NO315623B1 - Stabilisering av retning indikert ved magnetkompass - Google Patents
Stabilisering av retning indikert ved magnetkompass Download PDFInfo
- Publication number
- NO315623B1 NO315623B1 NO19972110A NO972110A NO315623B1 NO 315623 B1 NO315623 B1 NO 315623B1 NO 19972110 A NO19972110 A NO 19972110A NO 972110 A NO972110 A NO 972110A NO 315623 B1 NO315623 B1 NO 315623B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- components
- magnetic field
- field vector
- measured
- function
- Prior art date
Links
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 76
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 6
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 7
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007476 Maximum Likelihood Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C17/00—Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
- G01C17/38—Testing, calibrating, or compensating of compasses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Navigation (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Electrically Operated Instructional Devices (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for stabilisering av retningsangivelsen fra magnetkompass.
I US 5,235,514 A er det beskrevet et navigasjonssystem for et fartøy. Komponenter som inngår i dette system, omfatter en føler for avføling av bevegelsesretningen og styrevin-kelhastigheten for et bevegelig legeme og en magnetfeltfø-ler, ved hjelp av hvilken jordmagnetfeltet blir målt. Fra måleverdiene for jordmagnetfeltet får man bestemt den abso-lutte kurs til et legeme som beveger seg. Når det bevegelige legemet blir magnetisert, vil jordmagnetfeltet bli over-lagret og det vil ved magnetfeltføleren opptre utgangsfeil. For å kunne unngå en slik feil blir det gjennomført en startkalibrering av magnetfeltføleren. Imidlertid, dersom legemet beveger seg gjennom områder som omfatter magnetiske forstyrrelser, f.eks. jernbanekrysninger, jernbaneunder-ganger, sterkstrømskabler som befinner seg under bakken, armerte betongmurer etc, vil det bevegelige legemet bli utsatt for sterke magnetiske forstyrrelser, slik at magne-tiseringen av det bevegelige legemet vil endre seg.
På den annen side, dersom føleren for styrevinkelhastighe-ten blir anvendt for kursbestemmelse av det bevegelige legemet, så vil det likeledes opptre vanskeligheter hva angår den ønskede nøyaktighet, slik dette er angitt i nevnte US 5,235,514 A.
For å kunne imøtegå disse vanskeligheter blir det ifølge US 5,235,514 A foreslått en innretning for kursavføling, som nøyaktig kan evaluere den aktuelle kurs for et slikt bevegelig legeme, idet man enkeltvis analyserer og bestemmer de feilfaktorer som til enhver tid inneholdes i kursdataene for magnetføleren og i vinkelhastighetsdataene for vinkel-hastighetsfølerne. Videre vil man bestemme størrelsen av bidraget for de respektive momentane måledata for vinkel-hastighetssensoren og magnetsensoren i forhold til de alle-rede innhentede måledata. Innenfor rammen av beregningene blir det benyttet Kalman-filtre for frembringelse av for- ventningsverdier respektive estimerte verdier for det bevegelige legemets forventede kurs.
I konferanserapporten fra "Deutschen Gesellschaft fur Or-tung und Navigation e.V." vedrørende symposiet "Land Ve-hicle Navigation" 1984 i Munster, BRD blir det i et bidrag av Rogge (side 18,23 og 18,24) diskutert problemet vedrø-rende innflytelse av sterke forstyrrelser, f.eks. jernbanekrysninger etc. på jordmagnetfeltet. Som en mulighet for å undertrykke slike forstyrrelser, blir det angitt i tillegg til et fluxmeter å benytte en enkel, korttidsstabil sensor. Når det mellom måleresultatene for fluxmeteret og den ytterligere sensor opptrer store forskjeller, så skal man gi avkall på måleresultatet fra den ytterligere sensor.
En annen mulighet til forstyrrelsessvekking forutsetter ifølge denne konferanserapport to på avstand fra hverandre anordnede fluxmetre i et fartøy. Går man ut ifra at for-styrrelseskilden har en forskjellig påvirkning på de to fluxmetre, så kan forstyrrelsesvektoren ved differensial-dannelse elimineres i vesentlig grad.
En ytterligere mulighet for forstyrrelsesundertrykkelse ut-går fra det forhold at den horisontale komponent for det uforstyrrede jordmagnetfelt i stor grad er konstant. Det vil da være plausibelt at plutselige endringer av denne komponent innebærer at jordmagnetfeltet blir forstyrret. Så lenge forstyrrelsen vedvarer, vil vinkelverdien ikke bli benyttet til kursbestemmelse. Etter avslutning blir det deretter gjennomført en interpolasjon mellom kursvinkelen før forstyrrelsen og kursvinkelen. Dette forhold er ikke nøyaktig. Ved kjøring i byer skal de to vinkler generelt være like store.
I DE 40 03 563 C2 blir det beskrevet en fremgangsmåte for bestemmelse av kjøreretningen for et fartøy med en geomag-netisk sensor. Sensoren oppviser to viklinger som krysser hverandre under rett vinkel og er anordnet i vinkelrett po- sisjon på en ringformet kjerne. Når fartøyet utfører en fullstendig dreining i det homogene jordmagnetfelt og de av viklingene i sensoren avledede måledata blir fremstilt som punkter i et plant koordinatsystem, danner samlingen av målepunkter en sirkel som kan betegnes som måleverdisirkel. Normalt vil kjøreretningen bli angitt under kjøringen av kjøretøyet ved hjelp av retningen fra nullpunktet for måle-verdisirkelen til det aktuelle målepunkt. Imidlertid, når fartøyskonstruksjonen ifølge en forstyrrelse av jordmagnetfeltet blir magnetisert, så vil dette føre til en forand-ring eller bevegelse av måleverdisirkelens midtpunkt og således til en feil ved retningsmålingen. For å kunne korri-gere disse feil må man med fartøyet på nytt utføre en fullstendig dreining og bestemme det nye midtpunkt. For å gjen-nomføre mer nøyaktig korrektur også i et ugunstig magnetisk omgivende felt, blir de måledata som er fremskaffet i det uforstyrrede og forstyrrede omgivende felt, underkastet en evaluering hva angår deres pålitelighet respektive avhengighet, og etter den fornyede bestemmelse av midtpunktet finner det sted en veiing av det hittil gjeldende midtpunkt og det pga. det nye databestemte foreløpige midtpunkt i henhold til påliteligheten av nevnte data.
I EP 0 226 653 Al blir det beskrevet en fremgangsmåte for kursvinkelbestemmelse ved hjelp av et treakse-magnetometer som er fastmontert i et luftfartøy. Som sensorer tjener vekselstrømsgjennomstrømmede spoler med jernkjerne. De feil i kursnøyaktigheten som opptrer i fartøyet pga. magnetiske forstyrrelsesfelt, blir kompensert ved hjelp av en automa-tisk kalibrering. I tillegg blir det utført en kalibre-ringsflygning med utgangspunkt i en startreferanseretning bestemt av et uforstyrret omgivende felt, hvilken omfatter bestemte forhåndsgitte flygningsmanøvre. I den forbindelse blir avvikelser fra de momentane magnetfeltkomponenter lø-pende avledet fra referansekomponentene og lest inn i en regneenhet. Dette bestemmer ifølge en passende kalibre-ringsfunksjon korrekturkoeffisientene i avhengighet av ret-ningsvinkelen for flymanøvreringen. Beregningsformlene ba- serer seg på formlene for det diskrete Kalman-filter, som er spesielt anvendelig for rekursive beregninger. Ved hver ny observasjon av awikningene blir det på grunnlag av de forutgående koeffisienter, beregnet nye koeffisienter.
Fra EP 0 145 950 Al er det kjent en sammensatt navigasjons-teknikk for gatefartøyer, ved hvilken jordmagnetfelt-vektoren blir målt med to i fartøyet på avstand fra hverandre anordnede magnetfeltsonder og korrigert med forstyr-relsesvektorer som lagres atskilt for hver sonde. Via en sammenligningsanretning blir de to verdier av jordfeltvek-toren sammenlignet. Dersom de to verdier ikke stemmer over-ens, så blir forstyrrelsesvektorene beregnet på nytt under anvendelse av de sist overensstemmende avledede jordfelt-vektorer.
Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å angi en fremgangsmåte for stabilisering av retningsangivelsen fra magnetkompass mot ikke-permanente, ytre forstyrrelser, som arbeider nøyaktig.
Denne oppgave lar seg løse ved de trekk som er angitt i de vedføyde patentkrav 1-8.
Grunntanken ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil bli beskrevet i sammenheng med jordmagnetfeltet, idet det vil bli anvendt et enkelt konkret eksempel for belysning.
Første trinn:
I et gitt romkoordinatsystem blir det ved et startmålepunkt som ligger innenfor et magnetisk uforstyrret område, utført på hverandre følgende flere målinger, f.eks. ti, av feltkomponentene for feltvektoren for jordmagnetfeltet. Fra disse målte feltkomponenter kan det avledes en angivelse over tidsmessige endringer av feltkomponentene. Under hensyntagen til de tidsmessige endringer blir det fra de målte feltkomponenter beregnet feltkomponentene for en startfelt- vektor og absoluttverdien av feltstyrken fra startfeltvek-torkomponenten.
Andre muligheter for å tilkjennegi et forløp for jordmagnetfeltet for å skaffe utgangsverdier, vil omfatte: 1) måling av den stedavhengige feltgradient (måling ved flere steder), 2) bestemmelse av feltkarakteristikk ved beregning ved hjelp av en matematisk modell med kjennskap til posisjonen, ved omtrentlig kjennskap til posisjonen på jordoverflaten kan man benytte algoritmer (f.eks. kjent som GEOMAR; MAGVAR; IGRF), for å beregne feltkarakteristikken for jordmagnetfeltet. Geometrien av kunstig frembrakt kvasi-statisk ledefelt lar seg beregne ved hjelp av lover i henhold til Biot-Savart eller også direkte ved hjelp av Maxwells lik-ninger, 3) bestemmelse av feltkarakteristikken ved hjelp av GPS system (GPS: Geophysical Positioning System; MAGVAR-modell), 4) bestemmelse av feltkarakteristikk fra et digitalt kart, 5) bestemmelse av feltkarakteristikk ved hjelp av andre ytterligere sensorer, idet man eksempelvis kan bestemme av-standen til andre fartøy med optiske avstandssensorer og herav bestemme feltforstyrrelsen i det minste kvalitativt, 6) fastleggelse av magnetfeltkarakteristikken ved hjelp av brukerinnganger (forstyrret/uforstyrret), idet det endelig er mulig, ved hjelp av brukerinnganger å meddele til syste-met i kvalitativ form åpenbart magnetisk forstyrrede omgi-velser .
Som første trinn blir det ved det første konkrete eksempel fra de enkelte måleverdier for de respektive feltkomponen ter bestemt deres middelverdi og deres spredning. Verdien av spredningen inneholder en informasjon over størrelsen av de tidsmessige svingninger av feltkomponenten ved startmålepunktet, og da jo mer konstant jordmagnetfeltet er, jo mindre er spredningen av feltkomponentverdien. Av middelverdien av feltkomponentene blir det beregnet en start-absoluttverdi for feltstyrken. Fra de enkelte måleverdier av feltkomponentene vil man for hver enkelt måling beregne den enkelte absoluttverdi for feltstyrken.
Andre trinn:
I det generelle tilfelle blir det nå bestemt en kvalitetsfunksjon, for å frembringe et mål for kvaliteten, dvs. konstantheten, for feltvektoren ved startmålepunktet.
Beregningen av kvalitetsfunksjonen kan finne sted på mange måter, f.eks. ved:
1) anvendelse av Kalman-filtre,
2) anvendelse av maksimum sannsynlighetsoperatorer,
3) tilpasning av en empirisk gitt fordeling,
4) anvendelse av neuronale nett,
5) anvendelse av fuzzy logikk
6) anvendelse av regelbaserte systemer,
7) anvendelse av andre ekspertsystemer.
Ved det eksempelvise konkrete tilfelle blir kvalitetsfunksjonen frembrakt, idet forskjellen mellom de enkelte absoluttverdier av feltstyrken og startabsoluttverdien for feltstyrken adderes kvadratisk, idet den fremskaffede sum blir dividert med antallet av målinger og idet det inverse av denne verdi blir brukt som kvalitetsfunksjon. I dette tilfelle er kvalitetsfunksjonen et rent tall, dvs. en skalar. Jo sterkere feltkomponentene ved målingene svinger, desto større blir de enkelte dannede forskjeller og desto mindre blir verdien av kvalitetsfunksjonen.
Tredje trinn:
Deretter vil det for et nytt målepunkt bli bestemt en estimert verdi respektive forventet verdi for feltstyrkens absoluttverdi og/eller de enkelte feltkomponenter ved det nye målepunkt. Man vil i den forbindelse ta utgangspunkt i de enkelte beregnede absoluttverdier av feltstyrken og/eller i de enkelte målte feltkomponenter.
Videre vil man ved det nye målepunkt like så vel som ved startmålepunktet gjennomføre flere målinger av feltkomponentene for feltvektoren for jordmagnetfeltet. Av disse målte feltkomponenter kan man på sin side utlede en angivelse over tidsmessige endringer av feltkomponentene. Under hensyntagen til de tidsmessige endringer vil man på grunnlag av de målte feltkomponenter beregne feltkomponentene for en ny feltvektor og absoluttverdien for feltstyrken av de nye feltvektorkomponenter.
Beregningen av de virkelige tallverdier for de tre feltkomponenter kan finne sted ved: 1) angivelse av den forrige verdi, dvs. denne blir tatt som den sanne tallverdi,
2) matematisk extrapolering fra tidligere måleverdier,
3) Kl-fremgangsmåte
For det eksempelvise konkrete tilfelle vil man ved dette tredje trinn ved det målepunkt fra de enkelte måleverdier av de respektive feltkomponenter få bestemt deres middelverdi og deres spredning. Verdien av spredningen inneholder også her en informasjon over størrelsen vedrørende de tidsmessige svingninger av feltkomponentene ved dette nye målepunkt. Fra middelverdiene av feltkomponentene blir det reg-net en absoluttverdi for feltstyrken ved det nye målepunkt. Fra måleverdiene av feltkomponentene blir det for hver en kelt måling beregnet den enkelte absoluttverdi for felt-styrke .
Fjerde trinn:
På grunnlag av målingene ved det nye målepunkt slik som ved startmålepunktet, blir det også her bestemt en ny kvalitetsfunksjon. Av de to fremskaffede kvalitetsfunksjoner blir det bestemt en veiefunksjon, som i avhengighet av kvalitetsfunks jonens form kan være en skalar eller en matrise.
I det konkrete eksempelvise tilfelle vil man som forventet verdi respektive estimert verdi for feltvektoren ved det nye målepunkt anta feltvektoren ved startmålepunktet. Sist-nevnte ble, slik det er angitt tidligere, beregnet med utgangspunkt i middelverdien av de der målte feltkomponenter.
På grunnlag av de ved det nye målepunkt enkeltvis målte feltkomponenter, blir igjen deres middelverdi og deres
spredning, og derfra beregnet absoluttverdien av feltvektoren ved det nye målepunkt. Den nye kvalitetsfunksjonen blir beregnet på samme måte som tidligere omtalt, men nå med utgangspunkt i de nye måleverdier.
Fra de to kvalitetsfunksjoner blir det beregnet en veiefunksjon. I den forbindelse blir den nye kvalitetsfunksjon dividert med summen av den forutgående og den nye kvalitetsfunks jon. Veiefunksjonen er her en skalar.
Femte trinn:
Feltvektorens komponenter ved det nye målepunkt blir ved hjelp av veiefunksjonen veid med de ved startmålepunktet oppnådd komponenter for feltvektoren, hvorved man frem-skaffer en stabilisert feltvektor.
Ved det konkrete eksempel vil de enkelte differanser mellom de respektive feltkomponenter for feltvektoren ved det nye målepunkt og dem ved startmålepunktet bli dannet, samt mul-tiplisert med veiefunksjonen, som her er en skalar. Den derved fremskaffede verdi vil deretter bli addert til de tilsvarende feltkomponenter for feltvektoren ved startmålepunktet. Derved vil det bli dannet en ny feltvektor som blir å betegne som stabilisert feltvektor.
Denne regnealgoritme kan brukes videre for å fremskaffe stabiliserte vektorkomponenter ved ytterligere målepunkter.
Man erkjenner at for startmålepunktet og det ytterligere målepunkt kan man gjennomføre de samme regneoperasjoner med de respektive måleverdier, og derved fremskaffe nevnte kvalitet s funksjoner . Kvalitetsfunksjonene blir sammenkoblet til en veiefunksjon, hvormed det bestemmes i hvilken grad den ved det ytterligere målepunkt bestemte feltvektor vil endre startmålepunktets feltvektor, for å frembringe den stabiliserte feltvektor.
Eksempel 1
For ytterligere forklaring vil det hittil anvendte konkrete eksempel bli omtalt nærmere på matematisk måte.
Første trinn:
Ved et stasjonært startpunkt Pa med et på et kjøretøy anordnet magnetkompass blir det fra tidspunkt t=titil tid-punktet t=ti0utført ti målinger av de tre feltkomponenterB<1>!*!, B<2>!*!, B<3>i+i for feltvektoren Bi.
Andre trinn:
Fordi fartøyet står stille vil målingene av feltkomponenten i det vesentlig være konstant. De aktuelle komponenter B<1>!B<2>i B<3>i for feltstyrken Bi blir bestemt ved middelverdidan-nelse av enkeltverdiene:
m=1...3, idet m er indeksen for de tre komponenter.
Fra de beregnede middelverdier B<1>!, B<2>1(B<3>ifor feltstyrken Bi vil man beregne absoluttverdien |BiI:
Tredje trinn:
Med utgangspunkt i til de forskjellige måletider målte en-keltkomponenter av magnetfeltet B<1>!, B<2>i, B<3>ifremkommer en kvalitetsfunks jon Qlrsom er gitt ved den inverse sum av variasjonene av bidragene for de målte feltvektorer I Bil:
Kvalitetsfunksjonen gir et mål for feltkvaliteten ved startpunktet. Jo større svingningene av enkeltverdiene er, desto mindre vil verdien av Qxvære. Her er Qien skalar størrelse. Når det gjelder usikkerhet får man ±l/ Q11/ 2.
Fjerde trinn:
Fartøyet beveger seg til et nytt målepunkt P, som nås ved et tidspunkt tj. Ved hjelp av den beregnede absoluttverdi I Bi I samt kvalitetsfunksjonen Qivil den estimerte verdi for absoluttverdien |Bj| for feltstyrken Bjved nytt målepunkt bli satt lik absoluttverdien for den gamle verdi av Bi dvs. I Bj I = I Bi I .
Femte trinn:
Ved det nye målepunkt vil det på et i forhold til tidspunktet på startpunktet senere tidspunkt tjbli utført ti målinger for de tre feltkomponenter. De forutgående trinn 2-4 vil bli gjentatt tilsvarende, slik at man for det nye målepunkt vil få de tre komponenter B<1->^B<2>jtB<3->j, absoluttverdien |b-}| og kvalitetsfunksjonen Qj.
Sjette trinn:
Som funksjon av den beregnede kvalitetsfunksjon Qiog kvalitetsfunksjonen Qjvil man bestemme en veiefunksjon respektive veiematrise, etter følgende:
Syvende trinn:
Komponentene B^, B<2>j, B<3>j for feltvektoren Bjblir ved hjelp av veiematrisen veid med de ved startmålepunktet innhentede komponenter B<1>iiB<2>i, B<3>ifor feltstyrken Bi, slik at det blir oppnådd en stabilisert feltvektor B<s>tab, som oppviser føl-gende komponenter B<8tabl>j, B<8tab2>j(B<Btab3>j:
Denne regnealgoritme kan man fortsette med for å frembringe stabiliserte vektorkomponenter ved ytterligere målepunkter.
Eksempel 2
I det følgende vil det som et ytterligere eksempel på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bli omtalt det tilfellet ved hvilket de tre komponenter for jordmagnetfeltet vil bli
målt i et kartesisk koordinatsystem ved hjelp av to digita-le magnetkompass som sensorer. De to magnetkompass vil være
anordnet i et måleområde I på to forskjellige stederP<K>(K=l,2) på et fartøy.
Første trinn;
Med hver sensor stasjonær ved startpunktet vil det fra tidspunktet t=titil tidspunktet t=ti0bli utført ti målinger for de tre feltkomponenter B<1:L>i+iiB<21>i+i, B<31>itived målestedet P<1>og av de tre feltkomponenter B<12>i+ifB<22>i+i, B<32>i+ived målestedetP<2>forfeltvektoren B<1>!respektive B<2>i.
Andre trinn:
Fordi fartøyet er stillestående, vil målingene av feltkomponentene i området for startpunktet i det vesentlig være konstante og uavhengige av de respektive målesteder P<K>(K=l,2) . De aktuelle komponenter B<1>1(B<1>2, B^ for feltstyrken Bi vil i den forbindelse bli bestemt ved hjelp av mid-delverdidannelsen av enke1tverdiene:
idet m er indeksen for de tre komponenter.
Det ble fastslått empirisk at de enkelte komponenter parvis mellom de to sensorer oppviste et konstant differansebi-drag, som bare varierte pga. den ved de to sensorer generelt noe forskjellige støygenerering. Det vil således være berettiget å kunne ta middelverdien mellom de to sensorer.
Av de beregnede middelverdier B<1>!, B<2>i(B<3>Xfor feltstyrken Bi vil man kunne beregne absoluttverdien |Bi|:
Tredje trinn:
Ved hjelp av de ved de to forskjellige målesteder målte enkelte feltkomponenter B<11>1+i, B<21>i+i>B<31>i+ived målestedet P<1>og feltkomponentene B<12>i+i, B<22>i+i, B<32>1+ived målestedet P<2>vil det bli bestemt en kvalitetsfunks jon Qi, som blir bestemt ved hjelp av summen av de kvadratiske avvik mellom de parvis med sensoren 1 respektive 2 målte komponenter:
Kvalitetsfunksjonen gir et mål for homogeniteten og derved for kvaliteten for den målte feltvektor Bi ved startpunktet. Jo større forskjellen av de målte enkelverdier er, jo mindre vil verdien av Qivære. Her er Qien skalar størrel-se. For usikkerheten har man ±l/Qi<1/f2>.
Fjerde trinn:
Fartøyet beveger seg i et nytt måleområde II, som blir nådd ved et tidspunkt tj. Ved hjelp av den beregnede absoluttverdi I Bi I samt kvalitetsfunksjonen Qivil den estimerte verdi for absoluttverdien I Bj I for feltstyrken Bji det nye måleområdet bli satt lik absoluttverdien for den gamle verdi av Bi dvs. I Bj I = I Bx I .
Femte trinn:
I det nye måleområdet II vil man i forhold til tidspunktet ti ved senere tidspunkt tjgjennomføre med de to sensorer respektive ti målinger for de tre feltkomponenter B<11>j+i, B<21>j+ifB<31>j+i ved målestedet P<1>og de tre feltkomponenter B<12>j+ifB<22>j+i, B<32>j+ived målestedet P<2>hva angår de tilhørende feltvektorer B^ respektive B<2>j.
De tidligere trinn 2-4 blir tilsvarende repetert, slik at man for det nye målepunkt vil få for de tre komponenter B<1>j, B1-), B<2>j, B<3>j absoluttverdien |Bj| og kvalitetsfunksjonen Qj, nemlig: idet m er indeksen for de tre komponenter.
Ved hjelp av kvalitetsfunksjonen Qnvil man på nytt få et mål for kvaliteten for feltvektoren i det nye måleområdet.
S jette trinn:
Som funksjon for den beregnede kvalitetsfunksjon Qiog kvalitetsfunksjonen Qjblir det bestemt en veiefunksjon Gjsom følger:
Syvende trinn:
Komponentene B^, B<2>jtB<3>jfor feltvektoren Bjblir ved hjelp av veiematrisen Gjveid med de i måleområdet fremskaffede komponenter B<1>!, B<2>i, B<3>ifor feltstyrken Bi, slik at man opp-når en stabilisert feltvektor B<stab>j, som oppviser komponentene B<B>tablj,Batab2j, Betab3j :
Denne regnealgoritme kan man tilsvarende fortsette med for de ytterligere tidsforløp ti+j+p og/eller i ytterligere måleområder, for derved å kunne fremskaffe den tilhørende veiefunksjon respektive veiematrise og de nye stabiliserte vektorkomponenter.
Claims (8)
1. Fremgangsmåte for stabilisering av retningsanvisningen fra magnetkompass ved gjenstander som beveger seg i et magnetfelt, spesielt jordmagnetfeltet eller et fremskaffet ledefelt mot hardmagnetiske eller mykmagnetiske støykilder,karakterisert vedat det a) i et forhåndsgitt romkoordinatsystem R(x1(x2, x3) innenfor et første måleområde a ved i det minste ett målepunkt Pa, som befinner seg i et støyfritt område for magnetfeltet, ved på hverandre følgende tidspunkt til gjennomføres målinger (I>2) av de tre romlige komponenter B<1>^, B<2>ai(B<3>aiav den respektive feltvektor Baifor magnetfeltet,
idet det ut fra komponentene B<1>^, B<2>ai(B3ai for den respektive magnetfeltvektor Baiberegnes i. de respektive komponenter B1^ B<2>arB<3>aav magnetfeltstyrkens absoluttverdi IBaI ii. og/eller for hver måling beregnes magnetfeltstyrkens respektive absoluttverdi |Bai | , b) på grunnlag av magnetfeltvektorens beregnede absoluttverdi I Bai I og/eller de respektive målte komponenterB<1>^, B<2>ai, B<3>ai bestemmes en kvalitetsfunks jon Qisom utgjør et mål for fordelingen av de ved tidspunktene ti ved målepunktet Pa målte komponenter B<1>^, B<2>ai, B<3>aifor magnetfeltvektoren og et mål for kvaliteten for verdien av magnetfeltstyrken, c) på et ytterligere målepunkt Pb på etter hverandre føl-gende tidspunkter K som er senere enn tidspunktene ti, gjennomføres målinger (K l<>>1) av magnetfeltvektorens Bk komponenter B^, B<2>bk, B<3>bk, d) på grunnlag i. av de respektive ab so lutt ve r di er I Bbk I som er beregnet ut fra komponenteneB<1>^, B<2>bk, B<3>bkfor hver måling ii. og/eller magnetfeltvektorens respektive målte komponenter B^bk, B<2>bjc, B<3>bk
bestemmes en kvalitetsfunksjon Qksom utgjør et mål for fordelingen av de ved tidspunktene tk ved målepunktet Pb målte komponenter B<1>^, B<2>bk, B<3>bkfor magnetfeltvektoren og for kvaliteten for verdien av magnetfeltstyrken, e) som funksjon av kvalitetsfunksjonen Qipå tidspunktene ti ved målepunktet Pa og Qkved tidspunktene tk ved målepunktet Pb bestemmes en veiefunksjon eller veiematrise G*, f) komponentene B^k, B<2>bk, B<3>bkfor den nye magnetfeltvektor Bb veies med veiefunksjonen eller veiematrisen Gkslik at det frembringes en stabilisert magnetfeltvektor B<stab>med de stabiliserte komponenter B<stabl>k)B<stab>2k)B<sta>b3k, g) trinnene c) til f), når dette er ønsket, gjentas for ytterligere målinger på etterfølgende tidspunkt ved ytterligere målepunkter P og/eller ytterligere måleområder, og til enhver tid bestemmes en veiefunksjon eller veiematrise, for å fremskaffe de ytterligere stabiliserte komponenter.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert vedat minst én av kvalitetsfunksjonene Q£eller Q^er definert som en kvalitetsfunks jon av type Q,
idet komponentene B™ står generelt for komponentene B1^, B<2>»i, B<3>ai eller B<l>bk, B<2>bk, B<3>bkog tallet N står for det tilsvarende tall I eller K, i. som den inverse sum av variansene av bidragene |Bnl av N målte feltvektorer Bn ifølge
idet IbJ = [{B1^2 + (B<2>„)<2>+ (B<3>n)<2>]<1/2>betegner bidraget av en feltvektor Bn og
idet Ib I = [ (B1 )2 + (B<2>)<2>+ (B3)2] 372 med
og B<n>msom komponent av en
enkel måling betegner absoluttverdien beregnet av komponen-tenes middelverdi eller ii. som den inverse sum av variansen av de enkelte kompo-
nenter E\ av den N målte feltvektor Bn ifølge
3. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat kvalitetsfunksjonen Qj, er definert som en kvalitetsfunks jon av type Q,
idet komponentene Bmn generelt står for komponentene b\} Ci B<2>bk, B<3>bkog tallet N for det tilsvarende tall K, og den anslåtte absoluttverdi Z?| og/eller den anslåtte middelverdi \<é>m bestemmes på basis av komponenteneB<1>^,B<2>ai,B<3>ai, i. som den inverse sum av kvadratiske avvik av bidragene |Bn|av de målte N feltvektorer Bn på en anslått absoluttverdi B ifølge
idet |bJ= [(B^)<2>+ (B2n)2 + (B3n)2]1/2 betegner bidraget av en feltvektor Bn,
eller ii. som den inverse sum av kvadratiske avvik av de enkelte komponenter B<m>nav de målte N feltvektorer Bn på en anslått middelverdi \ Bm av komponentene
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det i første målom-råde a samtidig med de på målepunkt Pa målte komponenter B^i, B<2>ai, B<3>ai av den respektive feltvektor Baigjennomføres ytterligere målinger av de tre komponenter BVi, B<2>a.i(B<3>a-i av feltvektoren Ba-i på et ytterligere målepunkt Pa.,
og/eller
at det ytterligere målepunkt Pb hvor magnetfeltvektorens Bbkkomponenter B1^, B<2>bk, B<3>bkmåles, ligger i et måleområde b og samtidig gjennomføres på et ytterligere målepunkt Pb i det samme måleområde b målinger av de tre komponenter BVk, B<2>b-k, B<3>b'kav feltvektoren Bb'k-
5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat komponentene B<1>a, B<s>a,B<J>aav feltstyrken |bJ i måleområdet A og/eller komponentene B^, B<2>b, B<3>bi måleområdet B bestemmes ved middelverdi-dannelse av enkeltverdiene som er målt på de forskjellige målepunkter innenfor et måleområdet:
6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 4 eller 5,karakterisert vedat minst én av kvalitet sfunksj onene Qieller Q*som en kvalitet sfunksj on av type Q er definert som den inverse sum av kvadratiske avvik av komponentene B<m>XOrB\. apå de forskjellige målepunktene PxiPx. innenfor et måleområde X:
idet generelt
komponentene B^ står for komponentene B^i, B<2>ai, B<3>ai eller bS*, B<2>bk, B<3>bk#komponentene BVn står for komponentene B<1>^, B<2>a.i, B<3>a-i eller BVk, B<2>b-k, B<3>b-k av måleområdet X for et måleområde A eller B, målepunktene PxiPx'står for målepunktene PaiPa- eller PbiPb-09tallet N for det tilsvarende tall I eller K.
7. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat vektfunksjonen Gkfra kvalitetsfunksjonene Qi-Qkberegnes ifølge
8. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat den stabiliserte magnetfeltvektor B<s>tabberegnes med de stabiliserte komponenterBstahl, BstaM,B8tab3 ifølge
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4439945A DE4439945C1 (de) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | Verfahren zur Stabilisierung der Richtungsanzeige von Magnetkompassen |
PCT/EP1995/003330 WO1996015424A1 (de) | 1994-11-09 | 1995-08-22 | Verfahren zur stabilisierung der richtungsanzeige von magnetkompassen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO972110D0 NO972110D0 (no) | 1997-05-07 |
NO972110L NO972110L (no) | 1997-07-07 |
NO315623B1 true NO315623B1 (no) | 2003-09-29 |
Family
ID=6532831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO19972110A NO315623B1 (no) | 1994-11-09 | 1997-05-07 | Stabilisering av retning indikert ved magnetkompass |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5701259A (no) |
EP (1) | EP0791169B1 (no) |
JP (1) | JP3635092B2 (no) |
KR (1) | KR100408120B1 (no) |
CN (1) | CN1080413C (no) |
AT (1) | ATE191971T1 (no) |
AU (1) | AU685678B2 (no) |
DE (2) | DE4439945C1 (no) |
FI (1) | FI116954B (no) |
NO (1) | NO315623B1 (no) |
WO (1) | WO1996015424A1 (no) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19532122C1 (de) * | 1995-08-31 | 1997-02-20 | Leica Ag | Verfahren zur Horizontstabilisierung von Magnetkompassen |
KR100555668B1 (ko) * | 2003-11-11 | 2006-03-03 | 삼성전자주식회사 | 경사진 환경에서 방위각 측정이 가능한 플럭스게이트지자기 센서 및 그 측정 방법 |
CN100476355C (zh) * | 2004-05-19 | 2009-04-08 | 亚洲光学股份有限公司 | 具有方位量测的测距仪及其量测方法 |
US6964107B1 (en) * | 2004-05-27 | 2005-11-15 | Nokia Corporation | System, method, device and computer code product for improving the readability of an electronic compass |
CN100541125C (zh) * | 2004-08-10 | 2009-09-16 | 雅马哈株式会社 | 方位数据生成方法、方位传感器单元以及便携式电子装置 |
KR101095689B1 (ko) * | 2004-10-07 | 2011-12-20 | 야마하 가부시키가이샤 | 지자기 센서 및 지자기 센서의 보정 방법 |
US7437257B2 (en) * | 2004-10-07 | 2008-10-14 | Yamaha Corporation | Geomagnetic sensor and geomagnetic sensor correction method, temperature sensor and temperature sensor correction method, geomagnetism detection device |
FR2939900A1 (fr) * | 2008-12-17 | 2010-06-18 | Sagem Defense Securite | Dispositif d'hybridation en boucle fermee integre par construction. |
US8471869B1 (en) | 2010-11-02 | 2013-06-25 | Google Inc. | Optimizing display orientation |
US8797358B1 (en) | 2010-11-02 | 2014-08-05 | Google Inc. | Optimizing display orientation |
CN107389091A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-11-24 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种数据的检测方法及装置 |
FR3077877B1 (fr) * | 2018-02-14 | 2020-03-13 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede de calibration d'un capteur tri-axe avec selection d'une methode de calibration en fonction de la distribution spatiale des mesures |
TWI844114B (zh) * | 2022-09-22 | 2024-06-01 | 愛盛科技股份有限公司 | 磁場感測裝置 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE145950C (no) * | ||||
DE3341347A1 (de) * | 1983-11-15 | 1985-05-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Koppelnavigationsverfahren fuer strassenfahrzeuge und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
EP0214817B1 (en) * | 1985-09-03 | 1991-12-04 | British Aerospace Public Limited Company | Calibration of magnetic compasses |
EP0226653B1 (de) * | 1985-12-20 | 1989-02-22 | LITEF GmbH | Verfahren zur Kurswinkelbestimmung mittels und zur automatischen Kalibration eines in einem Luftfahrzeug fest montierten Dreiachsen-Magnetometers |
JP2520952B2 (ja) * | 1989-02-06 | 1996-07-31 | 日産自動車株式会社 | 車両用走行方位検出装置 |
JPH03279809A (ja) * | 1990-03-28 | 1991-12-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 方位検出装置 |
US5191528A (en) * | 1990-06-28 | 1993-03-02 | Eaton-Kenway, Inc. | Update marker system for naviagtion of an automatic guided vehicle |
US5247278A (en) * | 1991-11-26 | 1993-09-21 | Honeywell Inc. | Magnetic field sensing device |
US5297063A (en) * | 1991-12-27 | 1994-03-22 | Chrysler Corporation | Method for selecting calibration data for an auto-calibrating compass |
US5187872A (en) * | 1992-04-02 | 1993-02-23 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Communications | Automatic calibration of magnetic compasses |
-
1994
- 1994-11-09 DE DE4439945A patent/DE4439945C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-08-22 EP EP95931181A patent/EP0791169B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-22 AT AT95931181T patent/ATE191971T1/de active
- 1995-08-22 DE DE59508204T patent/DE59508204D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-22 CN CN95196143A patent/CN1080413C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1995-08-22 AU AU34721/95A patent/AU685678B2/en not_active Ceased
- 1995-08-22 KR KR1019970702822A patent/KR100408120B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-08-22 WO PCT/EP1995/003330 patent/WO1996015424A1/de active IP Right Grant
- 1995-08-22 JP JP51566296A patent/JP3635092B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-11-06 US US08/553,833 patent/US5701259A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-05-07 FI FI971950A patent/FI116954B/fi not_active IP Right Cessation
- 1997-05-07 NO NO19972110A patent/NO315623B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0791169B1 (de) | 2000-04-19 |
NO972110D0 (no) | 1997-05-07 |
EP0791169A1 (de) | 1997-08-27 |
NO972110L (no) | 1997-07-07 |
WO1996015424A1 (de) | 1996-05-23 |
CN1163662A (zh) | 1997-10-29 |
US5701259A (en) | 1997-12-23 |
KR100408120B1 (ko) | 2004-01-24 |
JP3635092B2 (ja) | 2005-03-30 |
FI971950A0 (fi) | 1997-05-07 |
CN1080413C (zh) | 2002-03-06 |
FI116954B (fi) | 2006-04-13 |
AU685678B2 (en) | 1998-01-22 |
DE4439945C1 (de) | 1996-02-08 |
KR970707427A (ko) | 1997-12-01 |
JPH10508702A (ja) | 1998-08-25 |
ATE191971T1 (de) | 2000-05-15 |
AU3472195A (en) | 1996-06-06 |
FI971950A (fi) | 1997-05-07 |
DE59508204D1 (de) | 2000-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2220346C (en) | Method for determining the direction of the earth's magnetic field | |
US6860023B2 (en) | Methods and apparatus for automatic magnetic compensation | |
US4870602A (en) | Method for determining route angles | |
RU2395061C1 (ru) | Способ определения местоположения подвижных объектов и комплексированная навигационная система для его реализации | |
US5339246A (en) | Apparatus for correcting vehicular compass heading with the aid of the global positioning system | |
NO315623B1 (no) | Stabilisering av retning indikert ved magnetkompass | |
AU2005201584A1 (en) | Method for estimating the accuracy of azimuthal orientations and portable sighting device | |
EP0629877A1 (en) | GPS-aided dead reckoning navigation | |
US9664810B2 (en) | Method of locating the position of linear objects | |
US20170010127A1 (en) | Optoelectronic measuring device and method for disturbance detection | |
CA2967833C (en) | Optoelectronic measuring device having magnetic compass and compensation functionality | |
Liu et al. | Compensation of geomagnetic vector measurement system with differential magnetic field method | |
CN108871301A (zh) | 磁场方位测量方法 | |
Pitteway et al. | Toward an optimum receiving array and pulse set for the Dynasonde | |
Basterretxea-Iribar et al. | Towards an improvement of magnetic compass accuracy and adjustment | |
Qi et al. | Geographic True Navigation Based on Real-time Measurements of Geomagnetic Fields | |
Zhang et al. | RETRACTED: An improved RISS-GPS ship navigation approach via azimuth updates and magnetometer-calibration technology | |
CA2255115C (en) | Method and device for determining correction parameters | |
RU2686855C1 (ru) | Градиентометрический способ магнитной съемки и устройство для его осуществления | |
US20130080103A1 (en) | Method And Detector For Searching A Transmitter | |
RU2365877C1 (ru) | Способ определения магнитной девиации на подвижном объекте | |
US6336081B1 (en) | Geomagnetic field direction measuring system | |
RU2186966C2 (ru) | Способ определения и компенсации магнитной девиации инклинометра | |
RU2292526C1 (ru) | Способ определения геодезических координат объекта | |
US11333498B2 (en) | Magnetic compass compensation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |