DE2203624C2

DE2203624C2 - Eichverfahren und Eichsystem für Magnetfelddetektoren

Info

Publication number: DE2203624C2
Application number: DE2203624A
Authority: DE
Inventors: Donald Henry Baker; David Roger Phoenix Ariz. Brickner
Original assignee: Sperry Corp 10104 New York NY; Sperry Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1971-01-26
Filing date: 1972-01-26
Publication date: 1982-04-22
Also published as: US3683668A; FR2123380A1; JPS5730569Y2; JPS52171955U; CA955744A; GB1371395A; IT948325B; DE2203624A1; FR2123380B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Eichverfahren für ein in einem Fahrzeug angeordnetes elektromagnetisches Kompaßsystem mit einem Magnetfelddetektor, bei dem die von magnetischen Störfeldern hervorgerufene Deviation durch Ausschwingen des Fahrzeuges an Hand der vom Kompaßsystem abgegebenen Steuerkurssignaie festgestellt und kompensiert wird, sowie auf ein Eichsystem zur Durchführung des Verfahrens.

Jeder als Azimuth-Detektor dienende Magnetfelddetektor ist Komponenten des Erdmagnetfeldes und Störfeldern unterworfen, die von dem Fahrzeug und/oder seiner Ladung hervorgerufen werden. Durch pendelartige Aufhängung des Magnetfelddetektors wird die Vertikalkomponente des Erdmagnetfeldes während der unbeschleunigten Bewegung des Fahrzeuges unterdrückt, so daß lediglich die horizontale Komponente des Erdmagnetfeldes zur Bestimmung des magnetischen Steuerkurses verwendet wird. Wenn das Fahrzeug seinen Steuerkurs über 360" ändert, bewegt sich das Störfeld mit dem Fahrzeug und führt eine 360°-Drehung in bezug auf das Erdfeld aus. Dies bewirkt, daß die Horizontalkomponente des magnetischen Gesamtvektors, der Summe des Erdfeldes und des Störfeldes, in bezug auf die normale Richtung des Erdfeldes schwingt Der Magnetfelddetektor mißt die Summe dieser Fehler, so daß der Einperiodenfehler während einer Steuerkursänderung von 360° durch ein positives und ein negatives Maximum verläuft. Zur genauen Navigation irgendeines Fahrzeuges auf der Grundlage von Magnetfelddetektorsignalen ist es erforderlich, diese Fehler zu berücksichtigen und die erforderliche Korrektur entweder durch Berichtigung des angezeigten Steuerkurses des Fahrzeuges mit Hilfe einer Fehlertabelle oder durch Kompensieren des Magnetfelddetektors mit Hilfe geeigneter Kompensationseinrichtungen für die Fehler durchzuführen. Die gleiche Kompensation ist für Indexfehler und Zweiperioden-Übertragungsfehler in der elektronischen Steuerausrüstung des Fahrzeuges erforderlich.

Zur Kompensation magnetischer Steuerfelder in Flugzeugen ist es bekannt (Literaturstelle »INTERA-VIA«, 8/1963, Seiten 1238 bis 1239), das Flugzeug über einen Winkel von 360° zu drehen, wobei bei bestimmten Winkelstellungen die Kompaßanzeige mit dem bekannten tatsächlichen magnetischen Steuerkurs verglichen wird. Hierbei kann entweder eine Fehlertabelle abgeleitet werden oder es können geeignete Kompensationsmaßnahmen durchgeführt werden. Dieses Verfahren ist notwendigerweise arbeits- und zeitaufwendig und erfordert den Platz und Ausrüstungen zur Ausrichtung des Flugzeuges auf jeden der verschiedenen Steuerkurse sowie zur Messung dieser Steuerkurse. Weiterhin ist es hierbei bekannt, künstliche Magnetfelder zu erzeugen, die entsprechend gedreht werden können und zur Eichung des Kompaßsystems dienen. Bei diesem Verfahren ist ebenso wie einem weiteren bekannten Verfahren (GB-PS 8 50 596) keine Drehung des Fahrzeuges oder Flugzeuges erforderlich. Stattdessen wird hierbei der Magnetfelddetektor einem künstlich geschaffenen äquivalenten Erdmagnetfeld für jeden der verschiedenen ausgewählten Steuerkurse ausgesetzt Für jedes einem ausgewählten Steuerkurs ίο entsprechende erzeugte Feld wird der am Kompaß angezeigte Kurs mit dem ausgewählten Steuerkurs verglichen. Auf diese Weise können die Werte der Fehler gewonnen und die erforderliche Kompensation durchgeführt werden. Die hierfür erforderlichen Vorrichtungen sind jedoch sehr aufwendig und ergeben dennoch nicht absolut genaue Ergebnisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Eichverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine schnelle und einfache Eichung in von elektromagnetischen Kompaßsystemen ermöglicht, wobei weiterhin ein Eichsystem 7.; Durchführung des Verfahrens geschaffen werden soll, «rar. einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 6 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Eichverfahren ist es lediglich erforderlich, das Fahrzeug auf zwei um in etwa um 180° verschobene Ausschwingrichtungen zu bringen, damit sich eine sehr genaue Fehlerermittlung und die Möglichkeit einer sehr genauen Kompensation j5 ergibt. Das Eichsystem umfaßt weitgehend ohnehin vorhandene Bauteile des elektromagnetischen Kompaßsystems, so daß sich ein einfacher und wenig aufwendiger Aufbau ergibt Die Möglichkeit der schnellen Durchführung des Eichverfahren ermöglicht eine Nacheichung des Kompaßsystems, wenn anzunehmen ist daß auf Grund der Ladung des Fahrzeuges zusätzliche oder geänderte Fehler aufgetreten sind. Das Eichverfahren ermöglicht weiterhin eine Kompensation von Ausrichtungsfehlern des Magnetfelddetektors in dem Fahrzeug und es werden sowohl Einperioden- als auch Zweiperiodenfehler kompensiert

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Anordnung eines Fahrzeugs auf einer willkürlich ausgewählten Schwenklinie,

Fig.2a und 2b eine graphische Darstellung der vertikalen Beziehungen der aufgeprägten Fehler,

Fig.3 ein Steuerfeld der Ausführungsform des Eichsystems,

Fig.4a ein Blockschaltbild einer Ausfiibrungsform des Eichsystems unter Einschluß der in dem Fahrzeug enthaltenen und von dem Eichsystem verwendeten Teil des Kompaßsystems,
Fig. 4b eine Tabelle der Schalterbetätigung,

Fig,5 ein Funktionsdiagramm der Signalverläufe während des Ausschwingvorganga.

Magnetfelddetektoren in dieser Beschreibung bezichen sich auf die Klassen von Detektoren, die h5 üblicherweise als Magnetflußrohre bezeichnet werden. Dies sind Detektoren, deren empfindliches Element im wesentlichen aus einem Kern aus hochpermeablem Material besteht, auf den in geeigneter Weise erregte

und Ausgangs- oder Abnehmerwickliingen gewickelt sind. Dieser Kern weist im allgemeinen die Form eines gleichwinkligen Y auf. wobei die Abnehmerspulen auf den Schenkeln des Kerns angebracht sind und die Erregungsspule in der Nähe des Verbindungspunktes des Kerns angeordnet ist. und wobei die Anordnung im allgemeinen mit Hilfe einer pendeiförmigen Masse und einer Kardanringaufhängung horizontal gehalten wird. Sammelhörner können an den Enden der Schenkel vorgesehen sein, um das Magnetfeld in den Schenkeln zu konzentrieren. Das Magnetflußrohr ist so erregt, daß in jeder Abnehmerspule eine llnn/ontalkomponente irgendeines Magnetfeldes, in der es liegt, induziert wird, und d.ifi die drei Spulen zusammen eine Messung der Richtung des Magnetfeldes liefern, in dem das Magnetflußrohr angeordnet ist. Fine weitere Erläuterung der Magnetflußrohre findet sich in dem deutschen Patent 12 33 153.

ein Sinus/Cosinusformat umgewandelt und in dem Stromservo demoduliert. Die demodulierten Signale werden Rechnereinrichtungen zugeführt, in denen die demodulierten Signale mit Daten von der Kreiselplattform kombiniert werden, und die Kombination liefert sowohl Kurzzeit- als auch Langzeit-Steuerkurs-Bezugsinforniiiiionen für das Fahrzeug-Richtungssteuersystem. Zusätzlich wird das Detektorausgangssignal in eine Schleife eingespeist, die eine Nullung des Detektorausgangssignals bewirkt. Eine weitere Erläuterung dieser Servo-iichleife findet sich in der DE-OS 19 64 569 der gleichen Anmelderin. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Recheneinrichtung ein Digitalrechner, und die Signalverarbeitung und -berechnung des Fichvorgangs erfolgt im Digitalformat. Eine Rechentechnik, wie sie in der Literaturstelle »The Corclic Trigonometrie Computing Technique«. IRE Transactions on Electronic Computers. September 1959.

Havnn wir Qorcrfältitj unnai; pin Maanpi. ^y ί30 !}^pQchri?b^pn !5t k^Hf! verwendet

flußrohr hergestellt ist, unterscheiden sich die elektromagnetischen Eigenschaften jedes Schenkels des Y und der zugehörigen Spule. Ein derartiger Fehler ergibt sich aus den unterschiedlichen Luftspalten zwischen den F-nden der benachbarten Schenkel an ihren Sammelhörnern. Dieser Fehler wird mit Hilfe eines als Kreuzkopplungseichung bekannten Verfahrens zu Null gemacht, und die Ergebnisse dieses Verfahrens werden zur Kompensation dieses Fehlers verwendet. Ein weiterer Fehler ergibt sich aus einer Fehlausrichtung zwischen dem Magnetflußrohr und der Bezugslinie des Luftfahrzeuges, der als Eintaktfehler ähnlich dem der Wirkungen der permanenten magnetischen Felder in dem Luftfahrzeug auftritt. Die dem Magneiflußrohr eigene Unfähigkeit zur Unterscheidung zwischen einer Magnetflußrohr-Fehlausrichtung und einem Permanentfeld erfordert eine äußerste Sorgfalt bei der Ausrichtung des Magnetflußrohres. Dieses Problem kann durch Verwendung eines vorindizierten Magnetflußrohres vermieden werden. Ein derartiges Magnetflußrohr weist einen genauen mechanischen Bezug zur genauen Identifikation seiner Magnetachse auf. Wenn das Magnetflußrohr an einer genau ausgerichteten Stelle des Luftfahrzeuges eingebaut ist. ist es genau mit der Längsachse des Luftfahrzeuges ausgerichtet. Versuche haben gezeigt, daß Einbauten mit einem kleineren Befestigungs-Ausrichtungsfehler als 0.Γ übereinstimmend erzielt werden können. Das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet vorgeeichte und vorindizierte Magnetflußrohre zur weitgehenden Verringerung dieser möglichen Fehlerquellen und zu ihrer Unterscheidung von Fehlern, die aus der Betriebsweise des magnetischen Detektors und seiner elektronischen Steuervorrichtung als ein System herrühren. Auf diese Weise können die Fehlerquellen von den einzelnen magnetischen Detektorkomponenten, die im allgemeinen durch die Betriebsweise der Bauteile als ein System nicht beeinflußt sind, wirksamer ausgeschieden werden.

Das im folgenden beschriebene Eichsystem kann selbstverständlich mit nicht geeichten und nicht indizierten Magnetfiußrohren verwendet werden, die obengenannten Fehlerquellen müssen jedoch ausgeschieden und kompensiert werden, bevor das Eichsystem und -verfahren zum besten Vorteil angewendet werden kann.

Im Betrieb liefert der Magnetfelddetektor ein Ausgangssigna!, das den magnetischen Steuerkurs des Fahrzeuges, in dem es befestigt ist. darstellt Das Dreidraht-Wechselspannungs-Ausgangssigna! wird in Unter der Annahme, daß das Fahrzeug, wie z. B. das in Fig. I dargestellte Luftfahrzeug I. als Magnetfelddetektor ein vorgeeichtes und vorindiziertes Magnet flußrohr 2 aufweist, kann der Kompaß-Eichvorgang beschrieben werden. F i g. I zeigt das am Eichplatz angeordnete Luftfahrzeug 1; dieser Eichplatz kann eine Kompaßrose sein. Die beiden dargestellten Schwenklinien ermöglichen die Anordnung des Luftfahrzeuges auf zw i umgekehrten Steuerkursen, während das Magnetflußrohr 2 über der gleichen Bodenstelle gehalten wird, um ein konstantes Umgebungserdfeld für jeden Steuerkurs sicherzustellen. Selbstverständlich wäre, wenn das Magnetflußrohr 2 auf der Längsachse des Luftfahrzeuges 1 befestigt wäre, lediglich eine einzige Schwenklinie erforderlich. Der Steuerkurs der Linien ist unwesentlich, vorausgesetzt, daß die Linien parallel sind. Bei der Beschreibung der Betriebsweise der Kompaßeichung wird außerdem auf die die Vektorbeziehungen darstellenden Fig. 2a und 2b und die die Eichvorrichtung 3 darstellende F i g. 3 Bezug genommen.

Das Luftfahrzeug 1 wird zunächst auf der Schwenklinie Nr. 1 (Steuerkurs I) angeordnet. Eine Bezugslinie, die senkrecht zur Schwenklinie 1 verläuft, wie z. B. die Radlinien Nr. !.wird als zukünftiger Bezug markiert.

Die Eichvorrichtung 3 (Fig. 3) kann mit der elektronischen Lagen- und Steuerkurs-Bezugseinrichtung (AHRS) des Luftfahrzeuges über geeignete Schalter und Verkabelungen zu dieser Zeit verbunden werden, und beide Einheiten werden in Betrieb gesetzt. Ein Betriebsartenschalter 4 wird in die mit »Steuerkurs 1« in Fig. 3 bezeichnete Stellung gebracht. Irge dein Winkelfehlabgleich-Fehler M\ zwischen der Schwenklinie Nr. 1 und der Längsachse des Luftfahrzeuges muß gemessen und mit Hilfe einer Fehlausrichtungssteuerung (MISAL) 5 in die Eichvorrichtung 3 eingeführt werden. Aus Bequemlichkeitsgründen für die Bedienungsperson kann die Eichvorrichtung 3 so aufgebaut sein, daß sie es der Bedienungsperson ermöglicht, den Fehlabgleichwinkel als Funktion des seitlichen Abstandes des Luftfahrzeuges von der Schwenklinie zu messen. Somit kann die Steuerung 5 auf der Frontplatte 6 der Eichvorrichtung in Zoll geeicht werden, und die Bedienungsperson würde dann den Unterschied der gemessenen Abstände zwischen der Schwenkünie und zwei vorbestimmten Punkten (du di) an dem Fahrzeug, die beispielsweise unter Verwendung eines Lotbieis gemessen werden, einführen. Wenn D gleich dem Abstand zwischen den beiden Bezugspunkten d_x und di

ist. so ist M] = d\-di. und der Fchlabgleichwinkel ist arctan -^-, wobei M\ als der seitliche Abstand ausgedrückt ist.

F i g. 2a stellt in Vektorform die das MagnetfluOrohr 2 des Luftfahrzeuges beeinflussenden Magnetfelder dar. Der Winkelunterschied zwischen der Schwenklinie Nr. 1 ivJ Nord ist durch ij'i dargestellt. Der horizontale Vektor u'es Erdfeldes ist als H/ dargestellt, und die längsgerichteten und quergerichteten Komponenten des permanentmagnetischen Feldes des Luf"fahrzeuges sind durch (Α/,,/bzw. (/-/,,^dargestellt. Die Vektorresultierenclc des Erdfeldes und des permanentmagnetischen Feldes entlang der Längsachse bzw. der Querachse kann als

(//„).. - //, cos (y t- .U₁) t (H₁.) (Ih)- = -/// sin (;/■ + M₁) + (//„).

ausgedrückt werden, wobei M. der Fehlabgleichfehler in Winkelausdriicken ist.

Diese Gleichungen stellen die auf das Magnetflußrohr 2 wirkenden Magnetfelder dar. und die äquivalenten, diese aufhebenden Felder würden notwendigerweise

Die die wesentlichen Teile des elektronischen Lagen- und Steuerkurs-Bezugseinheit-Systems des Luftfahrzeuges, die zusammen mit der Eichvorrichtung 3 verwendet werden, beschreibenden F i g. 4a und 4b werden nun zur Beschreibung des Vorgangs in der Steuerkurs-1-Betriebsweise verwendet. Fig. 4a zeigt vier unterschiedliche Funktionsgruppen der Ausrüstung: erstens das Magnetflußrohr 2 in der Form eines magnetischen Azimuth-Detektors. zweitens die in dem elektronischen Lagen- und Steuerkurs-Bezugssystem angeordnete Vorrichtung in dem Luftfahrzeug, die bei dem Eichvorgang verwendet wird, drittens ein Kompensationsnetzwerk 7, das in dem Luftfahrzeug vorhanden ist, um die Eichfehler zu nullen, und viertens die in der Eichvorrichtung 3 angeordnete und wenn gewünscht, von dem Luftfahrzeug trennbare Vorrichtung. Es ist verständlich, daß die Eichvorrichtung in sich abgeschlossen sein kann. Das heißt, die von der Eichvorrichtung verwendete Recheneinrichtung, die in dem elektronischen Lagen- und Steuerkurs-Bezugssystem angeordnet dargestellt ist. kann in der Eichvorrichtung selbst enthalten sein. Somit kann die Eichvorrichtung eine vollständige, in sich abgeschlossene, tragbare Einheit sein, die in den Detektorausgangskreis eingeschaltet werden kann. Alternativ kann die Eichausrüstung zu einem integralen und dauernden Teil der elektronischen Ausrüstung des Kompaßsystems des Luftfahrzeuges gemacht werden.

In der Steuerkurs-1-Betriebsweise wird die Stromservo-Schleife durch den (normalerweise geschlossenen) Kontakt A geöffnet In gleicher Weise wird der (normalerweise offene) Kontakt B geschlossen. Der Ausgang des Azimuth-Detektors 2 wird in den Stromservo 8 eingespeist, und die Strom-Servoschleife wird durch einen Analog/Dezimalwandler 9, eine Datenverarbeitungseinheit 10, einen Digital/Analog-Kunverter 11, eine Abtast- und Speicherschaltung 12, einen Summierverstärker 13 und über den Kontakt B vervollständigt. Der der Datenverarbeitungseinheit 10 zugefiihrte Strom-Servoausgang ist in digitaler Form und kann in einen leistungslosen Speicher 14 der Eichvorrichtung 3 durch Betätigung des LESE-Schalters 15 (Fig. 3) übertragen werden. In gleicher Weise wird der durch die Steuerung 5 (Fig. 3) eingeführte und in F i g. 4a als veränderliches Potentiometer 5 dargestellte Fehlabgleichwinkel in Digitalform umgewandelt und in den leisuingslosen Speicher 14 eingeführt. Der Vorgang für Steuerkiirs I ist nun beendet.

Für die Steuerkurs-2-Betriebsweise wird das Luftfahrzeug 1 um 180° gedreht und entlang der Schwenklinie Nr. 2 ausgerichtet. Das Luftfahrzeug 1 sollte derart auf der Schwenklinie Nr. 2 angeordnet werden, daß sich das MagnetfluOrohr 2 wiederum im wesentlichen über der gleichen Bodenstelle befindet. Die Lage der Radlinie Nr. 1 in bezug auf die Lage des Magnetflußrohres, wie sie in der Steuerkurs-I-Betriebsweise bestimmt wurde, kann dazu verwendet werden, die Ausrichtung des Magnetflußrohres 2 in der gewünschten Stellung in der Steuerkurs-2-Betriebsweise zu erleichtern.

Nach dieser Ausrichtung wird der Betriebsartenschalter 4 in die mit Steuerkurs 2 bezeichnete Stellung gebracht. Die Fehlabgleichinformation M₂ wird in der in bezug auf den Fehlabgleich M\ beschriebenen Weise gewonnen und in die Eichvorrichtung 3 eingeführt. Die neuen Vektorbeziehungen zwischen dem Erdfeld ///. dem Steuerkurs Xf₂ (wobei ψ2 = ψ\ + \80" ist), dem Fehlabgleich M₂ und den Längs- und Querkomponenten (H_P)ibzw. (Hp), des permanentmagnetischen Feldes des Luftfahrzeuges sind in F i g. 2b gezeigt.

Die Vektorresultierende des Erdfeldes und des permanentmagnetischen Feldes entlang der Längsachse und der Querachse kann wie folgt ausgedrückt werden:

),- = -Hf cos Iy₁ + M₂) - (H₁,), (H_R), = -Hf sin (y, + M₁) + (H_r).

Diese Gleichungen stellen das auf das Magnetflußrofir 2 wirkenden Magnetfelder dar. und die äquivalcnten aufhebenden Felder wurden notwendigerweise wie folgt geschrieben:

(H₂), = -(H₁₁),

In der Steuerkurs-2-Betriebsweise erfolgt die oben unt?r Bezugnahme auf (Hy), und (H\), beschriebene Signalverarbeitung in bezug auf (H₂), und (H₂),. jedoch mit der Ausnahme, daß bei Betätigung des LESE-Schal ters 15 (H\)i von (Hi)₁ und (H₁), von (H₂), in der Datenverarbeitungseinheit 10 abgezogen wird. Es sei daran erinnert, daß die Ausdrücke (H\)u (H]),. (Hi)/ und (Ht), Signale darstellen, die gleich und entgegengesetzt zu ihren jeweiligen resultierenden Signalen für jede Achse bei jedem Steuerkurs sind. Daher stellen sie aufhebende Felder dar. Die mathematischen Darstellungen für das mittlere Aufhebungsfeld können wie folgt geschrieben werden:

(H_n), = = -y- [cos (ρ, + M₁) + cos (y, + M₂)]

₍H ) = (^) - W)/ ₌ A l^sin (Pi + M₂) + sin (y + M₁)] 2 2

Es ist /u erkennen, daß diese Berechnung die Komponenten (H_p)i und (H_n), des Permanentfeldes aufhebt, und das verbleibende Signal ist das Signal, das das zur Aufhebung der Wirkung des Erdfeldes Ht erforderliche Signal darstellt. Da anzunehmen ist, daß bestimmte Fehlabgleichfehler auftreten, werden die Signale (Hn)i und (Hn), über den Winkel gedreht, der durch --IiI-..'- dargestellt ist und irgendein Fehler

aufgrund einer Fehlausrichtung wird wesentlich verringert.

Die Schwenk-Betriebsweise des Vorganges kann zunächst einfacher unter Bezugnahme auf F i g. 5 beschrieben werden. Das Magnetflußrohr 2 stellt das Magnetflußrohr dar, das den folgenden Magnetfeldern und Fehlerquellen unterworfen ist: /// stellt das horizontale Erdmagnetfeld dar; H_n stellt das durch das Luftfahrzeug und seine Bauteile hervorgerufene Permancntmagnetfeld dar; H_mMl stellt die von dem (Fig. 4a) vorhanden ist und würde das Luftfahrzeug-Steuerkurs-Steuersystem beeinflussen. Dieses Signal wird an dem Anzeiger 17 umgewandelt, um eine Darstellung der Polarität und Größe des Fehlersignals darzustellen. Somit stellt der Anzeiger 17 eine sichtbare Darstellung; der Größe des Fehlers an irgendeinem ausgewählten Steuerkurs dar.

In einer ausführlicheren Erklärung der Schwenk-Betriebsweise wird auf die Fig. 3, 4a und 4b Bezug genommen. Die Schwenk-Betriebsweise wird an dem Eichvorrichtungs-Betriebsartenschalter 4 ausgewählt, der die Kontakte A, B und C schließt. Die aus den Steuerkurs-1- und Steuerkurs-2-Betriebsweisen berechneten und in dem leistiingslosen Speicher 14 gespeicherten mittleren Aufhebungsfeld-Koordinaten (Hu)i und (H\i), werden mit Hilfe der digitalen Datenverarbeitungseinheit 10 des elektronischen Lagen- und Stei:zrkurs-Bezugssystems über den Winkel für den Steuerkurs der Schwenklinie Nr. 2 gedreht. Die sich

L'ieKirotiisLtien Lagen- uiiu .iicucr Küis-ut-ZügSSySiciVi oder der .Steuersystemschaltung hervorgerufenen Fehler dar. Eine Summierverbindung 16 stellt den Punkt der Einfügung des Korrektursignals H₁ dar, um die H_n und //„„„■-Signale zu nullen. Ein Steuersystem 18 erzeugt die äquivalenten Erdfeld-Aufhebungssignale (HmJi, (H\₂),, die auf den ausgewählten Steuerkurs gedreht sind und überträgt sie an eine Summierverbindung 19, und das Erdmagnetfeldsignal Htist aufgehoben.

Das Steuersystem 18 überträgt außerdem an die Summierverbindung 19 ein Signal //„ das ein Standard-Erdfeld an dem ausgewählten Schwenk-Steuerkurs darstellt. Eine Stromquelle 20, die ein Stromservo sein kann, spricht auf den Ausgang der Summierverbindung 19 an und unterwirft das Magnetflußrohr 2 einem Feld, das äquivalent zu dem ausgewählten Schwenk-Steuerkurs und einem Signal ist, das H_m,_sc darstellt. Aus Klarheitsgründen können die dem Magnetflußrohr 2 während der Schwenkbetriebsweise aufgeprägten Magnetfelder und Signale mathematisch als

H_F+H₁, + H_n + H₁- H_miK + H_c = 0

dargestellt werden, wo'uii sich Ht und H_p aufgrund der magnetischen Umgebung ergeben, H]₂ und //,durch das Steuersystem erzeugt werden, H_miSc sich aus der elektronischen Schaltung ergibt und H_c die Korrektureinfügung zur Nullung der Fehler ist.

Der Magnetflußrohrausgang wird einem Verstärker 21 zugeführt, der seine Signalanpassungs- und Demodulationsschaltung darstellt. Der Ausgang des Verstärkers 21 wird der Summierverbindung 16 zugeführt. Die Summierverbindung 16 empfängt außerdem einen Eingang H_c von dem Fehlerkompensationsnetzwerk 7 (F i g. 4a), das das Signal darstellt, das erforderlich ist, um das an den Anzeiger 17 dargestellte Fehlersignal zu nullen. Der den Magnetflußrohr-Ausgang und das Korrektursignal einschließende Ausgang der Summierverbindung 16 wird mit den anderen Eingängen (Hn, H₅) an der Summierverbindung 19 summiert. Der Ausgang der Stromquelle 20 umfaßt dann im wesentlichen lediglich das Schwenksignal H₅, da das Erdfeld He genullt wurde, sowie Hm_x. Der Ausgang der Stromquelle wird außerdem einer Summierverbindung 22 zugeführt, die außerdem einen Eingang H_s von dem Steuersystem 18 empfängt, der das äquivalente Erdmagnetfeld an dem ausgewählten Schwenk-Steaerkurs darstellt Der Ausgang der Summierverbinö Tig 22 stellt den Fehler dar, der an dem Ausgang des Stromservo 8

Ct gcuciiucii gcuiciiictt iwuiuiiiaan

Konverter 11 an die Kompaß-Eiehvorrichtungs-Abtast- und Speicherschaltung 12 der Eichvorrichtung 3 geführt und stellen den tatsächlichen Steuerkurs des Luftfahrzeuges oder den für einen Fehlabgleich korrigierten Schwenklinien-Steuerkurs dar.

Der Steuerkurs-Wähler 23 der Eichvorrichtung 3 weist eine Gruppe von auswählbaren, den Schwenk-Steuerkurs darstellenden Steuerkursen auf und kann irgendeiner von 24 Steuerkursen sein. Der gewünschte Schwenk-Steuerkurs wird durch den Steuerkurs-Wähler 23 bestimmt, und die äquivalenten Feld-Koordinaten eines (in der Datenverarbeitungseinheit 10 gespeicherten) Standard-Erdfeldes werden durch die Datenverarbeitungseinheit 10 gedreht. Die sich ergebenden Koordinaten des Schwenk-Steuerkursfeldes werden durch den Konverter 11 für eine Speicherung in der Abtast- und Speicherschaltung 24 der Eichvorrichtung 3 verarbeitet.

In dem Stromservo 8 hebt der Ausgang der Abtast- und Speicherschaltung 12 wirksam den Erdfeld-fZ/f/ Ausgang des Magnetflußrohres 2 auf. Gleichzeitig bewirkt der Ausgang der Abtast- und Speicherschaltung 24, daß der Stromservo 8 ein Ausgangssignal von dem Azimuth-Detektor liefert, das den ausgewählten, durch den Steuerkurswähler 23 bestimmten Steuerkurs darstellt. Der Ausgang des Stromservo 8 wird über den Konverter 9 an die Datenverarbeitungseinheit 10 geführt. Die Datenverarbeitungseinheit 10 vergleicht den Ausgang des Stromservo 8 mit dem ausgewählten Steuerkurs. Wenn hier ein Unterschied auftritt, ist ein Fehler gegeben. Ein den Fehler darstellendes Signal wird durch den Binär/Dezimalwandler 25 verarbeitet und dem Anzeiger 17 zugeführt Der Anzeiger 17 umfaßt in seinem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine logische Schaltung, die das Vorzeichen und die Größe des empfangenen Fehlersignals bestimmen kann und zwei Ziffern mit der richtigen Polarität darstellt Jede der Ziffern kann, wie gezeigt, durch eine numerische Sieben-Segment-Darstellung dargestellt werden. Ein Winkel, der nicht größer ist als + oder -93°, wird dargestellt Für größere Winkel ergibt der Anzeiger keine Anzeige.

Eine Bedienungsperson kann nun das Kompensationsnetzwerk 7 zusammen mit dem an den Anzeiger 17 dargestellten Fehler einstellen, um den Fehlerausgang der Datenverarbeitungseinheit 10 am ausgewählten Steuerkurs zu verringern. Das Kompensationsnetzwerk 7 spannt im Ergebnis den Stromservo 8 derart vor, daß

Il

dessen Ausgang stärker angenähert an den gewünschten Ausgang für irgendeinen ausgewählten Steuerten; s angepaßt ist. In einer für den Fachmann gut bekannten Art werden die Eintakt- und Zweitakt-Fehler bestimmt, und geeignete Kompensationswerte werden über das Netzwerk 7 in das System eingeführt, um diese Fehler zu nullen.

Nachdem die dargestellten Fehler durch die Verwen-

dung des Kompensatbnsnetzwerkes 7 auf annehmbare Werte verringert wurden, ist die Schwenk-Betriebsweise beendet. Der Betriebsarten-Schalter 4 wird in die mit NORM bezeichnete Stellung zurückgeführt, und die Eichvorrichtung kann von dem Fahrzeug oder Luftfahrzeug 1 getrennt werden. Der Eichvorgang ist nunmehr beendet.

i/u 4 Mliiii

Claims

Patentansprüche;

1. Eichverfahren für ein in einem Fahrzeug angeordnetes elektromagnetisches Kompaßsystem mit einem Magnetfelddetektor, bei dem die von magnetischen Störfeldern hervorgerufene Deviation durch Ausschwingen des Fahrzeuges an Hand der vom Kompaßsystem abgegebenen Steuerkurssignale festgestellt und kompensiert wird, da- ι ο durch gekennzeichnet, daß die Steuerkurssignale von dem Magnetfelddetektor (2) an zwei um ungefähr 180° versetzten magnetischen Ausschwingsteuerkursen des Fahrzeugs (1) abgeleitet werden, daß die Steuerkurssignale für die beiden Ausschwing- t > Steuerkurse zur Erzielung eines ersten resultierenden Signals voneinander subtrahiert werden, daß eine zu einem ausgewählten Steuerkurs äquivalente Erregung auf den Magnetfelddetektor (2) aufgeprägt wird, um ein zu dem ausgewählten Steuerkurs äquivalentes Steuerkurssignal zu erzeugen, daß das auf Grund der Erregung zu erwartende Sieuerkurssignal an dem ausgewählten Steuerkurs berechnet wird, daß das tatsächlich abgegebene Steuerkurssignal bei dem ausgewählten Steuerkurs mit dem berechneten Steuerkurssignal und dem ersten resultierenden Signal summiert wird, um ein zweites resultierendes Signal zu erzeugen, das angezeigt wird, und daß das Ausgangssignal des Magnetfelddetektors (2) so eingestellt wird, daß der Wert des ϊ weiten resultierenden Signals so weit wie möglich verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurssignale bei der Ausrichtung des Fahrzeugs auf die beiden magnetischen Steuerkurse hinsichtlich einer Fehlausrichtung des Fahrzeugs gegenüber diesen magnetischen Steuerkursen korrigiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Magnetfelddetekte r (2) abgeleiteten Ausgangssignale Analogsignale si.id, die in Digitalsignale umgewandelt werden, daß das bei Ausrichtung des Fahrzeuges auf den ersten magnetischen Steuerkurs abgeleitete Steuerkurssignal in Digitalformat gespeichert und von dem nach dem Ausschwingen des Fahrzeuges auf den zweiten magnetischen Steuerkurs gewonnenen zweiten Steuerkurssignal in Digitalformat subtrahiert wird, daß das so gewonnene erste resultierende Signal in ein Analogsignal umge- so wandelt wird, daß das zu erwartende Steuerkurssignal digital berechnet und im Digitalformat gespeichert wird und daß die äquivalente Erregung der den Magnetfelddetektor digital berechnet und in ein Analogsignal umgewandelt wird. «

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite resultierende Signal durch algebraische Addition der Analogsignale des tatsächlichen Steuerkurssignals und des ersten resultierenden Signals, durch Umwandlung des Summensignals in einen Digitalwert und durch Subtraktion des gespeicherten Digitalwerts des erwarteten Steuerkurssignals von dem Summen-Digitalwert gewonnen wird, so daß sich der Digitalwert des zweiten resultierenden Signals ergibt. hi

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalwert des zweiten resultierenden Signals in einen binärkodierten Dezimalwert

umgewandelt wird, der angezeigt wird.

6. Eichsystem für ein in einem Fahrzeug angeordnetes elektromagnetisches Kompatlsystem mit einem Magnetfelddetektor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Subtraktionseinrichfungen (10, 14) zur algebraischen Subtraktion der Steuerkurssignale des Magnetfelddetektors (2) bei zwei um ungefähr 180° gegeneinander versetzten vorgegebenen Steuerkursen des Fahrzeuges zur Gewinnung eines äquivalenten Wertes des Erdmagnetfeldes, Einrichtungen zur Aufprägung einer Erregung auf den Magnetfelddetektor (2) zur Erzeugung eines ausgewählten nachgebildeten Steuerkurssignals von dem Magnetfelddetektor (2), Einrichtungen (10) zur Berechnung des auf Grund der Erregung des Magnetfelddetektors (2) zu erwartenden Steuerkurssignals bei dem ausgewählten Steuerkurs, Einrichtungen zur algebraischen Addition des Ausgangssignals des Subtraktionseinrichtungen (10, 14), des mit der Erregung beaufschlagten Magnetfelddetekiors (2) und der Recheneinrichtungen zur Berechnung des erwarteten Steuerkurssignals zur Erzielung eines resultierenden Signals, Darstellungseinrichtungen (17, 25) zur Darstellung des Unterschiedes zwischen dem resultierenden Signal und dem erwarteten Steuerkurssignal, und Kompensationseinrichtungen (7) zur Kompensation des Ausgangssignals des Detektors (2) entsprechend des dargestellten Unterschiedes zur Verringerung dieses Unterschiedes.

7. Eichsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfelddetektor (2) durch ein vorgeeichtes und mit einer Ausrichtmarkierung versehenes Magnetflußrohr gebildet ist.

8. Eichsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Subtraktionseinrichtungen (10, 14) durch mit dem Magnetfelddetektor (2) verbundene Datenverarbciiungseinrichtungen (10) zur Erzeugung von digitalen Sieaerkurssignalen für den ersten und den zweiten Ausschwing-Steuerkurs und Speichereinrichtungen (14) zur Speicherung des ersten digitalen Steuerkurssignals gebildet sind, und daß die Datenverarbeitungseinrichtungen (10) ein erstes resultierendes Signal liefern, das der Differenz zwischen dem gespeicherten Steuerkurssignal und dem zweiten Steuerkurssignal entspricht.

9. Eichjystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Subtraktionseinrichtungen (10, 14) weiterhin Einrichtungen zur algebraischen Addition der digitalen Steuerkurssignale mit der Fehlausrichtung des Fahrzeuges (1) gegenüber dem ersten und dem zweiten Ausschwing-Steuerkurs entsprechenden Signalen einschließen.

10. Eichsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungseinrichtungen (17, 25) Kodewandlereinrichtungen (25) zur Umwandlung des digitalen zweiten resultierenden Signals in ein binärkodiertes Dezimalsignal und Einrichtungen (17) zur Darstellung des binärkodierten Dezimalsignals als Zifferndarstellung sowie Einrichtungen zur zusätzlichen Darstellung des Vorzeichens des binärkodierten Dezimalsignals umfassen.

11. Eichsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfelddetektor (2) ein der Richtung des Erdmagnetfeldes in bezug auf den Steuerkurs des Fahrzeuges (1)

entsprechendes Wechselstromsignal liefert, daß eine in geschlossener Schleife arbeitende Servoeinrichtung (8) zur Erzeugung von zu dem Wechselstromsignal proportionalen Gleichstromsignalen vorgesehen ist, die zu dem Magnetfelddetektor (2) zurückgeführt werden, um das Wechselstromsignal zu Null zu machen, wobei diese Gleichstromsignale proportional zum magnetischen Steuerkurs des Fahrzeuges (1) sind, und daß das die Deviation kompensierende Signal in die Servoschleife eingeleitet wird.