КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

В.Т. Минлигареев; А.В. Алексеева; Ю.М. Качановский; А.Ю. Репин; Е.Н. Хотенко

В.Т. Минлигареев Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова
А.В. Алексеева Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова
Ю.М. Качановский Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова
А.Ю. Репин Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова
Е.Н. Хотенко Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова

Ключевые слова: Магнитное поле Земли, аномальная составляющая, картографическое обеспечение, карты АМПЗ, корреляционно-экстремальные навигационные системы, магнитометриче-ские навигационные системы, летные испытания, программно-математическое обеспечение, базы магнитометрических данных

Аннотация

В публикации показана актуальность картографического и программного обеспече-ния аномальной составляющей магнитного поля Земли (АМПЗ) для применения в магнито-метрических навигационных системах роботехнических комплексов. Приведены теорети-ческие данные о составляющих магнитного поля Земли, смещении магнитных полюсов и международных моделях главного магнитного поля Земли. Проведены исследования, на-правленные на определение фактического состояния картографического и программного обеспечения, выданы рекомендации для их применения в корреляционно-экстремальных навигационных системах (КЭНС). Проведённый анализ показал, что карты АМПЗ территории Российской Федерации были составлены до введения в аэрогеофизическую практику системы спутниковой навигации и являются устаревшими. Для 80–90 % существующей картографической продукции отсутствует исходный материал в цифровом формате. Закартографированность территории страны современной магнитоизмерительной аппа-ратурой составляет порядка 10–20 %, что может быть использовано для работы маг-нитных навигационных систем (МНС) в КЭНС. АМПЗ является пространственным геофи-зическим полем и с ростом высоты меняется характер АМПЗ – неоднородно уменьшается полезный сигнал. Поэтому необходимо знать модуль АМПЗ в любой точке по эшелонам высот. Для этого разрабатываются различные программы пересчета АМПЗ по высоте. Отдельным направлением показана навигация и наведение автономных необитаемых под-водных аппаратов (АНПА). Данное направление представляет собой более сложную задачу в силу малоизученности пространственных геофизических полей мирового океана. Пока задача навигации АНПА по геофизическим полям решается методами моделирования для оценки возможности корреляционно-экстремальной обработки (КЭО) и отработки её точностных характеристик с использованием магнитного, гравитационного полей Земли и рельефа морского дна, а также при их комплексировании. Разработанные предложения по АМПЗ необходимо внести в ряд НИР, направленных на обеспечение информацией о харак-теристиках магнитного поля в целях навигации и наведения робототехнических комплек-сов (систем) РТК. Крайне необходима постановка ОКР по созданию баз данных и наполне-нию их информационной продукцией о геофизических полях Земли. Область применения полученных результатов картографического и программного обеспечения – создание гео-подосновы МНС для авиационных носителей РТК, АНПА а также централизация и исполь-зование цифровой картографической продукции для геологоразведочных работ, различных исследований в области наук о Земле.

Литература

1. Джанджгава Г.И., Августов Л.И. Навигация по геополям. Научно-методические мате-риалы. – М.: ООО «Научтехлитиздат». – 2018. – 296 с.
2. Белоглазов И.Н., Джанджгава Г.И., Чигин Г.П. Основы навигации по геофизическим полям. – М.: Наука, 1985. – 328 с.
3. Бочкарев А.М. Корреляционно-экстремальные системы навигации (обзор) // Зарубежная радиоэлектроника. –1981. – № 9.
4. Джанджгава Г.И., Герасимов Г.И., Августов Л.И. Навигация и наведение по простран-ственным геофизическим полям // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 3 (140). – С. 74-84.
5. The main MPZ according to Swarm satellites. – 2016. – URL: http://www.dailytechinfo.org/ space/6020-sputniki-swarm-sostavili-polnuyu-kartu-izmeneniy-magnitnogo-polya-zemli.html (дата обращения 02.02.2019).
6. Fournier et al. A candidate secular variation model for IGRF-12 based on Swarm data and inverse geodynamo modelling. Earth, Planets and Space, 2015.
7. Cain J.C, Hendricks S.J., Langel R.A., Hudson W.V.A. Propsed Model for the International Geo-magnetic Reerence Field // J. Geomagn and Geoelectr. – 1967. – Vol. 19, No. 4. – P. 335-355.
8. Calculation of the magnetic field: NOAA site. – 2016. – URL: http://www.ngdc.noaa.gov/ geomag-web/?model=igrf#igrfwmm (дата обращения: 02.02.2019).
9. Changing the IGRF model: NOAA website. – https://www.ncei.noaa.gov/news/world-magnetic-model-out-cycle-release (дата обращения: 02.02.2019).
10. РД 52.04.567-2003. Положение о Государственной наблюдательной сети. – Обнинск: ГУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2003.
11. Минлигареев В.Т., Алексеева А.В., Алексеев В.Ю. и др. Картографическое обеспечение альтернативной навигации по геофизическим полям Земли // Авиакосмическое прибо-ростроение. – 2018. – № 11. – С .18-22. – DOI: 10.25791/aviakosmos.11.2018.258.
12. Минлигареев В.Т., Алексеева А.В., Алексеев В.Ю., Качановский Ю.М., Паньшин Е.А., Репин А.Ю. Хотенко Е.Н. Картографическое обеспечение альтернативной навигации по геофизическим полям Земли // Справочник инженера. Тезисы докладов Всероссийской конференции «Измерения. Испытания. Контроль» 23-25 октября 2018 г., г. Москва, МВЦ Крокус Экспо. – 2018. – № 5. – С. 47-49.
13. Минлигареев В.Т., Алексеева А.В., Качановский Ю.М., Паньшин Е.А., В.В. Трегубов. Пер-спективы картографического обеспечения аномальной составляющей магнитного поля Земли для решения прикладных задач // Гелиогеофизические исследования: научный электронный журнал. – 2018. – № 20. – С. 71-75. – URL: http://www.vestnik.geospace.ru. (дата обращения: 31.01.2019).
14. Минлигареев В.Т., Алексеева А.В., Качановский Ю.М., Трегубов В.В. Картографическое обеспечение авиационных магнитометрических навигационных систем // VI Междуна-родная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы исследований в авио-нике: теория, обслуживание, разработки» – «АВИАТОР». Сборник пленарных докладов. 14–15 февраля 2019 г. ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж, 2019. – С. 8-12.
15. Цирель В.С. Аэромагнитометрия – от А.А. Логачева до наших дней // Геофизика. – 1999. – № 2. – C. 4-6.
16. Сайт «Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Кар-пинского» – ВСЕГЕИ, 2016. – URL: http://www.vsegei.ru/ru/ (дата обращения: 02.02.2019).
17. Джанджгава Г.И., Сазонова Т.В. Математическое моделирование алгоритмов опреде-ления координат необитаемого подводного аппарата с использованием информации о физических полях Земли // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2016. – № 1 (174). – С. 102 -110.
18. International Centre for Global Earth Models (ICGEM). – URL: http://icgem.gfz-potsdam.de (дата обращения: 02.02.2019).
19. Pavlis N.K., Holmes S.A., Kenyon S.C., Factor J.K. The development and evaluation of the Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008) // Journal of geophysical research. – 2012. – Vol. 117. – b04406, doi: 10.1029/2011jb008916.
20. Barthelmes F. Definition of functional of the geopotential and their calculation from spherical harmonic models // Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum – Sci-entific Technical Report STR09/02. – 2009. – 32 p.