новая папка / 4006631

4006631-Desc-ru var ctx = "/emtp"; The translation is almost like a human translation. The translation is understandable and actionable, with all critical information accurately transferred. Most parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable, with most critical information accurately transferred. Some parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable to some extent, with some critical information accurately transferred. The translation is not entirely understandable and actionable, with some critical information accurately transferred, but with significant stylistic or grammatical errors. The translation is absolutely not comprehensible or little information is accurately transferred. Please first refresh the page with "CTRL-F5". (Click on the translated text to submit corrections)

Patent Translate Powered by EPO and Google

French

German

  Albanian

Bulgarian

Croatian

Czech

Danish

Dutch

Estonian

Finnish

Greek

Hungarian

Icelandic

Italian

Latvian

Lithuanian

Macedonian

Norwegian

Polish

Portuguese

Romanian

Serbian

Slovak

Slovene

Spanish

Swedish

Turkish

  Chinese

Japanese

Korean

Russian

      PDF (only translation) PDF (original and translation)

Please help us to improve the translation quality. Your opinion on this translation: Human translation

Very good

Good

Acceptable

Rather bad

Very bad

Your reason for this translation: Overall information

Patent search

Patent examination

FAQ Help Legal notice Contact УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.

РћРџРРЎРђРќРР• РЗОБРЕТЕНРРЇ US4006631A[]

ПРЕДПОСЫЛКРСОЗДАНРРЇ РЗОБРЕТЕНРРЇ BACKGROUND OF THE INVENTION Рзобретение РІ целом относится Рє эталонам РєСѓСЂСЃР° для транспортных средств, таких как самолет, Рё, более конкретно, касается усовершенствованного магнитометра для использования РІ качестве эталона РєСѓСЂСЃР° для самолета. The invention relates generally to heading references for vehicles such as an aircraft and more specifically concerns an improved magnetometer for use as a heading reference for an aircraft. Традиционно, РєРѕРіРґР° магнитометры используются РІ качестве ориентиров РєСѓСЂСЃР° РІ самолете, РёС… устанавливают РІ какой-либо удаленной части самолета как можно дальше РѕС‚ таких магнитных аномалий, как двигатель Рё электрическая система. Хотя это похвальная процедура, РѕРЅР° требует РїРѕ крайней мере РґРІСѓС… магнитометров РІ удаленном месте Рё некоторого типа преобразователя сигналов РЅР° панели управления пилота, чтобы можно было изменить РєСѓСЂСЃ. Таким образом, целью настоящего изобретения является использование РѕРґРЅРѕРіРѕ магнитометра РІ пределах досягаемости пилота, чтобы РѕРЅ РјРѕРі изменять РєСѓСЂСЃ, просто вращая магнитометр относительно летательного аппарата. Conventionally, when magnetometers are used as heading references in aircraft, they are mounted in some remote part of the aircraft as far away as possible from such magnetic anomalies as the engine and the electrical system. Although this is a laudable procedure, it requires at least two magnetometers at the remote location and some type of signal resolver on the pilot's control panel to allow course changes to be made. It is therefore an object of this invention to use a single magnetometer within reach of the pilot so that he can make course changes simply by rotating the magnetometer with respect to the aircraft. Магнитное поле Земли параллельно земной поверхности только РЅР° магнитном экваторе, примерно соответствующем географическому экватору, Рё становится вертикальным РЅР° РґРІСѓС… магнитных полюсах. Р’ Соединенных Штатах направление поля изменяется примерно РѕС‚ 60В° РґРѕ 75В° РѕС‚ горизонтали. Если магнитный чувствительный элемент используется РІ неразборном режиме, его угловое отношение Рє вертикальной составляющей поля Земли будет изменяться РїСЂРё выполнении самолетом виража Рё РїСЂРё определенных условиях РІРѕР·РЅРёРєРЅСѓС‚ недопустимые погрешности РЅР° выходе датчика. Этот эффект для обычного магнитного компаса называется «ошибкой поворота РЅР° север» Рё может, РІ худшем случае, привести Рє указанному повороту РІ направлении, противоположном тому, который фактически совершается. The earth's magnetic field lies parallel to the earth's surface only at the magnetic equator, corresponding roughly to the geographic equator, and becomes vertical at the two magnetic poles. Within the United States, the direction of the field varies from about 60 DEG to 75 DEG from the horizontal. If a magnetic sensing element is used in the strapped-down mode its angular relation to the vertical component of the earth's field will change when an aircraft executes a banked turn and under certain conditions intolerable errors in the output of the sensor will occur. This effect for the conventional magnetic compass is called "northerly turning error" and can, at worst, result in an indicated turn in the opposite direction to that actually being made. Р’ традиционных конструкциях автопилота, РІ которых использовалась опорная точка магнитометра, трудности, связанной СЃ ошибкой поворота РЅР° север, удалось избежать либо путем стабилизации элемента магнитометра СЃ помощью СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕРіРѕ РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїР° таким образом, чтобы РѕРЅ оставался РІ горизонтальной плоскости, несмотря РЅР° любой крен самолета, либо РєРѕРјР±РёРЅРёСЂСѓСЏ магнитометр СЃРѕ свободнонаправленным РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїРѕРј. Для комбинации РіРёСЂРѕСЃРєРѕРї СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕРіРѕ направления используется РІ качестве ориентира РєСѓСЂСЃР° автопилота, Р° выходной сигнал магнитометра используется для контроля дрейфа РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїР°, чтобы его можно было скорректировать вручную или автоматически РІРѕ время горизонтального полета. РћР±Р° этих РїРѕРґС…РѕРґР° являются дорогостоящими Рё РЅРµ очень надежными. Таким образом, РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ целью настоящего изобретения является создание простого, недорогого Рё высоконадежного средства для компенсации ошибки поворота РЅР° север РІ магнитометре, используемом РІ качестве эталона РєСѓСЂСЃР° для транспортного средства, такого как самолет. In conventional autopilot designs in which a magnetometer heading reference has been used, the difficulty of the northerly turning error has been avoided either by stabilizing the magnetometer element with a free gyro so that it remains in a horizontal plane despite any banking of the aircraft, or by combining the magnetometer with a free directional gyro. For the combination the free directional gyro is used as the heading reference of the autopilot, and the output of the magnetometer is used to monitor the drift of the gyro so that it may be corrected, either manually or automatically, during level flight. Both of these approaches are high-cost approaches and are not highly reliable. It is therefore the primary object of this invention to provide a simple, low-cost highly reliable means for compensating for the northerly turning error in a magnetometer used as a heading reference for a vehicle such as an aircraft. СУЩНОСТЬ РЗОБРЕТЕНРРЇ SUMMARY OF THE INVENTION Магнитометр установлен РЅР° шкале направления РІ пределах легкой досягаемости пилота. Шкала направления Рё магнитометр РјРѕРіСѓС‚ СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕ вращаться РІРѕРєСЂСѓРі РѕСЃРё, параллельной РѕСЃРё рыскания самолета, Р° продольная РѕСЃСЊ магнитометра перпендикулярна этой РѕСЃРё. A magnetometer is mounted on a directional dial within easy reach of the pilot. The directional dial and magnetometer are free to rotate about an axis parallel to the yaw axis of the aircraft and the longitudinal axis of the magnetometer is perpendicular to this axis. Выход магнитометра пропорционален СЃРёРЅСѓСЃСѓ угла между линиями магнитного потока Рё плоскостью, перпендикулярной продольной РѕСЃРё магнитометра. РљРѕРіРґР° самолет находится РІ горизонтальном положении, вертикальная составляющая магнитного поля Земли перпендикулярна продольной РѕСЃРё магнитометра Рё РЅРµ дает выходного сигнала. РљРѕРіРґР° магнитометр настроен РЅР° западное или восточное направление, его продольная РѕСЃСЊ параллельна РѕСЃРё крена самолета, Р° угловое соотношение между вертикальной составляющей поля Рё продольной РѕСЃСЊСЋ магнитометра РЅРµ меняется СЃ углом крена, Рё никаких выходных результатов. Однако, РєРѕРіРґР° магнитометр настроен РЅР° удержание РєСѓСЂСЃР° РЅР° север или СЋРі, его продольная РѕСЃСЊ перпендикулярна РѕСЃРё крена самолета, Р° вертикальная составляющая поля Земли дает выходной сигнал, пропорциональный СЃРёРЅСѓСЃСѓ угла крена. Фактически ошибка, вносимая вертикальной составляющей поля, пропорциональна как СЃРёРЅСѓСЃСѓ угла крена, так Рё СЃРёРЅСѓСЃСѓ РєСѓСЂСЃРѕРІРѕР№ установки магнитометра. The output of the magnetometer is proportional to the sine of the angle between the lines of magnetic flux and a plane perpendicular to the longitudinal axis of the magnetometer. When the aircraft is level, the vertical component of the earth's magnetic field is perpendicular to the longitudinal axis of the magnetometer and produces no output. When the magnetometer is set to hold a west or east heading, its longitudinal axis is parallel to the aircraft's roll axis and the angular relation between the vertical field component and the magnetometer's longitudinal axis dos not change with bank angle, and no output results. When the magnetometer is set to hold a north or south heading, however, its longitudinal axis is perpendicular to the roll axis of the aircraft and the vertical component of the earth's field produces an output proportional to the sine of the bank angle. In fact, the error introduced by the vertical field component is proportional to both the sine of the bank angle and the sine of the heading setting of the magnetometer. Следовательно, это изобретение включает РІ себя простую компьютерную схему для вычисления произведения СЃРёРЅСѓСЃР° угла крена, РєРѕСЃРёРЅСѓСЃР° установки РєСѓСЂСЃР° магнитометра (ноль РЅР° востоке) Рё величины вертикальной составляющей магнитного поля Земли. этот сигнал продукта вычитается РёР· выходного сигнала магнитометра, чтобы получить правильный сигнал. Hence, this invention includes a simple computer circuit for computing the product of the sine of the bank angle, the cosine of the heading setting of the magnetometer (zero at east) and the magnitude of the vertical component of the earth's magnetic field. this product signal is subtracted from the magnetometer output to give a correct signal. РљР РђРўРљРћР• РћРџРРЎРђРќРР• Р РРЎРЈРќРљРћР’ BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS РРќР–РР . 1 представляет СЃРѕР±РѕР№ схематический чертеж магнитометра предшествующего СѓСЂРѕРІРЅСЏ техники, который можно использовать РІ данном изобретении; FIG. 1 is a schematic drawing of a prior art magnetometer that can be used in this invention; РРќР–РР . 2 представляет СЃРѕР±РѕР№ чертеж, показывающий выходные сигналы магнитометра, показанного РЅР° фиг. 1 для разных положений магнитометра; FIG. 2 is a drawing showing the outputs of the magnetometer shown in FIG. 1 for different positions of the magnetometer; РРќР–РР . 3 представляет СЃРѕР±РѕР№ схематический чертеж, показывающий, как магнитометр РЅР° фиг. 1 установлен РЅР° самолете РІ соответствии СЃ настоящим изобретением; FIG. 3 is a schematic drawing showing how the magnetometer in FIG. 1 is mounted on an aircraft in accordance with the present invention; РРќР–РР . 4 представляет СЃРѕР±РѕР№ схематический чертеж, показывающий, как магнитометр РЅР° фиг. 1 работает РїСЂРё прикреплении Рє летательному аппарату РІ соответствии СЃ фиг. 3; FIG. 4 is a schematic drawing showing how the magnetometer in FIG. 1 operates when attached to an aircraft in accordance with FIG. 3; РРќР–РР . 5 показан известный вариант РѕРїРѕСЂРЅРѕРіРѕ РєСѓСЂСЃР° СЃ использованием РґРІСѓС… магнитометров, показанных РЅР° фиг. 1 установлен РІ удаленном месте самолета; FIG. 5 shows a prior art embodiment of a heading reference using two of the magnetometers in FIG. 1 mounted in a remote location of an aircraft; РРќР–РР . 6 — векторная диаграмма составляющих магнитного поля Земли; FIG. 6 is a vector diagram of the components of the earth's magnetic field; Р¤РР“. 7A-d представляют СЃРѕР±РѕР№ диаграммы, иллюстрирующие ошибки, возникающие РІ магнитометрах, показанных РЅР° фиг. 1 вызвано вертикальной составляющей магнитного поля Земли; FIGS. 7A-d are diagrams illustrating the errors produced in the magnetometers shown in FIG. 1 caused by the vertical component of the earth's magnetic field; РРќР–РР . 8 представляет СЃРѕР±РѕР№ схематический чертеж варианта осуществления настоящего изобретения; FIG. 8 is a schematic drawing of an embodiment of the present invention; РРќР–РР . 9 представляет СЃРѕР±РѕР№ схематический чертеж предпочтительного применения настоящего изобретения; FIG. 9 is a schematic drawing of a preferred application of the present invention; РРќР–РР . 10 - вариант осуществления настоящего изобретения, РІ котором магнитометры установлены РЅР° удаленном РѕС‚ пилота летательном аппарате; FIG. 10 is an embodiment of the present invention where the magnetometers are mounted in an aircraft remote to the pilot; РРќР–РР . 11 представляет СЃРѕР±РѕР№ схематический чертеж еще РѕРґРЅРѕРіРѕ варианта осуществления этого изобретения; FIG. 11 is a schematic drawing of a further embodiment of this invention; РРќР–РР . 12 представляет СЃРѕР±РѕР№ векторную диаграмму, показывающую магнитные силы Земли, действующие РЅР° самолет, РєРѕРіРґР° РѕРЅ выполняет разворот РЅР° крен; Р° также FIG. 12 is a vector diagram showing the earth's magnetic forces exerted on an aircraft while it is making a banked turn; and РРќР–РР . 13 - вариант осуществления изобретения, исправляющий ошибку поворота РЅР° север магнитного компаса РЅР° летательном аппарате. FIG. 13 is an embodiment of the invention correcting the northerly turning error of a magnetic compass on an aircraft. ПОДРОБНОЕ РћРџРРЎРђРќРР• РЗОБРЕТЕНРРЇ DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Р’ этом изобретении используется магнитометр, закрепленный непосредственно РЅР° конструкции летательного аппарата. Рљ магнитометру прикреплена шкала компаса, Рё этот узел может СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕ вращаться РІРѕРєСЂСѓРі РѕСЃРё, параллельной РѕСЃРё рыскания самолета, так что пилот может вручную настроить его РЅР° желаемый РєСѓСЂСЃ. Р’ этом изобретении используется электрическая схема для компенсации ошибок РЅР° выходе магнитометра РёР·-Р·Р° крена самолета. Этот компенсированный выходной сигнал магнитометра можно использовать непосредственно РІ качестве эталона магнитного РєСѓСЂСЃР° для системы повышения устойчивости типа выравнивателя крыла или для более традиционной системы автоматического пилотирования. РћРЅ также может служить визуальным указателем РєСѓСЂСЃР° для управляемого вручную транспортного средства. This invention utilizes a magnetometer mounted directly to the structure of the aircraft. The magnetometer has a compass scale attached to it, and this assembly is free to rotate about an axis parallel to the aircraft's yaw axis, so that it can be manually adjusted by the pilot to the heading he desires to fly. This invention uses an electrical circuit to compensate for errors in the output of the magnetometer due to roll of the aircraft. This compensated magnetometer output can be used directly as a magnetic heading reference for a wing-leveler type of stability augmentation system, or for a more conventional automatic pilot system. It can also serve as a visual heading reference for a manually steered vehicle. Ниже приводится краткое описание типичного эталона РєСѓСЂСЃР° магнитометра Рё влияния поворота РЅР° крен РЅР° его выходные данные. A brief description of a typical magnetometer heading reference and of the effect of a banked turn on its output follows. Обычный феррозондовый магнитометр, показанный РЅР° фиг. 1 используется для иллюстрации этого изобретения, хотя можно использовать любой тип магнитометра СЃ аналогичной характеристикой направленности. Магнитометр предшествующего СѓСЂРѕРІРЅСЏ техники РЅР° фиг. 1 включает РІ себя РґРІР° высокопроницаемых магнитопровода 11 Рё 12, катушку 13, имеющую переменный ток. напряжение, подаваемое РЅР° него через выводы 14 Рё 15, Рё катушка 16, подключенная Рє демодулятору 17, состоящему РёР· РґРёРѕРґРѕРІ 18 Рё 19, Рё конденсатора 20. Выход магнитометра появляется РЅР° клеммах 21 Рё 22. Характеристики этого устройства таковы, что d.c. выходной сигнал демодулятора равен нулю, РєРѕРіРґР° направление магнитного поля Земли перпендикулярно продольной РѕСЃРё магнитометра. Выходной сигнал изменяется синусоидально РїРѕ мере изменения направления поля РїРѕ отношению Рє магнитометру, достигая максимального положительного значения, РєРѕРіРґР° РѕРЅ параллелен продольной РѕСЃРё магнитометра РІ РѕРґРЅРѕР№ ориентации, Рё максимального отрицательного значения РІ противоположной ориентации, как показано РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ. РЅР° фиг. 2. A conventional flux-gate magnetometer as shown in FIG. 1 is used to illustrate this invention, although any type of magnetometer with a similar directional characteristic can be used. The prior art magnetometer in FIG. 1 includes two highly permeable magnetic cores 11 and 12, a coil 13 that has an a.c. voltage applied to it across terminals 14 and 15, and a coil 16 connected to a demodulator 17 consisting of diodes 18 and 19, and a capacitor 20. The output of the magnetometer appears across terminals 21 and 22. The characteristics of this device ae such that the d.c. output from the demodulator is zero when the direction of the earth's mgnetic field is perpendicular to the longitudinal axis of the magnetometer. The output varies in a sinusoidal manner as the direction of the field with respect to the magnetometer is changed, reaching a maximum positive value when parallel to the longitudinal axis of the magnetometer in one orientation, and a maximum negative value in the opposite orientation as shown in FIG. 2. Вращение магнитометра РІРѕРєСЂСѓРі своей продольной РѕСЃРё РЅРµ РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє изменению выходного сигнала. Rotation of the magnetometer about its longitudinal axis causes no change in the output. Этот тип магнитометра можно использовать РІ качестве эталона РєСѓСЂСЃР° для самолета или РґСЂСѓРіРѕРіРѕ транспортного средства, установив его РІ транспортном средстве так, чтобы РѕРЅ РјРѕРі вращаться РІРѕРєСЂСѓРі РѕСЃРё, параллельной РѕСЃРё рыскания транспортного средства. Круговая шкала 23, откалиброванная РїРѕ компасу, прикреплена Рє магнитометру 24, так что РѕРЅ вращается вместе СЃ РЅРёРј РІРѕРєСЂСѓРі РѕСЃРё 25, параллельной РѕСЃРё рыскания транспортного средства, как показано РЅР° фиг. 3. Указатель или индексный маркер 26 устанавливается СЂСЏРґРѕРј СЃРѕ шкалой Рё крепится Рє транспортному средству. Калибровки РЅР° шкале 23 так связаны СЃ магнитометром, что РїСЂРё установке E или W напротив индексной метки продольная РѕСЃСЊ магнитометра будет параллельна продольной РѕСЃРё транспортного средства (РѕСЃРё крена автомобиля). самолет). Теперь, если пилот повернет магнитометр, чтобы расположить N напротив индексной метки, магнитометр выдаст нулевое выходное напряжение только тогда, РєРѕРіРґР° транспортное средство движется РїСЂСЏРјРѕ Рє магнитному северу или магнитному СЋРіСѓ РЅР° фиг. 2. Поскольку наклон выходного напряжения магнитометра, РєРѕРіРґР° транспортное средство движется РІ северном направлении, противоположен наклону, РєРѕРіРґР° РѕРЅ РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ РІ южном направлении (СЂРёСЃ. 2), РѕРЅ может обеспечить стабильное управляющее напряжение для управления транспортным средством. система только РІ РѕРґРЅРѕРј РёР· этих РґРІСѓС… заголовков; Рё, конечно же, подключен так, чтобы система была стабильной, РєРѕРіРґР° РєСѓСЂСЃ транспортного средства соответствует показанию РЅР° шкале магнитометра. This type of magnetometer may be used as a heading reference for an aircraft or other vehicle by mounting it in the vehicle so that it may be rotated about an axis parallel to the yaw axis of the vehicle. A circular scale 23 calibrated in the points of the compass is attached to the magnetometer 24, so that is rotates with it about an axis 25 parallel to the yaw axis of the vehicle as shown in FIG. 3. A pointer, or index marker 26, is mounted adjacent to the scale, and is attached to the vehicle. The calibrations on the scale 23 are so related to the magnetometer, that when E or W is set opposite the index mark, the longitudinal axis of the magnetometer will be parallel to the fore-and-aft axis of the vehicle (the roll axis of an airplane). Now, if the pilot rotates the magnetometer to bring N opposite the index mark, the magnetometer will produce an output voltage of zero only when the vehicle is headed directly toward magnetic north or magnetic south in FIG. 2. As the slope of the voltage output of the magnetometer, as the vehicle passes through the north heading direction, is opposite from that when it passes through the south heading direction (FIG. 2), it can provide a stable control voltage to the vehicle's control system at only one of these two headings; and is, of course, connected so that the system is stable when the vehicle heading corresponds to the reading on the magnetometer scale. РРќР–РР . 4 также РІРёРґРЅРѕ, что магнитометр дает нулевой выходной сигнал, РєРѕРіРґР° его шкала установлена РЅР° W Рё транспортное средство движется РЅР° запад. FIG. 4 shows, also, that the magnetometer gives a null output when its scale is set for W and the vehicle is headed west. Более сложная конструкция предшествующего СѓСЂРѕРІРЅСЏ техники показана РЅР° фиг. 5. Здесь РґРІР° непараллельных магнитометра 27 Рё 28 установлены РІ транспортном средстве параллельно РѕСЃРё крена Рё тангажа, соответственно, как правило, РІ некотором удаленном месте 29, РіРґРµ пилоту было Р±С‹ неудобно физически вращать РёС…. Демодулированные выходные напряжения демодуляторов 30 Рё 31 магнитометров подаются РЅР° резольвер 32, установленный РЅР° РїСЂРёР±РѕСЂРЅРѕР№ панели транспортного средства, так что пилот может настроить резольвер РЅР° получение нулевого выходного сигнала РїСЂРё желаемом РєСѓСЂСЃРµ. A more elaborate prior art arrangement is shown in FIG. 5. Here, two nonparallel magnetometers 27 and 28 are mounted in the vehicle parallel to the roll and pitch axis, respectively, generally in some remote location 29 where it would be inconvenient for the pilot to rotate them physically. The demodulated output voltages from demodulators 30 and 31 of the magnetometers are fed into a resolver 32 mounted on the instrument panel of the vehicle, so that the pilot can set the resolver to produce a null output at the desired heading. Хотя любое РёР· устройств магнитометра РЅР° фиг. 3 или фиг. 5, можно использовать РІ данном изобретении, первый предпочтительнее РёР·-Р·Р° его большей простоты. Although either of the magnetometer arrangements in FIG. 3 or FIG. 5 can be used in this invention, the former is preferred because of its greater simplicity. Основная трудность РїСЂРё использовании любой РёР· этих РєРѕРјРїРѕРЅРѕРІРѕРє РІ качестве эталона РєСѓСЂСЃР° для системы управления транспортным средством заключается РІ том факте, что РІ большинстве районов магнитное поле Земли РЅРµ является горизонтальным, Рё магнитометр, установленный РЅР° теле, для настроек РєСѓСЂСЃР°, отличных РѕС‚ восточного или запад, чувствителен Рє углу крена транспортного средства, Р° также Рє РєСѓСЂСЃСѓ транспортного средства. The major difficulty in using either of these arrangements as a heading reference for a vehicle control system lies in the fact that, in most areas, the earth's magnetic field is not horizontal, and the body-mounted magnetometer, for heading settings other than east or west, is sensitive to bank angle of the vehicle as well as vehicle heading. Этот эффект можно увидеть, обратившись Рє фиг. 6 Рё 7. Направление магнитного поля Земли обозначено вектором F (фиг. 6), Р° его горизонтальная Рё вертикальная составляющие - Ho Рё V. РќР° фиг. 7a, b, c Рё d показаны разрезы самолета РІ плоскости, перпендикулярной РѕСЃРё крена, Рё показан одиночный магнитометр 24, установленный, как описано РЅР° фиг. 3. РќР° фиг. 6Р° Рё Р± магнитометр установлен РЅР° восток или запад, то есть продольная РѕСЃСЊ магнитометра параллельна РѕСЃРё крена самолета. Р’ этом положении магнитометр РЅРµ чувствителен Рє крену самолета, так как крен вращает его РІРѕРєСЂСѓРі своей продольной РѕСЃРё. РќР° фиг. 6c Рё d, магнитометр установлен РЅР° северный или южный РєСѓСЂСЃ, Р° его продольная РѕСЃСЊ перпендикулярна РѕСЃРё крена самолета, Рё очевидно, что изменения угла крена самолета вызывают изменения угла продольной РѕСЃРё магнитометров РїРѕ отношению Рє вертикальную составляющую магнитного поля Земли Рё, таким образом, получить выходной сигнал магнитометра, который является функцией угла крена, Р° также угла РєСѓСЂСЃР°. This effect can be seen by referring to FIGS. 6 and 7. The direction of the earth's magnetic field is indicated by the vector F (FIG. 6) and its horizontal and vertical components by Ho and V. The FIGS. 7a, b, c and d show a section of an aircraft taken in a plane perpendicular to the roll axis and show a single magnetometer 24 mounted as described in FIG. 3. In FIG. 6a and b the magnetometer is set for an east or west course-that is, the longitudinal axis of the magnetometer is parallel to the roll axis of the aircraft. In this position the magnetometer is not sensitive to aircraft roll, since roll rotates it about its longitudinal axis. In FIG. 6c and d, however, the magnetometer is set for a north or south course, with its longitudinal axis perpendicular to aircraft roll axis, and it is obvious that changes in aircraft roll angle cause changes in the angle of the magnetometers longitudinal axis with respect to the vertical component of the earth's magnetic field, and thus produce an output from the magnetometer which is a function of roll angle as well as heading angle. РљРѕРіРґР° выходной сигнал этого типа магнитометра используется для управления РєСѓСЂСЃРѕРј самолета, РЅРµ возникает никаких проблем СЃ восточным или западным РєСѓСЂСЃРѕРј. Однако, например, РІ Соединенных Штатах, РіРґРµ СѓРіРѕР» наклона магнитного поля имеет значение РѕС‚ 60 РґРѕ 75 градусов, южная установка магнитометра привела Р±С‹ Рє чрезмерной отрицательной обратной СЃРІСЏР·Рё РІ общей системе управления, С‚. Рµ. если Р±С‹ система называлась для поворота вправо, чтобы исправить ошибку РєСѓСЂСЃР°, самолет начнет крениться вправо (правое крыло опущено), Рё РЅР° магнитометр будет влиять вертикальная составляющая магнитного поля Земли, чтобы выдать сигнал, требующий снижение оборота. Это привело Р±С‹ Рє очень медленной работе РІ южных условиях. Что еще серьезнее, установка РЅР° север приведет Рє положительной обратной СЃРІСЏР·Рё всей системы, так что, если РїРѕРІРѕСЂРѕС‚ однажды начнется РІ любом направлении, магнитометр будет требовать постоянно увеличивающейся скорости поворота РІ этом направлении независимо РѕС‚ направления движения автомобиля. When the output of this type of magnetometer is used to control the heading of an aircraft, no difficulty will be experienced for east or west headings. However, in the United States, for example, where the magnetic dip angle has a value of 60 DEG to 75 DEG, a southerly setting of the magnetometer would result in excessive negative feedback in the overall control system-that is, if the system called for a turn to the right to correct an error in course, the aircraft would start to bank to the right (right wing down), and the magnetometer would be influenced by the vertical component of the earth's magnetic field to produce a signal calling for a reduction in the turn. This would lead to very sluggish operation for southerly settings. More serious, a northerly setting will result in positive feedback of the overall system, so that if a turn is once started in either direction, the magnetometer will call for a continually increasing rate of turn in that direction regardless of the vehicle's heading. РћСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ особенностью этого изобретения является вычисление величины этого выходного сигнала РёР·-Р·Р° угла крена Рё вычитание его РёР· общего выходного сигнала магнитометра, так что оставшийся сигнал является функцией только направления. РР· фиг. 6 Рё 7 РІРёРґРЅРѕ, что величина чувствительного Рє крену выходного сигнала магнитометра, R, может быть представлена уравнением: R = K sin .phi. потому что H A major feature of this invention is the computation of the magnitude of this output due to roll angle, and the subtraction of it from the gross output of the magnetometer, so that the remaining signal is a function of heading only. It can be seen from FIGS. 6 and 7 that the magnitude of the roll sensitive output of the magnetometer, R, can be represented by the equation:R = K sin .phi. cos H РіРґРµ K - коэффициент усиления, который является функцией локального угла наклона магнитного поля Рё чувствительности магнитометра, .phi. — СѓРіРѕР» крена, Р° H — РєСѓСЂСЃ, РЅР° который настроен магнитометр. Обратите внимание, что фактический РєСѓСЂСЃ самолета РЅРµ учитывается. where K is a gain factor which is a function of the local magnetic inclination angle and the magnetometer sensitivity, .phi. is the roll angle and H is the heading for which the magnetometer is set. Note that actual heading of the aircraft is not involved. Применение магнитометра Рё корректирующей сети РІ реальной системе управления самолетом РІ некоторой степени зависит РѕС‚ соответствующих РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ, имеющихся РЅР° самолете. РРќР–РР . 8 показано приложение, РІ котором сигнал напряжения, пропорциональный СЃРёРЅСѓСЃСѓ угла крена, может быть получен РѕС‚ вертикально установленного РЅР° СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕРј РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїРµ преобразователя 33, такого как используется РІ обычном «искусственном горизонте». Синусоидальная функция может быть получена СЃ помощью элемента нелинейного сопротивления РІ преобразователе потенциометра, СЃ помощью нелинейной механической СЃРІСЏР·Рё между подвесом РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїР° Рё потенциометром или РґСЂСѓРіРёРјРё обычными способами. Фактически, РЅР° практике было обнаружено, что синусоидальная функция РЅРµ является необходимой, Рё удовлетворительные характеристики достигаются, РєРѕРіРґР° сигнал представляет СЃРѕР±РѕР№ просто линейную функцию угла крена. Выходной сигнал преобразователя 33 подается РЅР° РґСЂСѓРіРѕР№ преобразователь 34, который позиционируется узлом магнитометра (показан РЅР° фиг. 3) таким образом, что его выходной сигнал представляет СЃРѕР±РѕР№ РєРѕСЃРёРЅСѓСЃРЅСѓСЋ функцию установки РєСѓСЂСЃР° магнитометра. Application of the magnetometer and correction network to an actual aircraft control system depends, to some extent, on the related instrumentation available in the aircraft. FIG. 8 shows an application in which a voltage signal proportional to the sine of the bank angle can be obtained from a vertical free-gyromounted transducer 33, such as is used in a conventional "artificial horizon. " The sine function can be obtained by using a nonlinear resistance element in a potentiometer transducer, by a nonlinear mechanical linkage between the gyro gimbal and the potentiometer or by other conventional means. Actually, in practice, it has been found that the sine function is not necessary, and satisfactory performance is had when the signal is simply a linear function of roll angle. The output of transducer 33 is applied to another transducer 34 which is positioned by the magnetometer assembly (shown in FIG. 3) in such a way that its output is a cosine function of the heading setting of the magnetometer. Преобразователь 34 представляет СЃРѕР±РѕР№ рычажный механизм 35 СЃ кулисой, приводящий РІ действие линейный потенциометр 36, РЅРѕ можно использовать Рё РґСЂСѓРіРёРµ средства получения функции РєРѕСЃРёРЅСѓСЃР°. Как показано РЅР° фиг. 8, выходное напряжение РѕС‚ СЃРёРЅ.фи. преобразователь 33 подает напряжение питания РЅР° преобразователь РєРѕСЃРёРЅСѓСЃР° H 34, так что выходной сигнал преобразователя РєРѕСЃРёРЅСѓСЃР° H является произведением sin .phi. Рё РєРѕСЃРёРЅСѓСЃ H. Этот выход подается через регулируемый аттенюатор или потенциометр 37, который позволяет установить значение K РІ уравнении. Этот аттенюатор обычно РЅРµ требует перенастройки, Р·Р° исключением больших изменений угла наклона магнитного поля РёР·-Р·Р° эксплуатации самолета РІ самых разных географических районах. Transducer 34 is a "scotch yoke" linkage 35, driving a linear potentiometer 36, but other means of obtaining the cosine function may be used. As shown in FIG. 8, the output voltage from the sin .phi. transducer 33 furnishes the supply voltage for the cosine H transducer 34, so that the output of the cosine H transducer is the product of sin .phi. and cosine H. This output feeds through an adjustable attenuator or potentiometer 37 which allows the value of K to be set into the equation. This attenuator would not normally have to be readjusted except for large changes in magnetic dip angle due to operating the aircraft in widely different geographical areas. Выходной сигнал аттенюатора 37 вычитается РёР· выходного сигнала демодулятора 17 СЃ помощью дифференциального усилителя 38 для получения скорректированного выходного сигнала. The output of attenuator 37 is subtracted from the output of demodulator 17 by means of a differential amplifier 38 to provide the corrected output. РРќР–РР . 9 показано предпочтительное применение, РІ котором магнитометр используется РІ качестве эталона РєСѓСЂСЃР° для системы управления типа выравнивателя крыла. Единственным датчиком, имеющимся РІ этой системе, является датчик скорости жидкости 40 Рё РјРѕСЃС‚ скорости 41, который чувствителен, прежде всего, Рє скорости рыскания самолета. РћРЅ используется вместо преобразователя 33 РЅР° фиг. 8. FIG. 9 shows a preferred application in which the magnetometer is used as a heading reference for a wing-leveler type of control system. The only sensor available in this system is a fluidic rate sensor 40 and rate bridge 41 which is sensitive, primarily, to rate of yaw of the aircraft. This is used in place of transducer 33 in FIG. 8. Для правильного поворота СЃ креном СЃРёРЅСѓСЃ угла крена является функцией скорости транспортного средства Рё скорости рыскания: ##EQU1##, РіРґРµ V - скорость транспортного средства, .omega. - скорость рыскания транспортного средства, Р° g - ускорение СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕРіРѕ падения. Эту функцию можно вычислить СЃ помощью подходящей электронной схемы, РЅРѕ РЅР° практике было обнаружено, что РїСЂРё замене СЃРёРЅСѓСЃР° .phi РЅР° линейную функцию скорости рыскания. РІ ранее описанной сети коррекции общая производительность системы является удовлетворительной РІ пределах нормального диапазона скоростей транспортных средств. Эта функция скорости рыскания получается РѕС‚ датчика 40 скорости, выходной сигнал которого подается через РјРѕСЃС‚ 41 скорости РЅР° потенциометр 36 РЅР° фиг. 8. Следует отметить, что РїСЂРё таком расположении полный Р±РѕРєРѕРІРѕР№/направленный автопилот может быть построен без использования РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїРѕРІ любого типа. For a properly banked turn, the sine of the bank angle is a function of vehicle velocity and rate of yaw: ##EQU1## where V is vehicle velocity, .omega. is the yawing rate of the vehicle and g is the acceleration due to gravity. This function could be computed by the use of a suitable electronic network, but it has been found in practice that when a linear function of yaw rate is substituted for sine .phi. in the previously described correction network, the overall system performance is satisfactory within the normal range of vehicle velocities. This function of yaw rate is obtained from the rate sensor 40 whose output is applied through a rate bridge 41 to potentiometer 36 in FIG. 8. It should be noted that with this arrangement, a complete lateral/directional autopilot can be built without the use of gyroscopes of any type. Р’ случае, РєРѕРіРґР° желательно установить блок магнитометра РІ каком-либо удаленном месте, как описано РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ фиг. 5, можно применить аналогичную сеть коррекции. Р’ этом случае РґРІР° магнитометра 27 Рё 28 РЅР° фиг. 10 используются РЅР° фиг. 5, продольная РѕСЃСЊ магнитометра 27 расположена параллельно РѕСЃРё крена транспортного средства, Р° продольная РѕСЃСЊ магнитометра 28 расположена параллельно РѕСЃРё тангажа. Ссылаясь РЅР° фиг. 6 Рё 7 РІРёРґРЅРѕ, что РЅР° магнитометр 27 РЅРµ будет влиять крен транспортного средства, Р° РЅР° магнитометр 28 будет максимальная погрешность. Р’ этом случае необходимо только подать корректирующее напряжение, пропорциональное углу крена транспортного средства или скорости рыскания, Рє выходному сигналу магнитометра 28, чтобы получить правильный выходной сигнал для любой установки РєСѓСЂСЃР°. Следовательно, сигнал, относящийся Рє sin .phi. cos H, вырабатываемый генератором 42, умножается РЅР° K СЃ помощью аттенюатора 43 Рё, таким образом, вычитается РёР· выходного сигнала магнитометра 28 СЃ помощью дифференциального усилителя 44, РїСЂРё этом результирующий сигнал подается РЅР° резольвер 32. In the case where it is desired to mount the magnetometer unit in some remote location as described in connection with FIG. 5, a similar correction network can be applied. In this case, two magnetometers 27 and 28 in FIG. 10 are used in FIG. 5, the longitudinal axis of magnetometer 27 is positioned parallel with the roll axis of the vehicle and the longitudinal axis of magnetometer 28 is positioned parallel to the pitch axis. Referring to FIGS. 6 and 7, it is seen that magnetometer 27 will be unaffected by vehicle roll, while magnetometer 28 will experience a maximum error. It is only necessary, in this case, to apply a correction voltage proportional to vehicle roll angle or yawing rate to the output of magnetometer 28 to obtain a correct output for any course setting. Hence, a signal related to sin .phi. cos H produced by a generator 42 is multiplied by K with the attenuator 43 and thus subtracted from the output of magnetometer 28 by means of a differential amplifier 44 with the resulting signal being applied to resolver 32. Генератор 42 может быть подобен генератору РЅР° фиг. 8 или тот, что РЅР° фиг. 9. Generator 42 can be like the one in FIG. 8 or the one in FIG. 9. РРќР–РР . 11 показан РґСЂСѓРіРѕР№ вариант поправочной сети, примененной Рє РѕРґРЅРѕРјСѓ вращающемуся магнитометру 45. Работа аналогична операции РЅР° фиг. 8, Р·Р° исключением того, что поправка применяется непосредственно Рє магнитометру как переменное локальное магнитное поле. Соленоид, состоящий РёР· РѕРґРЅРѕР№ или нескольких катушек 46, намотанных РЅР° немагнитные формы, расположен РІРѕРєСЂСѓРі магнитометра таким образом, что РїСЂРё прохождении через него электрического тока РІ пространстве, занимаемом магнитометром, создается относительно РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕРµ магнитное поле. Магнитометр механически присоединен валом 47 Рє шкале компаса 48, которую пилот может позиционировать для выбора желаемого РєСѓСЂСЃР° транспортного средства, как описано выше. Магнитометр вращается внутри соленоидной катушки, закрепленной РЅР° транспортном средстве, так что направление создаваемого РёРј магнитного поля параллельно РѕСЃРё шага транспортного средства. РќР° соленоид подается ток, который зависит РѕС‚ угла крена автомобиля. РРќР–РР . 11 показано, что эта функция обеспечивается датчиком 49 расхода жидкости, главным образом чувствительным Рє скорости рыскания, как РЅР° фиг. 9. FIG. 11 shows another version of the correction network applied to a single rotatable magnetometer 45. Operation is similar to that of FIG. 8, except that the correction is applied directly to the magnetometer as a variable, local magnetic field. A solenoid, made up of one or more coils 46 wound on nonmagnetic forms, is positioned around the magnetometer in such a way that when an electrical current is passed through it, a relatively uniform magnetic field is generated within the space occupied by the magnetometer. The magnetometer is mechanically attached by a shaft 47 to a compass scale 48 which can be positioned by the pilot to select the desired heading of the vehicle as previously described. The magnetometer rotates within the solenoid coil which is fixed to the vehicle so that the direction of the magnetic field it generates is parallel to the pitch axis of the vehicle. A current is applied to the solenoid which is a function of the roll angle of the vehicle. FIG. 11 shows this function being supplied by a fluidic rate sensor 49 primarily sensitive to yaw rate as in FIG. 9. Выходной сигнал датчика 49 через РјРѕСЃС‚ скорости 50, аттенюатор 51 Рё усилитель 52 подается РЅР° катушки 46. Р’РёРґРЅРѕ, что действие поля, создаваемого соленоидом, РЅР° магнитометр пропорционально РєРѕСЃРёРЅСѓСЃСѓ Рќ, РіРґРµ Рќ — РєСѓСЂСЃ, РЅР° который настроен магнитометр. РўРѕРіРґР° общая поправка, применяемая Рє магнитометру, равна R = K sin .phi. РєРѕСЃРёРЅСѓСЃ H, РіРґРµ sin .phi. аппроксимируется выходным сигналом датчика скорости, РєРѕСЃРёРЅСѓСЃ H генерируется позиционированием магнитометра относительно направления поля, создаваемого соленоидом, Р° K устанавливается аттенюатором 51, чтобы соответствовать углу магнитного наклона географическая точка, РІ которой работает транспортное средство. Выходной сигнал магнитометра 45 подается через демодулятор 53 РЅР° выходной усилитель 54. Р’ этой конфигурации отсутствуют движущиеся части преобразователя Рё генератора РєРѕСЃРёРЅСѓСЃРѕРІ, как показано РЅР° фиг. 8 Рё 9. The output of sensor 49 is applied through a rate bridge 50, an attenuator 51 and an amplifier 52 to coils 46. It is evident that the effect of the field generated by the solenoid on the magnetometer is proportional to cosine H, where H is the heading for which the magnetometer is set. The total correction applied to the magnetometer is, then R = K sin .phi. cosine H, where sin .phi. is approximated by the output of the rate sensor, cosine H is generated by the positioning of the magnetometer with respect to the direction of the field generated by the solenoid, and K is set in by an attenuator 51 to correspond to the magnetic tilt angle of the geographic locality in which the vehicle operates. The output of magnetometer 45 is applied through demodulator 53 to an output amplifier 54. This configuration avoids the moving parts of the transducer and cosine generator as shown in FIGS. 8 and 9. Это изобретение также может быть использовано для корректировки "погрешности поворота РЅР° север", влияющей РЅР° обычные магнитные компасы, используемые РІ навигации самолетов Рё РґСЂСѓРіРёС… транспортных средств. This invention also can be used to make corrections of the "northerly turning error" affecting conventional magnetic compasses used in the navigation of aircraft and other vehicles. РРќР–РР . 12 показаны задействованные магнитные векторы. F представляет СЃРѕР±РѕР№ общую величину магнитного поля Земли РІ определенном месте. Ho, горизонтальная составляющая F, определяет направление стрелки магнитного компаса. Р’ горизонтальном полете вертикальная составляющая V РЅРµ влияет РЅР° компас, РЅРѕ РєРѕРіРґР° самолет кренится, He, составляющая V, параллельная РѕСЃРё тангажа самолета, воспринимается компасом Рё РІРЅРѕСЃРёС‚ ошибку РІ его показания направления. Эта ошибка, называемая «ошибкой поворота РЅР° север», достаточно велика, чтобы вызвать полностью ошибочные показания, РєРѕРіРґР° самолет выполняет РїРѕРІРѕСЂРѕС‚ РІ северном направлении РІ северном полушарии. FIG. 12 shows the magnetic vectors involved. F represents the total magnitude of the earth's magnetic field at a particular location. Ho, the horizontal component of F, provides the directional sense to the magnetic compass needle. In level flight, the vertical component, V, does not affect the compass, but when the aircraft banks, He, the component of V parallel to the aircraft pitch axis, is sensed by the compass and introduces an error in its directional reading. This error, called the "northerly turning error", is great enough to cause completely erroneous readings when the aircraft makes a turn toward a northerly heading in the northern hemisphere. Решение этой проблемы РІ традиционных авиационных приборах заключалось РІ создании направленного РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїР°, который настраивается так, чтобы давать те же показания, что Рё магнитный компас, РєРѕРіРґР° самолет находится РІ горизонтальном полете. Затем направленный РіРёСЂРѕСЃРєРѕРї используется РІ качестве ориентира РїРѕ азимуту РІРѕ время маневров. Это решение требует добавления дорогостоящего РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїР° СЃ ограниченным СЃСЂРѕРєРѕРј службы, который РёР·-Р·Р° присущего ему дрейфа должен периодически переустанавливаться, чтобы соответствовать магнитному компасу. Настоящее изобретение исправляет ошибку поворота РЅР° север, присущую магнитному компасу, так что РѕРЅ обеспечивает точные показания азимута РІРѕ время поворотных маневров, Рё больше РЅРµ требуется РіРёСЂРѕСЃРєРѕРї направления. The solution to this problem in traditional aircraft instrumentation has been to provide a directional gyroscope which is adjusted to give the same reading as the magnetic compass when the aircraft is in level flight. The directional gyroscope is then used as an azimuth reference during maneuvers. This solution requires the addition of an expensive gyroscope instrument of limited life which, because of its inherent drift, must be periodically re-set to correspond with the magnetic compass. The present invention corrects the northerly turning error inherent in the magnetic compass so that it will provide accurate azimuth readings during turning maneuvers and the directional gyroscope will no longer be needed. РР· фиг. 12 РІРёРґРЅРѕ, что если Рє магнитной стрелке компаса приложить магнитное поле РќСЃ, величина которого равна РќРµ Рё направление Р