Электронный магнитный горизонткомпас для систем управления маневренных объектов

• Автор: Архипов, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 234 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные определен и , обозначения и сокращения.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРОБЛЕМА ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО КУРСА

ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ.

1.1. Характеристики и модели магнитного поля Земли.

1.2. Методы и средства измерения магнитного курса подвижных объектов

1.3. Влияние внешних возмущений на характеристики магнитного компаса

1.4. Электронный магнитный горизонткомпас для систем

управления маневренных объектов.

ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ НАУЧНОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ И
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО МАГНИТНОГО
ГОРИЗОНТКОМПАСА
2.1. Алгоритмы обработки информативных сигналов электронного магнитного горизонткомпаса.
2.2. Модели электромагнитных помех подвижного объекта
2.3. Обобщенная математическая модель девиации электронного магнитного горизонткомпаса.
2.4. Исследование основных составляющих погрешности
электронного магнитного горизонткомпаса.
ВЫВОДЫ по главе 2.
Глава 3. МЕТОДЫ КАЛИБРОВКИ И СПИСАНИЯ ДЕВИАЦИИ
ЭЛЕКТРОННОГО МАГНИТНОГО
ГОРИЗОНТКОМПАСА
3.1. Общие сведения о магнитной девиации.
3.2. Методика трехмерной калибровки электронного магнитного горизонткомпаса
3.3. Методика трехмерной калибровки без использования информации о курсе подвижного объекта
3.4. Повышение точности определения углов наклона подвижного объекта.
3.5. Компенсация остаточной девиации электронного магнитного
горизонткомпаса
ВЫВОДЫ по главе 3
Глава 4. ПРИКЛАДНЫЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОННОГО МАГНИТНОГО
ГОРИЗОНТКОМПАСА.
4.1. Методика оценки результирующей погрешности
электронного магнитного горизон ткомпаса.
4.2. Оценка методических погрешностей электронного
магнитного горизонткомпаса.
4.3. Модели влияния случайных погрешностей датчиков первичных сигналов и устройства обработки информации на погрешность определения курса
4.4. Обоснование требований к функциональным элементам электронного магнитного горизонткомпаса
4.5. Фильтрация случайных погрешностей электронного
магнитного горизонткомпаса.
ВЫВОДЫ но главе 4
Глава 5. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ,
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО МАГНИТНОГО
ГОРИЗОНТКОМПАСА.
5.1. Имитационное моделирование электронного магнитного горизонткомпаса
5.2. Калибровка и списание девиации электронного магнитного горизонткомпаса на этапе производства
5.3. Разработка, натурные испытания и применение электронного магнитного горизонткомпаса.
5.4. Направления совершенствования электронного магнитного
горизонткомпаса
ВЫВОДЫ по главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Разработать принципы построения, способы повышения точности и обеспечения автономности и универсальности применения электронного магнито-инерциалыюго горизонткомпаса. Магнитное поле Земли (МПЗ) во многом определяет физические свойства околоземного пространства, оказывает влияние на протекание процессов в атмосфере и во многом определяет механизм воздействия на Землю солнечной радиации. Проведенные измерения параметров МПЗ за длительный период наблюдений показали, что параметры магнитного поля Земли изменяются в зависимости от широты местонахождения и расстояния от поверхности Земли. Статическая обработка результатов позволяет определить статические характеристики МПЗ, которые позволяют построить математические модели, характеризующие пространственно-временное распределение параметров магнитного поля Земли, которое может быть использовано для решения задач навигации и ориентации подвижных объектов. ПО) источников магнитного ноля, а также случайными флуктуациями и магнитными бурями самого магнитного поля Земли. Магнитное ноле Земли, в общем случае, представляет собой сложную векторную функцию координат местонахождения и времени. Т = Т0 + Тт+Та + АТв, (1. Земли, называемого дипольным; Тш— вектор напряженности магнитного поля неоднородных внутренних слоев Земли, называемым материковым полем или полем материковых аномалий; Т„ -вектор напряженности магнитного поля намагничивания пород земной коры, называемым аномальным полем; А Та - вектор напряженности магнитных полей, внешних но отношению к Земле источников поля, называемым нолем геомагнитных вариаций. Т,г Т0+Тт. Вектор Т напряженности магнитного поля Земли определяется в системе координат, связанной с Землей. В теории земного магнетизма |2] вектор Т обычно определяется в прямоугольной системе координат (рис. Земли, ось Ох - на север в плоскости географического меридиана, ось 0у - на восток. Рис. Проекции вектора Т напряженности магнитного поля Земли являются: X - северной составляющей, У - восточной составляющей, Z - вертикальной составляющей, Н - горизонтальной составляющей, и углы: сі - магнитное склонение, составляемое вектором // с географическим радианом (осью 0х)} Тт - магнитное наклонение, составляемое вектором Т с горизонтальной плоскостью. Модули приведенных составляющих, углы и модуль вектора напряженностей МПЗ носят название элементов земного магнетизма. Данные элементы связаны определенными соотношениями (см. Нормальное геомагнитное гюле [3] в первом приближении может быть представлено полем диполя по той причине, что напряженность ПОЛЯ диполя То на всей земной поверхности существенно больше напряженности Тт поля материковых аномалий. Земли; К - геоцентрический вектор положения точки; У? Дипольное поле, как считают, в основном порождается мощными токовыми системами в проводящем ядре Земли. Значения напряженности поля на земной поверхности изменяются в зависимости от координат местонахождения в пределах 3-'1 . Э). Модуль напряженности дипольного поля, как видно из (1. М и /? По данным наблюдений распределения элементов МПЗ известно восемь областей, значительных по площади, в которых наблюдаются существенные изменения этих элементов по отношению к 7*0- Также на значительной площади поверхности Земли вследствие материковых аномалий напряженность нормального геомагнитного поля может отличаться от дипольного на . Известно, что материковые аномалии не являются постоянными, а медленно и незакономерно изменяются. Также подвержено медленным изменениям, получившим названия вековых (изменения, обнаруживаемые по истечении нескольких лет), и дипольное геомагнитное поле. Пространственное распределение аномального поля определяется магнитными свойствами пород земной коры, глубиной залегания намагниченных пород и геологической структурой земной коры. Аномальное поле поэтому для движущегося объекта имеет случайное пространственное распределение и вследствие этого оно описывается в виде случайной стационарной функции координат места [4]. На рис. Т, записанная при аэромагнитной съемке вдоль одного маршрута в средних широтах России на высоте полета около 0 м [3].