DE1756619C3

DE1756619C3 - Doppler-Trägheits- Navigationsanlage

Info

Publication number: DE1756619C3
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: 1975-06-26
Also published as: JPS5218592B1; US3414899A; DE1756619A1; DE1756619B2; GB1219862A; FR1568612A

Description

Die F.rfindun.g betrifft eine Dopple-r-Trägheits-Navigationsanlage. hei der die TragheitseinriehUmg im Flugkörper an einem von der Doppler-Radaranienne entfernten Ort angeordnet im.

Kombinierte Dopple r-Träghei\s-Navigationsanlagen. wie sie aus den USA.-Patentschriften 2^14763 und 3G2o5"2 bekannt sind, haben den grundsätzlichen Vorteil, daß sich ihre Genauigkeit auf Grund des Doppler-Radarteils auch üher lange Zeitspannen nicht verschlechtert und daß sie gleichzeitig auf Grund des Trägheitsteils auf hochfrequente Schwankungen ansprechen. Bei der kombinierten Anlage werden be-

S stimmte Geschwindigkeits- und Richtungs-Bezugsgrößen sowohl von dem Doppler-Radarteil als auch von dem Trägheitsteil gemessen und miteinander verglichen. Da die Genauigkeit der kombinierten Anlage davon abhängt, daß diese miteinander 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.

'5 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 dann, wenn zur weiteren Steigerung der Genauigkeit ein Sternverfolgungsgerät eingesetzt wird, dessen Meßwerte mit den aus der Doppler-Trägheits-Anlage gewonnenen Größen verglichen werden sollen Da die Doppler-Radarantenne auf den F.rdboden ausgerichtet sein muß, wird sie zweckmäßigerweise an der Unterseite des Flugkörpers angeordnet. Da andererseits das Sternverfolgungsgerät den Himmel beobachtet, befindet es sich 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 Trägheitsteil und dem boppler-Radarteil. Infolge der räumlichen Trennung ist bei den unvermeidlich auftretenden Verwindungen innerhalb des Flugkörper-Aufbaus die starre räumliehe Zuordnung zwischen den verschiedenen Teilen der Trägheitsanlage nicht mehr gegeben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen Navigationsanlage diejenigen Fehler zu kompensieren, die sich aus unterschiedlichen Orientierungen zwischen dem Trägheitsteil und dem Doppler-Radarteil ergeben. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird es mit verhältnismäßig einfachen Muteln ermöglicht, den Doppler-Radarteil praktisch ebenso genau zu machen, als ob er räumlich direkt und starr mit dem Trägheitsteil verbunden wäre.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine teilweise in perspektivischer, schematischer Darstellung und teilweise als Blockschaltbild gezeigte Doppler-Trägheits-Navigationsanlage. und I-ig. 2 eine geometrische Skizze, welche die verschiedenen bei diesem System vorkommenden Koordinaten-Achsen darstellt.

In Fig. 1 ist allgemein bei 10 eine stabilisiertt Trägheitsplattform dargestellt. Die zwei Ständer 11

12. welche als Teil des Rahmens des gesteuerter Fahrzeugs betrachtet werden können, tragen jeweil· in Drehlagern in einer Geraden liegende Wellen 13 14. (.leren gemeinsame Achse parallel zur Längsachsi des Fahrzeims verläuft. Die Welle 13 ist direkt mi

^s dem Rotor einer Abtastvorrichtung 15 gekoppelt beispielsweise eines Syr.ehiogebers. dessen Stator an Slander 11 befestigt ist ι lieichermaßen ist die Well· 14ilirekt mit dem Rotor eines Drehmomenterzeuger

16 gekoppelt, welcher am Ständer 12 befestigt ist. Die Enden der Wellen 13 und 14 tragen einen normalerweise horizontalen äußeren, ringförmigen Schwenkrahmen 17, welcher um die Längsachse oder Rollachse 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 direkt mit dem Rotor der Abtasteinrichtung 21 gekoppelt, während ein Ende der Welie 19 uirekt 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 innerer. Schwenkrahmen 23, welcher in Fig. 1 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 Statoren 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 Sternverfolgungsgerät 35 direkt befestigt.

Jeder Kreisel besteht vorzugsweise und beispielsweise aus einem bekannten integrierenden Meßschwimmkrcisel mit zwei Achsen, dessen zwei Abgriffsachser. mit der Achse des zylindrischen Gehäuses zusammenfallen, während seine zwei Meßachsen senkrecht /u 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 Abgriff sachser» an. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Kreisel 31 so arigi Meinet, daß eine seiner Meßachsen parallel zu einer <\bmcr,sung 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 Meßachse des Kreisels 33 ist tatsächlich überflüssig und muß nicht beachtet werden. Fs wird bemerkt, daß der Kreisel 33 durch einen einachsigen Kreisel ersetzt werden kann und d;.ß zwei getrennte einachsige Kreisel an die Stelle des Kreisels 31 gesetzt werden können, wobei die dargestellte Anordnung lediglich im Interesse einer gedrängten Bauweis" bevorzugt wird.

Bekanntlich ist jeder Kreisel mit einer Abtastvorrichtung an seiner Abgriffsachse versehen, v.elche ein elektrisches Signal erzeugt, das das /eitinlegral der Drehgeschwindigkeit uni die Meßachse angibt. WVitei ist jeder Kreisel mit einem Paar von Drehmoment erzeugen! \ersehen, 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 Abtastvorrichtungen erzeugen daher Signale, wenn d-e 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, und dadurch werden Fehlersignale der Azimutlage erzeugt.

Wenn die Plattform anfänglich horizontal eingestellt wird, ist eine der Meßachsen des Kreisels 31 auf eine geeignete Bezugsrichtung, beispielsweise die wahre Nordrichtung, ausgerichtet und seine andere Meßachse ist daher auf die wahre Ostrichtung ausgerichtet. Offensichtlich kann statt dessen irgendeine Λ-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 Azimutkreisef) die Winkelabweichung der Plattform 28 oder den Kurs in bezug auf die wahre Nordrichtung.

Um eine äußerste Genauigkeit im Kursdatenausgang der Trägheitsplattform zu gewährleisten, ist ein bekanntes Sternverfolgungsgerät 35 direkt auf dieser angebracht, wie schematisch angedeutet, und wird in einer über den Azimutkrcisel 33 geschlossenen Schleife verwendet. Da die baulichen Einzelheiten von Sternvtrfolgungsgeräten 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 Lage und einem bekannten Sternhaufen und anschließendes Vergleichen dieser Information mit in einer Digitalrechenanlage gespeicherten Daten das Sternverfolgungsgerät in der Lage ist, extrem genaue, fortlaufende Kursausgangsdaten zu liefern, vorausgcsetzt, daß eine gleichermaßen genaue Vertikalinformation zur Verfügung steht. Erfindungsgemäß wird die vom Sternverfolgungsgerät erhaltene Kursinformation ständig mit der vom Azimutkrcisel gelieferten Kursinformation verglichen und jedes zwischen diesen

4;, bestehende Fehlersignal auf den Kreisel zurückgekoppelt, um diesen ständig nachz.uführen. Auf diese Weise kann gesagt werden, daß das höchst genaue Sternverfolgungsgerät ständig den weniger genauen Kreisel eicht. Die höchst genaue Kursinformation,

5« welche von der kombinierten Stern-Trägheitsanlage erhalten wird, kann sodann in anderen Teilen der Anlage verwendet werden.

Zur Erläuterung werde angenommen, daß das Fahrzeug auf einem Kurs mit einem Kurswinkel Null gesteuert wird. Das bedeutet, daß die Nord-Bezugsrichtung 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 horiz.ontal bleibt. Nun werde angenommen, daß das Fahrzeug seinen Kurs ändert und die Plattform 28 sich mit dem Flugzeug um die Hoch- oder Kursachse desselben dreht. Diese Bewegung übt ein Drehmoment auf die Meßachse des Az.imutkreisds aus, wodurch

'"'5 tier Kreisel veranlaßt wird, um seine Abgril't'sachse zu präzediereii. Die Abtasteinrichtung des Kreisels tastet das Ausgani»sdrchmoment ab und erzeugt ein dazu proportionales Fchlersignal. welche·; sodann auf den

Servomotor 25 zurückgekoppelt wird. Der letztere treibt in Abhängigkeit davon die Welle 24 in der er forderlichen Richtung an, um den Nordausrichtungsfehler des A/imutkrcisels und dadurch sein eigenes Drehmoment-Meßsignal zu Null zu machen. In diesem Zeitpunkt ist anzunehmen, daß die Plattform wieder auf die wahre Nordnchtung ausgerichtet ist. Dies ist jedoch infolge der zufälligen Auswanderung des Kreisels selten der I al¹. Um diesen Auswanderiingsfehler des Kreisels auszuschalten, wird die Krciselkursinformati'.'.n durch die Abtasteinrichtung .16 weitergegeben und auf das Sternverfolgungsgerät 35 gegeben Vorher hat das Stcrnverfolgungsgcriit die Kurswinkelinformation sehr genau gemessen und gespeichert, als sieli die Plattform 28 von der wahren Nordrichtung wegdrehte. Durch Vergleichen diesel Daten mit der vom Kreisel abgelesenen und von dci Abtasteinrichtung 26 weitergegebenen Kursinformatiop kann ein Fchlersignal im Sternverfolgungsgcrat erzeugt werden, welches der Auswanderungsgeschwindigkeit des Kreisels entspricht. Dieses Fchleisignal wird sodann durch den DrehmomeiUeingang 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 Sternverfolgungsgcrat gemessenen Kurswiukel ist. Fs wird daher festgestellt, daß'iie am l.eitei 40 .'ur Verfugung stehende Information fur alle Absichten und Zwecke gleich dem augenblicklichen wahren Kur^. 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 Anlage 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-Meßachse ab. und die entsprechenden Ahtasteinrichtungen ei zeußen Fehlersignale, wenn dk Plattform 28 sieh neigt. Diese l-'ehlcrsignale können jedoch nicht direkt /ur Ausrichtung der Plattform verwendet werden, da die Nordachse im allgemeinen nicht parallel zur Längsachse des Flugzeugs \erläuft. Statt dessen werden die Abtasteinrichtungen am Kreisel 31 mit den K'itorwicklungen eines bekannten induktiven Koordinatenwandlers 27 gekoppelt, dessen Rotor durch die Welle 24 eingestellt wird, wie oben erläutert. Da dieser Koo'dinatenwandler zur Umwandlung der im Nord-Ost-Koordinatensystem der Trägheitsplaitforni erzeugten Fehlersignale in entsprechende FehleiM-gnale im Koordinatensystem des Flugzeugrahmens geeignet ist, kann er geeignete Fehlersic,nale aui die Schwenkrahmen-Drehmomenterzeuger 16 bzw. 22 geben, um die Plattform auszurichten

l-> ist ersichtlich, daß bei ursprünglicher horizontaler Hinstellung der Plattform 28 die oben beschriebene Vorrichtung dieselbe in dieser Lage zu halten sucht. Die Plattform würde jedoch unter Umständen infolge der I rdkrümmung, der Bewegung des Flugzeugs in bezug auf die Frde und der allen Kreiseln innewohnenden willkürlichen Auswanderungsgeschwindigkeiten Min der horizontalen Lage abweichen. Die Wirkung dieser Faktoren wird durch die restliche, unmittelbar nachfolgend zu beschreibende Vorrichtung jnßeiordrntlith gering Lvmaeht

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iü tlei extrem genauen vertikalen Bezugsinlormation notwendig, welche für das Slernverfolgungsgerat 35 und die unter Umständen in Verbindung mit der Doppler-1 rägheitsanlage im Fahrzeug verwendete Hilfsvorrichtung erforderlich ist. Der 1 lauptzweck für die Aufrechterhaitung der Ausrichtung der Plattform besteht jetloch darin, eine Unterstützung für den zweiachsigen Beschleunigungsmesser 34 zu schaffen, so daß er lediglich die Fahrzciigbeschlcunigimg und

ίο nicht die Schwerkraftbeschleunigung mißt. Da. wie erläutert, die Funktion tier Trägheitsanlage in der Messung der Geschwindigkeit durch Integrieren tier Ausgänge eines Beschleunigungsmesser besteht, ist die zweiachsige F.inheit 34 auf der Plattform 28 befest igt. so daß ihre Meßachsen längs tier wahren Nordliiitl wahren Ost-Bezugsrichtung ausgerichtet sind, welche durch die Wirkung des Stemverlolgungsgerates in tier Servoschleife des Azimutkreisels erzeugt werden. Da zweiachsige Beschleunigungsmesser dei

«ο erfindungsgemäß bevorzugten Art bekannt sind, genügt es tür die lirläuterung der vorliegenden Krt'indiing. wenn von diesen lediglich angenommen wird, daß der Beschleunigungsmesser zwei unipolare Ausgangsspannungen liefert deren Polaritäten und Gro-

²S Ben den gemessenen Betrag der Fahr/.eugbeschleunigung in tier Nord- b/w. Ostrichtung darstellen. Dementsprechend wird ständig eine Spannung proportional zur Beschleunigung in der Nordrichtung längs eines Sehaltungswegcs 43 auf cmc Integratorschaltung 44 gegeben, deren Ausgang proportional zur Flugzeuggeschwindigkeit in der Nordrichtung ! \, ist. Diese Spannung wird sodann durch eine Schleiie rückgekoppelt, welche den Leiter 45, den Summiei puiikt 46. den Leiter 48, den Block 51 unu den Leiter 50enthält, und wird auf den Drehmomenteingang ties Kreisels 31 gegeben, so daß die Nordabgritfachse des letzteren ständig leicht präzediert, um die Plattform 28 horizontal zu halten, wenn das Flugzeug über die gekrümmte Oberfläche der F.rde gesteuert wird. Der

4» Block 51 ist instrumerienmäßig in bekannter Weise ausgerüstet, so daß ein Untersetzungsfaktor gleich dem lirdradius erzeugt und ein weiterer Korrekturfaktor eingeführt wird, welcher notwendig ist. da die Hrdkrummung nahe den Polen sich von derjenigen

nahe dem Äquator unterscheidet.

In gleicher Weise wird die der Beschleunigung in der Ostrichtung entsprechende Ausgangsspannung vom Beschleunigungsmesser 34 längs dem Leiter 53 zur Integratorschaltung 52 gespeist, deren Ausgangsspannung der Geschwindigkeit in der Ostrichtung 1", _t entspricht. Die letztgcn?n te Spannung wird sodann durch eine Schleife, welche den Leiter 54, den Summierpunkt 55. den Leiter 56. den Block 57 (dessen Funktion gleich derjenigen des obigen Blocks 51 ist) den Summierpunkt 58 und den leiter 59 enthält, zurr Drehmomenteingang des Kreisels 31 rückgekoppelt um die Ostabgriffachse des letzteren in Präzession zi versetzen und dadurch ständig für denselben eine neut Nullbezugslage mit einer Geschwindigkeit einzustel len. welche durch die sich ändernde Erdkrümmun] 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. Y.s ist daher nötig, eine Korrektur zur Ausgleich der Wirkung der Wirbelbewegung der F.rd hines der Om -Westachse anzubringen, um tiie Bodcr ■^1 'M.'hw inilii'Uv ·! Ii · l'i Nl:i\ ijvitiop uher du \ rdolu 1

flache zu erhalten. Dieses Erfordernis wird erfüllt, indem ein Korrekturfaktor gleich der Erddrehungsgeschwindigkcit bezüglich des Fixsternhimmels in die Ostschlcifc eingeführt wird, wie allgemein durch den Pfeil 60 und den Summierpunkt 58 angedeutet, und S indem Ausgleichswerte für Coriolisbcschleunigungen in die Nord- und Ostschleife eingeführt werden, wie allgemein durch die Pfeile 61 bzw. 62 angedeutet.

Aus dein Gesagten ist zu entnehmen, daß eine reine Trägheitsanlage genaue Ausgangssignale liefern kann, welche die lineare horizontale Geschwindigkeit in der Nord- und üstrichtung sowie einen wählen Kurs angeben. Außerdem erzeugt diese Anlage eine Angabe der wahren Vertikalrichtung, wie sie durch die hori- ¹S zuntale Ausrichtung der Plattform 28 dargestellt wird und in der Praxis gemessen wird, indem die Komponenten der Roll- und Nickdaten von Schwenkrahmen tragenoen Abnahmevorrichtuiigen 15 und 21 gewonnen werden, wobei diese Komponentenausgänge schematisch an den Datcnausgangsleitungen 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 I rägheitsplattform 28 nicht horizontal aus- ^a5 gerichtet ist. Außerdem wurden die Wirkungen der Kreiselauswanderung, des Beschleunigungsmesser-Rauschens, der Gerätefehler u.dgl. nicht berücksichtigt. Hs ist klar, daß ein Fehler in der Vert'kalcn eine Komponente der Schwerkraftbeschlcunigung hervorruft, welche im Beschleunigungsmesserausgang auftritt und nach der Integrierung zu einem Fehler in der Geschwindigkeit und infolgedessen zu Fehlern in den Drehmomentbeträgen und dem Kurs des Kreisels führt. Gleichermaßen führen Kreiselauswanderung und Fehler in der Berechnung der Erddrehgeschwindigkeit zu Fehlern in den Drehmomentbeträgtn bzw. der Bodengeschwindigkeit, während Beschleunigungsmesserfehler die gleiche Wirkung wie eine Schwerkraftkomponente haben. Auch wenn anfäng-Hch 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 zvvangläufigen 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 Ver- lauf der Zeit allmählich unzulässig hohe Werte.

Es ist in der Technik bekannt, daß die in jeder Schleife einer reinen Trägheitsaniage entstehenden Schwingungen gedämpft oder sogar vollständig ausgelöscht werden können, indem eine äußere, unab- hängige Geschwindigkeitsmeßeinrichtung verwendet wird, wie sie durch eine Dopplerradaranlage gebildet wird. Die zwei Geschwindigkeitsmessungen können sodann verglichen und ihre Differenz zur Korrektur der Trägheitsanlage verwendet werden.

Zur Erläuterung werde vorübergehend angenommen, daß statt der innerhalb des in Fig. 1 gestrichelten Rechtecks 100 gezeigten Vorrichtung eine bekannte Dopplcrradaranlage vorhanden wäre, welche zur von der Trägheitsanlage unabhängigen Erzeugung von Ausgangsdaten geeignet ist, die den Messunger, der linearen Hori/.ontalgeschwindigkeit in Richtung des Bodenkurses V_1n und dem Abtriftwinkel ö_l} des Flugzeugs entsprechen. Weiter sei angenommen, da¹} kein Ausrichtungsfehler infolge einer Biegung des Flugzeugrahmens zwischen der Bezugsachse der Trägheitsplattform und der Bezugsachse der Dopplerantenne vorhanden sei. Durch algebraische Addition des wahren Kurswinkels, welcher durch die Azimutabtast- oder Abnahmeeinrichtung der Trägheitsplattform erhalten wird, zum Abtriftwinkel, welcher vom Dopplcrempfänger erhalten wird, kann nun die resultierende Gesamtkurswinkcl-Information verwendet werden, um den Dopplergeschwindigkeitsausgang in eine Nordkompmente V_NI) und eine Ostkomponente V_1n umzuwandeln und dadurch die von der Doppleranlage gemessene Bodenkursgeschwindigkeit zum Bezugskoordinatensystem der Trägheitsplattform in Beziehung zu setzen. Die umgewandelten Dopplergeschwindigkeitskomponenten können nun über Leiter 64 bzw. 65 auf die Trägheitsanlage gegeben und direkt mit den von der Trägheitsanlage erzeugten Geschwindigkeitskomponenten in der Nord- bzw. Ostrichtung verglichen werden. Die daraus erhaltenen Geschwindigkeitsfehlersignale werden sodann zur Abstimmung und Dämpfung jeder Schleife verwendet, bevor sie zu ihren entsprechenden Kreisel-Drehmomentbeträgen addiert werden.

Insbesondere werden die unabhängig gemessenen Dopplergeschwindigkeitskomponenten algebraisch zu den entsprechenden, von der Trägheitsanlage erzeugten Geschwindigkeiten in Summiervorrichtungen 66 bzw. 67 addiert, so daß Fehlersignale AV_n. AV₁ in den Leitungen 70 bzw. 71 erzeugt werden. Diese Fehlersignale, welche die augenblickliche Differenz zwischen den mit der Trägheitsanlage gemessenen und den mit der Doppleranlage gemessenen Geschwindigkeitskomponentcn wiedergeben werden sodann durch die Nord- bzw. Ost-Trägheitsschleife zurückgekoppelt, um die Nord- und Ostabgriffachse im Kreisel 31 abzugleichen, bis die genannten, unabhängig gemessenen Geschwindigkeitskomponenten gleich sind. Gleichzeitig werden die Differenzsignale zur Dämpfung um jeden Integrator rückgekoppelt. Wenn dies in einem stationären Zustand geschieht, wird die allmähliche Entstehung von Fehlern in der Trägheitsanlage verhindert, und di<_ Trägheitsplattform wird ständig in ihrer horizontalen Bezugslage gehalten.

In einer geschlossenen Schleife, in der die Erzeugung von Fehlersignalen Kräfte zur Rückführung der Anlage in den Gleichgewichtszustand hervorzurufen sucht, bewirken die Fehlersignale, daß die Anlage über die Gleichgewichtsstellung hinausschießt und um diese Stellung mit einer Schwingungsfrequenz odei -periode schwingt, weiche von den Eigenschaften dei 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 Eigenschaftei der Geschwindigkeitsfehler-Rückkopplungsschieifci so gewählt sind, daß jede Schleife mit der sogenanntci

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Schüler-Frequenz oder mit einer Periode von etwa 84 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 zweckmäßigerweise mit dem griechischen Buchstaben Alpha versehenen Dämpfungseinstellanordnung versehen, so daß diese Schleife auf eine Periode von etwa 84 Minuten eingestellt werden kann. Da dies die Eigenschwingungsperiode der Schleife verändert, wird es Abstimmung genannt.

In gleicher Weise ist die Ost-Geschwindigkeitsfehlerschleife, 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 Schuler abgestimmt werden kann.

Da eine gewisse Form von Dämpfung von einer äußeren Geschwindigkeitsquelle erforderlich ist, werden bekannte Regel-Rückkopplungsschleifen verwendet, um die Fehlersignale Δ V\, A V₁. auf den Eingang jedes lleschwindigkeitsintegrators 44 und 52 zu geben. In der Nordschleife wird die richtige Dämpfungseinsteilarordnung erzeugt und zweckmäßigerweise durch den griechischen Buchstaben Gamma gekennzeichnet. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird diese Fehlerrcgelungs-Dämpfung von der Leitung 70 genommen und negativ in den Integrator 44 über den Summierpunkt 77 rückgekoppelt.

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

Wenn daher die Wirkungsweise einer Doppler-Trägheits-Navigationsanlage zusammengefaßt ν ird. !aßt sich feststellen, daß die Dopplerradaranlage unabhängig von der Trägheitsanlage Messungen der Bodenkursgeschwindigkeit und des Abtriftwinkels liefert. Die erstere wird in Nord- und Ostkomponenten zerlegt und kontinuierlich mit der Nord- und Ostkomponente der Geschwindigkeit verglichen, welche von derTrägheitsanlage gemessen werden. Die erhaltenen Fehlersignale werderi sodann zur Trägheitsplattform rückgekoppelt, um ständig den Trägheits-Geschwindigkeitsausgang in bezug auf den Geschwindigkeiisausgang 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-Tragheitspiattform und der Dopplerantenne vorhan den ist Beim Einbau solcher Anlagen in Luftfahrzeuge ist es jedoch, wie oben erwähnt, oftmak notwendig, die Plattform und die Antenne täumlich zu trennen. Im Flug ergeben sL-h daraus unabänderliche Verbiegungen des Flugz^ugrahmens. wodurch eine willkürlich schwankende Entorientierung zwischen der Bezugsachse der Stern-Trägheitsplattform und der Bezugsachse der Dopplerantenne hervorgerufen wird, was wiederum zu einer Verfälschung der Dopplergeschwindigkeitsausgänge insbesondere in Abtrift- oder Querkursrichtung führt.

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

Die Dopplerradaranlage mißt genau den Bodengeschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs bezüglich einer Koordinatenbezugsachse an seiner Antenne. Daher erzeugt die Radaranlage im Zusammenhang mit Fig. 2 eine brauchbare Ausgangsinformation einschließlich der Bodenkursgeschwindigkeit V₀₁ und des Abtriftwinkels O_n, wobei angenommen wird, daß die Antennenbezugsachse mit der Längsachse des Flugzeugrahmens in der Befestigungsstellung der Antenne zusammenfällt. In gleicher Weise mißt die

>5 Stern-Trägheitsanlage die N'oid- und Ostkomponente von V_i;l, nämlich V.,, und V_n, bezüglich der Längsachse des Flugzeugrahmens in der Befestigungsstclle der Siern-Trägheitsplattform. Idealerweise sollte nun in Abwesenheit einer Verbiegung des Flugzeugrahmens >>im Flug« die Bezugsachse der Plattform und die Bezugsachse der Antenne zusammenfallen. Unter tatsächlichen Flugbedingungen werden |cdoch, wie erwähnt, diese Achsen ständig in bezug aufeinander entorientiert. Daiher ist in Fig. 2 der Winkel AH so gewählt, daß er den Winkclfehlcr 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-Geschwindigkeitsausgang V_i;T durch den Gesamtkurswinkel

H_Wtth, + <\,

wiedergegeben wird, wobei H_Wahr gleich dem höchst genauen, von der Stern-Trägheitsplattform erhaltenen Kurswinkel und r\, ein vom Dopplerempfänger erhaltenes genaues Maß des Abtriftwinkels darstellt. Wenn diese Umwandlung in Anwesenheit des Orientierungsfchlers AH versucht wird, haben die resultierenden Geschwindigkeitskomponenten K_V) und V_n, 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 Möglichkeit einer konstanten Berechnung des Orientierungsfehlers AH dessen zugehöriges Fehlersignal im Umwandlungsverfahren entsprechend verwendet werden kann, um unverfälschte Geschwindigkeitskomponcn-

:»o ten V\_n und V_n, zu erzeugen. Infolge der sich schnell ändernden und willkürlichen Natur der in der Praxis auftretenden Biegungsarten hat es sich jedoch als unpraktisch erwiesen. AH direkt zu messen.

Erfindungsgemäß wird vielmehr ein mehr indirektes Berechnungsverfahren vorgeschlagen, welches /ui Entwicklung von geeigneten und ausreichenden Einrichtungen zur wirksamen Befreiung von Stern-Doppler-Trägheitsanlagen von den unerwünschter Wirkungen führt, welche durch Entorientierunger zwischen der Stern-Trägheitsplattform und dei Dopplerantenne erzeugt werden. Diese Einrichtun gen sind schematisch in dem gestrichelten Rechtecl 100 in Fig. 1 dargestelk.

In dieser Figur ist eine bekannte Dopplerradaran lage mit einem Sender-Empfänger 80 und einer An tenne 81 dargestellt. Der Senderempfänger liefert Mi krowellcnencrgie zur Antenne, welche sodann di< Energie zur Erde in Form einer Mehrzahl von Strah

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lenbündelii abstrahlt. Infolge der Relativbewegung «wischen der Erde und dem Fahrzeug wird der von der Erde reflektierte und von der Antenne und vom Empfänger aufgenommene Anteil der Energie der bekannten Dopplei-Frequenzverschiebung unterworfen. Diese Information wird sodann in der Fre-C)uen/naehl'ühranordnung des Empfängers verarbeitet, so daß zwei Ausgangssignale erhalten werden, tieren erstes die Bodenkursgeschwindigkeit K,_;/ und (leren zweites ein Fehlersignal darstellt, welches der Abweichung der Antennenausrichtung vom Bodenkurs entspricht. Dieses letztere Fehlersignal kann auf einen nicht gezeigten Azimut-Servomecnanismus gegeben werden, um die Antenne bezüglich des Bodenkurses wieder auszurichten, in welchem Fall ein den Abtriftwinkel Λ,, des Fahrzeugs anzeigender Ausgang von der Welle des Servomotors abgenommen werden kann. Diese Abtriftwinkelinformation kann sodann durch einen normalen Synchro-Umformer in Spannungsinformation umgewandelt werden. In Fig. 1 ist gezeigt, daß der Doppler-Sendcrempfänger 80 zwei Ausgangsieitungen 82 und 83 aufweist, um jeweils die der Bodenkursgoschwindigkeit bzw. dem Abtriftwinkel entsprechenden Informationen verfügbar zu machen.

Um die Winkelonentierung der Bezugsachse der Antenne bezüglich der Bezugsachse der Trägheitsplattform auszugleichen, wird erfindungsgemäß ein verhältnismäßigbilligcr, bekannter, einachsiger Kurskreisel räumlich genügend nahe an der Dopplerantenne angeordnet, so daß die Winkelorientierungen 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 Dopplerantenne mittels einer gemeinsamen Tragerplatte 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 verlauft. FZs 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. Vordem Start, wenn sich das Fahrzeug auf dem Boden befindet, wird der Kurskreisel nur etwa auf die wahre Nordrichtung eingestellt. Das bedeutet, daß die NuIlpräzessiom- oder Bezugslage der Kreiseldrchachse grob in die wahre Nordnchtung weist, wie schematisch durch das Symbol N' in Fi g. 2 angedeutet Soweit die Nullfehler-Bezugsstellungdes 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 Nordausrichtungsfehlers verdreht, welcher unter Umständen durch die unvermeidliche willkürliche Auswanderung des Kurskreisels noch verstärkt wird, wenn er nicht ausgeglichen wird. Dieser Fehler ist in I ig 2 durch den Winkel ΛΨ graphisch dargestellt.

Während der AnfangssUifen des Fluges mißt die Abtasteinrichtung am Kurskreisel verschiedene Drehmomente, welche die Abgriffachse des Kreisels in Präzession zu versetzen suchen, und es werden entsprechend Fehlersignale erzeugt. Dieses Fehlersignal ist in jedem gegebenen Zeitpunkt gleich der Summe des wahren Kurswinkels (H_Wahr). der Nordausrichtung des Kreisels und/oder des Abtriftfehlers (ΔΨ) und ties Entorientierungsvvinkels (ΔΗ). Dies ist so. weil

Ό der Kurskreisel 85 auf der Trägerplatte 86 befestigt ist und dadurch direkt den :3iegungsstörungen der Dopplerantenne bezüglich der Stern-1 ragheitsplattform folgt.

Das Ausgangsfehlcrsignal des Kurskreisels wird sodann über den Schaltungsweg 87 geleitet, bis es in der Summiereinrichtung 89 zu der Abtriftwinkelinl'ormation auf der Ausgangsleitung 83 addiert wird. Der Ausgang der Summiereinrichturig 89, welcher den Gesamtkurswinkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor V_ul und der ungefähren wahren NordrichUing V entspricht,

H_Wah, + ΛΗ + ΑΨ+ ο/λ
wird sodann in die Drehung einer Welle 91 über den Servomechanismus 92 für die Umwandlung des Bodenkursgeschwindigkeitssignals V_u] auf der Leitung 82 umgewandelt.

In Abhängigkeit von der Drehung der Welle 91 /erlegt der Koordinatenwandler 93 den Bodenkursgcschwindigkeitseingang V₀₁ in eine Nordkomponente \\' und eine Ostkomponente V₁'. Wie aus Fi g. 2 ersichtlich, enthalten diese Komponenten Umwandlungsfehlcr, welche eine Funktion der Ausrichtung des Kurskreisels oder des Abtriftfehlers Λ Ψ sind

.15 und daher nicht direkt mit den über die Leiter 64 bzw. 65 unabhängigerhaltenen Träghcitskoniponenten K_M bzw. \'_n verglichen werden können.

Statt dessen werden K₁' und V₁.' über Leitungen 95 bzw. 96 zu einem zweiten Koordinatenwandler 97 geleitet, in welchem eine Koordinatendrehung um den wahren Kurswinkcl bewirkt wird, der von der Trägheitsplattform erhalten und über die Scrvoanordnuny 41 und die Drehung der Welle 42 weitcrgcleitet wird. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, wird durch diese Urnwandlung eine Querkurs-Geschwindigkeitskomponente [V₁₁') und eine Kursgeschwindigkeitskomponentc ( Vy₁') von I'_(i, bezüglich der Bezugsachse des Kurskreisels erzeugt.

Gleichzeitig werden die durch die Trägheitsanlagt.

erzeugten Geschwindigkeiten V_xl und V₁₁ über Leitungen 98 und 99 auf einen dritten Wandler 101 gegeben, welcher aK Winkeleingang ebenfalls die wahrt Kursinformation an der sich drehenden Welle 42 erhält, infolgedessen werden die Koordinaten der Trägheitsgeschwindigkeiten in Kurskomponenten (V_AII) und Querkurskomponenten ( V_(H) bezüglich der Be /ugsachse der Stern-Trägerplattform gedreht.

Die Querkurs-Geschwindigkeitskomponente V_{1 h} aus dem Wandler 101 wird sodann über die Leitung 102 zu einer algebraischen Summiervorrichtung 1Of gegeben, wo sie von der Querkurs-Geschwindigkeitskomponente V₁ / subtrahiert wird, die vom Wandlei 97 über die Leitung 103 erhalten wird.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Winkel β scrn

klein ist. Daher kann angenommen werden, daß das im Leiter 106 auftretende Differenzsignal dem Quer kurs-Geschwindigkeitsfehler zwischen dem Kurskrei sei und der Stern-Trägheitsplattform entspricht unc

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im wesentlichen gleich

ist. Mit anderen Worten, das letztgenannte Fehlersignal ist eine Funktion des Ausrichtfehlers des Kurskreisels 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 Prazession zu versetzen, bis sie ebenfalls auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet ist. In Abhängigkeit davon ist der Ausrichtfehler des Kurskreisdausganges Null, und die darin enthaltene Information gibt lediglich den wahren Kurswinkel und den Entorientierungswinkel AH wieder. Infolgedessen entspricht die in den Wandler 93 durch Drehung der Welle 91 gegebene Winkelinformation nunmehr dem Kurswinkel

und daher entsprechen die an den Leitern 64 bzw. 65 auftretenden Ausgänge den genau längs der wahren Nordrichtung bzw. wahren Ostrichtung zerlegten Dopplergeschwindigkeitskomponenten \\„ und V_ut. Diese Komponenten können sodann für einen direkten Vergleich mit K₇ bzw. V_n zur Trägheitsanlage rückgekoppelt werden, wie oben erläutert.

Allgemein ist der Kurskreisel 85 in einer geschlossenen Schleife enthalten, welche den Summierpunkt 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 ein'. Störung auftritt, so wird das Fehlersignal V_CiT- ΔΨ erzeugt und sucht die Schleife in das Gleichgewicht zurückzubringen. Anfänglich 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 Fall ist das dynamische Ansprechen der geschlossenen Schleife st), daß diese Störungen sofort ausgeschaltet werden und die Schleife ins Gleichgewicht zurückgebracht wird. Die Dämpfungseinstelleinrichtung, welche schematisch durch den Block 107 dargestellt ist, ist vorgesehen, um die richtige Dämpfung und Stabilität des Ansprechens 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.

Es sei angenommen, daß sich das Fahrzeug seit kurzer Zeit in der Luft befindet und die Anlage für den normalen Betrieb eingeschaltet worden ist. Da der direkt auf der Dopplerantenne angebrachte Richtungskreisel ursprünglich nur annähernd auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet war, geben seine Lagefehlcr-Ausgangsdaten unmittelbar die algebraische Summe des wahren Kurses H_Wahr des Fahrzeugs (gemessen durch die Stern-Trägheitsplattform), des Orientierungsfehlers AH und seines eigenen Nordausrichtungsfehlers ΑΨ wieder.

Ein Fehlersignal proportional zum Querkurs-Gcschwindigkeitsfehler V₁₁₁ «inzwischen (Jen· Kreisel und der Trägheitsplattform wird sodann -om Kreisel ausgang abgenommen. Indem nun dieses Signal in den Drehmomenterzeuger des Kreisels zur Erzeugung einer entsprechenden Prazession von dessen Abgriffs achse ruckgekoppelt wird, wird die Kreiseldrehachse auf die B:zugsachse der Stern-Trägheitsplattform zu gedreht, bis beide Achsen miteinander in Flucht sind. In diesem Zeitpunkt ist der Nordausrichtungs-Fehler-

anteil im Kreiselausgang gelöscht, der Fehlereingang aus dem Drehmomenterzeuger des Kreisels ist zu Null gemacht, und der Kreise! ist auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet. Darüber hinaus enthält der Ausgang des Kurskreisels nunmehr lediglich ein Maß für

den wahren Kurswinkel zusätzlich des Orientierungsfehlers AH und kann daher für eine korrekte Zerlegung der von der Doppleranlage erhaltenen Bodenkurs-Geschwindigkeitsinformation in wahre Nord- und wahre Ostkomponenten verwendet werden.

so Schließlich wird trotz der verhältnismäßig groben Genauigkeit des Kurskreisels dessen Drehachse dynamisch in die wahre Nordricitung nachgeführt, welche durch die Stern-Träghcitspiattform bestimmt wird, da jede Auswanderung des Kreisels, welche diese Aus-

richtung zu unterbrechen sucht, eine Fchlerkomponentc im Ausgang des letzteren erzeugt, welche die Ausrichtung wiederherzustellen sucht.

Hs wird daher bemerkt, daß, wenn sich die Kurskreiselschleife im Gleichgewicht befindet, die Kreiseldrehachse im Raum parallel zur Bezugsachse der Stern-Trägheitsplattform ausgerichtet ist und in dieser Lage verbleibt, obwohl die Bezugsachse der Antenne sich bezüglich dieser gleichen Achse in schnell und /ufiillig schwankender Weise dauernd entorientiert.

Da weiter der Kurskreisel bezüglich der Antennenbezugsachse räumlich festliegt und dieser dicht benachbart ist, so mißt die Kreiselmeßachse die Störungen der letzleren dynamisch und verfolgt dieselben. Entsprechend erzeugt die Abtastvorrichtung des Kreisels eine brauchbare Ausgangsspannung, welche ständig die augenblickliche Größe und Richtung des Orientierungsfehlers AH sowie ein außerordentlich genaues Maß für den augenblicklichen Kurs H_Hilhl des Fahrzeugs wiedergibt.

Aus dem Vorangehenden geht hervor, daß die Hrlindungeine geeignete und befriedigende Einrichtung zur Eichung einer Trägheits-Doppleranlage durch Berechnen und Ausgleichen des Oricntierungsfehlers schafft, welcher auf Verbiegungen und Verzerrungen des Trägerfahrzeugs »im Flug« beruht. Durch Verwendung eines bekannten Kurskreisels, welcher auf oder nahe der Dopplerantenne angebracht ist, in Verbindung mit üblichen Koordinatenwandlern, Servomechanismen u.dgl., wie oben beschrieben, wurden die Gesamtkosten der Anlage außerordentlich niedrig gehalten, ohne daß die Genauigkeit der Gesamtanlage aufgeopfert wurde. Die Erfindung wurde zwar insbesondere in Verbindung mit einer Doppler-Trägheitsanlage mit einem Sternverfolgungsgerät zur Erzielung von genauen Kursausgängen beschrieben. Dies ist jedoch lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Offensichtlich kann der Erfindungsgedanke auch auf jede Doppler-Trägheitsanlage angewendet werden, bei der eine räumliche Trennung zwisehen der Trägheitsplattform und der Doppleruutennc zu Orientierungsfenlcm der erläuterten Art führt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Doppler-Trägheits-Navigationsanlage, bei derdieTiägheitseinrichtung im Flugkörper an einem von der Doppier-Radarantenne entfernten Ort angeordnet 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 On der Doppier-Radarantenne (81) gegenüber der Flugkörper-Längsachse arn Ort der Trägheitseinrichtung (10) ein Fehlersignal erzeugt, welches dem Navigationsrechner zugeführt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreiselgerät (85) aus einem einachsigen 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 Trägheitseinrichtung (10) ein Sternverfolgungsgerät (35) angeordnet ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleifc eine Summiereinrichtung (89) enthält, die das Ausgangsfehlersignal des Kreiselgeräts (85) und ein von der Doppler-Radar-Antenne (81) abgeleitetes Abtriftwinkelsignal summiert und mit dem daraus gebildeten Kurswinkelsignal einen Koordinatenwandler (93) steuert, der ein ebenfalls von der Doppler-Radar-Anlenne (81) abgeleitetes Bodenkurs-Geschwindigkeitssignal in seine Nord- und Ostkomponenten zerlegt.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife einen zweiten Koordinatenwandler (97) enthält, der durch ein von der Trägheitseinrichtung (10) abgeleitetes Kurssignal gesteuert ist und das von dem erstgenannten Koordinatenwandler (93) erzeugte Ost-Geschwindigkeitskomponentensignal in ein erstes Querkurs-Geschwindigkeitssignal umsetzt, feiner einen dritten Koordinatenwandler (101), der ebenfalls durch das Kurssignal von der Trägheitseinricluung (10) gesteuert ist und das von der Trägheitseinrichtung erzeugte Ost-Geschwindigkeitskomponentensignal in ein zweites Qucrkurs-Geschwindigkei.'ssignal umsetzt, sowie eine weitere Summiereinrichtimg (106). die die beiden Querkurs-Geschwindigkeitssignale summiert und daraus ein Korrektursi^nal zur Nachführung des Kreiseigerates (85) er/.eugt.