RU2688900C1 - Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации - Google Patents
Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688900C1 RU2688900C1 RU2018131062A RU2018131062A RU2688900C1 RU 2688900 C1 RU2688900 C1 RU 2688900C1 RU 2018131062 A RU2018131062 A RU 2018131062A RU 2018131062 A RU2018131062 A RU 2018131062A RU 2688900 C1 RU2688900 C1 RU 2688900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- magnetic
- error
- course
- compass
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 6
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- G01C17/02—Magnetic compasses
- G01C17/28—Electromagnetic compasses
- G01C17/30—Earth-inductor compasses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано в высокоширотных магнитных компасах, имеющих погрешность на качке от воздействия на магниточувствительный элемент (МЧЭ) компаса вертикальной составляющей магнитного поля Земли, оборудованных устройствами дистанционной передачи информации о курсе. Способ заключается в том, что вырабатывают сигнал, состоящий из магнитного курса К, угла рыскания γи систематической погрешности δот проекции вертикальной составляющей земного магнетизма, затем с помощью датчика угловой скорости (ДУС) с вертикальной осью чувствительности, установленного на котелке компаса, вырабатывают сигнал, пропорциональный угловой скорости изменения магнитного курсаи рысканияс погрешностьюи коэффициентом передачи К. Сигнал ДУС интегрируется и вычитается из сигнала датчика магнитного курса (ДМК) с целью выработки сигнала погрешности δот влияния проекции вертикальной составляющей земного магнетизма на качке. При этом в результатах обработки присутствует постоянная составляющая от погрешности Δ(проинтегрированный дрейф), которая фильтруется фильтром высоких частот с постоянной времени Tбольше периода качки, после чего из сигнала ДМК вычитается сигнал, пропорциональный вертикальной составляющей земного магнетизма δ. Устройство реализует предложенный способ и состоит из датчика магнитного курса ДМК, включающего картушку с МЧЭ и преобразователь курсовой для выработки электрического сигнала о курсе, расположенные в котелке, на котором установлен ДУС. ДМК закреплен в кардановом подвесе, кроме того, устройство имеет выносной индикатор с вычислительным устройством. Технический результат - уменьшение погрешности магнитного компаса на качке, величина которой является значительной в высоких широтах. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано в высокоширотных магнитных компасах, оборудованных устройствами дистанционной передачи информации о курсе.
Известны дистанционные магнитные компасы, содержащие корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, картушку с магнитным чувствительным элементом (далее - МЧЭ), установленную на опоре, индукционный преобразователь, размещенный в магнитном поле МЧЭ, девиационный прибор, содержащий компенсатор полукруговой девиации компаса, и электромеханическую дистанционную передачу, например, магнитные компасы "Сектор" ["Магнитные компасы", В.П. Кожухов, В.В. Воронов, В.В. Григорьев // М.: Транспорт, 1981, стр. 173-180] и КМ145-С ["Современные судовые магнитные компасы" Л.А. Кардашинский-Брауде // С-Пб.:, Изд. ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", 1999, стр. 60-62]. К недостаткам способа измерения магнитного курса, реализуемого в этих компасах относится значительная систематическая погрешность δp их показаний на качке при работе в высоких широтах, вызванная действием в плоскости диска картушки с МЧЭ проекции вертикальной составляющей земного магнетизма, выражаемой формулой ["Магнитно-компасное дело" Н.Ю. Рыбалтовский // Государственное издательство водного транспорта, Л., 1954, стр. 441]:
где h - высота картушки компаса над осью качаний судна;
i - угол поперечного крена судна;
θ - магнитное наклонение (угол между вертикальной и горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли);
k - магнитный курс судна.
За прототип устройства, описанного в изобретении, принят компас КМ145-С.
Решаемая техническая проблема - разработка способа компенсации систематической погрешности δp компаса на качке (далее - погрешности δp), вызванной действием в плоскости диска картушки с МЧЭ проекции вертикальной составляющей земного магнетизма и совершенствование конструкции магнитного компаса (далее - компаса).
Технический результат - уменьшение погрешности магнитного компаса на качке, в том числе в высоких широтах.
Реализация предлагаемого способа и устройства достигается путем дополнительной установки на котелок магнитного компаса, закрепленного в кардановом подвесе, датчика угловой скорости (далее - ДУС) с вертикальной осью чувствительности, что способствует выработке мгновенных значений магнитного курса путем интегрирования сигнала ДУС, свободного от погрешности δp., а затем и сигнала погрешности δp компаса на качке. Указанный сигнал погрешности δp. определяется как разница мгновенных значений магнитного курса, полученных от датчика магнитного курса компаса, и выработанных путем преобразований мгновенных значений результатов измерений ДУС. Для достижения технического результата полученное значение погрешности δp вычитается из результатов измерений датчика магнитного курса магнитного компаса (далее - ДМК) и передается на выносной индикатор.
На фиг. 1 показана блок - схема выработки измерительных сигналов и их обработки в вычислительном устройстве, работающем на основе предлагаемого способа.
Предлагаемый способ заключается в следующем:
1. Выработка с помощью ДМК сигнала о мгновенных значениях курса в горизонтной системе координат, состоящего из магнитного курса Км, угла рыскания γp, и погрешности δp.
2. Выработка с помощью ДУС с вертикальной осью чувствительности, установленного в горизонтной системе координат на котелке компаса, сигнала угловой скорости изменения курса, состоящего из угловых скоростей изменения курса 
и рыскания 
, а также погрешности 
ДУС, характеризуемой его дрейфом. Указанное мгновенное значение сигнала угловой скорости вырабатывается с коэффициентом передачи КДУС.
3. Интегрирование сигнала ДУС с постоянной времени Т1 и формирование на выходе интегратора сигнала, состоящего из магнитного курса Км, угла рыскания γp, и постоянного значения погрешности ΔДУС.. При выполнении вычислений значение Т1 выбирается исходя из задачи исключения погрешности от скорости дрейфа 
.
4. Вычисление разности между выходными сигналами ДМК и интегратора с целью формирования сигнала, состоящего из погрешности δp и погрешности ΔДУС.
5. Фильтрация значения погрешности ΔДУС с помощью фильтра высоких частот производится с постоянной времени T2, величина которой принимается больше периода качки.
Коэффициенты K1 и K2 выбираются исходя из масштабных коэффициентов ДМК и ДУС, p - оператор дифференцирования.
1 - интегратор, 2 - фильтр высоких частот
6. Исключение из измеряемых мгновенных значений магнитного курса погрешности δp производится путем вычисления разности между выходным сигналом ДМК и сигналом с выхода фильтра высоких частот, пропорциональным погрешности δp. Передача откорректированного значения магнитного курса выполняется на выносной индикатор.
Предлагаемое для реализации способа устройство содержит: датчик магнитного курса, установленный в котелке магнитного компаса, закрепленном к нактоузу с помощью двухстепенного карданного подвеса, и выносной индикатор с вычислительным устройством. При этом ДМК включает картушку с МЧЭ и преобразователь курсовой для выработки электрического сигнала о курсе. На котелке компаса установлен ДУС с вертикальной осью чувствительности.
Устройство работает следующим образом:
ДМК вырабатывает сигнал мгновенного значения магнитного курса, состоящий из магнитного курса Км, угла рыскания γp и погрешности от проекции вертикальной составляющей земного магнетизма δp., который подается на вход вычислительного устройства. ДУС с вертикальной осью чувствительности, установленный на котелке компаса, вырабатывает сигнал, пропорциональный угловой скорости изменения курса 
и рыскания 
с погрешностью 
и коэффициентом передачи КДУС, который также подается на вход вычислительного устройства. В вычислительном устройстве сигнал ДУС интегрируется и формируется сигнал, пропорциональный сумме значений KM+γp+ΔДУС, который вычитается из сигнала ДМК. Оставшееся значение δp+ΔДУС подается на вход фильтра высоких частот, с выхода которого формируется сигнал, пропорциональный погрешности δp. Полученный сигнал погрешности δp вычитается из сигнала ДМК и подается на выносной индикатор.
Полученные на основе компьютерного моделирования результаты подтверждают возможность корректировки результатов измерений мгновенного значения магнитного курса за счет компенсации в нем погрешности от вертикальной составляющей земного магнетизма, возникающей на качке, не менее чем в десять раз, что позволяет использовать магнитный компас при плавании судов до 84° северной широты. Таким образом, заявленный технический результат достигнут. В настоящее время изготавливается опытный образец компаса.
Claims (2)
1. Способ измерения мгновенного значения магнитного курса судна на качке при воздействии на магниточувствительный элемент (МЧЭ) компаса вертикальной составляющей магнитного поля Земли, заключающийся в выработке датчиком магнитного курса (ДМК) сигнала о магнитном курсе, состоящего из магнитного курса Км, угла рыскания γр и погрешности δр, отличающийся тем, что с помощью датчика угловой скорости (ДУС) с вертикальной осью чувствительности, установленного в горизонтной системе координат на котелке компаса, вырабатывается сигнал угловой скорости изменения курса с коэффициентом передачи КДУС, состоящий из угловых скоростей изменения курса 
, рыскания 
и погрешности 
ДУС, характеризуемой его дрейфом, сигнал ДУС интегрируется и на выходе интегратора формируется сигнал, состоящий из магнитного курса Км, угла рыскания γр и постоянного значения погрешности ΔДУС, вычисляется разность между выходными сигналами ДМК и интегратора для формирования сигнала, состоящего из погрешности δр и погрешности ΔДУС, осуществляется фильтрация значения погрешности ΔДУС с помощью фильтра высоких частот, на выходе фильтра высоких частот формируется сигнал, пропорциональный погрешности δр, затем производится вычисление разности между выходным сигналом ДМК и погрешностью δр, откорректированное значение магнитного курса передается на выносной индикатор.
2. Устройство для реализации способа измерения мгновенного значения магнитного курса судна на качке в высоких широтах, состоящее из датчика магнитного курса (ДМК), включающего картушку с МЧЭ и преобразователь курсовой, расположенного в котелке магнитного компаса, закрепленном к нактоузу с помощью карданового подвеса, и выносного индикатора с вычислительным устройством, отличающееся тем, что на котелок компаса устанавливается датчик угловой скорости с вертикальной осью чувствительности, сигнал угловой скорости изменения курса с которого поступает в вычислительное устройство, а с вычислительного устройства на выносной индикатор передается значение магнитного курса без погрешности от вертикальной составляющей земного магнетизма, возникающей на качке.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018131062A RU2688900C1 (ru) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018131062A RU2688900C1 (ru) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688900C1 true RU2688900C1 (ru) | 2019-05-22 |
Family
ID=66636646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018131062A RU2688900C1 (ru) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688900C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763685C1 (ru) * | 2021-04-19 | 2021-12-30 | Акционерное общество «Концерн «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор» | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах |
| RU2763685C9 (ru) * | 2021-04-19 | 2022-09-07 | Акционерное общество «Концерн «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор» | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU25083U1 (ru) * | 2001-08-10 | 2002-09-10 | Дальневосточная государственная морская академия им. адм. Г.И.Невельского | Устройство для уничтожения креновой девиации |
| RU2210060C2 (ru) * | 2001-10-22 | 2003-08-10 | Открытое акционерное общество "Чебоксарское научно-производственное приборостроительное предприятие "ЭЛАРА" | Способ цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса и устройство для его осуществления |
| WO2004076971A2 (en) * | 2003-02-24 | 2004-09-10 | Gentex Corporation | Electronic compass system |
| RU2365877C1 (ru) * | 2008-04-24 | 2009-08-27 | Григорий Иванович Соборов | Способ определения магнитной девиации на подвижном объекте |
-
2018
- 2018-08-28 RU RU2018131062A patent/RU2688900C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU25083U1 (ru) * | 2001-08-10 | 2002-09-10 | Дальневосточная государственная морская академия им. адм. Г.И.Невельского | Устройство для уничтожения креновой девиации |
| RU2210060C2 (ru) * | 2001-10-22 | 2003-08-10 | Открытое акционерное общество "Чебоксарское научно-производственное приборостроительное предприятие "ЭЛАРА" | Способ цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса и устройство для его осуществления |
| WO2004076971A2 (en) * | 2003-02-24 | 2004-09-10 | Gentex Corporation | Electronic compass system |
| RU2365877C1 (ru) * | 2008-04-24 | 2009-08-27 | Григорий Иванович Соборов | Способ определения магнитной девиации на подвижном объекте |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763685C1 (ru) * | 2021-04-19 | 2021-12-30 | Акционерное общество «Концерн «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор» | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах |
| RU2763685C9 (ru) * | 2021-04-19 | 2022-09-07 | Акционерное общество «Концерн «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор» | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах |
| RU2783479C1 (ru) * | 2022-03-05 | 2022-11-14 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ определения динамической погрешности магнитного компаса с системой коррекции от качки и устройство для его реализации |
| RU2804444C1 (ru) * | 2023-06-27 | 2023-09-29 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ измерения магнитного курса судна с использованием системы коррекции |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110031882B (zh) | 一种基于sins/dvl组合导航系统的外量测信息补偿方法 | |
| US5912643A (en) | Passive navigation system | |
| CN105043415B (zh) | 基于四元数模型的惯性系自对准方法 | |
| US3849636A (en) | Method and apparatus for determining the position of a vehicle | |
| Gaiffe et al. | Highly compact fiber optic gyrocompass for applications at depths up to 3000 meters | |
| CN105865453B (zh) | 一种位置传感器和姿态传感器的导航系统及其融合方法 | |
| CN110044378A (zh) | 一种用于水下深潜器的光纤捷联惯性导航高精度定位系统及方法 | |
| CN103630123B (zh) | 一种波浪传感器 | |
| RU2056642C1 (ru) | Гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей | |
| WO2020042696A1 (zh) | 一种动基座旋转加速度计重力梯度仪误差补偿装置及方法 | |
| CN105021193A (zh) | 一种无陀螺仪惯性导航系统的控制算法 | |
| RU2548115C1 (ru) | Безплатформенный навигационный комплекс с инерциальной системой ориентации на "грубых" чувствительных элементах и способ коррекции его инерциальных датчиков | |
| RU2688900C1 (ru) | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации | |
| RU2487318C1 (ru) | Бесплатформенная инерциальная курсовертикаль на чувствительных элементах средней точности | |
| RU2763685C1 (ru) | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах | |
| RU2763685C9 (ru) | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах | |
| RU2804444C1 (ru) | Способ измерения магнитного курса судна с использованием системы коррекции | |
| RU2324207C1 (ru) | Способ определения ускорения силы тяжести на движущемся объекте и устройство для его осуществления | |
| CN112882118B (zh) | 地固坐标系下动基座重力矢量估计方法、系统及存储介质 | |
| RU2630526C1 (ru) | Азимутальная ориентация платформы трехосного гиростабилизатора | |
| CN112415634B (zh) | 基于卫星重力异常信息的动态重力仪零位漂移补偿方法 | |
| RU2723976C1 (ru) | Способ определения угловой ориентации наземного транспортного средства | |
| CN109990776B (zh) | 一种姿态测量方法及装置 | |
| JPS62106385A (ja) | 乗物の運行角度を計算するためのドップラ慣性ループ | |
| CN101393023B (zh) | 基于地磁模型的数字磁罗盘在线标定方法 |