RU145937U1 - DEVICE OF AUTONOMOUS CORRECTION OF THE COURSE ANGLE OF THE AIRCRAFT - Google Patents

DEVICE OF AUTONOMOUS CORRECTION OF THE COURSE ANGLE OF THE AIRCRAFT Download PDF

Info

Publication number
RU145937U1
RU145937U1 RU2014109833/07U RU2014109833U RU145937U1 RU 145937 U1 RU145937 U1 RU 145937U1 RU 2014109833/07 U RU2014109833/07 U RU 2014109833/07U RU 2014109833 U RU2014109833 U RU 2014109833U RU 145937 U1 RU145937 U1 RU 145937U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
angle
determining
calculator
magnetic
Prior art date
Application number
RU2014109833/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Анатольевич Игнатьев
Александр Александрович Скрипкин
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского"
Priority to RU2014109833/07U priority Critical patent/RU145937U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU145937U1 publication Critical patent/RU145937U1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

Устройство автономной коррекции курсового угла летательного аппарата, включающее в себя блок из трех ортогональных жестко закрепленных на корпусе летательного аппарата магнитометров для измерения продольной, поперечной и нормальной составляющих вектора напряженности результирующего магнитного поля летательного аппарата на оси связанной с летательным аппаратом системы координат, гироскоп направления для определения гироскопического курса летательного аппарата, гировертикаль для определения углов крена и тангажа летательного аппарата, первый вычислитель для определения в процессе предстартовой подготовки, либо сразу после старта коэффициентов Пуассона и компонент постоянного магнитного поля летательного аппарата, причем выходы блока магнитометров по продольной, поперечной и нормальной составляющим вектора напряженности результирующего магнитного поля летательного аппарата, гироскопа направления по углу гироскопического курса летательного аппарата и гировертикали по углам крена и тангажа летательного аппарата соединены с входом первого вычислителя, отличающееся тем, что дополнительно включены второй вычислитель для определения текущего значения магнитного курса летательного аппарата, третий вычислитель для определения текущего значения угла магнитного склонения, четвертый вычислитель для определения текущего значения угла магнитного наклонения, пятый вычислитель для определения корректирующего значения угла курса летательного аппарата и соответствующих ему значений углов крена и тангажа летательного аппарата, блок переключения с запоминающим устройством и сумматор, причем вы�A device for autonomous correction of the course angle of an aircraft, including a block of three orthogonal magnetometers rigidly fixed on the aircraft’s body for measuring the longitudinal, transverse and normal components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the aircraft on the axis of the coordinate system associated with the aircraft, and a directional gyroscope for determining gyroscopic course of the aircraft, gyro-vertical for determining the roll angles and pitch of the aircraft arata, the first calculator for determining during pre-launch preparation, or immediately after the start of Poisson's ratios and components of the constant magnetic field of the aircraft, and the outputs of the magnetometer block along the longitudinal, transverse and normal components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the aircraft, gyroscope direction in the angle of the gyroscopic course the aircraft and gyrovertical angles of heel and pitch of the aircraft are connected to the input of the first computer, exl which further includes a second calculator for determining the current value of the magnetic course of the aircraft, a third calculator for determining the current value of the angle of magnetic declination, a fourth calculator for determining the current value of the angle of magnetic inclination, a fifth calculator for determining the correction value of the angle of the aircraft and its corresponding the values of the roll angles and pitch of the aircraft, a switching unit with a storage device and an adder, and you

Description

Полезная модель относится к пилотажно-навигационной технике и может быть использовано для повышения точности определения параметров ориентации летательных аппаратов, а именно для автономной коррекции курсового угла летательного аппарата.The utility model relates to flight and navigation technology and can be used to increase the accuracy of determining the orientation parameters of aircraft, namely for autonomous correction of the course angle of the aircraft.

Известны устройства по способу астрономической коррекции курсового угла летательных аппаратов [Помыкаев И.И., Селезнев В.П., Дмитроченко Л.А. Навигационные приборы и системы. Уч. пос. для вузов / Под ред. И.И. Помыкаева.- М.: Машиностроение, 1983. - 456 с] - астрономические компасы, использующие закономерности движения небесных светил (в первую очередь Солнца), для определения истинного курса, имеющие в своем составе блоки оптических датчиков с системами визирования. Основными идеями построения астрономических компасов являются две: первая - построение модели автоматически действующей небесной сферы (точнее части ее), в результате чего образуется указатель истинного меридиана (экваториальный астрономический компас); другая - измерение курсового угла светила путем пеленгации последнего и вычисление азимута светила по данным координат местонахождения объекта и географического места светила (горизонтальный астрономический компас). Суммирование этих двух углов дает истинный курс.Known devices according to the method of astronomical correction of the heading angle of aircraft [Pomykaev II, Seleznev VP, Dmitrochenko L.A. Navigation devices and systems. Uch. pos. for universities / Ed. I.I. Pomykaeva.- M .: Mashinostroenie, 1983. - 456 s] - astronomical compasses that use the laws of motion of celestial bodies (primarily the Sun) to determine the true course, which include optical sensor units with sighting systems. The main ideas for constructing astronomical compasses are two: the first is the construction of a model of an automatically acting celestial sphere (more precisely, parts of it), as a result of which a pointer to the true meridian is formed (equatorial astronomical compass); the other is measuring the course angle of the star by detecting the latter and calculating the azimuth of the star according to the coordinates of the location of the object and the geographic location of the star (horizontal astronomical compass). The summation of these two angles gives a true course.

Недостатком устройств астрономической коррекции курса летательного аппарата является возможность функционирования только при оптической видимости Солнца и знании географических координат местонахождения, а также необходимость наличия дополнительных оптических устройств на борту летательного аппарата.A disadvantage of devices for astronomical course correction of an aircraft is the ability to function only with optical visibility of the Sun and knowledge of the geographical coordinates of the location, as well as the need for additional optical devices on board the aircraft.

Известны устройства по способу коррекции курсового угла летательного аппарата с помощью радиотехнических средств [Селезнев В.П. Навигационные устройства. Уч. пос. для вузов.- 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1974. - 600 с; Патент на изобретение РФ №2138060. Устройство формирования навигационных поправок, МПК G01S 3/10, G01C 21/24, опубликован 20.09.1999 г.]. Указанные устройства включают в свой состав дополнительные радиопередающие и радиоприемные блоки, а также системы пеленгации радиомаяков.Known devices for the method of correction of the course angle of the aircraft using radio equipment [Seleznev V.P. Navigation devices. Uch. pos. for universities. - 2nd ed. - M.: Mechanical Engineering, 1974. - 600 s; Patent for the invention of the Russian Federation No. 2138060. The device for the formation of navigation corrections, IPC G01S 3/10, G01C 21/24, published on September 20, 1999]. These devices include additional radio transmitting and receiving units, as well as direction finding systems for radio beacons.

Недостатком устройств по данному способу является необходимость наличия дополнительных радиоприемных и радиопередающих устройств на борту летательного аппарата, а также наличие постоянно действующей, например, наземной, сети радиомаяков.The disadvantage of the devices according to this method is the need for additional radio receivers and radio transmitting devices on board the aircraft, as well as the presence of a permanent, for example, ground, network of beacons.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство по способу определения девиации курсоуказателя подвижного объекта [Патент на изобретение РФ №1633930, МПК G01C 17/38, опубликовано 24.07.1989 г.]. Способ и реализующее его устройство, включающее в себя гироскоп направления, гировертикаль, трехкомпонентный магнитометр и вычислитель, основаны на предстартовом определении коэффициентов Пуассона и компонент постоянного магнитного поля подвижного объекта и использовании разработанных зависимостей для определения магнитного курса в процессе движения объекта.Closest to the claimed device is a device according to the method for determining the deviation of the direction indicator of a moving object [Patent for the invention of the Russian Federation No. 1633930, IPC G01C 17/38, published July 24, 1989]. The method and the device that implements it, including a directional gyroscope, a vertical gyro, a three-component magnetometer and a calculator, are based on a pre-launch determination of the Poisson's ratios and components of the constant magnetic field of a moving object and the use of the developed dependences to determine the magnetic course during the movement of the object.

Недостатком устройства по данному способу является невозможность автономной коррекции курсового угла летательного аппарата, причем отсутствие данной информации приводит к накоплению ошибок в определении параметров ориентации летательного аппарата.The disadvantage of the device according to this method is the impossibility of autonomous correction of the course angle of the aircraft, and the lack of this information leads to the accumulation of errors in determining the orientation parameters of the aircraft.

Задача настоящей полезной модели направлена на повышение безопасности полетов в результате повышения точности определения курсового угла летательного аппарата без привлечения дополнительной внешней информации.The objective of this utility model is to improve flight safety as a result of increasing the accuracy of determining the heading angle of an aircraft without involving additional external information.

Поставленная задача решается тем, что в устройство автономной коррекции курсового угла летательного аппарата, включающее в себя блок из трех ортогональных жестко закрепленных на корпусе летательного аппарата магнитометров для измерения продольной, поперечной и нормальной составляющих вектора напряженности результирующего магнитного поля летательного аппарата на оси связанной с летательным аппаратом системы координат, гироскоп направления для определения гироскопического курса летательного аппарата, гировертикаль для определения углов крена и тангажа летательного аппарата, первый вычислитель для определения в процессе предстартовой подготовки, либо сразу после старта коэффициентов Пуассона и компонент постоянного магнитного поля летательного аппарата, причем выходы блока магнитометров по продольной, поперечной и нормальной составляющим вектора напряженности результирующего магнитного поля летательного аппарата, гироскопа направления по углу гироскопического курса летательного аппарата и гировертикали по углам крена и тангажа летательного аппарата соединены с входом первого вычислителя, согласно решению дополнительно включены второй вычислитель для определения текущего значения магнитного курса летательного аппарата, третий вычислитель для определения текущего значения угла магнитного склонения, четвертый вычислитель для определения текущего значения угла магнитного наклонения, пятый вычислитель для определения корректирующего значения угла курса летательного аппарата и соответствующих ему значения углов крена и тангажа летательного аппарата, блок переключения с запоминающим устройством и сумматор, причем выходы блока магнитометров по продольной, поперечной и нормальной составляющим вектора напряженности результирующего магнитного поля летательного аппарата дополнительно соединены с входом второго вычислителя, выход первого вычислителя соединен с входами второго вычислителя, выходы гировертикали по углам крена и тангажа летательного аппарата соединены с входами второго вычислителя, выход гироскопа направления по углу гироскопического курса летательного аппарата и выход пятого вычислителя по корректирующему сигналу курса соединен с входами блока переключения с запоминающим устройством, выход которого совместно с выходами второго и третьего вычислителя соединен с входами сумматора, выход которого поступает в пилотажно-навигационный комплекс летательного аппарата и, кроме того, соединен с входами третьего, четвертого и пятого вычислителей, выход четвертого вычислителя по текущему значению угла магнитного наклонения соединен с входом пятого вычислителя, с выхода которого в пилотажно-навигационный комплекс летательного аппарата поступают значения по корректирующим углам крена и тангажа летательного аппарата. Схема предлагаемого устройства поясняется чертежом.The problem is solved in that in the device for autonomous correction of the heading angle of the aircraft, which includes a block of three orthogonal magnetometers rigidly fixed to the body of the aircraft for measuring the longitudinal, transverse and normal components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the aircraft on the axis associated with the aircraft coordinate systems, directional gyroscope for determining the gyroscopic heading of an aircraft, vertical gyro for determining I roll angle and pitch of the aircraft, the first calculator to determine during pre-launch preparation, or immediately after the start of the Poisson ratios and components of the constant magnetic field of the aircraft, and the outputs of the magnetometer block along the longitudinal, transverse and normal components of the vector of the intensity of the resulting magnetic field of the aircraft, gyroscope directions in the angle of the gyroscopic course of the aircraft and gyrovertical in the angles of roll and pitch of the aircraft soy inens with the input of the first computer, according to the solution, a second computer for determining the current value of the magnetic course of the aircraft, a third computer for determining the current value of the angle of magnetic declination, a fourth computer for determining the current value of the angle of magnetic inclination, and a fifth computer for determining the correcting value of the angle of the aircraft’s course are additionally included the apparatus and the corresponding values of the roll and pitch angles of the aircraft, the switching unit with m device and an adder, the outputs of the magnetometer block along the longitudinal, transverse and normal components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the aircraft are additionally connected to the input of the second computer, the output of the first computer is connected to the inputs of the second computer, the gyro vertical outputs along the bank and pitch angles of the aircraft are connected to the inputs of the second computer, the output of the directional gyroscope along the angle of the gyroscopic heading of the aircraft and the output of the fifth computer according to the correction to the dangling heading signal, it is connected to the inputs of the switching unit with a memory device, the output of which, together with the outputs of the second and third computers, is connected to the inputs of the adder, the output of which goes to the flight-navigation complex of the aircraft and, in addition, is connected to the inputs of the third, fourth, and fifth computers , the output of the fourth computer on the current value of the angle of magnetic inclination is connected to the input of the fifth computer, the output of which is in the flight-navigation complex of the aircraft Values are received from the correcting angles of the roll and pitch of the aircraft. The scheme of the proposed device is illustrated in the drawing.

Устройство включает в себя блок из трех ортогональных жестко закрепленных на корпусе объекта магнитометров (1) для измерения продольной (Tх), поперечной (Tг) и нормальной (Tу) составляющих вектора напряженности результирующего магнитного поля объекта на оси связанной с летательным аппаратом (ЛА) системы координат OXYZ, гироскоп (2) для определения направления гироскопического курса (φг) подвижного объекта, гировертикаль (3) для определения углов крена (γ) и тангажа (υ) подвижного объекта, выполненные, например, по МЕМС-технологии, первый вычислитель (4) для определения в процессе предстартовой подготовки, либо сразу после старта коэффициентов Пуассона и компонент постоянного магнитного поля подвижного объекта, причем выходы блока магнитометров (1) по продольной, поперечной и нормальной составляющим вектора напряженности результирующего магнитного поля летательного аппарата, гироскопа направления (2) по углу гироскопического курса летательного аппарата и гировертикали (3) по углам крена и тангажа летательного аппарата соединены с входом первого вычислителя (4), на вход первого вычислителя, кроме того, подаются, например, с потенциометра ручной выставки, стартовые значения горизонтальной (Tг0) и вертикальной (Tв0) составляющих вектора напряженности геомагнитного поля и угла магнитного наклонения (Θ), измеренные, например, с помощью дефлектора и инклинатора, а выходы блока магнитометров (1) по продольной, поперечной и нормальной составляющим вектора напряженности результирующего магнитного поля ЛА дополнительно соединены с входом второго вычислителя (5), выход первого вычислителя (4) соединен с входами второго вычислителя (5), причем первый вычислитель (4) задействован только в процессе предстартовой подготовки, либо сразу после старта, выходы гировертикали (3) по углам крена и тангажа летательного аппарата соединены с входами второго вычислителя (5), выход гироскопа направления (2) по углу гироскопического курса летательного аппарата и выход пятого вычислителя (8) по корректирующему сигналу курса соединен с входами блока переключения с запоминающим устройством (9), выход которого совместно с выходами второго (5) и третьего вычислителя (6) соединен с входами сумматора (10), выход которого по скорректированному углу курса поступает в пилотажно-навигационный комплекс (ПНК) летательного аппарата и, кроме того, соединен с входами третьего (6), четвертого (7) и пятого (8) вычислителей, на входы третьего (6) и четвертого вычислителей (7) с ПНК поступают данные о времени полета (t) и скорости полета (V) летательного аппарата, на вход третьего вычислителя (6), кроме того, подаются, например, с потенциометра ручной выставки, стартовые значения широты и долготы, а также текущие координаты Северного магнитного полюса и координаты Северного географического полюса, на вход четвертого вычислителя (7), кроме того, подаются, например, с потенциометра ручной выставки, стартовое значение угла магнитного наклонения (©), выход четвертого вычислителя (7) по текущему значению угла магнитного наклонения соединен с входом пятого вычислителя (8), с выхода которого в ПНК летательного аппарата поступают значения по корректирующим углам крена и тангажа летательного аппарата.The device includes a block of three orthogonal magnetometers rigidly fixed on the object’s body (1) to measure the longitudinal (T x ), transverse (T g ) and normal (T y ) components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the object on the axis associated with the aircraft ( LA) OXYZ coordinate systems, a gyroscope (2) for determining the direction of the gyroscopic course (φ g ) of a moving object, a gyro-vertical (3) for determining roll angles (γ) and pitch (υ) of a moving object, made, for example, according to the MEMS technology, first calculation reference bar (4) for determining during pre-launch preparation, or immediately after the start of the Poisson ratios and components of the constant magnetic field of a moving object, and the outputs of the magnetometer block (1) along the longitudinal, transverse and normal components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the aircraft, directional gyroscope ( 2) at the angle of the gyroscopic course of the aircraft and gyrovertical (3) at the angles of roll and pitch of the aircraft are connected to the input of the first calculator (4), to the input of the first the calculator, in addition, are fed, for example, from a manual exhibition potentiometer, the starting values of the horizontal (T g0 ) and vertical (T b0 ) components of the geomagnetic field strength vector and the angle of magnetic inclination (Θ), measured, for example, using a deflector and an inclinator, and the outputs of the magnetometer block (1) along the longitudinal, transverse and normal components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the aircraft are additionally connected to the input of the second computer (5), the output of the first computer (4) is connected to the inputs of the second an alternator (5), and the first calculator (4) is involved only in the prelaunch process, or immediately after the start, the gyro vertical outputs (3) at the bank and pitch angles of the aircraft are connected to the inputs of the second calculator (5), the direction gyro output (2) the angle of the gyroscopic heading of the aircraft and the output of the fifth transmitter (8) is connected to the inputs of the switching unit with a memory device (9) by the course correction signal, the output of which, together with the outputs of the second (5) and third computer (6), is connected to the input by an adder (10), the output of which, according to the corrected course angle, enters the flight-navigation complex (PNK) of the aircraft and, in addition, is connected to the inputs of the third (6), fourth (7) and fifth (8) calculators, to the inputs of the third (6) and the fourth calculator (7) from the PNA, data on the flight time (t) and flight speed (V) of the aircraft are received, the input of the third calculator (6), in addition, are fed, for example, from a manual exhibition potentiometer, starting values latitudes and longitudes, as well as the current coordinates of the North magnetic field The coordinates and coordinates of the North Geographic Pole, at the input of the fourth calculator (7), are also fed, for example, from a manual exhibition potentiometer, the starting value of the angle of magnetic inclination (©), the output of the fourth calculator (7) according to the current value of the angle of magnetic inclination is connected to the input of the fifth calculator (8), from the output of which the PNK of the aircraft receives values for the correcting angles of the roll and pitch of the aircraft.

Приведем теоретическое обоснование, позволяющее реализовать предлагаемое устройство.We give a theoretical justification that allows us to implement the proposed device.

Из теории и практики магнитных измерений известно, что 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 подвижном объекте элементов из магнитомягких и магнитотвердых материалов, характеризуемые магнитной восприимчивостью к внешнему магнитному полю (намагничиваемостью в технологических и эксплуатационных условиях).It is known from the theory and practice of magnetic measurements that the magnetic deviations of magnetically sensitive sensors are due to the presence of the intrinsic magnetic field of the carrier on which they are mounted, and geometric deviations are due to a change in the orientation of the moving object relative to the geomagnetic field. Moreover, the structure of the object’s own magnetic field is such that it contains constant and variable components. The constant magnetic field of the carrier is determined by the presence on the moving object of elements made of soft and magnetically hard materials, characterized by magnetic susceptibility to an external magnetic field (magnetization under technological and operating conditions).

Эта составляющая напряженности магнитного поля носителя (δTп=colon (P, Q, R) фиксирована относительно корпуса основания при изменении ориентации объекта. Переменное магнитное поле носителя δTпер складывается из четырех составляющих: магнитного поля вихревых токов δTвх; индуктивного поля магнитных масс δTи; магнитного поля электрических нагрузок δTэ; магнитного поля двигателей δTдв.This component of the magnetic field strength of the carrier (δT p = colon (P, Q, R) is fixed relative to the base body when the orientation of the object changes. The alternating magnetic field of the carrier δT per consists of four components: the magnetic field of the eddy currents δT in ; the inductive field of the magnetic mass δT and ; magnetic field of electric loads δT e ; magnetic field of motors δT dv .

Напряженность результирующего магнитного поля носителя определяется векторной суммой составляющихThe intensity of the resulting magnetic field of the carrier is determined by the vector sum of the components

где: T- напряженность геомагнитного поля.where: T is the geomagnetic field strength.

Превалирующую роль в формировании магнитного поля носителя обычно играют три первые составляющие (причем и образуют в сумме магнитные помехи от ферромагнитных масс ) и определяемые в проекциях на связанные оси объекта OXYZ векторно-магнитным уравнением Пуассона:The prevailing role in the formation of the magnetic field of the carrier is usually played by the first three components (and and add up to magnetic interference from ferromagnetic masses ) and determined in projections onto the connected axes of the OXYZ object by the Poisson vector-magnetic equation:

, ,

где: S - матрица коэффициентов Пуассона:where: S - matrix of Poisson's ratios:

A - матрица ориентации системы координат, связанной с объектом OXYZ, относительно горизонтальной геомагнитной системы координат.A is the orientation matrix of the coordinate system associated with the OXYZ object relative to the horizontal geomagnetic coordinate system.

Переменную и постоянную составляющие собственного магнитного поля подвижного поискового объекта, определяемые соответственно коэффициентами Пуассона и компонентами постоянного магнитного поля подвижного объекта, находим следующим образом.The variable and constant components of the intrinsic magnetic field of the moving search object, respectively determined by the Poisson ratios and the components of the constant magnetic field of the moving object, are found as follows.

Предположим, что имеется не менее четырех результатов экспериментов, проведенных при четырех различных курсах φi объекта, на каждом из которых при соответствующих значениях углов тангажа υi и крена γi (указанные измерения возможно проводить также сразу после взлета объекта на вираже в процессе набора им высоты), измеряют продольную Txi, поперечную Tzi и нормальную Tyi компоненты результирующего магнитного поля объекта; формирует три разностных уравнения Пуассона (2), которые запишутся в матричном виде следующим образом:Suppose that there are at least four results of experiments carried out at four different courses φ i of the object, on each of which with corresponding values of pitch angles υ i and roll γ i (these measurements can also be carried out immediately after take-off of the object in a turn in the process of recruiting height), measure the longitudinal T xi , transverse T zi and normal T yi components of the resulting magnetic field of the object; forms three difference Poisson equations (2), which are written in matrix form as follows:

Разностные уравнения (4) должны удовлетворять непременному условию (i≠j) и каждый результат эксперимента (i или j) не должен повторяться в системе более чем два раза.Difference equations (4) must satisfy the indispensable condition (i ≠ j) and each experiment result (i or j) should not be repeated more than two times in the system.

Системе трех уравнений вида (4) соответствует система девяти скалярных разностных уравнений Пуассона следующего вида:The system of three equations of the form (4) corresponds to the system of nine scalar difference Poisson equations of the following form:

где: ai, aj, bi, bj, ci, cj - функции, определяемые зависимостями от составляющих Tг, Tв вектора T- и углов ориентации подвижного объектаwhere: a i , a j , b i , b j , c i , c j are functions determined by the dependences on the components of T g , T in the vector T - and the orientation angles of the moving object

i; υi; γi; φj; υj; γj): при ;i ; υ i ; γ i ; φ j ; υ j ; γ j ): for ;

Выражения для aj, bj, cj имеют аналогичный вид.The expressions for a j , bj, c j have a similar form.

Систему девяти скалярных уравнений вида 5 можно привести к матричной форме:The system of nine scalar equations of type 5 can be reduced to the matrix form:

где: X-, Y- - матрицы-столбы размером (9×1); N - квадратная матрица размером (9×9) с элементами:where: X - , Y - - matrix-pillars of size (9 × 1); N is a square matrix of size (9 × 9) with elements:

ai,j=(ai-aj); bi,j=(bi-bj); ci,j=(cij); . a i, j = (a i -a j ); b i, j = (b i -b j ); c i, j = (c i -c j ); .

Причем:Moreover:

где: TX12=TX1-TX2; TY12=TY1-TY2; … TZ24=TZ2-TZ4.where: T X12 = T X1 -T X2 ; T Y12 = T Y1 -T Y2 ; ... T Z24 = T Z2 -T Z4 .

Матрица N для системы девяти уравнений вида (5), соответствующая варианту троек экспериментов типа (1-2)_→(1-3)_→(2-4) имеет следующий вид:The matrix N for the system of nine equations of the form (5) corresponding to the variant of triples of experiments of the type (1-2) _ → (1-3) _ → (2-4) has the following form:

Матрица N является неособенной, так как не содержит линейно зависимые строки и столбцы. Для нахождения обратной матрицы N-1 детерминант матрицы N может быть определен по стандартной программе, например, приведением матрицы к форме Фробениуса (диагонализация матрицы) с последующим определением произведения элементов главной диагонали; окончательно детерминант матрицы N имеет вид:The matrix N is nonsingular since it does not contain linearly dependent rows and columns. To find the inverse matrix N -1, the determinants of the matrix N can be determined by a standard program, for example, by reducing the matrix to the Frobenius form (diagonalization of the matrix), followed by determining the product of the elements of the main diagonal; finally, the determinant of the matrix N has the form:

Решая далее уравнение (7) относительно Y-, получим:Further solving equation (7) with respect to Y - , we obtain:

Раскрывая решение (11), используя формулы Крамера, находим следующие выражения для определения коэффициентов Пуассона и составляющих вектора постоянного магнитного поля носителя:Revealing the solution of (11) using the Cramer formula, we find the following expressions for determining the Poisson ratios and components of the carrier constant magnetic field vector:

где: Fi - вспомогательные функции, зависящие от углов ориентации носителя (φi; υi; γi) и угла магнитного наклонения Θ:where: F i - auxiliary functions depending on the orientation angles of the carrier (φ i ; υ i ; γ i ) and the angle of magnetic inclination Θ:

где:Where:

После определения коэффициентов Пуассона составляющие вектора постоянного магнитного поля носителя определяются следующим образом; запишем матричное уравнение Пуассона (2) в виде:After determining the Poisson's ratios, the components of the carrier constant magnetic field vector are determined as follows; we write the Poisson matrix equation (2) in the form:

Отсюда в скалярной форме алгоритмы определения составляющих вектора постоянного магнитного поля носителя принимают вид:Hence, in scalar form, the algorithms for determining the components of the carrier constant magnetic field vector take the form:

в котором функции ai, bi, ci определяются выражениями (6).in which the functions a i , b i , c i are determined by expressions (6).

Напряженность магнитных помех от ферромагнитных масс объекта может превышать по модулю вектора T- напряженности геомагнитного поля. При этом магнитные девиации магниточувствительных датчиков курсовых систем могут достигать нескольких десятков градусов.The magnetic interference intensity from the ferromagnetic masses of the object can exceed the modulus of the vector T - the intensity of the geomagnetic field. In this case, the magnetic deviation of the magnetically sensitive sensors of the exchange rate systems can reach several tens of degrees.

Преобразуем матричное уравнение Пуассона (2) к следующему виду:We transform the Poisson matrix equation (2) to the following form:

где: TX, TY, TZ - проекции вектора T- результирующего магнитного поля объекта на его оси OX, OY, OZ; E - единичная матрица размером (3×3); TГ, TВ - горизонтальная и вертикальная составляющие вектора T- напряженности геомагнитного поля;where: T X , T Y , T Z - projection of the vector T - the resulting magnetic field of the object on its axis OX, OY, OZ; E is the identity matrix of size (3 × 3); T Г , T В - horizontal and vertical components of the vector T - geomagnetic field strength;

Θ - угол магнитного наклонения вектора T- напряженности геомагнитного поля; - матрица направляющих косинусов, где:Θ is the angle of magnetic inclination of the vector T is the geomagnetic field strength; - matrix of guide cosines, where:

a11=cosυcosφ; a21=-sinφsinγ-sinυcosφcosγ; a31=sinυcosφsinγ-sinφcosγ; a12=sinυ; a22=cosυcosγ; a32=-sinγcosυ; a13=cosυsinφ; a23=cosφsinγ-sinυsinφcosγ; a33=sinυsinφsinγ+cosφcosγ; далее обозначены s- sin; c- cos; φ, υ, γ - углы магнитного курса, тангажа и крена летательного аппарата соответственно.a 11 = cosυcosφ; a 21 = -sinφsinγ-sinυcosφcosγ; a 31 = sinυcosφsinγ-sinφcosγ; a 12 = sinυ; a 22 = cosυcosγ; a 32 = -sinγcosυ; a 13 = cosυsinφ; a 23 = cosφsinγ-sinυsinφcosγ; a 33 = sinυsinφsinγ + cosφcosγ; further indicated are s-sin; c- cos; φ, υ, γ are the angles of the magnetic course, pitch and roll of the aircraft, respectively.

Из теории и практики измерения магнитных девиаций известно, что коэффициенты Пуассона (a, b,. k) и составляющие постоянного магнитного поля объекта можно считать постоянными величинами для конкретного фиксированного распределения ферромагнитных масс объекта.From theory and practice of measuring magnetic deviations, it is known that the Poisson's ratios (a, b ,. k) and the components of the constant magnetic field of an object can be considered constant values for a specific fixed distribution of the ferromagnetic masses of the object.

Матричное уравнение (17) приведем к скалярному виду:We reduce the matrix equation (17) to the scalar form:

Введем следующие обозначения:We introduce the following notation:

элементы матрицы M:elements of the matrix M:

Систему уравнений (18) сведем к матричному виду:We reduce the system of equations (18) to the matrix form:

где: M - квадратная матрица размером (3×3);where: M is a square matrix of size (3 × 3);

Sx=Tx-P; SY=TY-Q; SZ=TZ-R.S x = T x -P; S Y = T Y -Q; S Z = T Z -R.

Решая уравнение (23), получимSolving equation (23), we obtain

где: M-1 - обратная матрица;where: M -1 is the inverse matrix;

пъ гп м 11 12 13pa gp m 11 12 13

По формулам Крамера:According to Cramer's formulas:

очевидно, что it's obvious that

Введем вспомогательные функции:We introduce the auxiliary functions:

В итоге соотношения для нахождения горизонтальной Tг и вертикальной Tв составляющих вектора T- напряженности геомагнитного поля запишутся в следующем виде:As a result, the ratios for finding horizontal T g and vertical T in the components of the vector T - the geomagnetic field strength are written in the following form:

Соотношение для нахождения магнитного курса запишется в следующем виде:The ratio for finding the magnetic course is written as follows:

где: Where:

Дополнительно рассмотрим трехкомпонентный магнитометр, чувствительные элементы которого жестко установлены на борту ЛА таким образом, что углы крена (γ) и тангажа (υ) ЛА одновременно являются углами отклонения чувствительных элементов магнитометра от горизонтальной плоскости. Показания магнитометра определяются проекциями вектора T- напряженности геомагнитного поля на оси датчика. Рассмотрим следующий вариант определения магнитного курса на борту ЛА. Используя ранее принятые обозначения, запишем проекции вектора T- напряженности геомагнитного поля на оси горизонтального сопровождающего трехгранника:Additionally, we consider a three-component magnetometer, the sensitive elements of which are rigidly mounted on board the aircraft in such a way that the angles of roll (γ) and pitch (υ) of the aircraft are simultaneously the angles of deviation of the sensitive elements of the magnetometer from the horizontal plane. The magnetometer readings are determined by the projections of the vector T - the geomagnetic field strength on the axis of the sensor. Consider the following option for determining the magnetic course on board an aircraft. Using the previously accepted notation, we write the projections of the vector T - the geomagnetic field strength on the axis of the horizontal accompanying trihedron:

где Where

Символ “T” обозначает операцию транспонирования матричного произведения. Записывая в скалярной форме матричное уравнения (35), получаем:The symbol “T” denotes the transposition of the matrix product. Writing in scalar form the matrix equation (35), we obtain:

Угол магнитного курса ЛА определяем следующим образом:The angle of the magnetic course of the aircraft is determined as follows:

Отметим, что при совпадении нормальной оси ЛА с направлением вектора T- напряженности геомагнитного поля (то есть, при TX=TZ=0) соотношение (38) принимает следующий вид:Note that when the normal axis of the aircraft coincides with the direction of the vector T , the geomagnetic field strength (that is, at T X = T Z = 0), relation (38) takes the following form:

Все множество пространственных положений чувствительного элемента магнитометра, при которых проекции вектора T- напряженности геомагнитного поля на горизонтальную плоскость нулевые (TX=TZ=0), может быть получено путем вращения чувствительного элемента магнитометра на угол (æ∈[0°…360°]) вокруг его нормальной оси Oη1, предварительно совмещенной с направлением вектора T-.The whole set of spatial positions of the magnetometer sensitive element, in which the projections of the vector T the geomagnetic field strength on the horizontal plane are zero (T X = T Z = 0), can be obtained by rotating the magnetometer sensitive element by an angle (æ∈ [0 ° ... 360 ° ]) around its normal axis Oη 1 , previously combined with the direction of the vector T - .

С другой стороны, все это множество пространственных положений чувствительного элемента магнитометра может быть получено путем трех последовательных поворотов трехгранника Oζηξ на углы φ, υ, γ - курса, тангажа и крена ЛА. Запишем это в матричной форме:On the other hand, all this set of spatial positions of the magnetometer sensitive element can be obtained by three successive rotations of the trihedral Oζηξ by the angles φ, υ, γ - course, pitch and roll of the aircraft. We write this in matrix form:

Решая матричное уравнение (40), приравнивая соответствующие элементы матриц и исключая из соотношений вспомогательный угол (æ), получаем в итоге следующие зависимости, связывающие углы тангажа и крена ЛА с углом курса ЛА и углом магнитного наклонения, при которых вертикальная ось ЛА совпадает с направлением вектора T- напряженности геомагнитного поля:Solving matrix equation (40), equating the corresponding matrix elements and excluding the auxiliary angle (æ) from the relations, we obtain the following dependencies connecting the aircraft pitch and roll angles with the aircraft heading angle and the angle of magnetic inclination at which the vertical axis of the aircraft coincides with the direction vectors T - geomagnetic field strengths:

Устройство автономной коррекции курсового угла летательного аппарата функционирует следующим образом - по сигналам блока из трех ортогональных жестко закрепленных на корпусе объекта магнитометров (1) для измерения продольной (Tх), поперечной (Tz) и нормальной (Ty) составляющих вектора напряженности результирующего магнитного поля объекта на оси связанной с летательным аппаратом (ЛА) системы координат OXYZ, гироскопа (2) направления гироскопического курса (φг) подвижного объекта, гировертикали (3) для определения углов крена (γ) и тангажа (υ) подвижного объекта, выполненных, например, по МЕМС-технологии, первый вычислитель (4) определяет в процессе предстартовой подготовки, либо сразу после старта во время набора высоты на вираже, коэффициенты Пуассона и компоненты постоянного магнитного поля подвижного объекта по соотношениям (6, 12, 16), характеризующие собственное магнитное поле подвижного объекта. В процессе полета объекта второй вычислитель (5) по соотношениям (32-34) определяет текущее значение магнитного курса подвижного объекта (φм); третий вычислитель (6) на основе введенных и поступающих в него данных с пилотажно-навигационного комплекса (ПНК) ЛА о скорости и времени полета (V, t), скорректированном значении курса ЛА (φ), координатах точки старта ЛА (ψ0, λ0), текущих координатах Северного магнитного полюса (ψсмп, ψсмп) с учетом его постоянного ежегодного дрейфа со скоростью порядка 40 (км/год), (по данным National Geophysical Data Center (NGDC), USA, официальный сайт: www.ngdc.noaa.gov; в 2014 г. точка Северного магнитного полюса имеет следующие координаты: ψсмп=85,62° с.ш.; λсмп=143,34° з.д.), координатах Северного географического полюса (ψг=90° с.ш.; долготы точка Северного географического полюса не имеет) определяет по счислению текущие координаты ЛА по следующим соотношениям:The device for autonomous correction of the course angle of the aircraft operates as follows - according to the signals of a block of three orthogonal magnetometers (1) rigidly fixed to the object’s body for measuring the longitudinal (T x ), transverse (T z ) and normal (T y ) components of the resulting magnetic the field of the object on the axis of the OXYZ coordinate system associated with the aircraft (LA), the gyroscope (2) the direction of the gyroscopic course (φ g ) of the moving object, the gyrovertical (3) to determine the roll angles (γ) and pitch (υ) of a moving object, made, for example, according to the MEMS technology, the first calculator (4) determines during the prelaunch preparation, or immediately after the start during the climb on a turn, the Poisson ratios and components of the constant magnetic field of the moving object according to the relations (6, 12, 16) characterizing the intrinsic magnetic field of a moving object. During the flight of the object, the second calculator (5) determines the current value of the magnetic course of the moving object (φ m ) from the relations (32-34); the third computer (6) based on the data entered and received from the flight navigation and navigation system (PNK) of the aircraft about the speed and time of flight (V, t), the adjusted value of the aircraft's course (φ), the coordinates of the aircraft's launch point (ψ 0 , λ 0 ), the current coordinates of the North Magnetic Pole (ψ smp , ψ smp ) taking into account its constant annual drift at a speed of about 40 (km / year), (according to the National Geophysical Data Center (NGDC), USA, official website: www.ngdc .noaa.gov; in 2014, the point of the North Magnetic Pole has the following coordinates: ψ spp = 85.62 ° N; λ spp = 143.34 ° W), coordinates North a geographic pole (ψ r = 90 ° N; the point of the North geographic pole does not have longitude) determines, by reckoning, the current coordinates of the aircraft by the following relationships:

и далее, используя указанные координаты, по формулам сферической тригонометрии [Волынский А.В. Сферическая тригонометрия. М.: “Наука”, 1977. - 136 с] постоянно в процессе полета определяет текущее значение угла магнитного склонения dc по соотношениям:and further, using the indicated coordinates, according to the formulas of spherical trigonometry [Volinsky A.V. Spherical trigonometry. M .: “Nauka”, 1977. - 136 s] constantly during the flight determines the current value of the angle of magnetic declination d c according to the relations:

где: s=(a+b+c)/2; a, b, c - стороны сферического треугольника, представляющие собой отрезки дуг большого круга, соединяющие точки Северного магнитного полюса, Северного географического полюса и текущую точку на земной сфере местоположения ЛА; поступающее в сумматор (10); четвертый вычислитель (7) на основе введенных и поступающих в него данных с пилотажно-навигационного комплекса (ПНК) ЛА о скорости и времени полета (V, t), скорректированном значении курса ЛА (φ), значении угла магнитного наклонения в точке старта (Θ) определяет текущее значение угла магнитного наклонения (Θт), поступающее в пятый вычислитель (8).where: s = (a + b + c) / 2; a, b, c - the sides of the spherical triangle, which are segments of arcs of a large circle connecting the points of the North magnetic pole, the North geographical pole and the current point on the earth’s sphere of location of the aircraft; entering the adder (10); the fourth computer (7) based on the data entered and received from the flight navigation and navigation system (PNK) of the aircraft about the speed and time of flight (V, t), the adjusted value of the aircraft's course (φ), the value of the angle of magnetic inclination at the start point (Θ ) determines the current value of the angle of magnetic inclination (Θ t ) entering the fifth computer (8).

Для определения текущего значение угла магнитного наклонения в четвертом вычислителе использованы следующие теоретические положения: исходя из структуры магнитного поля Земли в первом приближении в районе магнитного экватора можно считать T=Tг≈55000 (нТл), Tв=0, угол магнитного наклонения Θ=0°; при движении по меридиану примерно через 10000 км в районе магнитного полюса T=Tв≈55000 (нТл), Tг=0, угол магнитного наклонения Θ=90°; поэтому для определения в первом приближении текущего значение угла магнитного наклонения вектора напряженности геомагнитного поля воспользуемся следующим соотношением:To determine the current value of the magnetic dip angle calculator used in the fourth position following theoretical: based on the structure of the Earth's magnetic field to a first approximation in the vicinity of the magnetic equator can be regarded as T = T g ≈55000 (nT), T a = 0, the magnetic inclination angle Θ = 0 °; when moving along the meridian after about 10,000 km in the vicinity of the magnetic pole T = T at ≈55000 (nT), T g = 0, angle of magnetic inclination Θ = 90 °; therefore, to determine, to a first approximation, the current value of the angle of magnetic inclination of the geomagnetic field intensity vector, we use the following relation:

где: V и t - соответственно скорость полета и время полета ЛА.where: V and t are the flight speed and flight time of the aircraft, respectively.

Пятый вычислитель (8) на основе поступающих в него данных о текущем значении угла магнитного наклонения вектора напряженности геомагнитного поля (Θт) и скорректированном значении курса ЛА (φ) по соотношениям (39, 41) определяет значения углов тангажа (υкор) и крена (γкор) ЛА, при которых вертикальная ось ЛА совпадает с направлением вектора T напряженности геомагнитного поля, поступающие далее в ПНК ЛА; а также значение угла курса ЛА (φкор); являющимся корректирующим для устройства:The fifth calculator (8), based on the data on the current value of the angle of magnetic inclination of the vector of geomagnetic field strength (Θ t ) and the adjusted value of the aircraft course (φ), determines the pitch and roll angles (υ cor ) and heel from (39, 41) (γ cor ) aircraft, in which the vertical axis of the aircraft coincides with the direction of the vector T of the intensity of the geomagnetic field, coming further to the PNA of the aircraft; as well as the value of the angle of the aircraft course (φ cor ); being corrective for the device:

который поступает затем в блок переключения с запоминающим устройством (9).which then enters the switching unit with a storage device (9).

Блок переключения с запоминающим устройством (9) функционирует следующим образом: периодичность коррекции курсового угла определяется, в том числе, задачей, решаемой в полете ЛА, а также точностью гироскопического устройства для определения значения угла гироскопического курса ЛА (φг); так, например, при использовании миниатюрных блоков датчиков на основе MEMS-технологии накапливающаяся погрешность при определении угла курса ЛА может достигать 10°…15° угловых градусов за час полета и более; при использовании блоков датчиков на основе волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) накапливающаяся погрешность при определении угла курса ЛА может достигать в среднем 3°…6° угловых градусов за час полета и более.The switching unit with the storage device (9) operates as follows: the frequency of the correction of the heading angle is determined, inter alia, by the problem to be solved during the flight of the aircraft, as well as the accuracy of the gyroscopic device for determining the value of the angle of the gyroscopic heading of the aircraft (φ g ); so, for example, when using miniature sensor blocks based on MEMS technology, the cumulative error in determining the aircraft heading angle can reach 10 ° ... 15 ° angular degrees per hour of flight or more; when using sensor blocks based on fiber-optic gyroscopes (FOG), the accumulated error in determining the angle of the aircraft can reach an average of 3 ° ... 6 ° angular degrees per hour of flight or more.

Предположим, что перед стартом ЛА, исходя из задачи полета, определена периодичность коррекции - 1 раз через 30 мин. полета; поэтому в полете ЛА с указанной периодичностью ЛА выполняет в полете вираж, при котором на несколько секунд достигаются значения углов тангажа (υкор) и крена (γкор) ЛА, при которых вертикальная ось ЛА совпадает с направлением вектора T- напряженности геомагнитного поля, вычисленные в пятом вычислителе (8), а также значение угла курса ЛА (φкор), являющимся корректирующим для устройства.Suppose that before starting the aircraft, based on the flight task, the correction frequency was determined - 1 time after 30 minutes. flight however in flight aircraft with said periodicity LA performs in turn flight in which a few seconds are reached values of pitch angle (υ armature) and roll angle (γ Kor) LA in which the vertical aircraft axis coincides with the direction of the vector T - intensity of the geomagnetic field calculated in the fifth transmitter (8), as well as the value of the angle of the aircraft course (φ cor ), which is corrective for the device.

В этом случае по сигналу пятого вычислителя (8) в блоке переключения с запоминающимся устройством (9) осуществляется переключение угла гироскопического курса (φг), поступающего в него с гироскопического устройства, на корректирующий угол курса (φкор), определенный в пятом вычислителе (8), при этом определяется величина погрешности курсового угла (δкор) по соотношению:In this case, the signal of the fifth transmitter (8) in the switching unit with the memory device (9) switches the angle of the gyroscopic heading (φ g ) coming into it from the gyroscopic device to the course angle (φ cor ) defined in the fifth calculator ( 8), while the magnitude of the error in the heading angle (δ cor ) is determined by the ratio:

которая запоминается в блоке (9) и учитывается с обратным знаком до следующего момента коррекции в сигнале гироскопического курса (φг), обнуляя тем самым накапливающуюся погрешность в определении курсового угла ЛА.which is stored in block (9) and taken into account with the opposite sign until the next moment of correction in the gyroscopic heading signal (φ g ), thereby resetting the accumulated error in determining the course angle of the aircraft.

В сумматоре (10) происходит стандартная для курсовой гиромагнитной системы процедура осреднения гироскопического курса (φг) и магнитного курса (φм) подвижного объекта [Шивринский В.Н. Навигационные системы летательных аппаратов. Ульяновск, УлГТУ, 2012 г., 148 с], в результате который с выхода сумматора (10) снимается полностью скорректированный сигнал курса подвижного объекта (φ), поступающий затем в блоки (6, 7, 8) устройства и в ПНК ЛА.In the adder (10), the standard procedure for the exchange rate gyromagnetic system is the averaging of the gyroscopic heading (φ g ) and magnetic heading (φ m ) of a moving object [Shivrinsky V.N. Aircraft navigation systems. Ulyanovsk, UlSTU, 2012, 148 s], as a result of which the fully corrected moving heading signal (φ) is removed from the adder (10), which then enters the units (6, 7, 8) of the device and the aircraft PNA.

В качестве трехкомпонентного магнитометра, который может быть установлен на летательном аппарате, может быть использован, например, высокочувствительный малогабаритный гетеромагнитный электронный модуль 3Д НМ-3D, разработанный и выпускаемый на ОАО «Тантал» г. Саратов, (официальный сайт www.oao-tantal.ru), имеющий чувствительность в единицы 1…3 (нТл) и малые габаритные размеры.As a three-component magnetometer that can be installed on an aircraft, for example, a highly sensitive small-sized heteromagnetic electronic module 3D NM-3D, developed and manufactured at Tantal OJSC in Saratov, can be used (official website www.oao-tantal. ru) having a sensitivity in units of 1 ... 3 (nT) and small overall dimensions.

В качестве гироскопических датчиков для определения курса и вертикали могут быть использованы малогабаритные высокоточные датчики, выполненные по МЕМС-технологии, например, блокам MEMS типа SFIM300, SFIM210, SFIM202 и др. Fa. Sensonor Technologies, Norway (официальный сайт www.sensonor.com).Small-sized high-precision sensors made according to the MEMS technology, for example, MEMS blocks of the SFIM300, SFIM210, SFIM202 and other Fa types, can be used as gyroscopic sensors for determining the course and vertical. Sensonor Technologies, Norway (official website www.sensonor.com).

Технико-экономическое обоснование предлагаемого устройства заключается в повышении точности определения параметров ориентации летательного аппарата, а именно в автономной коррекции курсового угла ЛА без привлечения дополнительной информации с вспомогательных радиоизлучающих и оптических устройств датчиками первичной информации, входящими в состав пилотажно-навигационного комплекса ЛА, упрощении аппаратурной реализации и, как следствие, повышении безопасности полетов, а также снижении весо-габаритных характеристик пилотажно-навигационного комплекса.The feasibility study of the proposed device is to increase the accuracy of determining the orientation parameters of the aircraft, namely, in the autonomous correction of the aircraft heading angle without involving additional information from auxiliary radio-emitting and optical devices with primary information sensors included in the flight and navigation system of the aircraft, simplification of hardware implementation and, as a result, improving flight safety, as well as reducing the weight and overall characteristics of the flight-nav Igation complex.

Предложенные зависимости для определения во время полета магнитного курса объекта, горизонтальной и вертикальной составляющих геомагнитного поля, параметров собственного магнитного поля ЛА и других величин могут быть реализованы вычислительным путем в бортовой ЦВМ.The proposed dependences for determining the magnetic course of the object during flight, the horizontal and vertical components of the geomagnetic field, the parameters of the aircraft’s own magnetic field, and other quantities can be implemented by computation in the on-board computer.

Claims (1)

Устройство автономной коррекции курсового угла летательного аппарата, включающее в себя блок из трех ортогональных жестко закрепленных на корпусе летательного аппарата магнитометров для измерения продольной, поперечной и нормальной составляющих вектора напряженности результирующего магнитного поля летательного аппарата на оси связанной с летательным аппаратом системы координат, гироскоп направления для определения гироскопического курса летательного аппарата, гировертикаль для определения углов крена и тангажа летательного аппарата, первый вычислитель для определения в процессе предстартовой подготовки, либо сразу после старта коэффициентов Пуассона и компонент постоянного магнитного поля летательного аппарата, причем выходы блока магнитометров по продольной, поперечной и нормальной составляющим вектора напряженности результирующего магнитного поля летательного аппарата, гироскопа направления по углу гироскопического курса летательного аппарата и гировертикали по углам крена и тангажа летательного аппарата соединены с входом первого вычислителя, отличающееся тем, что дополнительно включены второй вычислитель для определения текущего значения магнитного курса летательного аппарата, третий вычислитель для определения текущего значения угла магнитного склонения, четвертый вычислитель для определения текущего значения угла магнитного наклонения, пятый вычислитель для определения корректирующего значения угла курса летательного аппарата и соответствующих ему значений углов крена и тангажа летательного аппарата, блок переключения с запоминающим устройством и сумматор, причем выходы блока магнитометров по продольной, поперечной и нормальной составляющим вектора напряженности результирующего магнитного поля летательного аппарата дополнительно соединены с входом второго вычислителя, выход первого вычислителя соединен с входами второго вычислителя, выходы гировертикали по углам крена и тангажа летательного аппарата соединены с входами второго вычислителя, выход гироскопа направления по углу гироскопического курса летательного аппарата и выход пятого вычислителя по корректирующему сигналу курса соединен с входами блока переключения с запоминающим устройством, выход которого совместно с выходами второго и третьего вычислителя соединен с входами сумматора, выход которого предназначен для соединения с пилотажно-навигационным комплексом летательного аппарата и, кроме того, соединен с входами третьего, четвертого и пятого вычислителей, выход четвертого вычислителя по текущему значению угла магнитного наклонения соединен с входом пятого вычислителя, выходы которого предназначены для передачи значения по корректирующим углам крена и тангажа летательного аппарата в пилотажно-навигационный комплекс летательного аппарата, вход третьего вычислителя предназначен для передачи данных о времени полета и скорости полета летательного аппарата с пилотажно-навигационного комплекса летательного аппарата, о стартовом значении широты и долготы, а также текущих координат Северного магнитного полюса и координат Северного географического полюса, вход четвертого вычислителя предназначен для передачи данных о времени полета и скорости полета летательного аппарата с пилотажно-навигационного комплекса летательного аппарата, о стартовом значении угла магнитного наклонения.
Figure 00000001
A device for autonomous correction of the course angle of an aircraft, including a block of three orthogonal magnetometers rigidly fixed on the aircraft’s body for measuring the longitudinal, transverse and normal components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the aircraft on the axis of the coordinate system associated with the aircraft, and a directional gyroscope for determining gyroscopic course of the aircraft, gyro-vertical for determining the roll angles and pitch of the aircraft arata, the first calculator for determining during pre-launch preparation, or immediately after the start of Poisson's ratios and components of the constant magnetic field of the aircraft, and the outputs of the magnetometer block along the longitudinal, transverse and normal components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the aircraft, gyroscope direction in the angle of the gyroscopic course the aircraft and gyrovertical angles of heel and pitch of the aircraft are connected to the input of the first computer, exl which further includes a second calculator for determining the current value of the magnetic course of the aircraft, a third calculator for determining the current value of the angle of magnetic declination, a fourth calculator for determining the current value of the angle of magnetic inclination, a fifth calculator for determining the correcting value of the angle of the aircraft and its corresponding the values of the roll angles and pitch of the aircraft, a switching unit with a storage device and an adder, and you the odes of the magnetometer block along the longitudinal, transverse, and normal components of the intensity vector of the resulting magnetic field of the aircraft are additionally connected to the input of the second computer, the output of the first computer is connected to the inputs of the second computer, the gyro vertical outputs along the roll and pitch angles of the aircraft are connected to the inputs of the second computer, the gyroscope output the direction along the angle of the gyroscopic heading of the aircraft and the output of the fifth computer by the heading correction signal is connected to the inputs of the switching unit with a storage device, the output of which, together with the outputs of the second and third calculator, is connected to the inputs of the adder, the output of which is designed to connect to the flight-navigation complex of the aircraft and, in addition, is connected to the inputs of the third, fourth and fifth computers, the fourth output the calculator at the current value of the angle of magnetic inclination is connected to the input of the fifth calculator, the outputs of which are designed to transmit values at the correcting angles of roll and tang and the aircraft into the flight and navigation complex of the aircraft, the input of the third computer is designed to transmit data on the flight time and flight speed of the aircraft from the flight and navigation complex of the aircraft, the starting value of latitude and longitude, as well as the current coordinates of the North magnetic pole and coordinates North geographic pole, the input of the fourth computer is designed to transmit data on flight time and flight speed of the aircraft from the flight and navigation ionic complex of the aircraft, about the starting value of the angle of magnetic inclination.
Figure 00000001
RU2014109833/07U 2014-03-14 2014-03-14 DEVICE OF AUTONOMOUS CORRECTION OF THE COURSE ANGLE OF THE AIRCRAFT RU145937U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014109833/07U RU145937U1 (en) 2014-03-14 2014-03-14 DEVICE OF AUTONOMOUS CORRECTION OF THE COURSE ANGLE OF THE AIRCRAFT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014109833/07U RU145937U1 (en) 2014-03-14 2014-03-14 DEVICE OF AUTONOMOUS CORRECTION OF THE COURSE ANGLE OF THE AIRCRAFT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU145937U1 true RU145937U1 (en) 2014-09-27

Family

ID=51657123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014109833/07U RU145937U1 (en) 2014-03-14 2014-03-14 DEVICE OF AUTONOMOUS CORRECTION OF THE COURSE ANGLE OF THE AIRCRAFT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU145937U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111982100A (en) * 2020-07-07 2020-11-24 广东工业大学 Course angle resolving algorithm of unmanned aerial vehicle
RU213778U1 (en) * 2022-06-22 2022-09-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" DEVICE FOR AUTONOMOUS AIRCRAFT HEADING ANGLE CORRECTION

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111982100A (en) * 2020-07-07 2020-11-24 广东工业大学 Course angle resolving algorithm of unmanned aerial vehicle
CN111982100B (en) * 2020-07-07 2022-05-06 广东工业大学 Course angle resolving algorithm of unmanned aerial vehicle
RU213778U1 (en) * 2022-06-22 2022-09-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" DEVICE FOR AUTONOMOUS AIRCRAFT HEADING ANGLE CORRECTION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Goldenberg Geomagnetic navigation beyond the magnetic compass
CN106990424B (en) Double-antenna GPS attitude measurement method
US9658071B2 (en) System and method of determining a position of a remote object via one or more images
CN110487301A (en) A kind of airborne strapdown inertial navigation system Initial Alignment Method of radar auxiliary
CN109556631B (en) INS/GNSS/polarization/geomagnetic combined navigation system alignment method based on least squares
CN110017849A (en) A kind of tilt measuring method of the mapping all-in-one machine based on GNSS receiver and IMU sensor
US20150354980A1 (en) Method and apparatus for fast magnetometer calibration
CN105371844A (en) Initialization method for inertial navigation system based on inertial / celestial navigation interdependence
Yao et al. Transverse Navigation under the Ellipsoidal Earth Model and its Performance in both Polar and Non-polar areas
US10514261B2 (en) Gyromagnetic geopositioning system
CN105928515B (en) A kind of UAV Navigation System
CN103630139A (en) Underwater vehicle all-attitude determination method based on magnetic gradient tensor measurement
CN103727937A (en) Star sensor based naval ship attitude determination method
CN103837150A (en) Method for performing rapid celestial fix through CCD (charge coupled device) zenith telescope on ground
CN103278165A (en) Remanence-calibration-based autonomous navigation method of magnetic survey and starlight backup based on
CN108151765A (en) Attitude positioning method is surveyed in a kind of positioning of online real-time estimation compensation magnetometer error
US20140249750A1 (en) Navigational and location determination system
JP2004309461A (en) Direction finder, method of direction finding, and direction-finding program
Wang et al. Land vehicle navigation using odometry/INS/vision integrated system
CN110514200A (en) A kind of inertial navigation system and high revolving speed posture of rotator measurement method
CN109099905A (en) A kind of list celestial body astrofix quickly, direct computing method
Chen et al. An adaptive calibration approach for a 2-axis digital compass in a low-cost pedestrian navigation system
CN106643726B (en) Unified inertial navigation resolving method
US10006770B2 (en) Remote location determination system
CN103630109B (en) A kind of method determining the earth's core vector based on starlight refraction

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170315