Способ определения девиации курсоуказателя подвижного объекта

(13) ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПА ВЕДОМСТВО СССР (ГОС НТНОЕТЕНТ СССР) г) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ авторскому свидетельств навигации, может б овых систем подвиж летательных аллар вышение точности нитнОГО курса подВ ан на предстарто иентов Пуассона и тнОГО поля подвиж разработанных нитнОГО курса В и 1 ил.курсоукдздния иЗОВдно для курстов, напримеризобретения - подевиации и магекта Способ основденни коэффицпостоянного магнитд и испопьзОВднииопределения магжения объекта(54) СПОСОБ ОПКУРСОУ КАЗА(57) Изобретени Бюп йа 34Г.М; Саюров ВД; Скрипкин ААсвидетельство СССР й 1434258,38, 06.04.87.свидетельство СССР й 94599, кп.07.50.РЕДЕЛЕНИЯ ДЕВИАЦИИТЕЛЯ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТАпредназначено для магнитног ЫТЬ ИСПОЛЬ- ных объекатов. Цель определения ижного Объвом нахожкомпонент ного объекзависимостей роцессе двиИзобретение относится к области магнитного курсоукаэания и навигации, может быть использовано для курсовых систем подвижных объектов, например, летательных аппаратов (ЛА),Целью изобретения является повышение точности определения девиации. обеспечивающее повышение точности определения магнитного курса ЛА.На чертеже приведена структурная схема устройства для осуществления способа,Устройство содержит блок из трех ортогональных жестко закрепленных на корпусе объекта магнитометров 1 для измерения проекции продольной Тх, поперечной Т 2, и нормальной Ту составляющих вектора напряженности результирующего магнитного поля объекта на оси связанной системы координат ОХУ 2, гироскоп 2 направления для определения гироскопического курса ф подвижного объекта, гировертикаль 3 для определения углов крена у и тангажа Ч подвижного объекта, первый вычислитель 4 для определения в процессе предстартовой подготовки коэффициентов Пуассона и компонент постоянного магнитного поля подвижного объекта, второй вычислитель 5 для определения угла магнитного курса подвижного объекта ф . Выходы блока 1 соединены с входом первого вычислителя 4 и второго вычислителя 5, выход блока 2 соединен с входом первого вычислителя 4, выход блока 3 соединен с входом первого вычислителя 4 и второго вычислителя 5, на вход первого вычислителя подаются, кроме того, с потенциометра ручной выставки стартовые значения горизонтальной составляющей вектора напряженности геомагнитного поля Т, и угла магнитного наклонения Н измеренные, например, с помощью дефлектора и инклинатора, выход первого вычислителя 4 соединен с входом второго вычислителя 5.Магнитный курс фопределяют из вы- ражения где ф - компасный курс;д - девиационная поправка,Магнитные девиации магниточувствительных датчиков обусловлены наличием собственного магнитного поля носителя, на котором они установлены, а геометрические девиации обусловлены изменением ориентации подвижного объекта относительно геомагнитного поля, причем, структура собственного магнитного поля объекта такова, что оно содержит постоянную и переменную составляющие, Постоянное магнитное поле носителя определяется наличием на носителе элементов из магнитомягких и магнитотвердых материалов, характеризу емых магнитной восприимчивостью к внешнему магнитному полю (намагничиваемостью в технологических и эксплуатационных условиях). Эта составляющая напряженности магнитного поля носителя 10 дТ = сооп (Р,О,Я) фиксирована относительно корпуса носителя и не изменяет своего направления относительно корпуса основания при изменении ориентации объекта, Переменное магнитное поле носителя д Тлр складывается из четырех составляющих; индуктивного поля магнитных масс д Ти, магнитного поля электронагрузок д Т, магнитного поля вихревых токов д Тех, магнитного поля реактивных двигателей д Т,х.Напряженность результирующего маг- нитного поля носителя ТХ определяется векторной суммой составляющих 25 т = т+Ьт = т+Ьт + Ьт Хн и пег Т+6 Т +6 Т +ЬТ +61 +ЬТ )иэ вх в(2) 30 где Т - напряженность геомагнитного поля.Превалирующую роль в формировании магнитного поля носителя играют три первые составляющие (причем д Ти и д Тп образуют в сумме магнитные помехи от ферромагнитных масс д Т) и определяемые в пооекциях на связанные оси объекта ХУЛ векторноматричным уравнением Пуас сонэ Т = Т+БТ +оТ = А Т+ЬТ +5 А Т Х и иид Т = сооп (Р, О, Я), (3) где 5 - матрица коэффициента Пуассона;Гаьс Б=йеГ дй 1((4)А - матрица ориентации системы координат, связанной с объектом ХУ 7 относительно горизонтальной геомагнитной системы координат,Пусть имеется не менее четырех результатов экспериментов, проведенных при че1633930 тырех различных стояночных курсах ф обьекта, на каждом из которых при соответствующих значениях стояночных углов тангажа Ч и крена у 1 измеряют продольную Тх, поперечную Ти и нормальную Ту компо ненты результирующего магнитного поля обьекта, формируют три разностных уравнения Пуассона (3), которые запишутся в матричном виде следующим образом 10 Т г Т в О(Т ;Т ;Т ;Т ;Т ;Т ;Т ;Т )35 х 2 у 2 712 х 1 Э у 13 х 24 у 24 г 24 Х-й У (9) 40 Матрица й для системы девяти уравнений вида (6), соответствующая варианту трех экспериментов типа (1-2) -ф (1-3) -+(2-4) имеет следующий видО О О а - (а - а;); Ь= (Ь- Ь);с) "(с-с); (1,) = Т,4) О О О а Ь с12 2 12 О О О а Ь с О О О2 2 12а Ь с12 12 12 О О О О О а Ь с О з э зО О О О О О а Ь с24 24 24 О О О О О О а Ь с 24 24 24 выражения для а), Ь); с имеет аналогичныйвид,Систему девяти скалярных уравненийвида(6) можно привести к матричной форме; где Х, т - матрицы-столбцы размером (9 х 1); й - квадратная матрица размером (9 х 9) с элементамиРазностные уравнения (5) должны удовлетворять непременному условию 1 Х) и каждый результат эксперимента (1 или ) не должен повторяться в системе более чем два раза.Системе трех разностных уравнений вида (5) соответствует система девяти скалярных раэностных уравнений Пуассона следующего вида(а + 1) (а - а + Ь(Ь - Ь + с (с - с- Тх - Тх)б(а -а )+(е+1)(Ь -Ь )+Г(с -с )))Т Т (1) = 1,4)у у9 (а - а + й (Ь - Ь + (к + 1) (с - с- Тг Тк) (6) где а: а); Ь; Ь); с; с) - функции, определямые зависимостями от составляющих Тг, Те вектора Т и углов ориентации подвижногообъекта ф; ч: И; Й; ч); ИГде Тх 12 Тх-Тх 2; Ту 12 Ту 1-Ту 2,Тг 24 Ти"Тг 410 1633930 следующим образом, Запишем матричноеуравнение Пуассона (3) в виде курсовых систем могут достигать нескольких десятков градусов.Преобразуем матричное уравнение Пуассона (3) к следующему виду Т х Т Т 2 Т г Т в О(Е+Б) А отсюда в скалярном виде алгоритмы определения составляющих вектора постоянного магнитного поля носителя принимаютвид Р=Т - (а+1) а- Ь Ь - с с; где Т Т, Т, - проекция вектора ТХ - результирующего магнитного поля объекта наего оси ХУЕ, Е - единичная матрица размером (ЗхЗ) г;Й=Тг 9 д-иЬ 1-с+1) с Тг, Т - горизонтальная и вертикальнаясоставляющие геомагнитного поля, Тв= где функции а; Ь; с определяются выраже =г Т зп Д 11 ниями (7),Напряженность магнитных помех оси Т,=Н=Т соз и ферромагнитных масс объекта может превышать по модулю вектор Т напряженности Д 1 - угол магнитного наклонения векгеомагнитного поля, При этом магнитные 25 тора Т напряженности геомагнитного поля.э девиации мэгниточувствительных датчиков А = а э - матрица направляющихкосинусов, где а 11=соз ч соз ф аг 1=-з 1 пО з 1 п у-з 1 п ч соясоя у аэ 1= з 1 п чсоз ф з 1 пу-з 1 пфсозу 0 = Т - а а - (е + 1) Ь - 1 с; (17)(22) Иэ теории и практики измерения магнитных девиаций известно, что коэффициент Пуансона (а,ЬМ) и составляющие постоянного магнитного поля объекта д Тп= = сооп (Р,О,В) можно считать постоянными величинами для конкретного фиксированного распределения ферромагнитных масс объекта. Матричное уравнение (18) имеет вид 35 с су+ Ь зуТ, з ф+(а+1)сч-Ь з чсу +сзчзу Тг сф+(а+1) х х зч+ Ьсч с у - с счз у Та = Т - Р - з;+ Ь счс у- (1+ 1)счз уТв = Т - й = здВводят следующие обозначенияТг я ф ; Т с ф =.) - элементы матрицы М(23) В итоге соотношение для нахождения магнитного курса запишется в следующем10 виде где15 Р 5 +Р 5 -Р 5 х х у у г г М5 -М 5 -М 5 х х у у г г А = 5 х Б Б г В = 1(26) По формулам Крамера 35 40 Ь - 61 - д (е + 1);(28) Систему уравнений (21) сведем к матричному виду М - квадратная матрица размером (ЗхЗ),Зх- Тх-Р; Яу-Ту; Яг Тг- (24)Решая уравнение (11), получается М - обратная матрица1 г 1 з 0 ЭхТ сф = х = - ; Т 5 Ф = -Г(27) Введем вспомогательные функции . = сс-Г(а+1);е 1. = ЬГ-(е+1)(с+1);7 . = с 1-Ьс+1);в . = ЬГ-с(е)1;9 М = . сч-(. 5 у-. су)5 чх г гМ = . сч+(. 9 Э+. сЭ ) ячу в з 4М = . сч-(. 5 у+. сэ ) вчг 9 5 в ф = агс 19 (А/В 1) +л с 1. (30) Практически при осуществлении способа в процессе предстартовой подготовки обьекта последовательно устанавливают не менее чем в четырех различных курсовых положениях, в каждом из положений в первый вычислитель 4 поступают значения продольной Тх нормальной Ту и поперечной Тг составляющих вектора напряженности результирующего поля обьекта с блока 1, угла курса ф с блока 2, углов крена у 1 и тангажа ч объекта с блока 3 ( - Т,4). На основании поступивших значений укаэанных величин первый вычислитель 4 определяет коэффициенты Пуассона и компоненты постоянного магнитного поля подвижного обьекта, по соотношениям (13-17) которые поступают на вход второго вычислителя 5 и запоминаются в нем, вычислитель 4 задействован только в процессе предстартовой подготовки. Во время движения подвижного обьекта по поступающим на входы второго вычислителя 5 с блока 1 и блока 3 значения продольной Тх, поперечной Тг и нормальной Ту составляющих вектора напряженности результирующего магнитного поля, значениям углов крена у и тангажа ч и коэффициентам Пуассона и компонентам постоянного магнитного поля подвижного объекта (а, Ь, с, 6, е, 1, 9, , с, р, С, В), запомненным в вычислителе 5, формируется по соотношениям (28- 32) сигнал магнитного курса подвижного обьекта который в дальнейшем может14 1633930 13 Составитель В.СарахановТехред М,Моргентал Корректор М,Куль Редактор Н,Тимон и наЗаказ 1301 Подписное Тираж НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 использоваться, например, корректирующий в курсовом канале системы ориентации обьекта.В качестве датчиков блока 1 могут быть использованы, например. феррозондовые 5 датчики в качестве блока 2 и блока 3 могут Формула изобретения СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕВИА ЦИИ КУРСОУКАЗАТЕЛЯ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА, при котором госледовательно устанавливают обьект в фиксированные курсовые положения, регистрируют показания курсоуказателя и обрабать:вают 15 результаты измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности,быть использованы, например, гироагрегат ГАи гировертикаль МГВ.Первый вычислитель 4 и второй вычислитель 5 могут быть реализованы например, на стандартных элементах вычислительной техники. дополнительно не менее чем в четырех курсовых положениях обьекта 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 обьекта.