DE1756619B2

DE1756619B2 - Doppler-Trägheits-Navigationsanlage

Info

Publication number: DE1756619B2
Application number: DE1756619A
Authority: DE
Inventors: Heinz Mt. Ksico N.Y. Buell (V.St.A.)
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1967-07-18
Filing date: 1968-06-18
Publication date: 1974-11-21
Also published as: GB1219862A; US3414899A; JPS5218592B1; DE1756619C3; FR1568612A; DE1756619A1

Description

5o

Die Erfindung betrifft dnc Doppler Träghcits-Naationsanlage. bei der die Tragheitseinrichtung im igkörper an einem von der Doppier-Radarantenne tfernten Ort angeordnet ist.

Kombinierte Doppler-Trägheits-Navigationsanla-1, wie sie aus den USA.-Patentschriften 3 914 763 d 3 028 592 bekannt sind, haben den grundsatzli- :n Vorteil, daß sich ihre Genauigkeit auf Grund de* Doppler-Radarteils auch über lange Zeitspannen nicht verschlechtert und daß sie gleichzeitig auf Grund des Trägheitsteils auf hochfrequente Schwankungen ansprechen. Bei der kombinierten Anlage werden bestimmte Geschwindigkeit*- und Richtung*-Bezugsgrööcn sowohl von dem Doppler-Radarteil als auch von dem Trägheitsteil gemessen und miteinander verglichen. Da die Genauigkeit der kombinierten Anlage davon abhängt, daß diese mitteinander zu vergleichenden Bezugsgrößen durch die Messung tatsächlich identischer Größen gewonnen werden, werden die beiden Teile der kombinierten Anlage zur räumlich starren Verbindung in der Regel direkt aufeinander montiert.

Es gibt jedoch Fälle, bei denen eine derartige starre Verbindung des Doppler-Radarteils mit dem Trägheitsteil unzweckmäßig oder gar unmöglich ist. Ein solcher Fall besteht insbesondere Ja.·!,:, wenn zur weiteren Steigerung der Genauigkeit ein Sternverfolgungsgerät eingesetzt wird, dessen Meßwerte mit den aus der Doppler-Trägheits-Anlage gewonnenen Großen verglichen werden sollen. Da die Doppler-Radarantenne auf den Erdboden ausgerichtet sein muß. wird sie zweckmäßigere eise an der Unterseite des Flugkorpers angeordnet. Da andererseits das Sternverfolgungsgerät der: Himmel beobachtet, befindet es ,ich vorzugsweise an der Oberseite des Flugkörpers. Aus diesen Umständen ergibt sich eine räumliche Trennung in Vertikal- und gewöhnlich auch in Horizontalrichtung zwischen dem etwa mit dem Sternverfolgungsgerät verbundenen Trägheitste'l und dem Doppler-Radarteil. Infolge der räumlichen Trennimg ist bei den unvermeidlich auftretenden Verwindungen innerhalb des Flugkörper-Aufbaus die starre räumliche Zuordnung zwischen den verschiedenen Teilen der Tragheitsanlage nicht mehr gegeben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen Navigmionsanlage diejenigen Fehler /u kompensieren, die sich aus unterschiedlichen Orientierungen zwischen dem Trägheitsteil und dem Doppler-Radarteil ergeben. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst. Durch die erfindungsgemäüi. Anordnung wird es mit verhältnismäßig einlaehen Mitteln ermöglicht, den Doppler-Radarteil praktisch ebenso genau zu machen, als ob er raumlich direkt und starr mit dem Trägheitsteil verbunden ware.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung eines hevorzug'len Ausfühuingsbeispiels an Hand der Zeichnungen naher erläutert. In den Zeichnungen /.eigt

I· ig. 1 eine teilweise in perspektivischer, schematicher Darstellung und teilweise als Blockschaltbild gezeigte Dopplcr-Trägheits-Navigationsanlage. und

Fig. 2 eine geometrische Ski/.ze. welche die verschiedenen bei diesem System vorkommenden Koordinaten-Achsen darstellt.

In Fig. 1 ist allgemein bei 10 eine stabilisierte Trägheitsplattform dargestellt. Die zwei Ständer 11, 12. welche als Teil des Rahmens des gesteuerten Fahrzeugs betrachtet werden können, tragen jeweils in Drehlagern in einer Geraden liegende Wellen 13, 14. deren gemeinsame Achse parallel zur Längsachse des Fahrzeugs verläuft. Die Welle 13 ist direkt mit dem Rotor einer Abtastvorrichtung 15 gekoppelt, beispielsweise eines Synchrogcbers. dessen Stator am Ständer 11 befestigt ist. Gleichermaßen ist die Welle 14dirckt mit dem Rotor eines Drcbmomcntcrzeiigers

16gekoppelt, welcher am Ständer U befestigt ibt. Die Enden der Wellen 13 und 14 tragen einen normalerweise horizontalen äußeren, ringförmigen Schwenkrahmen 17, welcher um die Längsachse oder RoII-ijchhe des Flugzeugs drehbar ist, wobei in dem Schwenkrahmen in einer Geraden liegende Wellen 18, 19 drehbar gelagert sind, deren gemeinsame Achse in bezug auf die Quer- oder Nickachse des Flugzeugrahmens ausgerichtet ist. Ein Ende der Welle 18 ist direK mit dem Rotor der Abtasteinrichtung 21 gekoppelt, während ein Ende der Welle 19 direkt mit dem Rotor des Motors 22 verbunden ist. Die Abtasteinrichtung und der Motor sind jeweils am ringförmigen Schwenkrahmen 17 befestigt. Die anderen Enden der Wellen 18, 19 tragen einen normalerweise vertikalen inneren Schwenkrahmen 23, welcher in Fig. I zwar abgebrochen dargestellt ist, jedoch vorzugsweise aus einem vollständigen Ring besteht und eine normalerweise vertikale Welle 24 enthält, welche in seinem oberen und unteren Teil drehbar gelagert ist. Die Welle 24 dient außer zur drehbaren Lagerung der Trägheitsplattform 28 auch als gemeinsamer Rotor für einen Drehmomenterzeuger 25, eine Abtasteinrichtung 26 und einen Koordinatenwandler 27. deren Staloren alle am Schwenkrahmen 23 befestigt sind. Die Plattform 28, welche senkrecht auf der Welle 24 steht, liegt daher normalerweise horizontal. Wenn nichts anderes festgestellt wird, ist anzunehmen, daß die Ausdrücke vertikal und horizontal nachfolgend stets auf eine örtliche Vertikale bezogen sind, welche durch den Flugzeugrahmen und den Erdmittelpunkt geht.

Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, sind auf der Trägheitsplattform 28 mit dieser drehbar zwei Kreisel 31, 33, ein Beschleunigungsmesser 34 und ein Stcrnverfolgungsgerät 35 direkt befestigt.

Jeder Kreisel besteht vorzugsweise und beispielsweise aus einem bekannten integrierenden Meßschwimmkreisel mit zwei Achsen, dessen zwei Abgriffsachsen mit der Achse des zylindrischen Gehäuses zusammenfallen, während seine zwei Meßachsen senkrecht zu den Drehachsen bzw. den Abgriffsachsen liegen. Die Kreisel sprechen daher auf Drehmomente an, deren Komponenten ihre Kreiselscheiben um jeder der Meßachsen zu drehen suchen, und sie sprechen auf solche Drehmomente durch Präzession um ihre entsprechenden Abgriffsachsen an. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Kreisel 31 so angeordnet, daß eine seiner Meßachsen parallel zu einer Abmessung der Plattform 28 verläuft, während seine andere Meßachse senkrecht zu der ersten Achse und parallel zur anderen Abmessung der Plattform liegt. In ähnlicher Weise ist der Kreisel 33 auf der Plattform so angeordnet, daß eine seiner Meßachsen senkrecht auf der Plattform oder parallel zur Welle 24 verläuft. Die andere MeSachse des Kreisels 33 ist tatsächlich überflüssig und muß nicht beachtet werden. Fis wird bemerkt, daß der Kreisel 33 durch einen einachsigen Kreisel ersetzt werden kann und daß zwei getrennte einachsige Kreisel an die Stelle des Kreisels 31 gesetzt werden können, wobei die dargestellte Anordnung lediglich im Interesse einer gedrängten Bauweise bevorzugt wird.

Bekanntlich ist jeder Kreisel mit einer Abtastvorrichtung an seiner Abgriffsachsc versehen, welche ein elektrisches Signal erzeugt, das das Zeitintegral der Drehgeschwindigkeit um die Meßachse angibt. Weiter ist jeder Kreisel mit einem Paar von Drehmomenterzeuiiern verseht!·., welche die Aufgabe von Drehmomenten auf jede Abgriffsachse ermöglichen. Infolge seiner Anordnung tastet der Kreisel 31 Drehungen um aufeinander senkrecht stehende Achsen in der Ebene der Plattform ab, und seine Abtast-

s vorrichtungen erzeugen daher Signale, wenn die Plattform 28 von der horizontalen Lage abweicht oder kippt. In gleicher Weise tastet der Kreisel 33 Drehungen der Plattform 28 um eine vertikale Achse ab, welche senkrecht auf der Ebene der Plattform steht, u/id dadurch werden Fehlersignale der Azimutlage erzeugt.

Wenn die Plattform anfänglich horizontal eingestellt wird, ist eine der Meßachsen des Kreisels 31 auf eine geeignete Bezugsrichtur.g, beispielsweise die

wahre Nordrichtung, ausgerichtet und seine andere Meßachse ist daher auf die wahre Ostrichtung ausgerichtet. Offensichtlich kann start dessen irgendeine jt-y-Koordinatenorientierung im Trägheitsraum gewählt werden, wobei die Nord- und Ostrichtung hier

-° lediglich zum Zweck der Erläuterung bevorzugt wird. Daher mißt der Kreisel 33 (Der Azimutkreisel) die Winkelabweichung der Platform 28 oder den Kurs in bezug auf die wahre Nordiichtung.

Um eine äußerste Genauigkeit im Kursdatenaus-

*5 gang der Trägheitsplattform zu gewährleisten, ist ein ix'kanntes Sternverfolgungsgerät 35 direkt auf dieser angebracht, wie schematisch angedeutet, und wird in einer über den Azimutkreisel 33 geschlossenen Schleife verwendet. Da die baulichen Einzelheiten von Sternverlolgungsgeräten bekannt sind und für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung weiter nicht erforderlich sind, werden sie nicht beschrieben. Es genüge die Feststellung, daß durch optische Abtastung der Winkelbeziehungen zwischen seiner augenblicklichen t.age und einem bekannten Sternhaufen und anschließendes Vergleichen dieser Information mit in einer Digitalrechenanlagc gespeicherten Daten das Sternverfolgungs.gerät in der Lage ist. extrem genaue, fortlaufende Kursausgangsdaten zu liefern, vorausgesetzt, daß eine gleichermaßen genaue Vertikalformation zur Verfugung steht. Erfindungsgemäß wird die vom Sternverfolgungsgerät erhaltene Kursinformation ständig mit der vom Azimr.tkreisel gelieferten Kursinformation verglichen und jedes zwischen diesen bestehende Fehlersignal auf den Kreisel zurückgekoppelt, um diesen ständig nachzuführen. Auf diese Weise kann gesagt werden, daß das höchst genaue Sternverfolgungsgerät ständig den weniger genauen Kreisel eicht. Die höchst genaue Kursinformation.

so welche von der kombinierten Stern-Trägheitsanlagc erhalten wird, kann sodann in anderen Teilen der Anlage verwende· werden.

Zur Erläuterung werde angenommen, daß das Fahrzeug 3uf einem Kurs mit einem Kurswinkel Null

s5 gesteuert wird. Das bedeute;, daß die Nord-Bezugsrichtunj, der Plattform und die: Längsachse des Flugzeugs parallel sind. Weiter werde angenommen, daß im Augenblick keine Änderungen im Roll- und Nickwinkel vorkommen und daher die Plattform 28 horizontal bleibt. Nun werde angenommen, daß das Fahrzeug seinen Kurs ändert und die Plattform 28 sich mit dem Flugzeug um die Hoch- oder Kursachse desselben dre'nt. Diese Bewegung übt ein Drehmoment auf die Meßachse des Azimutkreiscls aus, wodurch der Kreisel veranlaßt wird, um seine Abgriffsachsc zu präzedieren. Die Abtasteinrichtung des Kreisels tastet das Ausgangsdrehmoment ab und erzeugt ein dazu proportionales Fchlcrsignal, welches sodann auf den

Servomotor 25 zurückgekoppelt wird. Der letztere treibt in Abhängigkeit davon die Welle 24 in der erforderlichen Richtung an, um den Nordausrichtungsfehler des Azimutkreisels und dadurch sein eigenes Ürehmoment-Meßsignal zu Null zu machen. In diesem Zeitpunkt ist anzunehmen, daß die Plattform wieder auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet ist. Dies ist jedoch infolge der zufälligen Auswanderung des Kreisels selten der Fall. Um diesen Auswandcrungsfehler des Kreisels auszuschalten, wird die Kreiselkursinformation durch die Abtasteinrichtung 26 weitergegeben und auf das Stcrnverfolgungsgerat 35 gegeben. Vorher hat das Stcrnverfolgungsgerat die Kurswinkclinformation sehr genau gemessen und gespeichert, als sich die Plattform 28 w.n der wahren Nordrichtung wegdrehte. Durch Vergleichen dieser Daten mit der vom Kreisel abgelesenen und von der Abtasteinrichtung 26 weitergegebenen Kursinformation kann ein Fehlcrsignal im Sternvcrfolgungsgcrät erzeugt werden, welches der Auswanderungsgeschwindigkeit des Kreisels entspricht. Dieses Fchlcrsignal wird sodann durch den Drehmomenteingang des Kreisels rückgekoppelt, um dessen Abgriffachse eine entsprechende Präzession zu erteilen und außerdem den Motor 25 zu erregen, bis die von der Abtasteinrichtung 26 abgelesene Winkelinformation gleich dem vom Stcrnverfolgungsgerat gemessenen Kurswinkel ist. Es wird daher festgestellt, daß die am Leiter 40 zur Verfügung stehende Information für alle Absichten und Zwecke gleich dem augenblicklichen wahren Kurs, gesehen von der Stern-Trägheitsplattform, ist. Diese sehr genaue Angabe wird durch die Servoanordnung 41 und die Drehung der Welle 42 der letzteren weitergegeben und in anderen Teilen der Atndge verwendet, wie weiter unten erläutert.

Um die Plattform 28 horizontal zu halten, wird der Kreisel 31 im wesentlichen in der gleichen Weise verwendet wie der Kreisel 33. Das heißt, der Kreisel 31 tastet Drehungen um seine Nord- bzw. Ost-Mcßachse ab, und die entsprechenden Abtasteinrichtungen erzeugen Fehlersignale, wenn die Plattform 28 sich neigt. Diese Fehlcrsignale können jedoch nicht direkt zur Ausrichtung der Plattform verwendet werden, da die Nordachse im allgemeinen nicht parallel zur Längsachse des Flugzeugs verläuft. Statt dessen werden die Abtasteinrichtungen am Kreisel 31 mit den Rotorwicklungen eines bekannten induktiven Koordinatenwandlers 27 gekoppelt, dessen Rotor durch die Welle 24 eingestellt wird, wie oben erläutert. Da dieser Koordinatenwandler zur Umwandlung der im Nord-Ost-Koordinatensystem der Trägheitsplattform erzeugten Fehlersignale in entsprechende Fehlersignale im Koordinatensystem des Flugzeugrahmens geeignet ist. kann er geeignete Fehlersignale auf die Schwenkrahmen-Drehmomenterzeuger 16 bzw. 22 geben, um die Plattform auszurichten.

Es ist ersichtlich, daß bei ursprünglicher horizontaler Einstellung der Plattform 28 die oben beschriebene Vorrichtung dieselbe in dieser Lage zu halten sucht. Die Plattform würde jedoch unter Umständen infolge der Erdkrümmung, der Bewegung des Flugzeugs in bezug auf die Erde und der allen Kreiseln innewohnenden willkürlichen Auswanderungsgeschwindigkeiten von der horizontalen Lage abweichen. Die Wirkung dieser Faktoren wird durch die restliche, unmittelbar nachfolgend zu beschreibende Vorrichtung außerordentlich gering gemacht.

Fs ist zwar eine horizontale Plattform zur Erzeugung der extrem genauen vertikalen Bezugsinformation notwendig, welche für das Sternvcrfolgungsgerät 35 und die unter Umständen in Verbindung mit dci Doppler-Trägheitsanlage im Fahrzeug verwendete Hilfsvorrichtung erforderlich ist. Der Hauptzweck für die Aufrechterhaltung der Ausrichtung der Plattform besteht jedoch darin, eine Unterstützung für den zweiachsigen Beschleunigungsmesser 34 zu schaffen, so daß er lediglich die Fahrzcugbeschleunigung und

ίο niciii die Schwcrkraftbeschleunigung mißt. Da, wie erläutert, die I unktion der Träghcitsanlage in der Messung der Geschwindigkeit durch Integrieren der Ausgänge eines Beschleunigungsmesser bestellt, ist die zweiachsige Einheit 34 auf der Plattform 28 befe-

t5 stigt. so daß ihre Meßachsen längs der wahren Nordtind wahren Ost-Bczugsrichtung ausgerichtet sind, welche durch die Wirkung des Sternverfolgungsgerätes in der Servoschleifc des Azimutkreisels erzeugt werden. Da zweiachsige Beschleunigungsmesser der

«ο erfindungsgemäß bevorzugten Art bekannt sind, genügt es für die Erläuterung der vorliegenden Erfindung, wenn von diesen lediglich angenommen wird, daß der Beschleunigungsmesser zwei unipolare Ausgangsspannungen liefert, deren Polaritäten und Grö-

a5 Ben den gemessenen Betrag der Fahrzeugheschlcunigung in der Nord- bzw. Ostrichtung darstellen Dementsprechend wird ständig eine Spannung proportional zur Beschleunigung in der Nordrichtung längs eines Schaltungswcges 43 auf eine Integrator-

schaltung 44 gegeben, deren Ausgang proportional zur I lugzeuggeschwindigkcil in der Nordrichtung 1 \, ist. Diese Spannung wird sodann durch eine Schleife rückgekoppelt, welche den Leiter 45. den Summierpunkt 46. den leiter 48. den Block 51 und den Leiter

i.s 50 enthält, und wird auf den Drehmomenteingang des Kreisels 31 gegeben, so daß die Nordabgriffachse des letzteren ständig leicht präzediert. um die Plattform 28 horizontal zu halten, wenn das Flugzeug über die gekrümmte Oberfläche der Erde gesteuert wird. Der

Block 51 ist instrumentcnmäßig in bekannter Weise ausgerüstet, so daß ein Untersetzungsfaktor gleich dem Eidradius erzeugt und ein weiterer Korrekturfaktor eingeführt wird, welcher notwendig ist, da die Erdkrümmung nahe den Polen sich von derjenigen

(5 nahe dem Äquator unterscheidet.

In gleicher Weise wird die der Beschleunigung in üer Ostrichtung entsprechende A-sgangsspannung vom Beschleunigungsmesser 34 längs dem Leiter 53 zur IntegTatorschaltung 52 gespeist, deren Ausgangs

5" spannung der Geschwindigkeit in der Ostrichtung V_Fl entspricht. Die letztgenannte Spannung wird sodanr durch eine Schleife, welche den Leiter 54, den Sum mierpunkt 55, den Leiter 56, den Block 57 (desser Funktion gleich derjenigen des obigen Blocks 51 ist)

;,5 den Summierpunkt 58 und den Leiter 59 enthält, zurr Drehmomenteingang des Kreisels 31 rückgekoppelt um die Ost abgriff achse des letzteren in Präzession zi versetzen und dadurch ständig für denselben eine neu» Nullbezugslagc mit einer Geschwindigkeit einzustel

<>o lcn, welche durch die sich ändernde Erdkrümmunj in der Ostrichtung bestimmt wird. Da der Beschleuni gungsmesser die Beschleunigung in bezug auf dei Trägheitsraum mißt, geben jedoch seine integrierte! Ausgänge die Geschwindigkeit in bezug auf den Trag heitsraum an. Es ist daher nötig, eine Korrektur zun Ausgleich der Wirkung der Winkclbewegung der Erdi längs der Ost-Westachse anzubringen, um die Boden geschwindigkeit für die Navigation über die Erdober

lache zu erhalten. Dieses Erfordernis wird erfüllt, in-Jem ein Kortckturfaktor gleich der Erddrchungsgeschwindigkeil bezüglich des Fixsternhimmds in die üstschlcife eingeführt wird, wie allgemein durch der Pfeil 60 und den Summierpunkt 58 angedeutet, und intiom Ausgleichswerte für ('oriolisbeschleunigungen in die Nord- und Ostschleife eingeführt werden, wie allgemein durch die Pfeile 61 bzw. 62 angedeutet.

Aus dem Gesagten ist zu entnehmen, daß eine reine Träghcitsanlage genaue Ausgangssignale liefern kann, welche die lineare horizontale Geschwindigkeit in der Nord- und Ostriehtung sowie einen wahren Kurs angeben. Außerdem erzeugt diese Anlage eine Angabe der wahren Vertikalrichtung, wie sie durch die horizontale Ausrichtung der Plattform 28 dargestellt wird und in der Praxis gemessen wird, indem die Komponenten der Roll- und Nickdaten von Schwenkrahmen tragenden Abnahmevorrichtungen 15 und 21 gewonnen werden, wobei diese Komponentenausgange schematisch an den Datenausgangsleitungen 29 bzw 30 angedeutet sind. In den bisherigen Ausführungen wurde jedoch nicht berücksichtigt, was geschieht, wenn ein Fehler in der Vertikalen vorhanden ist, d. h.. wenn die Trägheitsplattform 28 nicht horizontal ausgerichtet ist. Außerdem wurden die Wirkungen der Freiselauswanderung. des Beschleunigungsmesser-Rauschens, der Gerätefehler u. dgl. nicht berücksichtigt. Es ist klar, daß ein Fehler in der Vertikalen eine Komponente der Schwerkraftbeschlcimigung hervorruft, welche im Beschleunigungsmesserausgang aultritt und nach der Integrierung zu einem Fehler in der Geschwindigkeit und infolgedessen /u Fehlern in den Drehmomentbeträgen und dem Kurs des Kreisels führt. Gleichermaßen führen Kreiselauswandcrung und Fehler in der Berechnung der Erddrchgeschwindigkcit zu Fehlern in den Drehmomentbeträgen bzw. der Bodengeschwindigkeit, während Beschlcunigungsmesserfehler die gleiche Wirkung wie eine Schwerkraftkomponentc haben. Auch wenn anfänglich keine Fehler vorhanden sind, wirken die gerade beschriebenen Fehler oder das Rauschen als zwangläufige Funktionen? welche Störungen verursachen, die durch jede der Schleifen fortgepflanzt werden und dadurch Fehler in der Vertikalen, der Geschwindigkeit und dem Kurs hervorrufen. Durch Ableitung der Differentialgleichungen, welche das Verhalten einer Schleife beschreiben, welche einen Kreisel, einen Beschleunigungsmesser und einen Integrator enthält, wobei diese Schleife den obengenannten zwangläufigen Funktionen unterworfen ist, kann darüber hinaus leicht gezeigt werden, daß die betreffenden Schleifen notwendigerweise ungedämpft sind. d. h. Fehler, welche bei der Messung der Geschwindigkeit und der Vertikalen in der Anlage auftreten, werden nicht herausgemittelt, sondern treten in Schwingungsform auf und bestehen in unbestimmter Weise bei einer konstanten charakteristischen Frequenz. Wenn nicht eine gewisse Dämpfung vorgesehen wird, steigt die Amplitude dieser Schwingung ständig und erreicht im Verlauf der Zeit allmählich unzulässig hohe Werte.

F:s ist in der Technik bekannt, daß die in jeder Schleife einer reinen Trägheitsanlage entstehenden Schwingungen gedämpft oder sogar vollständig ausgelöscht werden können, indem eine äußere, unabhängige Geschwindigkeitsmcßcinrichtung verwendet wird, wie sie durch eine Dopplcrradaranlagc gebildet wird Die zwei Geschwindigkeitsmessungen können sodann verglichen und ihre Differenz zur Korrektur der Ί rägheitsanlagc verwendet werden.

Zur Erläuterung werde vorübergehend angenommen, daß statt der innerhalb des in Fig. 1 gestrichelten Rechtecks 100 gezeigten Vorrichtung eine bekannte Dopplerradaranlage vorhanden wäre, welche zur von der Träghcitsanlage unabhängigen Erzeugung von Ausgangsdaten geeignet ist. die den Messungen der linearen Horizontalgeschwindigkeit in Richtung des Bodenkurses K_(i, und dem Abtriftwinkel Λ,, des Flugzeugs entsprechen. Weiter sei angenommen, daß kein Alisrichtungsfehler infolge einer Biegung des Flugzeugrahmens zwischen der Bezugsachse der Trägheitsplattform und der Bezugsachse der Dopp-

«5 lerantcnnc vorhanden sei. Durch algebraische Addition des wahren Kurswinkcls, welcher durch die AzimutabUst- oder Abnahmeeinrichtung der Trägheitsplattform erhalten wird, zum Abtriftwinkel, welcher vom Dopplerempfänger erhalten wird, kann nun die

«ο resultierende Gcsamtkurswinkcl-lnformation verwendet werden, um den Dopplergeschwindigkcitsausgang in eine Nordkomponente K_v/) und eine Ostkomponcntc V_tn umzuwandeln und dadurch die von der Dopplcranlagc gemessene Bodenkursgeschwindigkeit /um Bez.ugskoordinatensystem der Trägheitsplattforrn in Beziehung zu setzen. Die umgewandelten Dopplcirgeschwindigkeitskomponentcn können nun über Leiter 64 bzw. 65 auf die Trägheitsanlagc gegeben und direkt mit den von der Trägheitsanlage erzeugten Geschwindigkeitskomponenten in der Nordbzw. Oiitrichtung verglichen werden. Die daraus erhaltenen Geschwindigkeitsfehlersignale werden sodann zur Abstimmung und Dämpfung jeder Schleife verwendet, bevor sie zu ihren entsprechenden Krcisel-Drehmomentbctragen addiert werden.

Insbesondere werden die unabhängig gemessenen Dopplcrgeschwindigkeitskomponenten algebraisch zu den entsprechenden, von der Trägheitsanlage erzeugten Geschwindigkeiten in Summiervorrichtungen

1" 66 bzw. 67 addiert, so daß Fchlersignale 4^, ,W₁ in den Leitungen 70 bzw. 71 erzeugt werden. Diese Fchlersignale. welche die augenblickliche Differenz zwischen den mit der Trägheitsanlage gemessenen und den mit der Doppleranlage gemessenen Geschwindig-

».< keitskomponcnten wiedergeben, werden sodann durch die Nord- bzw. Ost-Trägheitsschleife zurückgckoppel«. um die Nord- und Ostabgviffachse im Kreisel 31 abzugleichen, bis die genannten, unabhängig gemessenen Geschwindigkeitskoniponenten gleich sind.

Gleichzeitig werden die Differenzsignale zur Dämpfung um jeden Integrator rückgekoppelt. Wenn die? in einem stationären Zustand geschieht, wird die allmähliche Entstehung von Fehlern in der Trägheitsanlagc verhindert, und die Trägheitsplattform wird stan dig in ihrer horizontalen Bczugslage gehalten.

In einer geschlossenen Schleife, in der die Erzeugung von Fehlersignalcn Kräfte zur Rückführung dei Anlage in den Gleichgewichtszustand hervorzunsfer sucht, bewirken die Fchlersignale, daß die Anlag» über die Gleichgewichtsstcllung hinausschießt und un diese !Stellung mit einer Schwingungsfrequenz ode -periode schwingt, welche von den Eigenschaften de Anlage abhängt. Eine verbundene Doppler-Träg heitsanlage stellt keine Ausnahme dar. Tatsächlich ha sich herausgestellt, daß ein optimaler Betrieb eine solchen Anlage sich einstellt, wenn die Eigenschaftci der Gcschwindigkeitsfehler-Rückkopplungsschlcifei so gewählt sind, daß jede Schleife mit der sogenannte!

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Schuler-Frequen/. oder mit einer Periode von etwa JS4 Minuten schwingt.

Dementsprechend ist die Nord-Geschwindigkeitsfehlerschleife. welche den Beschleunigungsmesser 34. den Integrator 44, die Summierpunkte 66 und 46, den Leiter 48, den Block 51, den Leiter 50 und den Kreisel 31 enthalt, mit einer geeigneten, allgemein durch den Block 72 bezeichneten und zweckmättigerweise mit dem griechischen Buchstaben Alpha versehenen Oämpfungseinstellanordniing verschen, so daß diese Schleife auf eine Periode von etwa N4 Minuten eingestellt werden kann. Da dies die Higcnschwingungspcriode der Schleife verändert, wird es Abstimmung genannt.

In gleicher Weise ist die Ost-Gcschwindigkeitsfehlerschleifc, welche den Beschleunigungsmesser 34. den Integrator 52, den Leiter 63. die Summierpunkte 67 und 55, den Block 57, den Summierpunkt 58, den Leiter 59 und den Kreisel 31 enthält, mit einer geeigneten Alpha-Dämpfungseinstellanordnung 73 versehen, so daß sie in genau der gleichen Weise nach Schüler abgestimmt werden kann.

Da eine gewisse Form von Dämpfung von einer äußeren Geschwindigkeitsquelle erforderlich ist. werden bekannte Regel-Rückkopplungsschleifen verwendet, um die Fehlersignale A K_v, A V_r auf den Hingang jedes Geschwindigkeitsintegrators 44 und 52 zu geben. In der Nordschleifc wird die richtige Dämpfungseinstellanordnungerzeugtund zweckmäßigerweise durch den griechischen Buchstaben Gamma gekennzeichnet. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird diese Fehlerrcgelungs-Dämpfungvonder Leitung 70 genommen und negativ in den Integrator 44 über den Summierpunkt 77 rückgekoppelt.

In entsprechender Weise ist eine Fehlerrcgelungs-Rückkopplungsschleife in der Ostschleife um den Integrator 52 vorgesehen, welche die Leitung 71. die Gamma-Dämpfungseinstellanordnung 76 und den Summierpunkt 78 umfaßt.

Wenn daher «.lie Wirkungsweise einer Doppler-Trägheits-Navigaiionsanlage zusammengefaßt wird, läßt sich feststellen, daß die Dopplerradaranlage unabhängig von der Trägheitsanlage Messungen der Bodenkursgeschwindigkeit und des Abtriftwinkels liefert. Die erstere wird in Nord- und Ostkomponen^en zerlegt und kontinuierlich mit der Nord- und Ostkomponente der Geschwindigkeit verglichen, welche von der Trägheitsanlage gemessen werden. Die erhaltenen Fehlersignalc werden sodann zur I rägheitsplattform rückgekoppelt, um ständig den Trägheits-Geschwindigkeitsausgang in bezug auf den Geschwindigkeitsausgang der Radaranlage auszugleichen und dadurch die Plattform unabhängig vom Fortschreiten der Zeit horizontal ausgerichtet zu halten.

In der obigen Beschreibung einer Doppler-Trägheitsanlage mit einem Sternverfolgungsgerät zur Erzielung genauer Kursausgänge wurde angenommen, daß kein Orientierungsfehler zwischen der Stern-Trägheitsplattform und der Dopplerantenne vorhanden ist. Beim Einbau solcher Anlagen in Luftfahrzeuge ist es jedoch, wie oben erwähnt, oftmals notwendig, die Plattform und die Antenne räumlich zu trennen. Im Flug ergeben sich daraus unabänderliche Verbiegungen des Flugzeugrahmens, wodurch eine willkürlich schwankende Entorientierung zwischen der Bezugsachse der Stern-Trägheitsplattform und der Bezugsachse der Dopplerantenne hervorgerufen wird, was wiederum zu einer Verfälschung der Dopple •■geschwindigkcitsausgänge insbesondere in Abtrift- oder Querkursrichtung führt.

Um dieses Problem genauer zu erläutern, wird nunmehr auf Fig. 2 Bezug genommen.

Die Dopplcrradaranlage mißt genau den Bodengeschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs bezüglich einer K(Kirdinatenbe/ugsachse an seiner Antenne. Daher erzeugt die Radaranlage im Zusammenhang mit Fig. 2 eine brauchbare Ausgangsinformation ein-

'" schließlich der Bodenkursgeschwindigkeit V_fl, und des Abtriftwinkels Λ_η, wobei angenommen wird, daß die Antennenbezugsachse mit der Längsachse des Flugzeugrahmens in der Befestigungsstellung der Antenne zusammenfällt. In gleicher Weise mißt die

«5 Stern-Träghcitsanlagc die Nord- und Oslkomponentc von l'_(i,, nämlich V_SI und K_M, bezüglich der Längsachse des Flugzeugrahmens in der Ikfestigungsstellc der Stcrn-Trägheitsplattform. Idealerweise sollte nun in Abwesenheit einer Verbiegung des Flugzeugrah-

mens »im Flug« die Bezugsachse der Plattform und die Bezugsachse der Antenne zusammenfallen. Unter tatsächlichen Flugbedingungen werden jedoch, wie erwähnt, diese Achsen ständig in bezug aufeinander entorientiert. Daher ist in Fig. 2 der Winkel AH so

^a5 gewählt, daß er den Winkelfehler zwischen den betreffenden Achsen darstellt, wobei bemerkt wird, daß AH selten eine feste Winkelabweichung bedeutet, sondern sich ständig in einer schnell und willkürlich schwankenden Weise ändert.

Es wird daran erinnert, daß der Doppler-Gcschwindigkeitsausgang V_ul durch den Gesamtkurswinkel

\ . wiedergegeben wird, wobei H_Wahr gleich dem höchst genauen, von der Stern-Tnigheitsplattform erhaltenen Kurswinkel und n„ ein vom Dopplerempfänger erhaltenes genaues Maß des Abtriftwinkels darstellt. Wenn diese Umwandlung in .\nwescnheit des Ori-

»o entierungsfehlers AH versucht wird, haben die resultierenden Geschwindigkeitskomponenten K_v() und V₁₁, beträchtliche Winkel-Umwandlungsfehler bezüglich der wahren Nordrichtung bzw. der wahren Ostrichtung, wie aus Fig. 2 deutlich zu sehen.

Es ist daher offensichtlich, daß bei der Möglichkeil einer konstanten Berechnung des Orientierungsfehlers AH dessen zugehöriges Fehlersignal im Umwandlungsverfahren entsprechend verwendet werdei kann, um unverfälschte Geschwindigkeitskoniponen-

5» ten V_ND und V_ED zu erzeugen. Infolge der sich schnei ändernden und willkürlichen Natur der in der Praxi: auftretenden Biegungsarten hat es sich jedoch als un praktisch erwiesen, AH direkt zu messen.

Erfindungsgemäß wird vielmehr ein mehr indirek tes Berechnungsverfahren vorgeschlagen, welches zu Entwicklung von geeigneten und ausreichenden Ein richtungen zur wirksamen Befreiung von Stern Doppler-Trägheitsanlagen von den unerwünschtei Wirkungen führt, weiche durch Entorientierungei

zwischen der Stern-Trägheitsplattform und de Dopplerantenne erzeugt werden. Diese Einrichtun gen sind schematisch in dem gestrichelten Rechtec¹ 100 in Fig. 1 dargestellt.

In dieser Figur ist eine bekannte Dopplerradaran

fi5 lage mit einem Sender-Empfänger 80 und einer An tenne 81 dargestellt. Der Senderempfänger liefert Mi krowellenencrgie y.ur Antenne, welche sodann di Energie zur Erde in Form einer Mehrzahl von Strah

lenbiindeln abstrahlt. Infolge der Relativbewegung /wischen der Firde und dem Fahrzeug wird der von der Erde reflektierte und von der Antenne und vom Fimpfänger aufgenommene Anteil der Energie der bekannten Dopplcr-Frequenzverschiehung unterworfen. Diese Information wird sodann in der F^;reqiien/.nachführanordnung des Empfängers verarbeitet, so daß zwei Ausgangssignalc erhalten werden, deren erstes die Bodenkursgeschwindigkeit V_u] und deren zweites ein Fchlersignal darstellt, welches der Abweichung der Antennenausrichtung vom Bodenkurs en'spricht. Dieses letztere Fehlcrsignal kann auf einen nicht gezeigten Azimut-Scrvomechanismus gegeben werden, um die Antenne bezüglich des Hodenkurses wieder auszurichten, in welchem Fall ein den Abtriftwinkel <\, des Fahrzeugs anzeigender Ausgang von der Welle des Servomotors abgenommen werden kann. Diese Abtriftwinkclinformation kann sodann durch ifinen normalen Synchro-Umformer in Spannungsinformation umgewandelt werden. In Fig. 1 ist gezeigt, daß der Doppler-Scndcrempfänger 80 zwei Ausgangsleitungen 82 und 83 aufweist, um jeweils die der Bodenkursgeschwindigkeit bzw. dem Abtriftwinkel entsprechenden Informationen verfügbar /.u machen.

Um die WinkeloTientierung der Bezugsachse der Antenne bezüglich der Bezugsachsc der Träghcitsplaltform auszugleichen, wird erfindungsgemäß ein verhältnismäßig billiger, bekannter, einachsiger Kurskreisel räumlich genügend nahe an der Dopplerantennc angeordnet, so daß die Winkclorientierungen der Antennenbezugsachse bezüglich der Bezugsachse der Trägheitsplattform direkt auf das äußere Gehäuse des Kreisels übertragen werden. Zur bequemeren Darstellung ist daher der Kurskreisel 85 direkt auf der Oberseite der Dopplcrantcnnc mittels einer gemeinsamen Trägerplatte 86 angeordnet, wobei die Meßachse 88 des Kreisels normal zur Antennenebene verläuft, wie dargestellt. Mit anderen Worten, wenn das Fahrzeug horizontal liegt, so ist die Meßachse parallel zu einer örtlichen Vertikalen, welche durch das Fahrzeug und durch den Erdmittelpunkt verläuft. Es ist natürlich klar, daß sich die Antenne im Azimut bezüglich der Platte 86 frei drehen kann, wobei die letztere am Fahrzeugrahmen befestigt ist. Weiter können die an den Leitungen 29 und 30 auftretenden Roll- und Nickdaten, wenn gewünscht, verwendet werden, um nicht gezeigte Drehmomenterzeuger für den Antennenschwenkrahmen anzutreiben, so daß die Trägerplatte 86 in der Nick- und Rollebene stabilisiert wird und dadurch sowohl die Antenne als auch der Kreisel in einer horizontalen Lage gehalten werden. Vor dem Start, wenn sich das Fahrzeug auf dem Boden befindet, wird der Kurskreisel nur etwa auf die wahre Nordrichtung eingestellt. Das bedeutet, daß die NuIlpräzessions- oder Bezugslage der Kreiseldrehachse grob in die wahre Nordrichtung weist, wie schematisch durch das Symbol N' in Fi g. 2 angedeutet Soweit die Nullfchler-Bczugsstellung des Azimutkreisels auf der Stern-Trägheitsplattform stets genau auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet ist, ist die Drehachse des Kurskreisels um einen Winkel gegen die Bezugsachse der Trägheitsplattform infolge ihres eigenen Nordausrichtungsfehlcrs verdreht, welcher unter Umständen durch die unvermeidliche willkürliche Auswanderung des Kurskreisels noch verstärkt wird, wenn er nicht ausgeglichen wird. Dieser Fehler ist in Fig. 2 durch den Winkel ΛΨ graphisch dargestellt.

Während der Anfangsstufen des Fluges mißt die Abtasteinrichtung am Kurskreisel verschiedene Drehmomente, welche die Abgriffachse des Kreisels in Priizession zu versetzen suchen, und es werden entsprechend Fchlcrsignale erzeugt. Dieses Fehlersignal ist in jedem gegebenen Zeitpunkt gleich der Summe des wahren Kurswinkels {H_Wahr), der Nordausrichtung des Kreisels und/oder des Abtriftfehlers (.AV) und des Hntorientierungswinkels (ΔΗ). Dies ist so. weil

ίο der Kurskreisel 85 auf der Trägerplatte 86 befestigt ist und dadurch direkt den Biegungsstörungen der Dopplcrantennc bezüglich der Stern-Trägheitsplattform folgt.

Das Ausgangsfehlcrsignal des Kurskreisels wird sodann über den Schaltungsweg 87 geleitet, bis es in der Summiereinrichtung 89 zu der Abtriftwinkelinformation auf der Ausgangslcitung 83 addiert wird. Der Ausgang der Summiereinrichtung 89, welcher den Gesamtkurswinkel zwischen dem Geschwindigkeitsvcktor V_1n und der ungefähren wahren Nordrichtung N' entspricht,

Hw₁₁H,+ ΛΗ+ ΔΨ + OD, wird sodann in die Drehung einer Welle 91 über den Servomechanismus 92 für die Umwandlung des Bodenkursgcschwindigkeitssignals V_liT auf der Leitung 82 umgewandelt.

In Abhängigkeit von der Drehung der Welle 91 zerlegt der Koordinatenwandler 93 den Bodenkursgeschwindigkeitseingang V_i;r in eine Nordkomponente K_v' und eine Ostkomponente V/. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, enthalten diese Komponenten Umwandlungsfehler, welche eine Funktion der Ausrichtung des Kurskreisels oder des Abtriftfehlers Δ Ψ sind

ι und daher nicht direkt mit den über die Leiter 64 bzw. 65 unabhängig erhaltenen Trägheitskomponenten V_M bzw. V_n verglichen werden können.

Statt dessen werden V_s' und V_t' über Leitungen 95 bzw. 96 /u einem zweiten Koordinatenwandler 97 geleitet, in welchem eine Koordinatendrehung um den wahren Kurswinkel bewirkt wird der von der Trägheitsplattform erhalten und über die Servoanordnung 41 und die Drehung der Welle 42 weitergeleitet wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird durch diese Umwandlung eine Querkurs-Geschwindigkeitskomponente ( V₁ /) und eine Kursgeschwindigkeitskorrnonente ( V_Ul') von V_G1 bezüglich der Bezugsachse -Vs Kurskreisels erzeugt.

Gleichzeitig werden die durch die Trägheitsanlage erzeugten Geschwindigkeiten V_NI und V_EI über Leitungen 98 und 99 auf einen dritten Wandler 101 gegeben, welcher als Winkeleingang ebenfalls die wahre Kursinformation an der sich drehenden Welle 42 erhält. Infolgedessen werden die Koordinaten der Trag· heitsgeschwindigkeiten in Kurskomponenten (V₄₁₁] und Querkurskomponenten (V_CH) bezüglich der Be zugsachse der Stern-Trägerplattform gedreht.

Die Querkurs-Geschwindigkeitskomponente V₁₁ aus dem Wandler 101 wird sodann über die Leitunj

fio 102 zu einer algebraischen Summiervorrichtung 10: gegeben, wo sie von der Querkurs-Geschwindigkeits komponente V₍₇' subtrahiert wird, die vom Wandle 97 über die Leitung 103 erhalten wird.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Winkel β seh klein ist. Daher kann angenommen werden, daß da im Leiter 106 auftretende Differenzsignal dem Quer kurs-Geschwindigkeitsfehler zwischen dem Kurskrei sei und der Stern-Trägheitsplattform entspricht un

im wesentlichen gleich

ν₍,_τΔψ

ist. Mit anderen Worten, das letztgenannte Fehlersignal ist eine Funktion des Ausrichtfehlers des Kurskreiseis bezüglich der Stern-Trägheitsplattform. Da darüber hinaus die letztere stets auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet ist, kann das Signal in der Leitung 106 zum Drehmomenteingang des Kurskreisels rückgekoppelt werden, um die Abgriffachse dieses Kreisels in Präzession zu versetzen, bis sie ebenfalls auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet ist. In Abhängigkeit davon ist der Ausrichtfehler des Kurskreiselausganges Null, und die darin enthaltene Information gibt lediglich den wahren Kurswinkel und den »5 Entorientierungswinkel AH wieder. Infolgedessen entspricht die in den Wandler 93 durch Drehung der Welle 91 gegebene Winkelinformation nunmehr dem Kurswinkel

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H_Weh, + ΛΗ + «V

unil daher entsprechen die an den Leitern 64 bzw. 65 auftretenden Ausgange den genau längs der wahren Nordrichtung bzw. wahren Ostrichtung zerlegten Dopplergeschwindigkeitskomponenten V\_h und V_n,. *5 Diese Komponenten können sodann für einen direkten Vergleich mit V_SI h/w. V_n zur Trägheitsanlage rückgekoppelt werden, wie oben erläutert.

Allgemein ist der Kurskreisel 85 in einer geschlossenen Schleife enthalten, welche den Summierpunkt J° 89, die drei Wandler 93. 97 und 101 und den Summierpunkt 105 enthält Solange daher kein Fehlersignal auf der Leitung 106 vorhanden ist. bleibt die Schleife im Gleichgewicht. Wenn jedoch innerhalb der Schleife eine Störung auftritt, so wird das Fehlersignal . s V_<;r ΛΨ erzeugt und sucht die Schleife in das Gleichgewicht zurückzubringen. Anfänglieh tritt diese Störung in Form des ursprünglichen Nordausrichtungsfehlers des Kurskreisels auf. wenn der Kreisel annähernd auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet · ist. Sodann, wenn die Anlage im stationären Zustand arbeitet, beruhen alle Störungen, welche in der Schleife auftreten, lediglich auf der willkürlichen Auswanderung des Kurskreisels. In jedem I all ist das dynamische Ansprechen der geschlossenen Schleife so, daß diese Störungen sofort ausgeschaltet werden und die Schleife ins Gleichgewicht zurückgebracht wird. Die Dampfungscinstelleinrichtung. welche sehcmatisch durch den Block 107 dargestellt ist, ist vorgesehen, um die richtige Dämpfung und Stabilität des An- y> Sprechens der Schleife zu gewährleisten.

Wenn man die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung zusammenfaßt, kann es eine Hilfe sein, sich nochmals kurz auf Fig. 2 zu beziehen.

Bs sei angenommen. daß sich das Fahrzeug seit kur- ^r,s /er Zeit in der Luft liefindct und die Anlage für den normalen Betrieb eingeschaltet worden ist. Da det direkt auf der Dnppicrantcnnc angebrachte Richtungskrcisel ursprünglich nur annähernd auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet war, geben seine Lagefeh- fi ler-Ausgangsdatcn unmittelbar die algebraische Summe des wahren Kurses //„„,„ des Fahrzeugs (gemessen durch die Stern I rägheitsplattform), des Orientierungsfehlers AH und seines eigenen Nordaiisrichtungsfchlers ΑΨ wieder. \,

Fun Fehlcrsignal proportional /um Oucrkiirs-Gcschwindigkeitsfehler V,_n ■ Δ Ψ zwischen dem Kreisel und der Trä'gneitsplattforrn wird sodann vom Kreiselausgang abgenommen. Indem nun dieses Signal in den Drehmomenterzeuger des Kreisels zur Erzeugung einer entsprechenden Prä/esMon von dessen Abgriffv achse rückgekoppelt wird, wird die Kreiseldrehachse auf die Bezugsachse der Stern-Trägheitsplattform zu gedreht, bis beide Achsen miteinander in Flucht sind. In diesem Zeilpunkt ist der Nordaifcrichtungs-Fehleranteil im Kreiselausgang gelöscht, der Fehlereingang aus dem Drehmomenterzeuger des Kreisels ist zu Null gemacht, und der Kreisel ist auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet. Darüber hinaus enthält der Ausgang des Kurskreisels nunmehr lediglich ein Maß für den wahren Kurswinkcl zusätzlich des Orientierungsfehlers AH und kann daher für eine korrekte Zerlegung der von der Dopplcranlage erhaltenen Bodcnkurs-Geschwindigkeitsinformation in wahre Nord- und wahre Ostkomponcnlen verwendet werden. Schließlich wird trotz der verhältnismäßig groben Genauigkeit des Kurskreisels dessen Drehachse dwiu misch in die wahre Nordrichtung nachgcluhn welch'. durch die Stern-Trägheitsplattform bestimmt wird, da jede Auswanderung des Kreisels, welche diese Aus richtung /u unterbrechen sucht, eine Fehlerkomponentc im Ausgang des letzteren erzeugt, welche dk Ausrichtung wiederherzustellen sucht.

Fs wird daher bemerkt, daß. wenn sich die Kui^- kreiselschleife im Gleichgewicht befindet, die Kreiseldrehachse im Raum parallel zur Bezugsachse da Stern-'l rägheitsplattform ausgerichtet ist und in dieser Lage verbleibt, obwohl die Bezugsachse der Antenne sich bezüglich dieser gleichen Achse in schnell und zufällig schwankender Weise dauernd entorientiert. Da weiter der Kurskreisel bezüglich der Antennenbczugsachse raumlich festliegt und dieser dicht benachbart ist. so mißt die Krcisclmeßachse die Störungen der letzteren dynamisch und verfolgt dieselben Lnt sprechend erzeugt die Abtastvorrichtung des Kreisels eiiw brauchbare Ausgangsspannung, welche standie die augenblickliche Größe und Richtung des On entierungsfehlers AH sowie ein außerordentlich genaues Maß für den augenblicklichen Kurs //„,,, des Fahrzeugs wiedergibt.

Aus dem Vorangehenden geht hervor, daß die Frfindung eine geeignete und befriedigende Einrichtung zur Eichung einer Tragheits-Doppleranlagc durch Berechnen und Ausgleichen des Orientieiungsfehlcrs schafft, welcher auf Verbiegungen und Verzerrungen des Iragerfahrzeugs »im Flug« beruht. Durch Verwendung eines bekannten Kurskreisels, welcher auf oder nahe der Dopplcrantenne angebracht ist. in Verbindung mit üblichen Koordinatenwandlern, Servomechanismen u.dgl.. wie oben beschrieben, wurden dicGesamtkostendcr Anlage außerordentlich niedrig gehalten, ohne daß die Genauigkeit der Gesamtanlage aufgeopfert wurde. Die Erfindung wurde zwar insbesondere in Verbindung mit einer Dopplet-Träghcilsanlage mit einem Stcrnverfolgungsgerät zur Erzielung von genauen Kursausgängen beschrieben. Dies ist jedoch lediglich eine bevorzugte Ausführiingstorm dei Erfindung. Offensichtlich kann der Erfindungsgedanke auch auf jede Doppler-Trägheitsanlage angewendet weiden. lx;i der eine räumliche Trennung zwischen ilcrTräghcitsplattform und der Dopplcrantenne zu OrieiUierimgsfcnlcrn der erläuterten Art führt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Doppler-Trägneiis-Navjgattonsanlage, bei der die Trägheitseinrichtung im Flugkörper an einem von der Doppler-Radarantenne entfernten Ort angcuidnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß räumlich nahe bei der Doppler-Radarantenne (81) ein Kreiselgerät (85) angeordnet ist, dessen Ausrichtung mittels einer Regelschleife dauernd parallel zu einer Bezugsrichtung (z. B. Nordrichtung) der Trägheitseinrichtung (10) nachgeführt wird und das bei Abweichung der Flugkörper-Längsachse am Ort der Doppier-Radarantenne (81) gegenüber der Flugkörper- *5 Längsachse am Ort der Trägheitseinrichtung (10) ein Fehlersignal erzeugt, welches dem Navigationsrechner zugeführt wird.

2. Ank.ge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreiselgerät (85) aus einem ein- ²ⁿ Itchsigen Kurskreisel besteht, dessen Meßachse parallel zur örtlichen Vertikalen ausgerichtet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der kreiselstabilisierten Plattform (28) der Trägheüseinrichtung (10) ein Sternverfolgungsgerät (35) angeordnet ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche I his 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife tine SurPTiiereinrichti.ng (89; enthält, die das Ausgangstehlersignal des Kreiselgeräts (85) und ein von der Doppl^r-Rad'T-Antenne (81) abgeleitetes Abtriftwinkelsignal summiert und mit dem daraus gebildeten Kiiriiwin.- clsignal einen Koordinatenwandler (93) steuert, der ein ebenfalls von der Doppler-Radar-Antenne (81) abgeleitetes is Bodenkurs-Geschwindigkeitssignal in seine Nordlind Ostkomponenten zerlegt.

5. Anlage nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife einen zweiten Koordinatenwandler (97) enthält, der durch ein von der Tragheitseinrichtung (10) abgeleitetes Kurssignal gesteuert ist und das von dem erstgenannten Koordinatenwandler (93) erzeugte Ost-Gehchwindigkcit.skomponentensignal in ein erstes Querk'jrs-Geschwindigkeitssignal umsetzt, ferner tr einen dritten Koordinatenwandler (101). der ebenfalls durch das Kurssignal von der Tragheitseinrichtung (10) gesteuert ist und das von der Trägheitseinrichtiing erzeugte Ost-Geschwindigkcitskomponcntcnsignal in ein zweites Quer- ίο kurs-Geschwindigkeitssignal umsetzt, sowie eine weitere Summiereinrichtung (106). die die beiden Qucrkurs-Geschwindigkeitssignale summiert und daraus ein Korrektursignal zur Nachführung des Kreiselgerätes (85) erzeugt.