Współczesne sensory magnetyczne w zastosowaniach nawigacyjnych

• Autorzy: Felski A.

Warianty tytułu

EN

Present magnetic sensors in navigational uses

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pole magnetyczne Ziemi od dawna uznawane jest za wiarygodne źródło informacji dla ustalania orientacji przestrzennej, co powoduje, że kompas magnetyczny jest stosowany w nawigacji od stuleci i nadal posiadając wiele atrakcyjnych cech, nawet w erze technologii satelitarnych. Jednakże od momentu pojawienia się statków o stalowych kadłubach z napędem mechanicznym ich wykorzystanie stało się kłopotliwe. Obecnie dostępne są kompasy nazywane elektronicznymi, które funkcjonują w oparciu o pomiar pola magnetycznego, jednak zbudowane są odmiennie i posiadają odmienne właściwości. Celem tego opracowania jest przegląd technologii stosowanych do budowy sensorów stosowanych w tych kompasach, a także omówienie źródeł błędów i próby ich modelowania. W efekcie stwierdzono, że zasadniczym źródłem błędów pomiarów nadal jest charakter pola ziemskiego oraz wpływ pola magnetycznego nosiciela, jednak model błędów powinien uwzględniać również specyfikę miernika, w szczególności fakt, iż pomiar dokonywany jest poprzez rozłożenie wektora pola wypadkowego na składowe w osiach przestrzennego układu współrzędnych związanego z nosicielem, co skutkuje modyfikacją zależności znanych z teorii tradycyjnego kompasu magnetycznego.

EN

The Earth magnetic field is recognized as reliable source of information about the spatial orientation for a long time. For this reason the magnetic compass is used in the navigation from centuries and still possessing many attractive features, even in the era of satellite technologies. However from the moment when steel, machine-powered ships appeared their utilization became troublesome. At present so called electronic compasses are accessible and this picture seems be different. Indeed the new compass work basing on the measurement of the magnetic field, however them are constructed in a different manner and possess different proprieties. An aim of this elaboration is the review of technologies used for sensors applied in these compasses, and also the discussion of sources of errors, as well as attempts of their modelling. In the effect of considerations it remained that a main source of errors of measurement was still the character of the Earth field and the influence of the magnetic field of the vehicle. However the model of errors should take into account also the specificity of the new compass, particularly the fact, that measurement are made by the dissolution of the vector of the resultant field in axes of the spatial ship’s coordinate system. This is effective with the need of modification of the mathematical formulas well-known from the theory of the traditional magnetic compass.

Słowa kluczowe

PL

sensory magnetyczne; pole magnetyczne; technologie elektroniczne; kompasy elektroniczne

EN

magnetic sensors; magnetic field; electronic technologies; electronic compasses

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 3
• Strony: 1676--1687
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Felski A.

Bibliografia

• 1. Baschirotto A., Dallago E., Malcovati P., Marchesi M., Venchi G. A fluxgate magnetic sensor: from PCB to micro-integrated technology. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurements, 56(1), 2007.
• 2. Bowditch N. The American practical navigator. Defense Mapping Agency Hydrographic/ Topographic Center, Bethesda, 1984.
• 3. Felski, Różański K. M. Kompas satelitarny jako kompas na rejony polarne. Zeszyty Naukowe AMW, nr 3, 2013.
• 4. Felski A. Application of the least square method for determining the magnetic compass deviation. The Journal of Navigation vol.52 no 3, 1999.
• 5. Felski A., Przepióra T. The influence of environment conditions on the errors of the flux-gate marine compass. Reports on Geodesy No 4 (45), 1999.
• 6. Foster C., Elkaim G. Extension of two-step calibration methodology to include no orthogonal sensor axes. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems 44(3), 2008.
• 7. Gebre-Egziabher D., Elkaim G., Powell J., Parkinson B. Calibration of strap down magnetometers in magnetic field domain. Journal of Aerospace Engineering, 19 (2), 2006.
• 8. Grant G. A., Klinkert J. The ship’s compass: including general magnetism, theory, practice and calculations relating to magnetic and gyro compasses. 2nd ed. Routledge i K. Paul. Londyn, 1970.
• 9. Guo P., Qiu H., Yang Y., Ren Z. The soft iron and hard iron calibration method using Extended Kalman Filter for Attitude and Heading Reference Systems. Proceedings of the 2008 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, Monterey.
• 10. Han S., Wang J. A novel method to integrate IMU and Magnetometers in attitude and heading reference systems. Journal of Navigation, 64, 2011.
• 11. Hine A. Kompass ABC. Dalius Klasing, Bielefeld, 1990.
• 12. Jurdzinski M. Dewiacja i kompensacja morskich kompasów magnetycznych. Akademia Morska, Gdynia, 2008.
• 13. Kao W., Tsai C. Adaptive and learning calibration of magnetic compass. Measurement Science and Technology, 17(11), 2006.
• 14. Lachapelle G., Cannon M.E., Lu G., Loncarevic B. Ship borne GPS attitude determination during MMST-93. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 21(1), 1996.
• 15. Lenz J.E. A review of magnetic sensors. Proceedings of the IEEE, 78(6), 1990.
• 16. Maus S., Macmillan S., McLean S., Hamilton B., Thomson A., Nair M., Rollins C. The US/UK World Magnetic Model for 2010-2015, NOAA Technical Report NESDIS/NGDC. http://www.ngdc.noaa.gov./geomag/WMM/DoDWMM.shtml (05.07.2013).
• 17. Moore Jr. J. B. A Solution to the Classic Problem of a Magnetic Compass in a Steel Ship. Proceedings of the 48th Annual Meeting of the Institute of Navigation, Dayton, 1992.
• 18. Przepióra T. Koncepcja wykorzystania mierników kierunku wektora pola magnetycznego w nawigacji morskiej. (rozprawa doktorska) AMW, Gdynia, 1998.
• 19. Popovic R.S. , Flanagan J.A., Besse P.A. The future of magnetic sensors. Sensors and Actuators, A56, 1996.
• 20. Ripka P. (ed). Magnetic sensors and magnetometers, Artech House, 2001.
• 21. Ripka P., Janosek M. (2010). Advances in magnetic field sensors. IEEE Sensors Journal, 10(6), 2010.
• 22. Ruotsalainen L., Kuusniemi H., Chen R. Overview of methods for visual-aided pedestrian navigation. Proceedings of Ubiquitous Positioning Indoor Navigation and Localization Based Service (UPINLBS), Kirkkonummi, 2010.
• 23. Sabatini R., Bartel C., Kaharkar A., Shaid T., Rodriguez L., Zammit-Mangion D. Jia H. Low-cost navigation and guidance systems for unmanned aerial vehicles- part 1. Vision-based and integrated sensors. Annual of Navigation no 19 part 2, 2012.
• 24. Tulczyńska M., Żółtowski A. Nowoczesna aktualizacja danych magnetycznych na obszarze Bałtyku południowego. Stan obecny i perspektywy rozwoju nawigacji na południowym Bałtyku. WSMW, Gdynia, 1980.
• 25. Tumański S. Właściwości transduktorowych mierników słabych pól magnetycznych. Rozpr. Elektr., 32, 1986.
• 26. Zorlu O., Kejik P., Popovic R. S. An orthogonal fluxgate-type magnetic micro sensor with electroplated permalloy core. Sensors and Actuators A: Physical, 135(1), 2007.