DE102008018987B4 - Error compensation for temperature variations in barometric aided inertial navigation systems - Google Patents

Error compensation for temperature variations in barometric aided inertial navigation systems

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DE102008018987B4 DE200810018987 DE102008018987A DE102008018987B4 DE 102008018987 B4 DE102008018987 B4 DE 102008018987B4 DE 200810018987 DE200810018987 DE 200810018987 DE 102008018987 A DE102008018987 A DE 102008018987A DE 102008018987 B4 DE102008018987 B4 DE 102008018987B4
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Abstract

Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorsystemen, bei dem Messwerte der Beschleunigung erfasst (10) und geeignet transformiert werden und ein entsprechendes Beschleunigungssignal (vert accel) erzeugt und dieses zur Erzeugung eines eine geodätische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals (GVS) einmal integriert (20) und zur Erzeugung eines die Höhe anzeigendes Signals (IFBA) ein zweites Mal integriert (30) wird, wobei das gewonnene, die Höhe anzeigende Signal mit einem durch barometrische Messung aus einer genormten Standardatmosphäre gewonnenen Höhenwert (HSTDBARO) abgeglichen (82) wird, wobei die Fehlerkompensation die Erzeugung mindestens einer Korrekturgröße umfasst, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur (STT) von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert, und dass das aus den Messwerten der Beschleunigung in der Höhenrichtung erzeugte Signal (vert acce A method for error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor systems, in which measured values ​​of the acceleration detected (10) and are suitably transformed and a corresponding acceleration signal (vert accel) is generated and this for generating a a geodetic vertical velocity representative signal (GVS) integrated once (20) and integrated to generate a height indicative signal (IFBA) a second time (30), wherein the recovered, the height indicative signal with a product obtained by barometric measurement of a standardized standard atmosphere height value (HSTDBARO) synchronized (82), wherein the error compensation comprises generating at least one correction variable which is a function of the deviation of the actual temperature (STT) represents the standard temperature at the appropriate height, and that the signal generated from the measured values ​​of the acceleration in the direction of height (vert acce l; GVS; IFBA) mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden jeweiligen Korrekturgröße beaufschlagt wird, zur Bildung von Geschwindigkeits- und Positionswerten (BVS; l; GVS; IFBA) is subjected to the temperature deviation representing each correction quantity (in the formation of velocity and position values ​​BVS; IFBA), dadurch gekennzeichnet, dass das die temperaturkorrigierte Höhe anzeigende Signal (IFBA) zur Erzeugung eines temperatur- und druckkorrigierten, der geometrischen Höhe in besserem Maße entsprechenden Signals (IFBAPTC) einer weiteren Temperaturkorrektur bezüglich der tatsächlichen Temperatur (STT) und gleichzeitig einer Druckkorrektur (60) bezüglich des nach Standardatmosphäre auf Meeresniveau reduzierten gemessenen Luftdrucks (QNH) oder des gemessenen Luftdrucks am Boden bezogen auf die Ortshöhe (QFE) unterzogen wird. IFBA), characterized in that the temperature-corrected height indicative signal (IFBA) for generating a temperature and pressure corrected, the geometric altitude better extent corresponding signal (IFBAPTC) a further temperature correction with respect to the actual temperature (STT) and simultaneously a pressure correction ( 60) (with respect to the reduced at sea level by standard atmosphere measured air pressure QNH) or the measured air pressure with respect to the floor on the local altitude (QFE) is subjected.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorsystemen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie zum Beispiel Trägheitsnavigationssystemen oder Kurs-Lage Referenzsysteme mit integriertem Höhenkanal. The invention relates to methods for error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor systems according to the preamble of claim 1, as for example inertial navigation systems or attitude and heading reference systems with integrated height channel.
  • Trägheitssensorsysteme beruhen auf dem Prinzip der Integration gemessener Beschleunigungen und Drehungen zur Bestimmung von Lagewinkeln, evtl. auch Geschwindigkeit und Position im Raum. Inertial sensor systems are based on the principle of integrating the measured accelerations and rotations for the determination of position angles, possibly speed and position in space. Durch das Trägheitssensorsystem wird ein System mit eigener Bezugsbasis geschaffen, das sogenannte IRS (Inertial Reference System). a system with its own reference basis is provided by the inertial sensor system, called the IRS (Inertial Reference System). In Trägheitssensorssystemen, die im Höhenkanal, dh in Vertikalrichtung bzw. in Richtung einer erdfesten z-Achse, also ua zur Bestimmung der Flughöhe bzw. Vertikalgeschwindigkeit, auf barometrische Höhendaten zur Stützung zurückgreifen, wird von Modellen Gebrauch gemacht, durch die das gemessene barometrische Signal (=Luftdruck) und die durch das Trägheitssensorssystem oder Inertiale Navigationssystem (INS) gewonnene Flughöhe kompatibel gemacht werden. In inertial sensor systems that the height channel, ie in the vertical direction or in the direction of an earth-fixed z-axis, that is, inter alia, to determine the altitude and vertical speed, access to barometric altitude data to support, use is made of models, by (the measured barometric signal = air pressure) and the (by the inertial sensor system or inertial navigation system INS altitude) obtained are made compatible.
  • Solche Modelle orientieren sich in den bekannten Anwendungsfällen an dem Verlauf des Luftdrucks mit der Höhe. Such models are based in the known applications in the course of the air pressure with height. In der Praxis bedeutet dies, dass einem gewissen Messdruck eine gewisse Flughöhe zugeordnet ist. In practice, this means that a certain pressure measurement is associated with a certain altitude. Diese Zuordnung basiert auf der Internationalen Standard Atmosphäre (ISA), welche ein Modell von im Mittel auf der Erde herrschenden Werten von Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit sowie Temperaturabnahme in Höhenstufen darstellt. This assignment is based on the International Standard Atmosphere (ISA), which represents a model of existing in the means on the ground values ​​of air pressure, air temperature, humidity as well as temperature decrease in height levels. Sie entspricht näherungsweise den in mittleren Breiten herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen (15°C; 1013,25 hPa auf Meereshöhe, –56,5°C; 226,3 hPa in 11.000m Höhe, –56,5°C; 54,75hPa in 20.000m Höhe, und –44,5°C; 8,68hPa in 32.000m Höhe). It corresponds approximately to the pressure prevailing in middle latitudes pressure and temperature conditions (15 ° C; 1013.25 hPa at sea level, -56.5 ° C; 226.3 hPa 11,000 in height, -56.5 ° C; 54,75hPa 20,000m in height, and -44.5 ° C; 8,68hPa 32.000m in height). Die Internationale Standard Atmosphäre stellt somit eine international vereinbarte, einheitliche Bezugsgröße dar, nicht die Beschreibung der tatsächlichen aktuellen, lokalen Atmosphäre. The International Standard Atmosphere thus provides an agreed international standard of reference is not the description of the actual current, local atmosphere. Herrschen andere, nicht-ISA-Zustände, ist die Flughöhen-Geometrische Höhe-Zuordnung fehlerhaft und bewirkt resultierende Fehler in den Ausgangsgrößen des Trägheitssensorssystems. Prevail other non-ISA states that flight height Geometric height assignment is faulty and causes resulting error in the output values ​​of the inertial sensor system.
  • Bekannte Systeme vernachlässigen die Einflüsse, die nicht-Standard-Atmosphärenverhältnisse auf die Genauigkeit der Messwerte haben. Known systems neglect the influences that have non-standard atmospheric conditions on the accuracy of the measurements. Die resultierenden Fehler sind dann am größten, wenn starke Vertikalbewegungen vorliegen (starke Steig- und Sinkflüge), sowie wenn die Abweichungen von der Standardatmosphäre am größten sind. The resultant errors are then greatest when strong vertical movements are present (strong climb and descents), and if the deviations from the standard atmosphere are greatest.
  • Die The EP 0 263 777 A2 EP 0263777 A2 offenbart ein Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorsystemen, wobei die Temperatur der Sensoren erfasst wird. discloses a method for error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor systems, wherein the temperature of the sensors is detected.
  • Die The US 6 216 064 B1 US 6,216,064 B1 offenbart ein Verfahren zur Fehlerkompensation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer Korrekturgröße, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert. discloses a method for error compensation, according to the preamble of claim 1 with a correction amount that represents a function of the deviation of the actual temperature of the standard temperature at the appropriate height.
  • Die The DE 60 2004 000 072 T2 DE 60 2004 000 072 T2 offenbart ein Verfahren zur Fehlerkompensation bei der Landung eines Luftfahrzeugs anhand der Bodentemperatur, die am Flughafen gemessen und dem Flugzeug zugeleitet wird. discloses a method for error compensation in the landing of an aircraft on the basis of the soil temperature, the measured at the airport and is supplied to the aircraft.
  • Die The DE 10 2005 029 217 B3 DE 10 2005 029 217 B3 offenbart ein Navigationssystem mit einem Terrain-Navigationsmodul, das einen barometrischen Höhenmesser umfassen kann. discloses a navigation system having a terrain-navigation module, which may comprise a barometric altimeter.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen mit erhöhter Genauigkeit zu schaffen. The object of the invention is to provide methods for error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor systems with increased accuracy.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. According to the invention the object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Advantageous embodiments and developments of the invention are characterized in the subclaims.
  • Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen geschaffen, bei dem der Wert der Beschleunigung in der Höhenrichtung bestimmt wird und ein diesem entsprechendes Beschleunigungssignal erzeugt und dieses zur Erzeugung eines eine Geodätische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals einmal integriert und zur Erzeugung eines die Höhe anzeigenden Signals ein zweites mal integriert wird, wobei das gewonnene, die Höhe anzeigende Signal mit einem durch barometrische Messung aus einer genormten Standardatmosphäre gewonnenen Höhenwert abgeglichen wird. The invention provides a method for error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor system is provided in which the value of the acceleration in the height direction is determined and generates a corresponding thereto acceleration signal, and this integrated once to produce a a geodesic vertical velocity representative signal and for generating a the height signal indicative of a second time wherein the recovered, the amount indicating signal is compared with a product obtained by barometric measurement of a standardized standard atmospheric altitude value is integrated. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Fehlerkompensation die Erzeugung mindestens einer Korrekturgröße umfasst, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert, und dass das aus den Messwerten der Beschleunigung in der Höhenrichtung erzeugte Signal mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden jeweiligen Korrekturgröße beaufschlagt wird, so dass Geschwindigkeits- bzw. Positionswerte entstehen, die einem barometrischen Höhensignal nahezu entsprechen. According to the invention it is provided that the error compensation comprises generating at least one correction variable, which represents a function of the deviation of the actual temperature of the standard temperature at the appropriate height, and that the signal generated from the measured values ​​of the acceleration in the vertical direction with the representative of the temperature deviation respective correction amount is applied, so that velocity or position values ​​are formed, which almost corresponds to a barometric altitude signal. Das temperaturkorrigierte, die barometrische Geschwindigkeit in Höhenrichtung repräsentierende Signal wird zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die Höhe anzeigenden Signals ein zweites Mal integriert. The temperature-corrected, the barometric rate representing in height direction signal is integrated to produce a temperature-corrected, the height indicative signal a second time. Das die temperaturkorrigierte Höhe anzeigende Signal wird dabei zur Erzeugung eines temperatur- und druckkorrigierten Signals einer Temperatur- und Druckkorrektur bezüglich QNH (Question Normal Height = der nach Standardatmosphäre auf Meeresniveau reduzierte gemessene Luftdruck) oder QFE (Question Field Elevation = gemessener Luftdruck am Boden bezogen auf die Ortshöhe) unterzogen. The temperature-corrected height indicative signal is in this case with respect to QNH (Question Normal Height = the reduced at sea level by standard atmosphere measured air pressure) and QFE (Question Field Elevation = measured air pressure based on the ground for generating a temperature- and pressure-corrected signal a temperature and pressure correction to the local altitude) subjected.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das die Messwerte der Beschleunigung in Höhenrichtung repräsentierende Signal mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals einmal integriert und zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die Höhe anzeigenden Signals ein zweites Mal integriert wird. According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the measurement values ​​of the acceleration representing in the vertical direction signal of the temperature deviation representing correction amount applied and integrated once to produce a temperature-corrected, the barometric vertical velocity representative signal and for generating a temperature-corrected, the height indicative signal a second time is integrated.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das einmal integrierte, die Geodätische Vertikalgeschwindigkeit in Höhenrichtung bzw. erdfester z-Richtung repräsentierende Signal mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und daraus ein temperaturkorrigiertes, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierendes Signal erzeugt wird. According to another advantageous embodiment of the invention, it is contemplated that once integrated, the geodetic vertical velocity representative in the height direction or Earth-fixed z-direction signal applied to the temperature deviation representing correction quantity and therefrom a temperature corrected, the barometric vertical speed indicative signal is generated.
  • Die für die Temperaturkompensation verwendete Korrekturgröße kann aus dem Verhältnis der tatsächlichen Temperatur zur Standardtemperatur nach ISA in der entsprechenden Höhe erzeugt werden. The correction amount used for the temperature compensation can be generated from the ratio of the actual temperature at the standard temperature in accordance with ISA at the appropriate height.
  • Die für die Temperaturkompensation verwendete Korrekturgröße kann aus der Differenz der tatsächlichen Temperatur zur Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe erzeugt werden. The correction amount used for the temperature compensation can be generated from the difference between actual temperature at the standard temperature at the appropriate height.
  • Das Verfahren ist auch für ein automatisch arbeitendes Flugregelsystem vorgesehen. The method is also provided for an automatically operating flight control system.
  • Gemäß der Erfindung wird somit eine Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen durch die Einführung von Kompensationsmechanismen erzielt, die die Abweichungen der tatsächlich vorliegenden atmosphärischen Verhältnisse von den Normverhältnissen nach der Internationalen Standard Atmosphäre ausgleichen. According to the invention, an error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor systems is thus achieved by the introduction of compensatory mechanisms, which compensate for the deviations of the actually prevailing atmospheric conditions of the standard conditions according to the international standard atmosphere. Der Erfindung zugrundeliegende Untersuchungen haben ergeben, dass Abweichungen in der Temperatur die größten resultierenden statischen und dynamischen Fehler erzeugen. The invention is based studies have shown that differences in temperature produce the largest resulting static and dynamic errors. Die Kompensation einer Temperaturabweichung erfolgt durch Einfügen eines Korrekturfaktors oder allgemein einer Korrekturgröße, aus dem Verhältnis oder der Abweichung der tatsächlichen Temperatur zur Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe besteht. The compensation of a temperature difference by inserting a correction factor or, generally, a correction amount by the ratio or the difference between the actual temperature at the standard temperature at the appropriate height is. Mit diesem Faktor oder dieser Größe werden die Messwerte der Beschleunigung in Höhenrichtung und/oder die daraus erzeugten Signale multipliziert oder allgemein beaufschlagt, so dass nach ein- bzw. zweifacher Integration Geschwindigkeits- bzw. Positionswerte entstehen, deren Quelle zwar die vom Trägheitssensorssystem genutzten Beschleunigungssensoren sind, die aber in ihrer Charakteristik einem barometrischen Höhensignal entsprechen oder nahekommen. With this factor, or this size, the measurement values ​​of the acceleration in the vertical direction and / or the signals generated therefrom are multiplied or generally applied, so that after one or two-fold integration of velocity or position values ​​are created whose source, although the used by the inertial sensor system acceleration sensors are but satisfy a barometric altitude signal in their characteristics or come close. Werden nun die korrigierten inertialen Höhenwerte mit den barometrischen zu Stützungszwecken fusioniert, so bewegen sich beide Höhensignale in einem Koordinatensystem, nämlich in dem der barometrischen Höhenmessung. If now the corrected inertial height values ​​fused to the barometric to support purposes, the two height signals move in a coordinate system, namely, where the barometric altitude measurement. Grundsätzlich kommt es darauf an, dass die beiden zum Einsatz gebrachten Bezugssysteme, nämlich das durch das Trägheitssensorssystem gewonnene und das durch die barometrische Höhenmessung gewonnene, zueinander kompatibel gemacht und dann zur Navigation verwendet werden. Basically, it is important that the two reference systems brought to use, namely, obtained by the inertial sensor system and obtained by the barometric altitude measurement can be made compatible with each other and then used for navigation.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. In the following the invention is explained with reference to the drawing.
  • Es zeigt: It shows:
  • 1 1 ein Blockdiagramm, welches Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung wiedergibt; a block diagram representing the method for error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor systems according to an embodiment of the invention in a schematic representation; und and
  • 2 2 ein Blockdiagramm welches Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen gemäß anderen einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung wiedergibt. a block diagram of the method for error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor systems according to another one embodiment of the invention represents in a schematic representation.
  • Das in This in 1 1 gezeigte Blockdiagramm gibt ein System zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen wieder, bei dem Messwerte der Beschleunigung vert accel in Höhen- oder Vertikalrichtung, dh erdfester (geodätischer) z-Richtung, durch Beschleunigungsmesser Block diagram shown represents a system for error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor systems accel vert in the measurement values ​​of the acceleration in the height or vertical direction, ie, Earth-fixed (geodetic) z-direction, by accelerometers 10 10 erfasst und gegebenenfalls geeignet transformiert werden und entsprechende Beschleunigungssignale erzeugt werden. are detected and optionally suitably transformed and corresponding acceleration signals are generated. Zur Erzeugung eines einer barometrischen Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals BVS (entspricht einer temperaturkorrigierten geodätischen Vertikalgeschwindigkeit GVS) werden die korrigierten Beschleunigungssignale representing for generating a barometric vertical velocity signal BVS (corresponding to a temperature-corrected geodetic vertical velocity GVS), the corrected acceleration signals 90 90 in einem ersten Integrierer in a first integrator 20 20 ein erstes Mal integriert. a first time integrated.
  • Ein die Höhe anzeigendes Signal IFBA wird erzeugt, indem das durch einmalige Integration erhaltene Signal BVS in einem zweiten Integrierer The height signal indicative of IFBA is generated by the signal BVS obtained by one-time integration in a second integrator 30 30 ein zweites Mal integriert wird. a second time is integrated. Das durch Trägheitsmessung gewonnene, die Höhe anzeigende Signal IFBA wird, nach einer Verzögerung ADS Delay, die das Signal IFBA und ein durch barometrische Messung aus einer genormten Standardatmosphäre gewonnener Höhenwert HSTDBARO auf eine einheitliche Zeitbasis bringt, in einem Subtrahierer The recovered by inertia measurement, the height indicative signal IFBA is, after a delay ADS delay, the signal IFBA and brings by barometric measurement of a standardized standard atmosphere derived height value HSTDBARO on a uniform time base, in a subtractor 82 82 mit HSTDBARO abgeglichen und an dieses angepasst, indem die Differenz über eine insgesamt mit dem Bezugszeichen HSTDBARO aligned with and adapted to this by the difference over a whole by the reference numeral 80 80 bezeichnete Rückkopplungsschleife (Feedback-Loop) zurückgeführt und mit dem Beschleunigungssignal und dem Geschwindigkeitssignal kombiniert wird. is returned designated feedback loop (feedback loop) and combined with the acceleration signal and the velocity signal.
  • Die Rückkopplungsschleife The feedback loop 80 80 umfasst einen ersten Addierer comprises a first adder 40 40 , der vor dem ersten Integrierer That before the first integrator 20 20 in den Pfad des Beschleunigungssignals eingefügt ist, und einen zweiten Addierer is inserted in the path of the acceleration signal, and a second adder 50 50 , der zwischen dem ersten Integrierer Disposed between the first integrator 20 20 und dem zweiten Integrierer and the second integrator 30 30 in den Pfad des einmal integrierten Beschleunigungssignals eingefügt ist. is inserted in the path of the once integrated acceleration signal. Dem ersten Addierer The first adder 40 40 wird das rückgekoppelte Signal einmal direkt nach Skalierung mit einer Konstante K2 und einmal nach Skalierung mit the feedback signal is extracted once with right after scaling by a constant K2 and once after scaling 25 25 einer Konstante K3 und Integration in einem weiteren Integrierer a constant K3 and integration in a further integrator 88 88 zugeführt. fed. Dem zweiten Addierer The second adder 50 50 wird das rückgekoppelte Signal nach Skalierung mit einer Konstante K1 zugeführt. the feedback signal is fed to scaling by a constant K1.
  • Eine Fehlerkompensation zur Korrektur von Temperaturabweichungen erfolgt durch Erzeugung einer Korrekturgröße, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur STT von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert. An error compensation for the correction of temperature deviations is carried out by generating a correction quantity which represents a function of the deviation of the actual temperature STT from standard temperature at the appropriate height.
  • Bei dem in In the in 1 1 gezeigten Trägheitssensorsystem erfolgt eine Fehlerkompensation zur Korrektur von Temperaturabweichungen durch Erzeugung einer Korrekturgröße, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur STT von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert. Inertial sensor system shown an error compensation to correct for temperature variations by generating a correction quantity which represents a function of the deviation of the actual temperature STT from standard temperature at the appropriate height. Die Vertikal-Beschleunigungen aus The vertical accelerations of 10 10 werden bei become at 90 90 mit dieser die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und daraus ein temperaturkorrigiertes, die barometrische Beschleunigung repräsentierendes Signal erzeugt. generated subjected to this temperature deviation representing correction quantity and therefrom a temperature corrected, the barometric acceleration indicative signal.
  • Bei dem in In the in 1 1 gezeigten Trägheitssensorssystem erfolgt eine weitere Fehlerkompensation zur Korrektur von Temperaturabweichungen für das Höhensignal, indem das zweimal integrierte, die Höhe in Vertikalrichtung anzeigende Signal IFBA bei Inertial sensor system shown there is a further error compensation for correcting temperature deviations for the height signal by the twice-integrated, the height in the vertical direction indicating signal for IFBA 60 60 einer kombinierten Druck und Temperaturkorrektur unterzogen wird. a combined pressure and temperature correction is subjected. Diese Druckkorrektur This pressure correction 60 60 erfolgt bezüglich QNH oder QFE und gleichzeitig als Temperaturkorrektur mit dem Signal STT. QFE QNH occurs with respect to or at the same time as the temperature correction to the signal STT. Das Signal wird bei The signal is at 80 80 als druck- und temperaturkorrigiertes Signal IFBAPTC ausgegeben. output as pressure and temperature corrected signal IFBAPTC. Das bei the at 70 70 ausgegebene Signal (nur druckkorrigiert) IFBAPC entspricht dem Stand der Technik. output signal (only pressure-corrected) IFBAPC corresponds to the prior art.
  • Das in This in 2 2 gezeigte Blockdiagramm gibt ein System zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen wieder, bei dem wiederum Messwerte der Beschleunigung in Höhenrichtung, dh erdfester z-Richtung, durch Beschleunigungsmesser Block diagram shown is a system for error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor systems again, in which again measured values ​​of the acceleration in the vertical direction, that is, Earth-fixed z-direction by accelerometers 10 10 erfasst und gegebenenfalls geeignet transformiert werden und entsprechende Beschleunigungssignale erzeugt werden. are detected and optionally suitably transformed and corresponding acceleration signals are generated. Zur Erzeugung eines eine Geodätische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals GVS werden die Beschleunigungssignale in einem ersten Integrierer For generating a a geodesic vertical velocity representative signal GVS the acceleration signals are in a first integrator 20 20 ein erstes Mal integriert. a first time integrated.
  • Ein die Höhe anzeigendes Signals IFBA wird erzeugt, indem das durch einmalige Integration erhaltene Signal GVS in einem zweiten Integrierer The height indicative signal IFBA is generated by the signal GVS obtained by one-time integration in a second integrator 30 30 ein zweites Mal integriert wird. a second time is integrated. Das durch Trägheitsmessung gewonnene, die Höhe anzeigende Signal IFBA wird, nach Verzögerung ADS Delay, die die Signale IFBA und HSTDBARO auf eine einheitliche Zeitbasis bringt, wiederum in einem Subtrahierer The recovered by inertia measurement, the height indicative signal IFBA is, after delay ADS delay that brings the signals IFBA and HSTDBARO on a uniform time base, in turn, in a subtractor 82 82 mit einem durch barometrische Messung aus einer genormten Standardatmosphäre gewonnenen Höhenwert HSTDBARO abgeglichen und an dieses angepasst, indem die Differenz über eine insgesamt mit dem Bezugszeichen compared with a product obtained by measurement from a standard barometric altitude value HSTDBARO standard atmosphere and adapted to this by the difference over a whole by the reference numeral 80 80 bezeichnete Rückkopplungsschleife (Feedback-Loop) zurückgeführt und mit dem Beschleunigungssignal und dem Geschwindigkeitssignal kombiniert wird, ähnlich wie bei dem in is returned designated feedback loop (feedback loop) and combined with the acceleration signal and the velocity signal, similar to the in 1 1 gezeigten Trägheitssensorssystem. Inertial sensor system shown. Die Rückkopplungsschleife The feedback loop 80 80 umfasst einen ersten Addierer comprises a first adder 40 40 , der vor dem ersten Integrierer That before the first integrator 20 20 in den Pfad des Beschleunigungssignals eingefügt ist, und einen zweiten Addierer is inserted in the path of the acceleration signal, and a second adder 50 50 , der zwischen dem ersten Integrierer Disposed between the first integrator 20 20 und dem zweiten Integrierer and the second integrator 30 30 in den Pfad des einmal integrierten Beschleunigungssignals eingefügt ist. is inserted in the path of the once integrated acceleration signal. Dem ersten Addierer The first adder 40 40 wird das rückgekoppelte Signal einmal direkt nach Skalierung mit einer Konstante K2 und einmal nach Skalierung mit einer Konstante K3 und Integration in einem weiteren Integrierer is the feedback signal once directly after scaling by a constant K2 and once after scaling by a constant K3 and integration in a further integrator 88 88 zugeführt. fed. Dem zweiten Addierer The second adder 50 50 wird das rückgekoppelte Signal nach Skalierung mit einer Konstante K1 zugeführt. the feedback signal is fed to scaling by a constant K1.
  • Bei dem in In the in 2 2 gezeigten Trägheitssensorsystem erfolgt eine Fehlerkompensation zur Korrektur von Temperaturabweichungen durch Erzeugung einer Korrekturgröße, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur STT von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert. Inertial sensor system shown an error compensation to correct for temperature variations by generating a correction quantity which represents a function of the deviation of the actual temperature STT from standard temperature at the appropriate height. Die im ersten Integrierer The first integrator 20 20 einmal integrierten, die Geodätische Vertikalgeschwindigkeit in Höhen- oder Vertikalrichtung (erdfester z-Richtung) repräsentierenden Signale GVS werden bei Once integrated, the geodetic vertical velocity in the height or vertical direction (Earth-fixed z-direction) representing signals are at GVS 90 90 mit dieser die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und daraus ein temperaturkorrigiertes, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierendes Signal BVS erzeugt. applied to this the temperature deviation representing correction quantity and therefrom a temperature corrected, the barometric vertical speed signal representing BVS generated.
  • Bei dem in In the in 2 2 gezeigten Trägheitssensorssystem erfolgt eine weitere Fehlerkompensation zur Korrektur von Temperaturabweichungen für das Höhensignal, indem das zweimal integrierte, die Höhe in Vertikalrichtung anzeigende Signal IFBA bei Inertial sensor system shown there is a further error compensation for correcting temperature deviations for the height signal by the twice-integrated, the height in the vertical direction indicating signal for IFBA 60 60 einer kombinierten Druck und Temperaturkorrektur unterzogen wird. a combined pressure and temperature correction is subjected. Das Signal IFBA wird weiterhin, wie bei dem in The signal IFBA will continue, as in the in 1 1 gezeigten Trägheitssensorssystem einer Druckkorrektur Inertial sensor system of a pressure correction shown 60 60 bezüglich QNH oder QFE unterzogen und gleichzeitig einer Temperaturkorrektur mit dem Signal STT und bei QFE QNH or subjected respect and at the same time a temperature correction to the signal STT and 80 80 als druck- und temperaturkorrigiertes Signal IFBAPTC ausgegeben. output as pressure and temperature corrected signal IFBAPTC. Das bei the at 70 70 ausgegebene Signal (nur druckkorrigiert) IFBAPC entspricht dem Stand der Technik. output signal (only pressure-corrected) IFBAPC corresponds to the prior art. Nach einfacher Integration der mit der Korrekturgröße beaufschlagten Signale entstehen so temperaturkorrigierte Geschwindigkeitswerte BVS bzw. nach zweifacher Integration Positionswerte IFBA; After a simple integration of acted upon by the correction quantity signals arise as temperature corrected speed values ​​BVS or after double integration position values ​​IFBA; IFBAPC, die einem barometrischen Höhensignal in hohem Maße entsprechen, und das Signal IFBAPTC, das einer geometrischen Höhe in besserem Maße entspricht. IFBAPC corresponding to a barometric altitude signal to a high degree, and the signal IFBAPTC corresponding to a geometric altitude better extent.
  • Alternativ können schon die die Messwerte der Beschleunigung in Höhenrichtung repräsentierenden Signale mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals BVS einmal integriert und zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die Höhe anzeigenden Signals IFBA; Alternatively, the measured values ​​of the acceleration representing in height direction signals with the temperature deviation representing correction amount can already acted upon and for generating a temperature-corrected, the barometric vertical velocity representative signal BVS integrated once and for generating a temperature-corrected, the height indicative signal IFBA; IFBAPC; IFBAPC; IFBAPTC ein zweites mal integriert werden. IFBAPTC a second time to be integrated.
  • Die Korrekturgröße kann aus dem Verhältnis der tatsächlichen Temperatur STT zur Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe erzeugt werden. The correction amount can be generated from the ratio of the actual temperature STT to the standard temperature at the appropriate height.
  • Die Korrekturgröße kann aus der Differenz der tatsächlichen Temperatur STT zur Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe erzeugt werden. The correction amount can be generated from the difference between the actual temperature STT to the standard temperature at the appropriate height.
  • Insbesondere ist das Verfahren für ein automatisch arbeitendes Flugführungs- oder Flugregelsystem vorgesehen. Specifically, the method for automatically operating a flight guidance and flight control system is provided.
  • Die statische und dynamische Genauigkeit des erfindungsgemäßen Systems erzielt eine erheblich höhere Genauigkeit in Vertikalmanövern. The static and dynamic accuracy of the system according to the invention achieves a significantly higher accuracy in the vertical maneuvers. Diese Vorteile sind besonders in hochpräzisen Flugführungs- und Flugregelungssystemen unabdingbar. These benefits are essential, especially in high-precision flight guidance and flight control systems. Einerseits steigt die absolut einhaltbare Genauigkeit bezüglich einer vordefinierten Flugbahn (zB Tiefflugführungssysteme), andererseits steigt durch die Konsistenz der Signale die Stabilität im Gesamtsystem. On one hand, the absolute maintainable accuracy increases with respect to a predefined flight path (eg, low-level flight management systems), on the other hand, the stability is increased by the consistency of the signals in the overall system. In der praktischen Erprobung konnten Stabilitätsgewinne um ca. 1,5dB nachgewiesen werden. In practical testing stability gains were detected by approximately 1.5 dB.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 10 10
    Beschleunigungsmesser accelerometer
    20 20
    Integrator integrator
    30 30
    Integrator integrator
    40 40
    Addierer adder
    50 50
    Addierer adder
    60 60
    Temperaturkorrektur temperature correction
    70 70
    Druckkorrektur pressure correction
    80 80
    Druckkorrektur pressure correction
    82 82
    ADS-Verzögerung ADS delay
    88 88
    Integrator integrator
    90 90
    Temperaturkorrektur temperature correction

Claims (8)

  1. Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorsystemen, bei dem Messwerte der Beschleunigung erfasst ( A method for error compensation of temperature variations in barometric based inertial sensor systems, in which measured values ​​of the acceleration detected ( 10 10 ) und geeignet transformiert werden und ein entsprechendes Beschleunigungssignal (vert accel) erzeugt und dieses zur Erzeugung eines eine geodätische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals (GVS) einmal integriert ( ) Are suitable and transformed, and a corresponding acceleration signal (vert accel) is generated and this for generating a a geodetic vertical velocity representative signal (GVS) integrated once ( 20 20 ) und zur Erzeugung eines die Höhe anzeigendes Signals (IFBA) ein zweites Mal integriert ( ) And (for generating a signal indicative of the height of IFBA) is integrated a second time ( 30 30 ) wird, wobei das gewonnene, die Höhe anzeigende Signal mit einem durch barometrische Messung aus einer genormten Standardatmosphäre gewonnenen Höhenwert (HSTDBARO) abgeglichen ( ) Is, wherein the recovered, the height indicative signal (with a product obtained by measurement from a standard barometric altitude value HSTDBARO standard atmosphere) adjusted ( 82 82 ) wird, wobei die Fehlerkompensation die Erzeugung mindestens einer Korrekturgröße umfasst, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur (STT) von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert, und dass das aus den Messwerten der Beschleunigung in der Höhenrichtung erzeugte Signal (vert accel; GVS; IFBA) mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden jeweiligen Korrekturgröße beaufschlagt wird, zur Bildung von Geschwindigkeits- und Positionswerten (BVS; IFBA), dadurch gekennzeichnet, dass das die temperaturkorrigierte Höhe anzeigende Signal (IFBA) zur Erzeugung eines temperatur- und druckkorrigierten, der geometrischen Höhe in besserem Maße entsprechenden Signals (IFBAPTC) einer weiteren Temperaturkorrektur bezüglich der tatsächlichen Temperatur (STT) und gleichzeitig einer Druckkorrektur ( ) Is the error compensation comprises generating at least one correction variable which is a function of the deviation of the actual temperature (STT) represents the standard temperature at the appropriate height, and that the signal generated from the measured values ​​of the acceleration in the direction of height (vert accel; GVS; IFBA) is subjected to the temperature deviation representing each correction quantity (in the formation of velocity and position values BVS; IFBA), characterized in that the temperature-corrected height indicative signal (IFBA) the geometric for generating a temperature- and pressure-corrected, height better extent corresponding signal (IFBAPTC) a further temperature correction with respect to the actual temperature (STT) and simultaneously a pressure correction ( 60 60 ) bezüglich des nach Standardatmosphäre auf Meeresniveau reduzierten gemessenen Luftdrucks (QNH) oder des gemessenen Luftdrucks am Boden bezogen auf die Ortshöhe (QFE) unterzogen wird. ) (In terms of reduced to sea level by standard atmosphere measured air pressure QNH) or the measured air pressure with respect to the floor on the local altitude (QFE) is subjected.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Messwerte der Beschleunigung in Höhenrichtung repräsentierende Signal (vert accel) mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals (BVS) einmal integriert ( A method according to claim 1, characterized in that the measured values of the acceleration representing in height direction signal (vert accel) acted upon by the temperature deviation representing correction amount and for producing a temperature-corrected, the barometric vertical velocity representative signal (BVS) integrated once ( 20 20 ) und zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die Höhe anzeigenden Signals (IFBA; IFBAPC; IFBAPTC) ein zweites Mal integriert ( ) And (to produce a temperature-corrected, the height indicative signal IFBA; IFBAPC; IFBAPTC) is integrated a second time ( 30 30 ) wird. ) becomes.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das einmal integrierte ( The method of claim 1 or 2, characterized in that the time integrated ( 20 20 ), die Geodätische Vertikalgeschwindigkeit in Höhenrichtung repräsentierende Signal (GVS) mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt ( ), The geodetic vertical velocity representative signal in the vertical direction (GVS) at which the temperature deviation representing correction amount applied ( 90 90 ) und daraus ein temperaturkorrigiertes, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierendes Signal (BVS) erzeugt wird. ) And therefrom a temperature corrected, the barometric vertical velocity representative signal (BVS) is generated.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturkorrigierte, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierende Signal (BVS) zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die Höhe anzeigenden Signals (IFBA; IFBAPC; IFBAPTC) ein zweites Mal integriert ( A method according to claim 3, characterized in that the temperature-corrected, the barometric vertical velocity representative signal (BVS) for generating a temperature-corrected, the height indicative signal (IFBA; IFBAPC; IFBAPTC) is integrated a second time ( 30 30 ) wird. ) becomes.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturgröße aus dem Verhältnis der tatsächlichen Temperatur (STT) zur Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe erzeugt wird. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the correction amount from the ratio of the actual temperature (STT) is generated at the standard temperature at the appropriate height.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturgröße aus der Differenz der tatsächlichen Temperatur (STT) zur Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe erzeugt wird. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the correction variable from the difference between the actual temperature (STT) is generated at the standard temperature at the appropriate height.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturgröße aus einem funktionalen Zusammenhang der tatsächlichen Temperatur (STT) zur Standardtemperatur und der Druckabweichung repräsentiert durch QNH oder QFE in der entsprechenden Höhe erzeugt wird. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the correction quantity of a functional relationship of the actual temperature (STT) to standard temperature and pressure deviation represented by QNH or QFE is generated at the corresponding height.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für ein automatisch arbeitendes Flugregelsystem vorgesehen ist. A method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the method is intended for an automatically operating flight control system.
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