Navigationssysteme von Land-, Wasser-, Luftoder Weltraumfahrzeugen beruhen bekanntlich auf einer Lagebestimmung des Fahrzeuges, die meist durch eine Laufzeitmessung reflektierter Schall- oder Radiowellen und/oder durch direkte optische Anvisierung bekannter Raumpunkte und Vergleich der so erhaltenen Werte mit einem vorgegebenen Koordinatennetz erhalten wird. Während sogenannte Radar- und Sonarmethoden durch äussere Beeinflussung gestört werden können, wobei die letztere ausserdem nur auf relativ kurze Echodistanzen anwendbar ist, ist die optische Methode von guten Sichtverhältnissen abhängig und deshalb nicht unbeschränkt anwendbar; ferner bedingt die optische Methode oft relativ komplizierte Einrichtungen besonders wenn sie automatisch durchgeführt werden soll.
Das Verfahren nach vorliegender Erfindung vermeidet diese Nachteile ; es ist dadurch gekennzeichnet, dass am Ort des Fahrzeuges in einem Schwerefeld die Grösse des Schweregradienten registriert wird und die Registrierwerte mit der in einem Koordinatensystem gegebenen Schwerekraftverteilung des Schwerefeldes verglichen werden.
Die ebenfalls Erfindungsgegenstand bildende Einrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens besitzt mindestens ein Paar von im Abstand voneinander angeordneten Schweremessern zur Messung eines Schweregradienten, deren Ausgänge an ein Auswertegerät angeschlossen sind und mittels welchen sich die örtliche Schweredifferenz und daraus die Schwereverteilung im Raum ermitteln lässt; durch Vergleich der so gefundenen Werte mit einer für den betreffenden Raum geltenden Schwerekarte kann so die Lage des Fahrzeuges im Raum bestimmt werden. Es versteht sich, dass die so gefundenen Lagewerte zur Steuerung des Fahrzeugs herangezogen werden können.
Untersuchungen haben gezeigt, dass man mit Hilfe von Gravimetermessungen über relativ kleine Strecken (1 bis 10 m) den vertikalen und den horizontalen Schweregradienten auf der Erdoberfläche hinreichend genau messen kann. Damit war es möglich, Schwerekarten herzustellen. Es wird dabei so vorgegangen, dass mittels eines Schweremessers in gewissen Abständen das Schwerefeld gemessen und die Messwerte in Karten als Gradienten oder Isogrammen eingetragen werden. Solche Karten können beim erfindungsgemässen Verfahren zur Lagebestimmung herangezogen werden.
In der beiliegenden Zeichnung ist schematisch ein Fahrzeug mit einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt; an Hand dieser Zeichnung ist das Verfahren nach der Erfindung im folgenden beispielsweise erläutert.
Mit 1 ist das im Längsschnitt dargestellte Fahrzeug, z. B. ein Schiff oder ein Flugkörper bezeichnet.
2 sei die normale Vorwärtsfahrtrichtung. In den Fahrzeugkörper sind vier Schweremesser 3, 4, 5 und 6 eingebaut. Die beiden parallel zur horizontalen Fahrtrichtung 2 mit Abstand hintereinander liegenden Schweremesser 3 und 4 liefern aus den Differenzen der beiden Schweremessungen den horizontalen Schweregradienten, während die beiden vertikal mit Abstand übereinander liegenden Schweremesser 5 und 6 aus den Differenzen der beiden Schweremessungen den vertikalen Schweregradienten ergeben.
Die einzelnen Messungen werden auf elektrischem Weg einem elektronischen Auswertgerät 7 zugeführt, das seinerseits eine nicht gezeichnete Steuereinrichtung speisen kann und/oder eine mit einer entsprechenden Karte vergleichbare Anzeige der Lagekoordinaten liefert.
Da praktisch in jedem Raum unregelmässige Schwerefelder existieren, die, sofern der Raum zu Verfahren und Einrichtung zur Lagebestimmung von Fahrzeugen gänglich ist, auch kartographisch aufgezeichnet werden können, lässt sich das beschriebene Verfahren grundsätzlich in jedem einem Fahrzeug zugänglichen Raum anwenden. Eine Beeinflussung der Schwerefelder und demzufolge eine Störung der Messungen ist nicht möglich. Die der Lagebestimmung bzw.
Navigation dienenden Messungen der Schwerefelel- änderungen lassen sich kontinuierlich oder in be stimmten Zeitabständen durchführen.
Navigation systems of land, water, air or space vehicles are known to be based on a determination of the position of the vehicle, which is usually obtained by measuring the transit time of reflected sound or radio waves and / or by direct optical sighting of known spatial points and comparison of the values obtained in this way with a predetermined coordinate network. While so-called radar and sonar methods can be disturbed by external influences, the latter also only being applicable to relatively short echo distances, the optical method depends on good visibility conditions and can therefore not be used without restrictions; furthermore, the optical method often requires relatively complicated facilities, especially if it is to be carried out automatically.
The method according to the present invention avoids these disadvantages; It is characterized in that the size of the gravity gradient is registered in a gravity field at the location of the vehicle and the registration values are compared with the gravity distribution of the gravity field given in a coordinate system.
The device, which is also the subject of the invention, for performing the above-mentioned method has at least one pair of spaced gravity gauges for measuring a gravity gradient, the outputs of which are connected to an evaluation device and by means of which the local gravity difference and the gravity distribution in space can be determined; By comparing the values found in this way with a gravity map valid for the relevant area, the position of the vehicle in the area can be determined. It goes without saying that the position values found in this way can be used to control the vehicle.
Investigations have shown that with the help of gravimeter measurements over relatively short distances (1 to 10 m) the vertical and horizontal gravity gradients on the earth's surface can be measured with sufficient accuracy. This made it possible to produce gravity maps. The procedure is such that the gravity field is measured at certain intervals by means of a gravity knife and the measured values are entered in maps as gradients or isograms. Such maps can be used for position determination in the method according to the invention.
In the accompanying drawing, a vehicle with an embodiment of the device according to the invention is shown schematically; With reference to this drawing, the method according to the invention is explained below, for example.
With 1 is the vehicle shown in longitudinal section, for. B. denotes a ship or a missile.
2 is the normal forward direction of travel. Four heavy knives 3, 4, 5 and 6 are built into the vehicle body. The two severity gauges 3 and 4 lying parallel to the horizontal direction of travel 2 at a distance one behind the other provide the horizontal severity gradient from the differences between the two severity measurements, while the two vertically spaced severity gauges 5 and 6 result from the differences between the two severity measurements, the vertical severity gradient.
The individual measurements are electrically fed to an electronic evaluation device 7, which in turn can feed a control device (not shown) and / or provides a display of the position coordinates that is comparable to a corresponding map.
Since there are irregular gravity fields in practically every room, which, if the room is accessible to the method and device for determining the position of vehicles, can also be mapped, the method described can basically be used in any room accessible to a vehicle. It is not possible to influence the gravitational fields and consequently disturb the measurements. The determination of the position or
Measurements of the changes in the gravity field for navigation can be carried out continuously or at specific time intervals.