Интегрированная система резервных приборов и способ калибровки в ней датчика магнитного поля

Авторы патента:

G01C25 - Изготовление, калибровка, чистка или ремонт приборов и устройств, отнесенных ко всем вышеуказанным группам данного подкласса (испытание, юстировка, балансировка компасов G01C 17/38)

G01C23 - Комбинированные приборы, определяющие более чем одну навигационную величину, например для авиации; комбинированные устройства для измерения двух и более параметров движения, например расстояния, скорости, ускорения

Владельцы патента RU 2469275:

Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") (RU)

Изобретение относится к системам измерения и индикации, обеспечивающим пилотирование летательных аппаратов в случае отказа основных пилотажно-навигационных систем. Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение точности измерения прибора за счет списания девиационной погрешности при высоком внешнем возмущающем магнитном поле. Интегрированная система резервных приборов (ИСРП) содержит блок инерциальных датчиков, жидкокристаллический экран и датчик магнитного поля (ДМП), соединенные с вычислителем. В ДМП по каждой оси введены компенсационные обмотки, а в ИСРП три канала преобразования. Для калибровки ДМП определяются калибровочные коэффициенты, анализируются их величины и, в зависимости от этой величины, в компенсационную обмотку соответствующей оси ДМП подают постоянный ток определенной величины, при калибровке этот процесс периодически повторяется с целью обновления калибровочных коэффициентов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системам измерения и индикации, обеспечивающим пилотирование летательных аппаратов в случае отказа основных пилотажно-навигационных систем.

Известен блок ориентации [1], содержащий блок датчиков первичной информации, трехкомпонентный магнитометр, аналого-цифровой преобразователь, вычислительную машину, основанный на алгоритмическом способе списания девиации магнитометра.

Недостатком данного устройства, как и реализуемого им способа, является его низкая точность из-за отсутствия в нем устройства для компенсации внешнего магнитного поля магнитометра.

Известен также интегрированный резервный прибор [2], содержащий блок инерциальных датчиков информации, жидкокристаллический экран, датчик магнитного поля, соединенные с вычислителем, основанный на алгоритмическом способе списания девиационной погрешности датчика магнитометра.

Недостатком данного устройства, как и реализуемого им способа, также является его низкая точность из-за отсутствия в нем устройства для компенсации внешнего магнитного поля датчика магнитного поля.

Заявленное изобретение направлено на повышение точности измерения прибора за счет списания девиационной погрешности при высоком внешнем возмущающем магнитном поле.

Поставленная задача достигается тем, что в интегрированной системе резервных приборов, содержащей блок инерциальных датчиков информации, жидкокристаллический экран, датчик магнитного поля, соединенные с вычислителем, согласно изобретению в датчик магнитного поля дополнительно введены компенсационные обмотки по каждой измерительной оси, а в интегрированную систему резервных приборов дополнительно введены три канала преобразования, каждый из которых содержит буфер и регулятор напряжения, вход которого подключен к вычислителю, а выход через буфер подключен к компенсационной обмотке каждой измерительной оси датчика магнитного поля.

В способе калибровки датчика магнитного поля интегрированной системы резервных приборов, заключающемся в определении коэффициентов калибровки с последующим анализом их величины, согласно изобретению в случае превышения коэффициентами калибровки предельно допустимой величины в компенсационную обмотку соответствующей измерительной оси датчика магнитного поля подают определенную величину постоянного тока для компенсации внешнего возмущающего магнитного поля, затем повторяют калибровку с целью определения новых коэффициентов калибровки, не выходящих за рамки предельно допустимой величины, и, тем самым, более точно компенсируют внешнее возмущающее магнитное поле.

Существенными отличиями предложенного устройства является введение компенсационных обмоток по каждой измерительной оси в датчик магнитного поля и трех каналов преобразования с соответствующими элементами, позволяющими компенсировать внешнее возмущающее магнитное поле и тем самым повысить точность измерения магнитного курса.

К существенным признакам предложенного способа калибровки датчика магнитного поля относится введение операции определения коэффициентов калибровки датчика магнитного поля и, в зависимости от значения этих коэффициентов, подача определенного значения постоянного тока в его компенсационную обмотку, чем также обеспечивается повышение точности измерения магнитного курса.

На чертеже представлена схема устройства, которое содержит блок 1 инерциальных датчиков информации, жидкокристаллический экран 2, датчик 3 магнитного поля, вычислитель 4, компенсационные обмотки 5, каналы 6, 7, 8 преобразования, буфер 9, регулятор 10 напряжения.

В предложенной системе блок 1 инерциальных датчиков информации, жидкокристаллический экран 2, датчик 3 магнитного поля соединены с вычислителем 4, компенсационные обмотки 5 размещены на датчике 3 магнитного поля, а в каждом канале 6-8 вход буфера 9 подключен через регулятор 10 напряжения к вычислителю 4, выход буфера 9 подключен к компенсационной обмотке 5.

Система работает следующим образом.

При размещении системы на летательном аппарате (ЛА) вокруг нее располагаются различные устройства, содержащие железистые сплавы и объекты, обладающие остаточным магнетизмом. Датчик 3 магнитного поля реагирует на векторную сумму магнитного поля Земли и всех накладывающихся на него магнитных полей. В зависимости от силы последних значительно снижается точность определения направления на магнитный полюс Земли. Эта разница называется девиацией. Если действие внешнего возмущающего поля постоянно, то датчик 3 магнитного поля можно откалибровать. Для этого ЛА, на котором установлен датчик магнитного поля, необходимо повернуть на 360° вокруг своей вертикальной оси, в процессе вращения записываются данные о продольной и поперечной составляющих магнитного поля Земли, после чего вычисляются коэффициенты калибровки, которые учитывают влияние внешнего возмущающего магнитного поля. В случае если возмущающее магнитное поле превышает измеряемую составляющую, то коэффициенты калибровки превышают предельно допустимую величину и калибровка становится невозможной. Для осуществления калибровки в условиях сильных возмущающих магнитных полей в датчик 3 магнитного поля введены компенсационные обмотки 5 по каждой измерительной оси, которые создают компенсирующее магнитное поле с величиной, равной внешнему возмущающему магнитному полю, после чего калибровку повторяют и определяют новые коэффициенты калибровки, используемые для точного определения составляющих магнитного поля Земли.

Блок 1 инерциальных датчиков информации и датчик 3 магнитного поля выдают текущие значения ускорения, угловой скорости, величины магнитного поля Земли в виде электрических сигналов в вычислитель 4, где производится вычисление необходимых значений пилотажно-навигационных параметров и формирование информации для пилота, отражаемой на жидкокристаллическом экране 2. После проведения первой калибровки и определения коэффициентов калибровки вычислитель 4, исходя из величины этих коэффициентов, формирует управляющие сигналы, которые поступают на регуляторы 10 напряжения соответствующего канала 6-8, затем через буферы 9 тех же каналов ток, пропорциональный напряжению, поступает на компенсационные обмотки 5 датчика 3 магнитного поля и происходит компенсация внешнего возмущающего магнитного поля. При повторной калибровке определяются коэффициенты калибровки после компенсации, которые используются для точного определения направления магнитного поля Земли. Резервная система выполняется в виде отдельного блока, на передней панели которого размещен жидкокристаллический экран 2, на задней панели размещен блок 1 инерциальных датчиков информации и датчик 3 магнитного поля, в средней части размещены вычислитель 4, каналы 6-8 преобразования, источники питания.

Источники информации

1. Юбилейная XV Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. Сборник материалов. Санкт-Петербург, 2008 г., стр.263. Компенсация магнитной девиации интегрированной системы резервных приборов. В.М.Самойлов, Д.В.Свяжин.

2. Заявка на патент Канады №2683254, кл. G01C 23/00, опубликована 17.04.2010 г. (ближайший аналог).

3. Патент РФ №2282205, МПК G01R 33/02, опубликованный 20.08.2006 г. (ближайший аналог).

1. Интегрированная система резервных приборов, содержащая блок инерциальных датчиков информации, жидкокристаллический экран, датчик магнитного поля с компенсационными обмотками по каждой измерительной оси, соединенные с вычислителем, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены три канала преобразования, каждый из которых содержит буфер и регулятор напряжения, вход которого подключен к вычислителю, а выход через буфер подключен к компенсационной обмотке каждой измерительной оси датчика магнитного поля.

2. Способ калибровки датчика магнитного поля интегрированной системы резервных приборов, заключающийся в определении коэффициентов калибровки с последующим анализом их величины, отличающийся тем, что в случае превышения коэффициентами калибровки предельно допустимой величины, в компенсационную обмотку соответствующей измерительной оси датчика магнитного поля подают определенную величину постоянного тока для компенсации внешнего возмущающего магнитного поля, затем повторяют калибровку с целью определения новых коэффициентов калибровки, не выходящих за рамки предельно допустимой величины, и после чего компенсируют внешнее возмущающее магнитное поле.

Способ изготовления ротора криогенного гироскопа // 2460971

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при изготовлении роторов сверхпроводящих криогенных гироскопов для систем навигации и стабилизации морских, воздушных и космических транспортных средств.

Оптико-электронный центрир // 2452920

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может быть использовано при установке измерительного прибора в рабочее положение. .

Способ контроля азимутальной направленности скважины с использованием gps (варианты) и поверочная инклинометрическая установка для реализации способа контроля азимутальной направленности скважины с использованием gps // 2433262

Изобретение относится к области промысловой геофизики, в частности к способам определения пространственной ориентации скважин и устройству калибровки скважинного прибора.

Способ прогнозирования переменной составляющей выходного сигнала электромеханического датчика угловой скорости (дус) на этапе изготовления его гиромотора по характеристикам угловых вибраций, возбуждаемых гиромотором, и установка для реализации способа // 2427801

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам и средствам измерения частот и уровней вибраций гиромоторов. .

Способ уменьшения дрейфа нулевого сигнала динамически настраиваемого гироскопа // 2426075

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании гироскопических приборов на основе динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ).

Стенд для поверки и калибровки цифровых нивелиров и штрихкодовых реек // 2419766

Изобретение относится к устройствам для метрологической поверки и калибровки геодезических приборов. .

Стенд для поверки и калибровки цифровых нивелиров и штрихкодовых реек // 2419070

Изобретение относится к устройствам для метрологической поверки и калибровки геодезических приборов, например штриховых и штрихкодовых реек. .

Способ коррекции дрейфа гироскопа и устройство для его осуществления // 2410658

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к коррекции дрейфа гироскопа с ротором на сферической шарикоподшипниковой опоре. .

Установка для испытаний гироскопических приборов // 2408850

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для проверки и испытания гироскопических приборов. .

Способ формирования локальных геодезических сетей и определения координат целей с использованием метода относительных определений параметров // 2469273

Изобретение относится к геодезии, в частности к способам топогеодезической подготовки боевых действий ракетных войск и артиллерии Сухопутных войск. .

Программно-аппаратный комплекс топопривязчика // 2468338

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к бортовым цифровым вычислительным машинам (БЦВМ). .

Система индикации для приложений авионики и не авионики // 2467289

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может найти применение в системах индикации для полноэкранной приборной панели летательного аппарата (ЛА).

Способ формирования прогноза вектора скорости полета // 2466911

Изобретение относится к способу формирования прогноза вектора скорости полета. .

Интерактивная информационная система для летательного аппарата // 2466063

Навигационный комплекс // 2465555

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в интегрированных инерциально-спутниковых навигационных системах. .

Способ определения ориентации шлема пилота и устройство нашлемной системы целеуказания и индикации // 2464617

Изобретение относится к системам ориентации и навигации для выдачи в системе координат объекта угловых координат линии визирования наблюдаемой цели, сопровождаемой поворотом головы оператора.

Навигационный комплекс // 2463560

Изобретение относится к области навигационных систем, а именно к интегрированным навигационным системам. .

Способ определения скорости ветра на борту летательного аппарата и комплексная навигационная система для его реализации // 2461801

Интегрированная система резервных приборов // 2461800

Изобретение относится к системам измерения и индикации, обеспечивающим пилотирование летательных аппаратов (Л.А.) в случае отказа основных пилотажно-навигационных систем.

Способ летного моделирования ручной визуальной посадки самолета на объект // 2471151

Изобретение относится к области исследований устойчивости, управляемости и динамики посадки самолетов и может быть использовано в приборном оборудовании летательных аппаратов для повышения безопасности и сокращения сроков и стоимости летного обучения и летной отработки управляемости самолетов при посадке на объект (корабль или ВПП)