November 27, 2018
軍用、船舶航行、無人車両などは、電子コンパスの精度に依存しています。
コンパスの読み取り方法に大きく影響する要因がいくつかあります。
ここでは、これらの 3 つの要因と、それらを認識する方法について説明します。
１．経時変化する磁場
電子コンパス付近の経時変化磁場は補正できません。
その周波数は、コンパスの通過帯域を超えている(つまり、30 Hzを超えている) か、除去する必要があります。
AC電源システムに関連する50Hzから60Hzの信号の減衰を最大化するために、
27.5Hzのコンパス測定サイクルレートが選択されます。
コンパスの磁力計付近のDC電流の影響の大きさを見積もるには、
アンペアの法則を使用して、長いワイヤ付近の磁場を計算します。
磁力計から50mm離れた場所にある25mAの電流を運ぶ長いワイヤは、
センサーで1mG (100nT) の磁気妨害を生成します。
傾斜角 (傾斜角) が約66°で、地球の磁場強度が約500mGである米国の中央では、
0.3°の方位誤差が発生する可能性があります。
２．傾斜角の測定誤差
ピッチとロールの測定誤差は、Hard iron effect（センサからの磁場影響）による方位誤差と
区別できない単一サイクルの方位誤差を引き起こします。
図1のプロットは、X軸とY軸の両方で0.1°の誤差が66°の磁気傾斜角 (傾斜角) での方位精度に
どのように影響するかを示しています。
この曲線の位相は、個別の X 軸と Y 軸の誤差の相対的な符号と大きさによって異なります。
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図1 図2
図2 の曲線の形状と位相を、図1の頑丈な誤差曲線と比較してください。
この場合、曲線は位相が合っておらず、誤差の2つの原因は互いに打ち消し合う傾向があります。
結果として生じるピークエラーは、図3の「Errors Cancel」と
ラベル付けされた曲線に示されているように、3分の1に減少します。
しかし、ピッチエラーとロールエラーの両方の符号を変更すると、
2つの曲線が同相で整列し、「Errors Reinforce」が生成されます。
結果は図３にも示されています。
図3
傾斜測定エラーは、次の1つまたは複数が原因である可能性があります。
①センサーのオフセットおよび/またはゲインエラー
②センサー交差軸カップリング
③傾きと磁気センサー軸のずれ
④補償されていない水平加速度
⑤センサーの質が悪い
電子コンパスを完全に安定させることができない用途では、
水平加速度による誤差が顕著になることがあります。
レートジャイロ (eCompass ECG および ECV) は最初は補正しますが、
加速度が続くと、最終的に測定に影響します。
0.05g (毎時毎秒約 1 マイル) の適度な一定の水平加速度の場合、
傾斜測定誤差は 2.9°です (tan-10.05を計算して得られます)。
上で使用した 66°の磁気傾斜の例では、結果は 6.5°のピーク振幅の正弦波方向誤差になります。
３．磁気傾斜角（傾斜角）
その磁極の近くでは、地球の磁場の全体的な強さが増加します。
しかし、水平成分は大幅に減少するため、磁気コンパスによるナビゲーションはほぼ不可能になります。
機械式電子コンパスの場合、針は過度に沈み、ほぼ垂直な力線に合わせようとします。
電子コンパスの場合、水平フィールドが小さくなり、傾斜誤差の影響がより顕著になるため、精度が低下します。
図4のマップは、地球上の一定の傾斜角の線を示しています。 各線は2°ずつ区切られています。
このマップは、2005年の米国/英国の世界磁気モデルに基づいています。
図4
Jewell 社によるオリジナル記事です。 許可を得て日本語に翻訳しました。
元のソース
https://jewellinstruments.com/3-factors-that-influence-electronic-compass-accuracy/
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弊社取り扱い製品【電子コンパス】
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