RU2796372C1 - Method for determining magnetic deviation on a moving object - Google Patents
Method for determining magnetic deviation on a moving object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796372C1 RU2796372C1 RU2022128241A RU2022128241A RU2796372C1 RU 2796372 C1 RU2796372 C1 RU 2796372C1 RU 2022128241 A RU2022128241 A RU 2022128241A RU 2022128241 A RU2022128241 A RU 2022128241A RU 2796372 C1 RU2796372 C1 RU 2796372C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- heading
- angles
- deviation
- determining
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области магнитоизмерительной и магнитометрической техники, в частности, к навигации с использованием данных о параметрах геомагнитного поля, магниторазведке, магнитному картографированию и т.д.; для измерения и компенсации магнитных помех подвижных носителей или устранения магнитной девиации навигационных компасов, индукционных датчиков магнитного курса и может быть использовано совместно с компенсаторами магнитных помех подвижных носителей прецизионных бескардановых магнитометров.The invention relates to the field of magnetic measuring and magnetometric technology, in particular, to navigation using data on the parameters of the geomagnetic field, magnetic exploration, magnetic mapping, etc.; for measuring and compensating magnetic interference of moving carriers or eliminating magnetic deviation of navigation compasses, induction magnetic heading sensors and can be used in conjunction with magnetic interference compensators for moving carriers of precision gimballess magnetometers.
При магнитных измерениях на подвижном объекте (ПО), в частности, на летательном аппарате (ЛА), магнитная девиация индукционного датчика магнитного курса курсовой системы, создающая магнитные помехи, определяется соотношениями Пуассона [Гузеев С.Т., Семевский Р.Б. Определение параметров Пуассона по измерениям магнитной индукции Т-магнитометром. Геофизическая аппаратура. - Л.: Недра, 1980, вып.70, с.25…30], учитывающими влияние магнитомягкого и магнитотвердого железа на показания индукционного датчика. Из теории и практики измерения магнитных помех известно, что коэффициенты Пуассона и компоненты постоянного магнитного поля объекта, характеризующие помехи, можно считать постоянными величинами для конкретного фиксированного распределения ферромагнитных масс объекта. Поэтому задачей измерения параметров помех является определение коэффициентов Пуассона и составляющих постоянного магнитного поля подвижного объекта. During magnetic measurements on a moving object (MO), in particular, on an aircraft (LA), the magnetic deviation of the induction sensor of the magnetic heading of the heading system, which creates magnetic interference, is determined by the Poisson relations [Guzeev S.T., Semevsky R.B. Determination of the Poisson parameters from measurements of magnetic induction with a T-magnetometer. Geophysical equipment. - L .: Nedra, 1980, issue 70, p. 25 ... 30], taking into account the influence of magnetically soft and magnetic iron on the readings of the induction sensor. It is known from the theory and practice of measuring magnetic interference that Poisson's ratios and the components of the constant magnetic field of an object that characterize interference can be considered constant values for a specific fixed distribution of ferromagnetic masses of an object. Therefore, the task of measuring interference parameters is to determine the Poisson's ratios and the components of the constant magnetic field of a moving object.
Известен способ определения коэффициентов Пуассона подвижного объекта в точке пространства, жестко связанной с системой координат объекта (патент РФ №2134426, кл. G01R 33/02, опуб. 10.08. 1999 г.), заключающийся в измерении в выбранном месте пространства при отсутствии подвижного объекта проекций вектора магнитной индукции на оси опорной системы координат, размещении подвижного объекта в упомянутом месте пространства, изменении углов курса, крена и тангажа объекта относительно опорной системы координат, синхронном измерении этих углов и проекций векторов магнитной индукции на объекте на оси системы координат объекта, причем проекции векторов магнитной индукции на объекте измеряют при трех различных значениях одного из углов курса, крена, тангажа объекта, но при двух других углах, равных нулю, затем изменяют по крайней мере один из двух упомянутых углов, равных нулю, измеряют эти углы и соответствующие им проекции вектора магнитной индукции на объекте и по указанным величинам, заданным в виде функций измеренных углов курса, крена и тангажа, и измеренным проекциям вектора магнитной индукции магнитного поля при отсутствии объекта определяют искомые проекции вектора магнитной индукции постоянного магнитного поля объекта и коэффициенты Пуассона.There is a known method for determining the Poisson's ratios of a moving object at a point in space, rigidly associated with the coordinate system of the object (RF patent No. 2134426, class G01R 33/02, pub. 10.08. 1999), which consists in measuring at a selected location in space in the absence of a moving object projections of the magnetic induction vector on the axes of the reference coordinate system, placement of a moving object in the mentioned place in space, changing the angles of the course, roll and pitch of the object relative to the reference coordinate system, synchronous measurement of these angles and projections of the magnetic induction vectors on the object on the axes of the object's coordinate system, and the projections magnetic induction vectors on the object are measured at three different values of one of the angles of the heading, roll, pitch of the object, but at two other angles equal to zero, then at least one of the two mentioned angles equal to zero is changed, these angles and their corresponding projections are measured of the magnetic induction vector on the object and by the specified values given as functions of the measured heading, roll and pitch angles, and the measured projections of the magnetic field vector of the magnetic field in the absence of the object, the desired projections of the magnetic induction vector of the constant magnetic field of the object and Poisson's ratios are determined.
К недостаткам известного способа можно отнести следующее. На практике существует целый ряд крупногабаритных и высокоскоростных объектов, например, самолетов, вертолетов, ракетоносителей, судов большого водоизмещения и т.д., для которых реализация подобного способа как в движении - из-за сложности осуществления эволюции, так и на специальных немагнитных стендах - сложна или невыполнима из-за необходимости осуществления продольных или поперечных кренов. Кроме того, необходимость точного определения проекций вектора индукции геомагнитного поля вызывает потребность правильного использования ориентиров на местности и поправок при изменении высоты полета и обеспечения стабильности угловых положений объекта в движении. Необходимость применения дорогостоящих горючих средств для обеспечения специальных полетов самолетов, вертолетов и других объектов повышает стоимость осуществления известного способа.The disadvantages of the known method include the following. In practice, there are a number of large-sized and high-speed objects, for example, aircraft, helicopters, launch vehicles, large displacement ships, etc., for which the implementation of such a method both in motion - due to the complexity of the evolution, and on special non-magnetic stands - difficult or impossible due to the need for longitudinal or transverse rolls. In addition, the need to accurately determine the projections of the geomagnetic field induction vector necessitates the correct use of landmarks on the ground and corrections when changing the flight altitude and ensuring the stability of the angular positions of the object in motion. The need to use expensive combustible means to ensure special flights of aircraft, helicopters and other objects increases the cost of the implementation of the known method.
Известен способ определения девиации курсоуказателя подвижного объекта (авторское свидетельство SU № 1633930, кл. G01C 17/38, 1995 г.), при котором последовательно устанавливают объект в фиксированные курсовые положения, регистрируют показания курсоуказателя и обрабатывают результаты измерений. Дополнительно не менее чем в четырех курсовых положениях объекта измеряют нормальную составляющую напряженности магнитного поля объекта, углы крена и тангажа, а при обработке результатов измерений находят через коэффициенты Пуассона продольную, нормальную и поперечную составляющие магнитного поля объекта.There is a method for determining the deviation of the heading indicator of a moving object (author's certificate SU No. 1633930, class G01C 17/38, 1995), in which the object is sequentially set to fixed heading positions, the readings of the heading indicator are recorded and the measurement results are processed. Additionally, in at least four heading positions of the object, the normal component of the object's magnetic field strength, roll and pitch angles are measured, and when processing the measurement results, the longitudinal, normal and transverse components of the object's magnetic field are found through Poisson's ratios.
Устройство, реализующее данный способ, содержит, в частности, блок из трех ортогональных жестко закрепленных на корпусе объекта магнитометров для измерения проекций продольной, поперечной и нормальной составляющих вектора напряженности результирующего магнитного поля объекта на оси связанной системы координат OXYZ, вычислитель для определения в процессе предстартовой подготовки коэффициентов Пуассона и компонент магнитного поля объекта и вычислитель для определения угла магнитного курса подвижного объекта.The device implementing this method contains, in particular, a block of three orthogonal magnetometers rigidly fixed on the body of the object for measuring the projections of the longitudinal, transverse and normal components of the resulting magnetic field of the object on the axis of the associated coordinate system OXYZ, a calculator for determining in the process of prelaunch preparation Poisson's ratios and components of the magnetic field of the object and a calculator for determining the angle of the magnetic course of the moving object.
К недостаткам известных способа и устройства можно отнести, в т.ч., большой объем работ по измерению составляющих вектора напряженности результирующего магнитного поля объекта на разных курсах в период подготовки ЛА к полету. The disadvantages of the known method and device include, among other things, a large amount of work on measuring the components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the object at different courses during the preparation of the aircraft for flight.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ определения магнитной девиации на подвижном объекте в точке пространства, жестко связанной с системой координат объекта (патент РФ №2365877, G01C 17/00, G01V 3/00, 27.08.2009 г.), заключающийся в измерении в выбранном месте пространства при отсутствии подвижного объекта магнитной индукции как проекции ее вектора на оси опорной системы координат, размещении подвижного объекта в упомянутом месте пространства, изменении углов курса объекта относительно опорной системы координат, синхронном измерении этих углов и проекций векторов магнитной индукции на объекте на оси системы координат объекта при трех различных значениях угла курса, затем измерении при отсутствии подвижного объекта магнитной индукции как проекции ее вектора на оси опорной системы координат в другом выбранном месте пространства (на другой географической широте или в аномальных полях) с другим существенно отличающимся значением проекции вектора магнитной индукции на вертикальную ось опорной системы координат, размещении подвижного объекта в данном месте пространства, затем, по крайней мере на одном из измеренных курсов относительно опорной системы координат измерении проекций вектора магнитной индукции на объекте на оси системы координат объекта, причем при измерении всех вышеупомянутых проекций векторов магнитной индукции на объекте в обоих местах пространства при равных нулю или малых (паразитных) измеряемых углах крена и тангажа объекта в движении (полете) или в стояночном положении, а затем определении коэффициентов Пуассона и проекций вектора магнитной индукции постоянного магнитного поля на оси объекта по указанным величинам, заданным в виде функций измеренных в обоих местах пространства углов курса, малых углов крена и тангажа и измеренным проекциям вектора магнитной индукции магнитного поля при отсутствии объекта, после этого определении по известным формулам магнитной девиации.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for determining the magnetic deviation on a moving object at a point in space, rigidly associated with the coordinate system of the object (RF patent No. in the measurement at a selected place in space in the absence of a moving object of magnetic induction as a projection of its vector on the axes of the reference coordinate system, placement of a moving object in the mentioned place in space, changing the angles of the object's course relative to the reference coordinate system, synchronous measurement of these angles and projections of magnetic induction vectors on the object on the axis of the coordinate system of the object at three different values of the course angle, then measuring, in the absence of a moving object, magnetic induction as a projection of its vector on the axes of the reference coordinate system at another selected location in space (at a different geographical latitude or in anomalous fields) with another significantly different projection value of the magnetic induction vector on the vertical axis of the reference coordinate system, the placement of a moving object in a given place in space, then, at least on one of the measured courses relative to the reference coordinate system, the measurement of the projections of the magnetic induction vector on the object on the axis of the object's coordinate system, and when measuring all of the above projections of the magnetic induction vectors on the object in both places in space at zero or small (parasitic) measured roll and pitch angles of the object in motion (flight) or in the parking position, and then determining Poisson's ratios and projections of the magnetic induction vector of a constant magnetic field on the axis of the object according to the indicated values, given as functions of heading angles measured in both places in space, small roll and pitch angles and measured projections of the magnetic induction vector of the magnetic field in the absence of an object, after this determination by known formulas for magnetic deviation.
Недостатком известного способа является недостаточная точность определения их попарных сумм и разностей из-за ограниченно малых значений кренов, ограниченная возможность точного задания курсов с периодическими кренами и одинаковой амплитудой, а требование большого количества измерений магнитной индукции с поддержанием во времени постоянной частоты и амплитуды колебаний объекта усложняет реализацию способа в экстремальных условиях и приводит к существенным затратам времени на осуществление измерений и на их обработку, требующих существенного объема памяти вычислительного устройства.The disadvantage of this method is the lack of accuracy in determining their pairwise sums and differences due to limitedly small roll values, the limited ability to accurately set courses with periodic rolls and the same amplitude, and the requirement for a large number of magnetic induction measurements while maintaining a constant frequency and amplitude of the object's oscillations over time complicates implementation of the method in extreme conditions and leads to significant time spent on measurements and their processing, requiring a significant amount of memory of the computing device.
Технической проблемой заявляемого изобретения является разработка способа определения магнитной девиации на подвижном объекте, позволяющего расширить технические возможности определения магнитной девиации на подвижном объекте в экстремальных условиях.The technical problem of the claimed invention is the development of a method for determining the magnetic deviation on a moving object, which allows expanding the technical capabilities of determining the magnetic deviation on a moving object under extreme conditions.
Техническим результатом является повышение точности способа определения магнитной девиации при отсутствии необходимости осуществления дополнительных продольных и поперечных кренов. The technical result is to increase the accuracy of the method for determining the magnetic deviation without the need for additional longitudinal and transverse rolls.
Для достижения технического результата в способе определения магнитной девиации на подвижном объекте в точке пространства, жестко связанной с системой координат объекта, заключающемуся в измерении в выбранном месте пространства параметров магнитного поля как проекции его вектора на оси опорной системы координат, измерении углов курса, крена и тангажа объекта, определении коэффициентов Пуассона и магнитной девиации, согласно изобретению, в качестве параметров магнитного поля используют напряжённость, которую измеряют с помощью трехкомпонентного бескарданового магнитометра, выбирают такие углы тангажа и крена подвижного объекта, при которых нормальная ось трехкомпонентного бескарданового магнитометра совпадает с направлением вектора напряженности геомагнитного поля, для каждого курсового угла определяют девиационную поправку как разность между значениями углов эталонного курса и текущего магнитного курса. To achieve a technical result in a method for determining the magnetic deviation on a moving object at a point in space rigidly connected to the coordinate system of the object, which consists in measuring the parameters of the magnetic field in a selected place in space as a projection of its vector on the axis of the reference coordinate system, measuring the angles of course, roll and pitch object, determination of Poisson's ratios and magnetic deviation, according to the invention, as the parameters of the magnetic field, the strength is used, which is measured using a three-component gimballess magnetometer, such pitch and roll angles of the moving object are selected at which the normal axis of the three-component gimballess magnetometer coincides with the direction of the geomagnetic intensity vector fields, for each heading angle determine the deviation correction as the difference between the values of the angles of the reference heading and the current magnetic heading.
Новым в предлагаемом способе определения магнитной девиации на подвижном объекте в точке пространства, жестко связанной с системой координат объекта, является выполнение измерений трехкомпонентным бескардановым магнитометром напряженности геомагнитного поля в проекциях на оси опорной системы координат при таких определенных углах тангажа и крена подвижного объекта, при которых нормальная ось трехкомпонентного бескарданового магнитометра совпадает с направлением вектора напряженности геомагнитного поля, а разворот трехкомпонентного бескарданового магнитометра вокруг его нормальной оси осуществляют на 360 угловых градусов, и при этом, вычисляя магнитный курс по сигналам трехкомпонентного бескарданового магнитометра и сравнивая его со значением эталонного магнитного курса, определяют величины девиационных поправок на каждом угле курса подвижного объекта.New in the proposed method for determining the magnetic deviation on a moving object at a point in space, rigidly connected with the object coordinate system, is the measurement of the geomagnetic field strength in projections on the axis of the reference coordinate system with a three-component cardanless magnetometer at such certain pitch and roll angles of the moving object, at which the normal the axis of the three-component cardanless magnetometer coincides with the direction of the geomagnetic field strength vector, and the turn of the three-component cardanless magnetometer around its normal axis is carried out by 360 angular degrees, and at the same time, by calculating the magnetic heading from the signals of the three-component cardanless magnetometer and comparing it with the value of the reference magnetic heading, the values are determined deviation corrections at each corner of the course of the moving object.
Предлагаемый способ определения магнитной девиации на подвижном объекте может быть реализован с помощью устройства, блок-схема которого приведена на чертеже, где цифрами обозначено: The proposed method for determining the magnetic deviation on a moving object can be implemented using a device, the block diagram of which is shown in the drawing, where the numbers indicate:
1 - трехкомпонентный бескардановый магнитометр, установленный на немагнитной площадке, способной разворачиваться по сигналам блока приводов 2;1 - three-component gimbals magnetometer installed on a non-magnetic platform, capable of turning according to the signals of the
2 - блок приводов по углам разворота тангажа, крена и курса;2 - block of drives for the angles of turn of pitch, roll and heading;
3 - эталонный датчик курса3 - heading reference sensor
4 - первый вычислитель для определения углов тангажа и крена летательного аппарата (ЛА), однозначно связанных с углом курса ЛА и углом магнитного наклонения, при которых нормальная ось трехкомпонентного бескарданового магнитометра 1 совпадает с направлением вектора напряженности 
5 - второй вычислитель для определения угла магнитного курса подвижного объекта; 5 - second calculator for determining the angle of the magnetic course of the moving object;
6 - третий вычислитель для определения величины девиационной поправки к углу курса подвижного объекта; 6 - the third calculator for determining the magnitude of the deviation correction to the angle of the course of the moving object;
7 - блок памяти для хранения массива девиационных поправок для значений определенных углов курса подвижного объекта. 7 - memory block for storing an array of deviation corrections for the values of certain angles of the course of a moving object.
При этом выходы первого вычислителя 1, на вход которого, например, с потенциометра ручной выставки, вводится фактическое значение угла магнитного наклонения, по углам тангажа и крена, при которых вертикальная ось ЛА совпадает с направлением вектора
Способ осуществляется следующим образом. The method is carried out as follows.
В начальный момент времени при нулевом угле курса на горизонтированной немагнитной площадке, размещенной в помещении с отсутствием магнитных возмущений и помех и способной разворачиваться по сигналам блока приводов 2, устанавливают и ориентируют по ее продольной, нормальной и боковой осям трехкомпонентный бескардановый магнитометр 1. В первый вычислитель 4 с помощью, например, потенциометра ручной выставки, вводят значение текущего угла магнитного наклонения, после чего приводят в движение блок приводов 2 по углам разворота тангажа, крена и курса. При этом горизонтированная немагнитная площадка с установленным на ней трехкомпонентным бескардановым магнитометром 1 по определенным в первом вычислителе углам тангажа и крена при помощи соответствующих приводов разворачивается таким образом, чтобы ее вертикальная ось и, следовательно, нормальная ось трехкомпонентного бескарданового магнитометра 1, совпадала с направлением вектора напряженности геомагнитного поля; после чего с помощью привода по курсовому углу она совершает в указанном положении разворот на 360 угловых градусов. Второй вычислитель 5 по сигналам трехкомпонентного бескарданового магнитометра 1 о проекциях вектора напряженности геомагнитного поля на его входные оси и информации вычислителя 1 о текущих углах тангажа и крена постоянно при развороте определяет текущее значение магнитного курса φ м , поступающее в третий вычислитель 6, в который также постоянно, например, с частотой (10…50 Гц) поступает с эталонного датчика курса 3 значение эталонного угла курса φ эт . В третьем вычислителе 6 постоянно определяется как разность между значением эталонного угла курса φ эт и текущего угла магнитного курса φ м величина девиационной поправки δφ для каждого курсового угла, которая далее поступает в блок памяти 7 и запоминается в нем. В дальнейшем при движении подвижного объекта (ПО), в том числе, полете ЛА, величины девиационных поправок из блока памяти 7 поступают в пилотажно-навигационный комплекс ЛА и учитываются в показаниях курса, определенных по сигналам трехкомпонентного бескарданового магнитометра курсовой системы ЛА, выполняя тем самым результат девиационных работ, то есть, осуществляя коррекцию по углу курса и устраняя погрешности от магнитной девиации магниточувствительных датчиков курсовых систем. At the initial moment of time at a zero heading angle on a leveled non-magnetic site, located in a room with no magnetic disturbances and interference and capable of turning according to the signals of the
Приведем теоретическое обоснование, позволяющее реализовать предлагаемый способ.Let us give a theoretical justification that allows us to implement the proposed method.
Магнитная девиация магниточувствительных датчиков обусловлена наличием собственного магнитного поля подвижного объекта, которое содержит постоянную и переменную составляющую, а изменение проекций результирующего магнитного поля подвижного объекта на оси чувствительности магниточувствительных датчиков связано с изменением ориентации подвижного объекта относительно вектора напряженности геомагнитного поля. Поэтому постоянное магнитное поле носителя зависит от наличия на подвижном объекте элементов из магнитомягких и магнитотвердых материалов, характеризующихся магнитной восприимчивостью к внешнему магнитному полю (намагниченностью в технологических и эксплуатационных условиях).The magnetic deviation of the magnetically sensitive sensors is due to the presence of the own magnetic field of the moving object, which contains a constant and variable component, and the change in the projections of the resulting magnetic field of the moving object on the sensitivity axis of the magnetically sensitive sensors is associated with a change in the orientation of the moving object relative to the geomagnetic field strength vector. Therefore, the constant magnetic field of the carrier depends on the presence on the moving object of elements made of magnetically soft and magnetically hard materials, which are characterized by magnetic susceptibility to an external magnetic field (magnetization under technological and operational conditions).
Эта составляющая напряженности магнитного поля носителя (δНп=colon (P, Q, R) фиксирована относительно корпуса основания при изменении ориентации объекта. Переменное магнитное поле носителя δНпер складывается из четырех составляющих: магнитного поля вихревых токов δНвх; индуктивного поля магнитных масс δНи; магнитного поля электрических нагрузок δНэ; магнитного поля двигателей δНдв.This component of the magnetic field strength of the carrier (δH p \u003d colon (P, Q, R) is fixed relative to the base body when the orientation of the object changes. The variable magnetic field of the carrier δH per consists of four components: the magnetic field of eddy currents δH in ; inductive field of magnetic masses δH and ; magnetic field of electrical loads δН e ; magnetic field of motors δН dv .
Напряженность результирующего магнитного поля носителя определяется векторной суммой составляющих The strength of the resulting magnetic field of the carrier is determined by the vector sum of the components
где: 
Превалирующую роль в формировании магнитного поля носителя обычно играют три первые составляющие (причем 
где: S - матрица коэффициентов Пуассона:where: S - matrix of Poisson's ratios:
A - матрица направляющих косинусов; то есть, матрица ориентации системы координат, связанной с объектом OXYZ, относительно горизонтальной геомагнитной системы координат; определяемая тригонометрическими функциями углов ориентации: A - matrix of direction cosines; that is, the orientation matrix of the coordinate system associated with the OXYZ object relative to the horizontal geomagnetic coordinate system; determined by trigonometric functions of orientation angles:
φ, υ, γ - углы магнитного курса, тангажа и крена ЛА, соответственно.φ, υ, γ - angles of the magnetic heading, pitch and roll of the aircraft, respectively.
Укажем, что в работе авторов "Построение алгоритмов функционирования безгироскопной системы ориентации", ["Гироскопия и навигация", № 2, 1993 г., с. 12…17] получены и приведены алгоритмы определения магнитного курса на борту ПО – в частности ЛА - для различных режимов полета. We point out that in the work of the authors "Construction of algorithms for the operation of a non-gyroscope orientation system", ["Gyroscopy and navigation", No. 2, 1993, p. 12…17] obtained and presented algorithms for determining the magnetic heading on board the software - in particular the aircraft - for various flight modes.
Для этого используется информация жестко установленных относительно связанных осей ПО трехкомпонентного бортового магнитометра и трех акселерометров, измерительные оси которых параллельны соответствующим осям ПО.To do this, the information of a three-component onboard magnetometer and three accelerometers rigidly installed relative to the associated axes of the software is used, the measuring axes of which are parallel to the corresponding axes of the software.
Дополнительно рассмотрим трехкомпонентный магнитометр, чувствительные элементы которого жестко установлены на борту ЛА таким образом, что углы крена (γ) и тангажа (υ) ЛА одновременно являются углами отклонения чувствительных элементов магнитометра от горизонтальной плоскости. Показания магнитометра определяются проекциями вектора
Символ “T” обозначает операцию транспонирования матричного произведения. Запишем в скалярной форме уравнения (4):The symbol “T” denotes the operation of transposing a matrix product. Let us write equations (4) in scalar form:
Тогда угол магнитного курса ЛА, определяемый по приведенным ранее соотношениям, с учетом (4) запишем следующим образом:Then the angle of the magnetic course of the aircraft, determined by the above relations, taking into account (4), we write as follows:
Отметим, что при совпадении нормальной оси ЛА с направлением вектора
Все множество пространственных положений чувствительного элемента магнитометра, при которых проекции вектора 
С другой стороны, все это множество пространственных положений чувствительного элемента магнитометра может быть получено путем трех последовательных поворотов трехгранника Oζηξ на углы φ, υ, γ – курса, тангажа и крена ЛА. Запишем это в матричной форме:On the other hand, all this set of spatial positions of the sensitive element of the magnetometer can be obtained by three successive rotations of the trihedron Oζηξ at angles φ, υ, γ - heading, pitch and roll of the aircraft. Let's write this in matrix form:
где θ – угол магнитного наклонения.where θ is the magnetic inclination angle.
Решая матричное уравнение (7), приравнивая соответствующие элементы матриц и, исключая из соотношения вспомогательный угол (χ), получаем в итоге следующие зависимости, связывающие углы тангажа и крена ЛА с углом курса ЛА и углом магнитного наклонения, при которых вертикальная ось ЛА совпадает с направлением вектора
Программный разворот немагнитной площадки с размещенным на ней трехкомпонентным бескардановым магнитометром 1 на углы тангажа (υ кор ) и крена (γ кор ), при которых нормальная ось трехкомпонентного бескарданового магнитометра 1, совпадает с направлением вектора напряженности геомагнитного поля; а также ее последующий разворот на 360 угловых градусов вокруг нормальной оси осуществляется блоком приводов 2, например, с помощью стандартных малогабаритных электроприводов – актюаторов (официальный сайт: www.actuator.com), имеющих магнитную экранировку.Programmed reversal of a non-magnetic site with a three-component gimballess magnetometer 1 placed on it at the pitch ( υ cor ) and roll ( γ cor ) angles, at which the normal axis of the three-component gimballess magnetometer 1 coincides with the direction of the geomagnetic field strength vector; as well as its subsequent rotation by 360 angular degrees around the normal axis is carried out by the
В качестве гироскопических датчиков для определения курса и вертикали, а также магнитометрических датчиков могут быть использованы, например, микросборки (IMU) высокоточных датчиков, выполненные по МЕМS-технологии, например, MEMS типов SFIM300 и др. компании Sensonor AS, Norway; (официальный сайт www.sensonor.com), а также Инерциальный модуль ГКВ-5, разработанный и выпускаемый в Лаборатории Микроприборов, Зеленоград, Россия, (официальный сайт www.mp-lab.ru).As gyroscopic sensors for determining the course and vertical, as well as magnetometric sensors, one can use, for example, microassemblies (IMUs) of high-precision sensors made using MEMS technology, for example, MEMS types SFIM300 and others from Sensonor AS, Norway; (official site www.sensonor.com), as well as the GKV-5 Inertial Module, developed and manufactured at the Laboratory of Microdevices, Zelenograd, Russia (official site www.mp-lab.ru).
Инерциальный модуль ГКВ-5 выполнен в малых габаритах и состоит из триады МЭМС-датчиков угловой скорости, триады МЭМС-акселерометров, высокопроизводительного вычислителя, магнитометра, датчика давления и необходимой периферии. Каждый модуль индивидуально калибруется во всем диапазоне рабочих температур.The GKV-5 inertial module is made in small dimensions and consists of a triad of MEMS angular velocity sensors, a triad of MEMS accelerometers, a high-performance computer, a magnetometer, a pressure sensor and the necessary peripherals. Each module is individually calibrated over the entire operating temperature range.
В качестве эталонного датчика курса могут быть использованы, например, прецизионные волоконно-оптические гироскопы группы ВГ 035, имеющие дрейф не более 0,30/час, выпускаемые ЗАО “Физоптика”, г. Арзамас, Россия, (официальный сайт: https://www.fizoptika.ru).As a reference heading sensor, for example, precision fiber-optic gyroscopes of the VG 035 group with a drift of no more than 0.3 0 /hour, manufactured by Fizoptika CJSC, Arzamas, Russia, can be used (official website: https:/ /www.fizoptika.ru).
Предложенные зависимости для определения во время полета магнитного курса объекта, горизонтальной и вертикальной составляющих геомагнитного поля и других величин могут быть реализованы вычислительным путем в бортовой ЦВМ.The proposed dependences for determining the object's magnetic course, the horizontal and vertical components of the geomagnetic field, and other quantities during the flight can be implemented computationally in the onboard computer.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2796372C1 true RU2796372C1 (en) | 2023-05-22 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118225032A (en) * | 2024-05-24 | 2024-06-21 | 吉林大学 | A method for correcting heading angle measurement errors under magnetic interference of ground moving carrier |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2365877C1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-08-27 | Григорий Иванович Соборов | Method for definition of magnet deviation on movable object |
| RU2550774C1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-05-10 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Method of determining and compensating for deviation of magnetometric sensors and apparatus therefor |
| US20200158505A1 (en) * | 2017-07-28 | 2020-05-21 | Sysnav | Determination of heading from the field measured by magnetic sensors |
| WO2020146855A1 (en) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Ion Geophysical Corporation | Magnetic compass compensation |
| RU2730097C1 (en) * | 2020-03-11 | 2020-08-17 | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Navigation three-component ferroprobe magnetometer |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2365877C1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-08-27 | Григорий Иванович Соборов | Method for definition of magnet deviation on movable object |
| RU2550774C1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-05-10 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Method of determining and compensating for deviation of magnetometric sensors and apparatus therefor |
| US20200158505A1 (en) * | 2017-07-28 | 2020-05-21 | Sysnav | Determination of heading from the field measured by magnetic sensors |
| WO2020146855A1 (en) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Ion Geophysical Corporation | Magnetic compass compensation |
| RU2730097C1 (en) * | 2020-03-11 | 2020-08-17 | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Navigation three-component ferroprobe magnetometer |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118225032A (en) * | 2024-05-24 | 2024-06-21 | 吉林大学 | A method for correcting heading angle measurement errors under magnetic interference of ground moving carrier |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4093861B2 (en) | Compensation of large magnetic errors for electronic compass and all orientation operations | |
| Včelák et al. | AMR navigation systems and methods of their calibration | |
| EP0363370B1 (en) | A roll-independent magnetometer system | |
| Včelák et al. | Errors of AMR compass and methods of their compensation | |
| JP2007500350A (en) | System using 2-axis magnetic sensor for 3-axis compass solution | |
| US3683668A (en) | Compass calibrator | |
| JP7605460B2 (en) | Method for calibrating a gyrometer of an object, object, computer program product and storage means - Patents.com | |
| GB2128749A (en) | Electronic compass with tilt compensation | |
| RU2796372C1 (en) | Method for determining magnetic deviation on a moving object | |
| CN109633541A (en) | A kind of magnetic source positioning device and source localization method | |
| Pang et al. | A new misalignment calibration method of portable geomagnetic field vector measurement system | |
| Zhang et al. | A component compensation method for magnetic interferential field | |
| Li et al. | One new onboard calibration scheme for gimbaled IMU | |
| RU2365877C1 (en) | Method for definition of magnet deviation on movable object | |
| CN110702102B (en) | Magnetic navigation system for navigation aircraft and navigation method thereof | |
| RU2257594C1 (en) | Device for measuring parameters characterizing magnetization of moving object | |
| Ge et al. | Modeling and reduction of the initial orientation error of a coil vector magnetometer | |
| RU2096818C1 (en) | Method determining poisson's ratio of mobile object and device for its realization | |
| RU2629539C1 (en) | Method of measurement of magnetic course of mobile object | |
| RU213778U1 (en) | DEVICE FOR AUTONOMOUS AIRCRAFT HEADING ANGLE CORRECTION | |
| RU145937U1 (en) | DEVICE OF AUTONOMOUS CORRECTION OF THE COURSE ANGLE OF THE AIRCRAFT | |
| Podchezertsev et al. | Issues of synthesis and practical evaluation of the compensation mode error in two-component gyroscope | |
| RU2062985C1 (en) | Gyro horizon compass for mobile object | |
| RU2247404C1 (en) | Apparatus for determining parameters of magnetization degree of movable object | |
| RU2826826C2 (en) | Autonomous complex for correction of inertial systems of platform orientation and navigation of mobile objects |