DE2211063C3 - Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs - Google Patents

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.

Die Nordrichtungsangabe des Kreiselkompasses ist

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.

F i g. 1 zeigt schematisch die Erde, die sich mit einer Rotation υ um ihre Rotationsachse N/5 dreht. Die Breitengrade der Erde sind stereographisch skizziert Ein Fahrzeug F befindet sich an einer Anfangsposition

φθ, Λ0, die durch geographische Breite φθ und geographische Länge AO gekennzeichnet ist Als

Anfangsposition ςρΟ, AO wird stets eine bekannte Position gewählt Ist das Fahrzeug Fein Schiff, so ist die Anfangsposition z.B. eine Hafeneinfahrt An der Anfangsposition φθ, AO hat das Fahrzeug F eine

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

Zusammen mit der zweiten Hilfsgröße xi wird die

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<

d_e 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)

Patentansprüche:

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,