Традиционный компас

Так как же работает традиционный компас? Компас – это просто намагниченная иголка, вращающаяся на стержне, обеспечивающим их малое трение, который позволяет ей свободно вращаться в своей плоскости. При использовании компаса игла принимает такое положение, что её плоскость становится параллельна линиям магнитного поля, расположенным в непосредственной близости от нее. Если установить иголку таким образом, что она сможет беспрепятственно вращаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях, то направление, в котором указывает иголка, будет показывать и склонение, и уклон локального геомагнитного поля. Для того чтобы иголка оставалась в горизонтальном положении (так она будет точно указывать направление на северный магнитный полюс), её обычно уравновешивают специально под особенности магнитного поля того региона, в котором компас будет эксплуатироваться. Некоторые производители балансируют компасы под один из пяти существующих регионов Земли, однако модели со специальным глобальным балансированием могут использоваться по всему миру. Обычно игольный компас заполняется жидкостью (смесь воды с алкоголем или очищенным маслом) для возможности приостановления движение иголки и предотвращения ее колебания при движении с компасом.

Электронные компасы

В настоящее время во многих системах электронные приборы заменяют устаревающую технологию намагниченной иглы, показания которой часто ошибочны из-за внешних факторов, таких как: вибрация, наклон, ускорение, а также внешние магнитные поля, которые мы уже упоминали. К тому же традиционный компас сложно приспособить к цифровому считыванию или компьютерному интерфейсу, и, следовательно, его сложно внедрить в навигационную систему.

Большинство электронных компасов основано на датчиках, называемых магнитометрами. Магнитометр – это прибор для измерения интенсивности одного или нескольких составляющих магнитного поля Земли. Данный прибор, как и традиционный компас, является аналоговым прибором, линейно или не линейно реагируя на изменения в магнитном поле, в котором он находится. Его импульсы могут быть преобразованы для возможности их ввода в микропроцессор. Сначала магнитометры и схожая с ними электроника были очень громоздкими, но благодаря прогрессу в технологии полупроводников, они настолько уменьшились в размерах, что теперь некоторые из них даже встраиваются в интегральные схемы.

Типовой электронный компас создается при помощи установки двух магнитометров под правильными углами на плоской горизонтальной опоре. Каждый датчик измеряет одину из компонент горизонтального поля - по оси x опоры и по оси y. Если мы запишем эти компоненты как B_x и B_y, то угол между осью x и направлением горизонтального поля (указывающим на северный магнитный полюс) будет равен:

       (1)

Рис. 4. Если прямую, по которой двигается автомобиль принять за ось x, тогда его направление по отношению к северному магнитному полюсу, Y, равняется арктангенсу горизонтальной составляющей геомагнитного поля, измеренной вдоль оси y, разделенной на эту же составляющую, измеренную вдоль оси y.