)以適應(yīng)不同應(yīng)用的需要等。完善的羅盤(pán)自動(dòng)標(biāo)定程序?qū)⑿拚脚_(tái)的磁影響。磁場(chǎng)計(jì)的寬動(dòng)態(tài)范圍（1G或100T）允許HMR3000工作在當(dāng)?shù)剌^大

2、的磁場(chǎng)下。2、 開(kāi)始了解HMR30002.1 辨別產(chǎn)品HMR3000羅盤(pán)模塊有三種不同的選型（1） 帶有RS232或RS485接口的電路板（2） 帶有RS232或RS485接口，帶有外殼的羅盤(pán)模塊（3） 演示裝置（只有RS232接口）在選型（1）中，接口形式清楚地標(biāo)在線路板上，在選型（2）中，清楚地標(biāo)在產(chǎn)品標(biāo)簽上。選型（3）只有RS232接口。2.2 安裝對(duì)于演示裝置，接口和電源電纜包括在其中（參見(jiàn)“電連接”一節(jié)）對(duì)于其他的HMR3000選型，用戶自己應(yīng)按照下表制作帶有標(biāo)準(zhǔn)9針陰連接器的電纜。電源只接到第9針或第8針上。對(duì)于多數(shù)應(yīng)用，連接好表1中所列出的幾個(gè)管腳就可以了，而第1、4、6和7針在

3、HMR3000工作中執(zhí)行特定的功能，平時(shí)應(yīng)保持其開(kāi)路（維持邏輯高電平）。（見(jiàn)表1關(guān)于所有管腳的定義）。有關(guān)HMR3000和PC機(jī)COM口的連線圖請(qǐng)參見(jiàn)圖1。名稱(chēng)In/Out針號(hào)說(shuō)明TxD/AOut2RS232發(fā)送/RS485發(fā)送-接收信號(hào)RxD/BIn3RS232接收/RS485發(fā)送-接收返回GNDIn5電源和信號(hào)的公共地6-15VIn9未穩(wěn)壓的電源輸入5VIn8經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓的電源輸入表1 HMR3000在平常操作時(shí)的管腳定義（參見(jiàn)表3的完整的定義）注意：在8腳上加的電壓不要超過(guò)+5.5V，以免對(duì)元件造成損壞。2.3 HMR3000到計(jì)算機(jī)RS232的連接圖2.4 電連接用上述電纜將HMR3000

4、和PC機(jī)的COM口連接起來(lái)。給HMR3000供電（未經(jīng)穩(wěn)壓的輸入為6-15V，經(jīng)穩(wěn)壓的輸入為5V）。如果客戶購(gòu)買(mǎi)的是HMR3000演示裝置，使用提供的電源和接口電纜連接HMR3000和PC機(jī)COM口。確認(rèn)交流電壓的選擇（110V或220V）提供給HMR3000的直流電壓應(yīng)在6V至15V之間。2.5 通訊-RS232選項(xiàng)HMR3000與外部的主機(jī)通過(guò)RS232或RS485的標(biāo)準(zhǔn)，使用簡(jiǎn)單的ASCII指令字符串進(jìn)行通訊。主機(jī)可通過(guò)這些指令直接操作HMR3000。選擇RS232通訊方式，有一個(gè)對(duì)用戶友好的圖形接口軟件，可用于對(duì)羅盤(pán)進(jìn)行直接操作。RS232選項(xiàng)連同羅盤(pán)模塊提供給客戶一套PC演示接口軟件

5、，客戶可以通過(guò)RS232口對(duì)HMR3000進(jìn)行組態(tài)。這個(gè)軟件適用于與IBM PC兼容的計(jì)算機(jī)、帶有MS WINDOWS 3.11，Windows 95或Windows 97，允許HMR3000和PC機(jī)之間通訊，對(duì)HMR3000組態(tài)，接收羅盤(pán)的輸出，記錄和獲得羅盤(pán)的信息。這個(gè)PC演示接口軟件還可以演示輸入/輸出的選項(xiàng)，是學(xué)習(xí)了解HMR3000的一個(gè)重要的工具。2.6 安裝PC演示軟件客戶將收到兩張3.5”的軟盤(pán)。從第一張軟盤(pán)上運(yùn)行Setup.exe。根據(jù)第一張軟盤(pán)上的提示在計(jì)算機(jī)上安裝。對(duì)PC機(jī)的要求：最低要求 PC486/33MHZ Windows 3.1,Windows 95或97操作系統(tǒng)

6、VGA 2Mb硬盤(pán)空間（如果記錄獲得的數(shù)據(jù)則需更多的空間） RS232串口推薦 P5/120MHZ Windows 3.1,Window 95或97操作系統(tǒng) SVGA 1024*768 Microsoft Excel (6.0或更高版本)，用來(lái)獲得和輸出數(shù)據(jù)（選項(xiàng)）注：如果PC圖象處理功能較慢，或PC同時(shí)運(yùn)行其他軟件，HMR3000演示軟件的圖象的變化會(huì)比較慢。2.7 得到HMR3000的輸出的數(shù)據(jù)當(dāng)電源和接口電纜連接好，軟件在PC機(jī)中安裝好以后，便可以開(kāi)始從HMR3000獲取羅盤(pán)數(shù)據(jù)了。在PC演示軟件的窗口下雙擊圖標(biāo)，選擇相應(yīng)的COM口和19200波特率。（工廠設(shè)定為19200）。在屏幕上將

7、會(huì)出現(xiàn)信息塊，表明微程序語(yǔ)言的版本。出現(xiàn)這一信息塊表明安裝和連接正確。在PC演示界面下激活“Tune Parameters”的菜單，（從parameter菜單或使用Tune按鈕）。羅盤(pán)處于RUN模式下（連續(xù)輸出），沒(méi)有信息輸出（所有輸出句子的輸出速率在出廠時(shí)設(shè)置為0）。設(shè)定HPR句子的輸出速率為825（Tune PageSerial Output）?，F(xiàn)在羅盤(pán)可以按每分鐘825條句子的速率輸出航向、俯仰和橫滾數(shù)據(jù)。激活DisplayView界面，DisplayMonitor NMEA Sentences界面來(lái)看輸出。DiagnosticsView Log是另一種檢查羅盤(pán)數(shù)據(jù)的選擇。注意要使“Lo

8、g all messages”選擇被激活（在DiagnositicsOptions菜單中的logging一頁(yè)）注：為使ViewInterface被激活，應(yīng)選擇一個(gè)非零的HPR信息速率。羅盤(pán)顯示航向和傾斜的信息需要快速的處理器(Pentium)，以便足夠快的響應(yīng)羅盤(pán)的輸出。速度較慢的計(jì)算機(jī)會(huì)在羅盤(pán)輸出和顯示間有較長(zhǎng)的延時(shí)。所有被選擇的NMEA信息將在“DisplayMonitor NMEA Sentences”中被更新。HMR3000的輸出可以被改變?yōu)榘ㄋ辛鶄€(gè)NMEA句子或六個(gè)句子中的任意部分，每個(gè)句子可有自己的速率。用戶可以使用“Capture Mode”來(lái)捕獲一段信息到某一文件中。（Di

9、agnosticsOptions菜單）用戶還可以通過(guò)PC演示界面軟件修改HMR3000的測(cè)量參數(shù)。2.8 HMR3000的組態(tài)下面是一些可以在安裝時(shí)和經(jīng)常地訪問(wèn)的基本參數(shù)。控制磁場(chǎng)計(jì)操作、航向輸出和報(bào)警閾值等高級(jí)參數(shù)將在“組態(tài)參數(shù)”（Configuration Parameters section）一節(jié)中敘述。2.9 使用PC演示界面激活Tune Parameters的按鈕進(jìn)行組態(tài)功能參數(shù)/說(shuō)明位于范圍磁偏角/Declination磁偏角磁北和地理北的夾角。在磁航向上加上磁偏角得到航向真值General page0-1800-3200mils輸出信息和速率Output Message and

10、FiltersHDG,HDT,XDR,HPR,RCD,CCD的NMEA句子輸出，速率單位是每分鐘句子數(shù)目Serial Output page沒(méi)有或所有0-1200/min數(shù)據(jù)或?yàn)V波Data FiltersTC1用于IIR濾波器的時(shí)間常數(shù)0- 2551=72ms航向輸出Heading OutputL和S非線性濾波器的平滑系數(shù)DS1L=0表示不執(zhí)行L256偏向角Deviation偏向角羅盤(pán)的正向和平臺(tái)的的正向方向的夾角。在羅盤(pán)的指向上加上偏向角得到平臺(tái)的指向。General page0-1800-3200mils表2 安裝時(shí)和經(jīng)常訪問(wèn)的參數(shù)2.10 通訊-RS485選項(xiàng)帶有RS485接口的HMR3

11、000的操作和組態(tài)通過(guò)主機(jī)的直接命令輸入來(lái)完成。沒(méi)有圖形界面可提供。見(jiàn)“組態(tài)參數(shù)”一節(jié)的敘述。圖2為HMR3000和計(jì)算機(jī)的連線圖。HMR3000羅盤(pán)模塊的RS485接口為半雙工，即發(fā)射和接收電路使用同一對(duì)傳輸線。HMR3000必須禁止它的發(fā)射器允許接收來(lái)自主機(jī)的字符。如羅盤(pán)工作在“Run”的模式下，例如產(chǎn)生重復(fù)的輸出，那么“Run/Stop”的插腳（第6號(hào)插腳）在主機(jī)試圖發(fā)送命令前應(yīng)強(qiáng)制其為低電平。見(jiàn)“硬件中斷”一節(jié)的敘述。2.11 安裝當(dāng)在你的運(yùn)載工具或平臺(tái)上安裝HMR3000時(shí)，為獲得最佳特性，需遵守下列規(guī)則：位置：使HMR3000盡可能遠(yuǎn)離任何可能產(chǎn)生磁場(chǎng)的地點(diǎn)和鐵磁性的金屬物體。HM

12、R3000內(nèi)部的磁傳感器具有較大的磁場(chǎng)范圍（1G或100T），而地球最大的磁場(chǎng)為0.65G(65T)，所以在大多數(shù)平臺(tái)上傳感器不會(huì)飽和。羅盤(pán)內(nèi)部的標(biāo)定和補(bǔ)償程序可以有效地補(bǔ)償附加在地磁場(chǎng)上的靜態(tài)磁場(chǎng)，但不能對(duì)交流或直流電流產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。水平：HMR3000帶有電子常平架，所以不需使羅盤(pán)完全水平。但是為獲得最大的傾斜變化范圍，羅盤(pán)應(yīng)安裝成水平狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)載工具或平臺(tái)處于正常工作位置時(shí)。初始方向：羅盤(pán)的正向可以和平臺(tái)的正向成任意夾角。使用偏向角（Deviation）參數(shù)將羅盤(pán)的磁方向轉(zhuǎn)化為運(yùn)載工具或平臺(tái)的磁方向或真值方向。2.12 標(biāo)定所有的磁羅盤(pán)必須標(biāo)定，來(lái)補(bǔ)償?shù)卮艌?chǎng)外的其他磁場(chǎng)，以獲

13、得精確的航向。地磁場(chǎng)外的磁場(chǎng)是由主平臺(tái)產(chǎn)生的，因此與羅盤(pán)的安裝位置有關(guān)。通過(guò)執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，HMR3000可以補(bǔ)償諸如硬鐵磁場(chǎng)的靜態(tài)環(huán)境磁場(chǎng)。經(jīng)標(biāo)定程序發(fā)現(xiàn)的磁場(chǎng)分量?jī)H對(duì)于羅盤(pán)的特定的位置和方向是有效的。如果羅盤(pán)改變了安裝位置或平臺(tái)的磁特性發(fā)生了變化，羅盤(pán)需重新標(biāo)定，否則會(huì)產(chǎn)生航向誤差。羅盤(pán)的標(biāo)定是依照制造廠商規(guī)定的標(biāo)定步驟來(lái)完成的。在這一過(guò)程中羅盤(pán)為補(bǔ)償算法收集數(shù)據(jù)。這一標(biāo)定過(guò)程的目的是對(duì)于主平臺(tái)系統(tǒng)在許多可能的方向下的磁場(chǎng)分量進(jìn)行采樣。將主平臺(tái)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)360或使其行駛一個(gè)圓圈（如果主平臺(tái)是車(chē)輛的話），可使羅盤(pán)對(duì)它所在的磁場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行采樣。HMR3000的標(biāo)定即可以使用插入的標(biāo)定方法（Bu

14、ilt-in Calibration Method），也可以使用PC演示軟件，兩者標(biāo)定的結(jié)果是一樣的。插入的標(biāo)定方法（Built-in Calibration Method）這一方法使用迭代的過(guò)程來(lái)計(jì)算硬鐵偏置。通常情況下275次迭代可以得出滿意的結(jié)果。標(biāo)定的過(guò)程一直繼續(xù)直到達(dá)到這一迭代次數(shù)。將HMR3000置于標(biāo)定模式下（發(fā)給命令，#F33.4=0*51） 緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)兩周，在平臺(tái)允許范圍內(nèi)盡可能多地變化俯仰和橫滾角度。通常這一過(guò)程需進(jìn)行2分鐘。通過(guò)命令#26C？*31來(lái)檢查迭代次數(shù)。HMR3000將回答#nnnn*hh信息，其中nnnn為迭代次數(shù)。如果該值小于275，繼續(xù)進(jìn)行標(biāo)定過(guò)程直到

15、該值達(dá)到275為止。在這一過(guò)程的最后發(fā)出指令（#2FE.2=1*67）將結(jié)果存于EEPROM中。將羅盤(pán)返回操作模式。（發(fā)給指令：#F33.4=1*50）這種方法用于當(dāng)硬鐵磁場(chǎng)較小時(shí)。PC演示軟件界面的方法PC Demo Interface Software Method三維標(biāo)定（3D Calibration）;當(dāng)硬鐵磁場(chǎng)較大時(shí)，建議使用這一方法。PC演示界面將在標(biāo)定過(guò)程中收集磁場(chǎng)矢量信息并進(jìn)行分析，以找出硬鐵偏置量。運(yùn)行PC演示軟件（版本2.02或更高）在PC演示軟件下，進(jìn)入Diagnostics菜單，然后進(jìn)入Perform 3D Calibration菜單。在Hard Iron一頁(yè)，激活“R

16、ead Data”可看見(jiàn)“Total Valid Readings”(收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù))在上升。如果沒(méi)有，可檢查：首先退出Calibration一頁(yè)轉(zhuǎn)到DiagnoticsOptionsCalibration選擇“Real Time Data from Unit”緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)兩周，在平臺(tái)允許范圍內(nèi)盡可能多地變化俯仰和橫滾角度。通常這一過(guò)程需進(jìn)行2分鐘。在這一過(guò)程的最后敲擊“Stop”，一旦計(jì)算結(jié)束，敲擊“Apply”將硬鐵偏置數(shù)據(jù)存入羅盤(pán)。如果在標(biāo)定過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行足夠的傾斜的變化，對(duì)于Zoffset的計(jì)算可能不可靠。這時(shí)Z offset將顯示為紅字，并且相應(yīng)的檢查框內(nèi)是空的。用戶可以檢查這個(gè)

17、框內(nèi)的值。Z軸參考方法（Z Reference Method）在某些應(yīng)用中傾斜主平臺(tái)是不可能的，通過(guò)使用Z軸參考方法可以大致估計(jì)出Z offset的值。這一方法是直接比較無(wú)干擾點(diǎn)的地磁場(chǎng)Z軸分量和主平臺(tái)的Z軸分量。這一過(guò)程包括兩步：步驟1 在標(biāo)定點(diǎn)附近收集Z軸參考值，遠(yuǎn)離大的鋼鐵物體。 激活DiagnosticsCaptureClear Z R eference 敲擊Read Data 保持羅盤(pán)大致水平 在獲得10至20個(gè)讀數(shù)后敲擊Stop，再敲擊“Apply”,將新的Z軸參考值存入EEPROM。注意：將羅盤(pán)安裝到主平臺(tái)上，進(jìn)行普通的三維標(biāo)定（如前所述）。Z軸磁場(chǎng)的偏置值將被計(jì)算出來(lái)，最接近的

18、值下面會(huì)用一個(gè)交叉的符號(hào)表示出來(lái)。標(biāo)定的質(zhì)量（Goodness of Calibration）在每次標(biāo)定結(jié)束時(shí)，PC演示軟件將會(huì)計(jì)算和報(bào)告出一個(gè)變化的數(shù)字，這個(gè)數(shù)字越小表明標(biāo)定的質(zhì)量越高。如果這個(gè)數(shù)字大于40，表明需要重新選擇羅盤(pán)的安裝位置。3、 HMR3000操作詳述3.1 概述HMR3000三軸磁阻傳感器和一個(gè)充有液體的兩軸傾斜傳感器組成。產(chǎn)生傾斜補(bǔ)償?shù)暮较驍?shù)據(jù)。單片機(jī)控制傳感器的測(cè)量時(shí)序，所有控制HMR3000操作的參數(shù)存儲(chǔ)在EEPROM中。HMR3000輸出句子的格式符合航海通訊的NMEA 0813輸出。HMR3000有四種操作模式：連續(xù)模式：Continuous Mode在可組態(tài)的速

19、率下輸出羅盤(pán)主動(dòng)提供的NMEA標(biāo)準(zhǔn)信息。選通模式 Strohbe Mode主動(dòng)選通模式連續(xù)測(cè)量，根據(jù)申請(qǐng)輸出被動(dòng)選通模式測(cè)量和輸出都根據(jù)申請(qǐng)申請(qǐng)進(jìn)行休眠模式 Sleep Mode (需在接插件處提供一個(gè)中斷信號(hào))測(cè)量和輸出都被懸置，串行輸入被忽略。標(biāo)定模式 Callibration Mode使羅盤(pán)進(jìn)入用戶硬鐵標(biāo)定模式。3.2 HMR3000電路模塊圖3.3 HMR3000處理過(guò)程框圖在框圖下方的斜體字為用戶可編程的參數(shù)，用來(lái)控制測(cè)量和航向標(biāo)定過(guò)程。3.4 測(cè)量時(shí)序在通常的工作狀態(tài)下，微處理器進(jìn)行七次測(cè)量，四次傾斜和三次磁場(chǎng)，然后產(chǎn)生出航向、橫滾和俯仰數(shù)據(jù)。測(cè)量磁場(chǎng)的速率可選為110、55、27

20、.5或13.75Hz，傾斜傳感器以固定的55HZ的脈沖驅(qū)動(dòng)，原始的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)規(guī)格化、線性化和以13.75Hz的頻率濾波。規(guī)格化包括增益的匹配，偏置的調(diào)零和對(duì)三個(gè)磁場(chǎng)測(cè)量值進(jìn)行硬鐵補(bǔ)償，以及對(duì)傾斜的增益和偏置的補(bǔ)償。傾斜測(cè)量進(jìn)行線性化處理是因?yàn)閮A斜計(jì)中存在非線性的特性。所有五個(gè)測(cè)量結(jié)果，傾斜X，傾斜Y，磁場(chǎng)X，磁場(chǎng)Y和磁場(chǎng)Z，都通過(guò)IIR濾波器進(jìn)行地通濾波，這取決于對(duì)TC1的設(shè)定。通過(guò)將時(shí)間常數(shù)設(shè)置為零，可以關(guān)閉該濾波器。磁場(chǎng)計(jì)的工作包括了一個(gè)置位/復(fù)位脈沖，來(lái)達(dá)到高靈敏度的磁場(chǎng)的測(cè)量。在與電橋處于同一IC上的電流帶上加以3A的電流脈沖，來(lái)對(duì)磁阻元件周期性地置位和復(fù)位。置位復(fù)位的周期可以改變，以達(dá)

21、到更高的航向精度或降低功耗。羅盤(pán)的指向是由5個(gè)經(jīng)過(guò)濾波的測(cè)量結(jié)果以每秒13.75次的頻率計(jì)算出來(lái)的。一個(gè)非線性平滑的格式可以加在當(dāng)前的航向讀數(shù)上，以產(chǎn)生平滑的航向。算法的傳遞函數(shù)為在航向的微小變化上加以高度的平滑處理，例如噪聲信號(hào)；而對(duì)較大的和較明顯的變化不加以平滑處理。對(duì)于某一給定的應(yīng)用可能不需要同時(shí)使用IIR濾波器和非線性平滑處理。反之，對(duì)于一些手持的應(yīng)用或存在噪聲的難題時(shí)，使用平滑處理功能是一種很好的方法。3.5 接口針腳定義下表為9針插件各針的定義。通過(guò)不同的針可提供經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓的5V直流電壓或未經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓的6至15V直流電壓。兩個(gè)供電電壓針腳只可連接一個(gè)。名稱(chēng)In/Out針號(hào)解釋TxD/A

22、Out2RS-232發(fā)射/RS-485發(fā)射-接收信號(hào)RxD/BIn3RS-232接收/RS-485發(fā)射-接收返回GNDIn5電源和信號(hào)地6-15VIn9未穩(wěn)壓的電源輸入5VIn8穩(wěn)壓的電源輸入Oper/Calib*In1工作/標(biāo)定1輸入（開(kāi)路=工作）Run/Stop*In6運(yùn)行/停止-輸入（開(kāi)路=運(yùn)行）Ready/Sleep*In4準(zhǔn)備/休息-輸入（開(kāi)路=準(zhǔn)備）Cont/Reset*In7連續(xù)/復(fù)位-輸入（開(kāi)路=連續(xù)）表3-接口信號(hào)描述信號(hào)后面跟著“-”表明該信號(hào)要求低電平。在這里第一針為低電平則表示選擇了標(biāo)定功能。3.6 通訊HMR3000串行通訊是根據(jù)NMEA 0183標(biāo)準(zhǔn)制定的簡(jiǎn)單的、異

23、步的ASCII協(xié)議?？梢允褂肦S232或RS485接口電路。ASCII碼的傳輸和接收使用1位停止位、8位數(shù)據(jù)位（低位在先）、無(wú)奇偶校驗(yàn)位（MSB永遠(yuǎn)為0）和1位停止位。每一個(gè)碼有10位。波特率可選擇1200，2400，4800，9600，19200或38400。HMR3000支持NMEA 0183和專(zhuān)用的信息。在測(cè)量模式中由HMR3000按照EEPROM中的編程的速率主動(dòng)發(fā)送NMEA信息。HMR3000還對(duì)從主機(jī)來(lái)得所有信息進(jìn)行響應(yīng)。HMR3000要等待HMR3000對(duì)上一條指令做出響應(yīng)。HMR3000發(fā)出和收到的每一條指令包含一個(gè)兩字符的檢查總數(shù)（Checksum）的部分，在每一條指令的末尾

24、。在下面的句子里以“hh”表示。檢查總數(shù)的作用是保證發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。它是根據(jù)NMEA 0183標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來(lái)的，在3.11節(jié)將做進(jìn)一步介紹。3.7 輸入對(duì)于HMR3000有兩類(lèi)輸入，對(duì)于輸出句子的請(qǐng)求，或設(shè)定一個(gè)組態(tài)參數(shù)。對(duì)于所有有效的輸入，HMR3000都送出一個(gè)響應(yīng)，帶有正確的檢查總數(shù)的侄。1、 對(duì)于請(qǐng)求輸出句子的響應(yīng)是一條相應(yīng)的句子。2、 對(duì)于設(shè)定參數(shù)的輸入的響應(yīng)為#！2000*21，表明指令和參數(shù)都被接收。3.8 輸出有六種可能的NMEA信息，三種標(biāo)準(zhǔn)的和三種專(zhuān)用的，以連續(xù)的模式從HMR3000自動(dòng)發(fā)送出來(lái)（通過(guò)選擇更新速率Updated Rates）。另外，還有第七種不一致的ASCI

25、I顯示信息可被發(fā)送。ASCII顯示信息不希望和其他六種NMEA信息混在一起。對(duì)于一個(gè)較為簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，HMR3000可連接到一個(gè)數(shù)據(jù)讀出裝置可取代主計(jì)算機(jī)。每一種信息的更新速率可被設(shè)置為下面的任意一種：0，1，2，3，6，12，20，30，60，120，180，300，413，600，825或1200句每分鐘。如果輸出通道由于其編程的濾波率不再將句子的更新速率由最低調(diào)到最高。優(yōu)先級(jí)別的設(shè)計(jì)將履行公平的原則，以保證在更高級(jí)別的句子被重復(fù)發(fā)送之前每一個(gè)準(zhǔn)備輸出的句子至少發(fā)送一次。3.9 詢問(wèn)NMEA句子可按如下詢問(wèn)三條標(biāo)準(zhǔn)的NMEA句子（HDG，HDT和HDR）和三條專(zhuān)用的信息（HPR，RCD和CC

26、D）。接收的三條標(biāo)準(zhǔn)的詢問(wèn)信息使：$TNHCQ,HDG*27$TNHCQ,HDT*34$TNHCQ,XDR*22接收的三條專(zhuān)用的詢問(wèn)信息是：$PTNT,HPR,78$PTNT,RCD,87$PTNT,CCD,763.10 NMEA輸出句子的格式HDG Heading, Devlation,&Variation 航向，偏向角和磁偏角$HCHDG,x,x,x,x,a,x,x,a*hhDeviation(偏向角)是羅盤(pán)正方向和平臺(tái)的正方向的夾角Variation(磁偏角)是磁北與地理北之間的夾角。如果偏向角（Deviation）或磁偏角（Variation）未被編入，相應(yīng)的位置將為空白（根據(jù)NMEA

27、 0183版本2.1,第節(jié)）。如果參數(shù)的絕對(duì)值大于3200mils或180度，將不被編入。偏向角和磁偏角如果為正，指示為a=E;如果為負(fù)，指示為a=W。如果航向不能被計(jì)算出來(lái)，相應(yīng)的位置將為空白（參見(jiàn)HPR專(zhuān)用的句子）。NMEA要求航向測(cè)量的單位為度。例： 以角度的模式 $HCHDG,85,8,0,0,E,0,0,E*77 $HCHDG,271,2,0,0,E,0,0,E*44 $HCHDG,271,1,10,7,E,12.2,W*52 $HCHDG,0,0,10,7,E,12.2,W*57在NMEA標(biāo)準(zhǔn)中不允許使用Mil模式。HDT Heading,True 航向真值$HCHDT,x,x,T

28、*hh如果磁偏角（Variation）未被編入，或者航向不能被計(jì)算出來(lái)，則航向的部分將為空白（見(jiàn)HDG和定義）。如果偏向角（Deviation）未被編入，則假設(shè)其為零，否則將被加入到航向和磁偏角的測(cè)量中來(lái)，表示羅盤(pán)指示的真值。例： 以角度的模式 $HCHDT，86.2,T*15 $HCHDT，271.1,T*2C $HCHDT，0,9,T*20 在NMEA標(biāo)準(zhǔn)中不允許使用Mil模式。XDR Transducer Measurements 傳感器的測(cè)量$HCXDR,A,x,x,D,PITCH,a,X,X,D,ROLL,G,x,x,MAGX,G,x,x,MAGY,G,x,x,MAGZ,G,x,x,

29、MAGT*hh六個(gè)可能的測(cè)量（俯仰，橫滾，磁場(chǎng)X，Y，Z和總的值）的任意一個(gè)可被單獨(dú)地包括在這段信息之內(nèi)或被排除在這段信息之外（見(jiàn)“XDR has”參數(shù)）。參見(jiàn)NMEA 0183對(duì)“Type Data-Units-ID”(形式-數(shù)據(jù)-單位-ID)編碼“數(shù)據(jù)”部分將為空白。對(duì)于俯仰和橫滾測(cè)量，根據(jù)NMEA的規(guī)定，使用的唯一單位是度。磁場(chǎng)的測(cè)量將由一個(gè)可調(diào)整的轉(zhuǎn)換系數(shù)來(lái)轉(zhuǎn)換為工程單位（毫高斯）。MAGX與羅盤(pán)線路板的南北軸方向一致，MAGZ垂直于羅盤(pán)線路板平面。MAGT為整個(gè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，是通過(guò)計(jì)算MAGX，MAGY，MAGZ的平方和在求平方根而得出來(lái)的。例：以角度的模式$HCXDR,A,-0.8,

30、D,PITCH,A,0.8,D,ROLL,G,122,MAGX,G,1838,MAGY,G,-667,MAGZ,G,1959,MAGT*11以Mil的模式$hcxdr,a,-3,d,pitch,a,14,d,roll,g,1090,magx,g,5823,magy,g,-20,magz,g,5924,magt*2B下面將敘述專(zhuān)用的句子：HPR Heading,Pitch,&Roll 航向，俯仰和橫滾$PTNTHPR,x,x,a,x,x,a,x,x,a*hh這個(gè)句子把HMR3000的三個(gè)重要的測(cè)量結(jié)果和有用的狀態(tài)信息結(jié)合在一起。數(shù)據(jù)依次代表：航向、磁場(chǎng)狀態(tài)、俯仰、俯仰狀態(tài)、橫滾、橫滾狀態(tài)、航向、

31、俯仰和橫滾的單位可以是度或mils,由在EEPROM中的設(shè)定來(lái)決定。如果偏向角和磁偏角寫(xiě)入EEPROM中，航向的測(cè)量將會(huì)被修正。例： 以角度的模式 $PTNTHPR,8509,N,-0.9,N,0.8,N*2C $PTNTHPR,7.4,N,4.2,N,2.0,N*33 $PTNTHPR,354.9,N,5.2,N,0.2,N*3A 以Mil的模式 $PTNTHPR,90,N,29,N,15,N*1C狀態(tài)信息的部分包括六個(gè)字母的指示 L=low alarm,(低級(jí)報(bào)警)M=low warning,(低級(jí)警告)N=normal,(正常)O=high warning(高級(jí)警告)P=high ala

32、rm,(高級(jí)報(bào)警)C=turning analog circuit(調(diào)節(jié)模擬電路)如果這三個(gè)狀態(tài)指示中的任一個(gè)報(bào)警，航向部分將為空白，相應(yīng)的磁場(chǎng)部分也如此。報(bào)警和警告的閾值可在EEPROM中更改。RCD Raw Compass Data 原始羅盤(pán)數(shù)據(jù)$PTNTRCD,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x,x,x.x,x.x,x.x,x.x*hh這個(gè)句子提供了原始的傾斜和磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，以供診斷使用。每一部分內(nèi)容均代表A/D的讀數(shù)，按順序?yàn)椋篢iltAp,TiltAm,TiltBp,TiltBm,MagA,MagB,MagC,MagAsr,MagBsr,MagCsr。所有數(shù)據(jù)均代表最近一次A

33、/D轉(zhuǎn)換的實(shí)際讀數(shù)，除了傾斜的讀數(shù)是經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的（如果在轉(zhuǎn)換時(shí)使用的是低增益）。Mag_sr值代表每個(gè)傳感器最近的置位、復(fù)位脈沖測(cè)量的標(biāo)定的總和。在這一句子中不會(huì)出現(xiàn)空白的位置。例： 以角度的模式 $PTNTRCD,1509,1551,1548,1553,15199,16146,17772,17055,16176,17059*7fCCD Conditioned Compass Data 經(jīng)過(guò)調(diào)整的羅盤(pán)數(shù)據(jù)$PTNTCCD,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x*hh這個(gè)句子提供了經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的傾斜和磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)供診斷使用，按順序?yàn)椋?TiltX 羅盤(pán)線路板南-北軸與水平面的夾角的正切

34、值乘以32768。這一數(shù)值是規(guī)格化、線性化和根據(jù)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行濾波的原始傾斜測(cè)量的差值。俯仰角通過(guò)計(jì)算arctan(TiltX/32768)而得出。 TiltY 與TiltX相同，但指的是羅盤(pán)線路板的東-西軸（橫滾）。 MagX 沿羅盤(pán)線路板南-北軸的經(jīng)過(guò)規(guī)格化和濾波的磁場(chǎng)強(qiáng)度。這一數(shù)值已經(jīng)經(jīng)過(guò)在標(biāo)定時(shí)確定的硬鐵偏置的調(diào)整。（或人工調(diào)節(jié)）。 MagY 與MagX相同，但是沿羅盤(pán)線路板東-西軸。 MagZ 與MagX和Mag Y相同，但是沿與線路板平面垂直的軸線。這一數(shù)值已經(jīng)經(jīng)過(guò)與X-Y傳感器對(duì)的增益變化的調(diào)整和對(duì)硬鐵偏置的調(diào)整。 MagT 總體的磁場(chǎng)強(qiáng)度。 Heading 根據(jù)磁場(chǎng)計(jì)和傾斜計(jì)的數(shù)

35、據(jù)計(jì)算出來(lái)的航向。根據(jù)EEPROM中的設(shè)置以度或mils的單位表示。如果航向不能計(jì)算出來(lái)則這一部分為空白。例： 以角度的模式 $PTNTCCD,522,-472,109,1841,677,1964,86.3*44 以Mil的模式 $PTNTCCD,-2518,351,-3909,1899,-4394,6180,1838*58ASCII信息專(zhuān)門(mén)的ASCII顯示信息通常由4位數(shù)字組成，代表航向的角度值，顯示到小數(shù)點(diǎn)后一位。緊跟著一個(gè)回車(chē)符。如果磁偏角和變化量被編入EEPROM中，輸出的航向是經(jīng)過(guò)修正的。當(dāng)由于磁場(chǎng)計(jì)或傾斜信號(hào)超出測(cè)量范圍，不能傳送出航向信號(hào)時(shí)，顯示的4位均以“-”表示。例 以角度的

36、模式 86.13.11 檢查總數(shù)部分（Checksum Field）這一絕對(duì)數(shù)值的計(jì)算是把在“$”和“*”之間的，但不含“$”和“*”，信息的每個(gè)字符的8位（ASCII碼）（不包括起始位和停止位）進(jìn)行異或操作。結(jié)果的最有效的一位和剩下的最有效的四維十六進(jìn)制數(shù)字被轉(zhuǎn)化為兩個(gè)ASCII字符（0-9，A-F）進(jìn)行發(fā)送。3.12 警告（Warning）和報(bào)警（Alarm）的設(shè)定傾斜傳感器和磁場(chǎng)計(jì)的極限數(shù)值可被存入EEPROM，在HPR句子中狀態(tài)信息的部分表示出警告（Warning）和報(bào)警（Alarm）。傾斜的設(shè)定當(dāng)測(cè)量的傾斜值低于警告（Warning）線時(shí)，狀態(tài)信息的部分表示為“N”例如：$PTNTH

37、PR,59.5，N，-0.2,N,-3.0,N*0F傾斜的高位警告和高位報(bào)警可由用戶編程設(shè)定當(dāng)測(cè)量的橫滾值或俯仰值介于警告值和報(bào)警值之間時(shí)，HPR句子中狀態(tài)信息的部分表示為“O”例如：$PTNTHPR,72.9,N,-1.6,N,-29.6,O*33當(dāng)測(cè)量的橫滾值或俯仰值超過(guò)了報(bào)警線時(shí)，HPR句子中狀態(tài)信息的部分表示為“P”，同時(shí)航向數(shù)據(jù)的部分將為空白。例如：$PTNTHPR,N,-1.5,N,P*03磁場(chǎng)計(jì)的設(shè)定磁場(chǎng)計(jì)的警告和報(bào)警限可設(shè)置四級(jí)：高位警告，高位報(bào)警，低位警告和低位報(bào)警。測(cè)量的總磁場(chǎng)強(qiáng)度（MagT）可據(jù)此劃分為五個(gè)區(qū)域，這四級(jí)界限存入EEPROM中。界限磁場(chǎng)狀態(tài)部分航向值部分Lo

38、w warnMag THigh WarnN正常High WarnMag THigh AlarmO正常High AlarmMag TP空白Low AlarmMag TLow WarnM正常Mag TLow AlarmL空白表4 測(cè)量總磁場(chǎng)與四級(jí)狀態(tài)的關(guān)系例如：磁場(chǎng)計(jì)處于高位報(bào)警的狀態(tài)$PTNTHPR,P,0.3,N,0.1,N*064.0 組態(tài)參數(shù)這一節(jié)將介紹使用HMR3000組態(tài)軟件來(lái)設(shè)定組態(tài)參數(shù)。4.1 可操作的指令使用前面敘述的串口協(xié)議，外部的主機(jī)可用下面的指令直接操作HMR3000。指令說(shuō)明指令句法動(dòng)作工作(RUN)停止(STOP)詢問(wèn)(Query)響應(yīng)(Response)1=RUN0=

39、STOP(選通模式)詢問(wèn)RUN/STOP的狀態(tài)RUNSTOP#FA0.3=1*26#FA0.3=0*27#FA0.37*15#1*31#0*40羅盤(pán)啟動(dòng)羅盤(pán)停止以狀態(tài)表示回答強(qiáng)迫復(fù)位執(zhí)行上電復(fù)位程序#F33.6=1*52濾波器初始化IIR濾波器復(fù)位（在TC1改變后設(shè)置）#F33.2=1*56表6 HMR3000基本可操作的參數(shù)4.2 一般的組態(tài)參數(shù)這一部分的參數(shù)影響到羅盤(pán)的一般操作。參數(shù)名稱(chēng)說(shuō)明指令句法角度Mils詢問(wèn)響應(yīng)設(shè)定航向、俯仰和橫滾的單位；1=角度（0.0到359.9）0=mils(0到6399)角度=mils*9/160角度Mils#FA0.4=1*21#FA0.4=0*20#FA

40、0.4?*12#1*31#0*30十進(jìn)制十六進(jìn)制詢問(wèn)響應(yīng)為數(shù)據(jù)I/O口設(shè)定1=十進(jìn)制0=十六進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制#FA0.5=1*20#FA0.5=0*21#FA0.5?*13#1*31#0*30偏向角詢問(wèn)響應(yīng)設(shè)定偏向角的值為nnn.n(角度)“hh”是檢查總數(shù)的值偏向角#IE2=nnn.n*hh#IE27*01#nnn.n*hh磁偏角詢問(wèn)響應(yīng)設(shè)定磁偏角的值為nnn.n(角度)“hh”是檢查總數(shù)的值磁偏角#IE4=nnn.n*hh#IE4?*07#nnn.n*hh表6 一般組態(tài)參數(shù)4.3 測(cè)量參數(shù)這一節(jié)的參數(shù)影響到羅盤(pán)的測(cè)量功能?！按艌?chǎng)采樣速率”（Mag sample rate）是一項(xiàng)關(guān)鍵的設(shè)定

41、，影響到連續(xù)模式或選通模式測(cè)量。在連續(xù)模式下，根據(jù)“磁場(chǎng)采樣速率”的設(shè)定，測(cè)量一次傾斜，測(cè)量1，或2，或4，或8次磁場(chǎng)，并取平均值。在選通模式下，在收到NMEA的詢求指令前，測(cè)量處于懸置狀態(tài)。當(dāng)收到這一詢求指令后，“磁場(chǎng)采樣速率”決定每進(jìn)行一次傾斜測(cè)量，需進(jìn)行多少次磁場(chǎng)測(cè)量，“選通模式計(jì)數(shù)”決定在返回結(jié)果查詢句子前需要收平均值的讀數(shù)的個(gè)數(shù)?！斑x通模式計(jì)數(shù)”為零表明256個(gè)讀數(shù)取平均值，這將在收到NMEA詢求指令后，花費(fèi)18.6秒才能開(kāi)始發(fā)出輸出句子?！按艌?chǎng)單位系數(shù)”（Mag units factor）的設(shè)定是用于將磁場(chǎng)計(jì)的規(guī)格化讀數(shù)轉(zhuǎn)化為毫高斯作單位，在XDR和CCD信息輸出時(shí)使用。目的在于使

42、輸出帶有合適的磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位，磁場(chǎng)的數(shù)字有意義。名稱(chēng)說(shuō)明指令句法磁場(chǎng)采樣速率Mag sample rate詢問(wèn)響應(yīng)磁場(chǎng)計(jì)采樣速率13.75,27.5,55,110HZm=1-13.75HZ,M=2-27.5HZm=4-55HZ,m=8-110HZ#BA6=1*39(13.75HZ)#BA6=21*3A(27.5HZ)#BA6=4*3C(55HZ)#BA6=8*30(110HZ)#BA6?0A#m*hh選通模式計(jì)數(shù)Strobe Mode Count詢問(wèn)響應(yīng)在選通模式下取平均的讀數(shù)的個(gè)數(shù)N=取平均值的讀數(shù)的個(gè)數(shù)#BA7=nn*hh#BA7?*0B#N*hh置位/復(fù)位Set/Reset詢問(wèn)響應(yīng)Set

43、/Reset ON(以13.75HZ置位復(fù)位)Set/Reset OFFONOFF#FA0.6=1*23#FA0.6=0*23#FA0.6?*10#1*31#0*30 置位/復(fù)位間隔Set/Reset interval(ddd)詢問(wèn)響應(yīng)兩次置位/復(fù)位標(biāo)定的間隔時(shí)間單位為秒0=無(wú)效，255=4分鐘15秒（該參數(shù)只能在置位復(fù)位關(guān)掉時(shí)申請(qǐng)）T=置位復(fù)位的間隔時(shí)間，單位為秒#BA9=ddd*hhddd=置位復(fù)位的間隔，單位為秒#BA9?05#T*hh磁場(chǎng)單位系數(shù)Mag units factor詢問(wèn)響應(yīng)將規(guī)格化的磁場(chǎng)讀數(shù)轉(zhuǎn)化為以毫高斯為單位#WB4?*1EX軸磁場(chǎng)偏置MagX offset(nnnn)詢

44、問(wèn)響應(yīng)沿南-北軸的硬鐵偏置N=硬鐵偏置#IC4=nnnn*hh#IC4?*01#N*hhY軸磁場(chǎng)偏置MagY offset(nnnn)詢問(wèn)響應(yīng)沿東-西軸的硬鐵偏置N=硬鐵偏置#IC6=nnnn*hh#IC6?*03#N*hhZ軸磁場(chǎng)偏置MagZ offset(nnnn)詢問(wèn)響應(yīng)沿垂直軸的硬鐵偏置N=硬鐵偏置#IC8=nnnn*hh#IC8?0D#N*hh磁場(chǎng)高位報(bào)警(Mag high alarm)詢問(wèn)響應(yīng)超過(guò)報(bào)警上限#WB6=nnnn*hh#WB6?*12#nnnnn*hh磁場(chǎng)高位警告Mag high warn詢問(wèn)響應(yīng)超過(guò)警告上限#WB8=nnnn*hh#WB8?*12#nnnnn*hh磁場(chǎng)低

45、位警告Mag low warn詢問(wèn)響應(yīng)低于于警告下限#WBA=nnnn*hh#WBA?*6B#nnnnn*hh磁場(chǎng)低位報(bào)警Mag low warn低于報(bào)警下限#WBC=nnnn*hh#WBC?*69#nnnnn*hh俯仰/橫滾報(bào)警Pitch/roll alarm(nn.n)詢問(wèn)響應(yīng)超過(guò)俯仰和橫滾的報(bào)警上限單位為度俯仰/橫滾報(bào)警門(mén)限#WE6=nn.n*hh#WE6?*1B#nn.n*hh俯仰/橫滾警告Pitch/roll warn(nn.n)詢問(wèn)響應(yīng)超過(guò)俯仰和橫滾的警告上限單位為度#WE8=nn.n*hh#WE8?*15#nn.n*hhTC1時(shí)間常數(shù)TC1 time constant(T)詢問(wèn)響

46、應(yīng)對(duì)IIR濾波器1的規(guī)格化的時(shí)間常數(shù)T=0（不允許），T=1（72ms）T=255(18.4S)#BA2=T*hh#BA2?*0E#T*hhS平滑系數(shù)S smoothing factor(S)詢問(wèn)響應(yīng)平滑的總和（見(jiàn)文中算法）0=不允許，最大=0.999985m=S*65535#WB2=m*hh#WB2?*18#m*hhL平滑系數(shù)L smoothing factor(L)詢問(wèn)響應(yīng)Difference knee 單位為mils(見(jiàn)文中算法)0=不允許，1=1mil,max=6399milsL平滑系數(shù) #BB1=L*hh#BB1?0E#L*hh表7 測(cè)量參數(shù)4.4 串行I/O這一節(jié)的參數(shù)影響到羅盤(pán)的

47、串行輸出功能名稱(chēng)說(shuō)明指令句法波特率查詢響應(yīng)串行I/O波特率，序號(hào)值（1）1200（2）2400（4）4800（8）9600（16）19200（32）設(shè)定新的波特率后面應(yīng)緊跟強(qiáng)制復(fù)位的命令，可立即或在上電后激活返回波特率的序號(hào)值#BA4H=2T*24#BA4H=4T*22#BA4H=8T*2E#BA4H=16T*11#BA4H=32T*17#BA4H?*40#l*hhHDG更新速率（R）查詢響應(yīng)每分鐘HPR信息句子（R）的更新速率R值用整數(shù)編號(hào)表示（見(jiàn)下表）返回序號(hào)值1，作為HDG的更新速率#BAA=l*hh#BAA?*7D#l*hhHDT更新速率（R）查詢響應(yīng)與前面相同，針對(duì)HDT句子返回序號(hào)

48、值1，作為HDT的更新速率#BAB=l*hh#BAB?*7E#l*hhXDR更新速率查詢響應(yīng)與前面相同，針對(duì)XDR句子返回序號(hào)值1，作為XDR的更新速率#BAC=l*hh#BAC?*7f#l*hhHPR更新速率查詢響應(yīng)與前面相同，針對(duì)HPR句子返回序號(hào)值1，作為HPR的更新速率#BAD=l*hh#BAD?*78#l*hhRCD更新速率查詢響應(yīng)與前面相同，針對(duì)RCD句子返回序號(hào)值1，作為RCD的更新速率#BAE=l*hh#BAE?*79#l*hhCCD更新速率查詢響應(yīng)與前面相同，針對(duì)CCD句子返回序號(hào)值1，作為CCD的更新速率#BAF=l*hh#BAF?*7A#l*hhASCII更新速率查詢響應(yīng)與前面ASCII顯示句子相同返回序號(hào)值1，作為CCD的更新速率#BB0=l*hh#BB0?*0F#l*hhXDR has Pitch查詢響應(yīng)在XDR句子中包括或不包括俯仰不包括包括m=1（包括），m=0(不包括)#FA1.0=0*25#FA1.