双轴加速度传感器在车载电子罗盘应用中的抗干扰设计

　　引言

　　随着定位导航技术的飞速发展和日臻成熟，电子罗盘在相关领域得到了越来越广泛的应用。车载电子罗盘的功能是帮助用户确定车辆行驶方向，精确显示方位角度并提供正确的操作指示，因此导航的精确程度成为衡量系统性能优劣的重要指标。本文介绍的基于AMR磁阻传感器和加速度传感器ADXL202的电子罗盘，是捷联式惯性导航系统中的一种。在电子罗盘系统中，单片机VRS51L3074完成对加速度传感器输出信号脉宽和周期的计数，获得车辆瞬时加速度值，然后利用三角函数关系计算出当前位置相对于已知参考位置之间的横滚和俯仰角度，进行姿态解算，得到车辆的前进方向和方位角。但是汽车电磁环境复杂，特别是汽车的震动和瞬时功率变化会对ADXL202输出的占空比信号产生尖峰脉冲干扰，严重影响计数的精度。因此，抑制脉冲干扰在提高计数精度、增强系统性能方面显得尤为重要。

　　1 ADXL202工作原理

　　ADXL202传感器是由震荡器，X、Y方向传感器，相位检波电路以及占空比调制器组成，具有数字输出接口和模拟电压信号输出接口。X、Y方向传感器是2 个相互正交的加速度传感器。ADXL202相对于地平面方向变化时，X、Y方向对应不同的输出，从而可以测量动态变化的加速度和恒定的加速度。传感器的后级连相位检波器，主要是用来修正信号，并对信号的方向作出判断。检波器输出的信号通过1个32 kΩ的电阻来驱动占空比调制器，设计时可以通过在XFILT和YFILT引脚外接电容CX和CY来改变带宽。同时，外接电容对于滤除噪声和抑制零点漂移都有一定的效果。

　　信号通过低通滤波器之后，占空比调制器把信号转换为数字信号输出。通过T2脚的外接电阻可以改变T2的周期T2(1～10 ms)，这就方便在精度要求不同的场合下使用。输出的占空比信号通过计数器可以计算出占空比。加速度的计算可以通过公式(1)得到。

　　当加速度为Og时，输出信号的占空比为50%;灵敏度每1g所引起的脉宽占空比变化12.5%。在应用中Og时的失调和系统误差影响实际输出值。则根据测得的加速度值即可求得X和Y轴的倾角：

　　当加速度计被定向，那么它的X和Y轴就和地球表面平行可用来作为具有翻滚和倾斜两个轴的双轴斜度传感器，被测物体的俯仰角记为γ和横滚角β。将磁阻传感器的3个敏感轴沿载体的3个坐标轴安装，分别测量地磁场磁感应强度H在载体坐标系3个坐标上的投影分量(HX，HY，HZ)，然后利用俯仰角和横滚角进行姿态解算就可以得到电子罗盘的方位角。

　　2 ADXL202的抗干扰设计思想