RU2763685C9 - Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах - Google Patents
Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763685C9 RU2763685C9 RU2021110980A RU2021110980A RU2763685C9 RU 2763685 C9 RU2763685 C9 RU 2763685C9 RU 2021110980 A RU2021110980 A RU 2021110980A RU 2021110980 A RU2021110980 A RU 2021110980A RU 2763685 C9 RU2763685 C9 RU 2763685C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- magnetic
- error
- yaw
- mmg
- Prior art date
Links
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000003750 conditioning Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000005295 random walk Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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 
компаса на качке (далее - погрешности ), 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 . Для достижения технического результата полученное значение погрешности 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 К м , угла рыскания γ р 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 производится путем вычисления разности 
между выходным сигналом ДМК и сигналом с выхода фильтра низких частот, пропорциональным погрешности . 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 К м , угла рыскания γ р и погрешности δ р , и датчиком угловой скорости с вертикальной осью чувствительности, установленным на котелке компаса, сигнала, состоящего из угловых скоростей изменения курса, рыскания
и погрешности
, отличающийся тем, что в качестве датчика угловой скорости используется микромеханический гироскоп (ММГ) и для его применения реализуется управление по угловой скорости рыскания, заключающееся в том, что сигнал ДМК
пропускается через дифференцирующее звено, на выходе которого формируется сигнал
, состоящий из угловых скоростей изменения курса
, рыскания
и погрешности
, затем вычисляется разность между выходными сигналами дифференцирующего звена
и ММГ
для формирования сигнала
, который далее пропускается через фильтр низких частот для формирования на выходе фильтра сигнала, пропорционального погрешности δ р , затем производится вычисление разности
между выходным сигналом ДМК
и погрешностью δ р , откорректированное значение магнитного курса
передается на выносной индикатор.
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 RU2763685C1 (ru) | 2021-12-30 |
| RU2763685C9 true RU2763685C9 (ru) | 2022-09-07 |
Family
ID=
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 |
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 | |
| 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 | |
| RU2763685C9 (ru) | Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах | |
| RU2763685C1 (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 | |
| Lowrey III et al. | Passive navigation using inertial navigation sensors and maps | |
| US3203236A (en) | Fluid flow indicator | |
| 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 | |
| CN111006686B (zh) | 一种大深度下潜三轴加速计的零偏测试方法 | |
| RU2479859C2 (ru) | Способ определения ускорения силы тяжести на движущемся объекте и устройство для определения ускорения силы тяжести на движущемся объекте | |
| RU2090911C1 (ru) | Аэрогравиметрический комплекс | |
| RU2754964C1 (ru) | Способ определения азимута и динамический гирокомпас | |
| RU2801620C2 (ru) | Способ повышения точностных характеристик автономной, бесплатформенной гировертикали с интегральной коррекцией и устройство для его реализации |