устройство для определения координат источника магнитного поля с подвижного объекта

Формула изобретения

Устройство для определения координат источника магнитного поля с подвижного объекта, включающее четыре трехкомпонентных магнитометрических датчика, генератор переменных напряжений и двенадцать усилительно-преобразовательных блоков, первые входы первого, второго и третьего усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам первого трехкомпонентного датчика, первые входы четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам второго трехкомпонентного датчика, первые входы седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам третьего трехкомпонентного датчика, первые входы десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам четвертого трехкомпонентного датчика, первый выход генератора переменных напряжений подключен к первому входу первого трехкомпонентного датчика, а второй выход - к вторым входам первого, второго и третьего усилительно-преобразовательных блоков, отличающееся тем, что оно снабжено вторым, третьим и четвертым генераторами переменных напряжений, углоизмерительным устройством, регистрирующим блоком, выполненным с возможностью синхронной регистрации сигналов, пропорциональных значениям проекций векторов магнитной индукции и углов курса, крена, тангажа объекта, и устройством обработки информации, вход которого подключен к выходу регистрирующего блока, первые выходы усилительно-преобразовательных блоков и три выхода углоизмерительного устройства подключены к соответствующим входам регистрирующего блока, первый выход второго генератора переменных напряжений подключен к первому входу второго трехкомпонентного датчика, а второй выход - к вторым входам четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков, первый выход третьего генератора переменных напряжений подключен к первому входу третьего трехкомпонентного датчика, а второй выход - к вторым входам седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков, первый выход четвертого генератора переменных напряжений подключен к первому входу четвертого трехкомпонентного датчика, а второй выход - к вторым входам десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительно-преобразовательных блоков, вторые выходы первого, второго и третьего усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам первого трехкомпонентного датчика, вторые выходы четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам второго трехкомпонентного датчика, вторые выходы седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам третьего трехкомпонентного датчика, вторые входы десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам четвертого трехкомпонентного датчика, при этом первый и второй трехкомпонентные датчики размещены на одной оси, третий и четвертый трехкомпонентные датчики размещены на второй оси и симметрично первой оси, а первый и второй трехкомпонентные датчики установлены симметрично упомянутой второй оси, первый и второй трехкомпонентные датчики установлены друг от друга на расстоянии, отличном от расстояния между третьим и четвертым трехкомпонентными датчиками, четыре трехкомпонентных датчика, четыре генератора переменных напряжений, двенадцать усилительно-преобразовательных блоков, регистрирующий блок, углоизмерительное устройство и устройство обработки информации размещены на подвижном объекте.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в магнитной навигации для определения координат и вектора скорости источника магнитного поля с целью предотвращения его столкновения с объектом, являющимся носителем средств измерения параметров магнитного поля, в сейсмических системах определения эпицентра и активности землетрясения для проведения исследований возможности предсказания землетрясения.

Известно устройство для определения координат источника магнитного поля, реализующее способ определения координат и магнитного момента дипольного источника поля по измеренным параметрам магнитного поля в каждой из выбранных точек пространства [1]. Известное устройство состоит из трех трехкомпонентных магнитометрических датчиков, трех усилительно-преобразовательных блоков, первые входы которых подключены к выходам соответствующих датчиков, а первые выходы подключены к соответствующим первым входам этих датчиков, трех генераторов переменной ЭДС, первые выходы которых подключены к вторым входам соответствующих трехкомпонентных датчиков, а вторые выходы подключены к вторым входам соответствующих усилительно-преобразовательных блоков, вычислительного блока, вход которого подключен к вторым выходам усилительно-преобразовательных блоков, а выход подключен к третьим входам датчиков, и источника магнитного поля. При этом каждый усилительно-преобразовательный блок состоит из трех каналов, каждый из которых содержит избирательный усилитель и синхронный детектор. Электрически связанные между собой трехкомпонентный датчик, усилительно-преобразовательный блок и генератор переменной ЭДС образуют электронный блок, поэтому известное устройство содержит три электронных блока.

Известное устройство [1] работает следующим образом. На вторые входы датчиков подаются с первых выходов соответствующих генераторов переменные напряжения, перемагничивающие магниточувствительные элементы этих датчиков. В результате этого на выходе каждого из датчиков появляются три ЭДС второй гармоники, каждая из которых пропорциональна одной из трех составляющих магнитного поля, созданного источником магнитного поля и внешним однородным магнитным полем, в частности геомагнитным полем [2]. Выходные сигналы с датчиков усиливаются и детектируются соответствующими усилительно-преобразовательными блоками, поэтому выходные сигналы с каждого усилительно-преобразовательного блока пропорциональны трем составляющим вектора магнитной индукции. Для детектирования сигналов на вторые входы каждого усилительно-преобразовательного блока подается переменное напряжение с вторых выходов соответствующих генераторов переменной ЭДС. Выходные сигналы с первых выходов усилительно-преобразовательных блоков подаются на первые входы соответствующих трехкомпонентных датчиков, обеспечивая отрицательную обратную связь по измеренным составляющим векторов магнитной индукции. Выходные сигналы с усилительно-преобразовательных блоков подаются на входы вычислительного блока. В вычислительном блоке осуществляется определение составляющих однородного магнитного поля и координат источника магнитного поля. Сигналы, пропорциональные составляющим вектора однородного магнитного поля, поступают с выходов вычислительного блока на соответствующий датчик, осуществляя компенсацию однородного магнитного поля в объеме каждого датчика.

Однако известное техническое решение [1] в ряде случаев не обеспечивает однозначности определения координат источника магнитного поля [3]. Кроме того, определение координат источника магнитного поля осуществляется в системе координат, жестко связанной с датчиками. Следовательно, одинаковое изменение только ориентации датчиков при неизменном местоположении источника магнитного поля будет приводить к изменению координат, в частности проекций радиус-вектора источника магнитного поля на оси системы координат.

Известно устройство для определения координат источника, магнитного поля [4, второй вариант], которое по совокупности существенных признаков наиболее близко предлагаемому и принято за прототип. Известное устройство состоит из источника магнитного поля, размещенного на объекте, четырех трехкомпонентных магнитометрических датчиков, размещенных в вершинах тетраэдра, двенадцати усилительно-преобразовательных блоков, выходы которых являются выходами устройства, и генератора переменных напряжений. Первые входы первого, второго и третьего усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам первого трехкомпонентного датчика, первые входы четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам второго трехкомпонентного датчика, первые входы седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам третьего трехкомпонентного датчика, первые входы десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам четвертого трехкомпонентного датчика, первый выход генератора переменных напряжений подключен к входам четырех трехкомпонентных датчиков, а второй выход - к вторым входам двенадцати усилительно-преобразовательных блоков.

Известное устройство [4] работает следующим образом. На первые входы четырех датчиков подается с генератора переменных напряжений напряжение, перемагничивающее магниточувствительные элементы датчиков, например феррозондовых датчиков. В результате этого на выходах каждого датчика появляются три ЭДС вторых гармоник, пропорциональные проекциям векторов магнитной индукции на магнитные оси датчиков, созданной источником магнитного поля [2]. Выходные сигналы с датчиков усиливаются и детектируются соответствующими усилительно-преобразовательными блоками. Для детектирования сигналов на вторые входы усилительно-преобразовательных блоков подается переменное напряжение с генератора. На выходах усилительно-преобразовательных блоков будут сигналы соответствующих полярностей, пропорциональные значениям проекций векторов магнитной индукции, созданной источником магнитного поля. По измеренным проекциям векторов магнитной индукции, пропорциональных сигналам на выходах усилительно-преобразовательных блоков, и известным координатам, например, второго, третьего и четвертого датчиков относительно первого датчика осуществляется определение координат источника магнитного поля по алгоритму, изложенному в работе [5].

Известное техническое решение [4] обеспечивает определение координат источника магнитного поля в случае, если внешнее однородное магнитное поле, в частности геомагнитное поле, известно или известны некоторые магнитные параметры источника магнитного поля. При отсутствии каких-либо сведений о местоположении и магнитных параметрах источника магнитного поля известное техническое решение [4], как и техническое решение [1], принятое за прототип, не обеспечивает однозначности определения координат источника магнитного поля. Кроме того, определение координат источника магнитного поля осуществляется в системе координат, жестко связанной с датчиками. Следовательно, одинаковое изменение ориентации датчиков при неизменных местоположениях источника магнитного поля и, например, одного из датчиков будет приводить к изменению координат, в частности проекций радиус-вектора источника магнитного поля на оси этого датчика. В известном устройстве [4] трехкомпонентные датчики могут быть разнесены на десятки метров, что приведет к увеличению мощности генератора переменных напряжений на потери при электрических цепях, связывающих генератор с датчиками.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, обеспечивающего однозначное определение координат источника магнитного поля в опорной системе координат в условиях внешнего однородного магнитного поля, в частности геомагнитного поля, при отсутствии каких-либо сведений о внешнем магнитном поле и магнитных параметрах источника магнитного поля. Поставленная задача решается за счет пространственного размещения трехкомпонентных магнитометрических датчиков и измерении в выбранной опорной системе координат углового положения объекта с размещенными на нем датчиками синхронно с измерением векторов магнитной индукции.

Предлагаемое устройство для определения координат источника магнитного поля с подвижного объекта, включающее четыре трехкомпонентных магнитометрических датчика, генератор переменных напряжений и двенадцать усилительно-преобразовательных блоков, первые входы первого, второго и третьего усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам первого трехкомпонентного датчика, первые входы четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам второго трехкомпонентного датчика, первые входы седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам третьего трехкомпонентного датчика, первые входы десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к соответствующим выходам четвертого трехкомпонентного датчика, первый выход генератора переменных напряжений подключен к первому входу первого трехкомпонентного датчика, а второй выход - к вторым входам первого, второго и третьего усилительно-преобразовательных блоков, снабжено вторым, третьим и четвертым генераторами переменных напряжений, углоизмерительным устройством, регистрирующим блоком, выполненным с возможностью синхронной регистрации сигналов, пропорциональных значениям проекций векторов магнитной индукции и углов курса, крена, тангажа объекта и устройством обработки информации, вход которого подключен к выходу регистрирующего блока, первые выходы усилительно-преобразовательных блоков и три выхода углоизмерительного устройства подключены к соответствующим входам регистрирующего блока, первый выход второго генератора переменных напряжений подключен к первому входу второго трехкомпонентного датчика, а второй выход - к вторым входам четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков, первый выход третьего генератора переменных напряжений подключен к первому входу третьего трехкомпонентного датчика, а второй выход - к вторым входам седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков, первый выход четвертого генератора переменных напряжений подключен к первому входу четвертого трехкомпонентного датчика, а второй выход - к вторым входам десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительно-преобразовательных блоков, вторые выходы первого, второго и третьего усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам первого трехкомпонентного датчика, вторые выходы четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам второго трехкомпонентного датчика, вторые выходы седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам третьего трехкомпонентного датчика, вторые выходы десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам четвертого трехкомпонентного датчика, при этом первый и второй трехкомпонентные датчики размещены на одной оси, третий и четвертый трехкомпонентные датчика размещены на второй оси и симметрично первой оси, а первый и второй трехкомпонентные датчики установлены симметрично упомянутой второй оси, первый и второй трехкомпонентные датчики установлены друг от друга на расстояние, отличное от расстояния между третьим и четвертым трехкомпонентными датчиками, четыре трехкомпонентных датчика, четыре генератора переменных напряжений, двенадцать усилительно-преобразовательных блоков, регистрирующий блок, углоизмерительное устройство и устройство обработки информации размещены на подвижном объекте.

Применение в предлагаемом техническом решении расположенных на подвижном объекте четырех трехкомпонентных магнитометрических датчиков, четырех генераторов переменных напряжений, двенадцати усилительно-преобразовательных блоков, углоизмерительного устройства, регистрирующего блока и устройства обработки информации, размещенных и включенных между собой определенным образом, обеспечивает однозначное определение координат источника магнитного поля в выбранной опорной системе координат при отсутствии и наличии внешнего однородного магнитного поля и отсутствия каких-либо сведений об источнике магнитного поля.

Таким образом, технический результат предлагаемого устройства выражается в однозначности определения координат источника магнитного поля с подвижного объекта в выбранной опорной системе координат как при отсутствии, так и при наличии внешнего однородного магнитного поля и при отсутствии каких-либо сведений о местоположении и магнитных параметрах источника магнитного поля.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется следующими графическими материалами.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для определения координат источника магнитного поля с подвижного объекта.

На фиг.2 изображено пространственное расположение трехкомпонентных магнитометрических датчиков в декартовой системе координат.

Предлагаемое устройство для определения координат источника магнитного поля с подвижного объекта состоит (фиг.1) из четырех трехкомпонентных магнитометрических датчиков 1-4, двенадцати усилительно-преобразовательных блоков 5-16, четырех генераторов переменных напряжений 17-20, регистрирующего блока 21, углоизмерительного устройства 22, устройства обработки информации 23, подвижного объекта 24, на котором расположены датчики 1-4, блоки 5-16, 21, генераторы 17-20, устройства 21 и 23, определяющие координаты источника магнитного поля 25. Первые входы блоков 5-7 подключены к соответствующим выходам датчика 1, первые входы блоков 8-10 подключены к соответствующим выходам датчика 2, первые входы блоков 11-13 подключены к соответствующим выходам датчика 3, первые входы блоков 14-16 подключены к соответствующим выходам датчика 4. Первый выход генератора 17 подключен к первому входу датчика 1, а второй выход - к вторым входам блоков 5-7, первый выход генератора 18 подключен к первому входу датчика 2, а второй выход - к вторым входам блоков 8-10, первый выход генератора 19 подключен к первому входу датчика 3, а второй выход - к вторым входам блоков 11-13, первый выход генератора 20 подключен к первому входу датчика 4, а второй выход - к вторым входам блоков 14-16. Первые выходы блоков 5-16 и выходы устройства 22 подключены к соответствующим входам блока 21, выход которого подключен к входу устройства 24. Вторые выходы блоков 5-7 подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам датчика 1, вторые выходы блоков 8-10 подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам датчика 2, вторые выходы блоков 11-13 подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам датчика 3, вторые выходы блоков 14-16 подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам датчика 4. Первая пара трехкомпонентных магнитометрических датчиков 26 и 27 (фиг.2) размещена на оси ОХ декартовой системы координат ОХУZ симметрично относительно оси ОУ, а вторая пара трехкомпонентных магнитометрических датчиков 28 и 29 размещена на оси ОУ симметрично относительно оси ОХ.

Предлагаемое устройство для определения координат источника магнитного поля с подвижного объекта работает следующим образом. На первые входы датчиков 1-4 (фиг. 1), например феррозондов, подаются с соответствующих генераторов 17-20 переменные напряжения частотой f, перемагничивающие магниточувствительные элементы датчиков 1-4. В результате этого на трех выходах каждого из датчиков 1-4 появляются три ЭДС вторых гармоник, пропорциональные проекциям векторов магнитной индукции, созданной источником 25 и внешним однородным магнитным полем, на магнитные оси упомянутых датчиков [2]. Эти ЭДС усиливаются и детектируются блоками 5-16, каждый из которых состоит из избирательного усилителя и синхронного детектора. Для этого на вторые входы блоков 5-16 подаются опорные напряжения частотой 2f с вторых выходов соответствующих генераторов 17-20, а на первые входы этих блоков подаются с соответствующих выходов датчиков 1-4 переменные ЭДС частотой 2f. На второй, третий и четвертый входы датчика 1 подаются продетектированные сигналы с вторых выходов соответствующих блоков 5-7, на второй, третий и четвертый входы датчика 2 подаются продетектированные сигналы с вторых выходов соответствующих блоков 8-10, на второй, третий и четвертый входы датчика 3 подаются продетектированные сигналы с вторых выходов соответствующих блоков 11-13, на второй, третий и четвертый входы датчика 4 подаются продетектированные сигналы с вторых выходов соответствующих блоков 14-16. Сигналы, приходящие на вторые, третьи и четвертые входы датчиков 1-4 с выходов соответствующих блоков 5-16, обеспечивают отрицательную обратную связь по измеряемым сигналам [2] . На входы блока 21 поступают сигналы с первых выходов блоков 5-16, пропорциональные значениям проекций векторов магнитного индукции, и сигналы с выходов устройства 22, пропорциональные углам курса, крена, тангажа объекта 24. При этом сигналы на выходах блоков 5-16 пропорциональны проекциям магнитной индукции внешнего однородного магнитного поля, например геомагнитного поля, и магнитной индукции, созданной источником магнитного поля 25. Блок 21 обеспечивает синхронную регистрацию сигналов, пропорциональных значениям проекций векторов магнитной индукции и углов курса, крена, тангажа объекта 24, и передачу их на устройство 23. При коллинеарных осях датчиков 1-4 устройство 23 определяет приближенные значения пространственных производных, характеризующих тензор второго ранга вектора магнитной индукции, созданной источником магнитного поля, из следующих выражений:













где - вектор магнитной индукции и его проекции на оси датчика 1, измеренные в месте размещения этого датчика; - вектор магнитной индукции и его проекции на оси датчика 2, измеренные в месте размещения этого датчика; - вектор магнитной индукции и его проекции на оси датчика 3, измеренные в месте размещения этого датчика; - вектор магнитной индукции и его проекции на оси датчика 4, измеренные в месте размещения этого датчика; (а₁, 0, 0), (а₂, 0, 0), (0, b₃, 0), (0, b₄, 0) - координаты соответствующих датчиков 26-29 (фиг. 2) в декартовой системе координат ОХУZ, жестко связанной с объектом, оси которой коллинеарны осям датчиков 26-29; а₁ = -а₂, b₃ = -b₄, a₁ b₃; (В_х1, В_у1, В_z1), (В_х2, В_у2, В_z2), (В_х3, В_у3, В_z3), (В_х4, В_у4, В_z4) - проекции векторов магнитной индукции, созданные источником магнитного поля в соответствующих местах размещения датчиков 1-4; В_хо, В_уо, В_zo - проекции вектора индукции геомагнитного поля.

Приняв , получим симметричную матрицу D, у которой сумма элементов главной диагонали равна нулю, где

.

Элементы матрицы D есть пространственные производные вектора магнитной индукции, характеризующие тензор второго ранга вектора магнитной индукции источника 25 (фиг.1).

Устройством 23 (фиг.1) осуществляется определение собственных значений ₁, ₂, ₃ и собственных векторов матрицы D [6], а по ₁, ₂, ₃ и - определение с точностью до четырех направлений единичного радиуса-вектора источника магнитного поля 25 из следующего выражения [7]:



где i = 1, 2, 3, 4 - номер единичного радиус-вектора источника магнитного поля.

На расстояниях, превышающих линейные размеры источника магнитного поля, реальное магнитное поле этого источника аппроксимируют магнитным полем диполя [8]. В таком случае векторы магнитной индукции измеренные в местах размещения датчиков 26-29 (фиг.2), можно представить в виде следующих уравнений: , где









_o = 410^-7 Гн/м; r₁ = [(х-а₁)²+у²+z²]^1/2; r₂ = [(x+a₁)²+y²+z²]^1/2; r₃ = [x²+(у-b₃)²+z²]^1/2; r₄ = [x²+(у+b₃)²+z²]^1/2; - радиус-вектор источника магнитного поля; х, у, z - координаты источника магнитного поля в системе координат ОХУZ; - вектор магнитного момента источника магнитного поля; - вектор индукции геомагнитного поля (внешнего однородного магнитного поля).

Решение задачи определения х, у, z устройством 23 (фиг.1) осуществляется итерационным методом, в частности методом поиска [6], следующим образом. На каждом из четырех радиус-векторов задают по точке пространства, равноудаленные от начала координат, принимая их координаты за начальные приближения источника магнитного поля, и по две дополнительные точки пространства, расположенные на одинаковых расстояниях и симметрично относительно соответствующей точки начального приближения (центральной точки). Подставляя координаты заданных точек пространства в выражения элементов матриц А₁, А₂, А₃, А₄, получают приближения этих матриц. Так, например, при начальном приближении х₁ ⁽⁰⁾, y₁ ⁽⁰⁾, z₁ ⁽⁰⁾, взятом на направлении , получают уравнение



из которого определяют приближенное значение вектора магнитного момента , где .

Подставляя и х₁ ⁽⁰⁾, y₁ ⁽⁰⁾, z₁ ⁽⁰⁾ в правые части уравнений для и где и , определяют начальные приближения и . Затем находят функцию



Аналогично определяют функции F₁₂ ⁽⁰⁾ и F₁₃ ⁽⁰⁾ для дополнительных точек пространства на направлении , а также F₂₁, F₂₂, F₂₃ на направлении , F₃₁, F₃₂, F₃₃ на направлении и F₄₁, F₄₂, F₄₃ на направлении . Из всех F_ij ⁽⁰⁾ где j - номера, соответствующие центральным и дополнительным точкам пространства, выбирают функцию с наименьшим значением и, если этой функции соответствует дополнительная точка пространства, она принимается за центральную, а относительно ее задают две дополнительные точки пространства с предыдущим шагом итерации и вновь осуществляют определение F_ij ⁽¹⁾ уже на выбранном направлении, то есть при i = const. Если наименьшей функции F_ij ^(t), где t = 0, 1, 2, 3,... номера итераций, соответствует центральная точка пространства, то для последующей итерации она остается центральной, но относительно ее задают две дополнительные точки пространства с меньшим шагом, например уменьшенным в два раза. Поиск прекращается при минимальном _ij ^(t) из трех значений при шаге итерации, равном или меньшем установленной невязке _r. Полученные в этом случае координаты х, у, z источника магнитного поля в системе координат ОХУZ, жестко связанной с датчиками (с объектом), принимают за действительные. Значения координат х", у", z" источника магнитного поля в выбранной опорной системе координат, например геомагнитной системе координат, отделяют устройством 23 (фиг.1) из следующих уравнений [6]:

х" = l₁х + l₂у + l₃z;

у" = m₁x + m₂y + m₃z;

z" = n₁x + n₂y + n₃z,

где (l₁, m₁, n₁), (l₂, m₂, n₂), (l₃, m₃, n₃) - направляющие косинусы осей ОХ, ОУ, OZ системы координат ОХУZ, являющиеся функциями углов курса (магнитного курса), крена, тангажа, объекта в опорной системе координат О"Х"У"Z".

В предлагаемом техническом решении поиск действительных значений координат источника магнитного поля осуществляется для первого цикла итерации по четырем направлениям, а затем по одному направлению, что исключает ложные решения, возможные в точках пространства, не лежащих на действительном направлении.

В случае, если векторы и коллинеарны, то следует изменить, по крайней мере, угол крена или тангажа на величину, при которой упомянутые векторы будут неколлинеарны, а затем по измеренным углам курса, крена, тангажа и известным, а₁, а₂, b₃, b₄ определяют в опорной системе координат проекции радиус-вектора источника магнитного поля.

При В_х12 0, В_у12 = B_z12 = 0 и В_х34 = В_z34= 0, В_у34 0 значения координат у = z = 0 и проекции вектора магнитного момента М_у = М_z = 0. Поиск координат х осуществляют по оси ОХ. Для выбранного размещения датчиков 26 и 27 (фиг.2) при значение х > 0, а при значение х <0.х12 0, В_у12 = В_z12= 0 и В_х34 = В_z34 = 0, В_у34 0 значения координат х = z = 0 и проекций вектора магнитного момента М_х = М_z = 0. Поиск координаты у осуществляют на оси ОУ. Для выбранного размещения датчиков 28 и 29 (фиг.2) при значение у > 0, а при значение у <0.1 - А₂) и (А₃ - А₄) не будет равен нулю.

Синхронное измерение проекций векторов магнитной индукции в местах размещения датчиков 26 -29 (фиг. 2) с измерением углов курса, крена, тангажа объекта обеспечивают определение координат источника магнитного поля в опорной системе координат независимо от углового положения объекта, при котором были измерены проекции векторов магнитной индукции.

В предлагаемом техническом решении каждый трехкомпонентный датчик с тремя усилительно-преобразовательными блоками и генератором переменных напряжений, включенных между собой, образует трехкомпонентный магнитометр. Поэтому предлагаемое устройство по сравнению с устройствами, принятыми за аналог и прототип, обеспечивает развязку прохождения измеряемых сигналов по цепям возбуждения и меньшую затрату мощности, связанную с потерями в электрических цепях, связывающих генератор с датчиками 1-4 (фиг.1) и блоками 5-16, при разнесении датчиков 1-4 на десятки и сотни метров (при исследовании эпицентров землетрясений).

В предлагаемом техническом решении (фиг. 1) датчики 1-4, блоки 5-16, генераторы 17-20 выполнены аналогично устройству для измерения параметров магнитного поля [2]. Углоизмерительным устройством может быть гиростабилизированная платформа, обеспечивающая измерение трех углов вращения объекта с погрешностью 0,5 угловых минут [9]. Регистрирующий блок 21 и устройство обработки информации 23 могут быть реализованы преобразователем измерительным многоканальным (ПИМ-1, сертификат 15660, Госстандарт России), разработанный АО "АТИС" (г. С.-Петербург).

Литература

1. А.с. 1064251, МКИ G 01 R 33/02. Способ определения магнитного момента дипольного источника поля и координат точки приложения этого момента (Б.М. Смирнов // 1983, Бюл. изобр. 48).

2. Афанасьев Ю. В. Феррозондовые приборы. - Л.: Энергоатомиздат, 1986, 188 с.

3. Смирнов Б.М. Решение задачи магнитной совместимости датчика тесламетра с подвижным объектом // Измерительная техника. 1997, 9, с.44-46.

4. Пат. РФ 2166735. Устройство для дистанционного определения координат и углового положения объекта (варианты) (Б.М. Смирнов// 2001, Бюл. изобр. 13).

5. Смирнов Б.М. Решение задачи ограничения пространства определения координат и углового положения объекта численным методом // Измерительная техника, 2001, 8, с.23-27.

6. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. - М.: Наука, 1973, 832 с.

7. Семенов В.Г. Решение обратной задачи по определению источника физического поля дипольной или квадрупольной модели // Методы и средства измерения параметров магнитного поля. - Л.: НПО "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева", 1980, с.3-19.

8. Яновский Б.М. Земной магнетизм. - Л: ЛГУ, 1978, 592 с.

9. Теория и конструкция гироскопических приборов и систем // И.В. Одинова, Г.Д. Блюмин, А.В. Карпухин и др. - М.: Высшая школа, 1971, 508 с.