RU2262075C1 - Способ измерения магнитного курса подвижного объекта и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ измерения магнитного курса подвижного объекта и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262075C1 RU2262075C1 RU2004101671/28A RU2004101671A RU2262075C1 RU 2262075 C1 RU2262075 C1 RU 2262075C1 RU 2004101671/28 A RU2004101671/28 A RU 2004101671/28A RU 2004101671 A RU2004101671 A RU 2004101671A RU 2262075 C1 RU2262075 C1 RU 2262075C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- moving object
- calculation unit
- unit
- guide
- angle
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Navigation (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в навигационном приборостроении и предназначено для измерения магнитного курса и углов наклона подвижных объектов. Для измерения магнитного курса используется информация о векторах магнитного поля Земли, линейного ускорения и как минимум двух проекциях вектора угловой скорости. Вычисление углов наклона, необходимых для определения магнитного курса, производится решением системы трех уравнений, два из которых представляют проекции вектора напряженности магнитного поля Земли и вектора линейного ускорения на вертикаль места, а третье уравнение есть уравнение масштаба для направляющих косинусов, определяющих ориентацию вертикали места относительно связанной системы координат подвижного объекта. Для однозначного определения фактических углов наклона подвижного объекта определение истинного решения производится из условия равенства скорости изменения направляющего косинуса, полученного при решении системы уравнений, со скоростью изменения этого направляющего косинуса, вычисленной на основании информации о двух проекциях вектора угловой скорости подвижного объекта и двух направляющих косинусов. Устройство содержит блок трехкомпонентного магнитометра, блок трехкомпонентного акселерометра, блоки измерения проекций абсолютной угловой скорости, вычисления направляющих косинусов, вычисления углов наклона и вычисления угла магнитного курса. Техническим результатом является возможность измерений в любых режимах движения подвижного объекта. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области навигационного приборостроения с использованием магнитного поля Земли и предназначено для построения приборов измерения магнитного курса и углов наклона подвижных объектов.
Известен способ [1] измерения магнитного курса подвижного объекта, использующий информацию с установленных неподвижно относительно связанных осей подвижного объекта трехкомпонентного магнитометра и трех акселерометров, измерительные оси которых параллельны осям подвижного объекта. В указанном способе вычисление одного из углов наклона подвижного объекта, необходимого для определения магнитного курса, производится из равенства априорно известной горизонтальной или вертикальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли с его вычисленным значением по измеренной датчиками информации. Вычисление другого угла наклона производится по измеренной датчиками информации и определенному первому углу наклона.
Недостатком известного способа является, как показывает анализ, необходимость уточнения в предложенном алгоритме знака квадратного корня при определении первого угла наклона (см. [1], величину V в уравнении 2), которая возникает при некоторых режимах движения подвижного объекта.
Техническим результатом предлагаемого решения является создание способа измерения магнитного курса подвижного объекта посредством жесткозакрепленных на подвижном объекте датчиков первичной информации, позволяющего решать поставленную задачу в любых режимах движения подвижного объекта.
Указанный технический результат достигается тем, что вычисление углов наклона производится решением системы трех уравнений, два из которых представляют проекции вектора напряженности магнитного поля Земли и вектора линейного ускорения на вертикаль места, а третье уравнение есть уравнение масштаба для направляющих косинусов, определяющих ориентацию вертикали места относительно связанной системы координат подвижного объекта.
Для однозначного определения фактических углов наклона подвижного объекта определение истинного решения производится из условия равенства скорости изменения направляющего косинуса, полученного при решении системы уравнений, со скоростью изменения этого направляющего косинуса, вычисленной на основании информации о, как минимум, двух, предварительно измеренных, проекциях вектора угловой скорости подвижного объекта и двух направляющих косинусов.
Такой способ может быть осуществлен устройством, содержащим блок трехкомпонентного магнитометра, блок трехкомпонентного акселерометра, жестко закрепленные на подвижном объекте, блок вычисления углов наклона и блок вычисления угла магнитного курса, которое дополнительно снабжено блоком измерения проекций абсолютной угловой скорости и блоком вычисления направляющих косинусов. Выход блока трехкомпонентного магнитометра соединен с первыми входами блока вычисления угла магнитного курса и блока вычисления направляющих косинусов. Второй вход блока вычисления направляющих косинусов соединен с выходом блока трехкомпонентного акселерометра, а выход блока вычисления направляющих косинусов соединен с первым входом блока вычисления углов наклона, второй вход которого соединен с выходом блока измерения проекций абсолютной угловой скорости. Выход блока вычисления углов наклона соединен со вторым входом блока вычисления угла магнитного курса. С выходов блока вычисления угла магнитного курса и блока вычисления углов наклона соответственно информация по магнитному курсу и углам крена и тангажа (дифферента) подается потребителю.
Предлагаемый способ можно пояснить следующим образом. Проекции векторов магнитного поля Земли и линейного ускорения подвижного объекта, выраженные через показания магнитометра и акселерометров, и составляющие систему исходных уравнений, можно представить в виде:
Здесь ti - показания i-ого магнитометра, i=1, 2, 3;
аi - показания i-ого акселерометра, i=1, 2, 3;
Z - значение вертикальной составляющей напряженности магнитного поля Земли;
G - значение вертикальной составляющей линейного ускорения подвижного объекта;
хi - направляющие косинусы, определяющие ориентацию вертикали места относительно связанной системы координат подвижного объекта. При этом систему (1) необходимо дополнить уравнением масштаба [2]:
Связь между направляющими косинусами и углами наклона подвижного объекта в данном случае определятся следующими соотношениями:
где γ - угол крена;
ϑ - угол тангажа.
Решение системы уравнений
имеет в общем случае два решения:
по меньшей мере одно из которых является истинным. Для определения истинного решения системы уравнений достаточно воспользоваться одним из следующих соотношений, справедливых для направляющих косинусов [2],
где ωi-скорость изменения направляющего косинуса, i=1, 2, 3.
Т.е. необходимо определить скорость изменения одного из направляющих косинусов, например 
и вычислить соотношения
В качестве истинного решения принимается то, для которого будет иметь место равенство
Очевидно, что для реализации этого алгоритма блок датчиков первичной информации необходимо дополнить двумя датчиками угловой скорости.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется блок-схемой устройства измерения магнитного курса на чертеже,
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Блок 1 трехкомпонентного магнитометра и блок 2 трехкомпонентного акселерометра жестко закреплены на подвижном объекте, и их измерительные оси параллельны связанным осям подвижного объекта. Блок 3 вычисления направляющих косинусов производит вычисление двух групп направляющих косинусов Х' и Х'', определяющих ориентацию подвижного объекта на основании решения системы уравнений (4).
Блок 4 вычисления углов наклона осуществляет выбор истинного решения Xi на основании проверки выполнения условия (8) и вычисление углов наклона в соответствии с формулами (3) по значениям выбранной группы направляющих косинусов Хi. Для этого один из входов блока 4 вычисления углов наклона соединяется с выходом блока 3 вычисления направляющих косинусов, а другой его вход соединяется с выходом блока 5 измерения проекций абсолютной угловой скорости. Блок 6 вычисления магнитного курса вычисляет магнитный курс Ψ подвижного объекта по общеизвестным соотношениям.
Библиография
1. Патент на изобретение RU № 2130588 «Способ измерения магнитного курса подвижного объекта». [G 01 С 21/08, 21/12, 17/38].
2. Айзерман М.А. Классическая механика. - М.: "Наука", 1974, с.368.
Claims (2)
1. Способ измерения магнитного курса подвижного объекта по показаниям трех магнитометров и трех акселерометров, жестко закрепленных на подвижном объекте, входные оси которых параллельны связанным осям подвижного объекта, отличающийся тем, что вычисление углов наклона, необходимых для определения магнитного курса, производится решением системы трех уравнений, два из которых представляют проекции вектора напряженности магнитного поля Земли и вектора линейного ускорения на вертикаль места, а третье уравнение есть уравнение масштаба для направляющих косинусов, определяющих ориентацию вертикали места относительно связанной системы координат подвижного объекта, причем определение истинного решения при определении углов наклона производится из условия равенства скорости изменения направляющего косинуса, полученного при решении системы уравнений, со скоростью изменения этого направляющего косинуса, вычисленной на основании информации о как минимум двух предварительно измеренных проекциях вектора угловой скорости подвижного объекта и двух направляющих косинусов.
2. Устройство для измерения магнитного курса подвижного объекта, содержащее блок трехкомпонентного магнитометра, блок трехкомпонентного акселерометра, жестко закрепленных на подвижном объекте, блок вычисления углов наклона и блок вычисления угла магнитного курса, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено блоком измерения проекций абсолютной угловой скорости и блоком вычисления направляющих косинусов, при этом выход блока трехкомпонентного магнитометра соединен с первыми входами блока вычисления угла магнитного курса и блока вычисления направляющих косинусов, второй вход блока вычисления направляющих косинусов соединен с выходом блока трехкомпонентного акселерометра, выход блока вычисления направляющих косинусов соединен с первым входом блока вычисления углов наклона, второй вход которого соединен с выходом блока измерения проекций абсолютной угловой скорости, выход блока вычисления углов наклона соединен со вторым входом блока вычисления угла магнитного курса.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101671/28A RU2262075C1 (ru) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Способ измерения магнитного курса подвижного объекта и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101671/28A RU2262075C1 (ru) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Способ измерения магнитного курса подвижного объекта и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004101671A RU2004101671A (ru) | 2005-07-20 |
| RU2262075C1 true RU2262075C1 (ru) | 2005-10-10 |
Family
ID=35842125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004101671/28A RU2262075C1 (ru) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Способ измерения магнитного курса подвижного объекта и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2262075C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629539C1 (ru) * | 2016-06-28 | 2017-08-29 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Способ измерения магнитного курса подвижного объекта |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112902828B (zh) * | 2021-01-19 | 2023-09-08 | 陕西福音假肢有限责任公司 | 一种角度计算方法 |
-
2004
- 2004-01-20 RU RU2004101671/28A patent/RU2262075C1/ru active IP Right Revival
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629539C1 (ru) * | 2016-06-28 | 2017-08-29 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Способ измерения магнитного курса подвижного объекта |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004101671A (ru) | 2005-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109000642A (zh) | 一种改进的强跟踪容积卡尔曼滤波组合导航方法 | |
| RU2558724C2 (ru) | Устройство диагностического комплекса для определения положения трубопровода и способ определения относительного перемещения трубопровода по результатам двух и более инспекционных пропусков диагностического комплекса для определения положения трубопровода | |
| CN102706366B (zh) | 一种基于地球自转角速率约束的sins初始对准方法 | |
| KR20090018659A (ko) | 자세각 검출 장치와 자세각 검출 방법 | |
| CN108846857A (zh) | 视觉里程计的测量方法及视觉里程计 | |
| EP2543961A1 (en) | Physical amount measuring device and physical amount measuring method | |
| CN106662443A (zh) | 用于垂直轨迹确定的方法和系统 | |
| CN107782309A (zh) | 非惯性系视觉和双陀螺仪多速率ckf融合姿态测量方法 | |
| CN109612476A (zh) | 基于惯性导航技术的地图重构方法、装置、惯性导航系统及计算机存储介质 | |
| CN109764870A (zh) | 基于变换估计量建模方案的载体初始航向估算方法 | |
| CN107830872A (zh) | 一种舰船捷联惯性导航系统自适应初始对准方法 | |
| RU2262075C1 (ru) | Способ измерения магнитного курса подвижного объекта и устройство для его осуществления | |
| CN105893687B (zh) | 基于遗传算法的惯导平台系统自标定试验优化设计方法 | |
| RU2555496C1 (ru) | Устройство для определения углов пространственной ориентации подвижного объекта | |
| JP2006038650A (ja) | 姿勢計測方法、姿勢制御装置、方位計及びコンピュータプログラム | |
| Eldesoky et al. | Performance enhancement of low-cost MEMS inertial sensors using extensive calibration technique | |
| CN108387246A (zh) | 多节点分布式时空基准方法和装置 | |
| RU2594631C1 (ru) | Способ определения углов пространственной ориентации летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| RU2313067C2 (ru) | Способ определения навигационных параметров летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| RU2572403C1 (ru) | Способ инерциальной навигации и устройство для его осуществления | |
| RU2130588C1 (ru) | Способ измерения магнитного курса подвижного объекта | |
| CN108120450A (zh) | 一种静止状态的判断方法及装置 | |
| RU2686855C1 (ru) | Градиентометрический способ магнитной съемки и устройство для его осуществления | |
| RU2161296C1 (ru) | Устройство автономной коррекции | |
| RU2629539C1 (ru) | Способ измерения магнитного курса подвижного объекта |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210121 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220302 |