FI116954B - Menetelmä magneettikompassien suunnannäytön stabiloimiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä magneettikompassien suunnannäytön stahi] Förfarande för stabilering den riktningsvisning a^ pass 5

Keksinnön kohteena on menetelmä magneettikompassi näytön stabiloimiseksi, US-julkaisussa 5,235,514 A selitetään ajoneuvoa ve 10 navigointijärjestelmää. Tämän järjestelmän kompone tunnistin, joka lukee liikkuvan esineen liikesuu: jauskulmanopeuden, sekä magneettikentän tunnistin taa maan magneettikentän. Maan magneettikentän mit ta määritetään liikkuvan esineen absoluuttinen 15 liikkuva esine on magnetoitunut, maan magneetti riintyy ja magneettikentän tunnistimessa esiinty heitä. Tällaisen virheen välttämiseksi magneetti nistimelle suoritetaan alussa tietty kalibrointi esine liikkuu magneettisia häiriöitä aiheuttavi 20 läpi, joita ovat esimerkiksi rautateiden ylitykset den alitukset, maahan vedetyt korkeajännitekaapeli tonimuurit jne., kohdistuu liikkuvaan esineeseen t makkaat magneettiset häiriöt, ja jolloin liikku * *···* magnetointi muuttuu.

:25 • « · !e2 · Mutta jos oh jauskulmanopeuden tunnistinta käytetäc ·;··; esineen kurssinmääritykseen, niin myös tällöin keuksia toivotun tarkkuuden suhteen, kuten mainiti • «* *··· kaisussa 5,235,514 A esitetään.

» · « 99 * * » 30 Näiden vaikeuksien voittamiseksi mainittu : 5,235,514 A ehdottaa laitetta kurssin toteamiseksi 2 2 koin voi määritellä liikkuvan esineen knl 1 oi senk-ΐ r 2 todennäköisen kurssin odotusarvojen tahi arvic määritykseen.

Deutsche Gesellschaft fiär Ortung und Navigation e 5 tinut symposiumista "Land Vehicle Navigation" 19£ Saksa konferenssijulkaisun, jossa Rogge esittää < {s. 18.23 ja 18.24) voimakkaiden häiriölähteiden, tatiesiltojen jne. maan magneettikenttään kohdist tuksen ongelmaa. Eräänä mahdollisuutena tällaistei 10 tukahduttamiseksi ehdotetaan, että fluxgate-kompaj käytetään yksinkertaista lyhytaikaisesti stabiilit ta. Jos fluxgate-kompassin ja lisätunnistimen mitt välillä on suuret erot, on tällöin luotettava lisi mittaustuloksiin.

15 Tämän konferenssijulkaisun mukaan toisena mah< häiriöiden tukahduttamiseen pidetään sitä, että on kaksi toisistaan erillään olevaa fluxgate-kon lähdetään siitä, että häiriölähteellä olisi erilc 20 tus kumpaankin fluxgate-kompassiin, niin diffe] voidaan häiriövektori olennaisesti eliminoida.

,t. Toinen häiriöidentukahduttamismahdollisuus peru; • * ]···* tosiasiaan, että häiriöttömän maan magneettikentäi : 25 täinen komponentti on suuressa määrin vakio. Täi ·♦· V: dennäköistä se, että tämän komponentin äkillise ·:··· johtuisivat siitä, että maan magneettikentässä or • Niin kauan kuin häiriö on olemassa, ei kulma-ar\ .···. kurssinmääritykseen. Kun häiriö on päättynyt, suo: • · · 30 terpolaatio ennen häiriötä olleen kurssikulman keisen kurssikulman välillä. Tämä toimenpide ei Σ·ί : Ajettaessa kaupungeissa on molempien kulmien olt ·♦· • « Ί ' Λ ' . V,- _ __, 3 lisen kierroksen, ja kun tunnistimen käämien vai mittaustietoja esitetään pisteinä tasaisessa koor< jestelmässä, mittauspisteiden kokonaisuus muodos mittausarvopiiriksi kutsutun piirin. Ajoneuvon 5 ajosuunta normaalisti ilmaistaan mittausarvopiiri teestä senhetkiseen mittauspisteeseen kulkevan si la. Mutta jos ajoneuvon korirakenne on magneto magneettikentässä olevan häiriön vuoksi, niin tär mittausarvopiirin keskipistekohdan muuttumisen te 10 sen ja virheen suunnanmittauksessa. Tämän virhee seksi ajoneuvon on pyörähdettävä uudelleen täydel pari ja määritettävä uusi keskipiste. Jotta kor] suorittaa tarkemmin myöskin epäsuotuisassa ma< kentässä, saatetaan häiriöttömässä ja häiriöidys 15 saadut arviomittaustiedot niiden luotettavuuden j< löin alistettuun asemaan, ja keskipistettä uud ritettäessä painotetaan tähänastista keskipistett tietojen mukaan määritettyä tilapäistä keskipist tietojen luotettavuutta vastaten.

20 EP-julkaisussa 0 226 653 Ai selitetään kurssikulim mismenetelmää ilma-alukseen kiinteästi asennetun ] ... sen magnetometrin avulla. Tunnistimina toimivat r< « · !*··* lä varustetut kelat, joiden läpi vaihtovirta ku « * i !· ! 25 maattinen kalibrointi kompensoi magneettisten hä; • · · V · aiheuttamat lentokoneessa esiin tulevat kurssin^ *:··: heet. Tätä varten suoritetaan kalibrointilento, j< •\e häiriöttömässä kentässä määritettyyn alkureferen: • joka sisältää tietyt ennalta määritetyt lentomanö< * * * 30 löin jatkuvasti kerätään referenssikomponenteista magneettikentän komponenttien poikkeamat ja syöt* ·** ! yksikköön. Tämä määrittää sopivan kalibrointitoi • « m * * 1 -η . .. .· i - - Ί . 11 j_ 4 vektori mitataan kahden, ajoneuvossa kolmiulotte sistaan erilleen sijoitetun magneettikenttäsondii korjataan häiriökenttävektoreilla, jotka jokaista den ovat erotettuina tallennetut. Vertailulaitte 5 näitä molempia maakenttävektorin arvoja toisiinsa eivät täsmää keskenään, niin tällöin häiriökei lasketaan uudelleen käyttämällä siinä viimeksi ke£ määvänä saatuja maakenttävektoreita.

10 Keksinnön tavoitteena on esittää tarkemmin toimi\ magneettikompassien suunnannäytön stabiloimiseksi ulkoisia häiriötekijöitä vastaan.

Tavoite saavutetaan rinnastetuissa patenttivaatin 15 esitettyjen tunnusmerkkien mukaan.

Keksinnön mukaisen menetelmän perusajatus seli magneettikentän selityksen yhteydessä, jolloin sei dennetään tässä yksinkertaisella konkreettisella < 20

Ensimmäinen vaihe s

Annetussa kolmiulotteisessa koordinaattijärjeste vassa aloitusmittauspisteessä, joka on magneett • · )·*·' riöttömällä alueella, suoritetaan peräkkäin usei

9 9 A

: 25 kinomaisesti kymmenen maan magneettikentän kei «#· V * kenttäkomponenttien mittausta. Näistä mitatuista ·;·: ponenteista saadaan sitten tieto kenttäkomponentt J\e sista muutoksista. Ajalliset muutokset huomioid • kenttävektorin kenttäkomponentit lasketaan mi tatu: • * · 30 komponenteista ja kentänvoimakkuuksien absoluul , « lasketaan aloituskenttävektorin komponenteista.

• · 9 9 9 9 99 9 9 99 9 5 sijainti maan päällä on suunnilleen tunnettu taan algoritmeihin (esimerkinomaisesti tuni GEOMAG; MAGVAR;IGRF} maan magneettikentän kenl käyrän laskemiseksi. Näennäisesti tuotettujen, 5 tollisten johtokenttien geometriat ovat 1<

Biot-Savart'in lakien avulla tai myös suora yhtälöiden avulla.

3) Kentän ominaiskäyrä määritetään GPS-järjeste 10 (GPS: Geophysical Positioning System; MAGVAR-rr 4) Kentän ominaiskäyrä määritetään digitaalisesta 5) Kentän ominaiskäyrä määritetään muiden lisäi 15 avulla; esimerkinomaisesti väli muihin ajoneu daan määrittää optisilla etäisyydentunnistimia tä voidaan määrittää kentän vääristyminen aine lisesti.

20 6) Magneettikentän ominaiskäyrä määritetään käyt töjen perusteella (häiriö/ei häiriötä); lopu dollista se, että käyttäjän syöttöjen avulla mään ilmoitetaan laadullisessa muodossa (häir • ♦ /*;* riötä) selvästi magneettisesti häiriöidyt ympä « « « : 25 • * V; Ensimmäisenä vaiheena konkreettisessa esimerkissä *:·*: kin kenttäkomponenttien yksittäisistä mittausarvc tetään niiden keskiarvo ja hajonta* Hajonnan ar • tiedon kenttäkomponenttien ajallisten vaihteluje • * Φ 30 aloitusmittauspisteessä, sillä mitä vakaampi maar • . kenttä on, sitä pienempi kenttäkomponentin arvon • · · ··· · Kenttäkomponenttien keskiarvoista lasketaan kentäi • · Λ __ 6

Laatufunktion laskenta voidaan suorittaa monella e kuten 1) Käyttämällä Kalman-suodattimia; 5 2) Käyttämällä Maximum Likelihood-operaattoreita; 3) Sovittamalla saatua jakoa kokemusperäisesti; 4) Käyttämällä hermoverkkoja; 5) Käyttämällä sumeaa logiikkaa; 6) Käyttämällä säätöperusteisia järjestelmiä; 10 7) Käyttämällä muita asiantuntijajärjestelmiä.

Esimerkinomaisessa konkreettisessa tapauksessa 3 saadaan siten, että kentän voimakkuuden yksittä luuttisten arvojen ja kentän voimakkuuden absoluut 15 arvon erotusten neliöt lasketaan yhteen ja siten e ma jaetaan mittausten lukumäärällä ja tämän e teisluku otetaan laatufunktioksi. Laatufunktio o] pauksessa puhdas luku, so. skalaari. Mitä voimakkc täkomponentit vaihtelivat mittauksissa, sitä suur 20 sittäin muodostetut erot tulevat ja sitä pienemm funktion arvo muodostuu.

,,, Kolmas vaihe: » · '···* Seuraavaksi uudelle mittauspisteelle määritetään • * L: : 25 makkuuden absoluuttinen arvo ja/tai myös uudessa ! ! : teessä olevien yksittäisten kenttäkomponenttien ai ·;*·· tahi odotusarvo. Lähtökohtana ovat tällöin kentän :·. sien yksittäin lasketut absoluuttiset arvot ja/ta |·.·β mitatut kenttäkomponentit.

1 30

Uudessa mittauspisteessä samoin kuin aloitusmitts : mitataan edelleen useaan otteeseen maan magneetti> • · · ΐ ! n VpnH-äVomnnnpnh i h lMäiet-ii mi hahin «ha 1< 7

Kolmen kenttäkomponentin todellisten tavoitearvoje voidaan suorittaa: 1) Ilmoittamalla edellinen arvo, so. tätä pidetä 5 sena tavoitearvona; 2) Ekstrapoloimalla matemaattisesti jo aiemmin tausarvot; 10 3) Kl -menetelmällä.

Esimerkinomaisessa konkreettisessa tapauksessa tä nessa vaiheessa ja uudessa mittauspisteessä ki kenttäkomponenttien yksittäisistä mittausarvoista 15 niiden keskiarvo ja hajonta. Hajonnan arvo sisält tiedon kenttäkomponenttien ajallisista vaihtelui mittauspisteessä. Kenttäkomponenttien keskiarvoist kentän voimakkuuden absoluuttinen arvo uudessa teessä. Kenttäkomponenttien mittausarvoista laske 20 seile mittaukselle kentän voimakkuuden yksittäine tinen arvo.

... Neljäs vaihe: • · *···* Myöskin uudessa mittauspisteessä samoin kuin aio: * : 25 pisteessä mittausten perusteella määritetään uusi ϊ : : tio. Molemmista saaduista laatufunktiosta määrite • ·;··; kerroinfunktio, joka laatufunktioiden mallin muka ;\ skalaari tai matriksi.

* »» • » * * * * 30 Konkreettisessa esimerkinomaisessa tapauksessa u tauspisteessä kenttävektorin odotusarvoksi tahi c • e : voksi otetaan aloitusmittauspisteen kenttävektor • « « • · : J 1 1 i_ j 1 i _ _1 . 1 1 M * . -I » a 8 edellä, mutta nyt vain uusiin mittausarvoihin pe] kettuna.

Kummastakin laatufunktiosta lasketaan painoker: 5 Tätä varten uusi laatufunktio jaetaan edellisen j< tufunktion summalla. Painokerroinfunktio on tässä

Viides vaihe:

Uudessa mittauspisteessä olevan kenttävektorin 10 painotetaan aloitusmittauspisteessä saatujen ke] komponenttien muodostaman painokerroinfunktion a loin saadaan stabiloitu kenttävektori.

Konkreettisessa esimerkissä uudessa mittauspiste 15 kenttävektorin kulloistenkin kenttakomponenttien mittauspisteessä olevien vastaavien välillä muodc sittäiset erotukset ja ne kerrotaan tässä skalaar: painokerroinfunktiolla. Näin saadut arvot lisätä mittauspisteessä olevan kenttävektorin vastaaviir 20 ponentteihin. Täten muodostuu uusi kenttävektori, taan stabiloiduksi kenttävektoriksi.

... Tätä laskenta-algoritmia voidaan jatkaa, jotta • a *··** mittauspisteissä saadaan stabiloituja vektorikomp< : 25 » » · » ^ j * * * V · Huomionarvoista on se, että aloitusmittauspis· :**: muissa mittauspisteissä samat laskentatoimet voic !** taa kulloisillakin mittausarvoilla, ja jolloin sa< funktiot. Laatufunktiot yhdistetään painokerroii « · · 30 jonka avulla määritetään, missä määrin toisessa , . teessä määritetty kenttävektori muuttaa aloitusmil 2·· : kenttävektoria, ja jolloin saadaan stabiloitu ken1 • · » • · 9 vektorin Bi kolmelle kenttäkomponentille B1i+i# B2i+ menen mittausta.

Toinen vaihe: 5 Koska ajoneuvo seisoo, tulevat kenttäkomponenttiei lokset olemaan olennaisesti vakiot. Kentän voin todelliset komponentit Bli, B2i, B3i määritetään rm yksittäisarvojen keskiarvo: 10 1 10

Bmi = — (Σ Bmi+i) 10 i=l m = 1, . . *, 3, jolloin m on kolmen komj 15 deksi.

Kentän voimakkuuden Bi lasketuista keskiarvoista lasketaan absoluuttinen arvo |Bi|: 20 | Bi | = KB1!)2 + (B2i) 2 + (B3i) 2]1/2

Kolmas vaihe: ... Magneettikentän B1!, B2i, B3i mitattujen yksittäiskc * · /··* erilaisiin mittausaikoihin perustuen muodostuu 1 : 25 Qir joka muodostetaan mitattujen kenttävektorien V : arvojen varianssien käänteissummien avulla: • e 1 10

Qi = l/t— Σ (|Bi.i| - |Bi|)2], 30 10 i=l • · ·:·ί s jossa |Bi.il = [ (Bli.i)2 + (B2i+i)2 + (B3i.i)2l1/2 10

Neljäs vaihe:

Ajoneuvo liikkuu uuteen mittauspisteeseen P, joka hetkellä t j. Uudessa mittauspisteessä vallitsevan makkuuden Bj absoluuttisen arvon |Bj| odotusarvo 5 viitaten laskettuun absoluuttiseen arvoon |Bi| funktioon Qi, samaksi kuin Bi:n vanhan arvon at arvo, so. | Bi [ = |Bi | .

Viides vaihe: 10 Uudessa mittauspisteessä suoritetaan, aloituspis suhteen myöhempänä hetkenä tj, kolmelle kenttäkc kymmenen mittausta. Edellä mainitut vaiheet kak toistetaan vastaavasti siten, että uudelle mitts saadaan kolme komponenttia B1j, B2j, B3j, absoluu 15 j Bj 1 ja laatufunktio Qj.

Kuudes vaihe:

Laskettujen laatufunktion Qi ja laatufunktion Q määritetään painokerroinfunktio tahi painokeri 2 0 seuraavasti:

Gj = Qj / (Qi + Qj) • ·

Seitsemäs vaihe: *·· · 25 Kenttävektorin Bj komponentit B j, Bj, Bj painot : tusmittauspisteessä saatujen kentän voimakkuudet nenttien B1!, B2i, B3i muodostaman paino kerro inmatrj siten, että saadaan stabiloitu kenttävektori Bsta sältää komponentit Bstablj, Bstab2j# Bstab3j: 30 . escablj = B1! + Gj (BXj - B1!) : Bstob2j = B2i + Gj (B2j - B2i) • ^ T»stab3. = iR3_- _ n3. ΐ 11 nenttia mitataan karteesisessa koordinaattijäi kahden tunnistimina olevien digitaalisten magneett avulla. Molemmat magneettikompassit on sovitett-kahdessa eri kohdassa PK (K = 1, 2) olevaan mitte 5 1.

Ensimmäinen vaihe s

Jokaisella aloituspisteessä kiinteänä olevalla tx suoritetaan hetkestä t=ti hetkeen t=tio kenttävekt 10 b2i kolmelle kenttäkomponentille Bi:Li+i, B21i+i, B31 mittausta mittauskohdassa P1 ja kolmelle kenttäkc B12i+i, B22i+i, B32i+i kymmenen mittausta mittauskohdas

Toinen vaihe: 15 Koska ajoneuvo seisoo, tulevat kenttäkomponenttier lokset olemaan aloituspisteen alueella olennaisen riippumattomia kustakin mittauskohdasta PK (K = 1, voimakkuuden Bi todelliset komponentit B1!, bS, ] tään muodostamalla yksittäisarvojen keskiarvo: 20 1 10 1

Bmi = — (Σ — (B1"1 i*i + B“Vi) ... 10 i=l 2 • « * » • · · • * : 25 jossa m on kolmen komponentin indeksi.

• « · • * ♦ « *:·*: Kokemusperäisesti on todettu, että yksittäisille ;*·„ teillä on pareittain kummankin tunnistimen väli s s! tusmäärä, joka vaihtelee hieman johtuen kummallako • · # 30 mella ilmenevästä tunnistimien erilaisesta kohin . . on oikeutettua välittää tietoa molemman tunnistime * * · * · · ··· · *. » νηί ττίΛίτΙππίΓΐ^η 1 i sI-λ VarVi arvni shp 12 mittauskohdassa P2 mitattujen yksittäisten kentl tien B12i+i, B22i+i, B32i+± avulla määritetään laati joka on määritetty tunnistimella 1 tahi 2 pareitt* jen komponenttien välillä neliöllisten poikkea: 5 avulla: 1 10 3

Qi = 1/ C— Σ Σ (Bmli+i - B^i+i)2] 10 i=l m=l 10

Laatufunktio antaa mitan aloituspisteessä mitatur torin Bi homogeenisuudelle ja siten laadulle. Mit mitattujen yksittäisarvojen erot ovat, sitä piene Qi. Qi on tässä skalaarinen suure. Epätarkkuudet 15 ±1/Qi1/2.

Neljäs vaihe:

Ajoneuvo liikkuu uudelle mittausalueelle 11, joka hetkellä tj. Uudessa mittauspisteessä vallitsevan 20 makkuuden Bj absoluuttisen arvon | Bj | odotusarvo viitaten laskettuun absoluuttiseen arvoon |Bj| funktioon Qi, samaksi kuin Bi:n vanhan arvon ai β.·.β arvo, so. |Bj | = |Bi| .

« · * * ; 25 viides vaihe: V · Uudella mittausalueella aloituspisteen hetken ti £ ·:**: hempänä hetkenä tj kummallakin tunnistimella suor: ;*·βφ loinkin niihin kuuluvien kenttävektorien B1j tahi kenttäkomponentille B11j+i, B21j+i, B31j+i kymmenen mil * * * 30 tauskohdassa P ja kolmelle kenttäkomponentille ] , . B32j+i kymmenen mittausta mit tauskohdassa P2.

i « · * · · • e* e • e* ·· τ-ι^ΊΊ” - . . - - , 1·.. * 13 jossa m on kolmen komponentin indeksi.

| Bj I = [ (B1]) 2 + <B2j) 2 + (B3j} 2]1/2 5 1 10 3

Qj = 1/C— Σ Σ (B^j+i - B^j+i)2] 10 i=l m=l 10 Kenttävektorin laadun mitta uudella mittausaluee jälleen laatufunktion Qn avulla.

Kuudes vaihe:

Lasketun laatufunktion Qi ja laatufunktion Qj fur 15 nokerroinfunktio Gj määritetään seuraavasti:

Gj = Qj / (Qi + Qj)

Seitsemäs vaihe: 2 0 Kenttävektorin Bj komponentit B1j/ B2j, B3j paino tausalueella saatujen kentän voimakkuuden B± k< B1!, B2i, B3i muodostaman painokerroinmatriksin Gj ... ten, että saadaan stabiloitu kenttävektori Bstab, /·;* tää komponentit Bstablj, Bstab2j, Bstab3j:

Lii 25 :J: Bstabl = b1! + Gj (B1j - B1!) ·:··: Bstab2 = b2i + Gj (b2i - b2i) 5\#< B*“b3 _ g3i + g. ^ _ β3ι} • tee • e · • · ·

30 Laskenta-algoritmia voidaan jatkaa ajankulkua ti* ja/tai muilla mittausalueilla, jolloin saadaan J

«e# UX X painokerroinfunktio tahi painokerroinmatriksi ja i • i*

Claims (5)

14

1. Menetelmä magneettikentässä, erityisesti maar kentässä tai tuotetussa johtokentässä liikkuviss 5 olevien magneettikompassien suunnannäytön stabilo: vin magneettisia tai heikosti magneettisia häiriö] vastaan, jolloin a) ennalta annetussa kolmiulotteisessa koordin< 10 telmässä R(xi, X2, X3) suoritetaan ensimmäisen een sisäpuolella vähintään yhdessä magneetti riöttömällä alueella olevassa mittauspistee* neettikentän kulloisenkin kenttävektorin Bai k< miulotteiselle komponentille B1ai, B2ai, B3ai ] 15 hetkinä ti i mittausta (i > 2), b) jokaisen magneettikenttävektorin Bai mitatuist teista, huomioiden yksittäin mitattujen k< ajalliset muutokset, lasketaan vähintään yhd 20 pisteen Pa kulloisetkin komponentit B1a, B2a, B magneettikentän voimakkuuden |Ba ( absoluuttine: c) vähintään yhdessä mittauspisteessä Pa kulloir ··* ti mitatuista magneettikenttävektorin komponer i\l 25 B2ai, B3ai lasketaan jokaiselle yksittäiselle i magneettikentän voimakkuuden |Bai| absoluutti™ * * • * ;·β d) magneettikenttävektorin laskettujen absoluutt jen I Bai I ja/tai kulloinkin mitattujen kompon* *·* * 30 B ai, B ai perusteella määritetään laatufunktio mittauspisteessä Pa hetkinä ti mitattujen magn< : vektorin komponenttien B1^, B2ai, B3ai ajallise τττϊ son mi t-fa n a marmoeH-i Venhän vni maVVnnHon s 15 toisessa mittauspisteessä Pb olevan kenttävek oidut komponentit BVj, B2bj, B3bj määritetään 3 soluuttisen arvon |Bai| perusteella ja/tai ku] simmäisellä mittausalueella mitattujen magn< 5 vektorin komponenttien Blai, B2 ii B^ai perusteel f) myöhempänä hetkenä tk kuin mitä hetket ti te tausalueella toisessa mittauspisteessä ovat mittauspisteen Pb magneettikenttävektorin Bk

10 B^bki B2bk, B3bk/ g) jokaisessa mittauksessa mittauspisteessä Pb hetkinä tk mitatuista magneettikenttävektorin teista B1bk, B2bk/B3bx lasketaan yksittäisten 15 magneettikentän voimakkuuden absoluuttinen arv h) laskettujen absoluuttisten arvojen |Bbk| ja/ta: mitattujen magneettikenttävektorin komponen B bk, B bk perusteella määritetään laatufunktio 20 hetkinä tk mittauspisteessä Pb mitattujen magn< vektorin komponenttien B2bk, B3bk ajalli tumisen mitta ja magneettikentän voimakkuuden dun mitta, • « • · • » · • · :.ί ί 25 i) laatufunktion Qi funktiona hetkinä ti mittaus] i ·· 2#J : ja laatufunktion Q* funktiona hetkinä tk mitt« ·;··; Pb määritetään painokerroinfunktio tai paine riksi Gk, « ·· • 4·« * 4 · 4 4« * 30 j) uuden magneettikenttävektorin Bb komponenttej. B3bk painotetaan toisen mittausalueen arvioi: : saatujen magneettikentän voimakkuuden kompone III A 16 painokerroinmatriksi muiden stabiloitujen ke aikaansaamiseksi.

2. Förfarande för stabilisering av riktningsindik • · 1 : magnetkompasser hos kroppar, som rör sig i ett · önoni öl 1 f- n ArHmarrnaf· T +- öf- oi Inr öff· ai et- tta f- 23 tre rumsliga komponenterna B1!, B2i7 B3i för d fältvektorn Bi hos magnetfältet utförs, b) ur de uppmätta komponenterna B1*., B2i, B3i för c 5 magnetfältvektorn Bi de verkliga komponenter] B3i för fältstyrkan Bi bestäms genom medelväi av de enskilda värdena: 1 nl

10 Bm! = -- (2 Bmi+i) nl i=l c) ur de beräknade medelvärdena för komponenterna för fältstyrkan Bi absolutvärdet |Bi| beräknas: 15 |Bi | = [(B1!)2 + (B2i) 2 + (B3i}2]1/2 d) pä grundval av de städse uppmätta enskilda ke B1!, B2t, B3i av magnet fältvektorn en godhets 20 bestäms, som erhälls genom den inversa summan serna hos beloppen för de uppmätta fältfaktc med 1 nl Qi = i/[— Σ (|bui| - |bj.|)2] : 25 nl i=i » » · » « * i vilket |Bi+i| = [(B1!,!)2 + (B2i+i)2 + (B3; • · 11 • m J * e) för en ny mätpunkt Pn i ett andra mätomräde * * * *·’ * 30 skilt frän det första mätomrädet, vid en i tili tidpunkterna ti senare tidpunkt tj förvänt Sml : för absolutvärdet 15j | av fältstyrkan Bj vid d ·***: punkten sätts lika med absolutvärdet av det g 24 B1 j, B2j, B3 j, för magnet fältvektorn Bj, vid eft följande tidpunkter tj+k nil (nil > 2) mätninga g) frän de vid mätpunkten Pii städse vid tidpu 5 uppmätta komponenterna B1j+iCi B2j+k, B3j+k för mac torn Bj av var j e mätning absolutvärdet | Bj | fältstyrkan Bj för de enskilda mätningarna b godhetsfunktionen Qj erhälls: 10. nil Bmj = — Σ Bmj+k nil k=l 1 nil

15 Qj = 1/[---Σ (|Bj+k| - | Bj | )2 ] nil k=l i vilket | Bj | = [ fB1 j) 2 + (B2j)2 + (E f Bj +k j = [ (B j+k) + (B j+k) + (B j 20 h) säsom funktion av godhetsfunktionen Qi vid tid] vid mätpunkten ti och godhetsfunktionen Qj vid na tj+k vid mätpunkten Pn en viktfunktion Gj be • m m m .·"·*. 25 Gj = Qj / (Qi + Qj) I · » »#· · imi ·’ * i) komponenterna B1j/ B2j, B3j för den nya magnetfä! ' * viktas med hjälp av viktfunktionen Gj med de i • mätomrädet erhällna komponenterna Bli, B2i, b\ :T: 30 fältstyrkan pä sädant sätt, att en stabilise fältvektor Bstab med de stabiliserade komponent : Bstab2jf Bstab3j erhälls: • m m J J ««· * «M • m. 25 se en viktfunktion bestäms for erhällande av gare stabiliserade komponenterna.

2. Menetelmä magneettikentässä, erityisesti maan 5 kentässä tai tuotetussa johtokentässä liikkuviss olevien magneettikompassien suunnannäytön stabiloi vin magneettisia tai heikosti magneettisia häiriör vastaan, jolloin 10 a) ennalta annetussa kolmiulotteisessa koordinc telmässä R(xi, X2, X3) suoritetaan ensimmäisen een 1 sisäpuolella yhdessä magneettikentän häi alueella olevassa mittauspisteessä Pi magr kulloisenkin kenttävektorin Bi kolmelle kolmiv 15 komponentille B1i, B2i, B3i perättäisinä hetkine tausta (nl >2), b) jokaisen magneettikenttävektorin Bi mitatuist teista B1!, B2i, B3i määritetään kentän voimakki 20 del li set komponentit B1!, B2i, B3i muodostani1 täisarvojen keskiarvo: .···. 1 nl /;s Bmi = — (2 Bmi+i) : 25 nl i=i » « « * 1 · ·;··: c) kentän voimakkuuden Bi komponenttien B1!, B2i, tuista keskiarvoista lasketaan absoluuttinen a:

30. Bi I = [ (B1!)2 + (B2i)2 + (B3i) 2]1/2 « · « 1 1 ί·! · d) Magneettikenttävektorin kulloinkin mitattujen 2 lfninnnnpni->ipn R1^ . R2^ . R3- nprnchfipl 1 λ mäÄr-l hp 17 jossa IBitiI = [ (B1iH.i)2 + (B2i*i)2 + (B3i,i)2]1/2 e) toisella mittausalueella 11 olevalle uudelle teelle Pn, joka on erillään ensimmäisestä mil 5 ta, asetetaan, hetkien ti suhteen myöhempänä uudessa mittauspisteessä kentän voimakkuuden : tisen arvon |Bj| odotusarvo samaksi kuin vanl: absoluuttinen arvo: iO | B31 = I Bi | f) myöhempänä hetkenä tj kuin hetket ti toisella eella 11 olevassa uudessa mittauspisteessä Pi: kenttävektorin Bj komponenteille B1j, B2j, B3j 15 peräkkäisinä hetkinä tj+k nil (nil > 2) mittaus g) jokaisessa mittauksessa mittauspisteessä Pn hetkinä tj+k mitatuista magneettikenttävektori nenteista B1j+k, B2j+k, B3j+k lasketaan yksitt. 20 tausten magneettikentän voimakkuuden Bj absoli vo | Bj | ja sisällytetään laatufunktio: nil 2 Bmj = — X Bmj+k : 25 nil k=l • · * • · 9 * « Ψ 3 1 nil ‘ Qj = 1/[---Σ <|Bj+k| - |Bj|)2] : nil k=l :T: 30 m jossa IBj I = [ (B1^) 2 + (B2j) 2 + (B3j) 2]1/2 |Bj+k| = [(BVk)2 + (B2jrt)2 + (B3j+k)2]1/2 ··· ♦ ♦ ♦♦ ♦ · 18 i) uuden magneettikenttävektorin Bj komponentte; B3j painotetaan, viitaten ensimmäisellä mittai saatujen magneettikentän voimakkuuden kompon B2i, B3i painokerroinfunktioon Gj, siten, että i 5 biloitu magneettikenttävektori Bstab, jossa on komponentit Bstablj, Bstab2j, Bstab3j, Bstablj = B1! + Gj (B1^ - B1!) Bstab2j = B2i + Gj (B2j - B2i) Bstab3j = B3i + Gj (B3j - B3i) 10 k) haluttaessa vaiheet e) - i) toistetaan myöhemi toisissa mittauspisteissä P ja/tai toisilla ei11a, ja kulloinkin määritetään painokerroin: den stabiloitujen komponenttien aikäänsaarnisek 15

3. Förfarande för stabilisering av riktningsindil 5 magnetkompasser hos kroppar, som rör sig i ett speciellt jordmagnetfältet eller ett alstrat st härdmagnetiska eller mjukmagnetiska störkällor, v: a) i ett föregivet rumskoordinatsystem R (xl, x 10 ett första mätomräde 1 vid en första mätort v: mätpunkter Pn och P12, som befinner sig i ett fritt omräde i magnetfältet, vid efter varane tidpunkter ti nl mätningar (nl > 2) av de tr e nenterna B12i+i, B22i+i, B32i+i för fältvektorn J 15 punkten Pn och de tre fältkomponenterna Bl\, fältvektorn B2i utförs vid mätorten P12, b) de faktiska komponenterna B1]., B2i, B3i för fä bestäms genom medelvärdesbildning av de enskil 20 1 nl 1 B”l = — (Σ — (B”1!.! + B1”21+t) ·» πΊ i=2 2 • · • · ··· : 25 varvid m är index för de tre komponente: • »1 · • M • · » • * · c) av de beräknade medelvärdena bS, B2i, B3i fä. .. för absolutvärdet Bi beräknas: « · 11 « 4·

4 V 1 30 I Bi I = [ (B1!)2 + (B21)2 + (B3i)2]1/; jj*: d) med hjälp av de uppmätta enskilda fältkomponer ·***· B21i+i, B31i+i vid mätpunkten Pn och fältkomponer 26 e) for en tvä mätpunkter Pm, P112 omfattande ny n andra mätomräde 11, som skiljer sig frän det omrädet 1, vid en i förhällande tili tidpunkt 5 nare tidpunkt tj förväntningsvärdet för absolu av fältstyrkan Bj vid den nya mätorten satts 1 solutvärdet av det gamla värdet Βχ i det för s det 1, 10 |B] I = | Bi | f) vid den nya mätorten i det andra mätomrädet 11 nare tidpunkt en tj vid de tvä mätpunkterna P den nya mätorten vid efter varandra följande 15 tj+k nil mätningar (nil > 2) utförs för de tre nenterna B11j+k, B21j+k, B31j+k för fältvektorn E stäilet Pm och de tre fältkomponenterna B B32j+k fältvektorn vid matstället Pm, och de ti gen (b) tili (d) upprepas pä motsvarande sätt, 20 den nya mätorten erhälls de tre komponenter: B3j, absolutvärdet |Bj | samt godhetsfunktionen 1 nil 1 /·;' ^ = --- (2 -- + β"2!^: : 25 nil k=l 2 Ml I I I * * ft • ...,: varvid m är index för de tre komponentei ♦ · f··· |B3| = [ (BXj) 2 + (B2j) 2 + tB3j) 2]1/2 30 • · ft 1 nil 3 to = 1/[— Σ Σ <B“Vk - b1”· I · « ·*;/ nil k=l m=l « · • · 27 ponenterna B1!, B2i, B3i för fältstyrkan B1 ρά s att en stabiliserad fältvektor Bstab erhälls, s ponenterna Bstablj , Bstab2j, Bstab3j:

3. Pm, Bh2 kenttävektorin B j kolmelle kenttäkc β e B1:Lj+k, B21j+k, B31j+k mittauspisteessä Pm ja ker ϊ·: : B2j kolmelle kenttäkomponentille B12j+k, B22j+k, : * « * v * usnisteessä Pm nil inll > 2) mittausta. Ha 20 jossa m on kolmen komponentin indeksi, | Bj | = [ (B1 j)2 + (B2j)2 + (B3j)2]1/2 5 1 nil 3 Qj = 1/ [--- Σ Σ - B1"2 nil k=l m=l 10 g) laskettujen laatufunktion Qi ja laatufunktion i määritetään painokerroinfunktio Gj: Gj = Qj / (Qi + Qj) 15 h) kenttävektorin Bj komponentit B*j, B2j, B3j painokerroinfunktiolla Gj ja mittausalueella kentän voimakkuuden Bi komponenteilla B1!, B2i että saadaan stabiloitu kenttävektori Bstab, jc komponentit Bstablj, Bstab2j, Bstab3j: 20 Bstabld = B1i + Gj (B1] - B1!) Bstab2j = B2i + Gj (B2j - B2j) Bstab3j = b\ + Gj (B3j - B3i) *· ♦ * * ,'*· 25 i) haluttaessa vaiheet e) - g) toistetaan myöhemj • · * ··· ! muissa mittauskohdissa lisämittauksia varten »** V : kin määritetään painokerroinfunktio muiden s1 * β··*ί komponenttien saamiseksi. • ·

30 Patentkrav • · · Förfarande för stabilisering av riktningsindil· 2 • · j\: ; magnetkompasser ho s kroppar, som rör sig i ett 3 ; ; ςηρρ i <=»Ί 1 +- -inr-Hmprmphfäl pllpr ai shyat- «h 21 ningar (i > 2) av tre rumsliga komponenter B1 av den aktuella fältvektorn Bai hos magnetfälte b) frän de uppmätta komponenterna B^i, B2ai, B3ai i 5 ell magnetfaltvektor Bai under hänsynstagan tidsmässiga ändringarna hos de enskilda uppir nenterna de aktuella komponenterna Bxa, B2a, B och frän dessa absolutvardet | Ba | av magnei vid ätminstone en mätpunkt Pa, 10 c) frän de vid mätpunkten Pa, minst en, städse \ terna t uppmätta komponenterna B1ai, B2ai, B3a fältvektorn för varje enskild mätning beräkn värdet av magnetfältstyrkan |Bai|, 15 d) pä grundval av de beräknade absolutvärdena |Ba de städse uppmätta komponenterna B1^, B2ai, B3a fältvektorn en godhetsfunktion Qi bestäms, vi mätt pä den tidsmässiga fördelningen av de \ 20 terna ti, vid mätpunkten Pa/ uppmätta kompone B2ai, B3a av magnet fältvektorn samt ett mätt pc av magnetfältstyrkans värde, • e · * * /·** e) för en ytterligare mätpunkt Pb, som ligger i er • · « !·! : 25 det första skilt mätomräde, och for en i förhc V : tidpunkterna ti senare tidpunkt tj under häi *:**: tili de tidsmässiga ändringarna av de enski • \e komponenterna ett uppskattat absolutvärde |Bbj * fältstyrkan och/eller uppskattade komponente] * * *

30 Bbj för fältvektorn bestäms vid den ytterlig< . # ten Pb pä grundval av det beräknade ab s olut' * * ♦ :·: * och/eller de städse i det första mätomrädet ui ··· : : -----------»2 1-.3 -_______________ 22 g) frän de vid mätpunkten Pb städse vid tidpunkte matta komponenterna B2bk, B3bk for magnet Bk frän varje mätning beräknas absolutvärdet | netfältstyrkan för de enskilda mätningarna, 5 h) pä grundval av de beräknade absolutvärdena |Bbi de aktuella uppmätta komponenterna bS1, B2bk, netfältvektorn en godhetsfunktion Qk bestäms, mätt pä den tidsmässiga fördelningen av de v 10 terna tk vid mätpunkten Pb uppmätta kompone: B2bk,B3bk av magnetfältvektorn samt ett mätt pä av magnetfältstyrkans värde, i) säsom funktion av godhetsfunktionen Qi vid t 15 ti, vid mätpunkten Pa, och Qk vid tidpunkterna punkten Pb en viktfunktion eller viktmatris Gk j) komponenterna B^k, B2bk/ B3bk för den nya magnet Bb viktas med viktfunktionen eller viktmatrise 20 säsom uppskattning för det andra mätomrädet ei ponenterna BVj, B2bj,B3bj av magnetfältstyrkar sätt, att en stabiliserad magnetfältvektor ] ... stabiliserade komponenterna Bstablk, Bstab2k/ Bstab' « · • · i·· • 1 : 25 k) stegen e) - j), när sä önskas, upprepas för 5.1 ί mätningar vid ef terf öl jande tidpunkter vid ·:··: mätpunkter P och/eller ytterligare mätomräden en vikt funktion eller viktmatris bestäms for » i· .···. de ytterligare stabiliserade komponenterna. • · · • 30

3. Menetelmä magneettikentässä, erityisesti maar kentässä tai tuotetussa johtokentässä liikkuviss olevien magneettikompassien suunnannäytön stabilo: vin magneettisia tai heikosti magneettisia häiriö] 20 vastaan, jolloin a) ennalta annetussa kolmiulotteisessa koordin; ... telmässä R(xi, X2, X3) suoritetaan ensimmäisen • * een 1 sisäpuolella olevassa mittauskohdass. 25 magneettikentän häiriöttömällä alueella oleva »·* V · sessa mittauspisteessä Pu ja P12 kenttävektoi ·:*·; melle kenttäkomponentille B11i+i, B21i+i, B31i+i •\e teessä Pu ja kenttävektorin B2i kolmelle keni !*:·. tille B12i+i, B22i+i, B32i+i mittauspisteessä P12 ] 30 hetkinä ti nl mittausta (nl > 2), * * 2 : b) Kentän voimakkuuden Bi todelliset komponentit * * ? ? ^ ν' A 4“ Λ ^ a ft VS VW4 4 Λ J A M 4* "I 1 1 *1 « m\m m * n ! ma «A J \r Λ 19 c) kentän voimakkuuden Βχ lasketuista keskiarvois B3i lasketaan absoluuttinen arvo |Bi|: I Bj. | = [ (B1!) 2 + (B2i) 2 + (B3i) 2]1/2 5 d) mittauspisteessä Pn mitattujen yksittäisten l· nenttien Bui+i, B21i+i, Β31χ+ι ja mittauspisteessä tujen yksittäisten kenttäkomponenttien B12x+i, avulla määritetään laatufunktio Qi, joka määri 10 tauskohdissa parittain mitattujen komponentti neliöllisten poikkeamien summan avulla: 1 nl 3 Ql = 1/ [— Σ Σ (B1”1!*! - B1"2! 15 nl i=l m=l e) toisella mittausalueella 11 olevalle kaksi mit tä Pm, Pm sisältävälle uudelle mittauskohdal erillään ensimmäisestä mittausalueesta 1, aset 20 kien ti suhteen myöhempänä hetkenä tj uudessa dassa kentän voimakkuuden Bj absoluuttisen arv< tusarvo samaksi kuin vanhan, ensimmäisen mitt ... arvon Βχ absoluuttinen arvo, * » • « M* • · : 25 |bj | = |bi| • ·* • · * I « I ·:*·; f) toisella mittausalueella 11 olevalla uudella •\e dalla suoritetaan myöhempänä hetkenä tj peräkk φ kinä tj+k uuden mittauskohdan kahdessa mit te *·* * 1

5 Bstabl. _ B11 + Gj (Bl. _ b^) Bstab2j = B2i + Gj (B2j - B2i) Bstab3j = B3i + Gj (B3j - b\) i) stegen e) - g) , ora sä önskas, upprepas för 10 mätningar vid efterföljande tidpunkter vid mätorter och städse en viktfunktion bestäms fö de av de ytterligare stabiliserade konvponenter] • 99 • · • 1 ··· « 9 ·· 9 •99 • 99 9 •99 • 99 • 99 9 9 9 9 99 9 9 9 99 • ··· * · · 9 9 9 9 9 •99 9 9 9 *·· · 99 9 9 • 9 9»A