RU2713456C1 - Device for determining coordinates of a mobile object using a magnetic field - Google Patents

Device for determining coordinates of a mobile object using a magnetic field Download PDF

Info

Publication number
RU2713456C1
RU2713456C1 RU2019108400A RU2019108400A RU2713456C1 RU 2713456 C1 RU2713456 C1 RU 2713456C1 RU 2019108400 A RU2019108400 A RU 2019108400A RU 2019108400 A RU2019108400 A RU 2019108400A RU 2713456 C1 RU2713456 C1 RU 2713456C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
unit
input
key
key circuit
Prior art date
Application number
RU2019108400A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Михайлович Голев
Татьяна Игоревна Заенцева
Елизавета Андреевна Никитина
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
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 казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2019108400A priority Critical patent/RU2713456C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713456C1 publication Critical patent/RU2713456C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of measurement equipment, in particular to the mobile object coordinates determining means, and can be used in landing systems of aircrafts, in construction for directed drilling of wells, in navigation systems of mobile objects, in medicine for precision positioning and other fields of science and technology. Technical result is achieved due to that in device for determining coordinates of mobile object in ground equipment additionally introduced in series connected control unit and first key circuit, which output is connected to second inductance coil, harmonic signal source output is connected to second input of first key circuit, on-board hardware includes series-connected ground equipment operation mode determination unit, second key circuit and reference signal generator, output of which is connected to second input of phase difference determining unit, as well as the third and fourth key circuits, the first inputs of which are combined with the input of the ground equipment operation mode determination unit and the second key circuit second input and are connected to the measuring device output, second output of unit for determination of operating mode of ground equipment is connected to combined inputs of third and fourth key circuits, outputs of third and fourth key circuits are connected to input of unit of amplitude measurement and second input of unit for measuring phase difference.
EFFECT: broader functional capabilities of the device, particularly navigation for a remote mobile object.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности, к средствам определения координат подвижного объекта, и может быть использовано в системах посадки летательных аппаратов, в строительстве для направленного бурения скважин, в системах навигации подвижных объектов, в медицине для сверхточного позиционирования и других областях науки и техники. Технология определения координат подвижного объекта в искусственном магнитном поле заключается в генерации в зоне движения объекта магнитного поля с известными пространственными и временными зависимостями, измерении характеристик этого поля, например, с использованием магнитометрических датчиков, и вычислении координат подвижного объекта [Желамский М.В. Электромагнитное позиционирование подвижных объектов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013, с. 7]The invention relates to the field of measuring equipment, in particular, to means for determining the coordinates of a moving object, and can be used in aircraft landing systems, in construction for directional drilling of wells, in navigation systems of moving objects, in medicine for ultra-precise positioning and other fields of science and technicians. The technology for determining the coordinates of a moving object in an artificial magnetic field consists in generating a magnetic field in the zone of movement of the object with known spatial and temporal dependences, measuring the characteristics of this field, for example, using magnetometric sensors, and calculating the coordinates of the moving object [Zhelamsky MV Electromagnetic positioning of moving objects. - M.: FIZMATLIT, 2013, p. 7]

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство определения координат [Shuang Song, Chao Ни, Ваори Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, №3, march 2013. - P. 1274-1277], состоящее из источника магнитного поля, создаваемого двумя катушками индуктивности, расположенными взаимно перпендикулярно, подключенными к источнику тока со сдвигом фаз

Figure 00000001
друг относительно друга. Создаваемое магнитное поле эквивалентно полю вращающегося магнитного диполя. Измерительное устройство состоит из трех ортогональных магнитометрических датчиков, расположенных на подвижном объекте. Измерительное устройство соединено с блоком измерения амплитуд и блоком измерения разности фаз, которые соединены с блоком определения координат. Для измерения начальных фаз используется метод фазовой синхронизации источника магнитного поля и приемника. Синхронизация достигается путем передачи опорного сигнала, формируемого наземной аппаратурой, по проводному каналу связи. Недостатком этого устройства является узкая область применения, связанная с наличием проводного канала связи.Closest to the claimed device is a coordinate determination device [Shuang Song, Chao Ni, Vaori Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, No. 3, march 2013. - P. 1274-1277], consisting of a magnetic field source generated by two inductors located mutually perpendicularly connected to a current source with phase shift
Figure 00000001
relative to each other. The generated magnetic field is equivalent to the field of a rotating magnetic dipole. The measuring device consists of three orthogonal magnetometric sensors located on a moving object. The measuring device is connected to an amplitude measuring unit and a phase difference measuring unit, which are connected to the coordinate determining unit. To measure the initial phases, the phase synchronization method of the magnetic field source and receiver is used. Synchronization is achieved by transmitting a reference signal generated by ground equipment through a wired communication channel. The disadvantage of this device is the narrow scope associated with the presence of a wired communication channel.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, выражается в расширении функциональных возможностей устройства. В частности, устройство позволяет решать навигационные задачи для удаленного подвижного объекта.The technical result provided by the invention is expressed in expanding the functionality of the device. In particular, the device allows solving navigation problems for a remote moving object.

Технический результат достигается тем, что устройство для определения координат подвижного объекта, состоит из наземной аппаратуры в составе генератора магнитного поля, состоящего из источника гармонического сигнала и двух взаимно перпендикулярных катушек индуктивности, выход источника гармонического сигнала с первой катушкой индуктивности через фазовращатель на

Figure 00000002
и бортовой аппаратуры в составе измерительного устройства, блока измерения амплитуды, блока измерения разности фаз и блока вычисления координат, выход которого является выходом устройства, при этом выход блока измерения амплитуды и выход блока измерения разности фаз соединены с первым и вторым входами блока вычисления координат соответственно, согласно изобретению, в наземную аппаратуру дополнительно введены последовательно соединенные блок управления и первая ключевая схема, выход которой соединен со второй катушкой индуктивности, выход источника гармонического сигнала соединен со входом первой ключевой схемы, в бортовую аппаратуру введены последовательно соединенные блок определения режима работы наземной аппаратуры, вторая ключевая схема и генератор опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом блока определения разности фаз, а также третья и четвертая ключевые схемы, первые входы которых объединены со входом блока определения режимов работы наземной аппаратуры и вторым входом второй ключевой схемы и соединены с выходом измерительного устройства, вторые входы третьей и четвертой ключевых схем соединены со вторым выходом блока определения режима работы наземной аппаратуры, выходы третьей и четвертой ключевых схем соединены соответственно со входом блока измерения амплитуд и вторым входом блока измерения разности фаз.The technical result is achieved by the fact that the device for determining the coordinates of a moving object consists of ground-based equipment consisting of a magnetic field generator consisting of a harmonic signal source and two mutually perpendicular inductors, the output of the harmonic signal source with the first inductor through a phase shifter to
Figure 00000002
and on-board equipment as part of a measuring device, an amplitude measuring unit, a phase difference measuring unit and a coordinate calculation unit, the output of which is the output of the device, while the output of the amplitude measuring unit and the output of the phase difference measuring unit are connected to the first and second inputs of the coordinate calculation unit, respectively, according to the invention, a ground control unit and a first key circuit, the output of which is connected to a second inductor, are additionally introduced into the ground equipment, the output of the harmonic signal source is connected to the input of the first key circuit, ground-based equipment operation mode determination unit, a second key circuit and a reference signal generator, the output of which is connected to the second input of the phase difference determination unit, as well as the third and fourth key circuits are introduced into the on-board equipment the first inputs of which are combined with the input of the unit for determining the operating modes of ground equipment and the second input of the second key circuit and are connected to the output of the measuring device va, the second inputs of the third and fourth switching circuits connected to the second output mode determination unit ground equipment, the outputs of the third and fourth switching circuits connected respectively to the input of the amplitude measurement unit and the second input of the phase difference measurement unit.

Сущность изобретения заключается в том, что в состав наземной аппаратуры дополнительно введены последовательно соединенные блок управления и первая ключевая схема, выход которой соединен со второй катушкой индуктивности, выход источника гармонического сигнала соединен со вторым входом первой ключевой схемы, в состав бортовой аппаратуры введены последовательно соединенные блок определения режима работы наземной аппаратуры, вторая ключевая схема и генератор опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом блока определения разности фаз, а также третья и четвертая ключевые схемы, первые входы которых объединены со входом блока определения режимов работы наземной аппаратуры и вторым входом второй ключевой схемы и соединены с выходом измерительного устройства, второй выход блока определения режима работы наземной аппаратуры соединен с объединенными входами третьей и четвертой ключевых схем, выходы третьей и четвертой ключевых схем соединены соответственно со входом блока измерения амплитуд и вторым входом блока измерения разности фаз.The essence of the invention lies in the fact that the ground-based equipment additionally includes a series-connected control unit and a first key circuit, the output of which is connected to a second inductor, the output of a harmonic signal source is connected to the second input of the first key circuit, and a series-connected unit is introduced into the on-board equipment determining the operating mode of the ground equipment, the second key circuit and the reference signal generator, the output of which is connected to the second input of the determination unit phase differences, as well as the third and fourth key circuits, the first inputs of which are combined with the input of the unit for determining the operating modes of ground equipment and the second input of the second key circuit and are connected to the output of the measuring device, the second output of the unit for determining the operating mode of ground equipment is connected to the combined inputs of the third and the fourth key circuits, the outputs of the third and fourth key circuits are connected respectively to the input of the amplitude measurement unit and the second input of the phase difference measurement unit.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1. На фиг. 1а показана схема работы первой ключевой схемы, обозначены режимы работы наземной аппаратуры, а на фиг. 16 - временные зависимости проекций магнитной индукции, где обозначено:The essence of the invention is illustrated in FIG. 1. In FIG. 1a shows the operation diagram of the first key circuit, the operating modes of the ground equipment are indicated, and in FIG. 16 - time dependence of the projections of magnetic induction, where indicated:

1-1, 1-2, 1-3 - временные зависимости проекций вектора магнитной индукции на оси х (Bx(t)), у (By(t)) и z (Bz (t)) соответственно;1-1, 1-2, 1-3 are the time dependences of the projections of the magnetic induction vector on the x axis (B x (t)), y (B y (t)) and z (B z (t)), respectively;

2 - опорный сигнал;2 - reference signal;

На фиг. 1б также обозначены Δϕx, Δϕy, Δϕz- разности фаз между проекциями вектора магнитной индукции В на оси х, у и z и опорным сигналом соответственно.In FIG. 1b also denotes Δϕ x , Δϕ y , Δϕ z - phase differences between the projections of the magnetic induction vector B on the x, y, and z axis and the reference signal, respectively.

Введенные, согласно изобретению, блок управления и первая ключевая схема обеспечивают создание магнитного поля в двух режимах: режиме синхронизации и режиме измерения координат. Введение дополнительных блоков в бортовую аппаратуру позволяет определить режим работы наземной аппаратуры и формировать опорный сигнал непосредственно в бортовой части устройства без использования проводного канала связи, этим достигается технический результат.The control unit and the first key circuit introduced according to the invention provide the creation of a magnetic field in two modes: synchronization mode and coordinate measurement mode. The introduction of additional units in the on-board equipment allows you to determine the operating mode of ground-based equipment and generate a reference signal directly in the on-board part of the device without using a wired communication channel, thereby achieving a technical result.

На фиг. 2 представлена структурная схема устройства, где обозначено: 3 - наземная аппаратура, 4 - бортовая аппаратура, 5 - источник гармонического сигнала, 6 - фазовращатель, 7-1, 7-2 - две взаимно ортогональные катушки индуктивности, 8-1 - первая ключевая схема, 8-2 - вторая ключевая схема, 8-3 - третья ключевая схема, 8-4 - четвертая ключевая схема, 9 - блок управления, 10 - измерительное устройство, 11 - блок определения режима работы наземной аппаратуры, 12 - блок определения амплитуды, 13 - генератор опорного сигнала, 14 - блок определения разности фаз, 15 - блок вычисления координат.In FIG. 2 is a structural diagram of the device, where it is indicated: 3 - ground equipment, 4 - on-board equipment, 5 - harmonic signal source, 6 - phase shifter, 7-1, 7-2 - two mutually orthogonal inductors, 8-1 - the first key circuit 8-2 - the second key circuit, 8-3 - the third key circuit, 8-4 - the fourth key circuit, 9 - control unit, 10 - measuring device, 11 - unit for determining the operating mode of ground equipment, 12 - unit for determining the amplitude, 13 - reference signal generator, 14 - phase difference determination unit, 15 - calculation unit oordinat.

Катушки 7-1 и 7-2 предназначены для создания магнитного поля, блок управления 9 предназначен для переключения режимов работы наземной аппаратуры. Назначение остальных блоков ясно из их названия. Блок определения режима работы наземной аппаратуры 11 работает следующим образом. Известно [Shuang Song, Chao Ни, Ваори Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, №3, march 2013. - P. 1274-1277], что при формировании магнитного поля с помощью одной катушки индуктивности создается поле, эквивалентное полю неподвижного магнитного диполя, и колебания проекций векторов магнитной индукции Bx(t), By(t) и Bz(t) происходят в одной фазе, а при формировании магнитного поля с помощью двух катушек индуктивности, расположенным взаимно перпендикулярно, подключенных к источнику тока со сдвигом фаз

Figure 00000003
друг относительно друга, создается поле, эквивалентное полю вращающегося магнитного диполя, и колебания проекций векторов магнитной индукции Bx(t), By(t) и Bz(t) имеют разность фаз, отличную от нуля. Поэтому в блоке определения режима работы наземной аппаратуры проверяется условие равенства фаз.Coils 7-1 and 7-2 are designed to create a magnetic field, the control unit 9 is designed to switch operating modes of ground equipment. The purpose of the remaining blocks is clear from their name. The unit for determining the operating mode of ground equipment 11 operates as follows. Known [Shuang Song, Chao Ni, Vaori Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, No. 3, march 2013. - P. 1274-1277], that when a magnetic field is generated using one inductor, a field is created that is equivalent to the field of a stationary magnetic dipole, and the projections of the magnetic induction vectors B x (t), B y ( t) and B z (t) occur in one phase, and when a magnetic field is formed using two inductor coils located mutually perpendicularly connected to a current source with phase shift
Figure 00000003
relative to each other, a field is created equivalent to the field of the rotating magnetic dipole, and the oscillations of the projections of the magnetic induction vectors B x (t), B y (t) and B z (t) have a phase difference other than zero. Therefore, in the unit for determining the operating mode of ground equipment, the condition of phase equality is checked.

Устройство работает следующим образом. Наземная аппаратура 3 создает магнитное поле с заданными характеристиками. А именно, в течение времени T1 создается магнитное поле, эквивалентное полю неподвижного магнитного диполя (режим синхронизации), далее в течение времени Т2 аналогично работе [Shuang Song, Chao Ни, Ваори Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, №3, march 2013. - P. 1274-1277] создается магнитное поле, эквивалентное полю вращающегося магнитного диполя (режим измерения). Во время режима синхронизации от источника гармонического сигнала 5 ток проходит через фазовращатель 6 на первую катушку индуктивности 7-1, ключ 8-1 разомкнут и через вторую катушку индуктивности ток не течет. Магнитное поле создается одной катушкой индуктивности, это поле эквивалентно полю неподвижного магнитного диполя. Во время режима измерения ключ 8-1 замкнут, от источника гармонического сигнала 5 ток проходит на вторую катушку индуктивности 7-2. Таким образом, в режиме измерения магнитное поле создается двумя катушками индуктивности, расположенными перпендикулярно, подключенными к источнику тока со сдвигом фаз

Figure 00000004
друг относительно друга, это поле эквивалентно полю вращающегося магнитного диполя. Переключение режимов осуществляется с помощью блока управления 9. Минимальное значение T1 и Т2 равно периоду колебаний тока источника гармонического сигнала 5, максимальное значение T1 и Т2 определяется скоростью подвижного объекта. Необходимо, чтобы за время измерения Т1+Т2 координата подвижного объекта изменилась незначительно [Желамский М.В. Электромагнитное позиционирование подвижных объектов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013, с. 12].The device operates as follows. Ground equipment 3 creates a magnetic field with specified characteristics. Namely, over time T1 a magnetic field is created, equivalent to the field of a stationary magnetic dipole (synchronization mode), then for a time T2similar to [Shuang Song, Chao Ni, Vaori Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, No. 3, march 2013. - P. 1274-1277] creates a magnetic field equivalent to the field of a rotating magnetic dipole (measurement mode). During the synchronization mode from the source of the harmonic signal 5, the current passes through the phase shifter 6 to the first inductor 7-1, the switch 8-1 is open and no current flows through the second inductor. The magnetic field is created by a single inductor, this field is equivalent to the field of a stationary magnetic dipole. During the measurement mode, the key 8-1 is closed, from the source of the harmonic signal 5, the current passes to the second inductor 7-2. Thus, in the measurement mode, the magnetic field is created by two inductors located perpendicularly, connected to a current source with a phase shift
Figure 00000004
 relative to each other, this field is equivalent to the field of a rotating magnetic dipole. The modes are switched using the control unit 9. Minimum value T1 and T2 equal to the period of current oscillations of the harmonic signal source 5, the maximum value of T1 and T2 determined by the speed of the moving object. It is necessary that during the measurement of T1+ T2 the coordinate of the moving object has changed slightly [Zhelamsky M.V. Electromagnetic positioning of moving objects. - M.: FIZMATLIT, 2013, p. 12].

Измерительное устройство 10 бортовой аппаратуры 4 представляет собой три взаимно ортогональных датчика магнитного поля, которые измеряют мгновенные значения проекций вектора магнитной индукции Вх, Ву, Bz. Временные зависимости Bx(t), By(t) и Bz(t) приведены на фиг. 1б. В блоке определения режима работы наземной аппаратуры 11 происходит сравнение фаз колебаний Bx(t), By(t) и Bz(t). В случае равенства фаз генерация происходит в режиме синхронизации, в случае различия фаз генерация происходит в режиме измерения (фиг. 1) [Shuang Song, Chao Ни, Ваори Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, №3, march 2013. - P. 1274-1277]. Блок определения режимов работы наземной аппаратуры 11 замыкает ключ 8-2 во время режима синхронизации, ключи 8-3 и 8-4 во время режима измерения. После окончания соответствующего режима работы ключи 8-2, 8-3, 8-4 размыкаются. Во время режима синхронизации сигнал попадает на генератор опорного сигнала 13, который создает опорный сигнал 2, совпадающий по фазе с колебаниями Bx(t) 1-1, By(t) 1-2 и Bz(t) 1-3, полученными в режиме синхронизации, и поступающий на блок определения разности фаз 14 в режиме измерения. Во время режима измерения сигнал поступает на блок определения амплитуд 12 и блок определения разности фаз 14. Значения 3-х амплитуд (В0х, В0у, B0z) и 3-х разностей фаз (Δϕх, Δϕу, Δϕz) (фиг. 1б) поступают на блок вычисления координат 15, в котором аналогично работе [Shuang Song, Chao Ни, Ваори Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, №3, march 2013. - P. 1274-1277] вычисляются координаты подвижного объекта.The measuring device 10 of the on-board equipment 4 is three mutually orthogonal magnetic field sensors that measure the instantaneous values of the projections of the magnetic induction vector B x , B y , B z . The time dependences B x (t), B y (t) and B z (t) are shown in FIG. 1b. In the unit for determining the operating mode of the ground equipment 11, the oscillation phases B x (t), B y (t) and B z (t) are compared. In case of phase equality, generation occurs in synchronization mode, in case of phase difference generation occurs in measurement mode (Fig. 1) [Shuang Song, Chao Ni, Vaori Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, No. 3, march 2013. - P. 1274-1277]. The unit for determining the operating modes of the ground equipment 11 closes the key 8-2 during the synchronization mode, the keys 8-3 and 8-4 during the measurement mode. After the end of the corresponding operating mode, the keys 8-2, 8-3, 8-4 open. During the synchronization mode, the signal falls on the reference signal generator 13, which creates a reference signal 2, which coincides in phase with the oscillations B x (t) 1-1, B y (t) 1-2 and B z (t) 1-3, obtained in synchronization mode, and arriving at the phase difference determination unit 14 in the measurement mode. During the measurement mode, the signal enters the unit for determining the amplitudes 12 and the unit for determining the phase difference 14. The values of 3 amplitudes (B 0x , B 0y , B 0z ) and 3 phase differences (Δϕ x , Δϕ y , Δϕ z ) ( Fig. 1b) enters the coordinate calculation unit 15, in which, similarly to the work of [Shuang Song, Chao Ni, Vaori Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, No. 3, march 2013. - P. 1274-1277] the coordinates of the moving object are calculated.

Таким образом, в предложенном устройстве вычисляются координаты подвижного объекта, причем опорный сигнал формируется в бортовой части устройства без использования дополнительного канала связи с наземной аппаратурой, что приводит к расширению области применения устройства и обеспечивает решение навигационных задач для удаленного подвижного объекта.Thus, in the proposed device, the coordinates of the moving object are calculated, and the reference signal is generated in the on-board part of the device without using an additional communication channel with ground equipment, which leads to the expansion of the scope of the device and provides the solution of navigation problems for a remote moving object.

Следовательно, предлагаемое изобретение, обладая новизной, полезностью и реализуемостью, может найти широкое применение для определения координат подвижного объекта.Therefore, the present invention, having novelty, utility and feasibility, can find wide application for determining the coordinates of a moving object.

Claims (1)

Устройство для определения координат подвижного объекта, состоящее из наземной аппаратуры в составе источника гармонического сигнала и двух катушек индуктивности, расположенных взаимно перпендикулярно, выход источника гармонического сигнала соединен с первой катушкой индуктивности через фазовращатель на
Figure 00000005
бортовой аппаратуры в составе измерительного устройства, блока измерения амплитуды, блока измерения разности фаз и блока вычисления координат, выход которого является выходом устройства, при этом выход блока измерения амплитуды и выход блока измерения разности фаз соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычисления координат, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что в состав наземной аппаратуры дополнительно введены последовательно соединенные блок управления и первая ключевая схема, выход которой соединен со второй катушкой индуктивности, выход источника гармонического сигнала соединен со вторым входом первой ключевой схемы, в состав бортовой аппаратуры введены последовательно соединенные блок определения режима работы наземной аппаратуры, вторая ключевая схема и генератор опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом блока определения разности фаз, а также третья и четвертая ключевые схемы, первые входы которых объединены с входом блока определения режимов работы наземной аппаратуры и вторым входом второй ключевой схемы и соединены с выходом измерительного устройства, второй выход блока определения режима работы наземной аппаратуры соединен с объединенными входами третьей и четвертой ключевых схем, выходы третьей и четвертой ключевых схем соединены соответственно с входом блока измерения амплитуд и вторым входом блока измерения разности фаз.A device for determining the coordinates of a moving object, consisting of ground-based equipment consisting of a harmonic signal source and two inductors arranged mutually perpendicularly, the output of the harmonic signal source is connected to the first inductor through a phase shifter
Figure 00000005
on-board equipment as part of a measuring device, an amplitude measuring unit, a phase difference measuring unit and a coordinate calculation unit, the output of which is the output of the device, while the output of the amplitude measuring unit and the output of the phase difference measuring unit are connected respectively to the first and second inputs of the coordinate calculation unit, the output which is the output of the device, characterized in that the ground-based equipment additionally introduced in series connected control unit and the first key circuit, the output to the second is connected to the second inductor, the output of the harmonic signal source is connected to the second input of the first key circuit, the on-board equipment includes series-connected unit for determining the operating mode of ground equipment, the second key circuit and the reference signal generator, the output of which is connected to the second input of the difference determination unit phases, as well as the third and fourth key circuits, the first inputs of which are combined with the input of the unit for determining the operating modes of ground equipment and the second input of the second th key circuit and are connected to the output of the measuring device, the second output of the ground mode operating mode determination unit is connected to the combined inputs of the third and fourth key circuits, the outputs of the third and fourth key circuits are connected respectively to the input of the amplitude measuring unit and the second input of the phase difference measuring unit.
RU2019108400A 2019-03-22 2019-03-22 Device for determining coordinates of a mobile object using a magnetic field RU2713456C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019108400A RU2713456C1 (en) 2019-03-22 2019-03-22 Device for determining coordinates of a mobile object using a magnetic field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019108400A RU2713456C1 (en) 2019-03-22 2019-03-22 Device for determining coordinates of a mobile object using a magnetic field

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713456C1 true RU2713456C1 (en) 2020-02-05

Family

ID=69625379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019108400A RU2713456C1 (en) 2019-03-22 2019-03-22 Device for determining coordinates of a mobile object using a magnetic field

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713456C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778326C1 (en) * 2021-11-24 2022-08-17 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Device for determining the coordinates and parameters of motion of the observed ferromagnetic object

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910005302B1 (en) * 1982-09-24 1991-07-24 도오쿄오 시바우 라덴기 가부시기가이샤 Moving target indicator
RU2119171C1 (en) * 1997-04-24 1998-09-20 Борис Михайлович Смирнов Gear for remote determination of coordinates and angular position of object (variants)
RU2130618C1 (en) * 1994-03-28 1999-05-20 Джервис Б.Уэбб Интернэшнл Компани Уолд Хедкватерс Device for determination of position of transport facility and sensor unit used in it
RU2316790C1 (en) * 2006-03-30 2008-02-10 Закрытое Акционерное Общество "Транзас" Mode of definition of the shortest distance and direction to an electricity transmission line
US9453933B2 (en) * 2012-05-22 2016-09-27 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Method for determining the position of a mobile unit and installation for executing a method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910005302B1 (en) * 1982-09-24 1991-07-24 도오쿄오 시바우 라덴기 가부시기가이샤 Moving target indicator
RU2130618C1 (en) * 1994-03-28 1999-05-20 Джервис Б.Уэбб Интернэшнл Компани Уолд Хедкватерс Device for determination of position of transport facility and sensor unit used in it
RU2119171C1 (en) * 1997-04-24 1998-09-20 Борис Михайлович Смирнов Gear for remote determination of coordinates and angular position of object (variants)
RU2316790C1 (en) * 2006-03-30 2008-02-10 Закрытое Акционерное Общество "Транзас" Mode of definition of the shortest distance and direction to an electricity transmission line
US9453933B2 (en) * 2012-05-22 2016-09-27 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Method for determining the position of a mobile unit and installation for executing a method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Shuang Song, Chao Нu, Ваорu Li, Xiaoxiao Li, Max Q.-H. Meng An, Electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole // IEEE Transactions on magnetics, Vol. 49, 3, march 2013. - P. 1274-1277. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778326C1 (en) * 2021-11-24 2022-08-17 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Device for determining the coordinates and parameters of motion of the observed ferromagnetic object
RU2780080C1 (en) * 2021-11-24 2022-09-19 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ЭЙРБУРГ" (АО "Эйрбург") Method for data unification in the interaction of a ground control station with robotic complexes
RU2789734C1 (en) * 2022-01-31 2023-02-07 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Device for creating a rotating dipole magnetic field
RU2789733C1 (en) * 2022-04-11 2023-02-07 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Device for magnetometric local navigation
RU2801977C1 (en) * 2022-06-02 2023-08-21 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Method for determining coordinates and parameters of movement of magnetic field source
RU2808125C1 (en) * 2023-04-20 2023-11-23 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Magnetometric complex for navigation of objects in space

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6724191B1 (en) Systems and methods useful for detecting presence and/or location of various materials
Hehn et al. High-accuracy localization and calibration for 5-DoF indoor magnetic positioning systems
Xu et al. Enhancing INS/UWB integrated position estimation using federated EFIR filtering
RU2713456C1 (en) Device for determining coordinates of a mobile object using a magnetic field
Lin et al. Omni-directional wireless power transfer systems using discrete magnetic field vector control
US8924179B2 (en) Assembly and method for determining an angular position
Khvalin A vector magnetometer for measuring weak fields
De Angelis et al. An accurate Indoor Position-measurement system using mutually coupled resonating circuits
US2520489A (en) Means for exact reading of the phase position of an arbitrary impulse in a periodically recurrent series of impulses
Rutkowski et al. IFM receiver based on microwave frequency discriminator that uses rat-race directional couplers
Koelpin et al. The enhanced six-port receiver: A new concept for simultaneous data reception and direction of arrival detection
Fereidoony et al. Multimode Positioning Using Common and Difference Mode Loop Antennas
Gajewski et al. Subscriber location in radio communication nets
RU2529448C1 (en) Three-component magnetometer based on spherical yig resonator and method of detection of full magnetic field vector
US2485847A (en) Combination magnetometer and gradiometer
US2796568A (en) Cyclic function modifying circuit
US2146745A (en) Radio direction finding system
Chavda et al. Development of Time-Multiplexed Magnetic-Induction Based Ranging Systems
US2607034A (en) Signal generator system
Kang et al. A Planar Multi-coil Transmitter for Visible Magnetic Field Shaping in Wireless Power Transfer
US2984783A (en) Magnetic orienter and magnetic guidance device for missiles
US2968035A (en) Radio compass
RU2679461C1 (en) One-component sensor of geomagnetic fields
Potapov et al. A high-precision model for verifying accuracy of algorithms for the experimental determination of the cross-correlation of two random processes
US2769126A (en) Corrector for synchro systems