RU2763685C1 - Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах - Google Patents
Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763685C1 RU2763685C1 RU2021110980A RU2021110980A RU2763685C1 RU 2763685 C1 RU2763685 C1 RU 2763685C1 RU 2021110980 A RU2021110980 A RU 2021110980A RU 2021110980 A RU2021110980 A RU 2021110980A RU 2763685 C1 RU2763685 C1 RU 2763685C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- magnetic
- error
- yaw
- mmg
- Prior art date
Links
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)
- Navigation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области навигационного приборостроения. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют установку на котелок магнитного компаса, закрепленного в кардановом подвесе, в качестве датчика угловой скорости с вертикальной осью чувствительности микромеханический гироскоп (ММГ), который вырабатывает мгновенные значения угловых скоростей изменения курса и рыскания. Выходные данные ММГ используются для компенсации значений угловых скоростей изменения курса и рыскания в сигнале, формируемом путем дифференцирования показаний датчика магнитного курса компаса (ДМК). В результате вычисления разности между выходными сигналами дифференцирующего звена и ММГ формируется сигнал, который далее пропускается через фильтр низких частот для формирования на выходе фильтра сигнала, пропорционального погрешности. Технический результат – уменьшение погрешности компаса на качке. 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 δр 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;
l0 - длина маятника с периодом колебания, соответствующим периоду колебаний судна;
i - угол поперечного крена судна;
θ - магнитное наклонение;
k - магнитный курс судна.
За прототип способа и устройства, описанного в изобретении, принято техническое решение, приведенное в патенте №2688900 - Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации. Авторы Зиненко В.М, Грязин Д.Г, Молочников А.А, Сергачёв И.В, Матвеев Ю.В, Короленко И.В.
Указанный способ и устройство осуществляют позиционное управление за счет использования в схеме датчика угловой скорости типа волоконно-оптического гироскопа и формирования сигнала, представляющего собой разность выходного показания магнитного компаса и проинтегрированного сигнала датчика угловой скорости. В связи с тем, что эксплуатация магнитного компаса происходит на длительном интервале времени, при интегрировании сигнала датчика угловой скорости будет накапливаться ошибка, что со временем приведет к увеличению погрешности в выходном сигнале предлагаемого устройства. Использование в этом способе и устройстве датчика угловой скорости типа микромеханического гироскопа (далее ММГ), в погрешности которого преобладают флуктуационные составляющие типа белого шума и случайного блуждания угла, не представляется возможным, поскольку быстро накапливающаяся ошибка ММГ при интегрировании его выходного сигнала приводит к резкому повышению погрешности компаса.
Решаемая техническая проблема - разработка способа компенсации систематической погрешности δр компаса на качке (далее - погрешности δр), вызванной действием в плоскости диска картушки с МЧЭ проекции вертикальной составляющей земного магнетизма и совершенствование его конструкции путем применения в его схеме ММГ с целью уменьшения стоимости прибора и уменьшения погрешности компаса на длительных интервалах времени.
Технический результат - уменьшения погрешности компаса на качке, в том числе в высоких широтах, на длительных интервалах времени, а также повышение конкурентоспособности магнитного компаса путем уменьшения его цены за счет применения в его конструкции дешевого ММГ.
Реализация предлагаемого способа достигается путем установки на котелок магнитного компаса, закрепленного в кардановом подвесе, в качестве датчика угловой скорости с вертикальной осью чувствительности - ММГ, который вырабатывает мгновенные значения угловых скоростей изменения курса и рыскания. Выходные данные ММГ используются для компенсации значений угловых скоростей изменения курса и рыскания в сигнале, формируемом путем дифференцирования показаний датчика магнитного курса компаса (далее ДМК). В результате вычисления разности между выходными сигналами дифференцирующего звена и ММГ формируется сигнал, который далее пропускается через фильтр низких частот для формирования на выходе фильтра сигнала, пропорционального погрешности δр.. Для достижения технического результата полученное значение погрешности δр вычитается из результатов измерений 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, использующий управление по угловой скорости рыскания, заключается в следующем:
1. Выработка с помощью ДМК сигнала , состоящего из мгновенных значений магнитного курса Км, угла рыскания γр и погрешности .
2. Выработка с помощью ММГ с вертикальной осью чувствительности, установленного в горизонтной системе координат на котелке компаса, сигнала , состоящего из угловых скоростей изменения курса , рыскания и погрешности .
3. Дифференцирование показаний ДМК и формирование на выходе дифференцирующего звена с постоянной времени T1 сигнала , состоящего из угловых скоростей изменения курса , рыскания и погрешности .. При выполнении вычислений значение T1 выбирается исходя из задачи наилучшего воспроизведения угловых скоростей изменения курса и рыскания.
4. Вычисление разности между выходными сигналами дифференцирующего звена и ММГ с целью формирования сигнала, состоящего из погрешности и погрешности .
5. Фильтрация сигнала, состоящего из погрешности и погрешности с помощью фильтра низких частот с постоянной времени T2, значение которой выбирается исходя из задачи наилучшего воспроизведения погрешности и сглаживания погрешности .
Коэффициенты K1 и K2 выбираются исходя из масштабных коэффициентов ДМК и ММГ, р - оператор дифференцирования, 1 - дифференцирующее звено, 2 - фильтр низких частот.
6. Исключение из измеряемых мгновенных значений магнитного курса погрешности δр производится путем вычисления разности между выходным сигналом ДМК и сигналом с выхода фильтра низких частот, пропорциональным погрешности δр. Передача откорректированного значения магнитного курса выполняется на выносной индикатор.
Полученные на основе компьютерного моделирования результаты работы компаса 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 на интервале времени, составляющем 200 часов, т. е в отличие от прототипа, в предлагаемом способе обеспечивается долговременное сохранение точности, что позволяет использовать магнитный компас при плавании судов до 84° северной широты.
Таким образом, заявленный технический результат считается достигнутым. В настоящее время изготавливается опытный образец компаса.
Claims (1)
- Способ измерения мгновенного значения магнитного курса судна на качке при воздействии на магниточувствительный элемент (МЧЭ) картушки компаса вертикальной составляющей магнитного поля Земли, заключающийся в выработке датчиком магнитного курса (ДМК) сигнала, состоящего из магнитного курса Км, угла рыскания γр и погрешности δр., и датчиком угловой скорости с вертикальной осью чувствительности, установленным на котелке компаса, сигнала, состоящего из угловых скоростей изменения курса
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110980A RU2763685C9 (ru) | 2021-04-19 | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110980A RU2763685C9 (ru) | 2021-04-19 | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2763685C1 true RU2763685C1 (ru) | 2021-12-30 |
RU2763685C9 RU2763685C9 (ru) | 2022-09-07 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3422729A1 (de) * | 1984-06-19 | 1985-12-19 | Prakla-Seismos Gmbh, 3000 Hannover | Verfahren und einrichtung zur hochgenauen messung eines fahrzeugkurses sowie einer rechtweisenden peilung auf bewegtem fahrzeug |
RU2688900C1 (ru) * | 2018-08-28 | 2019-05-22 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации |
RU2718691C1 (ru) * | 2019-07-25 | 2020-04-13 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ определения динамической погрешности магнитного компаса, вызванной качкой, и устройство для его реализации |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3422729A1 (de) * | 1984-06-19 | 1985-12-19 | Prakla-Seismos Gmbh, 3000 Hannover | Verfahren und einrichtung zur hochgenauen messung eines fahrzeugkurses sowie einer rechtweisenden peilung auf bewegtem fahrzeug |
RU2688900C1 (ru) * | 2018-08-28 | 2019-05-22 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации |
RU2718691C1 (ru) * | 2019-07-25 | 2020-04-13 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ определения динамической погрешности магнитного компаса, вызванной качкой, и устройство для его реализации |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 | |
CN111678538B (zh) | 一种基于速度匹配的动态水平仪误差补偿方法 | |
CN109001787A (zh) | 一种姿态角解算与定位的方法及其融合传感器 | |
Gaiffe et al. | Highly compact fiber optic gyrocompass for applications at depths up to 3000 meters | |
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 | |
CN109916394A (zh) | 一种融合光流位置和速度信息的组合导航算法 | |
CN101769742A (zh) | 海洋惯性重力组合导航装置 | |
CN103162677A (zh) | 一种数字地质罗盘仪及地质体产状的测量方法 | |
CN104075699A (zh) | 三维固态电子罗盘及其传感器的零点和比例系数核正方法 | |
CN103630123B (zh) | 一种波浪传感器 | |
RU2056642C1 (ru) | Гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей | |
CN109084755B (zh) | 一种基于重力视速度与参数辨识的加速度计零偏估计方法 | |
RU2763685C1 (ru) | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах | |
RU2763685C9 (ru) | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах | |
RU2548115C1 (ru) | Безплатформенный навигационный комплекс с инерциальной системой ориентации на "грубых" чувствительных элементах и способ коррекции его инерциальных датчиков | |
CN110030991B (zh) | 融合陀螺和磁强计的飞行物高速旋转角运动测量方法 | |
RU2688900C1 (ru) | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации | |
RU2804444C1 (ru) | Способ измерения магнитного курса судна с использованием системы коррекции | |
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 | |
Untilov et al. | Results of fiber-optic gyro testing | |
RU2723976C1 (ru) | Способ определения угловой ориентации наземного транспортного средства | |
CN111006686B (zh) | 一种大深度下潜三轴加速计的零偏测试方法 | |
RU2754964C1 (ru) | Способ определения азимута и динамический гирокомпас | |
RU2479859C2 (ru) | Способ определения ускорения силы тяжести на движущемся объекте и устройство для определения ускорения силы тяжести на движущемся объекте | |
RU2090911C1 (ru) | Аэрогравиметрический комплекс |