система курса и вертикали и способ определения магнитного курса
Классы МПК: | G01C21/08 с использованием магнитного поля земли |
Автор(ы): | Будкин В.Л., Джанджгава Г.И., Федоров А.В., Цепляев Н.А. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-02-03 публикация патента:
27.07.1997 |
Использование: в области точного приборостроения для систем навигации. Сущность изобретения: устройство содержит трехкоординатный магнитометр 1, гидроскопическую вертикаль 2, вычислитель. Измерение напряженности магнитного поля Земли по трем взаимно перпендикулярным осям летательного аппарата, измерение углов тангажа и крена летательного аппарата и вычисление магнитного курса по формуле. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Система курса и вертикали, содержащая магнитометр, гироскопическую вертикаль, вычислитель магнитного курса, отличающаяся тем, что магнитометр выполнен трехкоординатным и жестко связан с летательным аппаратом, причем три выхода магнитометра и два выхода гироскопической вертикали по углам тангажа и крена соединены соответственно с пятью входами вычислителя магнитного курса. 2. Способ определения магнитного курса, включающий измерение напряженности магнитного поля Земли, измерение в осях Х, Y, Z летательного аппарата угла тангажа V и угла крена![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085016/947.gif)
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085017/936.gif)
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085850/2085850-6t.gif)
где НX, НY, НZ значения напряженности магнитного поля Земли в осях Х, Y, Z летательного аппарата;
V,
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085016/947.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано в системах навигации. Известен способ определения магнитного курса, определяющий напряженность магнитного поля Земли с помощью двухкоординатного магнитомерта. Двухкоординатный магнитометр, устанавливаемый в плоскости горизонта, определяет напряженность магнитного поля Земли по двум взаимно перпендикулярным координатам (осям), т.е. определяет H![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085712/951.gif)
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085047/950.gif)
Угол магнитного курса j определяется по формуле:
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085850/2085850-2t.gif)
где
H
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085712/951.gif)
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085047/950.gif)
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085047/950.gif)
Конструктивно двухкоординатный магнитометр устанавливают в маятниковом подвесе, который обеспечивает поддержание магнитометра в плоскости горизонта при равномерном прямолинейном полете летательного аппарата. Информация о магнитном курсе с двухкоординатного магнитометра используется только при равномерном прямолинейном полете, в противном случае информация не достоверна. Наиболее близким аналогом устройства является инерциальная курсовертикаль, содержащая магнитометр в виде индуктивного курса [2]
Наиболее близким аналогом способа является способ определения магнитного курса, включающий измерение напряженности магнитного поля Земли, измерение в осях летательного аппарата угла тангажа и крена и вычисление магнитного курса [2]
Недостатком известного устройства является сложность его конструкции. Недостатком известного способа является невозможность определения магнитного курса в случаях, отличных от прямолинейного равномерного полета летательного аппарата. Техническим результатом от использования изобретения является упрощение конструкции и увеличение точности измерения. В части устройства это достигается тем, что магнитометр выполнен трехкоординатным и жестко связан с летательным аппаратом, причем три выхода магнитометра и два выхода гидроскопической вертикали по углам тангажа и крена соединены, соответственно, с пятью входами вычислителя магнитного курса. Вместо гидроскопической вертикали может использоваться гидроскопическая курсовертикаль, так как углы тангажа и крена, определяемые гидроскопической вертикалью и гидроскопической курсовертикалью, тождественно равны. В части способа это достигается тем, что напряженность магнитного поля Земли определяют по трем взаимно перпендикулярным осям X, Y, Z летательного аппарата, а магнитный курс j определяют по формуле:
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085850/2085850-3t.gif)
где
Hx, Hy, Hz значения напряженности магнитного поля Земли в осях X, Y, Z летательного аппарата;
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085003/957.gif)
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085016/947.gif)
Работает система курса и вертикали следующим образом. Трехкоординатный магнитометр 1 жестко связан с системой координат X, Y, Z летательного аппарата и измеряют напряженность магнитного поля Земли по трем координатам (осям) X, Y, Z, т.е. определяет Hx, Hy, Hz
Гидроскопическая вертикаль 2 (в том числе гидроскопическая курсовертикаль) также жестко привязана к системе координат X, Y, Z и определяет углы тангажа n и крена g летательного аппарата. Угол тангажа n это угол между осью X и проекцией X на плоскость горизонта. Угол крена g это угол между осью Y и линией пересечения плоскости горизонта с плоскостью YOZ. Углы тангажа и крена в цифровой форме используются прежде всего в системе навигации летательного аппарата. Три выхода магнитометра Hx, Hy, Hz и два выхода вертикали n,
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085016/947.gif)
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085016/947.gif)
Получают
Hx" Hx
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085850/2085850-4t.gif)
Hy"" Hy"
Подставив значения Hx", Hy", Hz" в выражение 2, получают
![система курса и вертикали и способ определения магнитного курса, патент № 2085850](/images/patents/387/2085850/2085850-5t.gif)
Т. о. выражение 3 представляет собой алгоритм определения магнитного курса, не имеющего зависимости от механических воздействий.
Класс G01C21/08 с использованием магнитного поля земли