随着导航技术的飞速发展,一方面以地磁检测为核心的数字磁指向设备以其低成本、高可靠性和较高的精度等特点,已经开始应用于船舶导航,弥补了GPS、陀螺仪等不足;另一方面,传统单一功能的导航设备已经不能满足当今船舶现代化操控的需求,新一代的导航系统综合了经纬度、航向角、俯仰角、横滚角以及方位角等多种综合信息。这些设备的开发和生产,急需研制与之配套的导航检测仪器和精确校准系统。本文结合了数字磁罗经、数字方位仪、GPS等多种导航设备的优点,研究相关的地磁综合导航核心技术,设计并实现了核心导航模块所必需的数字化三维磁阻传感器,提出了创新的高精度校准算法,开发了以地磁检测为主的综合检测仪,该设备能够提供三维地磁强度、经纬度、真航向、磁航向、姿态角、格林时间以及目标图像等综合信息。论文首先以导航设备作为研究背景,探讨了国内外的研究现状和发展趋势,着重阐述了可靠性、稳定性较高的地磁导航原理;其次,通过分析地磁的检测原理,对各种磁传感器性能进行分析和对比,论证了利用地磁传感器制作的电子罗盘作为导航设备的可行性。在此基础上,对三维电子罗盘的软硬件设计做了详细的介绍,采用霍尼韦尔公司生产的高灵敏度磁阻传感器,配合双轴加速度传感器,设计电路完成了放大、滤波和采样等功能,然后通过数字信号控制器进行数据处理和计算,实现了相关数据测量和输出。同时,依据应用需求,专门设计了一套自校准系统,从而提高了系统的直接检测精度。另外,还设计了一套传输控制协议,可通过串口进行输出控制和变量查询。在完成电子罗盘的基础上,结合数字方位仪、GPS等其他导航设备,组成了地磁导航综合检测仪。系统采用DSP和ARM双核机制,两者通过HPI接口通信,实现双核之间高速的数据通信。整个系统完成了对视频图像的采集与显示,实现了各个外设之间的实时数据通信以及算法的移植。最后,针对在实际研制过程中遇到的问题,提出并实现了一种单一航向的校准算法,该方法通过分离船磁和地磁,扣除环境剩磁干扰所造成的误差,可以进一步提高检测精度,同时简化了校准操作过程。与传统校准方法相比,解决了以往罗盘校准时需要连带载体一起转圈的麻烦,节省了燃油消耗,提高了校准效率。