ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА РЕЗЕРВНЫХ ПРИБОРОВ И СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКА МАГНИТНОГО ПОЛЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РЕЗЕРВНЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2016 года по МПК G01C21/00 

Изобретение относится к системам измерения и индикации, обеспечивающим пилотирование летательных аппаратов (ЛА) в случае отказа основных пилотажно-навигационных систем.

Известна интегрированная система резервных приборов, содержащая блок датчиков первичной информации, устройство обработки и преобразования сигналов, вычислитель, модуль пространственной ориентации, ЖК-индикатор, магнитный зонд, основанная на алгоритмическом способе списания девиационной погрешности [1].

Недостатком данной системы является низкая точность измерения магнитного курса, обусловленная несовершенной методикой списания девиационной погрешности магнитного курса, не учитывающей изменение учтенной полезной нагрузки, обладающей собственным возмущающим магнитным полем.

Наиболее близким к заявленному изобретению является интегрированная система резервных приборов, содержащая блок инерциальных датчиков информации, жидкокристаллический экран, датчик магнитного поля (ДМП) с компенсационными обмотками, и способ устранения магнитной девиации, заключающийся в вычислении коэффициентов, характеризующих величину возмущающего магнитного поля [2].

Недостатком данной системы, как и реализуемого ей способа, является низкая точность измерения магнитного курса при изменении учтенной полезной нагрузки, обладающей собственным возмущающим магнитным полем, поскольку стационарное магнитное поле является суммарным и состоит из возмущающего магнитного поля самого ЛА, возмущающих магнитных полей нескольких независимых объектов полезной нагрузки, а также возмущающих полей электрических линий связи и проводников с током.

Заявленное изобретение направлено на повышение точности интегрированной системы резервных приборов за счет учета девиационных коэффициентов, характеризующих изменения учтенной полезной нагрузки, обладающей собственным возмущающим магнитным полем.

Поставленная задача решается за счет того, что в интегрированную систему резервных приборов ЛА, выполненную в виде отдельного блока, содержащую блок инерциальных датчиков, датчики полного и статического давления, датчик магнитного поля, соединенные через устройства обработки и преобразования сигналов с вычислителем, устройство списания девиационной погрешности с памятью, вход которого подключен к датчику магнитного поля, а выход - к вычислителю, жидкокристаллический индикатор, устройство управления режимами работы, содержащее элементы ввода заданного курса, барокоррекции, заданной высоты, выполненных в виде функциональных кремальер, согласно изобретению дополнительно введено устройство для ввода и выбора девиационных коэффициентов, вход которого подключен к устройству управления режимами работы, а выход подключен к вычислителю.

В способе калибровки датчика магнитного поля интегрированной системы резервных приборов, заключающемся в определении коэффициентов калибровки для исключения влияния возмущающего магнитного поля при вычислении магнитного курса ЛА, согласно изобретению в ходе калибровки определяют девиационные коэффициенты, характеризующие величину возмущающего магнитного поля самого ЛА, затем определяют девиационные коэффициенты возмущающих магнитных полей, возникающих при наличии или отсутствии на ЛА нескольких независимых объектов полезной нагрузки, имеющих собственные возмущающие магнитные поля, после чего определяют коэффициенты суммарного возмущающего магнитного поля ЛА с установленной полезной нагрузкой, которую во время полета поблочно или целиком отделяют от ЛА, выбирают соответствующие девиационные коэффициенты и компенсируют изменившееся возмущающее магнитное поле.

Отличительным признаком предложенной интегрированной системы резервных приборов ЛА является введение устройства для ввода и выбора девиационных коэффициентов, предназначенных для компенсации внешнего возмущающего магнитного поля, изменяющегося в полете ЛА при отделении установленной полезной нагрузки, обладающей собственными возмущающими магнитными полями, обеспечивающего повышение точности измерения магнитного курса ЛА.

Отличительными признаками предложенного способа калибровки датчика магнитного поля являются определение девиационных коэффициентов, характеризующих величину возмущающего магнитного поля самого ЛА, определение девиационных коэффициентов возмущающих магнитных полей, возникающих при наличии или отсутствии на ЛА нескольких независимых объектов полезной нагрузки, имеющих собственные возмущающие магнитные поля, определение коэффициентов суммарного возмущающего магнитного поля ЛА с установленной полезной нагрузкой, во время полета полностью или частично отделяемой от ЛА, а также выбор соответствующих девиационных коэффициентов и компенсация изменившегося возмущающего магнитного поля, чем также обеспечивается повышение точности измерения магнитного курса ЛА.

На фиг. 1 представлена схема системы, содержащей датчик (1) полного давления, датчик (2) статического давления, устройство (3) обработки и преобразования сигналов, вычислитель (4), модуль (5) пространственной ориентации, ЖК-индикатор (6), ДМП (7), устройство (8) управления режимами работы, креноскоп (9), фотодатчик (10), устройство (11) компенсации систематической составляющей смещения нуля инерциальных датчиков модуля (5) пространственной ориентации, устройство (12) с памятью, предназначенное для списания девиационной погрешности, встроенная система (13) контроля, устройство (14) для ввода и выбора девиационных коэффициентов, устройство (15) управления режимами работы [3].

Устройство (14) для ввода и выбора девиационных коэффициентов подключено своим входом к устройству (15) управления режимами работы, а выходом к вычислителю (4). На вход устройства (14) для ввода и выбора девиационных коэффициентов также поступают в автоматическом режиме сигналы от центральной вычислительной машины ЛА.

Заявленная интегрированная система резервных приборов работает в режиме «горячего» резервирования и обеспечивает автономное измерение углов крена, тангажа и гиромагнитного курса, а также пилотажных параметров: приборную скорость V_пр, истинную скорость V_ист, абсолютную высоту Н_абс, относительную высоту Н_отн, вертикальную скорость V_в, температуру наружного воздуха Т_ст, число М (Маха).

Гиромагнитный курс формируется по информации ДМП, данные с которого поступают на вычислитель (4), где осуществляется процесс коррекции гироскопического курса, вычисленного по информации с датчиков угловой скорости модуля (5) пространственной ориентации. ДМП выдает информацию о величине напряженности магнитного поля Земли по трем ортогональным осям, однако из-за наличия магнитомягких и магнитотвердых материалов или проводников с током в области установки ДМП возникает магнитная девиация.

Интегрированная система резервных приборов и способ калибровки датчика магнитного поля интегрированной системы резервных приборов работают следующим образом.

Сначала рассчитывают возмущающее магнитное поле, вызванное влиянием материалов ЛА и электрических линий связи, для чего ЛА, на котором установлен ДМП, в рабочем состоянии вращают на 360° вокруг вертикальной оси, в процессе вращения рассчитывают девиационные коэффициенты, которые заносят в память устройства (12) списания девиационной погрешности.

Затем рассчитывают возмущающее магнитное поле, вызванное влиянием материалов ЛА и электрических линий связи, а также наличием некоторого объекта, имеющего собственное возмущающее магнитное поле, для чего также в рабочем состоянии вращают ЛА на 360° вокруг вертикальной оси, в процессе вращения рассчитывают девиационные коэффициенты, которые заносят в память устройства (12) списания девиационной погрешности.

Затем рассчитывают возмущающие магнитные поля, вызванные влиянием материалов ЛА и электрических линий связи, а также влиянием объектов, имеющих собственные возмущающие магнитные поля, последовательно реализуя комбинации наличия или отсутствия указанных объектов на ЛА, также в рабочем состоянии вращают ЛА на 360° вокруг вертикальной оси, в процессе вращения рассчитывают девиационные коэффициенты, которые заносят в память устройства (12) списания девиационной погрешности.

После чего рассчитывают возмущающее магнитное поле, вызванное влиянием материалов ЛА и электрических линий связи, а также всех независимых объектов, имеющих собственные возмущающие магнитные поля, для чего ЛА в рабочем состоянии также вращают на 360° вокруг вертикальной оси, в процессе вращения рассчитывают девиационные коэффициенты, которые заносят в память устройства (12) списания девиационной погрешности.

Впоследствии, во время полета ЛА, при отделении некоторых объектов возмущающее магнитное поле изменяется. С помощью сигналов от центральной вычислительной машины ЛА, поступающих в автоматическом режиме, или вручную с помощью устройства ввода ЖК-индикатора производят выбор и ввод девиационных коэффициентов, соответствующих определенному режиму наличия или отсутствия независимых объектов полезной нагрузки на ЛА и предназначенных для компенсации возмущающего магнитного поля.

Применение предложенного способа калибровки датчика магнитного поля повышает точность измерения курса ЛА в полете.

Источники информации:

1. Патент РФ №2386927, МПК G01C 21/00, публ. 2009 г. (прототип).

2. Патент РФ №2469275, МПК G01C 23/00, опубл. 10.12.2012 г.

3. Патент РФ №2337315, МПК G1C 21/00, опубл. 27.10.2008 г.

Изобретение относится к системам измерения и индикации и может найти применение в системах, обеспечивающих пилотирование летательных аппаратов (ЛА) в случае отказа основных пилотажно-навигационных систем. Технический результат - повышение точности. Для этого дополнительно введено в интегрированную систему резервных приборов устройство для ввода и выбора девиационных коэффициентов. При этом осуществляют калибровку датчика магнитного поля, в ходе которого определяют девиационные коэффициенты возмущающегося магнитного поля независимых объектов полезной нагрузки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Интегрированная система резервных приборов летательного аппарата (ЛА), выполненная в виде отдельного блока, содержащая блок инерциальных датчиков, датчики полного и статического давления, датчик магнитного поля (ДМП), соединенные через устройства обработки и преобразования сигналов с вычислителем, устройство списания девиационной погрешности с памятью, вход которого подключен к ДМП, а выход - к вычислителю, жидкокристаллический индикатор, устройство управления режимами работы, содержащее элементы ввода заданного курса, барокоррекции, заданной высоты, выполненные в виде функциональных кремальер, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введено устройство для ввода и выбора девиационных коэффициентов, вход которого подключен к устройству управления режимами работы, а выход подключен к вычислителю.

2. Способ калибровки датчика магнитного поля интегрированной системы резервных приборов ЛА, заключающийся в определении коэффициентов калибровки для исключения влияния возмущающего магнитного поля при вычислении магнитного курса ЛА, отличающийся тем, что в ходе калибровки определяют девиационные коэффициенты, характеризующие величину возмущающего магнитного поля самого ЛА, затем определяют девиационные коэффициенты возмущающих магнитных полей, возникающих при наличии или отсутствии на ЛА нескольких независимых объектов полезной нагрузки, имеющих собственные возмущающие магнитные поля, после чего определяют коэффициенты суммарного возмущающего магнитного поля ЛА с установленной полезной нагрузкой, которую впоследствии во время полета поблочно или целиком отделяют от ЛА, выбирают соответствующие девиационные коэффициенты и компенсируют изменившееся возмущающее магнитное поле.