Магнитометрический способ определения координат объекта Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к навигации, а именно к определению координат одного объекта относительно другого, и может быть использовано, например, для определения координат буксируемого объекта.

Известен способ определения координат объектов, обладающих магнитным моментом (намагниченных объектов) , включающий измерение напряженности, магнитного поля по штсяцади в районе нахождения объекта, определение отклонений результатов измеренного магнитного поля от магнитного поля Земли в районе измерений и составление по полученным данным карты, по которой определяются искомые координаты объекта 1.

Однако этот способ определения координат объектов , обладающих магнитным моментом., сложен и трудоемок, так как для выполнения указанных работ требуется использование большого количества средств и затраты значительного количества времени. Кроме того, известный способ не применим для определения координат объектов, не обладающих магнитным моментом, поскольку такие объекты

не являются источником локальных магнитных аномалий.

Известен также способ определения координат места намагниченных объективовотносительно других подвижных объектов (судов), включающий измерение вектора напряженности магнитного поля объекта в двух близ.ких точках пространства при переме10щении подвижного объекта, определение направления его градиента и вычисление по полученным данным искомых координат места 2}.

Этот способ также не применим для

15 определения координат места нема)Рнитных объектов, поскольку погрешность определения координат имеет большую величину, так как определение пеленга при этом достигает 14°. Кроме

20 того, в способе не исключается влияние, вариаций магнитных полей судна и Земли.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

25

Поставленная цель достигается тем, что в магнитометрическом способе определения координат объекта путем измерения напряженности его магнитного поля и определения по

30 результатам измерения искомых коориндт создают на объекте сканируюее магнитное поле.

На фиг. 1 и 2 представлены векторые диаграммы, поясняющие способ.

Сущность способа раскрывается при пределении координат буксируемого объекта относительно судна-буксировика (см. фиг..1). На судне-буксировщике 1 создают, вспомогательное агнитное поле с помощью трех ортогональных обмоток 2, включенных в систему электропитания (не показана), имеющие модуль магнитного момента M/t/, вектор которого М сканируют в пространстве по заданному закону t/(t, Ь-, ft, J) с шагом сканирования , т. е.

Fig, M(t)- Mi(t, oL , (b , г ) , (1) где oL, (J,- углы, определяющие положение Rg в системе координат судна. На буксируемом объекте 3 находится магнитометр 4, на который воздействует суммарный сектор напряженности магнитного поля Т- , равный (см. фиг. 2):

Т TO + Т + т, + Те 1 (2) где Тд - вектор напряженности геомагнитного поля; Т;, - вектор напряженности магнитного поля, действующий на магнитометр 4 от собственного магнитного поля судна;

Т, вектор напряженности магнитного поля буксируемого объекта 3;

fp

вектор напряженности магJ- fl нитного поля, действующий на магнитометр 4 от вспомогательного магнитного поля, созданного на суднебуксировщике, вектор магнитного момента которого Мб.

Магнитный момент. Мg на расстоянии г в точке расположения магнитометра 4 создает вектор напряженности

магнитного поля,., Т .

. № 1

Tfc(t) )

(3)

где г - радиус-вектор, направленный из центра источника вспомогательного магнитного поля к точке нахождения магнитометра 4; Lf - угол между направлением

вспомогательного магнитного момента М g и радиусом-вектором г.

Когда направленке векторов F

совпадает, то 0 и выражение

(3) преобразуется и

(4)

Tgtt)

г S

и в этом случае значение модуля вектора от вспомогательного магнитного момента максимально.

Частоту сканирования обеспечивают на порядок больше частоты изменения положения буксируемого объекта 3 относительно судна 1. Определение положения буксируемого объекта производят на момент получения экстремальной величины модуля вектора напряженности вспомогательного магнитного поля. Тогда в соответствии с выражением (4) имеем

а пространственные углы положения радиуса вектора в системе координат судна определяются по формулам и

COSft COSr -,

М11) (ь)

где Ну, М, М 2 - составляющие M/t/ по осям X, Y, Z соответственно,

Из (6) следует, что система ортбго2 должна совпадать нальных обмоток с осями координат, судна 1.

Таким образом, создание вспомогательного магнитного момента позволяет определить координаты как намагниченных, так и не магнитных объектов, а сканирование магнитного поля позволяет исключить влияние вариаций магнитных полей судна и Земли путем разделения спектров по частоте полезного сигнала и сигналов помехи и определить направление на буксируемый объект. Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение точности определения координат места объекта примерно в два порядка

Формула изобретения

Магнитометрический способ опре.деления координат объекта путем измерения напряженности его магнитного поля и определения по результатам измерений искомых координат, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, создают на объекте сканирующее магнитное поле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Рыбалтовский Н.Ю. Магнитнокомпасное дело. Морской транспорт, 1975.

2.Хвостов Л.П. Магнитный пеленгтор. Геофизическое п эиборостроение. Л. Вып. 15, 1963.