RU2210060C2 - Способ цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2210060C2 RU2210060C2 RU2001128529A RU2001128529A RU2210060C2 RU 2210060 C2 RU2210060 C2 RU 2210060C2 RU 2001128529 A RU2001128529 A RU 2001128529A RU 2001128529 A RU2001128529 A RU 2001128529A RU 2210060 C2 RU2210060 C2 RU 2210060C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- deviation
- demagnetizing
- magnetic field
- demagnetizing device
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к магнитному курсоуказанию и навигации, и предназначено для использования на транспортных средствах, оснащенных системами размагничивания. Способ заключается в измерении электромагнитной девиации путем сравнения магнитной девиации при выключенной системе размагничивания и после ее включения. На этапе измерения электромагнитной девиации на неподвижном судне измеряются зависимости приращения векторов индукции магнитного поля от токов, протекающих в каждой из обмоток размагничивающего устройства. Измерения проводятся с использованием трехкомпонентного векторного датчика магнитного поля компаса в штатном его положении. В процессе компенсации электромагнитной девиации производится векторное суммирование элементарных полей от каждой из включенных обмоток согласно измеренным зависимостям. Векторное суммирование является приращением вектора полной индукции от размагничивающего устройства и учитывается в алгоритме вычисления магнитного курса. Устройство для осуществления данного способа содержит размагничивающее устройство, трехкомпонентный векторный датчик магнитного поля, вычислитель электромагнитной девиации, вычислитель магнитного курса, датчики тока обмоток размагничивания, блок согласования с размагничивающим устройством и блок управления калибровкой. Перечисленные элементы устройства соединены друг с другом соответствующим образом. Технический результат состоит в упрощении процедуры измерения и повышении точности компенсации электромагнитной девиации. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к магнитному курсоуказанию и навигации и предназначено для использования на транспортных средствах, оснащенных системами размагничивания.
Существующие в настоящее время компенсаторы электромагнитной девиации, вызываемой системами размагничивания, выполняются в виде системы контуров с токами, обеспечивающих в объеме чувствительного элемента магнитного компаса магнитное поле, равное по модулю и противоположное по направлению по отношению к составляющим полей, создаваемых обмотками системы размагничивания [Л. Кардашинский-Брауде. Современные судовые магнитные компасы. СПб.: ЦНИИ "Электроприбор", 1999 г.].
Недостатком таких компенсаторов является высокая трудоемкость наладочных работ и сложность ее автоматизации.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и принятый за прототип, является "Способ определения девиации курсоуказателя подвижного объекта" [а. с. СССР 1822248, МПК G 01 C 17/38, 1990 г.], заключающийся в том, что после проведенных измерений включают размагничивающее устройство, в одном из курсовых положений вторично измеряют и определяют составляющие магнитного поля размагничивающего устройства, с учетом которых находят результирующие составляющие магнитного поля объекта.
К недостатку способа можно отнести то, что измерение коэффициентов электромагнитной девиации производится без учета изменения распределения токов в обмотках размагничивающего устройства, которые зависят от координат местоположения (широты) и магнитного курса подвижного объекта.
Техническим результатом изобретения является упрощение процедуры измерения электромагнитной девиации и повышение точности компенсации последней, вызываемой системой размагничивания.
Технический результат достигается тем, что по способу цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса, заключающегося в измерении электромагнитной девиации путем сравнения магнитной девиации при выключенной системе размагничивания и после ее включения, на этапе измерения электромагнитной девиации на неподвижном судне измеряются зависимости приращения векторов индукции магнитного поля от токов, протекающих в каждой из обмоток размагничивающего устройства, причем измерения производятся с использованием трехкомпонентного векторного датчика магнитного поля компаса в штатном его положении, а в процессе компенсации электромагнитной девиации производится векторное суммирование элементарных полей от каждой из включенных обмоток согласно измеренным зависимостям, которое является приращением вектора полной магнитной индукции от размагничивающего устройства и которое учитывается в алгоритме вычисления магнитного курса.
Такой способ может быть осуществлен устройством, содержащим размагничивающее устройство, трехкомпонентный векторный датчик магнитного поля, вычислитель электромагнитной девиации и вычислитель магнитного курса, которое дополнительно снабжено датчиками тока обмоток размагничивающего устройства, блоком согласования с размагничивающим устройством и блоком управления калибровкой, причем к входам блока согласования с размагничивающим устройством подключены датчики тока обмоток размагничивающего устройства, выход блока согласования с размагничивающим устройством соединен с входом вычислителя электромагнитной девиации, оснащенного двумя портами, первый порт которого соединен с входом блока управления калибровкой, выходом соединенного с размагничивающим устройством, а второй порт вычислителя электромагнитной девиации через двунаправленную линию передачи данных соединен с первым портом вычислителя магнитного курса, второй порт которого соединен с трехкомпонентным векторным датчиком магнитного поля.
Сущность изобретения основывается на способе однозначного измерения составляющих уравнения Пуассона, описывающих напряженность магнитного поля однородно намагниченного ферромагнитного объекта в точке размещения чувствительного элемента индукционного компаса в зависимости от распределения токов в обмотках размагничивающего устройства (РУ).
Уравнения Пуассона имеют вид [1]:
где X', Y', Z' - составляющие результирующего магнитного поля объекта и Земли в связанных с объектом осях х, у, z;
X, Y, Z - составляющие магнитного поля Земли по осям х, у, z;
а, Ь, с, d, e, f, g, h, k, - коэффициенты индуктивной намагниченности объекта (параметры Пуассона);
Р, Q, R - составляющие постоянной намагниченности объекта по осям z, y, z;
Хэ, Yэ, Zэ - переменные составляющие напряженности магнитного поля от РУ;
Рэ, Qэ, Rэ - постоянные составляющие напряженности магнитного поля от РУ.
где X', Y', Z' - составляющие результирующего магнитного поля объекта и Земли в связанных с объектом осях х, у, z;
X, Y, Z - составляющие магнитного поля Земли по осям х, у, z;
а, Ь, с, d, e, f, g, h, k, - коэффициенты индуктивной намагниченности объекта (параметры Пуассона);
Р, Q, R - составляющие постоянной намагниченности объекта по осям z, y, z;
Хэ, Yэ, Zэ - переменные составляющие напряженности магнитного поля от РУ;
Рэ, Qэ, Rэ - постоянные составляющие напряженности магнитного поля от РУ.
Магнитный курс, измеряемый электронным компасом с трехкомпонентным жесткозакрепленным датчиком магнитного поля, определяется функцией:
ψ = f(X,Y,Z,γ,ν) (2)
где γ - угол крена объекта;
ν - угол тангажа (дифферента).
ψ = f(X,Y,Z,γ,ν) (2)
где γ - угол крена объекта;
ν - угол тангажа (дифферента).
Таким образом, для определения магнитного курса с целью фильтрации компонент X, Y, Z магнитного поля Земли (МПЗ) из результирующего вектора магнитного поля объекта (МПО) в соответствии с системой уравнений (1) необходимо решить две задачи:
1. Измерение параметров постоянной и индуктивной составляющих намагниченности объекта.
1. Измерение параметров постоянной и индуктивной составляющих намагниченности объекта.
2. Измерение параметров постоянной и переменной составляющих магнитного поля от РУ.
Первую задачу обычно решают, используя в качестве модели МПО при отсутствии РУ пространственный эллипсоид.
Для решения второй задачи в предлагаемом способе компенсации электромагнитной девиации исходной посылкой является тот факт, что приращения вектора индукции магнитного поля, создаваемого токами в обмотках РУ, геометрически жестко связаны с системой координат объекта. Исходя из принципа суперпозиции полей производится векторное суммирование ΔВiэ элементарных полей от каждой из включенных обмоток согласно измеренным зависимостям, которое является приращением вектора магнитной индукции ΔВэ от размагничивающего устройства и которое учитывается в алгоритме вычисления магнитного курса:
ΔBэ = ΣΔBiэ (3)
Учитывая, что магнитная индукция есть функция от тока, протекающего в обмотке РУ, для каждой из обмоток можно представить в связанной системе координат скалярное выражение:
где Ii - ток в i-ой обмотке РУ,
и тогда выражение приращения ΔВ в скалярной форме:
Выражения (5) представляют собой постоянную и переменную составляющие электромагнитной девиации (Zэ, Yэ, Zэ, Рэ, Qэ, Rэ) в уравнениях Пуассона (1), поддающиеся однозначным измерению и компенсации.
ΔBэ = ΣΔBiэ (3)
Учитывая, что магнитная индукция есть функция от тока, протекающего в обмотке РУ, для каждой из обмоток можно представить в связанной системе координат скалярное выражение:
где Ii - ток в i-ой обмотке РУ,
и тогда выражение приращения ΔВ в скалярной форме:
Выражения (5) представляют собой постоянную и переменную составляющие электромагнитной девиации (Zэ, Yэ, Zэ, Рэ, Qэ, Rэ) в уравнениях Пуассона (1), поддающиеся однозначным измерению и компенсации.
Процедура компенсации ЭМД в соответствии с предлагаемым способом состоит из двух этапов:
1. На этапе калибровки ЭМД на неподвижном объекте и при отсутствии возмущений магнитного поля в окрестности ЧЭ индукционного компаса последовательно изменяют ток в каждой из обмоток РУ в отдельности во всем его диапазоне. По показаниям трехкомпонентного векторного датчика магнитного поля компаса и измерителя тока обмотки РУ для каждой обмотки РУ строятся зависимости (4) и вычисляются их передаточные коэффициенты.
1. На этапе калибровки ЭМД на неподвижном объекте и при отсутствии возмущений магнитного поля в окрестности ЧЭ индукционного компаса последовательно изменяют ток в каждой из обмоток РУ в отдельности во всем его диапазоне. По показаниям трехкомпонентного векторного датчика магнитного поля компаса и измерителя тока обмотки РУ для каждой обмотки РУ строятся зависимости (4) и вычисляются их передаточные коэффициенты.
2. На этапе компенсации ЭМД (рабочий режим) путем последовательного измерения токов в обмотках РУ и вычисления в соответствии с их коэффициентами передачи векторов элементарных магнитных полей вычисляются результирующие компоненты вектора электромагнитной девиации в соответствии с уравнениями (5), использующиеся затем в алгоритме вычисления магнитного курса.
Устройство, позволяющее реализовать заявляемый способ, представлено на функциональной схеме.
Устройство, реализующее данный способ, содержит размагничивающее устройство 1 (РУ), к обмоткам J1, J2,...Jn которого подключены последовательно датчики 2 тока обмоток РУ, блок 3 согласования с размагничивающим устройством и вычислитель 4 электромагнитной девиации, первый порт которого соединен с блоком 5 управления калибровкой, выход которого соединен с размагничивающим устройством 1, а второй порт вычислителя 4 электромагнитной девиации соединен через двунаправленную линию 6 передачи данных с первым портом вычислителя 7 магнитного курса, второй порт которого соединен с трехкомпонентным векторным датчиком 8 магнитного поля.
Устройство работает следующим образом. Вычислитель 4 электромагнитной девиации является в цифровом компенсаторе ЭМД активным устройством, осуществляющим управление компенсатором на всех этапах его работы. Информацию о токах в обмотках РУ вычислитель 4 электромагнитной девиации получает с датчиков 2 тока обмоток размагничивающего устройства, выполненных, например, в виде гальванически-развязанных нормирующих усилителей, сигналы с которых преобразуются в цифровой вид в блоке 3 согласования с размагничивающим устройством. Информацию о параметрах магнитного поля вычислитель 4 электромагнитной девиации получает от вычислителя 7 магнитного курса, который может входить в состав электронного компаса.
При отсутствии в вычислителе 4 электромагнитной девиации признака проведенной калибровки ЭМД или по команде оператора вычислитель 4 электромагнитной девиации переходит в режим калибровки. В этом режиме после переключения вычислителя 7 магнитного курса в режим трансляции компонент магнитного поля вычислитель 4 электромагнитной девиации управляет через блок 5 управления калибровкой последовательно в каждой обмотке РУ током так, чтобы охватить весь диапазон изменения тока. По завершении манипуляций со всеми обмотками РУ вычислитель 4 электромагнитной девиации определяет и запоминает коэффициенты (функциональные зависимости) уравнений (4).
В рабочем режиме вычислитель 4 электромагнитной девиации циклически производит опрос датчиков 2 тока обмоток размагничивающего устройства, определяет результирующие компоненты приращений индукции в соответствии с системой уравнений (5) и передает их вычислителю 7 магнитного курса, где и производится компенсация электромагнитной девиацией в соответствии с уравнениями (1).
Claims (2)
1. Способ цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса, заключающийся в измерении электромагнитной девиации путем сравнения магнитной девиации при выключенной системе размагничивания и после ее включения, отличающийся тем, что на этапе измерения электромагнитной девиации на неподвижном судне измеряются зависимости приращения векторов индукции магнитного поля от токов, протекающих в каждой из обмоток размагничивающего устройства, причем измерения производятся с использованием трехкомпонентного векторного датчика магнитного поля компаса в штатном его положении, а в процессе компенсации электромагнитной девиации производится векторное суммирование элементарных полей от каждой из включенных обмоток, согласно измеренным зависимостям, которое является приращением вектора полной магнитной индукции от размагничивающего устройства и которое учитывается в алгоритме вычисления магнитного курса.
2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее размагничивающее устройство, трехкомпонентный векторный датчик магнитного поля, вычислитель электромагнитной девиации и вычислитель магнитного курса, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиками тока обмоток размагничивающего устройства, блоком согласования с размагничивающим устройством и блоком управления калибровкой, причем к входам блока согласования с размагничивающим устройством подключены датчики тока обмоток размагничивающего устройства, выход блока согласования с размагничивающим устройством соединен с входом вычислителя электромагнитной девиации, оснащенного двумя портами, первый порт которого соединен с входом блока управления калибровкой, выходом соединенного с размагничивающим устройством, а второй порт вычислителя электромагнитной девиации через двунаправленную линию передачи данных соединен с первым портом вычислителя магнитного курса, второй порт которого соединен с трехкомпонентным векторным датчиком магнитного поля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001128529A RU2210060C2 (ru) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | Способ цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001128529A RU2210060C2 (ru) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | Способ цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2210060C2 true RU2210060C2 (ru) | 2003-08-10 |
Family
ID=29245951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001128529A RU2210060C2 (ru) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | Способ цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2210060C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2368872C1 (ru) * | 2008-07-04 | 2009-09-27 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Бортовое устройство для измерения параметров магнитного поля земли |
| RU2503923C1 (ru) * | 2012-08-01 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Способ калибровки магнитного компаса пешехода |
| 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 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1595926A (en) * | 1977-04-01 | 1981-08-19 | E Systems Inc | Compensation system for a magnetic compass utilizing a hall effect generator |
| US4347730A (en) * | 1979-01-22 | 1982-09-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method and apparatus for calibrating gyroscopically-stabilized, magnetically-slaved heading reference system |
| SU1362931A1 (ru) * | 1986-07-28 | 1987-12-30 | Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского | Способ определени полукруговой девиации |
| SU1633930A1 (ru) * | 1989-07-24 | 1995-12-10 | Г.М. Проскуряков | Способ определения девиации курсоуказателя подвижного объекта |
| SU1822248A2 (ru) * | 1990-08-17 | 1996-01-20 | Конструкторское бюро промышленной автоматики | Способ определения девиации курсоуказателя подвижного объекта |
| RU2130588C1 (ru) * | 1998-04-23 | 1999-05-20 | Открытое акционерное общество "Чебоксарский приборостроительный завод "ЭЛАРА" | Способ измерения магнитного курса подвижного объекта |
-
2001
- 2001-10-22 RU RU2001128529A patent/RU2210060C2/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1595926A (en) * | 1977-04-01 | 1981-08-19 | E Systems Inc | Compensation system for a magnetic compass utilizing a hall effect generator |
| US4347730A (en) * | 1979-01-22 | 1982-09-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method and apparatus for calibrating gyroscopically-stabilized, magnetically-slaved heading reference system |
| SU1362931A1 (ru) * | 1986-07-28 | 1987-12-30 | Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского | Способ определени полукруговой девиации |
| SU1633930A1 (ru) * | 1989-07-24 | 1995-12-10 | Г.М. Проскуряков | Способ определения девиации курсоуказателя подвижного объекта |
| SU1822248A2 (ru) * | 1990-08-17 | 1996-01-20 | Конструкторское бюро промышленной автоматики | Способ определения девиации курсоуказателя подвижного объекта |
| RU2130588C1 (ru) * | 1998-04-23 | 1999-05-20 | Открытое акционерное общество "Чебоксарский приборостроительный завод "ЭЛАРА" | Способ измерения магнитного курса подвижного объекта |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2368872C1 (ru) * | 2008-07-04 | 2009-09-27 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Бортовое устройство для измерения параметров магнитного поля земли |
| RU2503923C1 (ru) * | 2012-08-01 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Способ калибровки магнитного компаса пешехода |
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2097962C (en) | Non-concentricity compensation in position and orientation measurement systems | |
| EP0418378B1 (en) | A direct current position measuring device | |
| US9455650B2 (en) | Two-dimensional locating method of motion platform based on magnetic steel array | |
| JPH01500931A (ja) | 直流利用の位置及び方向測定装置 | |
| CN115524762B (zh) | 基于三维亥姆赫兹线圈的地磁矢量测量系统补偿方法 | |
| US5701259A (en) | Method for stabilizing the directional display of magnetic compasses | |
| RU2210060C2 (ru) | Способ цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса и устройство для его осуществления | |
| US6965505B1 (en) | Ship degaussing system and algorithm | |
| RU2096818C1 (ru) | Способ определения коэффициентов пуассона подвижного объекта и устройство для его осуществления | |
| JP3751056B2 (ja) | 電子コンパス | |
| GB2200463A (en) | Determination of position magnetically | |
| CN121002381A (zh) | 用于测量流经导体的电流的电流强度的方法和测量装置 | |
| SU1670637A1 (ru) | Способ измерени проекций вектора магнитной индукции с подвижной платформы и устройство дл его осуществлени | |
| CN109100664A (zh) | 一种空间小磁场的测量方法 | |
| RU2856502C1 (ru) | Способ автоматического размагничивания кораблей | |
| RU2365877C1 (ru) | Способ определения магнитной девиации на подвижном объекте | |
| RU2173882C1 (ru) | Способ ввода информации в электронно-вычислительную машину (эвм) | |
| RU2236029C1 (ru) | Устройство для определения индукции геомагнитного поля с подвижного объекта | |
| RU2204851C1 (ru) | Устройство для определения индукции геомагнитного поля с подвижного объекта | |
| RU2069374C1 (ru) | Способ векторных магнитных измерений | |
| RU2206109C1 (ru) | Устройство для определения индукции геомагнитного поля с подвижного объекта | |
| RU2261456C1 (ru) | Способ определения параметров, характеризующих намагниченность объекта, и устройство для его осуществления | |
| SU1666991A1 (ru) | Устройство дл определени геомагнитного пол на подвижном носителе | |
| RU2247404C1 (ru) | Устройство для определения параметров, характеризующих намагниченность подвижного объекта | |
| RU2037778C1 (ru) | Бездевиационный электронный компас |