Устройство угловой ориентации для автономных навигационных приборов
Устройство относится к области приборостроения и может быть использовано в автономных навигационных приборах для непрерывного определения координат местоположения и угла направления движения наземных подвижных объектов в зонах имитационных, заградительных и естественных радиотехнических помех, а также в зонах неустойчивого приема сигналов спутниковых радионавигационных систем. Достигаемый технический результат - повышение точности измерений устройства при воздействии механических, электромагнитных помех и дестабилизирующих факторов окружающей среды. Устройство содержит вычислительный блок (10); блок определения проекции силы тяжести (12), содержащий двухкомпонентный твердотельный монополярный линейный акселерометр (1), первый (21) и второй (22) масштабирующие усилители, первый (31), и второй (32) фильтры нижних частот, а также первый (15) и второй (16) стабилизаторы напряжения; блок определения проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта по двум координатным осям (14), содержащий первую (131) и вторую (132) схемы определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта, которые содержат соответствующие первую (71) и вторую (72) ключевые схемы, первый (81) и второй (82) генераторы импульсов, первый (91) и второй (92) интеграторы, первый (111) и второй (112) усилители тока, а также первый (171) и второй (172) дифференциальные феррозонды, содержащие соответствующие обмотки накачки (4 1 и 42), сигнальные обмотки (51 и 52), и обмотки обратной связи (61 и 6 2). 2 ил.
Предлагаемое устройство относится к области приборостроения и может быть использовано в автономных навигационных приборах для непрерывного определения координат местоположения и угла направления движения наземных подвижных объектов (ПО) в зонах имитационных, заградительных и естественных радиотехнических помех, а также в зонах неустойчивого приема сигналов спутниковых радионавигационных систем.
Известно устройство, описанное в [1], содержащее датчики магнитного поля, датчики вертикали, вычислительный блок и блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли (МПЗ), недостатками которого являются низкая точность измерения координат и угла направления, а также сложность его использования, поскольку ошибки возрастают с увеличением пройденного пути, вследствие погрешности измерения магнитного поля феррозондами и определения вертикали акселерометрами, а также из-за разориентации продольной оси ПО и измерительной оси системы угловой ориентации. Это требует периодической коррекции настраиваемых параметров, что снижает оперативность и повторяемость характеристик и точность измерений.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в [2], принятое за прототип.
Укрупненная функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:
11 , 12, 13 - первый, второй и третий линейные акселерометры;
21, 22, 2 3 - первый, второй и третий масштабирующие усилители;
31, 32, 33 - первый, второй и третий фильтры нижних частот;
41 - обмотка накачки первого дифференциального феррозонда;
51 - сигнальная обмотка первого дифференциального феррозонда;
61 - обмотка обратной связи первого дифференциального феррозонда;
42 - обмотка накачки второго дифференциального феррозонда;
52 - сигнальная обмотка второго дифференциального феррозонда;
62 - обмотка обратной связи второго дифференциального феррозонда;
43 - обмотка накачки третьего дифференциального феррозонда;
53 - сигнальная обмотка третьего дифференциального феррозонда;
63 - обмотка обратной связи третьего дифференциального феррозонда;
71 , 72, 73 - первая, вторая и третья ключевые схемы;
81, 82, 83 - первый, второй и третий генераторы импульсов;
91, 92, 93 - первый, второй и третий интеграторы;
10 - вычислительный блок (блок преобразования и усреднения);
121 , 122, 123 - первый, второй и третий блоки определения проекции силы тяжести (датчики вертикали);
131, 132, 133 - первая, вторая и третья схемы определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта (датчики магнитного поля);
171, 172, 173 - первый, второй и третий дифференциальные феррозонды.
Устройство-прототип содержит вычислительный блок 10, три идентичных блока определения проекций силы тяжести 121-123 и три идентичных схемы определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта 131-133. При этом, каждый блок определения проекции силы тяжести 121 -123 содержит последовательно соединенные соответствующие линейный акселерометр 11-13, масштабирующий усилитель 21-23 и фильтр нижних частот 31-33, выход которого соединен с соответствующим входом вычислительного блока 10, выход которого является выходом устройства. Каждая схема определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта 131-13 3 содержит соответствующую ключевую схему 71 -73, соответствующий интегратор 91-93, соответствующий генератор импульсов 81-83 , и соответствующий феррозонд 171-173, имеющий о соответствующую обмотку накачки 41-4 3, соответствующую сигнальную обмотку 51-5 3 и соответствующую обмотку обратной
связи 61-63.
При этом выход каждого из генераторов импульсов 81-83 соединен с управляющим входом соответствующей ему ключевой схемы 7 1-73, выход которой через соответствующий интегратор 91-93 соединен с соответствующим входом вычислительного блока 10. Кроме того, выход каждого из генераторов импульсов 81-83 соединен с одним концом обмотки накачки 41-43 соответствующего дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом. Сигнальный вход каждой из ключевых схем 71 -73 соединен с одним концом сигнальной обмотки 5 1-53 соответствующего дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом, а также с одним концом обмотки обратной связи 61-63 соответствующего дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с выходом соответствующего интегратора 91-93 и с соответствующим входом вычислительного блока 10.
Работа устройства-прототипа заключается в следующем.
Блоки определения проекций силы тяжести 121-12 3 формируют сигналы, пропорциональные значениям соответствующих проекций (Ax, Ay и Az) ускорения силы тяжести по координатным осям х, у и z, которые подаются на соответствующие входы вычислительного блока 10. Схемы определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта 131-133 формируют сигналы, пропорциональные значениям соответствующих проекций (Нх, Ну и Hz) вектора напряженности МПЗ по координатным осям х, у и z, которые подаются на соответствующие входы вычислительного блока 10. Вычислительный блок 10 вычисляет значения угловых координат объекта и подает их на выход устройства.
Движение ПО характеризуется наличием механических вибраций в широком диапазоне частот, импульсов электромагнитных излучений с широким спектром частот, магнитных полей электронагрузок и вихревых токов в проводящих массах, которые приводят к увеличению уровня пульсации, взаимной разориентации осей чувствительности акселерометров и феррозондов,
разориентации продольной оси ПО и измерительной оси системы угловой ориентации. При этом происходит постоянное намагничивание ферромагнитных масс и самой аппаратуры и искажение выходных сигналов акселерометров. Дополнительное воздействие метеорологических факторов окружающей среды также приводит к разориентации осей чувствительности акселерометров и феррозондов, вследствие неидентичности характеристик их чувствительных элементов.
Вышеуказанные факторы приводят к необходимости дополнительной калибровки датчиков, нормированию масштабных множителей, вследствие ухода величин нулей и коэффициентов преобразования акселерометров и феррозондов, а также коррекции сигнальной информации вследствие отклонения их осей чувствительности от заданных направлений относительно установочных плоскостей аппаратуры.
Усреднение измеряемых значений магнитного поля и ускорения силы тяжести в течение измерительного цикла с учетом корректирующих коэффициентов, полученных в калибровочном цикле, не приводит к достаточной точности измерения азимутального угла направления движения и погрешности определения координат ПО. При этом, такая систематическая ошибка постоянно увеличивается на каждом шаге вычислений, и ухудшается процесс устранения магнитной девиации. Используемые компенсационные аксклерометры обладают высокой зависимостью напряжения нуля от идентичности напряжений источников питания, различием температурных коэффициентов характеристик чувствительных элементов, значительными габаритными размерами, весом и потреблением энергии. Гибридная технология и индивидуальная настройка каждого образца приводят к значительному усложнению процесса калибровки устройства и снижению точности в условиях вышеуказанных дестабилизирующих факторов. Использование одиночных образцов акселерометров по каждой из измерительной осей устройства приводит к их взаимной разориентации и к разориетнации с подвижной осью ПО. Неоптимальные режимы накачки и малая устойчивость работы феррозондов снижают
их точность в вышеуказанных условиях, что приводит к повышению погрешности определения угла направления движения ПО, и следовательно, снижению точности измерений прибора.
В наземной геомагнитной навигации уклонениями отвесной линии можно пренебречь, т.к. дополнительные ошибки не превысят 0,05% от пройденного пути. Величина вектора ускорения свободного падения на поверхности Земли изменяется несущественно (0,5%), ошибка определения направления вертикали при замене истинного значения на среднее составляет не более 1° при наклонах, не превышающих 20°. Поэтому при использовании аппаратуры для ПО можно отказаться от измерений величины Az, заменяя ее вычисленным значением:
где А - соответствует величине ускорения свободного падения, равного 9,81 м/с2.
Для наземной геомагнитной навигации важно знать параметры МПЗ, характер его распределения в приземном слое, временные и пространственные вариации, влияние и взаимодействие МПЗ с магнитным полем другого объекта. Проекция Hz лежит в плоскости магнитного меридиана, и положение его постоянно изменяется во времени вследствие вариаций элементов земного магнетизма. Быстротечные вариации возникают вследствие возникновения электрических токов в высоких слоях атмосферы. При малых наклонах требования к точности определения Hz значительно ниже, чем Нх и Ну. Поэтому можно отказаться от измерений величины Hz и заменить его вычисленным значением:
где Н - значение МПЗ в данной местности.
Однако величина Н не может быть постоянна и определяется при смене региона либо по магнитной карте, имеющейся в памяти вычислительного блока, либо путем прямого измерения магнитного поля на расстоянии до 20 метров от транспортного средства.
Таким образом, целью предлагаемой работы является создание устройства угловой ориентации курсовой системы автономного навигационного прибора наземного ПО, обеспечивающего технический результат в виде повышения точности измерений при воздействии механических, электромагнитных помех и дестабилизирующих факторов окружающей среды.
Для реализации поставленной цели в известном устройстве, содержащее вычислительный блок, выход которого является выходом устройства; блок определения проекции силы тяжести, содержащий последовательно соединенные линейный акселерометр, первый масштабирующий усилитель и первый фильтр нижних частот, выход которого является также первым выходом блока определения проекции силы тяжести, соединенным с первым входом вычислительного блока; последовательно соединенные второй масштабирующий усилитель и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен со вторым входом вычислительного блока; первую схему определения проекции суммарного вектора напряженности магнитного поля Земли (МПЗ) и магнитного поля объекта, содержащую первый генератор импульсов, последовательно соединенные первую ключевую схему и первый интегратор, а также первый дифференциальный феррозонд, содержащий соответствующие обмотку накачки, сигнальную обмотку и обмотку обратной связи, при этом выход первого генератора импульсов соединен с управляющим входом первой ключевой схемы, а также с одним концом обмотки накачки первого дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом, сигнальный вход первой ключевой схемы соединен с одним концом сигнальной обмотки первого дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом, а также с одним концом обмотки обратной связи первого дифференциального феррозонда, причем выход первого интегратора, являющийся также выходом первой схемы определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта, соединен с третьим входом вычислительного блока; вторую схему определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта,
содержащую второй генератор импульсов, последовательно соединенные вторую ключевую схему и второй интегратор, а также второй дифференциальный феррозонд, содержащий соответствующие обмотку накачки, сигнальную обмотку и обмотку обратной связи, при этом, выход второго генератора импульсов соединен с управляющим входом второй ключевой схемы, а также с одним концом обмотки накачки второго дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом; сигнальный вход второй ключевой схемы соединен с одним концом сигнальной обмотки второго дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом, а также с одним концом обмотки обратной связи второго дифференциального феррозонда, причем выход второго интегратора, являющийся также выходом второй схемы определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта, соединен с четвертым входом вычислительного блока, согласно полезной модели, в блок определения проекции силы тяжести введены первый и второй стабилизаторы напряжения, а также вышеупомянутые последовательно соединенные второй масштабируемый усилитель и второй фильтр нижних частот, выход которого является вторым выходом блока определения проекции силы тяжести, в линейном акселерометре дополнительно введены второй выход и два вывода питания, причем второй выход линейного акселерометра соединен с входом второго масштабирующего усилителя, вывод «плюс» питания линейного акселерометра соединен с выводом «плюс» первого стабилизатора напряжения, вывод «минус» которого соединен с «корпусом» устройства, потенциал которого принят за нулевой, а также с выводом «плюс» второго стабилизатора напряжения, вывод «минус» которого соединен с выводом «минус» питания линейного акселерометра; в первую схему определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта введен первый усилитель тока, вход которого соединен с выходом первого интегратора, а выход - с другим концом обмотки обратной связи первого дифференциального феррозонда; во вторую схему определения проекции суммарного вектора напряженности
МПЗ и магнитного поля объекта введен второй усилитель тока, вход которого соединен с выходом второго интегратора, а выход - с другим концом обмотки обратной связи второго дифференциального феррозонда.
Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где приняты следующие обозначения:
1 - двухкомпонентный твердотельный монополярный линейный акселерометр (ДТМЛА);
2 1, 22 - первый и второй масштабирующие усилители;
31, 32 - первый и второй фильтры нижних частот;
41 - обмотка накачки первого дифференциального феррозонда;
42 - обмотка накачки второго дифференциального феррозонда;
51 - сигнальная обмотка первого дифференциального феррозонда;
52 - сигнальная обмотка второго дифференциального феррозонда;
61 - обмотка обратной связи первого дифференциального феррозонда;
62 - обмотка обратной связи второго дифференциального феррозонда;
71, 72 - первая и вторая ключевые схемы;
81, 8 2 - первый и второй генераторы импульсов;
91, 92 - первый и второй интеграторы;
10 - вычислительный блок;
111 , 112 - первый и второй усилители тока;
12 - блок определения проекции силы тяжести;
13 1, 132 - первая и вторая схемы определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта;
14 - блок определения проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта по двум координатным осям;
15, 16 - первый и второй стабилизаторы напряжения;
171, 172 - первый и второй дифференциальные феррозонды.
Предлагаемое устройство содержит блок определения проекции силы тяжести 12, блок определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта 14 и вычислительный блок 10, выход которого
является выходом устройства.
Блок определения проекции силы тяжести 12 содержит двухкомпонентный твердотельный монополярный линейный акселерометр (ДТМЛА) 1, установленный на основании с взаимоортогональными гранями (на фиг.2 не показано), выполненными из немагнитного материала. ДТМЛА 1 имеет две оси чувствительности (на фиг.2 не показаны), первая из которых - ось х, направлена поперек направления движения объекта, а вторая - ось у, направлена по направлению движения объекта.
Вывод «плюс» питания ДТМЛА 1 (на фиг.2 обозначено «+») соединен с выводом первого стабилизатора напряжения 15, вывод «минус» которого соединен с «Корпусом» устройства, потенциал которого принят за нулевой, а также с выводом «плюс» второго стабилизатора напряжения 16, вывод «минус» которого соединен с выводом «минус» питания ДТМЛА 1 (на фиг.2 обозначено «-»).
Первый выход ДТМЛА 1 через последовательно соединенные первый масштабирующий усилитель 21 и первый фильтр нижних частот 31 соединен с первым входом (Ах) вычислительного блока 10, а второй выход ДТМЛА 1 через последовательно соединенные второй масштабирующий усилитель 22 и второй фильтр нижних частот 32 соединен со вторым входом (Ау) вычислительного блока 10. Также, выход первого фильтра нижних частот 31 является первым выходом блока определения проекции силы тяжести 12, а выход второго фильтра нижних частот 32 является вторым выходом блока определения проекции силы тяжести 12.
Блок определения проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта по двум координатным осям 14 содержит две идентичных схемы определения проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта: 131 и 132.
Первая схема определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта 131 содержит первый генератор импульсов 81, последовательно соединенные первую ключевую схему 71, первый интегратор
91 и первый усилитель тока 111; а также содержит первый дифференциальный феррозонд 171, содержащий обмотку накачки 41, сигнальную обмотку 51 и обмотку обратной связи 61. При этом выход первого генератора импульсов 81 соединен с управляющим входом первой ключевой схемы 71, а также с одним концом обмотки накачки 41 первого дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом. Сигнальный вход первой ключевой схемы 71 соединен с одним концом сигнальной обмотки 51 первого дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом, а также с одним концом обмотки обратной связи 61 первого дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с выходом первого усилителя тока 11 1. Кроме того, выход первого интегратора 91 является выходом первой схемы определения проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта 131 , соединенным с третьим входом (Нх) вычислительного блока 10.
Вторая схема определения проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта 132 содержит второй генератор импульсов 82, последовательно соединенные вторую ключевую схему 72, второй интегратор 9 2 и второй усилитель тока 112; а также содержит второй дифференциальный феррозонд 172, содержащий обмотку накачки 42, сигнальную обмотку 52 и обмотку обратной связи 62. При этом, выход второго генератора импульсов 82 соединен с управляющим входом второй ключевой схемы 72, а также с одним концом обмотки накачки 42 второго дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом. Сигнальный вход второй ключевой схемы 72 соединен с одним концом сигнальной обмотки 52 второго дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом и с одним концом обмотки обратной связи 62 второго дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с выходом второго усилителя тока 11 2. Кроме того, выход второго интегратора 92 является выходом второй схемы определения проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта 132 , соединенным с четвертым входом (Ну)
вычислительного блока 10.
Конструкция устройства не имеет подвижных частей и жестко закреплена на поверхности корпуса подвижного объекта. При установке на подвижный объект оси чувствительностей ДТМЛА 1 и феррозондов 171 и 172 ориентируются вдоль продольной (у) и поперечной (х) осей объекта, совпадающими с соответствующими осями приборной системы координат.
Предлагаемое устройство работает в калибровочном и рабочем режимах. При этом, в блоке 12 производится измерение усредненных значений проекций ускорения силы тяжести, в блоке 14 производится измерение значения горизонтальных проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля ПО, а в вычислительном блоке 10 по этим измеренным значениям осуществляется непрерывное определение угла направления движения и углов наклона ПО в поперечной и продольной плоскостях.
Высокоточная технологическая выставка взаимоортогональных осей чувствительности (х и у) в ДТМЛА 1 позволяет исключить компоненты параметрической нестабильности, возникающие при калибровке устройства, а также при воздействии механических, импульсных и периодических нагрузок с различной частотой и интенсивностью, возникающих в процессе движения подвижного объекта. При этом, устраняется разориентация продольной оси у подвижного объекта и измерительной оси приборной системы, что позволяет сохранить в рабочих режимах точность определения координат, полученную в калибровочном режиме.
В качестве ДТМЛА 1 может быть использован акселерометр, содержащий чувствительный элемент и интегральный интерфейс, преобразующий информацию от чувствительного элемента в аналоговые выходные сигналы на его выходах. При этом, чувствительный элемент, преобразующий величину воздействующих ускорений в изменение емкости, выполнен по технологии прецизионной кремниевой микромеханики. Интегральный интерфейс изготавливается по стандартной КМОП
технологии, что обеспечивает высокую степень интеграции, совместимой с микроструктурой чувствительного элемента, имеющего высокую чувствительность.
Первый 15 и второй 16 стабилизаторы напряжения, подключенные к соответствующим разнополярным выводам питания ДТМЛА 1, образуют два симметричных разнополярных источника питания с образованием среднего потенциала, принятого за нулевой.
С первого и второго выходов ДТМЛА 1 электрические сигналы, пропорциональные величинам проекций ускорения силы тяжести по соответствующим осям х и у, подаются на соответствующие масштабирующие усилители 21 и 2 2, которые усиливают сигналы компонент ДТМЛА 1 относительно нулевого потенциала, образуя биполярные выходные аналоговые сигналы в соответствии с направлением воздействующего ускорения. Регулировка стабилизаторов напряжения 15 и 16 и масштабирующих усилителей 21 и 22 позволяет получить минимальную величину нулевого потенциала (потенциала Земли), соответствующего середине линейной выходной характеристики ДТМЛА 1 и точную калибровку биполярных выходных аналоговых сигналов каждой из осей чувствительности.
С выходов масштабирующих усилителей 21 и 22 сигналы поступают на входы соответствующих фильтров нижних частот 31 и 32, предназначенных для подавления паразитных сигналов, вызванных механическими вибрациями подвижного объекта и электромагнитными наводками в длинных линиях связи, и выделяются в виде составляющих полезных сигналов. Таким образом, с выходов первого 31 и второго 32 фильтров нижних частот соответственно на первый и второй входы вычислительного блока 10 поступают сигналы, которые являются проекциями ускорения силы тяжести Ах и Ау по соответствующим осям х и у. В вычислительном блоке 10 осуществляется посекундное непрерывное определение угла направления движения и углов наклона объекта в поперечной и продольной плоскостях.
Таким образом, блок определения проекции силы тяжести 12 позволяет
сократить процесс измерения при повышении точности, стабилизировать взаимоортогональность двух осей чувствительности ДТМЛА 1 при воздействии механических нагрузок.
В блоке определения проекций суммарного вектора напряженности МПЗ по двум координатным осям 14 в калибровочном и рабочем режимах осуществляется процесс определения отклонения осей чувствительности от заданных направлений относительно установочных плоскостей аппаратуры. При этом, в блоке 14 функционируют две однотипные схемы, первая из которых - 131 предназначена для определения Нх - проекции по оси х суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта, а вторая - 132 предназначена для определения Ну - проекции по оси у суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта.
Генераторы импульсов 81 и 82 выполнены с возможностью формирования коротких импульсов с длительностью повторения, достаточной для размагничивания феррозондов. Сформированные импульсы тока, попадая в соответствующие обмотки накачки 41 и 42 первого и второго дифференциальных феррозондов, формируют их высокую чувствительность к МПЗ. Кроме того, импульсы тока с блоков 81 и 82 поступают на управляющие входы соответствующих ключевых схем 71 и 72, на сигнальные входы которых поступают сигналы МПЗ с соответствующих сигнальных обмоток 51 и 52 первого и второго дифференциальных феррозондов.
При последующем изменении величины измеряемого поля с приходом очередного управляющего импульса с соответствующих блоков 81 и 82 в сигнальных обмотках 51 и 52 появляются сигналы рассогласования, которые проходят через соответствующие ключевые схемы 71 и 72 на входы соответствующих интеграторов 91 и 92. При этом, напряжения на выходах интеграторов 91 и 92 начинают изменяться по фазе, и в противофазе, через соответствующие усилители тока 111 и 112, поступают на соответствующие обмотки обратной связи 61 и 62 феррозондов. В результате чего происходит компенсация изменения МПЗ в сигнальных обмотках 51 и 52 феррозондов. Выходные
сигналы интеграторов 91 и 92 , поступающие на соответствующие третий и четвертый входы вычислительного блока 10, будут соответствовать новым значениям (Нх и Ну) измеряемого поля.
Первый 81 и второй 82 генераторы импульсов формируют короткие импульсы с длительностью повторения, достаточной для размагничивания соответствующих первого 171 и второго 172 феррозондов. Импульсы накачки с генераторов 81 и 82 равномерно распределены по времени в течение периода повторения, что позволяет улучшить условия перемагничивания дифференциальных феррозондов 171 и 172, а также повысить помехоустойчивость и достоверность измерений.
Все обмотки первого 171 и второго 172 феррозондов выполнены из высокоомного провода, что уменьшает добротность контуров и исключает возможность возникновения паразитной генерации, которая приводит к параметрическим отказам, при этом уменьшается потребление энергии и снижается влияние воздействия паразитных электромагнитных полей.
При реализации предложенного устройства достигается достаточная помехоустойчивость 60 дБ при воздействии механических и электромагнитных помех, а характеристики калибровочных режимов сохраняются в условиях воздействия вышеуказанных факторов окружающей среды в процессе проведения рабочих циклов навигационных определений.
Вычислительный блок 10 может быть выполнен на основе микроконтроллера TN80C196NT-20 Intel, подсистема памяти которого содержит флеш-память, регистры адреса и логические схемы управления. При этом, для коммутации аналоговых сигналов, поступающих на входы вычислительного блока 10, может быть использован мультиплесор.
Реализация остальных блоков предлагаемого устройства не вызывает затруднения, так как они широко описаны в технической литературе.
Таким образом, введение в предлагаемом устройстве новых блоков и связей позволяет повысить точность определения угловых составляющих движения в условиях воздействия механических, климатических и электромагнитных
помех, что приводит к повышению параметрической надежности автономного навигационного прибора.
Источники информации:
1. Патент РФ на изобретение 
2098764 "Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации", 1997 г.
2. Патент РФ на изобретение 2202102 "Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации", 2003 г.
1. Устройство угловой ориентации для автономных навигационных приборов, содержащее вычислительный блок, выход которого является выходом устройства; блок определения проекции силы тяжести, содержащий последовательно соединенные линейный акселерометр, первый масштабирующий усилитель и первый фильтр нижних частот, выход которого является также первым выходом блока определения проекции силы тяжести, соединенным с первым входом вычислительного блока; последовательно соединенные второй масштабирующий усилитель и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен со вторым входом вычислительного блока; первую схему определения проекции суммарного вектора напряженности магнитного поля Земли (МПЗ) и магнитного поля объекта, содержащую первый генератор импульсов, последовательно соединенные первую ключевую схему и первый интегратор, а также первый дифференциальный феррозонд, содержащий соответствующие обмотку накачки, сигнальную обмотку и обмотку обратной связи, при этом выход первого генератора импульсов соединен с управляющим входом первой ключевой схемы, а также с одним концом обмотки накачки первого дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом, сигнальный вход первой ключевой схемы соединен с одним концом сигнальной обмотки первого дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом, а также с одним концом обмотки обратной связи первого дифференциального феррозонда, причем выход первого интегратора, являющийся также выходом первой схемы определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта, соединен с третьим входом вычислительного блока; вторую схему определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта, содержащую второй генератор импульсов, последовательно соединенные вторую ключевую схему и второй интегратор, а также второй дифференциальный феррозонд, содержащий соответствующие обмотку накачки, сигнальную обмотку и обмотку обратной связи, при этом выход второго генератора импульсов соединен с управляющим входом второй ключевой схемы, а также с одним концом обмотки накачки второго дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом; сигнальный вход второй ключевой схемы соединен с одним концом сигнальной обмотки второго дифференциального феррозонда, другой конец которой соединен с корпусом, а также с одним концом обмотки обратной связи второго дифференциального феррозонда, причем выход второго интегратора, являющийся также выходом второй схемы определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта, соединен с четвертым входом вычислительного блока, отличающееся тем, что в блок определения проекции силы тяжести введены первый и второй стабилизаторы напряжения, а также вышеупомянутые последовательно соединенные второй масштабируемый усилитель и второй фильтр нижних частот, выход которого является вторым выходом блока определения проекции силы тяжести, в линейном акселерометре дополнительно введены второй выход и два вывода питания, причем второй выход линейного акселерометра соединен с входом второго масштабирующего усилителя, вывод «плюс» питания линейного акселерометра соединен с выводом «плюс» первого стабилизатора напряжения, вывод «минус» которого соединен с «корпусом» устройства, потенциал которого принят за нулевой, а также с выводом «плюс» второго стабилизатора напряжения, вывод «минус» которого соединен с выводом «минус» питания линейного акселерометра; в первую схему определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта введен первый усилитель тока, вход которого соединен с выходом первого интегратора, а выход - с другим концом обмотки обратной связи первого дифференциального феррозонда; во вторую схему определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта введен второй усилитель тока, вход которого соединен с выходом второго интегратора, а выход - с другим концом обмотки обратной связи второго дифференциального феррозонда.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линейный акселерометр выполнен двухкомпонентным твердотельным монополярным, установлен на основании с взаимоортогональными гранями, выполненными из немагнитного материала, и имеет две оси чувствительности, первая из которых - ось х, направлена поперек направления движения объекта, а вторая - ось у, направлена по направлению движения объекта.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая и вторая схемы определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта выполнены конструктивно в одном блоке - блоке определения проекции суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта по двум координатным осям.
