автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Электронный магнитный горизонткомпас для систем управления маневренных объектов

На правах рукописи

АРХИПОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ

ЭЛЕКТРОННЫЙ МАГНИТНЫЙ ГОРИЗОНТКОМПАС ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МАНЕВРЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники

и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2009

003472932

Работа выполнена в ОАО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.А.Ильенко» г. Чебоксары

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент, Потапов Анатолий Андреевич ГОУ ВПО «Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева», г. Казань

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Солдаткин Владимир Михайлович ГОУ BITO «Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева», г. Казань

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Даутов Осман Шакирович ГОУ ВПО «Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева», г. Казань доктор технических наук, профессор Савельев Валерий Викторович ГОУ ВПО «Тульский государственный университет», г. Тула

Ведущая организация: ФГУП «Государственный научно- исследовательский навигационно-гидрографический институт» г. Санкт-Петербург.

Защита состоится 24 июня 2009г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д212.079.04 при ГОУ ВПО «Казанский государственный технический университет (КГТУ) им. А.Н.Туполева» по адресу: 420111, г. Казань, ул.К.Маркса, 31/7

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу: 420111, г. Казань, ул. К.Маркса, 10, КГТУ им. А.Н.Туполева, ученому секретарю диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева, с авторефератом - на сайте университета: http:// www.kai.ru

Автореферат разослан «2.2. » мая 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Линдваль В.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Непрерывное расширение видов и функциональных возможностей транспортных средств и других подвижных объектов - наземных и воздушных, надводных и подводных, морских и речных обусловливает возрастание требований к средствам измерения навигационных параметров, определяющих их текущее местоположение и траекторию движения по маршруту.

Одним из основных навигационных параметров движения подвижного объекта по маршруту является курс, характеризующий в плоскости горизонта угловое положение продольной оси подвижного объекта относительно привязанной к земной поверхности системы отсчета.

Значительный вклад в разработку методов и средств измерения курса различных подвижных объектов внесли: Белавин О.В., Воробьев JI.M., Григорьев В.В., ГурьсБ И.С., Дегтярев Н.Д., Джанджгава Г.И., Зеленков C.B., Ишлинский А.Ю., Кардашинский - Брауде Л.А., Магнусов B.C., Одинцов A.A., Оривкин С.С., Павлов A.B., Пельпор Д.С., Пешехонов В.П., Помыкаев И.И., Рыбалтовский Н.Ю., Сайбель А.Г., Селезнев В.П., Суминов В.М., Терехов И.Н., Тихменев С.С., Хлюстин Б.ГЦ Яновский Б.М. и другие отечественные ученые и специалисты.

Среди зарубежных исследователей следует отметить F. Aronowitz, G.Bahmeier, D.G. Egziabher, G.H.Elkain, J.P. Pawell, B.W.Parkinson и других.

В настоящее время на различных классах летательных аппаратов, наземных, надводных и подводных транспортных средствах и подвижных объектах используются различные по принципу действия ' и техническим характеристикам компасы - гироскопические, магнитные, астрономические, радиотехнические и курсовые системы, построенные на комплексировании данных компасов.

Многообразие транспортных средств и подвижных объектов, в том числе управляемых экипажем или одним оператором с невысокой навигационной квалификацией - определило необходимость расширения арсенала средств измерения курса. При этом определяющими критериями конкурентоспособности приборов и систем измерения курса для ряда подвижных объектов являются автономность функционирования, малый вес и габариты, низкая стоимость и энергопотребление, достаточно высокая точность и способность интегрироваться в современные системы управления объекта, повышение безопасности управления подвижным объектом. Возрастающая потребность в применении маневренных объектов различного назначения обусловливает перспективность создания унифицированных малогабаритных автономных датчиков курса, различающихся в основном качеством используемых функциональных элементов, алгоритмическим и программным обеспечением.

Для определения курса маневренного объекта необходимо обеспечивать стабилизацию датчика курса в плоскости горизонта или иметь информацию об

углах наклона этого датчика. При этом, особый интерес представляет построение системы измерения всех параметров угловой ориентации маневренного объекта, т.е. получение в одном устройстве информации о курсе, углах крена и тангажа (дифферента). Такие устройства будем называть горизонткомпасами.

Объест исследования. Как показывает анализ, одним из перспективных направлений по оснащению систем управления маневренных объектов автономными малогабаритными средствами измерения угловой ориентации является создание унифицированного электронного магнитного горизонткомпаса, построенного на основе магнитометров, инерциальных датчиков линейного ускорения и угловой скорости, с автоматической калибровкой и списанием магнитной девиации, автоматической коррекцией влияния углов наклона подвижного объекта на измерение угла курса.

Предмет исследования. Создание унифицированного электронного магнитного горизонткомпаса предусматривает разработку теоретических основ построения, математического описания, алгоритмов функционирования, методов проектирования и обеспечения точности, особенностей применения электронного магнитного горизонткомпаса на различных подвижных объектах.

Целью диссертационной работы является обеспечение конкурентоспособности и расширение области применения унифицированного автономного электронного магнитного горизонткомпаса.

Научная задача диссертации заключается в разработке научно-обоснованной методики построения, проектирования, исследования и применения электронного магнитного горизонткомпаса.

Решение поставленной задачи научного исследования проводилось по следующим основным направлениям:

• Анализ современных требований, предъявляемых к средствам измерения угловой ориентации подвижных объектов, обоснование принципов построения и эффективных областей применения электронного магнитного горизонткомпаса.

• Разработка теоретических основ построения, математического описания, алгоритмов функционирования и анализа точности электронного магнитного горизонткомпаса.

• Разработка методов анализа и синтеза электронного магнитного горизонткомпаса по точностным критериям.

• Разработка методов автоматической калибровки и списания девиации электронного магнитного горизонткомпаса на стендах, полигонах и подвижных объектах и особенностей использования этих методов.

• Разработка методики математического моделирования и экспериментального исследования, рекомендаций по инженерному проектированию, производству и применению электронного магнитного горизонткомпаса на различных подвижных объектах.

Методы исследования. При решении поставленной задачи научного исследования использовались соответствующие положения: теории измерений

и измерительных преобразователей; методы математического описания, анализа и синтеза измерительных систем; всроятноспш-еташетичсской обработки результатов, оптимальной фильтрации и оценивании параметров; математического и натурного моделирования и экспериментального исследования; методы самолето - и судовождения; аппарат матричного счисления.

Досгопсриосп. полученных результатов базируется на построении адекватных математических моделей, применении современных методов анализа и синтеза, на тщательной отработке алгоритмов при имитационном моделировании с использованием пакетов прикладных программ Ма1Ы), ЗупшНпк, па согласованности теоретических положений с результатами стендовой калибровки и калибровки на подвижных объектах, с данными натурных испытаний, а также на опыте производства и применения электронного магнитного горизонткомиаса па различных подвижных объектах.

Научная новизна и теоретическая значимость работы определяете« следующими основными результатами:

• Разработаны методы анализа и синтеза структуры и параметров электронного магнитного горизонткомиаса с учетом динамики поведения подвижного объекта и его магнитных свойств.

» Разработаны математические модели, определяющие влияние параметров движения подвижного объекта, погрешностей датчиков первичной информации (магнитометров, датчиков угловой скорости и акселерометров) и магнитного наклонения на результирующую погрешность измерения магнитного курса.

• Получено обобщенное уравнение для тангенса угла магнитной девиации электронного магнитного горизонткомиаса, в котором при определении курса кроме традиционного влияния магнитомягкого и магнитотиердого «железа» учитывается влияние погрешностей определения углов наклона подвижного объекта, аддитивных и мультипликативных погрешностей магнитометров, в том числе и погрешностей от неортогональности входных осей магнитометров.

® Разработаны методики автоматической калибровки электронного магнитного горизонткомиаса на стенде, полигоне и подвижном объекте без внешней информации об углах наклона объекта с учетом нсортопунаимюсга измерительных осей, собственного магнитного ноля, аддитивных и мультипликативных погрешностей магнитометров.

• Разработаны имитационные модели, методики моделирования и исследования вариантов'" электронного магнитного горизонткомиаса ряда подвижных объектов - судно на воздушной подушке, патрульный катер, маневренный корабль.

• Выработаны научно-обоснованные рекомендации но проектированию, изготовлению, калибровке и установке на подвижных объектах разных вариантов электронного магнитного горизонткомиаса.

Практическая ценность. Работа выполнялась в соответствии с заданиями Федеральной Целевой Программы «Развитие гражданской авиационной техники России на 2001-2010г.г. и па период до 2015года»,

приказом Федеральной Пограничной Службы (ФПС) от 16 мая 2003г. №251 в рамках ПИОКР ОЛО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.Л. Ильенко».

Основными результатами, определяющими практическую ценность работы, являются:

® Научно-обоснованная методика построения и инженерного проектирования электронного магнитного горизонткомпаса.

« Методика анализа точности и расчета погрешностей, обоснования требований к функциональным элементам электронного магнитного горизонткомпаса.

• Методики и результаты стендовой и натурной калибровки электронного магнитного горизонткомпаса различных подвижных объектов.

« Алгоритмическое и программное обеспечение, методики и результаты имитационного моделирования, стендовых и ходовых натурных испытаний, рекомендации ко изготовлению и применению электронного магнитного горизонткомпаса в системах управления маневренных объектов, но сопсршснствонашно и расширению области эффективного применения.

Па защит у пыносятси:

1. Научно-обоснованная методика построения, математического описании, проектирования и исследования электронного магнитного горизонткомпаса с автоматической калибровкой и списанием девиации.

2. Математические модели влияния параметров движения подвижного объекта, магнитного наклонения и погрешностей датчиков первичной информации па погрешность измерения магнитного курса.

3. Методы анализа, параметрического и структурного синтеза электронного магнитного горизонткомпаса с учётом характеристик и магнитных свойств объекта применения.

4. Обобщенное уравнение для тангенса угла магнитной девиации, учитывающего влияние углов наклона подвижного объекта и погрешности их измерения, погрешности от неортогональности измерительных осей магнитометров, другие аддитивные и мультипликативные погрешности электронного магнитного горизонткомпаса.

5. Методики автоматической калибровки электронного магнитного горизонткомпаса на стендах, полигонах и подвижных объектах без внесшей информации об углах наклона объекта, с учётом собственного магнитного поля, неортогональности измерительных осей и погрешностей магнитометров.

6. Имитационные модели, методики и результаты моделирования и экспериментального исследования, разработки и применения вариантов электронного магнитного горизонткомпаса.

Реализации и пнедпеппе результатов работы. Полученные научно-технические результаты внедрены иа ОАО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.А. Ильенко» при разработке и производстве модификаций электронного магнитного горизонткомпаса, которые устанавливаются в системах управления маневренных объектов: на

экранонлане «Акваглайд-5», иа судах ФПС России «Чилим», «Меркурий», иа корпстс «Стерегущий», теплоходах «ЭЛЛРА», «JIEIIA».

Ряд полученных результатов используется и учебном процессе Казанского государственного технического университета им. A.II. Туполева при подготовке инженеров по специальностям: 200103 «Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы», 160402 «Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации»,

Апробации работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на IV Российской научно-практической конференции «Современное состояние, проблемы навигации и океанографии» (г. Санкт - Петербург, 2001г.), научно-практической конференции Российского форума «Авиакосмические технологии и оборудование» (г. Казань, 2002г.), Международной научной конференции «Авиация и космонавтика - 2003» (г. Москва, 2003г.), Всероссийской научно-практической конференции «Авиакосмические технологии и оборудование» (г. Казань, 2004г.), XVI Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля н управления» (г. Гурзуф, 2004г.), Международной научно-практической конференции «Аниакосмичссские технологии и оборудование» (г. Казань, 2006г.), Международной научно-практической конференции «Современные технологии - ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения» (г. Казань 2008г.), на научно-технических сочетаниях и отраслевых институтах ГосПИНГИ, ГосШИАС, ШИЛО (2001-2008п\), а также на НТС ОАО «Научно - производственный комплекс «ЭЛЛРА» им. Г.Л Ильенко» (2001-2009гг.) и расширенном заседании кафедры прибором и информационно - измерительных систем Казанского государственною технического университета им. А.Н Туполева, 2009г.

Личный вклад автора. Автором разработана научно обоснованная методика построения, математического описания, проскшроиапия и исследования электронного магнитного горизонткомнаса с автоматической калибровкой и списанием девиации. Получено обобщённое уравнение для тангенса угла магнитной девиации и разработаны математические модели влияния параметров движения подвижного объекта, магнитного наклонения и погрешностей датчиков первичной информации на результирующую погрешность электронного магнитного горизонткомнаса. Разработаны методы анализа, параметрического и структурного синтеза электронного магнитного горизонткомнаса, методики его автоматической калибровки на стенде, полигоне и подвижном объекте, методика инженерного проектирования и рекомендации но моделированию, изготовлению, экспериментальному исследованию, применению в системе управления маневренных объектов и совершенствованию электронного магнитного горизонткомпаса.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 печатных работах, в том числе в 2 статьи в научных журналах из списка ВАК, 1

стап.я 1) других изданиях, 6 материалов и 1 тезы докладов. Па предложенные технические решения получены 2 патента РФ на изобретение.

Струге» ура и оГи.ём работы. Диссертация состоит та введения, 5 глав, заключения, приложения. Основное содержание диссертации изложено па 218 страницах машинописного текста, содержит б таблиц и 44 рисунка. Библиография включает 115 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы. Сформулирована цель работы и задача научного исследования, определены направления ее решения, дана общая характеристика работы.

В первой главе рассмотрены характеристики и модели магнитного поля Земли как источника измерительной информации при определении курса подвижных объектов. Рассмотрены способы построения датчиков и систем измерения магнитного курса, основные подходы по построению, повышению точности и конкурентоспособности электронного магнитного компаса для систем управления маневренных объектов.

Проведенный анализ магнитных полей на борту подвижных объектов показал, что непосредственное использование магнитного поля для определения курса подвижного объекта существенно затрудняют помехи, обусловленные наличием на нем разных источников магнитного поля, а также систематическими и случайными флуктуациями и магнитными бурями самого магнитного поля Земли. Статистическая обработка традиционных магнитных шумов позволяет выделить статические характеристики магнитного поля Земли, которые позволяют построить математические модели для решения задач навигации и ориентации подвижных объектов.

Проведена классификация факторов, создающих погрешности измерения магнитного курса с использованием структурной схемы средства измерения параметров магнитного поля в виде магнитоизмерительного преобразователя и измерительной цепи; проанализированы погрешности (аддитивные и мультипликативные) датчиков первичной информации. Отмечено, что применение методов защиты измерительных цепей от наводок и их компенсация позволяет существенно снизить эти погрешности.

Проведенный анализ позволил выделить два основных направления разработок:

1. Магнитные компасы и/или магнитные курсовые системы, чувствительные элементы которых (магнитометры) выставляются в плоскости горизонта места.

2. Магнитные компасы и/или магнитные курсовые системы, чувствительные элементы которых (магнитометры) фиксируются неподвижно относительно корпуса подвижного объекта.

Отмечен повышенный интерес к системам угловой ориентации подвижных объектов, разрабатываемых по второму направлению, особенности работы которых рассматриваются на примере курсовой системы разработки ОАО "Раменское приборостроительное конструкторское бюро".

В данной системе трехкомпонентный магнитометр жестко связан с летательным аппаратом. Вычислитель по составляющим напряженности магнитного поля Нх, Ну, Нг,углам тангажа и крена подвижного объекта 9 и у определяет магнитный курс в соответствии с уравнением

... 4 Я cos у — Н sin у

yüM-arctg-.—1---. (i)

Нх cos 9 - Ну sin/sin 9 - Нг cos у sin 9

Данный подход обеспечивает практическую независимость определения курса от механических воздействий (линейных ускорений). Однако такой способ построения курсовой системы требует дополнительной внешней информации об углах наклона подвижного объекта - углах крена и тангажа, например, за счет соответствующего интегрирования показаний датчиков угловой скорости:

9 = \{аус sin у + а7С cosy^r; у = ¡[еохс + tg$(azc sin у - соус cos y)]d г. (2)

'о /о

Уравнения (2) показывают, что формируемые сигналы 9 и у по углам крена и тангажа будут содержать накапливающиеся во времени погрешности, обусловленные погрешностями датчиков угловой скорости, что приводит к необходимости поиска путей компенсации или устранения этих погрешностей.

Проведенный анализ влияния внешних возмущений, связанных с действием магнитных помех, вносимых подвижным объектом и изменением его углов наклона, свидетельствует о необходимости калибровки и списания девиации, снижения накапливающихся погрешностей магнитного горизонткомпаса.

Анализ алгоритмов магнитных курсовых систем, позволил сформулировать основные принципы построения, способы повышения точности и обеспечения автономности и универсальности применения электронного магнитного горизонткомпаса (ЭМГ).

Принципиальной основой решения данной задачи стал разработанный в ОАО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.А Ильенко» при непосредственном творческом участии автора способ измерения магнитного курса подвижного объекта (ПО)" (Патент RU № 2130588С1), реализуемый в электронном магнитном горизонткомпасе, приведенном на рис.1.

Рис.1. Структурная схема электронного магнитного горизонткомпаса

Разработаны способ и устройство компенсации электромагнитной девиации ЭМГ (Патент 1Ш № 2210060С2), сущность которых основывается на

однозначном определении параметров уравнения Пуассона, описывающего напряженность магнитного поля однородно намагниченного ферромагнитного объекта в точке размещения чувствительных элементов электронного горизонткомпаса.

Предложенные способы измерения магнитного курса и цифровой компенсации электромагнитной девиации являются основой для разработки методов повышения точности и расширения области эффективного применения ЭМГ на различных подвижных объектах. Показано, что создание конкурентоспособного унифицированного ЭМГ определяет постановку научной задачи по разработке научно-обоснованной методики построения, математического описания, системного проектирования, исследования и применения электронного магнитного горизонткомпаса в системах управления маневренных объектов.

Вторая глава посвящена теоретическим основам построения и проектирования ЭМГ.

Разработан ряд алгоритмов вычисления магнитного курса и углов наклона подвижного объекта с использованием информации от датчиков угловой скорости, показания которых практически не зависят от линейного ускорения подвижного объекта (ПО) - основного возмущающего фактора при определении углов наклона.

Отмеченный ряд алгоритмов определения углов ориентации подвижного объекта включает:

• алгоритмы определения углов ориентации ПО по сигналам датчиков одного вида - датчиков угловой скорости или акселерометров;

• алгоритмы определения углов ориентации на основе комплексирования показаний датчиков разного вида: магнитометров, датчиков угловой скорости и акселерометров, например вида

[¿".Л-ивпиИГ^); (3)

где

Г=[Ат-Х-0, Т-Х + г, Хт-Х-1]; Хт=[зш5 соэ/-соэ^ -сов^-яп/]; Ат=[ахс аус ав]; Г^ ^ 1к].

А,Т- показания акселерометров и магнитометров; С7, 2- ускорение силы тяжести и вертикальная составляющая магнитного поля Земли. Т - знак транспонирования.

Разработанные алгоритмы определения углов наклона подвижного объекта позволили построить алгоритмы определения магнитного курса подвижного объекта без накапливающихся погрешностей, обусловленных погрешностями датчиков угловой скорости и акселерометров и являются теоретической основой решения задач анализа и синтеза различных вариантов ЭМГ.

Получены модели электромагнитных помех, вносимых подвижным объектом, анализ которых показал, что при проведении измерений при

периодических кренах с периодом 5-15 с можно осуществить компенсацию помех. Показана возможность разделить помехи и по результатам эталонных измерений определить их параметры с последующей компенсацией алгоритмическими и аппаратными средствами с учетом места установки магнитометров на конкретном объекте.

Как дальнейшее развитие формулы А.Смита получена обобщенная математическая модель тангенса угла магнитной девиации

^(ДЧ/) =-2-2-»-2., (4)

1+С$тЧ* - йакУ + £5ш24' - Осаз2Ч'

т т т I»

где А, В, С, Ц Е- коэффициенты девиации, Jm - угол магнитного наклонения, - истинный магнитный курс, VI! ... 1'33 , _ - приведенные параметры магнитомягкого и магнитотвердого «железа» подвижного объекта:

гни (5)

2 ' 2

Полученное соотношение для тангенса магнитной девиации, в отличие от формулы А, Смита, учитывает:

• погрешность недокомпенсации магнитомягкого «железа»;

• погрешность недокомпенсации магнитотвердого «железа»;

• аддитивные и мультипликативные погрешности работы магнитометров;

• погрешности неортогональности входных осей магнитометров;

• погрешности измерения или неточного ввода углов наклона подвижного объекта (углов крена и тангажа).

Разработанная обобщенная математическая модель магнитной девиации ЭМГ позволяет обоснованно проводить его калибровку и списание девиации, решать другие задачи по повышению точности измерения магнитного курса.

Получены аналитические соотношения и расчетные зависимости для анализа и синтеза ЭМГ, определяющие характер изменения основных составляющих погрешности ЭМГ при различных вариантах его построения.

Третьи глава посвящена разработке методик списания девиации ЭМГ.

Разработана методика автоматической трехмерной калибровки ЭМГ на основе рекурсивного способа определения параметров магнитного эллипсоида. Данная методика не требует для компенсации магнитной девиации знания фактического магнитного курса и позволяет определять необходимый (для данного подвижного объекта) калибровочный маневр, что существенно упрощает процесс калибровки, обработки результатов, повышает точность определения параметров магнитной девиации и ее последующего списания. Калибровка и последующее списание магнитной девиации ЭМГ сводится к определению параметров магнитного эллипсоида результирующей напряженности магнитного поля в месте установки блока магнитометров при калибровочных маневрах подвижного объекта с последующей коррекцией показаний магнитометров по вычисленным координатам центра эллипсоида.

Применение разработанной методики весьма перспективно на беспилотных, малоразмерных и сверхлегких летательных аппаратах, высокоманевренных кораблях, катерах, яхтах и т.п.

В качестве основного подхода к устранению накапливающейся погрешности при определении углов ориентации и существенному уменьшению шумов различной природы был выбран метод комплексирования показаний магнитных и инерциальных датчиков.

Реализация принципа комплексирования и оптимальной фильтрации по Калмаиу позволила существенно повысить точность автономного определения углов наклона подвижного объекта, а, следовательно, существенно снизить погрешность ЭМГ. На рис. 2. приведен график остаточной по!решности Ау комплексной системы (магнито-инерциального датчика угла крена) с фильтром Калмана, на выходе которого формируются две оценки: оценка погрешности работы кинематического алгоритма и оценка скорости "дрейфа" этого алгоритма.

Ау, град!-1--1-1-I-1-!--1--!-

О 20 40 60 80 100 120 140 160 160 ^ С

Рис. 2. Погрешность оценки угла крена комплексной системой с фильтром Калмана

Как показывают результаты моделирования, фильтр Калмана даже в упрощенной постановке, достаточно успешно решает задачу оценки скорости "дрейфа" и погрешности работы кинематического алгоритма.

Рассмотренные выше методики калибровки основаны на использовании магнитного курса Ч'т, в то время как на выходе ЭМГ выдается компасный курс Ч'с, который отличается от истинного на величину остаточной погрешности (девиации) АН'. Предложен подход и разработаны алгоритмы компенсации остаточной девиации электронного магнитного горизонткомпаса на основе использования компасного курса, выдаваемого ЭМГ. Получены соотношения, позволяющие вычислять значения девиации Д^Р (с точностью до величин первого порядка) и автоматически использовать ее в качестве

поправки к показаниям ЭМГ. При этом истинный магнитный курс выражается через компасный курс как:

т.

= Ч,С-А4/ = Ч'С---—--

1 + л0(^с)-т1

На рис. 3. приведен график изменения девиации ДЧР электронного магнитного горизонткомпаса на разных курсах движения подвижного объекта, вычисленных: по обобщенной формуле А. Смита - кривая "2" и после автоматического введения (по формуле 6) поправки А4}* - кривая "1". Результаты моделирования свидетельствуют об эффективности предложенного подхода. ЛЧ', град

юо

200

250

350 град Рис. 3. График изменения остаточной девиации

Предложенные подходы и !юлученные алгоритмы позволяют учитывать влияние магнитных помех, вносимых подвижным объектом, погрешности определения его углового положения, остаточную магнитную девиацию, а, следовательно, обеспечить высокую точность и конкурентоспособность ЭМГ.

Четвертая глава посвящена прикладным вопросам проектирования ЭМГ.

Анализ систематических и случайных погрешностей, инструментальных и методических погрешностей позволил разработать математические модели составляющих погрешностей ЭМГ, удобные для инженерных приложений.

Используя методику, предложенную Д.А. Браславским, получено соотношение для систематических погрешностей определения магнитного курса ЭМГ в виде:

дХ ЭГ 32 д$ ду 8Р

30 и ак, с днс с дгс с дь

(7)

где

множитель, определяющим влияние погрешностей измерения,

К.

8х1

определения и задания параметров, входящих в алгоритм вычисления магнитного курса; Дх,- - систематические составляющие погрешностей измерения (определения, задания) параметров Ао6р - погрешности канала обработки.

При допущениях о некоррелированности случайных составляющих погрешности ЭМГ соотношение (7) справедливо для дисперсий

дх

г

ж

дК,)

дУ V

Ж.

дН,

о1„ +

с/

ж.

83

Ж.

дгг

+

£ ду)

£ дЬ

'Ы

др

<4+

(8)

где

Оду 1

дисперсии пофешности определения магнитного курса и

измерения (определения, задания) параметров х,.

Соотношения (7), (8) позволяют анализировать влияние погрешностей измерения первичных информативных сигналов на погрешность определения магнитного курса.

При анализе точности ЭМГ целесообразно раздельное исследование магнитометрического канала, связанного с измерением составляющих напряженности магнитного поля Земли и влиянием параметров Р, £5, Н3, 23 магнитотвёрдого и магнитомягкого «железа» подвижного объекта, и влияние инерциального канала, связанного с измерением углового положения и других параметров движения подвижного объекта.

Доя исследования влияния магнитометрического и инерциального каналов получена модель методической погрешности электронного магнитного горизонткомпаса в виде:

-ДГу5т(Ч')+ДГгсо5(Т) Я + (ДТх соз(Ч/)+ДТг втО?))' где - курс подвижного объекта, ЬТХ, ДГ2 - погрешности определения

соответствующих проекций вектора напряженности магнитного поля Земли.

Проведенное исследование методической погрешности ЭМГ позволило получить математические модели, учитывающие влияние измерения местоположения подвижнбго объекта на точность определения магнитного курса. Полученные оценки методической погрешности определяют особенности применения ЭМГ в различных районах Земли. Показано, что погрешности из-за неточности ориентации осей чувствительности магнитометра и акселерометра целиком воспроизводятся ЭМГ, поэтому к ним следует предъявлять высокие требования. При этом изменение координат местонахождения подвижного объекта приводят к увеличению погрешности измерения ускорений.

(9)

Магнитометры, установленные на подвижном объекте, позволяют измерить составляющие вектора напряженности Т магнитного поля Земли на оси связанной системы координат. Углы крена и тангажа (дифферента), определяемые по информации о составляющих вектора напряженности магнитного поля Земли T/=Ti, Ту-Т2, Тг=Ту и ускорений по осям связанной системы координат ахс=щ, аус = ai, azc=a-$ с учетом

Z~Tz~ Ту cosy - Ту sin/ являются функциями вида

ахсаус azc>r\ 7 = h^x>Ty,Tz,axc,ayc,azc\ (10)

Тогда систематическая погрешность определения магнитного курса будет иметь вид;

Аа, +—А у ду

эх ду ez

л 3Latx+V-ATx+¥-ATx + <LA ах ¥ ,

дЗ дТх х дТх * дТх * За, ' ч да,

з/ +— ^Да, Л +—Да. + —

ду дТх ' дт ' дТх " да, " ¿4

Аа.

+ Д

ш- (11)

Как видно из соотношений (10), (11), при определении углового положения подвижного объекта по сигналам магнитометров и акселерометров погрешность определения магнитного курса не содержит накапливающихся во времени составляющих, что весьма важно для использования ЭМГ в системах дальней навигации.

Разработанные модели влияния систематических и случайных погрешностей датчиков первичной информации и устройства обработки информативных сигналов на погрешность определения магнитного курса, позволяют обоснованно решать задачи анализа и синтеза ЭМГ по точностным критериям. Разработана методика обоснования требований к функциональным элементам ЭМГ, которая позволяет на начальном этапе проектирования с учетом назначения и особенностей применения подвижного объекта осуществлять подбор элементной базы горизонткомпаса.

Как показывает анализ, дисперсия погрешности определения магнитного курса, обусловленная случайной погрешностью акселерометров, используемых для определения углов наклона подвижного объекта, должна в первую очередь эффективно фильтроваться, например, с помощью линейного оптимального фильтра Винера, структура и параметры которого определяются по разработанной методике.

В пятой главе приведены основные результаты разработки, экспериментального исследования ЭМГ.

Разработаны имитационная модель, алгоритмы калибровки и вычисления курса ЭМГ, которые позволяют исследовать влияние характеристик магнитометров и акселерометров на его работу, отработать алгоритмическое,

информационное и программное обеспечение, исследовать влияние линейных и центростремительных ускорений на точность вычисления курса, анализировать работу каналов определения углов крена и тангажа (дифферента) подвижного объекта и их влияние на погрешность определения курса, проводить визуальное отображение информативных сигналов.

Результаты проведенного имитационного моделировании подтверждают эффективность разработанного алгоритмического и программного обеспечения, позволяют проводить стендовую калибровку и автоматическое списание девиации ЭМГ.

Используя результаты исследования, в ОАО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.А. Ильенко», при непосредственном творческом участии диссертанта, на базе меры магнитной индукции ММИ-2Р и комплекта проверочной аппаратуры КПА-5 создан стенд для формирования эталонного однородного магнитного ноля с возможностью как программного, так и ручного изменения магнитного курса в диапазоне 0-360° и изменения углов наклона магнитного ноля и наклонов блока датчиков ЭМГ.

Разработанные математические модели и алгоритмы, методы проектирования и рекомендации реализованы при создании горизонткомнаеов серии ДС-83, Б настоящее время ОАО «Научно - производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.А. Ильенко» серийно выпускает ЭМГ серий ДС~83(1', К, ПК), ДС-83-01(К, ПК), ДС-83~02(К, ПК).

На рис. 4. показаны внешний вид блока датчиков (а), блока управления и индикации (б) электронного магнитного горизопткомнаеа ДС-83К.

; -

а б

Рис.4. Электронный магнитами горизонт-компас ДС- 83К

Электронный магнитный горизонт-компас серии ДС-83 обеспечивает измерение и индикацию курса и углов наклона (качки) подвижного объекта, имеет возможность отображать отклонение от фиксированного курса и наличие магнитной аномалии.

ЭМГ серии ДС-83 используется в составе системы управления высокоскоростного маневренного катера А125 (ОАО «Морской завод Алмаз» г. Санкт-Петербург), скоростного теплохода А45 (ОАО «Зеленодольский завод им. A.M. Горького»), морского буксира «Инженер В.Ф. Фадеев» (ОАО «Северное пароходство», г. Санкт-Петербург), в составе системы управления

катера на воздушной подушке «Чилим», в составе оборудования экраноилана «Лкшт1айд-5» (ЗЛО «ЛТГК» г. Нижний Новгород). IIa всех приведенных выше маневренных объектах проведены швартовные и ходовые испытания, подтвердившие работоспособность и эффективность применения ЭМГ.

Па рис.5, приведена схема взаимодействия электронного магнитного горизонткомнаса ДС 83-02П с системой штурвального и автоматического управления маневренного объекта.

1J таблице приведена штурманская карта электронного магнитного горизонткомнаса ДС 83-02KII при работе системы размагничивания корабля, когда имеет место мощная пространственная магнитная помеха.

l'nc.5. lijioK схема ринернного включения ДС 83-0211 п систему штурвального и шшшашчсского управления маневренного объекта (ЭКНИС -- Электронно-картографическая шшшщионная информационная система)

Результаты натурных иснытапий, приведенные в таблице, свидетельствуют' о высокой эффективности работы горизонткомнаса в комплекте с компенсатором электромагнитной девиации КЭД (коэффициенты Л, И, С, 1), Е -- соответствуют оценкам «отлично» как в выключенном состоянии, так и во включенном состоянии обмоток размагничивания объекта). При этом ЭМГ выдает информацию о курсе с погрешностью не более одного градуса (также как и при отсутствии воздействия мощной магнитной помехи).

Проведенные стендовые испытания, натурные испытания ЭМГ на

различных тинах кораблей и судов, подтверждают адекватность разработанного алгоритмического и программного обеспечения, позволяющего проводить калибровку и автоматическое списание девиации.

Штурманским карга щт таптешШк системе рятитичтттш геортКли

Кк 1 Кк г 3 4 Мн. 5 Мм.. 3 1 8 9 10

5 5 - 0.5(1+2) 0.6(1-2) Мн.4 Мн.4 з.п.ст.З и.п.ст.3 0.6(7+0) 0.5(7-0)

Н-* ш в 1,6 0,2 -1,4 О 0 1 •1,40 0,2 -0,6 0,2

г;£ -1,8. БУУ* 1,6 -0,1 -1,7 0,707 •1,20 0,707 •1,20 0,1 -0,65 0,375 № „

18 •1,5 Щ 0,3 -0,3 -0,9 \ 0,90 0 0,00 Сумма 0,575 1С-т Л

-0,2 -1,1 0,65 0,45 0,707 0,32 0,71 -0,32 (М->

\omimai А= «й! 0=т <г*№ В= шш с--- » Сумма К-тВ -1,78 -2,92 Сумма

цт !С-т С

Электронный магнитный горизопткомнас серии ДО<43 включен » Российский морской регистр судоходства, акт свидстелт.ствопапия головного образца изделия № 04,50020.130 МФ РФ, а также имеет «Допуск» № 103-3.7.106 Российского Речного Регистра для применения на судах и других объектах но установленному назначению а качестве путевого магнитного компаса.

. Проведенные исследовании позволили обоснованно выделить направления совершенствования ЭМГ, связанные с улучшением характеристик функциональных элементов, повышением эффективности алгоритмического обеспечения, реализацией принципов комплексирования и оптимальной фильтрации и определить направления для дальнейших исследований и разработок.

В приложении приведены листинги программ, результаты моделирования и акты внедрения результатов диссертационной работы при создании и применении разработанных вариантов электронного магнитного горизонт-компаса на различных маневренных объектов, а также » учебном процессе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. - Анализ перспектив развития транспортных средстн и других подвижных объектов, методов и средств измерения курса, а также предложенные способы измерения магнитного курса и цифровой компенсации электромагнитной девиации свидетельствуют о нерснсктшшости создания и

применения электронного магнитного горизонткомнаса, отличающегося автономностью функционирования, малым весом и габаритами, низкой стоимостью и энергопотреблением, способностью интегрироваться в современные системы управления.

2. Отсутствие научно-обоснованной методики построения, математического описания, системного проектирования, исследования и применения сдерживает разработку и внедрение в промышленность конкурентоспособных вариантов электронного магнитного горизонткомнаса, и определило постановку задачи научного исследования.

3. Разработанные теоретические основы построения, проектирования и исследования, алгоритмы обработки информации, обобщенная математическая модель девиации и основных составляющих погрешности являются базой для решения задачи анализа и синтеза электронного магнитного горизонткомпаса, его автоматической калибровки и обеспечения точности функционирования на различных маневренных объектах.

4. Разработанные методы автоматической калибровки, повышения точности автономного определения углов наклона подвижного объекта и компенсации остаточной девиации являются реальной базой для обеспечения высокой точности электронного магнитного горизонткомнаса в процессе эксплуатации.

5. Разработанные инженерные методики анализа результирующей погрешности и обоснования требований к функциональным элементам, а также алгоритмическое и программное обеспечение позволяет обоснованно проводить проектирование, моделирование и оценку эффективности различных вариантов электронного магнитного горизонткомпаса.

6. Результаты имитационного моделирования, изготовления и экспериментального исследования и применения опытных и промышленных образцов подтверждают адекватность разработанных моделей, методик и алгоритмов, эффективность предложенных подходов, методов проектирования и повышения точности, определяют области применения и направления совершенствования электронного магнитного горизонткомпаса.

7. Результаты исследования и разработки использованы при создании опытных и промышленных образцов электронного магнитного горизонткомпаса, которые применяются в составе систем управления теплохода «Лена», корвета «Стерегущий», катера «Меркурий», экраноплана «Акваглайд-5», судов па воздушной подушке «Чилим» и других маневренных объектов.

8. Применение вариантов электронного магнитного горизонткомпаса решает актуальную для судостроения, авиации, других отраслей промышленности задачу повышения навигационной безопасности и эффективности применения транспортных средств и других подвижных объектов при этом внедрение их а производство и эксплуатацию позволяет исключить закупку дорогостоящего зарубежного оборудования, что имеет существенное значение для экономики и обороноспособности страны.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в периодических изданиях, рекомендованных ВАК

1. Архипов В.А. Малогабаритная пилотажно - навигационная система/ Архипов В.А., Лебедев С.О., Олаев В.А., Порунов A.A., Потапов A.A., Солдаткин В.М. // Авиакосмическое приборостроение. - 2005. - № 11.- С. 14 -21.

2. Архипов В.А. Обобщенная математическая модель девиации магнито-инерциальиого горизонткомпаса /Архипов В.А. // Известия вузов. Авиационная техника. - 2009. - № 1. - С.53 - 55.

Патенты на изобретения

3. Патент RU № 2130588 С1 (МКИ G01C 21/08). Способ измерения мапштного курса подвижного объекта / В.А. Архнпов, Н.К. Ветошкина, В.Ф. Зузлов, С.О. Лебедев, A.A. Потапов, В.А. Олаев; заявл. 23.04.1998; опубл. 20.05.1999.- Бюл. № 14. .

4. Патент RU № 2210060 С2 (МКИ G01C 17/38). Способ цифровой компенсации электромагнитной девиации для магнитного электронного компаса и устройство для его осуществления / С.О. Лебедев, Н.К. Ветошкина,

A.A. Потапов, В.А. Архипов, Г.А. Ильенко, P.M. Кушаев, В.М. Иванов,

B.А. Олаев, М.А. Евдокимов; заявл. 01.01.2002; опубл. 01.01.2003. - Бюл. № 22.

Публикации в других изданиях

5. Архипов В.А. Магнитный горизонтокомпас ДС-83 как средство повышения эффективности навигационной безопасности /Архипов В.А., Лебедев С.О., Потапов A.A., Олаев В.А. // Сборник докладов IV Российской научно-практической конференции «Современное состояние, проблемы навигации и океанографии», - СПб.: ГНИНГИ МО РФ, - 2001. - С. 119 - 123.

6. Архипов В.А. Автономная навигационная система на базе магнитного компаса /Архипов В.А., Олаев В.А., Потапов A.A. // Сборник докладов научно-практической конференции Российского форума «Авиационные технологии и оборудование». - Казань: Издательство Казанского государственного технического университета,' - 2003. - С. 135 - 143.

7. Архипов В.А. Автономная навигационная система на базе магнитного датчика курса с аэрометрической и спутниковой коррекции /Архипов В.А., Олаев В.А., Порунов A.A., Потапов A.A., Солдаткин В.М. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Авиакосмические технологии и оборудование». - Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, - 2004. -С. 465-471.

8. Архипов В.А. Автономная навигационная система на базе магнитного компаса и аэрометрического канала коррекции /Архипов В.А., Олаев В.А., Порунов A.A., Потапов A.A., Солдаткин В.М.// Материалы XVI научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления». - М.: МГИЭМ. - 2004. - С. 235 - 237.

10. Архипов В.А. Принципы и схемы построения комплексированной автономной навигационной системы /Архипов В.А., Олаев В.А., Порунов A.A., Потапов A.A., Солдаткин В.М. И Научно-практический сборник «Электронное приборостроение». - 2004. - Вып. 5(39). - Казань: ЗАО «Новое знание». -С. 16-27.

11. Архипов В.А. Коррекция креновых погрешностей магнито-инерциаль-ного горизонткомпаса /Архипов В.А. // Материалы Международной научно-практический конференции «Авиакосмические технологии и оборудование. Казань-2006». - Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, - 2006. - С. 164 -165.

12. Архипов В.А. Списание девиации магнито - инерциального горизонткомпаса /Архипов В.А. // Материалы международной научно-практической конференции «Современные технологии - ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения». - том2, Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та. - 2008. - С. 187- 192.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1.25. Усл. печ. л. 1.16. Усл. кр.-отг. 1.16. Уч.-изд. л. 1.0. Тираж 100. Заказ М 135.

Издательство Казанского государственного технического университета

Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420111, Казань, К. Маркса, 10

Основные определения, 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 горизонткомпаса.

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 по 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.

Актуальность темы. Непрерывное расширение видов и функциональных возможностей транспортных средств и других подвижных объектов - наземных и воздушных, надводных и подводных, морских и речных обуславливает возрастание требований к средствам измерения навигационных параметров, определяющих их текущее местоположение и траекторию движения по маршруту.

Одним из основных навигационных параметров движения подвижного объекта по маршруту является курс, характеризующий в плоскости горизонта угловое положение продольной оси подвижного объекта относительно привязанной к земной поверхности системы отсчета.

Значительный вклад в разработку методов и средств измерения курса различных подвижных объектов внесли: Белавин О.В., Воробьев Л.М., Григорьев В.В., Гурьев И.С., Дегтярев Н.Д., Джанджгава Г.И., Зеленков С.В., Ишлинский А.Ю., Кардашинский - Брауде Л.А., Магнусов B.C., Одинцов А.А., Павлов А.В., Пельпор Д.С., Пешехонов В.П., Помыкаев И.И., Ривкин С.С., Рыбалтовский Н.Ю., Сайбель А.Г., Селезнев В.П., Суминов В.М., Терехов И.Н., Тихменев С.С., Хлюстин Б.П., Яновский Б.М. и другие отечественные ученые и специалисты.

Среди зарубежных исследователей следует отметить F. Aronowitz, G.Bahmeier, D.G. Egziabher, G.H.Elkain, J.P. Pawell, B.W.Parkinson и других.

В настоящее время на различных классах летательных аппаратов, наземных, надводных и подводных транспортных средствах и подвижных объектах используются различные по принципу действия и техническим характеристикам компасы - гироскопические, магнитные, астрономические, радиотехнические и курсовые системы, построенные на комплексировании данных компасов.

Многообразие транспортных средств и подвижных объектов, в том числе управляемых экипажем или одним оператором с невысокой навигационной квалификацией - определило необходимость расширения арсенала средств измерения курса. При этом определяющими критериями конкурентоспособности приборов и систем измерения курса для ряда подвижных объектов являются автономность функционирования, малый вес и габариты, низкая стоимость и энергопотребление, достаточно высокая точность и способность интегрироваться в современные системы управления объекта, повышение безопасности управления подвижным объектом. Возрастающая потребность в применении маневренных объектов различного назначения обуславливает перспективность создания унифицированных малогабаритных автономных датчиков курса, различающихся в основном качеством используемых функциональных элементов, алгоритмическим и программным обеспечением.

Для определения курса маневренного объекта необходимо обеспечивать стабилизацию датчика курса в плоскости горизонта или иметь информацию об углах наклона этого датчика. При этом, особый интерес представляет построение системы измерения всех параметров угловой ориентации маневренного объекта, т.е. получение в одном устройстве информации о курсе, и углах крена и тангажа (дифферента). Такие устройства будем называть горизонткомпасами.

Объект исследования. Как показывает анализ, одним из перспективных направлений по оснащению систем управления маневренных объектов автономными малогабаритными средствами измерения угловой ориентации является создание унифицированного электронного магнитного горизонткомпаса, построенного на основе магнитометров, инерциальных датчиков линейного ускорения и угловой скорости, с автоматической калибровкой и списанием магнитной девиации, автоматической коррекцией влияния углов наклона подвижного объекта на измерение угла курса.

Предмет исследования. Создание унифицированного электронного магнитного горизонткомпаса предусматривает разработку теоретических основ построения, математического описания алгоритмов функционирования, методов проектирования и обеспечение точности, особенностей применения электронного магнитного горизонткомпаса на различных подвижных объектах.

Целью диссертационной работы является обеспечение конкурентоспособности и расширение области применения унифицированного автономного электронного магнитного горизонткомпаса.

Научная задача диссертации заключается в разработке научно-обоснованной методики построения, проектирования, исследования и применения электронного магнитного горизонткомпаса.

Решение поставленной задачи научного исследования проводилось по следующим основным направлениям:

• Анализ современных требований, предъявляемых к средствам измерения угловой ориентации подвижных объектов, обоснование принципов построения и эффективных областей применения электронного магнитного горизонткомпаса.

• Разработка теоретических основ построения, математического описания, алгоритмов функционирования и анализа точности электронного магнитного горизонткомпаса.

• Разработка методов анализа и синтеза электронного магнитного горизонткомпаса по точностным критериям.

• Разработка методов автоматической калибровки и списания девиации электронного магнитного горизонткомпаса на стендах, полигонах и подвижных объектах и особенностей использования этих методов.

• Разработка методики математического моделирования и экспериментального исследования, рекомендаций по инженерному проектированию, производству и применению электронного магнитного горизонткомпаса на различных подвижных объектах.

Методы исследования. При решении поставленной задачи научного исследования использовались соответствующие положения: теории измерений и измерительных преобразователей; методы математического описания, анализа и синтеза измерительных систем; вероятностно-статистической обработки результатов, оптимальной фильтрации и оценивания параметров; математического и натурного моделирования и экспериментального исследования; методы самолето - и судовождения; аппарат матричного счисления.

Достоверность полученных результатов базируется на построении адекватных математических моделей, применении современных методов анализа и синтеза, на тщательной отработке алгоритмов при имитационном моделировании с использованием пакетов прикладных программ Matlab, Symulink, на согласованности теоретических положений с результатами стендовой калибровки и калибровки на подвижных объектах, с данными натурных испытаний, а также на опыте производства и применения электронного магнитного горизонткомпаса на различных подвижных объектах.

Научная новизна и теоретическая значимость работы определяется следующими основными результатами:

• Разработаны методы анализа и синтеза структуры и параметров электронного магнитного горизонткомпаса с учетом динамики поведения подвижного объекта и его магнитных свойств.

• Разработаны математические модели, определяющие влияние параметров движения подвижного объекта, погрешностей датчиков первичной информации (магнитометров, датчиков угловой скорости и акселерометров) и магнитного наклонения на результирующую погрешность измерения магнитного курса.

• Получено обобщенное уравнение для тангенса угла магнитной девиации электронного магнитного горизонткомпаса, в котором при определении курса кроме традиционного влияния магнитомягкого и магнитотвердого «железа» учитывается влияние погрешностей определения углов наклона подвижного объекта, аддитивных и мультипликативных погрешностей магнитометров, в том числе и погрешностей от неортогональности входных осей магнитометров.

• Разработаны методики автоматической калибровки электронного магнитного горизонткомпаса на стенде, полигоне и подвижном объекте без внешней информации об углах наклона объекта с учетом неортогональности измерительных осей, собственного магнитного поля, аддитивных и мультипликативных погрешностей магнитометров.

• Разработаны имитационные модели, методики моделирования и исследования вариантов электронного магнитного горизонткомпаса ряда подвижных объектов - судно на воздушной подушке, патрульный катер, маневренный корабль.

• Выработаны научно-обоснованные рекомендации по проектированию, изготовлению, калибровке и установке на подвижных объектах разных вариантов электронного магнитного горизонткомпаса.

Практическая ценность. Работа выполнялась в соответствии с заданиями Федеральной Целевой Программы «Развитие гражданской авиационной техники России на 2001-2010г.г. и на период до 2015года», приказом Федеральной Пограничной Службы (ФПС) от 16 мая 2003г. № 251 в рамках НИОКР ОАО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.А. Ильенко».

Основными результатами, определяющими практическую ценность работы, являются:

• Научно-обоснованная методика построения и инженерного проектирования электронного магнитного горизонткомпаса.

• Методика анализа точности и расчета погрешностей, обоснования требований к функциональным элементам электронного магнитного горизонткомпаса.

• Методики и результаты стендовой и натурной калибровки электронного магнитного горизонткомпаса различных подвижных объектов.

• Алгоритмическое и программное обеспечение, методики и результаты имитационного моделирования, стендовых и ходовых натурных испытаний, рекомендации по изготовлению и применению электронного магнитного горизонткомпаса в системах управления маневренных объектов, по совершенствованию и расширению области эффективного применения.

Реализация и внедрение результатов работы. Полученные научно-технические результаты внедрены на ОАО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.А. Ильенко» при разработке и производстве модификаций электронного магнитного горизонткомпаса, которые устанавливаются на экраноплане «Акваглайд-5», на судах ФПС России «Чилим», «Меркурий», на корвете «Стерегущий», теплоходах «ЭЛАРА», «ЛЕНА» в системах управления маневренных объектов.

Ряд полученных результатов используется в учебном процессе Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева при подготовке инженеров по специальностям: 200103 «Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы», 160402 «Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации».

Основные положения, выносимые на защиту:

• Научно-обоснованная методика построения, математического описания, проектирования и исследования магнито-инерциального горизонткомпаса с автоматической калибровкой и списанием девиации.

• Обобщенное уравнение для тангенса угла магнитной девиации, учитывающего влияние углов наклона подвижного объекта и погрешности их измерения, погрешности от неортогональности измерительных осей магнитометров, другие аддитивные и мультипликативные погрешности магнито-инерциального горизонткомпаса.

• Математические модели влияния параметров движения подвижного объекта, магнитного наклонения и погрешностей датчиков первичной информации на погрешность измерения магнитного курса.

• Методы анализа, параметрического и структурного синтеза магнито-инерциального горизонткомпаса с учётом характеристик и магнитных свойств объекта применения.

• Методики автоматической калибровки магнито-инерциального горизонткомпаса на стендах, полигонах и подвижных объектах без внешней информации об углах наклона объекта, с учётом собственного магнитного поля, неортогональности измерительных осей и погрешностей магнитометров.

• Имитационные модели, методики и результаты моделирования и экспериментального исследования, разработки и применения вариантов магнито-инерциального горизонткомпаса на различных подвижных объектах.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на IV Российской научно-практической конференции «Современное состояние, проблемы навигации и Океанографии» (г. Санкт - Петербург, 2001г.), научно-практической конференции Российского форума «Авиакосмические технологии и оборудование» (г. Казань, 2002г.), Международной научной конференции «Авиация и космонавтика - 2003» (г. Москва, 2003г.), Всероссийской научно-практической конференции «Авиакосмические технологии и оборудование» (г. Казань, 2004г.), XVI Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» (г. Гурзуф, 2004г.), Международной научно-практической конференции «Авиакосмичсеские технологии и оборудование» (г. Казань, 2006г.), Международной научно-практической конференции «Современные технологии - ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения» (г. Казань 2008г.), на научнотехнических совещаниях в отраслевых институтах ГосНИНГИ, ГосНИИАС, НИИАО (2001-2008гг.), а также на НТС ОАО «Научно - производственный комплекс «ЭЛАРА» им. Г.А Ильенко» (2001-2009гг.) и расширенном заседании кафедры приборов и информационно - измерительных систем Казанского государственного технического университета им. А.Н Туполева, 2009г.

Личный вклад автора. Автором разработана научно-обоснованная методика построения, математического описания, проектирования и исследования электронного магнитного горизонткомпаса с автоматической калибровкой и списанием девиации. Получено обобщённое уравнение для тангенса угла магнитной девиации и разработаны математические модели влияния параметров движения подвижного объекта, магнитного наклонения и погрешностей датчиков первичной информации на результирующую погрешность электронного магнитного горизонткомпаса. Разработаны методы анализа, параметрического и структурного синтеза электронного магнитного горизонткомпаса, методики его автоматической калибровки на стенде, полигоне и подвижном объекте, методика инженерного проектирования и рекомендации по моделированию, изготовлению, экспериментальному исследованию, применению в системе управления маневренных объектов и совершенствованию электронного магнитного горизонткомпаса.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах, в том числе в 2 статьях периодических изданий из списка ВАК, в 2 статьях других научных журналов, в 6 материалах докладов. На предложенные технические решения получены 2 патента РФ на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, приложениий. Основное содержание диссертации изложено на 218 страницах машинописного текста, содержит 6 таблиц и 44 рисунка. Библиография включает 115 наименований.

7. Результаты исследования и разработки использованы при создании опытных и промышленных образцов электронного магнитного горизонткомпаса, которые применяются в составе систем управления теплохода «Лена», корвета «Стерегущий», катера «Меркурий», экраноплана «Акваглайд-5», судов на воздушной подушке «Чилим» и других маневренных объектов.

8. Применение вариантов электронного магнитного горизонткомпаса решает актуальную для судостроения, авиации, других отраслей промышленности задачу повышения навигационной безопасности и эффективности применения транспортных средств и других подвижных объектов при этом внедрение их в производство и эксплуатацию позволяет исключить закупку дорогостоящего зарубежного оборудования, что имеет существенное значение для экономики и обороноспособности страны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ перспектив развития транспортных средств и других подвижных объектов, методов и средств измерения курса, а также предложенные способы измерения магнитного курса и цифровой компенсации электромагнитной девиации свидетельствуют о перспективности создания и применения электронного магнитного горизонткомпаса, отличающегося автономностью функционирования, малым весом и габаритами, низкой стоимостью и энергопотреблением, способностью интегрироваться в современные системы управления.

2. Отсутствие научно-обоснованной методики построения, математического описания, системного проектирования, исследования и применения сдерживает разработку и внедрение в промышленность конкурентоспособных вариантов электронного магнитного горизонткомпаса, и определило постановку задачи научного исследования.

3. Разработанные теоретические основы построения, проектирования и исследования, алгоритмы обработки информации, обобщенная математическая модель девиации и основных составляющих погрешности являются базой для решения задачи анализа и синтеза электронного магнитного горизонткомпаса, его автоматической калибровки и обеспечения точности функционирования на различных маневренных объектах.

4. Разработанные методы автоматической калибровки, повышения точности автономного определения углов наклона подвижного объекта и компенсации остаточной девиации являются реальной базой для обеспечения высокой точности электронного магнитного горизонткомпаса в процессе эксплуатации.

5. Разработанные инженерные методики анализа результирующей погрешности и обоснования требований к функциональным элементам, а также алгоритмическое и программное обеспечение позволяет обоснованно проводить проектирование, моделирование и оценку эффективности различных вариантов электронного магнитного горизонткомпаса.

6. Результаты имитационного моделирования, изготовления и экспериментального исследования и применения опытных и промышленных образцов подтверждают адекватность разработанных моделей, методик и алгоритмов, эффективность предложенных подходов и методик проектирования и повышения точности, определяют области применения и направления совершенствования электронного магнитного горизонткомпаса.

1. Помыкаев И.И., Селезнев В.П., Дмитроченко Л.А. Навигационные приборы и системы: Учеб. Пособие для вузов. Под ред. И.И. Помыкаева. -М.: Машиностроение, 1983. — 456 с.

2. Мыхлин Б.З., Селезнев В.П., Селезнев А.В. Геомагнитная навигация. М.: Машиностроение, 1967. - 379 с.

3. Почтарев В.И. Нормальное магнитное поле Земли. М.: Наука, 1984. - 262 с.

4. Луговенко В.И. Статистический анализ аномального поля территории СССР. М.: Наука, 1974. - 200 с.

5. Пудовкин М.И., Распопов О.М., Клейменова Н.Т. Возмущение электромагнитного поля Земли. Л.: Изд-во Ленинград, гос. ун-та, 1976. — 271 с.

6. Яновский Б.М. Земной магнетизм. Л.: Изд-во Ленинград, гос. унта, 1978.-579 с.

7. Современное состояние, проблемы навигации и океанографии // Сборник докладов. Т.1. СПб.: ГНИНГИ МО РФ, 2001. - 278 с.

8. Основные направления научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок Раменского приборостроительного конструкторского бюро. Под ред. Г.И. Джанджгавы // Авиационное приборостроение. 2003. №8. С. 59-69.

9. Алексеев С.П. Перспективы развития морских средств навигации Сборник докладов научно-практической конференции,посвященной 300-летию штурмаской службы флота России. СПб.: ГНИНГИ МО РФ, 2000. - С. 3-26.

10. Селезнев В.П. Навигационные устройства. М.: Машиностроение, 1974. - 600 с.

11. Павлов Ю.Н., Селезнев А.В., Толстоусов Г.Н. Геоинформационные системы. Использование геофизических полей в автоматических системах навигации и управления. М.: Машиностроение, 1978.-272 с.

12. Ишлинский А.Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. М.: Наука, 1976. - 672 с.

13. Жерлаков А.В., Ильин А.А. Румянцев Г.Е. Радиотехнические средства обеспечения безопасности морского судоходства. М.: Транспорт, 1992.-216 с.

14. Авиационная радионавигация: справочник / А.А. Сосновский и др. М.: Транспорт, 1990. - 264 с.

15. Лысенко А.П. Теория и методы компенсации магнитных помех. Геофизическое приборостроение. — Л.: Недра, 1960, вып.7. С. 86-92.

16. Михлин Б.З., Селезнев В.П., Селезнев А.В. Геомагнитная навигация. М.: Машиностроение, 1976. - 200 с.

17. Гурьев И.С. Адаптивные магнитометрические системы контроля пространственного положения. Л.: Энергоатомиздат, 1985, 96 с.

18. Нечаев П.А., Григорьев В.В. Магнитно-компасное дело. М.: Транспорт, 1983. - С. 22-29.

19. Силкин А.А. Синтез и анализ алгоритмов определения пространственной ориентации беспилотной аэродинамической платформы по измерениям магнитного поля Земли // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М.: Ин-т машиноведения РАН, 2007 - 87 с.

20. Аппаратура измерения курса и вертикали на воздушных судах гражданской авиации / Под ред. П.А. Иванова. М.: Машиностроение, 1989.- 340 с.

21. Белоглазов И. Д., Джанджгава Г.И., Учтин Т.П. Основы навигации по геофизическим полям. М.: Наука, 1985. — 328 с.

22. Патент RU № 2130588 С1 (МКИ G01C 21/08). Способ измерения магнитного курса подвижного объекта / В.А. Архипов, Н.К. Ветошкина,

23. B.Ф. Зузлов, С.О. Лебедев, А.А. Потапов, В.А. Олаев. 1999. Бюл. № 14.

24. Архипов В.А., Лебедев С.О., Олаев В.А., Порунов А.А., Потапов А.А., Солдаткин В.М. Малогабаритная пилотажно-навигационная система // Авиакосмическое приборостроение, 2005. № 11. С. 14-21.

25. Егоров С.А., Куценко А.С., Кропотов А.Н., Вал.В. Вельтищев, Схоменко А.Н., Линко Ю.Р. Особенности создания магнитного компаса на базе трехосного магнитометра для подвижных объектов // Авиакосмическое приборостроение, 2007. № 2. С. 17-21.

26. Патент RU № 2262075 С1. Способ измерения магнитного курса подвижного объекта и устройство для его осуществления / С.О. Лебедев, А.А. Потапов. 2005. Дата публикации: 10.10.2005.

27. Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов./ Под общей ред.

28. Чл.-кор. РАН В.Г. Пешехонова. СПб., 1999, - 357 с.

29. Патент РФ № 2098322 (МКИ В64С13/18). Комплексная курсовая система // Г.И. Джанджгава, B.JI. Будкин, В.В. Негриков, А.П. Рогалев, 1997. Дата публикации: 12.10.1997.

30. Патент РФ № 2178146 (МКИ G01C23/00). Комплексная система определения курса // А.С. Никулин, Г.И. Джанджгава, А.И. Колосов, А.А. Никулина, М.И. Орехов, А.П. Рогалев, К.В. Шелепень, 2002. Бюл. № 1.

31. Патент РФ № 2085850 (МКИ G01C21/08). Система курса и вертикали и способ определения магнитного курса // B.JI. Будкин, Г.И. Джанджгава, А.В. Федоров, Н.А. Цепляев, 1997. Бюл. №21.

32. Патент РФ № 2244262 (МКИ G01C21/00). Система измерения угловых положений летательного аппарата // В.М. Петров, А.В. Воробьев, Б.О. Качанов, В.Е. Куликов, Н.И. Костенко, P.P. Абдулин, 2005. Дата публикации: 01.10.2005.

33. Моисеев Н.Н. Численные методы в теории оптимальных систем. -М.: Наука, 1971.-424 с.

34. Вержбицкий В.М. Численные методы (линейная алгебра и нелинейные уравнения): Учеб. пособие для вузов. М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век», 2005. - 432 с.

35. Альберт А. Регрессия, псевдоинверсия и рекуррентное оценивание. — М.: Наука, 1977. 224 с.

36. Сухорученков Б.И., Меньшиков В. А. Методы анализа характеристик летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1995. - 368 с.

37. Лысенко А.П., Просин Н.А. Моделирование помех аэромагнитометра от вихревых токов самолета // Труды ЛКВВИА им. А.Ф. Можайского. Вып. 218. 1958.

38. Хвостов О.П. Компенсация постоянных и индуктивных помех вектор-магнитометра // Сб. научн. техн. работ о ИБ MX и ОН. 1957. № 1.

39. Кожухов В.П., Воронов В.В., Григорьев В.В. Девиациямагнитного компаса. — М.: Транспорт, 1971. 240 с.

40. Кардашинский-Брауде JI.A. Морское магнито-компасное дело в России в XX веке //Гироскопия и навигация. 1998. № 1. С. 69-82.

41. Кардашинский-Брауде JI.A. Современные судовые магнитные компасы. СПб.: ФГУП РФ-ЦНПП «Электроприбор», 1999. - 138 с.

42. Литвин-Седой М.З. Введение в механику управляемого полета. — М.: Высшая школа, 1962. 212 с.

43. Архипов В.А. Обобщенная математическая модель девиации магнито-инерциального горизонткомпаса // Известия вузов. Авиационная техника. 2009. № 1. С.53-55

44. Измайлов А.Ф. Чувствительность и оптимизация. М.: Физматлит, 2006. - 248 с.

45. Смит Д.М. Математическое и цифровое моделирование систем управления. — М.: Машиностроение, 1980. 447 с.

46. Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б. Носов В.Р. Математическая теория конструирования систем управления. М.: Высшая школа, 1989. -447 с.

47. Патент ФРГ 3422491 (МКИ G01C17/38). Списание магнитной девиации в горизонте / Robert Bosch Gmbll, заявл. 16.06.1984 г.

48. Патент США 4539760 (МКИ G01C17/38). Списание магнитной девиации в пространстве /Picsseg Overseas Ltd, заявл. 12.10.1983 г.

49. Стражева И.В., Мелкумов B.C. Векторно-матричные методы в механике полета. М.: Машиностроение, 1973. — 260 с.

50. Абгарян К.А. Матричные и ассимптотические методы в теориилинейных систем. -М.: Наука, 1973. -432 с.

51. Браславский Д.А., Петров В.В. Точность измерительных устройств. -М.: Машиностроение, 1976. — 312 с.

52. Иванов Ю.П., Синяков А.Н., Филатов И.В. Комплексирование информационно-измерительных устройств летательных аппаратов / Под ред. В.А. Боднера. — М.: Машиностроение, 1984. 207 с.

53. Солдаткин В.М. Методы и средства измерения аэродинамических углов летательных аппаратов. Казань: Изд-во Казан.гос.техн.ун-та. 2008. - 448 с.

54. Солдаткин В.М. Методы и средства построения бортовых информационно-управляющих систем обеспечения безопасности полета. -Казань: Изд-во Казан.гос.техн.ун-та. 2004. 350 с.

55. Солодов А.В. Методы теории систем в задаче непрерывной линейной фильтрации. -М.: Наука, 1976. 264 с.

56. Огарков М.А. Методы статистического оценивания параметров случайных процессов. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 208 с.

57. Коровин С.К., Фомичев В.В. Наблюдатели состояния для линейных систем с неопределенностью. — М.: Физматлит, 2007. — 224 с.

58. Ривкин С.С. Метод оптимальной фильтрации Колмана и его применение в инерциальных навигационных системах. Л.: Судостроение, 1973. 4.1-145 с, 4.2 - 214 с.

59. Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. -М.: Машиностроение, 1982. 215 с.

60. Шахтарин Б.И. Случайные процессы в радиотехнике. 3-е изд., перераб. т.1. Линейные преобразования. -М.: Гелиос АРВ, 2006. 464 с.

61. Венгеров А. А., Шаренский И.П. Прикладные вопросы оптимальной линейной фильтрации. — М.: Наука, 1973. 320 с.

62. Красовский А.А., Белоглазов И.И., Чичин Г.П. Теория корреляционно-экстремальных навигационных систем. М.: Наука, 1979.448 с.

63. Козарук В.В., Ребо Я.Ю. Навигационные эргатические комплексы самолетов. — М.: Машиностроение, 1986. 288 с.

64. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. М.: Наука, 1977.-560 с.

65. Солдаткин В.М., Порунов А.А., Солдаткин В.В. Основы проектирования измерительных приборов и систем: Учебное пособие. -Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2006. 380 с.

66. Солдаткин В.М. и др. Расчет и проектирование измерительно-вычислительных систем летательных аппаратов: Учебное пособие. Под ред. В.М. Солдаткина Казань: Изд-во Казан, авиац. ин-та. 1992. - 120 с.

67. Кетков Ю.Л., Кетков А.Ю., Шультц М.М. Matlab 6.x.: программирование численных методов. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. -673 с.

68. Смит Д.М. Математическое и цифровое моделирование для инженеров и исследователей. М.: Машиностроение, 1980. - 271 с.

69. Смит Д.М. Математическое и цифровое моделирование систем управления. М.: Машиностроение, 1980. - 447 с.

70. Максимей И.В. Имитационное моделирование. М.: Альтекс-А, 2004. - 384 с.

71. Пащенко Ф.Ф. Введение в состоятельные методы моделирования систем. 4.1. Математические основы моделирования систем. М.: Финансы и статистика, 2006. - 328 с.

72. Пащенко Ф.Ф. Введение в состоятельные методы моделирования систем. 4.2. Идентификация нелинейных систем. М.: Финансы и статистика, 2006. — 288 с.

73. Афанасьев Ю.В. Средства измерений параметров магнитного поля. Л.: Энергия, 1979. - 320 с.

74. Маликов М.Ф. Основы метрологии. М.: Стандартгиз, 1949.124 с.

75. Тиходеев П.М. Очерки об исходных измерениях. M.-JL: Машгиз, 1954.- 187 с.

76. Широков К.П. Поверочные схемы. М.: Изд-во Стандартов, 1965. - 42 с.

77. Годунов В.А., Желамский М.В., Метелкина Т.В. и др. К вопросу достижения предельной точности позиционирования линии визирования цели на подвижных объектах. // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. №3.-С. 46-50.

78. Горизонткомпас магнитный электронный ДС-83. Технические условия КГИВ.402115.001091ТУ. 79 с.

79. Технический акт проведения ходовых испытаний изделия ДС-83-02ПК на заказе 1001. Этап 3. Балтийск, 17.08.2008 г.

80. Желамский М.В. Увеличение чувствительности магнитных измерений в авионике. // Авиакосмическое приборостроение. 2004. № 8. С.

81. Желамский М.В. Полное позиционирование подвижных объектов при помощи одной измерительной системы. // Авиакосмическое приборостроение. 2006. № 8. С. 7-17.

82. Джанджгава Г.И., Схоменко А.Н., Иванов Н.Н. и др. Новое поколение миниатюрных магнитометров для космических аппаратов. // Авиакосмическое приборостроение. 2006. № 8. С. 62-64.

83. Кривошеев С.В., Фрейман Э.В., Потапов А.А. Особенности построения измерительных систем магнитных инклинометров. // Материалы XI научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов

84. Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления». М.: МГИЭМ. 1999. - С. - 71 .

85. Ким Н.В., Степанова Н.Б. Определение углов крена и тангажа беспилотного летательного аппарата на основе отработки и анализа последовательности изображений подстилающей поверхности. // Авиакосмическое приборостроение. 2006. № 8. С. 18-23.

86. Распопов В.Я., Малютин Д.М., Иванов Ю.В., Алалуев Р.В. Техническая система для измерения угловых координат. // Авиакосмическое приборостроение. 2004. № 3. С. 6-10.

87. Михалкин К.С. Использование MEMS-датчиков в навигации. // Авиакосмическое приборостроение. 2007. № 4. С. 2-6.

88. Распопов В.Я. Микромеханические приборы. М.: Машиностроение, 2007. - 400 с.

89. Глаголев В.А. Спутниковое навигационно-геодезическое обеспечение геофизических исследований. СПб.: ВИРГ - Рудео - физика, 2000.- 116 с.

90. Бранец В.Н., Шмыгловский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1973. - 320 с.

91. Плотников П.К., Сергеев А.Н., Челноков Ю.Н. Кинематическая задача управления ориентацией твердого тела. // Известия РАН. МТТ. 1991. №5.

92. Плотников П.К., Чеботаревский Ю.В., Большаков А.А., Никишин В.Б. Применение кватернионных алгоритмов в бесплатформенных инерциальных системах ориентации и локальной навигации. // Авиакосмическое приборостроение. 2003. № 10. С. 21-31.

93. Бранец В.Н., Шмыгловский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. - 278 с.

94. Плотников П.К. Построение и анализ кватернионныхдифференциальных уравнений задачи определения ориентации твердого тела с помощью бесплатформенной инерциальной навигационной системы. // Известия РАН. МТТ. 1999. № 2.

95. Эльясберг П.Е. Определение движения по результатам измерений. М.: Наука, 1976. - 416 с.

96. Бахшиян Б.Ц., Назаров P.P., Эльясберг П.Е. Определение и коррекция движения (гарантированный подход). — М.: Наука, 1980. — 360 с.

97. Уидроу Б., Стириз С. Адаптивная обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1989. - 440 с.

98. Адаптивные фильтры. Под ред. Коуэна К.Ф.Н., Гранта П.М. М.: Мир, 1988.-392 с.

99. Интеллектуальные системы автоматического управления. Под ред. И.М. Макарова, В.М. Лохина. М.: Физматлит, 2001. - 576 с.

100. Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов. / Под общей редакцией чл.-кор. РАН В.Г. Пешехонова. СПб.: 1999. - 357 с.

101. Ривкин С.С. Метод оптимальной фильтрации Калмана и его применение в инерциальных навигационных системах. Л.: Судостроение, 1973. 4.1. - 145 е., 1974. 4.2. - 214 с.

102. Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. М.: Машиностроение, 1982. - 215 с.

103. Салычев О.С. Скалярное оценивание многомерных динамических систем. -М.: Машиностроение, 1987. 216 с.

104. Огарков М.А. Методы статистического оценивания параметровслучайных процессов. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 208 с.

105. Salychev O.S. Inertial Systems in Navigation and Geophysics. Moscow: Bauman MSTU Press. 1998.- 351 c.

106. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния.- М.: Мир. 1975. 606 с.