DE2211063C3 - Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs - Google Patents
Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines FahrzeugsInfo
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Description
wenn das Fahrzeug, wie beispielsweise bei Vermessungsarbeiten, laufend seinen Kurs ändert, so daß sich
das Kreiselgerät nie im eingeschwungenen Zustand befindet. Gerade aber bei Vermessungsarbeiten ist es
notwendig, daß jederzeit die Position des Fahrzeugs genau bekannt ist, da beispielsweise bei der Meeresvermessung eine exakte Tiefenangabe nur dann sinnvoll
ausgewertet werden kann, wenn die zugehörigen Angaben von geographischer Breite und Länge, d. h. der
momentanen zugehörigen Position des Vermessungs- ,0
Fahrzeugs, genau bekannt sind.
Mit für kommerzielle Zwecke vertretbarem Aufwand ist bisher noch kein landunabhängiges Navigationssystem bekanntgeworden, das es erlaubt, lückenlos ohne
nennenswerte Fehler die genauen Positionen des Fahrzeugs zu bestimmen, da mechanisch hochkomplizierte, stabilisierte Kreiselsysteme, die auch bei
Fahrzeugmanövern fehlerfrei arbeiten, für normale Navigationszwecke viel zu teuer und aufwendig sind.
Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, von einer
bekannten Anfangsposition aus laufend trotz beliebiger Fahrzeugmanöver die genaue momentane Position
eines Fahrzeugs zu ermitteln, wozu Systemfehlerwinkel in der Nordrichtungsangabe ohne Eingreifen in den
Bewegungsablauf des Kreiselgeräts mit möglichst geringem schaltungstechnischen Aufwand zu eliminieren sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Kreiselkompaß für die Nordrichtungsangabe, eine
Rechenschaltung zum Ermitteln eines Fahrtfehlers als ersten Systemfehlerwinkel aus der resultierenden
Geschwindigkeit, der im letzten Zeitintervall bestimmten Position und einer ersten Hilfsgröße, eine
Summationsschaltung zum Bilden der ersten Hilfsgröße aus der Nordrichtungsangabe am Winkelausgang des
Kreiselkompasses, dem Geschwindigkeitswinkel am Ausgang der Geschwindigkeitswinkelschaltung und
einer Differenz des im letzten Zeitintervall bestimmten Fahrtfehlers am Ausgang der Rechenschaltung und
eines im letzten Zeitintervall gebildeten, von Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs verursachten, azimutalen Systemfehlerwinkels am Ausgang des
Teilrechners, eine der Summationsschaltung und der Rechenschaltung nachgeschaltete Addierstufe, deren
Ausgangssignal eine zweite Hilfsgröße für eine angenäherte Nordrichtung ist und ein weiteres Eingangssignal des Geschwindigkeitsbildners zum Ermitteln von Geschwindigkeiten in angenäherter Nord- und
Ostrichtung bildet, sowie eine dem Geschwindigkeitsbildner nachgeschaltete, mit dem Taktgenerator verbundene Differenzenquotientenschaltung zum Ermitteln von Beschleunigungen in angenäherter Nord- und
Ostrichtung, die mit den Geschwindigkeiten Eingangssignale des Teilrechners sind, der mit dem Ausgang der
Navigationsrechenanlage für die im letzten Zeitintervall bestimmte Position verbunden ist
Für das Bestimmen der angenäherten Nord- und Ostrichtung geht die Erfindung von der Kenntnis aus,
daß der Fahrtfehler, der von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der Nordrichtungsangabe des Kreiselgeräts
sowie der Umfangsgeschwindigkeit der Erde an der momentanen Position abhängt, für die Korrektur der
Nordrichtungsangabe geeignet ist Eine Anordnung dafür ist beispielsweise für einen nach Norden
ausgerichteten Kurskreisel in der US-Patentschrift 29 08 902 beschrieben.
eine Winkelangabe zwischen der Längsrichtung des Fahrzeugs und der Figurenachse des Kreiselkompasses.
Dieser Winkel ist bekanntlich nur dann gleich dem Winkel zwischen der Längsrichtung und der geographischen Nordrichtung, wenn sich das Fahrzeug nicht
bewegt und sich der Kreiselkompaß im eingeschwungenen Zustand befindet. Die Nordrichtungsangabe wird
jedoch sofort durch Systemfehlerwinkel in der Azimut- und Elevationsebene verfälscht, wenn das Fahrzeug mit
konstanter Geschwindigkeit fährt oder gar beschleunigt, da durch jede Bewegung des Fahrzeugs zusätzliche
Kräfte auf die Figurenachse des Kreiselkompasses wirken. Diese Systemfehlerwinkel sind zeitabhängige
Größen, deren funktionale Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Beschleunigung in Nord/Süd- und
Ost/West-Richtung des Fahrzeugs in Bewegungsgleichungen beschrieben wird. Die Bewegungsgleichungen
sind aus der Kreiselphysik bekannt und für einen Anschütz-Kreiselkompaß beispielsweise in »Sonderdrucken aus dem Ingenieursarchiv«; Band VI, 1935,
»Kreiselmechanik des Anschütz-Raumkompasses«, und Band IV, 1933, »Kreiselkompaß und Schiffsmanöver«,
beschrieben.
Zum Lösen der Bewegungsgleichung wäre es an sich notwendig, Geschwindigkeit und Beschleunigung des
Fahrzeugs in Komponenten zu zerlegen, deren Richtungen in Nord/Süd- und Ost/West-Richtung weisen. Da
diese exakten Nord/Süd- und Ost/West-Richtungen aber erst ermittelt werden sollen, also zunächst noch gar
nicht bekannt sind, wird nach dieser Erfindung einfach von einer angenäherten Nordrichtung und angenäherten Ostrichtung ausgegangen, auf die dann die
resultierende Geschwindigkeit und Beschleunigung bezogen werden. Dazu wird erfindungsgemäß die erste
Hilfsgröße aus der Nordrichtungsangabe des Kreiselkompasses zuzüglich einer Differenz von den im
jüngsten Zeitintervall ermittelten Systemfehlerwinkeln — die im ersten Zeitintervall (Ruhelage des Fahrzeugs)
gleich Null sind — und abzüglich dem momentanen Geschwindigkeitswinkel bestimmt. Aus der ersten
Hilfsgröße und der resultierenden Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Umfangsgeschwindigkeit der Erde in der zuletzt innegehabten
Position wird der Fahrtfehler als erster Systemfehlerwinkel errechnet und die Nordrichtungsangabe erneut
verbessert, indem Fahrtfehler und erste Hilfsgröße miteinander addiert werden. Dieser Winkel gibt als
zweite Hilfsgröße die angenäherte Nordrichtung in bezug auf die resultierende Geschwindigkeit des
Fahrzeugs an. Aus der zweiten Hilfsgröße und der resultierenden Geschwindigkeit werden nun Geschwindigkeitskomponenten in angenäherter Nord- und
angenäherter Ostrichtung bestimmt, die zur Berechnung der Systemfehlerwinkel im Teilrechner benötigt
werden. Als weitere Eingangssignale des Teilrechners werden Beschleunigungen in angenäherter Nord- und
angenäherter Ostrichtung durch Differenzenquotientenbildung in der Differenzenquotientenschaltung aus
zwei im Abstand eines Zeitintervalls gewonnenen Geschwindigkeiten in angenäherter Nordrichtung und
angenäherter Ostrichtung, jeweils bezogen auf das Zeitintervall, abgeleitet
Beschleunigungen und Geschwindigkeiten in angenäherter Nord- und Ostrichtung werden im Teilrechner in
die Bewegungsgleichungen des nordsuchenden Kreiselkompasses eingesetzt, deren Lösungen momentane
Systemfehlerwinkel in der Azimut- und Elevationsebene sind Bei speziellen Anwendungsfällen werden die
Systemfehlerwinkel in der Elevationsebene nicht zur Korrektur der Nordrichtungsangabe des Kreiselkompasses hinzugezogen, in jedem Fall wird aber der
geschwindigkeits- und beschleunigungsabhängige Systemfehlerwinkel in der Azimutebene berücksichtigt,
der zusammen mit der Nordrichtungsangabe des Kreiselkompasses einen echten Winkel zwischen der
geographischen Nordrichtung und der Längsrichtung des Fahrzeugs ergibt. Die Differenz zwischen dem
echten Winkel und dem Geschwindigkeitswinkel ergibt den Richtungswinkel, der zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs bzw. der Richtung des vom
Fahrzeug zurückgelegten resultierenden Wegs und der geographischen Nordrichtung liegt Mit Hilfe des
Richtungswinkels wird der resultierende Weg in erdbezogene Wegkomponenten in Nord/Süd- und
Ost/West-Richtung zerlegt, die zur jüngst ermittelten
Position hinzuaddiert werden, wobei eine erste bekannte Position (z. B. bei Beginn einer Schiffahrt die
Hafeneinfahrt) die Anfangsposition ist
Die Differenz zwischen dem aus den Bewegungsgleichungen im jüngsten Zeitintervall gewonnenen geschwindigkeits- und beschleunigungsabhängigen Systemfehlerwinkel in der Azimutebene und dem im
jüngsten Zeitintervall gewonnenen Fahrtfehler ergibt im neuen Zeitintervall, für das die neue Position
bestimmt wird, zusammen mit der neuen Nordrichtungsangabe des Kreiselkompasses und mit dem neu
ermittelten Geschwindigkeitswinkel die neue erste Hilfsgröße, aus der der neue Fahrtfehler ermittelt wird.
Aus der ersten Hilfsgröße und dem neuen Fahrtfehler werden zusammen mit der resultierenden Geschwindigkeit neue Geschwindigkeiten und Beschleunigungen in
angenäherter Nord- und Ostrichtung errechnet, aus denen, in die Bewegungsgleichungen eingesetzt, die
neuen Systemfehlerwinkel ermittelt werden.
Auf diese Weise ist in vorgebbaren Zeitintervallen, also praktisch lückenlos, die exakte Positionsbestimmung eines Fahrzeugs — allein mit Daten aus einer
Bewegungsmeßeinrichtung und aus einem einfachen Kreiselkompaß — möglich.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt insbesondere darin, daß zu der an sich bekannten
Navigationsrechenanlage und dem Teilrechner wenige Rechenschaltungen zur Ergänzung des Systemfehlerwinkelrechners hinzugeschaltet werden, ohne daß an
der ohnehin vorhandenen Navigationsrechenanlage irgendwelche Veränderungen vorgenommen werden.
Dieser Systemfehlerwinkelrechner besteht aus einfachen programmierten Rechenschaltungen, die mathematische Verknüpfungen, wie Summation, Multiplikation, Division und Bilden von trigonometrischen
Funktionen, ausüben. Allein der Teilrechner innerhalb
des Systemfehlerwinkelrechners ist eine kompliziertere Schaltungsgruppe, die gemäß den Bewegungsgleichungen für den Kreiselkompaß fest verschaltet ist
Ebenfalls ist es natürlich möglich, den Systemfehlerwinkelrechner allein ohne die gesamte Navigationsrechenanlage einzusetzen, um die Nordrichtungsangabe
des Kreiselkompasses bei Fahrzeugmancvern zu korrigieren, wenn nicht auf die Ausgabe von Positionsangaben, sondern nur auf eine stets höchst genaue
Nordrichtungsangabe des Kreiselkompasses Wert gelegt wird.
Nach einem weiterführenden Gesichtspunkt dieser Erfindung ist es möglich, im Teilrechner des Systemfehlerwinkelrechners nur Systemfehlerwinkel aufgrund
von Beschleunigungen des Fahrzeugs in angenäherter
Nordrichtung und angenäherter Ostrichtung zu bestimmen; dann wird in der Additionsschaltung zur
Ermittlung des Richtungswinkels der vorher gewonnene Fahrtfehler und der nur von der Beschleunigung
abhängige Systemfehlerwinkel mit der Nordrichtungsangabe des Kreiselkompasses und dem Geschwindigkeitswinkel zusammengezählt Der Vorteil liegt darin,
daß der schaltungstechnische Aufwand im Teilrechner geringer wird, weil Geschwindigkeitsinformationen, die
ι ο schon bei der Bestimmung des Fahrtfehlers ausgenutzt wurden, hier nicht mehr verarbeitet werden.
Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs auch
durch einen entsprechend zu programmierenden ι s Rechner zu realisieren.
Anhand der Zeichnung ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt
F i g. I eine schematische Darstellung der Erde mit verschiedenen Positionen eines Fahrzeugs,
Fig.2 ein erdbezogenes Koordinatensystem mit Winkelangaben für eine momentane Position des
Fahrzeugs,
Fig.3 ein erdbezogenes Koordinatensystem mit Winkelangaben für eine um ein Zeitintervall später
eingenommene Position des Fahrzeugs,
F i g. 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 5 ein Blockschaltbild für eine Geschwindigkeitswinkelschaltung innerhalb einer Navigationsrechenanlage, die in F ig. 4 angegeben ist,
Fig.6 eine Schaltanordnung für ein Rechenwerk
innerhalb der Navigationsrechenanlage gemäß F i g. 4,
F i g. 7 eine weitere Schaltanordnung für das Rechenwerk gemäß F i g. 4,
F i g. 8 eine Ausführungsform eines Systemfehlerwinkelrechners aus F i g. 4,
Fig.9 eine modifizierte Ausführungsform des Systemfehlerwinkelrechners nach F i g. 8,
F i g. 10 eine Rechenschaltung für einen Fahrtfehler,
F i g. 11 einen Geschwindigkeitsbildner,
F i g. 12 eine Differenzenquotientenschaltung,
Fig. 13 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für einen Teilrechner innerhalb des Systemfehlerwinkelrechners nach F i g. 8,
F i g. 14 eine Verknüpfschaltung,
F i g. 15 ein modifiziertes Blockschaltbild zur Vorrichtung nach F i g. 4.
φθ, Λ0, die durch geographische Breite φθ und
geographische Länge AO gekennzeichnet ist Als
resultierende Geschwindigkeit Vresi—i (/=1), die
gleich Null ist Die Umfangsgeschwindigkeit der Erde an
dieser Position beträgt
U-R- cos q>i— 1 (/"= 1),
wobei R der Erdradius ist Nach einem Zeitintervall τ
hat sich das Fahrzeug F mit einer resultierenden Geschwindigkeit Vres i auf eine Position φι, Xi (/= 1,2,
.., π) bewegt Die Umfangsgeschwindigkeit der Erde an dieser Position beträgt u ■ R - cos φι Wiederum nach
einem Zeitintervall τ hat das Fahrzeug F dann mit einer
resultierenden Geschwindigkeit Vresi+\ eine momentane Position φι'+1, A/+1 (ι = 1,2,.., n) eingenommen.
An diesem Punkt der Erde beträgt die Umfangsgeschwindigkeit
u ■ R ■ cosgu+l.
Die Abstände der einzelnen Positionen φι, Xi(i =1,2,
..., ή) voneinander sind, verglichen mit den Ausmaßen
der Erde, sehr klein. Das Zeitintervall r, zu dem jeweils eine Position φι, Xi eingenommen worden ist, ist so kurz
gewählt, daß Bewegungen zwischen zwei Positionen φι,
Xi; φι+1, Xi +1 als linear betrachtet werden können.
Um die momentane Position φϊ, A/ des Fahrzeugs F
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu bestimmen, werden jeweils nach einem Zeitintervall r Bewegungskomponenten in Längs- und Querrichtung des Fahrzeugs F mit einer Bewegungsmeßeinrichtung an Bord
des Fahrzeugs F gemessen. Außerdem befindet sich an Bord des Fahrzeugs Fein nordsuchender Kreiselkompaß für eine Richtungsangabe zwischen der Längsrich-
tung des Fahrzeugs F und der geographischen Nordrichtung A/als Nordrichtungsangabe.
Fig.2 zeigt ein erdbezogenes Koordinatensystem
mit den Koordinatenachsen N/S und O/W, die die Nord/Süd-Richtung und Ost/West-Richtung auf der
Erde aus einer Position ψϊ, A/darstellen. An der Position
φι, λ/befindet sich das Fahrzeug F. Die Längsrichtung /
des Fahrzeugs F und seine Querrichtung q spannen ebenfalls ein rechtwinkliges Koordinatensystem auf, das
aber zum erdbezogenen Koordinatensystem um einen Winkel verdreht ist, der sich zusammensetzt aus einem
Richtungswinkel i\i und einem Geschwindigkeitswinkel
yi. Um die momentane Position φϊ,λϊdes Fahrzeugs Fzu
bestimmen, werden Geschwindigkeitskomponenten VI i und Vq i in Längs- und Querrichtung /, q des Fahrzeugs
F durch die Bewegungsmeßeinrichtung aufgenommen. Aus diesen beiden Geschwindigkeitskomponenten VIi,
Vq i bestimmt sich die resultierende Geschwindigkeit Vres /des Fahrzeugs Fan der momentanen Position φϊ,
Xi. Die resultierende Geschwindigkeit V res /ergibt sich aus der dem Fahrzeug F motorisch eingeprägten
Geschwindigkeit und einer Drift aufgrund der Umweltbedingungen des Fahrzeugs F; deshalb weist die
Richtung der resultierenden Geschwindigkeit Vresi
nicht in Richtung der Längsrichtung / des Fahrzeugs F, sondern ist gegen diese um den Geschwindigkeitswinkel
yi verschoben. Dieser Geschwindigkeitswinkel yi läßt sich aus den Geschwindigkeitskomponenten VIi, Vq i
durch trigonometrische Umformungen gewinnen.
Die Nordrichtungsangabe JJ/eines Kreiselkompasses
2 ist an Bord des Fahrzeugs Fein Winkel zwischen der Längsrichtung /des Fahrzeugs Fund einer Figurenachse / des Kreiselkompasses 2. Dieser Winkel als
Nordrichtungsangabe ßi ist nur dann gleich dem Richtungswinkel ψ zuzüglich dem Geschwindigkeitswinkel yi, wenn sich das Fahrzeug F nicht bewegt und
sich der Kreiselkompaß 2 im eingeschwungenen Zustand befindet Die Nordrichtungsangabe ßi wird
jedoch sofort durch einen Systemfehlerwinkel au verfälscht, wenn das Fahrzeug F mit konstanter
resultierender Geschwindigkeit Vresi fährt oder
beschleunigt Die Summe aus der Nordrichtungsangabe ßi und dem Systemfehlerwinkel au abzüglich dem
Geschwindigkeitswinkel y/ist gleich dem Richtungswinkel ij/ zwischen der resultierenden Geschwindigkeit
Vresi und der geographischen Nordrichtung N. Mit
Hilfe dieses Richtungswinkels ψ und Integration der resultierenden Geschwindigkeit Vresi zum resultierenden Weg s res i wird die momentane Position φι, λί des
Fahrzeugs Fbestimmt Der resultierende Weg s res i ist die Verbindung zwischen der momentanen Position φι,
Xi und der jüngst bestimmten Position φι— 1, Xi-1 des
Fahrzeugs F, die für /gleich 1 die Anfangsposition qpO, AO ist
An der Anfangsposition φθ, AO hat das Fahrzeug F
eine resultierende Geschwindigkeit Vresi—1 = 0 und
ebenfalls ist der Systemfehlerwinkel «1— 1 = 0 und ein Fahrtfehler ει— 1 = 0, so daß die Nordrichtungsangabe
ß0 an der Anfangsposition φθ, AO gleich dem
Richtungswinkel ifi ist
Fährt das Fahrzeug Fvon der Anfangsposition qpO, AO mit konstanter Geschwindigkeit V res /zur Position φϊ,
Xi, so bewegt sich die Figurenachse /des Kreiselkompasses 2 aus der Richtung der geographischen
Nordrichtung N um einen Systemfehlerwinkel heraus, der auch als Fahrtfehler ei bekannt ist Bewegt sich das
Fahrzeug Füber den resultierenden Weg s res /von der Anfangsposition φθ, AO zur Position φι, Xi mit konstanter
Beschleunigung, so stellt sich ein Systemfehlerwinkel oti ein, um den sich die Figurenachse / aus der
geographischen Nordrichtung N herausdreht. Der Systemfehlerwinkel <xi hat dann die in F i g. 2 eingezeichnete Größe, wenn sich das Fahrzeug F an der
Position q>i, A/befindet
Die Ursache für die Bewegung der Figurenachse /aus der geographischen Nordrichtung N heraus — aufgrund
von Fahrzeugmanövern — ist eine bekannte Eigenschaft von Kreiselkompassen, da sich nun der Rotation u
und Gravitation g der Erde, auf denen die richtungssuchenden und richtungshaltenden Eigenschaften des
nordsuchenden Kreiselkompasses beruhen, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs Füberlagern.
Es geht nun darum, diese Auslenkung der Figurenachse / um den Systemfehlerwinkel xi bzw. um den
Fahrtfehler ei bei konstanter Geschwindigkeit V res /zu
bestimmen; gemäß dieser Erfindung erfolgt dieses aus den Bewegungskomponenten des Fahrzeugs F, indem
folgendermaßen vorgegangen wird: Zur Bestimmung des Fahrtfehlers ei als ersten Systemfehlerwinkel wird
zuerst eine erste Hilfsgröße δι als Differenz aus der
Nordrichtungsangabe ßi und dem Geschwindigkeitswinkel yi gewonnen. Diese erste Hilfsgröße öi, die
resultierende Geschwindigkeit Vresides Fahrzeugs F
und die Umfangsgeschwindigkeit der Erde
u ■ R ■ cos · φι— 1
an der jüngst bestimmten Position φϊ— 1, Xi-1 werden
nach den in der Navigationstechnik bekannten Beziehungen (siehe »Lehrbuch der Navigation«, M e I d a u —
Steppes, Arthur Geist Verlag, Bremen 1958, Kapitel 6.11) zum Fahrtfehler ei als erstem Systemfehlerwinkel umgerechnet
Zum Bestimmen des anderen Systemfehlerwinkels au nach den in der Kreiselphysik bekannten Bewegungsgleichungen müssen Geschwindigkeit und Beschleunigung in geographischer Nordrichtung N bestimmt
werden. Dazu wird hilfsweise eine angenäherte Nordrichtung N'iaus der Summe der ersten Hilfsgröße
öi und dem Fahrtfehler ei hergeleitet, die als zweite
Hilfsgröße «/in F i g. 2 dargestellt ist, da, wie schon oben
gesagt, der Systemfehlerwinkel «/—1 (/=1) und der
Fahrtfehler ei— 1 (1= 1) an der Anfangsposition φθ, AO
stets Null sind, weil vorausgesetzt ist, daß sich der
Kreiselkompaß 2 dort im eingeschwungenen Zustand befindet
resultierende Geschwindigkeit Vres i in zwei Geschwindigkeiten
VN'i, VO'i in angenäherter Nordrichtung N'i und angenäherter Ostrichtung O7 zerlegt. Aus
diesen beiden Geschwindigkeiten VN'i, VO'i werden durch Differenzenquotientenbildung Beschleunigungen
bN'i, bO'i in angenäherter Nordrichtung N'i und angenäherter Ostrichtung O'i gewonnen. Die Geschwindigkeiten
VN'i, VO'i und Beschleunigungen bN'i, bO'i in angenäherter Nord- und Ostrichtung N'i, O'i
werden in die Bewegungsgleichungen eingesetzt, deren Ergebnis der Systemfehlerwinkel «/ist.
Die Summe aus der Nordrichtungsangabe ßi, dem Systemfehlerwinkel ai abzüglich dem Geschwindigkeitswinkel
j»/ ergibt den gesuchten, geographisch richtigen Richtungswinkel ψ zwischen der resultierenden
Geschwindigkeit Vres i bzw. dem resultierenden
zurückgelegten Weg s res i des Fahrzeugs F und der geographischen Nordrichtung N.
Nach jedem Zeitintervall τ werden erneut fahrzeugbezogene
Geschwindigkeitskomponenten Vl i, Vq i und die Nordrichtungsangabe ßi des Kreiselkompasses 2
gemessen. Fig.3 zeigt Winkelverhältnisse, ein Zeitintervall
τ später für die nächste Position φί+ !,λ/+1 des
Fahrzeugs F. Diese Winkelverhältnisse sind jetzt gegenüber denen in F i g. 2 verändert, weil die
Systemfehlerwinkel <xi, ei an der vor dem Zeitintervall τ innegehabten Position φι, Xi ungleich Null waren. Aus
den fahrzeugbezogenen Geschwindigkeitskomponenten Vq i+l, V7/+1 wird die resultierende Geschwindigkeit
Vresi+\ des Fahrzeugs Fan der Position <p/+l,
Xi+1 des Fahrzeugs F bestimmt. Die resultierende Geschwindigkeit Vresi+\ schließt mit der Längsrichtung
/des Fahrzeugs Feinen Geschwindigkeitswinkel yi+\ ein. Zum Erstellen der ersten Hilfsgröße
<5/+l wird eine Differenz aus den Systemfehlerwinkeln cti, ei
gebildet, die im jüngsten Zeitintervall r beim Bestimmen der Position φϊ, Xi ermittelt wurden. Außerdem wird die
Differenz aus der neuen Nordrichtungsangabe ßi+1 und dem Geschwindigkeitswinkei γϊ+\ gebildet. Die
Summe dieser beiden Differenzen oci—ei und
β'ι+\-γϊ+\ ergibt die erste Hilfsgröße <5/+l. Aus
dieser ersten Hilfsgröße 0/+1, der resultierenden Geschwindigkeit Vres i+1 und der Umfangsgeschwindigkeit
u ■ R ■ cos φι an der jüngst ermittelten Position
q>i, Xi wird nach den bekannten Beziehungen in der Navigationstechnik der neue Fahrtfehler ει+1 bestimmt,
der zur ersten Hilfsgröße <5/+1 hinzuaddiert die zweite Hilfsgröße xi+\ ergibt Mit der zweiten
Hilfsgröße xi+1 wird die resultierende Geschwindigkeit Vres /+1 wieder in Geschwindigkeiten VN'i+1 in
angenäherter Nordrichtung N'i+\ und in senkrecht dazu stehender angenäherter Ostrichtung O7+1
zerlegt Aus der Differenz der jetzt ermittelten Geschwindigkeiten VWi+1, VO'i+1 und der vor einem
Zeitintervall τ ermittelten Geschwindigkeiten VN'i. VO'i bezogen auf das Zeitintervall r, werden Beschleunigungen
in angenäherter Nord- und Ostrichtung N'i+1, O'i+1 gebildet, mit denen dann unter Berücksichtigung
der Geschwindigkeiten VW/+1, VO'i+1 — durch Lösen der Bewegungsgleichung — der neue
Systemfehlerwinkel«/+1 zwischen der geographischen
Nordrichtung N und der Figurenachse / des Kreiselkompasses 2 ermittelt wird.
Die Nordrichtungsangabe ßi+1 des Kreiselkompasses
2 zusammen mit dem Systemfehlerwinkel «/+1 abzüglich dem Geschwindigkeitswinkel γΐ+l ergibt
dann wieder den Richtungswinkel ηί+\, der zwischen
der geographischen Nordrichtung N und der resultierenden Geschwindigkeit Vres /'+1 des Fahrzeugs F
liegt.
F i g. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Mit einer Bewegungsmeßeinrichtung 1 werden Bewegungskomponenten in Längs- und Querrichtung /, q des
Fahrzeugs F aufgenommen. Diese Bewegungsmeßeinrichtung 1 ist eine nach dem Dopplerprinzip arbeitende
Rückstrahlortungsanlage, wie sie bei Dopplernavigationssystemen benutzt wird. Am Ausgang der Bewegungsmeßeinrichtung
1 erscheinen zwei Geschwindigkeitskomponenten VIi, VqL Bei Aufnahme von
Beschleunigungskomponenten in Längs- und Querrichtung /, q des Fahrzeugs F werden diese über das
Zeitintervall ν in zwei Integratoren la, Xb zu
Geschwindigkeitskomponenten Vl i, Vq i aufintegriert, bei Aufnahme der Bewegungskomponenten in Form
von fahrzeugbezogenen Geschwindigkeitskomponenten stehen die beiden Geschwindigkeitskomponenten
VIi, Vq im Längs- und Querrichtung /, qdes Fahrzeugs
Funmittelbar am Ausgang der Bewegungsmeßeinrichtung 1 an.
Die Nordrichtungsangabe ßi ist an einem Winkelausgang des nordsuchenden Kreiselkompasses 2 abzunehmen.
In einer Dateneingabe 3 wird die Anfangspostition φθ, AO eingestellt. Der Bewegungsmeßeinrichtung 1 und
der Dateneingabe 3 ist eine Navigationsrechenanlage 4 nachgeschaltet. Diese Navigationsrechenanlage 4 besteht
aus einem Rechenwerk 5 und einer Geschwindigkeitswinkelschaltung 6, die beide eingangsseitig mit den
Ausgängen der Bewegungsmeßeinrichtung t verbunden sind, aus einer Verknüpfschaltung 7, deren einer
Eingang mit dem Ausgang des Rechenwerks 5 verbunden ist und deren anderer Eingang den erst noch
gesuchten Richtungswinkel ψ erhält, und aus einer
Summierschaltung 8. Die Ausgänge der Verknüpfschaltung 7 und der Dateneingabe 3 sind beide mit den
Eingängen der Summierschaltung 8 verbunden, an deren Ausgängen die geographische Breite φί und
Länge Xi als die gesuchte momentane genaue Position
φί, Xides Fahrzeugs Ferscheint.
Zur Erzeugung des Richtungswinkels ψ ist eine
Additionsschaltung 9 mit dem Kreiselkompaß 2 und der Geschwindigkeitswinkelschaltung 6 verbunden, an deren
Ausgang der Geschwindigkeitswinkel y/ansteht Ein dritter Eingang der Additionsschaltung 9 ist mit einem
Ausgang eines Systemfehlerwinkelrechners 10 für den Systemfehlerwinkel «1 zusammengeschaltet Ein Eingang
101 des Systemfehlerwinkelrechners 10 ist mit dem Kreiselkompaß 2, sein Eingang 102 mit dem Rechenwerk
5, sein Eingang 103 mit der Geschwindigkeitswinkelschaltung 6 und sein Eingang 104 mit dem Ausgang
der Summierschaltung 8 für die geographische Breite φϊ
verbunden. Die Wirkungsweise dieser so zusammengeschalteten Vorrichtung ist vorstehend beschrieben.
Eine weitere interessante Anwendung dieser Erfindung, wenn keine Positionsbestimmung des Fahrzeugs F
gefragt ist liegt in der Möglichkeit, auf Teile der Navigationsrechenanlage 4 zu verzichten und nur den
genauen Richtungswinkel ψ zu bestimmen. Dazu
werden außer der Bewegungsmeßeinrichtung 1, dem Kreiselkompaß 2 und der Dateneingabe 3 nur das
Rechenwerk 5, die Geschwindigkeitswinkelschaltung 6 und der Systemfehlerwinkelrechner 10 benötigt Aus
der Verknüpfschaltung 7 und der Summierschaltung 8 werden nur diejenigen Schaltungsteile verwendet, die
zum Bestimmen der geographischen Breite φι hinzugezogen
werden. In einer Additionsschaltung 9' werden dann der Geschwindigkeitswinkel yi, die NordrichtunRs-
angabe ßi und der Systemfehlerwinkel oti zum
Richtungswinkel ψ zusammengezählt Eine wesentlich größere schaltungstechnische Vereinfachung kann bei
dieser Anwendung dauurch erzielt werden, daß allein
die Geschwindigkeitskomponente V7/in Längsrichtung s
/des Fahrzeugs Fmit einer vereinfachten Bewegungsmeßeinrichtung 1' ermittelt wird. Aus dieser einen
Geschwindigkeitskomponente VIi, der Nordrichtungsangabe
ßi und der jüngst ermittelten geographischen Breite cpi— 1 wird im Systemfehlerwinkelrechner nur ein
Systemfehlerwinkel eW ermittelt, der zusammen mit der
Nordrichtungsangabe ßi gleich einem angenäherten Richtungswinkel η/ist, der für viele Anwendungsgebiete
genau genug ist Zur Ermittlung des nächsten Systemfehlerwinkels ed+V und damit nächsten angenäherten
Richtungswinkels ψ+V wird dann durch Integration der Geschwindigkeitskomponente V7/zur Wegstrecke
und Transformation der Wegstrecke mit Hilfe des Richtungswinkels ηί' zur Wegkomponente sNi in
Nord/Süd-Richtung die neue geographische Breite φι
gewonnen.
F i g. 5 zeigt eine Schaltanordnung für die Geschwindigkeitswinkelschaltung
6. Einem Quotientenbildner 61, dessen zwei Eingänge mit der Bewegungsmeßeinrichtung
1 verbunden sind, ist eine mit der arctan-Funktion programmierte Rechenschaltung 62 nachgeschaltet. Am
Ausgang der Geschwindigkeitswinkelschaltung 6 erscheint der Geschwindigkeitswinkel yi zwischen der
Längsrichtung /des Fahrzeugs Fund der Richtung der resultierenden Geschwindigkeit V res L
Das Rechenwerk 5 bildet aus den fahrzeugbezogenen Geschwindigkeitskomponenten VIi, Vq i den Betrag
der resultierenden Geschwindigkeit Vres i des Fahrzeugs F. Das ist beispielsweise durch eine Schaltung zu
realisieren, die für ein Bilden einer geometrischen Summe programmiert ist, oder durch trigonometrische
Verknüpfung einer der Geschwindigkeitskomponenten Vl /bzw. Vq /mit dem Geschwindigkeitswinkel γι, wie es
in F i g. 6 und F i g. 7 dargestellt ist Der Geschwindigkeitswinkel yi ist, wie in Fig.6 gezeigt, über eine
Rechenstufe 25 mit einem Eingang eines Quotientenbildners 61 verbunden. Die Rechenstufe 25 ist mit der
sin-Funktion programmiert.
Der zweite Eingang des Quotientenbildners 61 ist mit der Geschwindigkeitskomponente Vq i in Querrichtung
q des Fahrzeugs F beaufschlagt. In F i g. 7 ist einer Rechenstufe 20, die mit der cos-Funktion programmiert
ist, ebenfalls ein Eingang eines Quotientenbildners 61 nachgeschaltet, dessen zweiter Eingang hier die
Geschwindigkeitskomponente VIi in Längsrichtung / aufweist Die Rechenstufe 20 wird mit dem Geschwindigkeitswinkel
yi beaufschlagt. Am Ausgang beider Schaltungen gemäß Fig.6 und 7 erscheint die
resultierende Geschwindigkeit Vres /des Fahrzeugs F.
F i g. 8 zeigt eine Ausführungsform 10.Λ des Systemfehlerwinkelrechners
10. Die Eingänge; 101 und 103 des Systemfehlerwinkelrechners 10 sind mit Eingängen
einer Summationsschaltung 11 zusammengeschaltet, die
aus der Nordrichtungsangabe ßiund dem Geschwindigkeitswinkel
yi die erste Hilfsgröße Oi bildet Die anderen
beiden Eingänge 102 und 104 des Systemfehlerwinkelrechners 10 sind auf eine Rechenschaltung 12 geschaltet,
deren dritter Eingang mit dem Ausgang der Summationsschaltung 11 verbunden ist. Am Ausgang der
Rechenschaltung 12 steht der erste Systemfehlerwinkel, nämlich der Fahrtfehler ei an. Dieser Fahrtfehler ei und
die erste Hilfsgröße Oi werden in einer Addierstufe 13 zur zweiten Hilfsgröße «/aufaddiert.
Die Addierstufe 13 ist mit einem Eingang eine; Geschwindigkeitsbildners 14 zusammengeschaltet, des
sen anderer Eingang mit dem Eingang 102 de: Systemfehlerwinkelrechners 10 für die resultierend«
Geschwindigkeit V res /verbunden ist Am Ausgang dei Geschwindigkeitsbildners 14 stehen Geschwindigkeiter
VN'i, VO'i in angenäherter Nordrichtung ΝΊ um
angenäherter Ostrichtung O'i an. Die beiden Ausgänge
des Geschwindigkeitsbildners 14 sind einerseits auf zwe Eingänge einer Differenzenquotientenschaltung 15 unc
andererseits auf zwei Eingänge eines Teilrechners K geschaltet Weitere Eingänge des Teilrechners 16 sine
mit den beiden Ausgängen der Differenzenquotienten schaltung 15 zusammengeschaltet, an denen Beschleuni
gungen bN'i, bO'i in angenäherter Nord- und Ostrich
tung N'i, O'i anstehen. Ein weiterer Eingang de:
Teilrechners 16 ist mit dem Eingang 104 de Systemfehlerwinkelrechners 10 verbunden. Der Teil
rechner 16 ist auf die Bewegungsgleichungen des ai Bord des Fahrzeugs F verwendeten Kreiselkompasses;
programmiert An seinen Ausgängen stehen System fehlerwinkel xi, &i, ρ/ an. Die Systemfehlerwinkel ρ£ #
liegen in der Elevationsebene und werden nur bei einei Korrektur der Nordrichtungsangabe ßi in der Eleva
tionsebene benö igt Da die Angabe der Nordrichtung stets eine Projektion der Figurenachse f in di<
Azimutebene darstellt, wird jedoch der Systemfehler winkel oci, der in der Azimutebene liegt, stets zui
Korrektur der Nordrichtungsangabe 0/des Kreiselkompasses
2 benutzt.
Dieser Ausgang des Teilrechners 16 ist mit einei Differenzstufe 17 verbunden, deren zweiter Eingang mi
dem Ausgang der Rechenschaltung 12 für der Fahrtfehler ei zusammengeschaltet ist Mit einen
Steuereingang ist die Differenzstufe 17 mit einen Taktgenerator 18 verbunden, der dafür sorgt, daß stet;
zu Beginn einer neuen Positionsbestimmung erst die Differenz μι zwischen dem Systemfehlerwinkel <x/ unc
dem Fahrtfehler ei gebildet wird. Außerdem ist dei
Taktgenerator 18 mit der Differenzenquotientenschal
tung 15 verbunden.
Der Taktgenerator 18 bestimmt somit das Zeitinter vall τ, das je nach den momentanen Gegebenheitei
gewählt wird. Der Taktgenerator 18 ist einstellbar unc wird auf ein derartiges Zeitintervall τ eingestellt
innerhalb dessen erfahrungsgemäß aufgrund der allge meinen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs F keim
wesentlichen Änderungen einer momentan gültiget resultierenden Geschwindigkeit Vres /auftreten.
F i g. 9 zeigt eine modifizierte Ausführungsform lO.i
des Systemfehlerwinkelrechners 10. Seine Eingangsgrö Ben sind dieselben wie unter F i g. 4 und 8 beschrieben
Im Gegensatz zu der Ausführungsform 10.Λ de!
Systemfehlerwinkelrechners 10 in F i g. 8 werden einen modifizierten Teilrechner 161 allein die Beschleunigun
gen bN'i, bO'i in angenäherter Nord- und Ostrichtunf
N'i, O'i und die geographische Breite φι—1 von
Eingang 104 des Systemfehlerwinkelrechners 10 züge führt; dadurch wird der schaltungstechnische Aufbai
des modifizierten Teilrechners 161 einfacher als von Teilrechner 16. Diesem modifizierten Teilrechner 161 is
nur ein einziger Systemfehlerwinkel μ/ zu entnehmen der in der Regel zusammen mit dem Fahrtfehler ei fü
Navigationsangaben hinreichend genaue Korrekturei der Nordrichtungsangabe ßi in der Azimuteben
ermöglicht. Dieser modifizierte Teilrechner 161 ist au solche Bewegungsgleichungen für den Systemfehler
winkel μι des Kreiselkompasses 2 programmiert, di
aJlein Beschleunigungen in Nord/Süd- und Ost/West-Richtung berücksichtigen. Dazu werden aus den
Geschwindigkeiten VN'i, VO'i in angenäherter Nord- und Ostrichtung N% O'i; wie schon für Fig-5
beschrieben, die Beschleunigungen bN'i, bO'i in der s
Differenzenquotientenschiiltunf 15 gewonnen.
Dem Geschwindigkeitsbildner 14 ist jetzt allein die Differenzenquotientenschaltung 15 nachgeschaltet, die
unmittelbar mit Eingängen des modifizierten Teilrechners 161 verbunden ist Am Ausgang des modifizierten
Teilrechners 161 steht der Systemfehlerwinkel μί an.
Der Systemfehlerwinkel μι am Ausgang des modifizierten Teilrechners 161 wird in einer nachgeschalteten
Addierstufe 19 mit dem Fahrtfehler ε/ zum Systemfehlerwinkel oc/ aufaddiert Dafür ist der zweite Eingang
der Addierstufe 19 mit dem Ausgang der Rechenschaltung 12 verbunden.
Der Ausgang des Teilrechners 161 ist ferner mit
einem der drei Eingänge der Summationsschaltung 11 direkt verbunden, an deren zwei anderen Eingängen
101,103, wie schon vorher beschrieben, der Geschwindigkeitswinkel γι und die Nordrichtungsangabe ßi
anliegen. Da am Ausgang des modifizierten Teilrechners 161 der nur von Beschleunigungen abhängige
Systemfehlerwinkel μϊ unmittelbar erscheint, erübrigt
sich für diesen Spezialfall die Differenzstufe 17.
Fig. 10 zeigt die Rechenschaltung 12 innerhalb des Systemfehlerwinkelrechners 10 zum Erstellen des
Fahrtfehlers ei. Der erste Eingang der Rechenschaltung 12, der die erste Hilfsgröße öi aufweist, ist mit dem
Eingang einer Rechenstufe 20 verbunden, die mit der cos-Funktion programmiert ist. Der zweite Eingang ist
auf eine weitere Rechenstufe 20 geschaltet, die den Cosinus der geographischen Breite φί bildet. Dieser
Rechenstufe 20 ist ein Faktorbildner 21 nachgeschaltet, der als Faktor das Produkt aus Rotation u und Radius R
der Erde fest eingestellt aufweist. Dieser Faktorbildner 21 kann beispielsweise ein Verstärker sein, an dessen
Eingang cos φ/ ansteht und an dessen Ausgang das Produkt R · u · cos φι abzunehmen ist. Dieses Produkt
ist gerade gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Erde an der Position φί, Ki.
Der Ausgang des Faktorbildners 21 ist mit einem Eingang einer Dividierschaltung 22 verbunden, deren
zweiter Eingang mit der resultierenden Geschwindigkeit Vres /am dritten Eingang der Rechenschaltung 12
beaufschlagt ist. Am Ausgang der Dividierschaltung 22 steht dann der Quotient aus Umfangsgeschwindigkeit
der Erde und resultierender Geschwindigkeit V res i an der Position φί, Xian.
Die Dividierschaltung 22 und die Rechenstufe 20 vom ersten Eingang der Rechenschaltung 12 sind beide mit
einem Verhältnisbildner 23 verbunden, an dessen Ausgang das Verhältnis aus cos Oi und dem Ausgangssignal der Dividierschaltung 22 ansteht. Dem Verhält-
nisbildner 23 ist eine mit der arcsin-Funktion programmierte Rechenstufe 24 nachgeschaltet, an deren
Ausgang der Fahrtfehler e; als erster Systemfehlerwinkel ansteht
Die Rechenschaltung 12 stellt eine schaltungstechnisehe Realisierung der aus der Navigationstechnik
bekannten Beziehungen zum Ermitteln eines Fahrtfehlers e/dar.
Wie auch alle anderen zum Durchführen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Schaltungen kann auch diese Rechenschaltung 12 sowohl in
analoger wie auch in digitaler Technik aufgebaut sein, die einzelnen Schaltungen sind aus der Nachrichten-
und Rechentechnik geläufig.
Eine schaltungstechnische Ausführungsmöglichkeit
des Geschwindigkeitsbildners 14 im Systemfehlerwinkelrechner 10 ist in F i g. 11 dargestellt Am einen
Eingang des Geschwindigkeitsbildners 14 steht die zweite Hilfsgröße x/ an, die auf jeweils einen Eingang
zweier Rechenstufen 20, 25 geschaltet ist Die Rechenstufe 20 ist mit der cos-Funktion und die
Rechenstufe 25 mit der sin-Funktion programmiert Jeder Rechenstufe 20, 25 ist eine Multiplizierschaltung
26 nachgeschaltet Der andere Eingang der beiden Multiplizierschaltungen 26 ist jeweils mit dem zweiten
Eingang des Geschwindigkeitsbildners 14 verbündet:,
der die resultierende Geschwindigkeit V res /aufweist Am Ausgang der Multiplizierschaltungen 26 sind
Geschwindigkeiten VN'i, VO'i in angenäherter Nord- und Ostrichtung N'i, O'/abzunehmen.
F i g. 12 zeigt eine schaltungstechnische !Realisierung
für die Differenzenquotientenschaltung 15. Sie besteht aus zwei gleich aufgebauten Schaltungen mit je einem
Abtaster 271, einem Verzögerungsglied 272 und Differenzbildner 28. Der Steuereingang jedes Abtasters
271 ist mit dem Taktgenerator 18 verbunden. Der Signaleingang jedes Abtasters 271 ist jeweils mit einem
Ausgang des Geschwindigkeitsbildners 14 verbunden. Jeweils im Zeitabstand des Zeitintervalls τ wird der
Signaleingang des Abtasters 271, gesteuert durch den Taktgenerator 18, kurzzeitig an seinen Ausgang
geschaltet Der Ausgang des Abtasters 271 ist jeweils mit einem Eingang des Differenzbildners 28 verbunden,
dessen zweiter Eingang über das Verzögerungsglied 272 mit dem Eingang desselben Abtasters 271 zusammengeschaltet ist. Das Verzögerungsglied 277 hat eine
Verzögerungszeit die gleich dem Zeitintervall τ ist. Im Differenzbildner 28 wird die Differenz zweier im
Zeitintervall τ aufeinanderfolgender Geschwindigkeiten VTV'/; VN'i-1 bzw. VO'i, VO'i-I am Signaleingang
des Abtasters 271 gebildet Die Ausgänge der beiden Differenzbildner 28 sind die Ausgänge der Differenzenquotientenschaltung 15, deren Signale die Beschleunigung bN'i, bO'i in angenäherter Nord- und Ostrichtung
N'i, O'/sind.
Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel 162 des Teilrechners 16 (siehe Fig.8) für einen speziell
ausgestalteten nordsuchenden Kreiselkompaß 2, nämlich denjenigen gebräuchlichen mit der sogenannten
Anschützdämpfung und Schulerperiode.. Bei der Anschützdämpfung wird eine zähe Flüssigkeit in einem
Gefäß verdrängt, um die Bewegungen der Figurenachse /zu dämpfen. Dieser nordsuchende Kreiselkompaß 2
hat sich seit Jahrzehnten für Navigationszwecke in der Praxis durchgesetzt.
Bei diesem speziellen nordsuchenden Kreiselkompaß 2 gibt es drei Systemfehlerwinkel, nämlich den
Systemfehlerwinkel <xi in der Azimutebene und die beiden Systemfehlerwinkel ρ/ und fti, die beide in der
Elevationsebene liegen. Es werden in diesem speziellen Ausführungsbeispiel 162 für den Teilrechner 16 allein
Geschwindigkeiten VN'i und Beschleunigungen bN'i in angenäherter Nordrichtung N'i berücksichtigt. Die
Bewegungsgleichungen für diesen speziellen Kreiselkompaßtyp sind im »Kreiselkompaß und Schiffsmanöver«, G e c k e 1 e r, Band IV, 1933, aus dem »Ingenieursarchiv« auf Seite 71 und Seite 136 beschrieben.
Cl 0-
bN'i
- CIi) =
dt
— L'sin<
de VN'i
= —-_-al/s,n
Die Geschwindigkeit VWi in angenäherter Nordrichtung N'/wird bei diesem Ausführungsbeispiel 162 einem
ersten Multiplizierer 29 zugeführt, der die Geschwindigkeit VN'i in angenäherter Nordrichtung N'i mit dem
Reziprokwert des Radius R der Erde multipliziert, der im ersten Multiplizierer 29 fest eingestellt ist Die
Beschleunigung bN'i in angenäherter Nordrichtung N'i wird einem zweiten Multiplizierer 30 zugeführt, der als
feste Multiplikationsgröße den Reziprokwert der Gravitation g der Erde aufweist Die geographische
Breite φι— 1 wird zwei parallelgeschalte ten Rachenstufen 20, 25 zugeführt Die Rechenstufe 25 ist mit der
sin-Funktion programmiert, die Rechenstufe 20 mit der cos-Funktion programmiert Beiden Rechenstufen 20,
25 sind Verstärkerschaltungen 33,34 nachgeschaltet, die
beide als feste Verstärkung die Rotation u der Erde aufweisen. Diese Verstärkerschaltungen 33, 34 können
auch durch Multiplizierschaltungen ersetzt werden. Die Verstärkerschaltung 33, die das Produkt u · sin φι— 1
liefert, ist mit einem ersten Eingang 35-1 von vier Eingängen 35-1,35-2,35-3, 35-4 eines ersten Addierers
35 verbunden. Dem ersten Addierer 35 ist ein Integrationsglied 36 nachgeschaltet Am Ausgang des
Integrationsglieds 36 erscheint der Systemfehlerwinkel «/'in der Azimutebene.
Die Verstärkerschaltung 34, die das Produkt u · cos φ/— 1 liefert, ist mit einem dritten Multiplizierer
37 verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Systemfehlerwinkel »i vom Ausgang des Integrationsglieds 36 beaufschlagt ist. Der Ausgang des dritten
Multiplizierers 37 ist an einen ersten Eingang eines zweiten Addierers 38 geschaltet, dessen zweiter
Eingang mit dem Ausgang des ersten Multiplizierers 29 verbunden ist. Dem zweiten Addierer 38 ist ebenfalls ein
Integrationsglied 36 nachgeschaltet, an dessen Ausgang ein Systemfehlerwinkel ρ/ in der Elevationsebene
anliegt.
Der Ausgang des dem zweiten Addierer 38 nachgeschalteten Integrationsglieds 36 ist über einen
vierten Multiplizierer 39 mit dem zweiten Eingang 35-2 des ersten Addierers 35 verbunden. Dieser vierte
Multiplizierer 39 weist einen Multiplikanden C1 auf, der
allein von der mechanischen Anordnung des Kreiselkompasses bestimmt ist. Der dritte Eingang 35-3 des
ersten Addierers 35 ist mit dem Ausgang eines fünften Multiplizieren 40 verbunden, der eingangsseitig mit
einem Ausgangssignal bN'i/g vom zweiten Multiplizierer 30 und dem Multiplikanden C1 beaufschlagt ist.
Das Ausgangssignal bN'i/g des zweiten Multiplizierers 30 ist außerdem auf einen von drei Eingängen eines
dritten Addierers 41 geschaltet. Diesem dritten Addierer 41 ist wiederum ein Integrationsglied 36 nachgeschaltet, dessen Ausgang mit einem sechsten Multiplizierer 42 verbunden ist. Dieser sechste Multiplizierer 42
weist als konstanten Multiplikanden eine Kreiselkonstante C 3 auf, die vom mechanischen Aufbau der
Dämpfung des Kreiselkompasses bestimmt ist. Am Ausgang des sechsten Multiplizierers 42 ist der
dämpfungsabhängige Systemfehlerwinkel ϋ·ί abzunehmen. Der Ausgang des sechsten Multiplizierers 42 ist
mit einem weiteren Eingang des dritten Addierers 41 verbunden, dessen dritter Eingang mit dem Systemfehlerwinkel Qi vom Ausgang des dem zweiten Addierer
38 nachgeschalteten Integrationsglieds 36 beaufschlagt ist
Der Systemfehlerwinkel #ia/n Ausgang des sechsten
Multiplizierers 42 ist auf einen Eingang eines siebten Multiplizierers 43 geschaltet, der diesen Systemfealerwinkel #i mit einem fest eingestellten Wert C 2
beaufschlagt der durch die Strömungsmechanik der Dämpfung des Kreiselkompasses 2 bestimmt ist Der
Ausgang des siebten Multiplizierers 43 ist mit dem vierten Eingang 35-4 des ersten Addierers 35 verbunden.
Die Integrationsglieder 36 weisen alle die gleiche
Integrationszeit auf, die gleich dem Zeitintervall τ ist
An den Ausgängen des Teilrechners 162 sind die drei Systemfehlerwinkel
<xi, fti, ρ/abzunehmen. Der Systemfehlerwinkel xi ist mit den anderen beiden Systemfehlerwinkeln Qi, ftiverkettet und für eine Korrektur der
Nordrichtungsangabe ßi des Kreiselkompasses 2 geeignet Alle fest programmierten Rechenschaltungen
dieses speziellen Ausführungsbeispiels 162 des Teilrechners 161 sind kommerziell erhältlich. Eine andere
schaltungstechnische Verifizierung zum Lösen der Bewegungsgleichungen für die Systemfehlerwinkel oci,
Qi, 0i ist ebenfalls möglich, beispielsweise durch einen
Digitalrechner, der auf die Lösungen der Bewegungsgleichungen programmiert ist
In der Additionsschaltung 9 werden gemäß F i g. 4 der Systemfehlerwinkel oci, die Nordrichtungsangabe ßi und
der Geschwindigkeitswinkel γι zum Richtungswinkel ψ
aufaddiert. Der Richtungswinkel ψ ist mit der Verknüpfschaltung 7 in der Navigationsrechenanlage 4
verbunden, deren zweiter Eingang mit der resultierenden Geschwindigkeit Vresi vom Rechenwerk 5
beaufschlagt ist. F i g. 14 zeigt ein Schaltbeispiel für die Verknüpfschaltung 7. Am Eingang der Verknüpfschaltung 7 für den Richtungswinkel ηϊ befinden sich zwei
eingangsseitig parallelgeschaltete Rechenstufen 20, 25. Die Rechenstufe 20 bildet den Cosinus des Richtungswinkels ψ, die Rechenstufe 25 den Sinus des
Richtungswinkels ψ. Der andere Eingang der Verknüpfschaltung 7 weist ein Integrationsglied 36 auf, das die
resultierende Geschwindigkeit Vresi über das Zeitintervall τ zum resultierenden Weg s res i aufintegriert.
Der Ausgang des Integrationsglieds 36 ist mit je einem Eingang zweier Multiplizierschaltungen 26 verbunden.
Der Ausgang der Rechenstufe 25 ist auf den freien Eingang der einen Multiplizierschaltung 26, der
Ausgang der Rechenstufe 20 auf den freien Eingang der anderen Multiplizierschaltung 26 geschaltet. Am Ausgang jeder Multiplizierschaltung 26 ist je eine
Wegkomponente sNi, sOi in Nord/Süd- und Ost/West-Richtung N, O abzunehmen, die der Summierschaltung 8
zugeführt werden.
In der Summierschaltung 8 wird die Wegkomponente sNi in Nord/Süd-Richtung N zur geographischen Breite
φθ der Anfangsposition φθ, λθ und die Wegkomponente
sOi in Ost/West-Richtung O zur geographischen Länge AO hinzuaddiert. Am Ausgang der Summierschaltung 8
erscheint dann die momentane Position φϊ, Xi des
Fahrzeugs F.
Fig. 15 zeigt ein modifiziertes Blockschaltbild der
Vorrichtung gemäß F i g. 4 für eine Bewegungsmeßeinrichtung 1, die Beschleunigungskomponenten in Längsund Querrichtung /, q des Fahrzeugs F aufnimmt. Nach
einem weiteren Gesichtspunkt dieser Erfindung ist dann die Differenzenquotientenschaltung 15 durch ein weiteres Rechenwerk 5, das aus den fahrzeugbezogenen
Beschleunigungskomponenten die resultierende Beschleunigung des Fahrzeugs F bildet, und einen
nachgeschalteten Beschleunigungsbildner 141 zu ersetzen, dem als zweite Eingangsgröße die zweite
HilfsgröBe xi zugeführt ist Der Beschleunigungsbildner
141 ist dann genauso aufgebaut wie der Geschwindigkeitsbildner 14. An seinen Ausgängen sind die
Beschleunigungen bN'i, bO'i'va angenäherter Nord- und
Ostrichtung N'i, O'i abzunehmen, die dann, wie für F i g. 8 beschrieben, dem Teilrechner 16 zugeführt sind.
Abschneßend ist zu sagen, daß die seit langem aus der
Physik bekannten Fehlereinflüsse in der Nordrichtungsangabe des nordsuchenden Kreiselkompasses nur
solange kaum störten, wie für ein Fahrzeug krasse Fahrzeugmanöver in rascher Folge unüblich waren, bei
denen stets die genaue momentane Position bekannt sein muß. Bei einer Hin- und Rückfahrt beispielsweise
zwischen zwei geographisch Fixierten Punkten auf ein und demselben Weg sind Systemfehlerwinkel in der
Nordrichtungsangabe des Kreiselkompasses nun aber keineswegs mehr zu vernachlässigen, sondern haben
entscheidenden Einfluß auf die Positionsbestimmung. Es ist zwar gelungen, beispielsweise für Vermessungsarbeiten
in der Meeresforschung, höchst genaue Bewegungsmeßeinrichtungen zu entwickeln, die dann aber kaum 2s
verwendbar waren, weil die für die Positionsbestimmung notwendige Information über die geographische
Nordrichtung nur unzureichend genau zur Verfugung stand.
Durch die vorliegende Erfindung ist aber gezeigt, wie für hochqualifizierte Positionierungsaufgaben auch ein
nordsuchender Kreiselkompaß in seiner einfachsten Ausführungsform eingesetzt werden kann, auch wenn
auf ihn Momente aufgrund von Fahrzeugmanövern einwirken, ohne daß in den mechanischen Bewegungsablauf
des Kreiselkompasses eingegriffen wird. Dazu werden nach dieser Erfindung aus den ohnehin
vorhandenen Meßgrößen zur Wegbestimmung Korrekti'rgrößen
abgeleitet, die in aus der Kreiselphysik bekannten Bewegungsgleichungen für Systemfehlerwinkel
des Kreiselkompasses ausgewertet werden. Der dadurch erforderliche Schaltungsaufwand zusätzlich zur
üblichen Navigationsrecbenanlage fällt angesichts der erzielten Genauigkeit nicht in Betracht Das überraschende
Ergebnis dieser Erfindung liegt darin, daß die bisher als unabwendbar hingenommenen Systemfehlerwinkel
durch relativ einfach ermittelbare und schaltungstechnisch anwendbare Korrekturgrößen beherrscht
werden und somit exakte Positionsbestimmungen stets und quasi kontinuierlich möglich sind.
Die Anwendbarkeit der seit Jahrzehnten in der Theorie bekannten Bewegungsgleichungen des Kreiselkompasses
ergibt sich also erst aus dieser Erfindung, deren zentraler Gedanke es ist, aus leicht zugänglichen
Meßgrößen schaltungstechnisch eine angenäherte Nordrichtung zu definieren und aufgrund dieser
angenäherten Nordrichtung eine Korrekturgröße für die Nordrichtungsangabe des Kreiselkompasses zu
bestimmen. Erst durch die Erfindung ist es möglich geworden, die theoretisch längst erkannten Mängel der
herkömmlichen Kreiselkompaßsysteme mit einfachsten schaltungstechnischen Mitteln, ohne Eingriff in den
mechanischen Ablauf des Kreiselkompasses und ohne zusätzliche komplizierte Bewegungsmeßaufnehmer-Systeme
höchster Präzision zu überwinden.
Hierzu 10 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Kreiselgeräts
mit Korrektur seiner durch Systemfehlerwinkel verfälschten Nordrichtungsangabe in einem Teilrechner,
mit einer mit den Fahrzeugachsen gekoppelten Bewegungsmeßeinrichtung zum Bestimmen
von Bewegungskomponenten über Grund in Längs- und Querrichtung des Fahrzeugs, einer Dateneingabe
für die Anfangsposition und einer Navigationsrechenanlage, die mit der Dateneingabe und der
Bewegungsmeßeinrichtung verbunden ist und ein Rechenwerk zum Ermitteln einer resultierenden
Geschwindigkeit aus den Bewegungskomponenten und eine GeschwindigkeitswinkelschaltuEg zum
Ermitteln eines Geschwindigkeitswinkels zwischen der Längsrichtung des Fahrzeugs und der Richtung
der resultierenden Geschwindigkeit enthält, wobei das Rechenwerk mit einem Geschwindigkeitsbildner
verbunden ist, dem der Teilrechner nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig mit einer Additionsschaltung
verbunden ist, in der aus dem Systemfehlerwinkel, dem Geschwindigkeitswinkel und der Nordrichtungsangabe
ein Richtungswinkel gebildet wird, der in einer Verknüpfungsschaltung zusammen mit der
resultierenden Geschwindigkeit Wegkomponenten in Nord- und Ostrichtung bildet, die zusammen mit
der Anfangsposition einer Summierschaltung zügeführt werden, an deren Ausgang in durch einen
Taktgenerator vorgegebenen Zeitintervallen die momentane Position des Fahrzeuges angegeben
wird, gekennzeichnet durch einen Kreiselkompaß (2) für die Nordrichtungsangabe (ßi), eine
Rechenschaltung (12) zum Ermitteln eines Fahrtfehlers (ei) als ersten Systemfehlerwinkel aus der
resultierenden Geschwindigkeit (V res /Jt der im letzten Zeitintervall (τ) bestimmten Position (φι- 1,
λΐ'—ί) und einer ersten HilfsgröSe (öi), eine
Summationsschaltung (11) zum Bilden der ersten Hilfsgröße (öi) aus der Nordrichtungsangabe (ßi) am
Winkelausgang des Kreiselkompasses (2), dem Geschwindigkeitswinkel (γι) am Ausgang der Ge-■
schwindigkeitswinkelschaltung (6) und einer Differenz des im letzten Zeitintervall (τ) bestimmten
Fahrtfehlers (ε/—1) am Ausgang der Rechenschaltung (12) und eines im letzten Zeitintervall (τ)
gebildeten, von Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs (F) verursachten, azimutalen
Systemfehlerwinkels (α/— 1) am Ausgang des Teilrechners (16), eine der Summationsschaltung (11)
und der Rechenschaltung (12) nachgeschaltete Addierstufe (13), deren Ausgangssignal eine zweite
Hilfsgröße (xi) für eine angenäherte Nordrichtung (N'i) ist und ein weiteres Eingangssignal des
Geschwindigkeitsbildners (14) zum Ermitteln von Geschwindigkeiten (VN'i, VO'i) in angenäherter
Nord- und Ostrichtung (N'i, O'i) bildet, sowie eine dem Geschwindigkeitsbildner (14) nachgeschaltete,
mit dem Taktgenerator (18) verbundene Differenzquotientenschaltung (15) zum Ermitteln von Beschleunigungen
(bN'i, bO'i) in angenäherter Nord- und Ostrichtung (N'i, O'i), die mit den Geschwindigkeiten
(VN'i, VO'i) Eingangssignale des Teilrechners (16) sind, der mit dem Ausgang der Navigationsrechenanlage
(4) für die im letzten Zeitintervall (τ) bestimmte Position (φι-1, M-1) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilrechner (16) zum Bilden des durch die Beschleunigung des Fahrzeugs (F)
verursachten Systemfehlerwinkels (μι) eingangsseitig
mit dem Ausgang der Navigationsrechenanlage (4) für die geographische Breite (φ/-1) und mit den
Ausgängen der Differenzquotientenschaltung (15) verbunden ist und sein Ausgang mit der Summationsschaltung
(U) und über eine Addierstufe (19) mit der Additionsschaltung (9) verbunden ist, wobei
in der Addierstufe der Fahrtfehler (si) und der beschleunigungsabhängige Systemfehlerwinkel (μί)
zum azimutalen Systemfehlerwinkel (ac# zusammengezählt
wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzenquotientenschaltung
(15) zwei gleich aufgebaute Schaltungen aufweist, die je aus einem im Abstand eines
Zeitintervalls (τ) die momentanen Geschwindigkeiten (VN'i, VO'i)an den Ausgängen des Geschwindigkeitsbildners
(14) abfragenden Abtaster (271) und einem Differenzbildner (28) bestehen, der eingangsseitig
einerseits direkt mit dem Abtaster (271) und andererseits über ein Verzögerungsglied (272) für
das Zeitintervall (τ) mit dem Ausgang des Geschwindigkeitsbildners (14) verbunden ist, wobei die
Beschleunigungen (bN'i, bO'i) in angenäherter Nord- und Ostrichtung (N'i, O'i) des Fahrzeugs (F)
an Ausgang jeder Schaltung als den jeweiligen Ausgängen der Differenzenquotientenschaltung (15)
abgenommen werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsmeßeinrichtung
Beschleunigungsaufnehmer verwendet werden und zum Bilden der Beschleunigungen (bN'i, bO'i) ein
Beschleunigungsbildner (141) mit dem Ausgang der Addierstufe (13) für die zweite Hilfsgröße (xi) und
mit einem Ausgang eines weiteren Rechenwerks (5) verbunden ist, dessen Eingänge mit den Beschleunigungskomponenten
in Längs- und Querrichtung (I, q) des Fahrzeugs (F) zum Bilden der resultierenden
Beschleunigung beaufschlagt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreiselkompaß (2) mit
Anschützdämpfung und Schulerperiode verwendet wird, daß in einem Teilrechner (162) die Geschwindigkeit
(VN'i) in angenäherter Nordrichtung (N'i) in einem ersten Multiplizierer (29) mit dem Reziprokwert
des Radius (R) der Erde multipliziert wird, daß die Beschleunigung (bN'i)'m angenäherter Nordrichtung
(N'i) in einem zweiten Multiplizierer (30) mit dem Reziprokwert der Gravitation (g) der Erde
multipliziert wird, daß der Sinus und der Cosinus der geographischen Breite (φι— 1) in einer mit der
sin-Funktion programmierten Rechenstufe (25) und einer parallelgeschalteten, mit der cos-Funktion
programmierten Rechenstufe (20) gebildet werden, die in je einer Verstärkerschaltung (33, 34) mit der
Rotation (u) der Erde multipliziert werden, daß das
Produkt u ■ sin φι— 1 auf einen ersten von vier
Eingängen (35-1; 35-2; 35-3; 35-4) eines ersten Addierers (35) mit nachgeschaltetem Integrationsglied (36) geschaltet ist, dessen Ausgangssignal der
Systemfehlerwinkel (txi) in der Azimutebene ist, daß das Produkt u ■ cos φι— 1 in einem dritten Multiplizierer
(37) mit dem Systemfehlerwinkel (oti) multipliziert
wird und in einem zweiten Addierer (38) mit nachgeschaltetem Integrationsglied (36) mit dem
Quotienten -^- am Ausgang des ersten Multiplizierers (29) zusammengezählt und über die Zeit
integriert wird und einen Systemfehlerwinkel {ai) in der Elevationsebene liefert der in einem vierten
Multiplizierer (39) mit einem Multiplikanden (Cl), der eine von der mechanischen Anordnung des
Kreiselkompasses (2) abhängige Konstante ist multipliziert wird, daß in einem fünften Multiplizierer (40) der Quotient
am Ausgang des zweiten
Multiplizierers (30) mit dem gleichen Multiplikanden (Cl) multipliziert wird und beide Ergebnisse über
einen zweiten und dritten Eingang (35-2,35-3) dem ersten Addierer (35) zugeführt werden, und daß in
einem dritten Addierer (41) mit nachgeschaltetem Integrationsglied (36) das zeitliche Integral über die
Summe aus den Systemfehlerwinkeln ρ/—1 und
bN'i
#/— 1 und dem Quotienten am Ausgang des
zweiten Multiplizierers (30) gebildet wird, dieses Integral in einem sechsten Multiplizierer (42) mit
einer von der Dämpfung des Kreiselkompasses (2) abhängigen Kreiselkonstante (C3) multipliziert wird
und den dämpfungsabhängigen Systemfehlerwinkel (&i) angibt der in einem siebten Multiplizierer (43)
mit einem fest eingestellten Wert (C 2), der durch die Strömungsmechanik der Dämpfung des Kreiselkompasses (2) bestimmt ist multipliziert wird, wobei
das Ergebnis C 2 ■ ϋ·ί im ersten Addierer (35) über
einen vierten Eingang (35-4) zur Summe
C1 · ρ/ — 1 -I 1- u ■ sin f/ i — 1
zuaddiert wird, und daß die Integrationsglieder (36) alle gleiche Integrationszeiten aufweisen, die gleich
dem Zeitintervall (τ) sind.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs unter Verwendung eines
Kreiselgerätes mit Korrektur seiner durch Systemfehlerwinkel verfälschten Nordrichtungsangabe in
einem Teilrechner, mit einer mit den Fahrzeugachsen gekoppelten Bewegungsmeßeinrichtung zum Bestimmen von Bewegungskomponenten über Grund in
Längs- und Querrichtung des Fahrzeugs, einer Dateneingabe für die Anfangsposition und einer Navigationsrechenanlage, die mit der Dateneingabe und der
Bewegungsmeßeinrichtung verbunden ist und ein Rechenwerk zum Ermitteln einer resultierenden Geschwindigkeit aus den Bewegungskomponenten und
eine Geschwindigkeitswinkelschaltung zum Ermitteln
eines Geschwindigkeitswinkels zwischen der Längsrichtung des Fahrzeugs und der Richtung der resultierenden
Geschwindigkeit enthält, wobei das Rechenwerk mit einem Geschwindigkeitsbildner verbunden ist, dem der
Teilrechner nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig mit einer Additionsschaltung verbunden ist, in der aus dem
Systemfehlerwinkel, dem Geschwindigkeitswinkel und der Nordrichtungsangabe ein Richtungswinkel gebildet
wird, der in einer Verknüpfschaltung zusammen mit der resultierenden Geschwindigkeit Wegkomponenten in
Nord- und Ostrichtung bildet, die zusammen mit der Anfangsposition einer Summierschaltung zugeführt
werden, an deren Ausgang in durch einen Taktgenerator vorgegebenen Zeitintervallen die momentane
Position des Fahrzeugs angegeben» wird.
Für genaue Messungen der Bewegungskomponenten in Längs- und Querrichtung des Fahrzeugs sind
Bewegungsmeßeinrichtungen bekannt, wie sie bei der
Trägheitsnavigation zur Beschlfiunigungsmessung und
bei der Dopplernavigation zur Geschwindigkeitsmessung benutzt werden. Bei einem Doppier-Navigationssystem stehen am Ausgang seiner Bewegungsmeßeinrichtung die Geschwindigkeitskompocenten in Längs-
und Querrichtung des Fahrzeugs an, die unmittelbar dem Rechenwerk zugeführt werden.
Fahrzeugbewegungen, bedingt durch Umwelteinflüsse, beeinflussen die Langzeitgenauigkeit der Geschwindigkeitsmessungen nicht Bei einer Bewegungsmeßein-
richtung mit Beschleunigungsaufnehmern werden die
fahrzeugbezogenen Beschleunigungskomponenten
über das Zeitintervall integriert und dann dem
Rechenwerk zugeführt.
Als größte Fehlerquelle hat sich bei beiden Naviga-
tionssystemen das für die Nordrichtungsangabe benutzte Kreiselgerät erwiesen. Ein besonderes Problem für
eine exakte Nordrichtungsangabe ist das Ausrichten des Kreiselgeräts vor Fahrtantritt da die Genauigkeit der
Positionsbestimmung nicht nur von der Güte der
Bewegungsmeßeinrichtung, sondern vor allem auch von
der richtigen Nordrichtungsangabe des Kreiselgeräts abhängt
Es ist bereits aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 23 884 ein Verfahren bekannt daß eine Korrektur
eines fehlerhaft ausgerichteten Kreiselgeräts beim Start eines Flugzeugs rechnerisch gestattet Für die Korrektur werden einerseits Beschleunigungs- und Geschwindigkeitskomponenten mit Meßaufnehmern bestimmt
die auf einer annäherungsweise nach Norden ausgerich
teten Trägheitsplattform als Kreiselgerät befestigt sind,
und andererseits mit einer Dopplermeßeinrichtung die resultierende Geschwindigkeit als Geschwindigkeit des
Flugzeugs über Grund und ein Driftwinkel gemessen. Der Driftwinkel liegt als Geschwindigkeitswinkel
zwischen der resultierenden Geschwindigkeit des Fahrzeugs und seiner Längsrichtung. Mit der Nordrichtungsangabe des nicht korrekt ausgerichteten Kreiselgeräts wird die resultierende Geschwindigkeit in eine
Nordkomponente umgerechnet die mit der gemäß der
Trägheitsp'attform nach Norden weisenden Geschwindigkeitskomponente verglichen wird. Das Ergebnis des
Vergleichs dient in einem Teilrechner, der auf Fehlergleichungen des Kreiselgeräts und der Dopplermeßeinrichtung programmiert ist der Korrektur der
Nordrichtungsangabe. Mit der korrigierten Nordrichtungsangabe werden erneut Geschwindigkeitskomponenten der beiden Bewegungsmeßeinrichtungen ermittelt und wieder miteinander verglichen. Wenn keine
Differenz zwischen den beiden Geschv/indigkeitskom
ponenten mehr besteht, wird die so iterativ korrigierte
Nordrichtungsangabe, die Geschwindigkeitskomponente in Nordrichtung und die Position des Fahrzeugs
angezeigt.
Für längere Missionszeiten, beispielsweise für Schiffe,
die Wege in unvergleichbar viel längeren Zeiten als
Flugzeuge zurücklegen, ist das in der deutschen Offenlegungsschrift 19 23 884 beschriebene Korrekturverfahren unbrauchbar, außerdem ist die Gefahr, daß zu
Beginn der Fahrt das Kreiselgerät mangelhaft ausge
richtet ist, kaum gegeben, da dafür genügend Zeit im
Hafen zur Verfügung steht, vielmehr ist eine Korrektur von Systemfehlern vorzunehmen, die während der
Fahrt durch Fahrzeugmanöver hervorgerufen werden,
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722211063 DE2211063C3 (de) | 1972-03-08 | Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs | |
IT21111/73A IT988603B (it) | 1972-03-08 | 1973-03-02 | Dispositivo per determinare la posizione di un veicolo |
NL7303092A NL7303092A (de) | 1972-03-08 | 1973-03-06 | |
NO887/73A NO136661C (no) | 1972-03-08 | 1973-03-06 | Anordning til bestemmelse av et fart¦ys posisjon |
SE7303197A SE388035B (sv) | 1972-03-08 | 1973-03-07 | Anordning for bestemning av ett fartygs lege |
CA165,412A CA992653A (en) | 1972-03-08 | 1973-03-07 | Method and apparatus for determining the position of a vehicle |
GB1113573A GB1424588A (en) | 1972-03-08 | 1973-03-07 | Apparatus for determining the position of a vehicle |
US00338823A US3849636A (en) | 1972-03-08 | 1973-03-07 | Method and apparatus for determining the position of a vehicle |
JP2692873A JPS5528323B2 (de) | 1972-03-08 | 1973-03-07 | |
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DE19722211063 DE2211063C3 (de) | 1972-03-08 | Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2211063A1 DE2211063A1 (de) | 1973-09-20 |
DE2211063B2 DE2211063B2 (de) | 1977-05-18 |
DE2211063C3 true DE2211063C3 (de) | 1978-01-12 |
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