DE2947863C2

DE2947863C2 - Steuerkurs- und Lagebezugssystem

Info

Publication number: DE2947863C2
Application number: DE2947863A
Authority: DE
Inventors: Robert Willis Calabasas Park Calif. Maughmer
Original assignee: Litton Systems Inc
Current assignee: Northrop Grumman Guidance and Electronics Co Inc
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1985-01-10
Also published as: GB2039674B; IL58674A; IT1120047B; GB2039674A; CA1131053A; JPS5575612A; FR2443048A1; IT7950925A0; FR2443048B1; DE2947863A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerkurs- und LageJezugssystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannte Bezugssysteme dieser Art erfordern einen externen Steuerkursbezug, üblicherweise magnetisch, um einen Steuerkurs aufzubauen und aufrechtzuerhalten. Die Genauigkeit ist dabei durch die Genauigkeit der externen Quelle bestimmt. Bei bekannten Einrichtungen gilt:

1. Eine Plattform ist auf Kardanringen in bezug auf das Fahrzeug gestützt und die Plattform wird durch Signale aus den kreiseln und Beschleunigungsmessern örtlich waagerecht gehalten.

2. Es wird ein einziges Gyroskop verwendet und auf Kardanringen aufgehängt, wobei die Spinachse vertikal oder horizontal lauft. Das Gyroskop wird an Ort und Stelle gehalten und die Ausgangssignale dienen zur Erzeugnung auswertbarer Signale.

3. Es werden Winkelgeschwindigkeiten indirekt über Kardandrehmelder eingeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile derartiger bekannter Bezugssysteme auszuschalten, um ein exakt arbeitendens, selbstausrichtendles Steuerkurs- und Lagebezugssystem mit geringen Kosten zu schäften, das unabhängig von Anfangstemperaturen arbeitet und das Signale erzeugt, die ein Maß für die Winkeigeschwindigkeit und die Winkellage eines Fahrzeuges relativ zu einem erdfesten Satz von rechtwinkligen Koordinaten darstellen; hierbei soll der erdfeste Satz von Koordinaten Nord-Süd, Ost-Wsst und vertikal sein.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruches I genannten Merkmalen gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüchc.

Bei einem fahrzeugfesten kartesischen ^-Koordinatensystem (Roll-, Nick-, Gier-Achsen) ist ein Rahmen oder eine Plattform willkürlich um 180° um die z-Achse drehbar. Die Plattform wird zuerst mit den Plattformachsen in der +-Richtung von jrvc-Achsen ausgerichtet, die Gyroskopabfühlachscn werden mit den .xy;-Achsen und die Abfühlachscn der Beschleunigungsmesser mit den Λτ-Achscn ausgerichtet. Winkelgcschwindigkeitsinformation und Beschleunigungsinformalion &us den Geräten werden oei ruhendem Fahrzeug gespeichert. Die Plattform wird dann um 180° um die ;-Achse gedreht, und die Geräte werden erneut abgelesen. Anschließend wird die Geräteinformation in einen Rechner (analog oder digital) zur Berechnung der anfänglichen Roll-, Nick- und Gierwinkel der Plattform und des Fahrzeuges sowie zur Berechnung der echten Nordrichtung eingegeben. D?in wird die Anordnung in den Betriebszustand übergeführt und die anfangs berechneten

Werte werden zusammen mit den neuesten Geraleablesungen verwendet, um der Geschwindigkeit, der Lage, dem Rollwinkel und dem Nickwinkel des Fahrzeuges zu folgen.

Das erfindungsgemäüe System verwendet einen Schwenkteller, der drehbar um eine Gier- oder Azimut-»Z«- Achse in einem Fahrzeug drehbar ist. Der Schwenkteller wird zwischen einer 0°-Position und einer 180°-Posi-

J tion mittels Motor und Getriebe angetrieben. Ansalze von an den O⁰- und 180°-Positionen stellen den Schwenkteller in exakter Weise ein. Auf dem Schwcnkteller sind zwei Gyroskope mit zwei Freiheitsgraden und wenigstens zwei Beschleunigungsmesser angeordnet. Die Gyroskope sind so ausgerichtet, daß sie Winkelgcschwindigkeitssignale um .v-und^-Achsen senkrecht zurr-Achse und um die r-Achse erzeugen. Die Beschleunigungsmesser sind so ausgerichtet, daß sie die Beschleunigung in Richtung x- und >-Achsen messen. Wahlweise mißt ein dritter Beschleunigungsmesser die Beschleunigung längs der z-Achse. Durch das Gyroskop eingeführte Fehlerund das anfängliche Kippen der Gyroskope in Bezug auf die Schwerkraft werden durch Messender Ausgänge der Sensoren der Gyroskope und der Beschleunigungsmesser zuerst in einer 0°- und dann in einer 180°-Drehung bestimmt, wobei der Schwenktellcr zuerst die 0°- und dann die I80°-Position einnimmt. Nach einer anfänglichen Ausrichtung werden die Ausgänge der Gyroskop- und Beschleunigungsmesser-Sensoren an einen Rechner gegeben, damit Fehler in den Signalen subtrahiert werden und damit die Signale in Erdkoordninaten aufgelöst werden. Die aufgelösten Signale können dann entweder von einer Bedienungsperson oder einem Autopiloten verwendet werden, um ein Fahrzeug, z. B. einen Hubschrauber, ein Flugzeug, ein Panzerfahrzeug, einen Lastwagen oder dgl. zu steuern.

ndüiJgsgcrnaüc System ist ein Sieuerkurs- und Lagebczugssysiem, das im fahrzeugfesten Betrieb arbeitende Gyroskope und Beschleunigungsmesser zusammen mit Beschleunigungsmessern zur Erzeugung exakier Fahrzeugpositionen und Steuerkurse wie auch Fahrzcugwinkelgeschwindigkciten verwendet. Die speziellen auftretenden Fehler sind trocken abgestimmten Rotorgyroskopen mit Biegeaufhängung eigen. Andere Arten von Gyroskopen, wie auch andere Winkclgeschwindigkcitssensoren können ebenfalls verwendet werden, z. B. nukleare Gyroskope mit magnetischer Resonanz- und Laser-Gyroskope. Andere Arten von Gyroskopen und Geschwindigkeitssensoren haben ihre eigenen Fehlerquellen und diese Fehlerquellen können durch die Anfangsabfühlung identifiziert werden, bei der der Schwenktcller zuerst in der einen und dann in der um 180° gedrehten Position abgefühlt werden.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichüvang anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine AuIv hl auf einen Schwcnkteller, der um eine Achse relativ zu einem Fahrzeug drehbar befestigt ist, sowie die Gyroskope. Beschleunigungsmesser und den Temperatursensor, die auf dem Fahrzeug befestigt sind,

Fig. 2a eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2b eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3a, 3 b und 3c eine schematische Drehung der Koordinaten um einen Satz von Euler-Winkeln,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Zeitsteuerung, die während des Ausrichtens verwendet wird,
Fig. S ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Erzeugung von Anfangs-Vorspannsignalcn und -Beschieunigungssignalen tür die v- und v-Beschleunigungsmcsser,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Erzeugung von Anfangs-;/* und y-Winkeln,
F i g. 7 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Erzeugung eines Anfangs-Gyroskopvorspannsignales für ein Gyroskop,

Fig. 8 eine Einrichtung zur Erzeugung eines Maßstabsfaktorsignales für den z-Achsen-Scnsor an einem der Gyroskope,

Fig. 9 eine Einrichtung zur Erzeugung von Summen-und Differenzsignalen für die beiden Gyroskope in unterschiedlichen Sehwenklellerpositionen während des Ausrichtens,

Fig. 10 eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signales des Wertes von α während des Ausrichtens,
Fig. 11 eine Einrichtung zur Erzeugung eines kompensierten Signales des Winkelgcschwindigkeitssignales und die .v- oder »-Achse,

Fig. 12 eine Einrichtung zur Erzeugung eines kompensierten Signalcs der Beschleunigung des Fahrzeuges längs der x- oder v-Achse,

Fig. 13 eine Eir.iichtung zur Erzeugung aktualisierter Signale zum Auswechseln von Signalen zwischen fahrzeugfesten Koordinaten und erdfesten Koordinaten,

Fig. 14 eine praktische Ausgestaltung zur Erzeugung kompensierter a.ßund y-Signale unter Verwendung der Einrichtung nach Fig. 13. und
Fig. 15 ein Blockschaltbild der Ausschaltlogik nach Fig. 14.

Die Einrichtung nach der Erfindung weist zwei zweiachsige Winkelgeschwindigkeitssensoren 10, 12, ζ. Β. Gyroskope mit zwei Freiheitsgraden auf, deren jeder Winkelgeschwindigkeitssignale erzeugt, die ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit um zwei senkrecht aufeinanderstehende Achsen sind. Mindestens zwei und vorzugsweise drei die lineare Beschleunigung messende Einrichtungen 16,18,20, z. B. Beschleunigungsmesser für die Erzeugung von Signalen, die ein Maß der linearen Beschleunigung sind, sind so gut angeordnet, daß ihre Abfühlachsen einen orthogonalen Satz von Achsen bilden. Die Geschwindigkeitssensoren 10, 12 und die Beschleunigungsmesser 16,18,20 sind starr auf einem Schwenkteller 22 mit einer Rotationsachse 24 befestigt. Die Beschleunigungsmesser 16,18,20 sind so angeordnet, daß die Abfühlachse des Beschleunigungsmessers 20 eine Achse parallel zur Achse 24 festlegt. Die Abfühlachsen jedes der Winkelgeschwindigkeilssensoren 10,12 sind paraüe! zu den Abfühbchsen der Beschleunigungsmesser !6, !8, 20.

Der Schwenkteller 22 kann um die Achse 24 relativ zu dem Trägerfahrzeug 30 gedreht werden. Der Umfang des Schwenktellers 22 weist Zähne 32 auf, die mit einem von einem Motor 33 angetriebenen Stirnrad 34 in Eingriffstehen. An entgegengesetzten Enden eines Durchmessers des Schwcnktellers 22 sind Arretierungen 36,38

vorgesehen. Eine flexible Klinke 40 weist an ihrem Ende eine Rolle 42 auf, die am Umfang des Schwenktellers 22 abrollt und in die f-lormigcn Arretierungen 36, 38 paßl, damit der Schwenktellcr in jeder der beiden exakt ausgerichteten, 180° versetzten Positionen gehalten wird. Ein Ansatz 44 beaufschlagt Mikroschalter46,48, um den Antriebsmotor 33 des Stirnrades 34 zum Halten zu bringen, wenn die Rolle 42 mit den Arretierungen 36,38 in Eingriff kommt.

Ein rechtsdrehender Satz von orthogonalen Achsen ist im Fahrzeug 30 so festgelegtt, daß die z-Achse mit Ach,.·: 24 zusammentrifft. Üblicherweise werden die x-, ?■ und ^-Achsen die Nick-, Roll- und Gierachsen des Fahrzeuges genannt.

Die Abfühlachsen der Gyroskope 10,12 und der Beschleunigungsmesser 16,18,20 sind zu Beginn der in Fig. 2 b dargestellten Weise orientiert.

Die Abfühlachse ώ..,,, verlauft parallel zurr-Achsc. Nimmt der Schwenkteller 22 die dargestellte Lage ein, verlaufen seine Spinachse SA_i{i und seine andere Abfühlachse ώ_Μυ parallel zu deny- und .v-Achsen.

Die Abfühlachse ώ_Ί. verläuft parallel zur:-Achse. Nimmt der Schwenkteller 22 die dargestellte Stellung ein, verlaufen seine andere Abfühlachse ώ,.,, und sein Spinachse SA_U parallel zu den v- und .v-Achsen.

Bei einer anderen Ausführungsform nach Fig. 2a verläuft die Spinachse SA _l2 parallel zur z-Achse. Nimmt der Schwenkteller eine erste Position ein, verlaufen die Abfühlaehsen ώ_Μ, und ώ,_ι; parallel zu den.v-undy-Achsen.

!st der Schwenkteller, wie in den Figuren 2a und 2b dargestellt, positioniert, fühlt der Beschleunigungsmesser 56 die Beschleunigung a_x ir, der ^-Richtung, der Beschleunigungsmesser !2 die Beschleunigung ä, in der>-Richtung, und der Beschleunigungsmesser 20 die Beschleunigung ä_: in der i-Richtung ab.

Ein »/\« Symbol über einem anderen Symbol gibt an, daß das andere Symbol ein gemessenes Signal darstellt.

Die χ-, y-, z- oder Nick-, Roll- und Gierachsen des Fahrzeuges fallen in der Regel nicht mit den Ost-West-, Nord-Süd- und örtlichen, vertikalen Richtungen zusammen. Um gemessene Signale im Fahrzeugkoordinatens >-,tem in Komponenten in einem zweiten Salz von Koordinaten zu ändern, kann eine Transformierung über einen Satz von Euler-Winkeln vorgenommen werden. Die Euler-Winkeltransformation ist in den Figuren 3a, 3b und 3c dargestellt. Die erste Euler-Winkelrotalion von Koordinaten nach Fig. 3a erfolgt um die r-Achse in einem Winkel a, damit ein erster, rechtsgängiger Zwischensatz von orthogonalen Kordinaten x'.y' und ζ festgelegt wird. Die zweite Euler-Winkeldrehung von Koordinaten nach Fig. 3b erfolgt umdie.v'-Achse über ein Winkel ß, damit ein zweiter, rechtsgängiger Zwischensatz von orthogonalen Koordinaten x'.y". z" festgelegt wird. Die dritte Euler-Winkeldrehung von Koordinaten nach Fig. 3c erfolgt um die /'-Achse über einen Winkel y, damit der rechtsgängige Satz von orthogonalen Koordinaten .v'". y".:'" festgelegt wird, die den Richtungen, Ost, Nord und vertikal entsprechen.

Die Transformierung zwischen den λ-,y-, z-Achsen und den x'".y". r'"-Achsen ist eine Matrix [P], deren Elemente Sinus- und Cosinus-Werten von α, β und y sind.

Es gilt somit

wobei ώ,, ώ,. ώ. Signale sind, die durch den Geschwindigkeitssensor 10 oder 12 gemessen werden. ß„ ist die horizontale, nordweisende /"'-Komponente der Erddrehungsgcschwindigkeit und ii, die örtliche vertikale »'"-Komponente der Erdrotationsgeschwindigkeit. Gleichung (1) kann auch wie folgt geschrieben werden:

In ähnlicher Weise können die gemessenen Beschleunigungen ä,. ä,. ä_: von einem Koordinatensystem in das andere transformiert werden.

(2)

Es ist zweckmäßig, die Beschleunigungen in Einheiten von »g«, der Erdbeschleunigung, auszudrücken.
Wenn die Gleichungen bei 0°-Position des Schwenktellers 22 und ruhendem Trägerfahrzeug 30 transformiert werden, gilt:

ω,	= [/>]'	Ö
ώ,
ώ.	ß,

O	= [/>]	ώ,
ß/,		ώ-
ß.

Oe-w	'[P]	ά,
		ά,
Oy	ά.

O₁₁, = -cosjS sin y + B_x

ä_v„ = sin,/f + ß,

ö_r„ = cos j« cos y + B₁

wobei B_x. B_y, B. die Vorspannfehler des Beschleunigungsmessers sind.

Wird der Schwenkteller in seine 180°-Position gedreht und nimmt das Fahrzeug 30 noch immer seine Ruhestellung ein, gilt:

IU

40

50

(3) 60

(4)

(5)

65

Uv₁₁₁₁ = cos/siny + B, (6)

a,,,,, ■= -sin/+ S₁ (7)

ά.,,,, = cos/cosy + B₂ (8)

Subslrahiert man die Gleichungen (3) und (6) sowie die Gleichungen (4) und (7). ergibt sich

Ja, = -2 cos/ siny (9)

Δα, = 2 sin/ί (10)

Summiert man die Gleichungen (3) und (6) sowie die Gleichungen (4) und (7), ergibt sich
is ^₁ = 2 β, (II)

Vj₁ = 2 B₁ (12)

Au** den Gleichungen (9) und (!0) könner! ·· und ¹I bestimmi werden zu

/ = aresin (^A (13)

y = arcsin ( (14)

V -2 cos/ J

Aus den Gleichungen (11) und (12) können B, B₁ bestimmt werden zu

S₁ = -^- (15)

ß, = (16)

²

Aus den Gleichungen (5) oder (8) ergibt sich

fl. = ά.,, (oder ά.,,,,) -cos/ cos y (17)

wobei das Symbol »~« ein geschätztes Signal bedeutet.
Nimmt der Schwcnki?.\ler 22 seine 0°-Position ein, messen die Gyroskope 10 und 12

(U₁₁₁₁₁₁ = (cos α sin/ sin γ + sin« cosy) ß» -{cosßs\ny)i)y -AZ₁₁₁₁ cos/sin >■ (18)

+ (?>,„ cos/cosy -/!>,„ sin/cos/siny + f_Mll

ω,,_:ι = (cos« cos/)/?;, + (sin/)ßi + Λ/, sin/ + (),.,, cos/ cosy -A₁₁, sin/y cos/ sin γ + r_V|, (19)

ω_ΓιιΝ = (sinasiny -cosasin/cosyjß,/ + (cos/cosy)ß, + A/.._M1 cos/cosj^! (20)

- O.-„, cos/ sin y + A_:u, sin/ cos/ cosy + <·.,„

ω._ι;η = (sinasiny -cosasin/cosyjß« + (cos/cosy)ß> + M_:i; cos/cosy (21)

+ C?.·,. sin/ -A_:i: cos^:/ sin/ cos y + r_;i,
wobei

A/ ein Massenungleichgewichts-Driftkoeffizient für das Massenungleichgewicht des betreffenden Gyroskops

oder 12 in Richtung der betreffenden Achse ist,

A der aniscelastische Driftkoeffizient aufgrund der Anisoelastmtät des betreffenden Gyroskops 10 oder 12 um die betreffende Achse,

Q der Quadratur-Driftkoeffi/ient ist, der nur in einem trocken-abgeslimmten Rotorgyroskop aufgrund des

Massenungleichsgewichtes um die betreffende Achse auftritt, und
c der nichtbeschleunigungsempfindliche Driftfehler im Gyroskop um die betreffende Achse ist.

Nimmt der Schwenkteller 22 seine )80°-Position ein, feUt

ω_ΜΟι1(η = -(cos β sin/sin y + sin<rcosy)ß_w + (cos/sinyjß,. +ΛΖ,,,, cos/siny (22)

+ Ö_MO cos/cosy -A_y„, sin/ cos/siny+ ε>

ώ, - (cos a cos /ή U₁₁ (sin //) W₁ -Ai₁₁₁SiIIjS+ Q„, cos /J cos y -Λ,,, sinjScosjSsin y + «,,, (23)

ώ._Μ1 = (sin «sin γ -cos asin/icos y) H₁, + (cosyicos y) W, + AZ₁₁₁ eosjifcos y ι Q₁₁ ins //sin y /I₁₁₁SInZ)COsZyCOS)¹+ i\_m

W₁. (sin (/sin y cos trsin/icos y) W// + (cos./) cos y) W₁ + Af₁, cos β cos y

(>,, sin /y t .4.-,, cos' Z'sin y cos y t ι_Ί .

Bildet man die Dilleren/en und Summen der Gleichungen (IK) und (22) sowie der Gleichungen (19) und (23), ergibt sich

.1ώ,,,, - 2(cos asinß sin )·+ sin α cos γ) W„ -2 (cos^sin γ) W₁. -2 Λ/_Μι, cosjösin y V(Zj₁₁ = 2 (),,„ cos Z/cos y -2 .-I₁₁₁₁ sin β cos Z/ sin a + 2 i\_m Λ (\, = 2 (cos (/ coSjtf) Q₁, + 2 (sin /A W₁ + 2 AZ₁₁, sin^f
v_w,_r 2 ()„. cos/icosy-2 A₁₁, sinjifcos./fsin )'+ 2 /,,,
Kombiniert man die Gleichung (26) und (28) erhall man

(27) (28) (29)

ä = arctan .

cos y

cos./isiriy(ß, +

-lan./}sin y +

/1 ώ,,, ~2

(30)

Es sei daraufhingewiesen, daß die Gyroskop-Driftkoeffizienten Q und A in der Gleichung (30) nicht erscheinen, weil sie in den Differenzgleiehungen (26) und (28) weggefallen sind. Ferner sei daraufhingewiesen, daß Af₁₁₁ und A/,,, Tür unterschiedliche Gyroskope gelten, und daß die bekannten Fehler als unabhängig gelten können, so daß ihre Einflüsse auf die Schätzung von α im Wurzelsumnienquadrat sind anstatt direkt erfolgen.

Die Driftparameter der Gyroskope können aus den Gleichungen (27) und (29) geschätzt werden.

Es werden die Summen der Gleichungen (20) und (24) sowie der Gleichungen (21) und (25) gebildet.

Y/ii.,,, = 2(sin asin y-cos α sinjScos y)ß//+ 2(cosyicos y)ß, + 2 Af₁₁₁ cos β cos y + r_:u) (31)

V₆V,, = 2(sin ffsin y-cos ffsinjScos y)ß//+ 2(cosjßcos y) W₁ + 2Af₁, cosjScosy + c_:r (32)

Aus diesen Schätzungen der Driftausdrücke wird gebildet

: <■·,„ + Ai-,,, cos f. cos y) = -i—üü—-(sin ä sin y -cos ä sin./icos y) ß» -tcosß cos y) W,

^— * W-

(f;,, + M , cos/icosy) = -^-iL!—-(sinäsiny -cos äsinjScos y)ß_w -(cosjS cos y)ß,

(33) (34)

Da die Instrumente über einen bekannten Winkel von 180° um die r-Achse gedreht werden, kann der Maßstabsfaktor für ω_Ίιι und o>__v geschätzt werden zu

.1 r
Α'_Ίιι ώ..,,,

d/ = ,τ

(35)

55

wobei ώ_Ίο = &>.,„(/) aufgrund der Erdgeschwindigkeit + Ω_η(ι)

(36)

und Ωττ(ι) die Drehgeschwindigkeit des Schwenkteller 22 um die r-Achse während der Drehung von 0 bis 180° m> ist.

Nimmt man an, daß Ω_η(ι) eine Konstante ß_7Tist (indem das Zahnrad 34 mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht wird), ergibt sich

.17·

65

_Ί1, Je,,, df a AT_11n Γ ~ψα-₊άη J

(37

und der Maßslabsfaktor kann berechnet werden zu

In ähnlicher Weise ergibt sich

¹⁰ "'" -ώ_Ί. ^ _Λ - (39

^-^β^τ

Die bevorzugte Orientierung ergibt auch zwei Quellen der »Azimut«-Körpergeschwindigkeits(e)-Messungei um die z-Achse, wodurch eine Mittelung oder optimale Mischung odersogar Auswahl zur Verbesserung der Lei 15 stung erzielt wird. Dies ist von Bedeutung, weil der Azimut-Winkel (a) nicht einfach begrenzt ist wie die Nick und Rollwinkel durch Verwendung der .v- und ^Beschleunigungsmesser 16 und 18. Nachstehend wird die Ausrichtung mit der abwechselnden Gyroskoporientierung nach Fig. 2 A erläutert Die Beschleunigungsmessungen sind die gleichen wie in den Gleichungen (3) bis (8), und die Differenz um die Summe der Gleichungen (9) bis (12) sind die gleichen. Auch die Gleichung (13) bis (17) bleiben gleich 20 Für die 0"-Position des Schwenktellers 22 ergibt sich

ώ,,,_(ι = (cos a sin β sin y + sin α cos y) Q₁₁ -(cosy? sin y) Q_x. -M_n, cosy? sin y (40

+ Q_x.. siny?+ Λ ν,; siny? cosy? cosy + r_M,

25 ώ_ιη,_η = (cos a cosy?) Q_H + (sin/0 β, + M_n. siny? -Q_n, cosy? sin y -A_n, cos'y? sin γ cos γ + r_V|, (41;

Die Gleichungen für W₁₁₁₁₁₁ und ώ.,,, sind die gleichen wie die Gleichungen (18) und (20). Wird der Schwenktcller 22 in die 180°-Position gedreht, gilt

³⁰ ώ,,._|Μιι = -(cos a siny? siny + sin ecosyjß// + (cosy/sin y)ß,. + M_n, cosy?siny (42;

-(?,,. siny? -.4,,, siny? cosy? cosy+ r_(|,

<ä_li;mi - -(cos α cosfl) Qi, -(sinyflß,. -M_n. siny?+ Q_n, cosy?siny+ A_n, cosy?siny cosy + ε_ηι (43] 35

Die Gleichungen für ώ,,, und ώ.-,_111Λ, sind die gleichen wie die Gleichungen (22) und (24).

Bildet man die Summen- und Differenzglcichungen aus den Gleichungen (40) und (42) sowie den Gleichungen (41) und (43), ergibt sich

⁴⁰ Jw₁₁. = 2(cosi/ siny? sin y + sin a cosy) Ω/, -2 (siny? siny) ß_r -2 M_n, cosy? siny (44)

+ 2 Q_x,, siny? + 2/4,.. sin/?cos//cosy

i>„„ =2f_1: (45)

⁴⁵ Δ ώ.,. = 2 (cos σ cosy/) ß_;/ + 2(sin/?)ß, + 2M_n, siny? -IQ_n, cosy? siny (46)

-2 A₁.. cos^:yisin ycosy

ϊώ,,. = i„, (47)

50

Unter Verwendung der Gleichung (44) und (46) erfolgt eine Berechnung des A/imutwinkcls (a), um die z- Achse:

ä - arctan

COSjö

cos γ

-tan/sin y +

osyi siny(ß,. + M_n,) -Q_n, s\nß-A,_t. sinyi cos/cosy

sin/f(ß,. + A/,.,,) + Q₁₁. cos/isiny + A, . cos /isiny?cosy

Ähnliche Gyroskopvorspann-Driflbcrethnungcn ergeben sich aus den Cilcichungcn (45) und (47) als

Λ, - ^- (49,

65 2

i.v - ^- (50)

Gleichung (33) ist auch für diese Ausbildung gültig.

Eine Berechnung für Κ_Λ, kann ähnlich wie in Gleichung (39) erfolgen.

Aus Gleichung (48) ergibt sich, daß diese zweite Konfiguration Fehlerausdrücke erzeugt, die während des Ausrichtens von Bedeutung werden können, wenn die Nick- und Rollwinkel β und γ von Bedeutung werden (z. B) größer als 6°). Ferner sei auch daraufhingewiesen, daß nur ein Gyroskop 10 den Winkel α mißt, aber zwei 5 Gyroskope lOund 12dcn Winkel ^messen. Somit können bei dieser Ausführungsform Fehler im Winkel α nicht durch Kombinieren oder Auswählen reduziert werden, wohl aber können Fehler im Winkel β durch Kombinieren reduziert werden. Dieses Redundanzmerkmal ist nicht von Bedeutung für den Winkel /f, weil die Beschleunigungsmesser ein unabhängiges Maß von β ergeben können.

Die vorstehenden Gleichungen und die Beschreibungen führen die Ausrichtung der erfindungsgemäßen Einrichtung aus.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein digitaler Allzweckrechner oder Prozessor verwendet werden, um die Ausgangssignale der Gyroskope und des Beschleunigungsmessers aufzunehmen. Diese Ausgangssignale liegen entweder in digitaler Form vor oder werden in die digitale Form umgewandelt. Der Rechner erzeugt dann Ausgangssignale, z.B. in digitaler Form.

Zu Erläuterungszwecken sind die Rechnerfunktionen in den Figuren 4 bis 15 in Blockdarslellung gezeig, vorden. Die Blöcke können als Teile eines Allzweckrechners, Software für einen Rechner oder als Analogrechner ungesehen werden.

Fi g. 4 zeigt einen Zeitgeber 59, der mit einem Startsignal angelassen werden kann oder der über einen Schalter betätigt wird. Zu Beginn soll der Zeitgeber den Motor des Schwenkteilers so beaufschlagen, das der Schwcnkteller in die 0°-Position gebracht wird und die Rechner nach den Figuren 5 und 9 sollen so beaufschlagt werden, daß sie die Ausgangssignale der Gyroskope und Beschleunigungsmesser in den Speichern 60,62 speichern. Der Zeitgeber 59 gibt dann ein Signal an den Motor des Schwenktellers, um den Schwenkteller 22 in die 180°-Position zu bringen. Im Anschluß daran beaufschlagt der Zeitgeber 59 die Speicher 60.62 in der Weise, daß ihre gespeicherten Signale an die verschiedenen Summiereinrichtungen 64,66,68,70,72,74,76,78,80,82 abgegeben werden, damit die Ausgänge der Sensoren an den Gyroskopen 10,12 und den Beschleunigungsmessern 16,18,20addiert oder substrahiert werden. Die Summen- und Differenzsignale nach F i g. 5 werden dann in Speichern 84,86,88,90 zur späteren Verwendung gespeichert. Die Ausgangssignaie der Summiereinrichtungen 72, 74, 76, 78, 80, 82 können auch, falls dies erwünscht ist, einem Speicher (nicht dargestellt) zugeführt werden.

Die apparative Realisation der Gleichungen (13) und (17) ist in Fig. 6 dargestellt. Der Δ ä,/:-Eingang wird aus der in F i g. 5 dargestellten Baugruppe erhalten. Der Wert J₄, wird aus dem Speicher 60 der F i g. 5 erhalten. Dasjff-SigP il wird von einem Addierer 92 abgegeben, der Δ u,_/rSignale aus dem Speicher 90 und sin ji-Signale aus dem sin-Generator 94 aufnimmt. Der Ausgang des Addierers 92 wird dann durch die Intergrieieinrichtung 96 integriert, um dasjS-Signal zu erzeugen, sinjtf- und cos/^-Signale werden dann von dem sin-Generator 94 und dem cos-Generator 98 erzeugt.

Δ äji wird über eine Dividiereinrichtung lOOdurch das cosjj geleilt, und das resultierende Signal wird an einen Addierer I02abgegcben. Der Addierer 102 nimmt auch einen Eingang aus dem sin-Generator 104 auf. Der Ausgang des Addierers 102 wird durch die Integriercinrichtung 106 integriert und erzeugt ein Ausgangssignal y. Das ^Signal wird an den sin-Generator 104 und den cos-Generator 108 abgegeben, um siny- und cos)">-Signale zu erzeugen.

Die cos-Generatoren 98 und 108sind an eine Vcrviclfacheinrlchlung 110 mit Addiersignal 112 angeschlossen. Das Ausgangssignal B- wird von dem Speicher 114 gespeichert.

In Fig. 7 sind die cos<K sinjö- und cosp-Ausgangssignalc der in den Figuren 6 und IO dargestellten Baugruppenanden Vervielfacher 116geführt, dessen Ausgang mit dem Addierer 118 verbunden ist. Dersinä-Eingangin den Vervielfacher 120 wird aus dem sin-Generator 122 der Fig. IO erhalten. Das sin ^Eingangssignal in den Vervielfacher 120 stammt aus dem sin-Generator 104 der F i g. 6. Das Ausgangssignal des Vervielfachers 120 wird im Addierer bzw. Summierer 118 subtrahiert.

Für eine von vornherein bekannte geographische Breite an der Stelle der Ausrichtung kann ein Sig.ial proportional der horizontalen Komponente der Erddrehung bei dieser geographischen Breite erzeugt werden. Das Signal wird dann in den Vervielfacher 124 gegeben, wo es mit den Ausgangssignal des Addierers 118 multipli- so ziert wird. Der Addierer 126 nimmt das Ausgangssignal des Vervielfachers 12-·, das Ausgangssignal des Vervielfacher·. 128 und das Ausgangssignal des Addierers 80 nach Fi g. 9 auf, wodurch die Gleichung (33) apparativ realisiert wird. Die cosß- und cosp-Eingangssignalc des Vervielfachers 128 werden aus Gleichung (6) erhalten. Der i},-f"ingangdes Vcrvielfachers 128 ist die berechnete vertikale Komponente der Erddrehung füreine bestimmte bekannte geographische Breite, bei der die Ausrichtung erfolgt.

Gleichung (34) kann in gleicher Weise wie Gleichung (33) apparativ realisiert werden.

!•"ig. 8 zeigt die apparative Realisierung der Gleichung (38), die Gleichung (39) kann in gleicher Weise realisiert werden. Das Ausgangssignal des Addierers 80 der F i g. 9 wird einem Addierer 130 zugeführt. Ein Signal, das ein Muli für die bekannte Winkelgeschwindigkeit des Schwcnktcllcrs 22 ist, wird dem Addierer 130 zugeführt. Das Ausgangssignal des Addierers 130 wird durch die Dividiervorrichtung 132 zur Erzeugung eines Ä'-,,,- «ι Signales durch /r geteilt.

In Fig. 10 wird die apparative Realisierung der Gleichung (30) dargestellt. Die sin/-, cos/i-, sin jK cosy-Eingangssignale stammen von der in I Ig. 6 dargestellten Baugruppe. Der ß,-Eingang ist aufgrund der örtlichen geographischen Breite an der anfänglichen Eichposition bekannt. Die Λ/,. - und Λ/,..-F.ingangssignalc sind bekannte Konstanten der Gyroskope. Die A w„,,,- und Λ ώ_Μι1 ,-Eingänge stammen aus F i g. 9. Die den Ausdrükken ύηβ, cosfl entsprechenden Signale werden in die Dividicrcinrichtung 134 gegeben, wo ein tan/J-Signa! cr/cugt wird, das im Vervielfacher 136 mit dem sin ^Signal multipliziert wird. Das Ausgangssignal des Vcrvielfachers 136 wird in den Addierer 138 gegeben.

Die Af_Mu- und ß,-Signale werden im Addierer 140 addiert und das Summensignal wird in den Vervielfacher 142 gegeben, wo es mit cos/ und sin y multipliziert wird. Das Ausgangssignal des Vervielfacher 142 wird im Addierer 144 dem Eingangssignal A ώ_%Η>/, hinzuaddiert. Das Ausgangssignal des Addierers 144 wird der Dividiereinrichtung 146 zugeführt.

5 Die Af₁₁,- und β,-Signale werden im Addierer 147 addiert und das Summensignal wird auf den Vervielfacher 149 gegeben, wo es mit sin/ multipliziert wird. Das Ausgangssignal des Vervielfachers 149 wird im Addierer 151 dem Eingangssignal Δ ώ,,,,, hinzuaddiert, und das Summensignal wird in die Teilereinrichtung 146 eingeführt, deren Ausgangssignal an den Addierer 138 und von dort an den Vervielfacher 148 abgegeben wird. In der Dividiereinrichtung ISO wird ein cos/ über cos ^-Signal erzeugt; dieses Signal wird an den Vervielfacher 148 gegeben, 10 das Ausgangssignal aus diesem Vervielfacher 148 wird an den Addierer 152 gegeben.

Durch einen tan-Generaior 154 wird ein tan α-Signal abgegeben. Der Ausgang des Addierers 152 wird durch den Integrator 156 integriert und erzeugt ein σ-Signal. Tan»- und sin5-Signale werden durch den tan-Generator 154 und den sin-Generator 122 erzeugt.

Die Figuren 11 bis 15 zeigen Darstellungen der Steuerkurs-Bezugnahme nach der Erfindung im Betrieb. 15 Fig. 11 zeigt einen typischen Computer,der kontinuierlii h verschiedene c-, Q-, A- und A/-Vorspannfehler aus g dem Ausgangssignalen der Gyroskope entfernt. ώ_λ j_st ein Ausgangssignal von einem Sensor des Gyroskops 10.

m Af₁, ist ein bekannter Computer-Maßstabsraktor. Der Temperatursensor 50 in der Nähe der Gyroskope und

H Beschleunigungsmesser erzeugt ein Temperatursignal, das den Maßstabsfaklor in bekannter Weise modifiziert.

H Diese Signale werden in den Vervielfacher 160 abgegeben, und das erzeugte Signal gelangt in den Addierer 162.

1 20 Ein tempeia.urabhängiger Korrekturfaktor wird aus dem Vervielfacher 164 in den Addierer 162 abgegeben. m Der Wert ö_% wird aus einer Schaltung abgegeben, die identisch mii der in F i g. 12 dargestellten ist, jedoch ä_x und

S β,-Eingänge hat. A/, ist bekannt, und das Tcmperatursignal stammt aus dem Sensor 50.

ρ Der Vervielfacher 166 nimmt bekannte Signale A_Xm, (?,,„, ε,,,, auf, die bekannte Konstanten des Gyroskops 10

gj sind. Die ä,- und ά,-Signale stammen aus den Schaltungen, die denen der Fig. 12 ähnlich sind. Die/J- und y-

j§ 25 Signale sind aktualisierte Nick- und Rollwinkelsignale aus Fig. 14. Der Vervielfacher 166 hat einen Multiplikaj| tionsfaktor, der nach einer bekannten Funktion von der Temperatur abhängig ist.

I Die anfänglichen Vorspannkorrekturen der Gleichung (27) während der Ausrichtung (Fig. 9) werden im

■fl Addierer 168 dem aktualisierten Signalausgang des Vervielfacher 166 hinzuaddiert. Um das Signal nach F i g. 9

jr7 aufrechtzuerhalten, kann ein Speicher (nicht dargestellt) benötigt werden.

p Μ Das Ausgangssignal des Addierers 168 wird im Addierer 162 substrahiert, damit ein Signal ώ> erzeugt wird, das ^ die Summe der Komponente der Erdgeschwindigkeit über der .v-Achse und der relativen Winkelgeschwindig-

|| keit über der .v-Achse ist.

|& Zur Berechnung von w, und ώ. kann eine Schaltung ähnlich der in Fig. 11 dargestellten verwendet werden.

£ Für jeden .v-undv-Beschleibnigungsmcsscrkanal kann eine Schaltung ähnlich der in Fig. 12 dargestellten ver-

V? 35 wendet werden. Das Signal des Beschleunigungsmessers wird :in einen temperaturempfindlichen Vervielfacher g 170 abgegeben. Der Maßstabsfaktor K,_f ist bekannt, und aus dem Sensor 50 werden Temperatursignale auf-

φ genommen. Vorspannsignalc, wie z.B. B₁, werden auf Fig. 5 einem tempcraturcmplindlichen Vervielfacher

p zugeführt, der Temperatursignale aus dem Sensor 50 aufnimmt. Die Ausgänge der Vervielfacher 170,172 werden

?i im Addierer 173 addiert und erzeugen ein σ,-Signal, das - falls nicht/ =· 0 - eine Komponerr;^ aufgrund der

«; -»ο Schwerkraft plus einem echten Beschleunigungssignal besitzt.
Jj Figuren 13 und 15 zeigen Einzelheiten der in Fig. 14 dargcstelllcn Baugruppe.

% In Fig. 13 wird das bekannte Signal für die geographische Breite (das in irgendeiner Weise gewonnen werden

*'i kann) in die sin- und cos-Gcneratorcn 174 und 176 abgegeben. Hin W-Signal proportional der Erddrehung wird

j^;, ebenfalls den Generatoren 174,176 zugeführt. Die Ω sin Φ- und Ω cos Φ-Ausgänge der Generatoren 174,176

;_T, -»5 werden an die sin-, cos-Matrixanordnung 178 geleitet. Die Anordnung 178 stellt eine Realisierung der drei Gleichungen mit sin und cos dar und entspricht einer Matrix \P\'. Die Matrix [,"!'-Ausdrücke werden aus dem Zeitverzöge rungsb lock 190 geliefert. Die Ausgangssignale der Anordnung 178 sind Ω,-. U_x- und ^.--Signale, die Komponenten der Hrddrehung um die Achsen .v. >■ und :. Die Ausgangssignale der Anordnung 178 werden in Addierer 182,184,186 gegeben, wo sie von den ahgefühlten Signalen <i>„ ώ,., ώ. aus F i g. 11 substrahicrl werden. 50 Die korrigierten Signale werden an die Matrixaktualisierungseinrichtung 188 gegeben, die die Information in den Matrixdarstellblöcken 178 und 180 aktualisiert. Der Block 180 stellt die Matrixgleichung [/»] und der Block 178 die Gleichung (P]' dar.

Der Aktualisierungsblock 188 nimmt [/'!-Signale aus dem Block 180 auf und führt eine Matrixmulliplizierung aus, wie in Block 188gezeigt, damit ein Aktualisierungszuwachsanlcil fürjcden Ausdruck von \P] und [P]' crhal- ?> ten wird. Der Zuwachsausgang des Blockes 188 wird dem Ausdruck [/'] im Addierer 192 hin/.uaddicrl. Der Ausgang des Addierers 192 wird durch 190 zeitverzögert, und die aktualisierten Matrixausdrücke werden an die Blöcke 178, 188 gegeben.

Die Blöcke 194,196,198der Fig. 14 bilden zusammen die Fig. 13. Die Addierer 182,184.136 entsprechen den gleichen Addierern in Fig. 13, und die Ausgangssignale ä.ß, paus dem F.uler-Winkclauflöser 206 der Fig. 13 mi entsprechen den gleichen Ausgangssignalcn in Vig. 14.

^: Eine zusätzliche Rückkopplungsschaltung an die Addierer 182. 184 zur Stabilisierung der Anordnung ist in

Fig. 14 gezeigt. Die Rückkopplungsschlcifen können durch Verwendung einer Logik, die in die Blöcke 200,202 eingebaut ist, entfallen. Eine solche Logik ist in Fig. 15 gezeigt.

In Fig. 14 wird das /Ϊ-Signal an die Logik 200 und das p-Signal an die Logik 202 gegeben.
65 Vom Signal α, ist im Addierer 210 eine Schwcrkral'lkomponenle α sin/Jaus dem sin-Gcneralor 212 abgezogen worden, der ein //-Signal aus dem Block 194 aufnimmt. Der Ausgang des Addierers 210 wird an die Logik 200 und an den Addierer 214 gegeben. Der Ausgang des Addierers 214 wird durch die Integricrcinrichtung 216 integriert und ein Teil des Ausgangssignales über den Festwcrt-Mullipli/.icrcr 218 in den Addierer 214 zurückgc-

führt. Der Ausgang des Integrators 216 wird weiter durch den Festwert-Multiplizierer 222 normiert und über den Schalter 220 zum Addierer 182 zurückgeführt.

Der_/f-Ausgang von 194 wird über einen cos-Generator 230 an eine Multipliziereinrichtung 232 geführt. Dery-Ausgang des Blockes 196 wird über den sin-Generator (g lach) 234 an die Multipliziereinrichtung 232 gegeben. Der Ausgang der Muitiplizicreinrichtung 232 ist ein Ausdruck der Schwerkraft, der im Addierer 236 von dem Signal β_Λ substrahiert wird. Der Ausgang des Addierers 236, der mit δα, bezeichnet ist, wird an die Logik 202 und den Addierer238 gegeben. Der Ausgang des Addierers 238 wird durch den Integrator 240 integriert und der Ausgang durch den E⁷CStWCrI-MuIIiPIiZiCrCr 242 normiert und in den Addierer 238 zurückgeführt.

Der Ausgang des Integrators 240 wird auch durch den Festwert-Mulliplizicrer 244 normiert und ergibt ein normiertes Rückkopplungssignal über den Schalter 246 an den Addierer 184. iu

&'-,„- und ω.,,-Ausgangssignale werden durch den Addierer 186 dem Wert 2 Ω_: hinzuaddiert, und der Alisgang wird mit 1/2 in derMultipliziereinrichtung 250 multipliziert, damit ein Mittelwertsignal erzeugt wird, das an den Block 198 (der Teil der Fig. 13 ist) abgesehen wird, um ein σ-Signal zu erzeugen.

Die Ausschaltlogik ist in Fig. 15 gezeigt. Die Symbole/_Ot. δα,_ηι. y_ol und öa_Ult sind vorbestimmte Schwellwerte, bei denen die verschiedenen Schleifen öffnen.

Die Symbole j0_(/. öa_y(l. y_n und δα_Η, sind Schwellwerte, bei denen die Schleifen wieder schließen, sie sind etwas niedriger als die entsprechenden Schwellwerte für die offenen Schleifen, um ein Relaisprellen zu verhindern.

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Claims

Patentansprüche:

1. Steuerkurs- und Lagebezugssystem zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einem fahrzeugfesten Bezugssystem mit x-,y- und ;-Achsen entsprechend den Nick-, Roll- und Gier-Achsen, mit Gyroskopen und Beschleunigungsmessern sowie mit einem Rechner zur Erzeugung von Signalen in den fahrzeugfesten Koordinaten, gekennzeichnet durch

einen Schwenkteller (22). der drehbar um die z-Achse (24) des Fahrzeuges (30) befestigt ist und eine Vorrichtung (3*, 38.40,42) zum Positionieren des Schwenktellers in einer vorgegebenen 0°-Posilion sowie eine Vorrichtung (32,33,34) zum Schwenken des Schwenktellers (22) aus der 0°-Position in eine um 180° versetzte Position aufweist, und

mindestens zwei Winkelgeschwindigkeitssensoren (10, 12), die auf dem Schwenkteller (22) befestigt sind und deren Abfühlachsen parallel zu den x-, y- und z-Achsen verlaufen sowie

mindestens zwei Beschleunigungsmessern (16, 18, 20) die auf dem Schwenkteller (22) befestigt sind und deren Abfühlachsen parallel zu den x- und .v-Achsen verlaufen.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Steuern der Drehbewegung des Schwenktellers (22) aus der 0°-Position in die 180°-Position.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Kombinieren von Signalen aus den Geschwindigkeitssensoren und Beschleunigungsmessern, wenn der Schwenkteiler seine 180°-Position einnimmt, mit den gespeicherten Signalen, um Summen- und Differenzsignale zu erzeugen.

4. Systerrsnach Anspruch 1,2 oder 3, gekennzeichnet durch das Kombinieren der Summen- und Differenzsignaie zur Erzeugung von Beschleunigungsmesser- und Geschwinuigkeitssensor-Abglcichsigrialeri, Geschwindigkeitssensor-Maßstabsfaktorsignalen, und Signalen, die die anfänglichen Stellungswinkel zwischen den .ν-, .v- und z-Achsen und einem Satz von Hilfskoordinaten anzeigen.
5. System nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß das Kombinieren der Summen- und Differenzsignale umfaßt

das Erzeugen eines Signales, das ein Maß für den Anfangsnickwinkel in Abhängigkeit von dem Differenzsignal des Beschleunigungsmessers in der v-Achse ist,

das Erzeugen eines Signales, das ein Maß für den Anfangsroll winkel in Abhängigkeit von dem Nickwinkelsignal und dem Differenzsignal des Beschleunigungsmessers in der x-Achse ist,

das Erzeugen eines Signales, das ein Maß für die Vorspannung des Beschleunigungsmessers in derjc-Achse in Abhängigkeit von dem Summensignal des x-Achsen-Beschleunigungsmessers ist,
das Erzeugen eines Signales, das ein Maß für die Vorspannung des Beschleunigungsmessers in der.v-Achse in Abhängigkeit von dem Summensignal des Beschleunigungsmessers in der v-Achse ist,
das Erzeugen eines Sigrvrfes. das ein Maß für die Anfangsdriftparameter um die .r-Achse eines ersten Geschwindigkeitssensors in Abhängigkeit von dem Summensignal der Drehgeschwindigkeit des ersten Geschwindigkeitssensors um die .v-Achse und in Abhängigkeit von Signalen, die ein Maß für die Erddrehung sind, ist,

das Erzeugen eines Signalcs, das ein Maß für die Anfangsdriftparameter um die y-Achse eines zweiten Geschwindigkeitssensors in Abhängigkeil von dem Summensignal des zweiten Geschwifvirgkeitssensors um die v-Achse und von den Erdgeschwindigkeitssignalcn ist,

das Erzeugen eines Signales, dasein Maß für den Anfangs-Gierwinkel ist in Abhängigkeit von den Roll-und Nick-Winkelsignalen, von den Differenzsignalep der Winkelgeschwindigkeit um die jr-Achse eines der Geschwindigkeitssensoren und der Winkelgeschwindigkeit um die v-Achse des anderen Winkelsensors, von einem Signal, das ein Maß für eine Komponente der Winkelgeschwindigkeit aufgrund der Erddrehung ist, und von Signalen, die ein Maß für die Beschleunigungs-Abfuhldriftkoeffizienten beider Geschwindigkeitssensoren sind, und

M das Erzeugen eines Signales, das ein Maß für die Anfangsdriftgcschwmdigkeit der Geschwindigkeitssenso-

Il ren um die r-Achse in Abhängigkeit von Nick-, Roll- und Gier-Signalen, in Abhängigkeit von der Kompo-

fnente des Erdgeschwindigkeitssignales, und in Abhängigkeit von den Summcnsignalen der Winkelge_v. 50 schwindigkeit eines jeden entsprechenden Geschwindigkeitssensors um die ;-Achse is!

|f 6. System nach einem der Ansprüche I -5, gekennzeichnet durch die Erzeugung eines Signales, das ein

Maß für die Maßstabsfaktoren um die r-Achse der Geschvindigkeitssensoren in Abhängigkeit von Signalen

fg ist, die die Drehung des Schwenktellers messen, sowie der Summensignale um die r-Achse der Geschwindig-

|| keitssensoren.

$ 55 7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale auf die Gerätetemperatur anspre-

$ chen und daß ein Temperatursignal sowie weitere Signale in Abhängigkeit von dem Temperatursignal

erzeugt werden.

Ί 8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale zur Verwendung v/ährend des Betrie-

'■'■■ bes des Gerätes gespeichert werden.

;| wi 1. System nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch

^i;i ein fortlaufendes Modifizieren des Winkelgeschwindigkcitssignales um die .v-Achse aus dem ersten

rl Geschwindigkeitssensor, um Geräte-Driftgeschwindigkeitsfehler zu eliminieren.

'.'; ein fortlaufendes Modifizieren des Winkelgeschwindigkeitssignales um die v-Achse aus dem /weiten

.'', Geschwindigkeitssensor, um Geräte-Driftgeschwindigkcitslchler zu eliminieren.

(.5 ein Auflösen der Erdgeschwindigkeitssignale in Komponenten in der .v-, y- und j-Achse,

: ein Substrahieren eier Erdgcschwindigkcitssignalkomponcntcn von den entsprechenden modifizierten Winkelgeschwindigkeitssignalen, und
ein Erzeugen von Richtungssignalen, die ein Maß für die Drehung der Geräte um die Be/ugskoordinatenach-

ψ sen sind, einschließlich des Ansprechens aufdic anfänglichen Nick-, Roll- und Gierwinkelsignaie,damit fort-

r| laufend eine Vorrichtung zur Erzeugung von Richtungssignalen aktualisiert wird, sowie der Auflösung der

g aktualisierten Signale zur Erzeugung von aktualisierten Nick-, Roll- und Gier-Winkelsignalen.

β 10. System nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Rückkopplungsvorrichtung, die Fehler in den

Nick- und Roll-Winkelsignalen begrenzt.

p 11. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungssignale Nick- und Roll-Signale

tf sind, die in Abhängigkeit von den Signalen der Beschleunigungsmesser gebildet werden.

p 12. System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine logische Einrichtung, die selektiv die Begren-

f§ zungssignale in Abhängigkeit von der Größe der Nick- und Roilwinkel sowie in Abhängigkeit von Fahrzeug-

jfi beschleunigungssignalen trennt und wieder verbindet.

U 13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsvorrichtung in dem x-Kanal

in Abhängigkeit davon getrennt wird, ob das Nick-Winkelsignal oder das Beschleunigungssignal des Fahrzeuges in der_y-Acnse vorbestimmte Grenzwerte übersteigt,

daß die Begrenzungsvorrichtung in dem>'-Kanal in Abhängigkeit davon getrennt wird, ob das Roll-Winkelsignal oder das Fahrzeug-Beschleunigungssignal in der jt-Achse vorbestimmte Grenzwerte übersteigt, und daß die Begrenzungsvorrichtung für den x-Kanal in Abhängigkeit davon wiederangeschaltet wird, daß sowohl das Nick-Winkelsignal als auch das Fahrzeug-Beschleunigungssignal in der y-Achse unter vorbestimmten Grenzwerten liegen und daß die Begrenzungsvorrichtung fur den >-Kanal in Abhängigkeit davon wiederangeschaltet wird, daß sowohl das Rodwinkel-Signal als auch das Fahrzeugbf.^r:hleunigungssignai in der x-Acnse unter vorbestimmten Grenzwerten liegen.

14. System nach einem der Ansprüche 1-13, gekennzeichnet durch das Kompensieren der Signale, um die Signale der Erdgeschwindigkeitskompenenten zu eliminieren, und das Entfernen von Abgleichfehlern aus den Signalen.

15. Verfahren zur Bestimmung der Anfangswinkelorientierung eines kartesischen Satzes von Geschwindigkeitssensor- und Beschleunigungsmesser-Achsen relativ zu einem Satz von Bezugsachsen und zur Bestimmung der Abgleichfehler der Geschwindigkeitssensoren und Beschleunigungsmesser, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abfiihlachsen der Geschwindigkcitssensoren und Beschleunigungsmesser in eine erst? vorbestimmte Position eingestellt werden, die mit 0° festgelegt wird, und daß die Ausgänge der Gyroskope und Beschleunigungsmesser ausgelesen werden, und daß die Geschwindigkeitssensoren und Beschleunigungsmesser um 180° um eine Geräteachse gedreht werden,

daß die Ausgangssignale in der 180^C-Position den Signalen in der 0°-Position hinzuaddiert und davon substrahiert werden, um Summen- und Differenzsignale zu erzeugen, die auf die Winkel zwischen den beiden Sätzen von Koordinaten und den Abgleichfehlern und Maßstabsfaktoren der Geschwindigkeitssensoren und Beschleunigungsmesser bezogen sind.