Система курса и вертикали и способ определения магнитного курса
Использование: в области точного приборостроения для систем навигации. Сущность изобретения: устройство содержит трехкоординатный магнитометр 1, гидроскопическую вертикаль 2, вычислитель. Измерение напряженности магнитного поля Земли по трем взаимно перпендикулярным осям летательного аппарата, измерение углов тангажа и крена летательного аппарата и вычисление магнитного курса по формуле. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано в системах навигации.
Известен способ определения магнитного курса, определяющий напряженность магнитного поля Земли с помощью двухкоординатного магнитомерта. Двухкоординатный магнитометр, устанавливаемый в плоскости горизонта, определяет напряженность магнитного поля Земли по двум взаимно перпендикулярным координатам (осям), т.е. определяет H,H [1] Угол магнитного курса j определяется по формуле: где H,H напряженность магнитного поля Земли в плоскости горизонта по осям h, Конструктивно двухкоординатный магнитометр устанавливают в маятниковом подвесе, который обеспечивает поддержание магнитометра в плоскости горизонта при равномерном прямолинейном полете летательного аппарата. Информация о магнитном курсе с двухкоординатного магнитометра используется только при равномерном прямолинейном полете, в противном случае информация не достоверна. Наиболее близким аналогом устройства является инерциальная курсовертикаль, содержащая магнитометр в виде индуктивного курса [2] Наиболее близким аналогом способа является способ определения магнитного курса, включающий измерение напряженности магнитного поля Земли, измерение в осях летательного аппарата угла тангажа и крена и вычисление магнитного курса [2] Недостатком известного устройства является сложность его конструкции. Недостатком известного способа является невозможность определения магнитного курса в случаях, отличных от прямолинейного равномерного полета летательного аппарата. Техническим результатом от использования изобретения является упрощение конструкции и увеличение точности измерения. В части устройства это достигается тем, что магнитометр выполнен трехкоординатным и жестко связан с летательным аппаратом, причем три выхода магнитометра и два выхода гидроскопической вертикали по углам тангажа и крена соединены, соответственно, с пятью входами вычислителя магнитного курса. Вместо гидроскопической вертикали может использоваться гидроскопическая курсовертикаль, так как углы тангажа и крена, определяемые гидроскопической вертикалью и гидроскопической курсовертикалью, тождественно равны. В части способа это достигается тем, что напряженность магнитного поля Земли определяют по трем взаимно перпендикулярным осям X, Y, Z летательного аппарата, а магнитный курс j определяют по формуле: гдеHx, Hy, Hz значения напряженности магнитного поля Земли в осях X, Y, Z летательного аппарата;
, значения углов, соответственно, тангажа и крена в тех же осях X, Y, Z. На фиг. 1 представлена структурная схема системы курса и вертикали; на фиг. 2 диаграмма пересчета с осей X, Y, Z на оси X', Y', Z'; на фиг.3 - диаграмма пересчета с осей X', Y', Z' на оси X'', Y'', Z''
Работает система курса и вертикали следующим образом. Трехкоординатный магнитометр 1 жестко связан с системой координат X, Y, Z летательного аппарата и измеряют напряженность магнитного поля Земли по трем координатам (осям) X, Y, Z, т.е. определяет Hx, Hy, Hz
Гидроскопическая вертикаль 2 (в том числе гидроскопическая курсовертикаль) также жестко привязана к системе координат X, Y, Z и определяет углы тангажа n и крена g летательного аппарата. Угол тангажа n это угол между осью X и проекцией X на плоскость горизонта. Угол крена g это угол между осью Y и линией пересечения плоскости горизонта с плоскостью YOZ. Углы тангажа и крена в цифровой форме используются прежде всего в системе навигации летательного аппарата. Три выхода магнитометра Hx, Hy, Hz и два выхода вертикали n, соединены, соответственно, с пятью входами вычислителя 3. Таким образом, углы тангажа n и крена g летательного аппарата используются дополнительно для определения магнитного курса. Вычислитель 3 по пяти параметрам Hx, Hy, Hz, n, определяет магнитный курс, т.е. выход вычислителя формирует магнитный курс. Таким образом, в системе курса и вертикали исключен маятник подвес магнитометра за счет перевода задачи на вычислительную технику. Способ определения магнитного курса осуществляют следующим образом. Известно, что угол магнитного курса j это угол между проекцией вектора напряженности магнитного поля Земли на плоскость горизонта и проекцией оси X на плоскость горизонта. Осуществляют пересчет информации из системы координат XYZ в систему координат X'Y'Z', а затем в систему координат X''Y''Z'' посредством двух разворотов. Первый разворот осуществляют вокруг оси X до совпадения оси Y с плоскостью горизонта. Эту систему координат обозначим X'Y'Z'. Второй разворот осуществляют вокруг оси Y' до совпадения оси X'(X) с плоскостью горизонта. Эту систему координат обозначим X''Y''Z''
Получают
Hx' Hx
Hy'' Hy'
Подставив значения Hx', Hy', Hz' в выражение 2, получают
Т. о. выражение 3 представляет собой алгоритм определения магнитного курса, не имеющего зависимости от механических воздействий.
Формула изобретения
где НX, НY, НZ значения напряженности магнитного поля Земли в осях Х, Y, Z летательного аппарата;
V, - значения углов соответственно тангажа и крена в тех же осях Х, Y, Z.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Похожие патенты:
Изобретение относится к средствам навигации с использованием магнитного поля
Датчик компаса-инклинатора // 729443
Способ измерения магнитных полей // 497474
Феррозонд // 455242
Индукционный компас // 395716
Патент 167642 // 167642
Изобретение относится к области навигационного приборостроения и предназначено для измерения магнитного курса и углов наклона подвижных объектов
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для создания средств измерения координат, скорости и угловых величин объекта в автоматических схемах управления в прецизионном машиностроении и приборостроении
Устройство для дистанционного определения координат и углового положения объекта (варианты) // 2166735
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для создания средств измерения координат и угловых величин объекта в автоматических системах управления, в геомагнитной навигации, в прецизионном машиностроении и приборостроении и т.д
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в магниторазведке для поиска полезных ископаемых, в области космических исследований для измерения магнитного поля околоземного пространства и магнитного поля планет, в магнитной навигации для определения скорости и местоположения судна и т.д
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах контроля маршрутов следования подвижных объектов
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в приборах для определения координат подвижных наземных объектов, а также легких летательных аппаратов, катеров, яхт
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в магнитной навигации для определения координат и вектора скорости источника магнитного поля с целью предотвращения его столкновения с объектом, являющимся носителем средств измерения параметров магнитного поля, в сейсмических системах определения эпицентра и активности землетрясения для проведения исследований возможности предсказания землетрясений
Способ определения местоположения подвижных наземных объектов и устройство для его реализации // 2221991
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборах для определения координат подвижных наземных объектов