На практике принято, что при горизонтальном движении, девиация магнитного комплекса складывается из постоянной, полукруговой и четвертной девиации:
Δ=A+B*siny+C*cosy+D*sin2y+E*cos2y,
где Δ - девиация,
A, D, C, D, E - коэффициенты, определяемые экспериментально,
ψ - магнитный курс.
Девиацию реального объекта измеряют в процессе специальных девиационных работ и учитывают при использовании результатов магнитных датчиков в рабочем режиме. Это обычная практика эксплуатации любых подвижных объектов.
Ниже приведены принятые формулы для расчета коэффициентов девиации (1):
(1)
где Δ0 - девиация на курсе 0º;
Δ45- девиация на курсе 45º и т.д.
Компенсация ошибки происходит по формуле:
где Ψс - курс с ошибкой,
Ψп - поправленный курс,
Недостатком данного способа является низкая точность в определении курса.
На практике в лабораторных условиях для сравнения способов были сняты реальные показания курса прибора и найдена девиационная ошибка на 24 точках через 15º. Но для расчетов берутся только 8 показаний курса через 45º.
Как известно, на подвижных объектах имеются большие массы железа и силовые системы, в которых протекают большие токи, поэтому ошибка курса, как показывает практика, может достигать 40º.
После вычисления коэффициентов девиации и последующей компенсации магнитной девиации этим способом, ошибка определения курса уменьшилась с 3.8º до 0.6º. Те же самые результаты получились бы, если бы были взяты 5 первых членов в разложении бесконечного ряда Фурье. Тогда коэффициенты девиации рассчитывались бы по методу наименьших квадратов по формулам (2):
, 
, 
, 
, 
(2)
Поэтому можно сказать, что этот способ учитывает только 2 гармоники бесконечного ряда.
Цель предложенного способа - повышение точности определения курса.
Поставленная цель достигается следующим образом:
После определения девиационной ошибки на 8 точках путем интерполяции (например, линейной) получают девиационную ошибку на дополнительных промежуточных 16 точках. В итоге мы уже имеем 24 точки (через 150).
Далее аппроксимируют эту ошибку по всем 24 точкам непрерывной зависимостью от курса гармоническим рядом Фурье 3-го порядка:
где ψ - истинный курс;
Δψ - ошибка курса;
A, B, C, D, E, F, G - коэффициенты аппроксимации, определяемые методом наименьших квадратов,
Вычисление коэффициентов аппроксимации A, B, C, D, E, F, G происходит по 24 точкам аналогично формулам 2, только берутся 7 первых членов разложения ряда.
Далее в рабочем режиме производится компенсация девиационной ошибки курса по следующей формуле:
.
Повышение точности достигается за счет того, что используется формула девиации, включающая 3-ю гармонику, и расчет коэффициентов девиации производится по гармоническому ряду Фурье методом наименьших квадратов. Это позволяет получить более высокую точность за счет того, что компенсируется 3-я гармоника магнитной девиации.
Получение ошибки на курсах через 150 (необходимой для расчета 3-ей гармоники) осуществляется именно математическим способом путем интерполяции, а не физическим, т. к. операция разворота большого объекта (например, самолета или корабля) на углы через 150 требует больших энергетических и временных затрат.
После вычисления коэффициентов девиации и последующей компенсации магнитной девиации предлагаемым способом, ошибка определения курса по сравнению с предыдущим способом уменьшилась с 0.60 до 0.30. Использование более сложной интерполяции еще больше повышает точность определения курса. Так, после использования кубической интерполяции через каждые 4 соседние точки, после компенсации девиации точность определения курса составила 0.19º.
Список литературы
- Д.А. Браславский, С.С. Логунов, Д.С. Пельпор Авиационные приборы Москва: «Машиностроение» 1964, с. 385-395
- Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Издание IV. «Наука», Москва, 1977