DE2923988C2

DE2923988C2 - Navigationseinrichtung für Oberflächenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2923988C2
Application number: DE2923988A
Authority: DE
Inventors: Jacques Plaisir Barriac; Jean Vigny Doreau; Jacques Montmorency Resseguier
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE2923988A1; GB2023294A; IT1121290B; SE7905206L; SE448321B; FR2428819B1; JPS5536788A; FR2428819A1; GB2023294B; IT7923527A0; CH632591A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Navigationseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter Oberflächenfahrzeugen sollen solche Fahrzeuge verstanden werden, die sich auf einer Materiefläche btwegen. also insbesondere einer Wasseroberfläche oder dem Erdboden. Insbesondere betrifft die Erfindung Navigationseinrichtungen für Landfahrzeuge wie Panzer oder andere gepanzerte Fahrzeuge, da die Anwendung der Erfindung für derartige Fahrzeuge besondere Vorteile bringt.

Man hat bereits vorgeschlagen, derartige Navigationseinrichtungen unter Verwendung einer um drei Achsen kreiselstabilisierten Plattform aufzubauen. Eine derartige Navigationseinrichtung erfordert einen erheblichen Raum und hohe Herstellungskosten.

Um diese Navigationseinrichtungen zu vereinfachen, wurde bereits vorgeschlagen, die bezüglich dreier Achsen kreiselstabilisierte Plattform durch eine um zwei Achsen kreiselstabilisierte Plattform zu ersetzen, die einen geringeren Raumbedarf hat und preiswerter ist. wobei die dritte Achse durch eine externe oder interne Pendelaufhängung ersetzt ist. Anordnungen dieser Art liefern Ergebnisse, deren Genauigkeit in bestimmten Anwendungsfallen ungenügend ist, in denen die Stabilisierung der Pendelaufhängung der dritten Achse schlecht ist. Dies ist beispielsweise der Fall bei gepanzerten Fahrzeugen, insbesondere im Fall von Kettenfahrzeugen wie Kampfpanzern und dergleichen.

Neben einer aus der DE-OS 1548467 bekannten Navigationseinrichtung der eingangs genannten Art ist ferner aus den deutschen Offenlegungsschriften 2545025 und 2744431 ein nordsuchendes Gerät bekannt, das einen an einem Faden aufgehängten Kreisel umfaßt. Es handelt sich hierbei um einen freien Kreisel, der bezüglich seines Höhen- und Seitenwinkels nicht gestützt ist. In einem derartigen Gerät stellt sich lediglich ein Gleichgewicht des Präzessionsmomentes (das auf elektrischem Wege ermittelt wird) ein zwischen einer Photodiode und dem Präzessionsmotor.

Die Ermittlung der Nordrichtung erfolgt bei stehendem Fahrzeug. Der Kreisel verhält sich wie ein um eine einzige Azimutachse gestützter Kreisel (Regelsteuerung durch Präzession). Der Gleichgcwichtsstrom bei dieser Regelsteuerung stellt die Abweichung der Drehachse des Kreiselrotors bezüglich des Meridians dar. Der an einem Faden aufgehängte Kreisel ist für das Einhalten der Nordrichtung bei fahrendem Fahrzeug jedoch un-

brauchbar. Dementsprechend wird auch dieser Kreisel bei dem bekannten Gerät gesperrt, wenn sich das Fahrzeug bewegt. Man benötigt also bei dieser Vorrichtung einen zweiten Kreisel, der als Kurskreisel verwendet werden kann Dieser zweite Kreisel hat ivei Freiheitsgrade und wird bezüglich zweier Kardanachsen mit Hilfe zweier Positionsgeber gesteuert.

Dieses bekannte Gerät umfaßt ferner eine Veriikalmeßeinrichtung, die an dem Fahrzeugchassis befestigt ist und dazu verwendet wird, den Nick- und Rollwinkel des Fahrzeugs festzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Navigationseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einfacher im Aufbau ist und eine höhere Genauigkeit als die bisher bekannten Navigationseinrichtungen dieser Art besitzt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung werden also die bei den herkömmlichen Navigationseinrichtungen getroffenen Maßnahmen bezüglich einer dritten Achse (ob diese nun kreiselstabilisiert ist oder einfach von einer Pendelaufhängung gebildet ist) ersetzt durch eine Messung der Vertikalen, die als Grundlage für die Korrekturberechnungen dient. Man erhält auf diese Weise eine Navigationseinrichtung, die dank der mit hoher Präzision durchführbaren Vertikalenmessung in ihrer Gesamtheit eine höhere Genauigkeit aufweist als die bisher bekannten Navigationseinrichtungen, die um zwei Achsen stabilisierte Kreiselplattformen «erwenden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfüllt also ein Kreisel sowohl die Funktion eines nordsuchenden Kreisels bei ruhendem Fahrzeug als auch die Funktion des Richtungskreisels bei fahrendem Fahrzeug. Dadurch erhält man eine erhebliche Vereinfachung des Gerätes.

Mit der Erfindung wird ferner eine Navigationseinrichtung geschaffen, in der verschiedene funktioneile Schleifen (die sich auf ein Suchen der Nordrichtung oder eine Haltung des Kurses beziehen können) durch Berechnungsverfahren dargestellt werden und nicht physisch durch eine Präzessionssteuerung des Kreisels bezüglich Achsen, die gegenüber der Erde fest sind. Dies trägt dazu bei, die Genauigkeit der gesamten Navigationseinrichtung gegenüber bisher bekannten Navigationseinrichtungen zu erhöhen.

Die Vertikalenmeßeinrichtung kann gebildet sein

a) von einer Beschleunigungsmeßeinrichtung mit zwei Meßachsen, bestehend aus zwei Beschleunigungsmessern mit je einer Achse oder einem Beschleunigungsmesser mit zwei Achsen, oder

b) von Nivelliereinrichtungen, oder

c) von einer internen automatischen Vorrichtung, die in Richtung der ersten Plattformachse ausgerichtet ist (einachsiger Beschleunigungsmesser oder Nivelliervorrichtung) und eine externe Vorrichtung zur manuellen Nivellierung der zweiten Plattformachse.

In einem Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung werden folgende Schritte nacheinander durchgeführt:

In dem in Ruhe befindlichen Fahrzeug wird zunächst eine selbsttätige vorläufige Peilung der Nordrichtung vorgenommen, indem man die Drehachse des Kreisels so einstellt, daß sie koaxial oder wenigstens im wesentlichen koaxial zur Nordrichtung verläuft. Diese Einstellung erfolgt durch Betätigung der die Kardanrahmen der Plattformen steuernden Drehmomentgeber.

Anschließend wird der Kreisel entsperrt, wobei die Kardanrahmen stabilisiert sind. Man berechnet hierauf den Abweichwinkel zwischen der Drehachse des Kreisels und der Nordrichtung sowie die Abweichung von dem rechten Winkel zwischen der Drehachse des Kreisels und der Richtung der Schwerkraft. Hieraus wird der Kurs des stehenden Fahrzeuges bestimmt.

Anschließend kann das Fahrzeug in Bewegung gesetzt werden, wobei der Kreisel im folgenden nur als Kurshalter dient und nicht mehr die Nordrichtung sucht. Die Einrichtung liefert auf diese Weise den Kurs des Fahrzeuges. Nachdem das Fahrzeug in Bewegung gesetzt wurde (das heißt während der Bewegungsphase) werden die Abweichungen, die von einem sogenannten festen Drehmoment herrühren, physisch im Bereich des Kreisels korrigiert, während die als Unwuchtabweichungen bezeichneten Abweichungen durch Rechnung im Bereich der Auswertevorrichtung korrigiert werden.

Die Funktion des Suchens der Nordrichtung des Kreisels wird bei ruhendem Fahrzeug durch klassische Berechnungsmethoden erreicht, wobei der Kern der Plattform dadurch vororientiert wird, daß man die mit den beiden Kardanrahmen der Plattform gekoppelten Drehmomentmotoren betätigt.

Die Vertikalenmeßeinrichtung ermöglicht es, dank jener von ihr erzeugten zweiten Signale, die einer Neigung der Drechachse des Kreisels gegenüber zwei Achsen entsprechen, die Drehgeschwindigkeit des Kerns der Plattform gegenüber der Erde zu bestimmen und daraus die Abweichung der Drehachse des Kreisels gegenüber der Nordrichtung und gegenüber der Richtung der Schwerkraft abzuleiten.

Es ist zu bemerken, daß bei dieser Art der Einrichtung nicht versucht wird, die Drehachse des Kreisels in die Meridianebene zurückzubringen.

Dieser Vorgang kann ferner dadurch bewirkt werden, daß man Korrekturen zur Wiederaufrichtung berücksichtigt, die auf Messungen der Vertikalen beruhen, indem man die Drehachse des Kreisels durch elektrische Präzession horizontal hält.

Die Ablesung des Kurses erfolgt in der Weise, daß man das Positionssignal des zweiten Kardanrahmens (entsprechend seiner Lage bezüglich des Fahrzeuges) verwendet und mit einem Fehlersignal korrigiert (Kardanfehler), indem man einerseits die Positionswerte der Kardanrahmen der Plattform relativ zueinander und andererseits die Neigung gegenüber der Ost-West-Achse verwendet.

Diese Art des Vorgehens bietet gegenüber den herkömmlichen Einrichtungen nach Art eines Kreiselkompasses den Vorteil, daß man kürzere Reaktionszeiten und eine höhere Genauigkeit erhält.

Was die Einhaltung des Kurses durch den Kreisel betrifft, so macht man sich die Tatsache zunutze, daß der Kern der Kreiselplattform bereits auf die Nordrichtung ausgerichtet ist mit einem bekannten Fehler, der nach dem Anhalten des Fahrzeuges nach Ablauf einiger Minuten von dem Kreisel angegeben wird.

Um diese Orientierung bei fahrendem Fahrzeug beizubehalten, ist der Navigationseinrichtung eine Beschleunigungsmeßeinrichtung zugeordnet, die, wie bereits oben beschrieben, einen mit zwei Meßachsen versehenen Bechleunigungsmesser oder zwei mit jeweils einer Achse versehene Beschleunigungsmesser umfaßt, wobei die Beschleunigungsmesser eine hohe Genauigkeit und eine sehr kurze Ansprechzeit besitzen (großer Durchlaßbereich).

Während einer Bewegung des Fahrzeuges bleibt der Kreisel entsperrt und stabilisiert die beiden Kardan-

rahmen der Plattform, wobei er physisch lediglich bezüglich der von dem sogenannten »festen Drehmoment« herrührenden Abweichungen und rechnerisch bezüglich der Unwuchtabweichungen korrigiert wird.

Die Drehachse des Kreisels bleibt gegenüber den Sternen fest, wobei sie jedoch bezüglich der Erde einen Kegel beschreibt, der jedoch exakt voraussehbar und daher berechenbar ist.

Aufgrund der genauen Messung der Vertikalen (diese Messung kann durch die Beschleunigungsmeßvorrich- ι ο tung oder durch zwei den beiden Plattformachsen zugeordnete Lageanzeiger durchgeführt werden) ist es möglich, bei gleichzeitiger Kenntnis der durchlaufenden Entfernung (Entfernungssignal) und der verstrichenen Zeit (Zeitsignal) den Abweichwinkel zwischen der Drehachse des Kreisels und der Nordrichtung zu berechnen, wobei dieser Winkel in berechenbarer Weise aufgrund der Erddrehung variiert.

Diese Art des Vorgehens besitzt den Vorteil gegenüber dem bei den bisher bekannten Vorrichtungen verwendeten Verfahren, daß die Fehler eliminiert werden, die von der Einwirkung der Präzessionsmomente zur Kompensation der Erddrehung in den Richtungen herrühren, die mit dem Fehler behaftet sind, der von der scheinbaren Vertikalen herrührt. Aus dem gleichen Grunde werden die sogenannten Unwuchtabweichungen durch Rechnung in der Auswertevorrichtung kompensiert.

Um die Berechnungen zu erleichtern und damit den Aufbau der Auswertevorrichtung zu vereinfachen ohne dabei die vorstehend genannten Vorteile einzubüßen, ist es vorteilhaft, eine Regelschleife vorzusehen, mit deren Hilfe die Drehachse des Kreisels in einer horizontalen Ebene gehalten wird. Somit fuhrt die Drehachse des Kreisels in der horizontalen Ebene eine lineare, gleichförmige und periodische Azimutbewegung aus, deren Periode gleich der Periode eines Foucaultschen Pendels ist (33 Stunden für einen Umlauf bei einer geographischen Breite von 45°).

Zu diesem Zweck ist die Auswertevorrichtung derart ausgebildet, daß sie ein Steuersignal liefert, welches den beiden Motoren zurferzeugung eines Präzessionsmomentes des Kreisels zugeführt wird, um so die Drehachse des Kreisels in einer horizontalen Ebene zu halten.

Im folgenden soll nun das Navigationsprinzip erläutert werden, das mit der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung durchführbar ist.

Das Entfernungs- oder Distanzsignal wird in zwei Komponenten zerlegt, von denen die eine senkrecht zu der von den beiden Plattformachsen aufgespannten Ebene gerichtet ist und von denen die andere in Richtung der ersten Plattformachse verläuft.

Die von der Vertikalenmeßeinrichtung gelieferten zweiten Signale ermöglichen es, eine Korrektur hinsichtlich der Neigung der Oberfläche durchzuführen, aufweicher sich das Fahrzeug bewegt, so daß ein korrigiertes Entfernungssignal erhalten wird, das auf eine horizontale Ebene bezogen ist.

Dank der sehr kurzen Ansprechzeit (große Bandbreite oder Durchlaßbreite) der Vertikalenmeßeinrichtung (Beschleunigungsmeßvorrichtung) ist es möglich, die Schwankungen der scheinbaren Vertikalen (Vibrationen des Fahrzeugs, Unebenheiten der Oberfläche, auf denen sich das Fahrzeug bewegt) wirksam auszufUtern.

Es ist ferner vorteilhaft, eine Kompensationsvorrichtung vorzusehen, um innerhalb der Auswertevorrichtung die Abweichungen zu korrigieren, die zwischen dem Bewegungsvektor des Fahrzeuges und der Bezugsrichtung der stabilisierten Plattform auftreten.

Dank dieser Kompensationsvorrichtung ist es möglich, in der Auswertevorrichtung einen Skalenfaktor einzuführen, der dem Verschleiß der Bewegungsorgane (Räder und/oder Ketten), des Fahrzeuges Rechnung trägt, wenn es sich um ein Landfahrzeug handelt.

Man kann insbesondere die Zerlegungsformel gemäß den beiden folgenden Achsen verwenden:

horizontale Ost-West-Achse, und
horizontale Nord-Süd-Achse

AE=AS₀ I 1 —-p— 1 cos α sin (ψ + ρ)
AN = AS_D I i —— 1 cos οι cos(i/f + q)

I i —— 1

In dieser Formel bezeichnen:

— AE die Komponente der Verschiebung in der Ost-West Richtung

— AN die Komponente der Verschiebung in der Nord-Süd-Richtung

— ( 1 — -Tr-1 den Skalenfaktor, der aus einem die

Summe der durchlaufenen Entfernungen darstellenden Koeffizienten K und einem von dem Fahrzeug abhängigen Koeffizienten K_m ermittelt wird.

— α den zwischen dem Bewegungsvektor T^ des Fahrzeuges und der Horizontalebene eingeschlossenen Winkel, (α erhält man dabei zum Teil aus den von dem Kreisel gelieferten Anzeigen und zum Teil von den durch die Beschleunigungsrneßvorrichtung gelieferten Anzeigen).

—φ den (großenteils vorhersehbaren) Abweichwinkel zwischen der Drehachse des Kreisels und der Nordrichtung (in horizontaler Projektion), und

— ρ den Kurs, d.h. die Winkeldifferenz zwischen d_ej[

horizontalen Projektion des Bewegungsvektors T^ des Fahrzeuges und der Bezugsachse des Kreisels, wobei dieser Winkel dem von einem der Lageanzeiger gelieferten und um den Kardanfehler korrigierten Wert entspricht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beiliegenden Figuren die Erfindung anhand eines Anwendungsfalles und bevorzugter Ausführungsformen beschreibt. Es zeigen:

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung für Landfahrzeuge und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung zur Haltung des Kurses eines Landfahrzeuges.

Die in der Fig. 1 in einer horizontalen Lage eines Fahrzeuges entsprechenden Stellung wiedergegebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung für Landfahrzeuge umfaßt folgende Teile:

a) eine Plattform 1 mit zwei Kardanrahmen C,- und C_z und zwei senkrecht aufeinanderstehenden Achsen Y Y und ZZ, wobei diese Plattform mittels des Kardanrahmens C_y einen Kern 3 trägt und diese Plattform von einer Anordnung 104 getragen ist, die ihrerseits mittels des Kardanrahmens C₂ mit dem Fahrzeug verbunden ist;

b) einen von dem Kern 3 der Plattform 1 getragenen Kreisel 2 mit zwei Meß- oder Ansprechachsen (M, und ω_ζ, die parallel (oder koaxial) zu den beiden Plattformachsen Y Y und ZZ gerichtet sind, wobei der Kreisel 2 über eine Regelsteuerung die beiden Kardanrahmen der Plattform 1 gegenüber den mechanischen Reibungskräften im Bereich der Achsen stabilisiert;

c) eine Vertikalenmeßeinrichtung 4 zur Feststellung der Vertikalen bezüglich einer parallel oder koaxial ι ο zur Plattformachse Y Y verlaufenden ersten Richtung fr und einer parallel zur Drehachse H des Kreisels 2 und damit parallel oder beinahe parallel zur Richtung XX des Drehimpulses des Kreisels 2 verlaufenden zweiten Richtung J_x; und

d) eine Auswertevorrichtung 5, welche erste Signale S_mY und S_aZ empfängt, die von Positionsgebern 6,- und 6_Z zur Angabe der Winkellage der Kardanrahmen bezüglich der beiden Achsen Y Y und ZZ erzeugt werden. Die Auswertevorrichtung empfängt ferner zweite Signale S_/x und S_fY, die von der Vertikalenmeßeinrichtung 4 erzeugt werden. Die Auswertevorrichtung 5 ist so ausgebildet, daß sie ausgehend von den ersten Signalen Ξ_ωΥ, Ξ_ωΖ und den zweiten Signalen S_fx, und S_fY und in Abhängigkeit eines Zeitsignales S_T, welches die von dem Fahrzeug zum Durchlaufen einer bestimmten Entfernung benötigte Zeit angibt, den Abweichwinkel φ zwischen der Drehachse H des Kreisels 2 und der Nordrichtung berechnet. Die Bewegungen des Kernes 3 um die Achse YY werden von einem Positionsgeber 6_Y ermittelt und durch einen Drehmomentmotor 106_y hervorgerufen. Die Bewegungen des Kernes 3 um die Achse ZZ werden von einem Positionsgeber 6_Z ermittelt und durch einen Drehmomentmotor 106_z hervorgerufen.

Man kann auf diese V/eise, ausgehend von den beiden Komponenten dieses Abweichwinkels, den Kurs des Fahrzeuges bestimmen.

Die Stabilisierung der Plattform 1 durch den Kreisel 2 erfolgt in klassischer Weise mit Hilfe zweier Winkelpositionsgeber innerhalb des Kreisels 2 und zweier Regelmotoren an den Kardanachsen der Plattform 1, wobei die Winkelpositionsgeber und die Regelmotoren nicht dargestellt sind.

Die Winkelpositionsgeber 6_Y und 6_Z für die Winkel der Kardanrahmen können von Resolvem oder Synchros gebildet sein.

Der Kreisel 2 kann von einem Kreisel gebildet sein, der unter der Typenbezeichnung »5« von der Anmelderin vertrieben wird.

Die Vertikalenmeßeinrichtung 4 umfaßt vorzugsweise eine Beschleunigungsmeßeinrichtung, die von dem Kern der Plattform 1 getragen wird und zwei Meß- oder Ansprecheinrichtungen f_Y und f_x besitzt.

Man kann auch die Beschleunigungsmeßeinrichtung aus zwei Beschleunigungsmessern zusammensetzen, die jeweils eine Meßachse besitzen, wobei die eine in die Richtung f_x und die andere in die Richtung f_Y zeigt. Es scheint jedoch vorteilhaft zu sein, die Beschleunigungsmeßeinrichtung aus einem einzigen Beschleunigungsmesser mit zwei Meßachsen zu bilden, von denen die eine in die Richtung^- und die andere in die Richtung fr zeigt. Ein derartiger Beschleunigungsmesser mit zwei Meßachsen kann von einem Beschleunigungsmesser gebildet sein, wie er unter der Typenbezeichnung »F2« von der Anmelderin vertrieben wird.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann die Vertikalenmeßeinrichtung 4 zwei Nivelliereinrichtungen umfassen, die von dem Kern 3 der Plattform 1 getragen werden und längs der beiden Meßachsen/_Λ· bzw. fr ausgerichtet sind, wobei /,. parallel oder koaxial zur Plattformachse YY verläuft und f_x senkrecht zu der letztgenannten Achse gerichtet ist.

Derartige Nivelliervorrichtungen können von elektrolytischen Vorrichtungen derart gebildet sein, wie sie unter der Typenbezeichnung »Niveaux VARS« von der Anmelderin vertrieben werden.

In der Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die sich auf eine Vorrichtung bezieht, die nur die Aufgabe der Kurshaltung erfüllt. In der Fig. 2 sind die gleichen Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.

Die Vertikalenmeßeinrichtung 4 umfaßt eine selbsttätig arbeitende interne Vorrichtung 4a mit einer in Richtung der Plattformachse XX weisenden Achse f_x , welche die Neigung der Drehachse H des Kreisels 2 feststellt (Beschleunigungsmesser mit einer Achse oder Nivelliervorrichtung), und eine im Handbetrieb arbeitende externe Vorrichtung Ab mit zwei Achsen f_x,f_Y, welche eine manuelle Nivellierung der Achse ZZ der Plattform 1 ermöglicht.

Es ist zu bemerken, daß eine einzige Achse zur Messung der Neigung des Kernes 3 der Plattform 1 genügt.

Die selbsttätig arbeitende interne Vorrichtung mit einer Achse^ kann von einem Beschleunigungsmesser 4a mit einer Meßachse gebildet sein, der auf dem Kern 3 der Plattform 1 angeordnet ist.

Die manuell betätigbare externe Vorrichtung mit zwei Achsen f_x und f_r kann von einer Richtwaage (Libelle) 4b gebildet sein, die auf einem Träger 11 angeordnet ist, der am Fahrzeugrahmen kardanisch aufgehängt ist und als Träger für die Plattform 1 dient.

Um diesen Träger 11 horizontal auszurichten, sind vier Arretierschrauben 12 vorgesehen.

Wie die F i g. 1 zeigt, ist die Auswertevorrichtung 5 vorzugsweise so ausgebildet, daß sie zwei Steuersignale S_CY und S_cz liefert, die jeweils einem Motor zur Erzeugung eines Präzessionsmomentes des Kreisels 2 zugeführt werden und auf die beiden Achsen Y Y und ZZder Plattform 1 in der Weise einwirken, daß die Drehachse H des Kreisels 2 in einer horizontalen Ebene gehalten wird. Diese beiden nicht dargestellten Motoren sind in herkömmlicher Weise in dem Kreisel 2 angeordnet, der, wie dies bereits oben gesagt wurde, einem Kreisel entsprechen kann, wie er unter der Typenbezeichnung < >S« von der Anmelderin vertrieben wird.

Das Entfernungs- oder Distanzsignal S₀ und das Zeitsignal S_T können von einem Wegstreckenmesser 8 (Fig. 1) bzw. auf der Basis der von der Auswertevorrichtung 5 aufintegrierten Zeit ermittelt werden.

Das dem Abweichwinkel ψ entsprechende Signal kann ebenso wie übrigens auch der Kurs des Fahrzeuges von einer Anzeigevorrichtung 10 (Fig. 1) angezeigt werden.

Was die Kompensationsvorrichtung zur Korrektur der Abweichungen zwischen dem Bewegungsvektor V₀ des Fahrzeuges und der Drehachse H des Kreisels 2 betrifft, so kann diese von einem numerischen Rechner gebildet sein, der bekannt ist und daher weder dargestellt noch beschrieben ist. Ein solcher Rechner wird beispielsweise unter der Typenbezeichnung »UTD 30« von der Anmelderin vertrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

B ,fit Patentansprüche:

1. Navigationseinrichtung fur Oberflächenfahrzeuge, insbesondere Landfahrzeuge, umfassend eine Plattform mit einem um eine erste Plattformachse schwenkbar gelagerten Kardanrahmen und einem an diesem um eine zur ersten Plattformachse senkrechte zweite Plattformachse schwenkbar gelagerten Plattformkern sowie einen von diesem getragenen to Kreisel mit zwei Ansprechachsen, die parallel (bzw. koaxial) zu den beiden Plattformachsen gerichtet sind, wobei der Kreisel über eine Regelsteuerung die Plattform stabilisiert, gekennzeichnet durch,

a) eine von dem Plattformkern (3) getragene Vertikalenmeßeinrichtung (4) zur Messung der Vertikalen bezüglich einer ersten Richtung (f_y), die parallel oder koaxial zur zweiten Plattformachse (YY) gerichtet ist, und bezüglich einer zweiten Richtung (f_x), die parallel zur Drehimpulsachse (H) des Kreisels (2) gerichtet ist, wobei die Vertikalenmeßeinrichtung (4) so ausgebildet und angeordnet ist, daß zumindest die zweite Richtung (f_x) stabilisiert ist, und

b) eine Auswerteeinheit (5), die ausgehend von ersten Signalen {S_mY und 5_ω2), welche von den Plattformachsen (YY. ZZ) zugeordneten Positionsanzeigern (6_r, 6_Z) abgegeben werden, von den zweiten Signalen S_fx und S_fY), die von der Vertikalenmeßeinrichtung (4) abgegeben werden, und von einem Zeitsignal (S₇-), welches die von dem Fahrzeug zum Durchlaufen einer bestimmten Strecke benötigte Zeit angibt, den Winkel (\ji) der Abweichung der Drehachse (H) des Kreisels (2) von der Nordrichtung (N) berechnet,

c) so daß mittels eines einzigen Kreisels (2) aus den beiden Komponenten des Abweichwinkels (ω) der Kurs des Fahrzeugs und aus einem die durchlaufene Distanz angebenden Entfernungssignal (S₀) und dem ermittelten Kurs die Position des Fahrzeugs bestimmbar sind.

2. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalenmeßeinrichtung (4) eine im Kern (3) der Plattform (1) angeordnete Beschleunigungsmeßvorrichtung mit zwei Ansprechachsen (f_y,f_x) aufweist.

3. Navigationscinrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsmeßvorrichtung zwei Beschleunigungsmesser mit jeweils einer Ansprechachse umfaßt, von denen die eine in die erste Richtung (f_Y) und die andere in die zweite Richtung (f_x) weist.

4. Navigationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsmeßvorrichtung einen Beschleunigungsmesser mit zwei Ansprechachsen aufweist, von denen die eine in die erste Richtung (f_r) und die andere in die zweite Richtung (f_x) weist.

5. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalenmeßeinrichtung (4) Nivelliervorrichtungen umfaßt, die von dem Kern der Plattform (1) getragen sind und längs zweier Ansprechachsen (J_x, Jy) ausgerichtet sind, von denen die eine parallel oder koaxial zu einer Plattformachse (YY) und die andere (J_x) senkrecht zu dieser Plattformachse gerichtet ist.

6. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1. die

nur zur Kurshaltung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalenmeßeinrichtung (4) eine selbsttätig arbeitende interne Vorrichtung (4a) mit einer in Richtung einer Plattformachse verlaufenden Achse und eine manuell betätigbare externe Vorrichtung (4 b) mit zwei Achsen zur manuellen Nivellierung umfaßt, die in Richtung der anderen Plattformachse ausgerichtet ist.

7. Navigationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (5) ferner zur Erzeugung zweier Steuersignale (S₀. und S_cz) ausgebildet ist, der zwei Motoren zur Erzeugung eines Präzessionsmomentes des Kreisels (2) zugeführt werden, die ihrerseits auf die beiden Plattformachsen (Y Y und ZZ) einwirken, derart, daß die Drehachse (H) des Kreisels (2) in einer horizontalen Ebene gehalten wird.