Способ калибровки датчика магнитного поля интегрированной системы резервных приборов

Авторы патента:

G01C21/00 - Навигация; навигационные приборы, не отнесенные к предыдущим группам (измерение расстояния, пройденного наземным транспортным средством, G01C 22/00; измерение линейной и угловой скорости или ускорения G01P; управление курсом, высотой или положением транспортных средств G05D 1/00; системы управления движением транспорта G08G)

Владельцы патента RU 2660043:

Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ПАО АНПП "ТЕМП-АВИА") (RU)

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах измерения и индикации пилотирования летательных аппаратов (ЛА) в случае отказа основных пилотажно-навигационных систем. Технический результат - повышение точности измерения интегрированной системы резервных приборов за счет более точного определения коэффициентов калибровки трехкомпонентного магнитометра для исключения влияния возмущающего магнитного поля при вычислении магнитного курса ЛА. Для этого в способе калибровки трехкомпонентного магнитометра интегрированной системы резервных приборов используют углы крена, тангажа и магнитного курса, измеренные основной прецизионной системой на точных датчиках, измерительные оси которой точно совпадают с осями ЛА, для вычисления девиационных коэффициентов в процессе калибровки трехкомпонентного магнитометра.

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

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

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

Известна интегрированная система резервных приборов [2], содержащая датчики полного и статического давления, соединенные через устройство обработки и преобразования сигналов с вычислителем, модуль пространственной ориентации, устройство управления режимами работы, жидкокристаллический индикатор, соединенные с вычислителем, и магнитный зонд, основанная на списании девиационной погрешности магнитного зонда с использованием дополнительной информации о магнитном курсе и значениях горизонтальной и вертикальной составляющих магнитного поля Земли, взятых по модулю, измеренных основной прецизионной системой ЛА в стационарных наземных условиях в месте проведения девиационных работ.

Недостатком данной системы является низкая точность измерения магнитного курса, так как калибровка трехкомпонентного магнитометра осуществляется в одной горизонтальной плоскости, без использования информации об углах крена и тангажа ЛА.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является интегрированная система резервных приборов, содержащая блок инерциальных датчиков информации, жидкокристаллический экран, датчик магнитного поля с компенсационными обмотками и способ списания магнитной девиации [3], результатом которого является вычисление коэффициентов, учитывающих влияние внешнего возмущающего магнитного поля.

Недостатком данной системы, как и реализуемого им способа, также является низкая точность измерения магнитного курса, так как калибровка трехкомпонентного магнитометра осуществляется в одной горизонтальной плоскости, без учета возмущающих магнитных полей, влияющих на вертикальную составляющую измеряемого магнитного поля.

Заявленное изобретение направлено на повышение точности измерения интегрированной системы резервных приборов за счет более точного определения коэффициентов калибровки трехкомпонентного магнитометра для исключения влияния возмущающего магнитного поля при вычислении магнитного курса ЛА.

Рассматриваемая интегрированная система резервных приборов представляет автономный блок, располагаемый на приборной доске ЛА и содержащий инерциальные датчики, датчики полного и статического давления, устройства обработки и преобразования сигналов, вычислитель, устройство списания девиационной погрешности с памятью, жидкокристаллический индикатор, устройство управления режимами работы и дистанционно располагаемый трехкомпонентный магнитометр, установленный на ЛА в области с наименьшим влиянием возмущающих магнитных полей. Интегрированная система резервных приборов имеет возможность взаимодействия по внешнему цифровому интерфейсу с основной прецизионной бесплатформенной инерциальной навигационной системой БИНС на точных датчиках, расположенной в центре масс ЛА, измерительные оси которой точно совпадают с осями ЛА.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе калибровки трехкомпонентного магнитометра интегрированной системы резервных приборов, заключающемся в определении девиационных коэффициентов, характеризующих величину возмущающего магнитного поля, вместо значений, получаемых от инерциальных датчиков средней точности интегрированной системы резервных приборов, установленной на приборной доске ЛА, используются более точные значения углов крена, тангажа и магнитного курса, измеренные основной прецизионной системой на точных датчиках, измерительные оси которой точно совпадают с осями ЛА, которые также используются для последующей корректировки углов крена и тангажа интегрированной системы резервных приборов, и тем самым достигается более точное вычисление девиационных коэффициентов, позволяющих компенсировать возмущающее магнитное поле [4].

Существенным признаком предложенного способа калибровки трехкомпонентного магнитометра интегрированной системы резервных приборов является использование углов крена, тангажа и магнитного курса, измеренных основной прецизионной системой на точных датчиках, измерительные оси которой точно совпадают с осями ЛА, для вычисления девиационных коэффициентов в процессе калибровки трехкомпонентного магнитометра.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

При калибровке трехкомпонентного магнитометра интегрированной системы резервных приборов, установленного на борту ЛА, производится оценка общего возмущающего магнитного поля, которое рассчитывается как векторная сумма составляющих магнитного поля Земли и возмущающих магнитных полей, вызванных наличием магнитомягких и магнитотвердых материалов или проводников с током в области установки трехкомпонентного магнитометра.

В память вычислительной машины записываются значения горизонтальной и вертикальной составляющих магнитного поля Земли, известные при стационарных наземных условиях в месте проведения девиационных работ.

В дальнейшем, в процессе полета ЛА по величине напряженностей магнитного поля, измеренных трехкомпонентным магнитометром интегрированной системы резервных приборов, и по информации об углах крена, тангажа и магнитного курса, измеренной основной прецизионной системой ЛА, вычисляются девиационные коэффициенты [4], позволяющие компенсировать возмущающее магнитное поле.

Коррекция информации, измеряемой интегрированной системы резервных приборов с помощью предлагаемого метода, осуществляется только в процессе выполнения девиационных работ и не влияет на автономность работы интегрированной системы резервных приборов во время полета ЛА.

Реализация предложенного способа повышает точность измерения курса ЛА.

Источники информации:

1. Заявка на патент Канады №2683254, кл. G01С 23/00, опубл. 17.04.2010 г.

2. Патент РФ №2386927, МПК G01C 21/00, публ. 10.12.2012 г.

3. Патент РФ №2469275, МПК G01С 23/00, публ. 10.12.2012 г. (прототип).

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

Способ калибровки трехкомпонентного магнитометра интегрированной системы резервных приборов летательного аппарата (ЛА), заключающийся в определении девиационных коэффициентов, вычисляемых по величине напряженностей магнитного поля, измеренных трехкомпонентным магнитометром интегрированной системы резервных приборов во время полета, по информации о магнитном курсе, измеренной основной прецизионной системой ЛА во время полета, и по значениям горизонтальной и вертикальной составляющих магнитного поля Земли, известных при стационарных наземных условиях в месте проведения девиационных работ, отличающийся тем, что для вычисления коэффициентов калибровки магнитометра используется дополнительная информация об углах крена и тангажа, измеряемая основной прецизионной системой ЛА во время полета, которая также используется для последующей корректировки углов крена и тангажа интегрированной системы резервных приборов.

Способ контроля точностных характеристик системы топопривязки и навигации // 2659614

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к методам проведения испытаний навигационной аппаратуры, устанавливаемой на шасси наземных транспортных средств.

Способ и система навигации подвижного объекта с использованием трехмерных датчиков // 2658092

Данное техническое решение относится, в общем, к вычислительным системам и способам, а в частности к системам и способам навигации подвижных объектов с использованием трехмерных датчиков.

Способ приема и передачи топопривязчиком дифференциальных поправок // 2657337

Изобретение относится к области навигации и топопривязки, в частности к способам спутниковой навигации и контроля качества навигационных полей космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, формирования корректирующей информации и анализа ее качества.

Способ согласования линии визирования оптического прибора с продольной осью наземного транспортного средства // 2657334

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам коррекции угловых параметров, определяемых системой топопривязки и навигации наземного транспортного средства, для их учета в процессе проведения топогеодезических измерений.

Интегрированная система резервных приборов // 2656954

Интегрированная система резервных приборов выполнена в виде отдельного блока, содержит датчики полного и статического давления, устройство обработки и преобразования сигналов, вычислитель, модуль пространственной ориентации, устройство управления режимами работы, магнитный зонд, жидкокристаллический индикатор, креноскоп, фотодатчик, устройство компенсации систематической составляющей смещения нуля инерциальных датчиков модуля пространственной ориентации, устройство списания девиационной погрешности с памятью, встроенную систему контроля, устройство анализа, устройство формирования изображения графика девиационных поправок, соединенных определенным образом.

Способ определения районов радиоконтроля // 2656275

Изобретение относится к навигационному приборостроению и может найти применение в автоматизированных системах управления (АСУ) войсками для определения районов радиоконтроля (РРК), в которых должны обеспечиваться наилучшие условия функционирования рационально расположенных мобильных радиоприемных комплексов (МРПК) и определения оптимальных маршрутов перемещения МРПК в выбранном РРК или при смене РРК.

Бесплатформенный измеритель линейных и угловых скоростей // 2656265

Изобретение относится к области измерительной техники и приборостроения, а именно к приборам для определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов.

Способ автономной ориентации подвижных объектов // 2653967

Изобретение относится к способу автономной ориентации подвижного объекта. Для автономной ориентации подвижного объекта измеряют проекции векторов напряженности результирующего магнитного поля трехосным блоком акселерометров, кажущееся ускорение объекта трехосным блоком акселерометров, абсолютную угловую скорость вращения объекта трехосным блоком гироскопов, выполняют предварительную метрологическую калибровку магнитометров, акселерометров и гироскопов, идентификацию и учет параметров внутренних и внешних помех объекта, алгоритмическую обработку сигналов магнитометров, акселерометров и гироскопов, коррекцию, учет относительных угловых скоростей вращения и редукцию показаний магнитометров, акселерометров и гироскопов, формируют информацию о совокупности базисов векторов геофизических полей и дополнительных векторов в неподвижном и связанном трехгранниках, вычисляют оценки направляющих косинусов и углов ориентации объекта в условиях функциональной избыточности информации, оценки угловых скоростей вращения объекта.

Способ определения стоимости грузоперевозки // 2652466

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности автомобильных грузоперевозок за счет балансируемого динамического ценообразования грузоперевозок.

Устройство обработки сигналов // 2660383

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть применено в интегрированных системах, использующих информацию с зашумленным сигналом, в частности от спутниковой навигационной системы (СНС), и обеспечивающих целостность навигационной информации системы. Технический результат – расширение функциональных возможностей на основе уменьшения градиента изменения навигационных параметров и повышение уровня точности оцениваемых параметров местоположения и скоростей воздушного судна. Для этого в устройство обработки сигналов, содержащее систему счисления пути, корректор, фильтр Калмана, первый и второй сумматоры, при этом один из выходов системы счисления пути соединен с первым входом блока контроля первичной информации, подключенного первым выходом к первым входам первого и второго сумматоров, при этом вторым входом первый сумматор соединен с выходом корректора, а выходом связан через фильтр Калмана со вторым входом второго сумматора, дополнительно введены задатчик, а также четыре сумматора и пять блоков вычислительных устройств, часть из которых образуют блок коррекции, при этом блок контроля первичной информации дополнительно подключен первым выходом к первым входам третьего и шестого сумматоров, связанных между собой через блок коррекции, включающий последовательно соединенные первый блок вычислительных устройств, входом соединенный с выходом третьего сумматора, четвертый сумматор, второй блок вычислительных устройств, пятый сумматор, а также третий блок вычислительных устройств, который в свою очередь подключен ко второму входу шестого сумматора, при этом блок коррекции также включает последовательно соединенные четвертый блок вычислительных устройств, подключенный входом к выходу пятого сумматора, пятый блок вычислительных устройств, подключенный выходом ко второму входу пятого сумматора, а также шестой блок вычислительных устройств, соединенный выходом со вторым входом четвертого сумматора. 1 ил.