DE3612674A1 - Verfahren zur schwerkraftvermessung aus der luft - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

"Verfahren zur Schwerkraftvermessung aus der Luft"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schwerkraftmessung aus der Luft.

Aus "Reviews of Geophysics", Vol. 5, Nr. 4, November 1967, Seiten 447 bis 526, insbesondere Seiten 520 bis 524 ist es bekannt, zur Schwerkraftvermessung aus der Luft konventionelle (Starrflügel-)Flugzeuge zu verwenden.

Eine Übersicht über den Stand der Bemühungen, zur Schwerkraftvermessung Hubschrauber zu verwenden, findet sich in "Airborne Gravity Surveying, Technical Information", veröffentlicht März 1981 von Carson Geoscience, Perkasie, Pennsylvania, V.St.A..

Aus folgenden Patentschriften sind Geräte zur Schwerkraftvermessung bekannt:

/ Die US-PSen 3 011 347, 3 038 338, 3 180 151, sowie 3 447 293 und die CN-, S 652 757 offenbaren Instrumente zur Messung der Schwerkraft oder zur Messung von Größen, die vom Schwerefeld der Erde abgeleitet sind, beschäftigen sich aber nicht mit praktischen Systemen für die genaue Schwerkraftvermessung aus der Luft.

Weiterhin sind aus den US-PSen 2 293 437, 2 377 889, 2 964 948, 2 977 799, 3 474 672, 2 626 525, 2 674 887, 3 211 003, 3 019 655, 3 033 037, 3 062 051, 3 194 075, 3 495 460, 3 501 958, 3 546 943 und 3 583 225 Navigationsgeräte und/oder Schwerkraftmesser bekannt,

jedoch ebenfalls keine praktischen Systeme für genaue Vermessungen aus der Luft.

Schließlich sind aus den US-PSen 2 610 226, 2 611 802, 2 611 803 und 4 197 737 Verfahren und/oder Geräte zur Durchführung von Vermessungen für geophysikalische oder magnetische Explorationen bekannt, nicht aber für Schwerkraftvermessungen aus der Luft.

Die bisherigen Vorschläge zur Vermessung aus der Luft beschäftigen sich weder mit dem Problem der hinreichenden Stabilisierung des Luftfahrzeuges bezüglich der Geschwindigkeit noch sehen sie einen ebenen Flugweg vor noch gehen sie auf die exakte Navigation und Steuerung ein. Sie bezwecken auch nicht die Messung der Schwerkraft unter Berücksichtigung weiterer Erfordernisse für eine genaue Vermessung.

j\ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren ^zur Schwerkraftvermessung aus der Luft anzugeben, das die errechneten und die aufgezeichneten Daten mit hoher Genauigkeit lieftert. Das Verfahren soll es außerdem ermöglichen, auf folgende Einzelprobleme einzugehen:

- das Luftfahrzeug muß auf einer vorgewählten Höhenebene gehalten und hinsichtlich Geschwindigkeit und Richtung stabilisiert werden;

- der Schwerkraftmesser muß hinsichtlich der Abtastung und insbesondere der Abtastrate steuerbar sein;

- der Ort (die Position) des Luftfahrzeugs muß zu allen Zeiten exakt bekannt sein;

- die Instrumente an Bord des Luftfahrzeuges müssen

auf einer konstanten Temperatur gehalten und vorzugsweise unter Reinraumbedingungen betrieben werden;

- an dem Luftfahrzeug muß ein Fühler in der Weise angebracht werden, daß der statische Luftdruck exakt gemessen werden kann;

- die Entfernung des Luftfahrzeugs vom Boden muß genauestens meßbar sein;

- der Schwerkraftmesser muß so konstruiert sein, daß den speziellen Bedingungen des Betriebes in der Luft Rechnung getragen wird;

- es muß ein digitales magnetisches Aufzeichnungssystem hoher Empfindlichkeit, einstellbarer Abtastrate und der Möglichkeit zum Auslesen des Magnetbandes während des Fluges nach dem Aufzeichnen der Daten vorhanden sein;

- zur Verbesserung der Genauigkeit der Ortsbestimmung müssen mehrere Ortungsangaben (Peillinien, Peilwinkel, Entfernungen und dgl.) eines elektronischen Navigationssystems auf einem Magnetband aufgezeichnet werden;

- das Luftfahrzeug muß mittels eines Autopiloten steuerbar sein;

- das Luftfahrzeug muß durch die Signale eines erdumspannenden Satellitensystems, das auf den Autopiloten einwirkt, geführt werden;

- die Datenerfassung muß so erfolgen, daß die notwendigen Parameter für die exakte Rechnung der Schwerkraftwerte zur Verfügung stehen;

- magnetische und Schwerkraftdaten müssen gleichzeitig aufgezeichnet werden;

- der notwendige Flugweg muß vorgezeichnet werden

und das Luftfahrzeug muß diesem vorgezeichneteten Flugweg folgen können;

- es ist ein Raster- oder Gittermuster von Linien erforderlich, die abgeflogen werden müssen und das Raster-oder Gittermuster muß die Schwerkraftanomalie der vermessenen Fläche überdecken.

Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst und die vorgenannten

Bedingungen werden erfüllt durch die in den Patentan-15

Sprüchen angegebene Erfindung.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine Blockdarstellung der zu berücksichtigenden

und der ausgewerteten Größen,

Figur 2 eine perspektivische Darstellung der Satellitensystems, das für die Zwecke der Erfindung 25

benutzt wird und

Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines Luftfahrzeugs und eines Teils der Satelliten des Systems nach Figur

Für das hier vorgeschlagene Verfahren sind grundsätzlich beliebige Luftfahrzeuge, also Starrflügelflugzeuge (konventionelle Flugzeuge), Luftfahrzeuge, die leichter

als Luft sind (Ballons) und Drehflügelflugzeuge 35

(Hubschrauber) verwendbar.

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Ein geeigneter Hubschrauber ist beispielsweise der Sikorsky model 61, der vorzugsweise mit eingebauten Brennstofftanks mit einem Fassungsvermögen ausreichend für etwa 8 Stunden Flugzeit ausgestattet ist. Der Sikorsky Hubschrauber ist weiterhin mit Vorteil mit einem sehr sorgfältig abgestimmten Fluglage- und Steuersystem ausgestattet, das die Vertikalbewegung des Hubschraubers während des Fluges mittels gemeinsamer Blattverstellung steuert ohne den Anstellwinkel zu ändern.

Bei jedem verwendeten Luftfahrzeug wesentlich ist das Vorhandensein eines Flugregelsystems, das die Vertikalbewegung des Luftfahrzeuges während des Fluges steuert und dessen Höhe auf einer vorgegebenen Sollhöhe hält, uzw. mit einer Höhenänderung von höchstens t 10 Fuß (ca. 3,3 Meter) oder weniger innerhalb von 30 Sekunden.

2Q Außerdem sollte sich an Bord des Luftfahrzeuges eine Klimakammer befinden, die auf einer konstanten Temperatur gehalten wird und Reinraumbedingungen schafft

Es kann Trägheitsnavigation in Kombination mit einem elektronischen Entfernungsmeßgerät verwendet werden, um dem Piloten kontinuierlich die Angaben für Breite, Länge und Geschwindigkeit zu liefern. Diese Navigationsausrüstung ermöglicht es, das Luftfahrzeug von Hand mit einer Geschwindigkeitstoleranz von fünf Knoten und „Q längs eines vorgegebenen Flugweges mit einer Genauigkeit von einigen hundert Metern zu fliegen.

Sofern ein Hubschrauber verwendet wird, werden die Rotorblätter vorher einer genauen Blattlaufeinstellung gp. unterzogen, um einen erschütterungsfreien Flug zu gewährleisten.

Ein Fühler, der nicht dam Staudruck ausgesetzt ist sondern ausschließlich den statischen Luftdruck mißt, kann zur Ergänzung der Höhenmessung des Luftfahrzeuges herangezogen werden und ist an geeigneter Stelle angebracht. Bei einem Hubschrauber kann der Fühler einziehbar ausgebildet und vor dem Hubschrauber oder auch einige Fuß über den Rotorblättern in deren Drehzentrum angeordnet werden. Der Fühler kommuniziert mit der Klimakammer.

Zur Bestimmung der Höhe des Luftfahrzeuges kann eine Kombination aus Radar oder Laser und empfindlichen Druckmessungen benutzt werden, um die Höhe des Luftfahrzeuges mit einer Genauigkeit von 10 Fuß (ca. 3,3 m) zu ermitteln. Geeignete Radargeräte sind auf dem Markt und beispielsweise von Honeywell, Inc., Minneapolis, Minnesota, V.ST.A. lieferbar. Auch geeignete Lasergeräte sind auf dem Markt und von Spectra Physics, Inc., Mountain View, Kalifornien, V.ST.A. lieferbar.

Ein geeignetes Gerät zur Absolutdruckmessung ist ebenfalls erhältlich, beispielsweise von der Rosemount, Inc., Minneapolis, Minnesota, V.ST.A..

Relativmessungen der Höhe werden mit einer Genauigkeit von etwa 16 cm durchgeführt und aufgezeichnet.

Nachfolgend werden zwei geeignete Druckhöhenmesser geschildert. Da es wichtig ist, eine äußerste Meß- QQ genauigkeit zu erzielen, können mehrere Höhenmesser verwendet werden, um sie gegeneinander zu vergleichen oder sich gegenseitig vergleichen zu lassen und um Beschleunigungsmessungen zu ermöglichen.

gg Ein erster geeigneter Druckhöhenmesser ist ein mit absoluten Werten arbeitendes Gerät, das den Druck und die in der Atmosphäre auftretenden Änderungen mißt.

Bodengebundene (am Boden stationierte) Absolutwerthöhenmesser zeichnen die Änderungen am Boden auf und alle Meßwerte werden zu Druckflächenänderungen in dem vermessenen Gebiet kombiniert und aufgezeichnet. 5

Ein zweiter geeigneter Druckhöhenmesser umfaßt zwei bidirektionale Druckwandler mit schmalem Meßbereich, die temperaturstabilisiert in der Klimakammer angeordnet sind. Bei einem solchen bidirektionalen Druckwandler handelt es sich um einen Fühler mit einstellbarem Bezugswert. Der Fühler enthält einen Membransensor, die Membran ist von beiden Seiten her zugänglich. Die eine Seite grenzt an einen abgeschlossenen Raum, dessen Innendruck den Bezugswert Null bildet. Die Membranauslenkungen stellen ein empfindliches Maß für die Veränderungen des Drucks auf der offenen Seite der Membran dar. Solche Druckwandler sind auf dem Markt und beispielsweise von Setra Systems, Inc.Natick, Massachusetts, V.St.A. lieferbar. Mittels der beiden Druckwandler werden kleinste Höhenänderungen des Luftfahrzeuges erfaßt und aufgezeichnet. Die Druckwandler erhalten über den Druckfühler, der ausschließlich den statischen Luftdruck mißt, turbulenzfreie Luft, die sich auf dem betreffenden statischen Luftdruck befindet.

Alle Daten werden in einem Takt von beispielsweise einer Sekunde auf Magnetband aufgezeichnet. Alle analogen Datenkanäle haben eine Empfindlichkeit im Bereich von 0,0001 Volt·.- Ein für diesen Zweck geeignetes Gerät umfaßt ein Digitalisierungssystem, z.B. Lancer Electronics Model 4570, lieferbar von Lancer Electronics Corp., Colledgeville, Pennsylvania, V.ST.A., das an ein Bandtransportgerät wie etwa Kennedy Model 9800 angeschlossen ist, das von Kennedy, Inc., Altadena, Kalifornien, V.St.A. lieferbar ist. Die Information ist auf dem Band kontrollesbar (read after write) und wird auf einem Papierbandschreiber ausgegeben.

Ein Digitalvoltmeter ist zweckmäßig, um einen beliebigen Datenkanal visuell überwachen zu können.

Zur Kontrolle der Navigation des Luftfahrzeuges kann ein elektronisches Peillinien-Entfernungsmeßgerät, das mit mehreren Bodenstationen zusammenarbeitet, verwendet werden. Ein geeignetes System ist der Motorola Miniranger, lieferbar von Government Electronics Division, Motorola, Inc., Scottsdale, Arizona, V.ST.A..

Ein anderes System, das sowohl zur Überprüfung der Navigation als auch unmittelbar zur Kontrolle oder Steuerung des Luftfahrzeugs verwendet werden kann, ist das NAVSTAR Global Positioning System, bekannt aus Microwave System News, November 1984, Band 14, Nummer 12, Seiten 54-59, 62, 65, 67, 68, 70, 75-78 und 83. Das NAVSTAR System arbeitet mit 18 Satelliten und drei Reservesatelliten erdumspannend. Hierzu sind sechs Umlaufbahnen vorgesehen, auf denen sich jeweils 3 Satelliten befinden. Die Satelliten laufen in 12 Stunden einmal um und erscheinen einmal alle 24 Stunden. Sie sind mathematisch genau positioniert, so daß man zu jedem Zeitpunkt, in dem eine exakte Ortsbestimmung (Position) benötigt wird, stets gleichzeitig vier getrennte Signale empfangen kann. Die vier getrennten Signale sind Länge, Breite, Höhe und genaue Zeit.

Ein Gitternetz aus gleichbeabstandeten Linien in zwei Richtungen wird so gelegt, daß sich eine Vielzahl von Schnittpunkten ergibt, die Datenüberprüfungspunkte für alle von dem Luftfahrzeug auszuführenden Messungen sind. Diese Linien können zur Eichung, zur Instrumentenüberprüfung und zur Datengültigkeitsbestätigung verwendet werden. Jede von ihnen wird unter gleichzeitiger Datenaufzeichnung abgeflogen wie nachfolgend ausgeführt.

Sofern das Peilliniensystem benutzt werden soll, ist jede Bodenstation an einem genauen geodätischen Markierungspunkt positioniert, wozu man das Navy transit satelite system im Translokationsbetrieb benutzt, wodurch man einen Ort mit einer Genauigkeit von weniger als 1 Meter hinsichtlich Breite, Länge und Höhe erhält. Im Translokationsbetrieb wird mit zwei Empfängern gearbeitet, von denen einer sich an einem genau bekannten Vermessungspunkt, dessen Länge und Breite nach anderen Vermessungstechniken bestimmt ist, befindet. Der andere Empfänger befindet sich an einem nicht vermessenen Ort. Beide Empfänger empfangen Daten von den selben Satelliten. Auf diese Weise lassen sich Datenfehler, die durch orbitale Parameter und atmosphärische Störungen bedingt sein können,durch Vergleich der Werte beider Empfänger eliminieren.

Jede Bodenstation umfaßt einen Transponder, der zuvor durch Messung einer genau bekannten Entfernung in einem bekannten Gebiet kalibriert wurde.

Auch das NAVSTAR System kann zur exakten Ortsbestimmung der Bodentransponder benutzt werden.

Nach Inbetriebnahme aller Bodenstationen wird das Luftfahrzeug über den Mittenpunkt zwischen zwei Stationen geflogen, um die Basislinienentfernung zu überprüfen. Vor Beginn der Vermessung werden mehrere Überflüge längs jeder Basislinie durchgeführt. Mit diesen Eichungen und Messungen wird erreicht, daß der errechnete Ort später mit einer Genauigkeit entsprechend etwa einem Kreis von 3 Meter Durchmesser bekannt ist.

Nach Bestimmung eines zu vermessenden Geländes wird eine Zeichnung der abzufliegenden Linien angefertigt. Dann wird ein Computerausdruck des durch die Anfangs- und

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Endpunkte der Linien gebildeten Gitters und aller Schnittpunkte zwischen jeweils zwei Linien erstellt. Dieser Computerausdruck wird in den Rechner des Luftfahrzeugs eingegeben.

Zur Bestimmung des Ortes des Luftfahrzeuges werden wenigstens drei einzelne Peil- oder Fluchtlinien jede Sekunde gemessen. Der Bordrechner errechnet den Ort des Luftfahrzeuges und gibt die Werte an den Navigatorzeichentisch und an ein Anzeigegerät für den Piloten in der Instrumententafel aus. Diese gemessenen Daten werden mit dem im Bordrechner gespeicherten Flugweg verglichen und das Luftfahrzeug wird längs des vorgegebenen Flugweges gesteuert.

Die Benutzung der Satelliten (vgl. Fig. 3) ermöglicht es, an Bord des Luftfahrzeuges, dessen Höhe auf der Grundlage der Winkelbeziehung zwischen dem Luftfahrzeug und den Satelliten zu bestimmen.

Gewünschtenfalls kann das NAVSTAR System die Länge, die Breite, die Höhe und die genaue Zeit für das Luftfahrzeug liefern. Dieses System gestattet es, Vermessungen auch in einem Gelände durchzuführen, das bergig ist oder andere Schwierigkeiten bezüglich der Aufstellung von Transpondern an genau bekannten Orten bietet. Das Verfahren läßt sich also auch ohne Benutzung von Bodenstationen bzw. am Boden stationierten Transpondern durchführen.

Außerdem wird bei Verwendung des NAVSTAR Systems weniger Personal und Geräteausrüstung benötigt, denn es sind sowohl Versorgungsluftfahrzeuge als auch das Personal zur Errichtung der Transponder am Boden überflüssig. Das Verfahren ist damit wirtschaftlicher, aber auch genauer als mit am Boden stationierten Transpondern.

Die Satellitendaten werden an Bord des Luftfahrzeuges empfangen und an einen Autopiloten ausgegeben,
so daß das Luftfahrzeug selbsttätig sehr genau den
vorgezeichneten Flugweg abfliegt, uzw. mit einer

Höhengenauigkeit im Bereich von etwa 15 Zentimetern.

Zur Ermittlung der gesuchten Schwerkraftinformation
wird ein modifizierter Schwerkraftmesser mit einer in drei Achsen stabilisierten Plattform benutzt. Ein solcher Schwerkraftmesser ist auf dem Markt verfügbar und von La Coste und Romberg, Inc., Austin, Texas, V.ST.A.,
oder von Bell Aerosystems, Inc. Buffalo, New York, V.ST.A. lieferbar. Der Schwerkraftmesser ist so modifiziert, daß die Daten mit einer nur 1,5 Sekunden betragenden Filterung aufgezeichnet werden. Eine weitere Abänderung besteht im Einbau eines Kurzschlußschalters, der die Ausgänge der Verstärker auf Null legt, so daß der Schwerkraftmesser in kurzer Zeit stabilisiert werden kann.

Alle Parameter des Schwerkraftmessers und seiner Plattform werden jede Sekunde auf Magnetband aufgezeichnet. Das von dem Schwerkraftmesser gelieferte, modifizierte Ausgangssignal der Gesamtbeschleunigungsmessung wird mit einer geringen Filterung oder gänzlich ungefiltert aufgezeichnet. Die Stabilisierungszeit des Schwerkraftmessers ist sehr kurz, weil die Ausgangssignale elektronisch auf Null gehalten werden, bis sich das Luftfahrzeug in einem stabilen Flugzustand befindet.
Anschließend läßt man die vom Schwerkraftmesser gemessenen Toltalbeschleunigungen akkumulieren.

Alle wichtigen Ausgangssignale werden auf Streifenschreibern überwacht, so daß das Arbeiten des Schwerkraftmessers im einzelnen beobachtet und nötigenfalls korrigiert werden kann. Zu diesen Ausgangssignalen

gehören die Kreuzkopplungskorrekturen, uzw. die inhärenten und die betriebsbedingten. Diese Korrekturen dienen im wesentlichen der Berichtigung des Schwerkraftmessers für kleine Lageabweichungen und für die Verbiegung mechanischer Bauteile infolge von Beschleunigungen. Nähere Angaben hierzu finden sich in der einleitend genannten Veröffentlichung von La Coste, Seiten 501 bis 505.

Das Verfahren wird unter Benutzung eines Hubschraubers wie folgt ausgeführt:

Die Rotorblätter werden auf exakten Blattlauf eingestellt, um einen erschütterungsfreien Flug zu erzielen. Alle Sensoren und Fühler werden am Boden kalibriert, wonach der Hubschrauber startet und sich auf die für die Vermessung gewählte Flughöhe begibt. Eine Bezugshöhenmessung mittels des Radar- oder Laserhöhenmeters wird vorzugsweise über einer bekannten Höhe wie einem See oder einem Flugplatz vorgenommen.

Während des Fluges werden alle Daten mittels analoger Streifenschreiber mit gemeinsamer Zeitbasis überwacht. Von dem Schwerkraftmesser kommen die Werte für die grobe Balkenbewegung, die Federspannung, die mittlere Balkenbewegung, die Kreuz- oder Querbeschleunigung, die Längsbeschleunigung, sowie die Richtung (Richtungsabweichung) von der Trägheitlage des Schwerkraftmessers. Alle diese Werte werden auf Band aufgezeichnet.

Analogwerte werden auch von den Druckfühlern, den Radar- oder Laserentfernungsmeßgerätsn, der Absolutdruckmessung und der Relativdruckmessung geliefert. Auch sie werden auf Band aufgezeichnet.

Weitere Analogwerte stammen von dem Navigationssystem bezüglich jeder Peilmessung und werden auf Band aufgezeichnet, unabhängig davon welches Navigationssystem

verwendet wird.

Auf Band werden auch zusätzliche Daten aufgezeichnet, hierunter die Nummer der abgeflogenen Linie, die Zeit, die beobachtete Schwerkraft, die digitale Radarmessung, die beobachteten Magnetfelder, die Gesamt korrektur, die Kreuzkopplung, die mittlere Balkenbewegung nach unterschiedlichen Filterungen; fünf verschiedene Kreuzkopplungen einschließlich quadrierter Querbeschleunigung, quadrierter Vertikalbeschleunigung, vertikaler Kreuzkopplung, longitudinaler Kreuzkopplung und Querbeschleunigung, Ost- und Nord-Ausgangssignale des Gyroskops, das Azimuthgyroskop, der Trägheitsnavigationskurs, das Ausgangssignal des Druckhöhenmessers mit zusätzlicher Filterung, der Signalhintergrund und die gleichzeitigen Signale werden digitalisiert und mit einer Abtastrate von 1 Sekunde abgetastet und auf Band aufgezeichnet.

Vor, während und nach jedem Flug werden alle Informationen auf Papierband ausgedruckt, damit die Gewißheit besteht, daß alle Daten vorliegen. Analogschreiber überwachen ständig alle wichtigen Signalparameter.

Während des Fluges kann der Operateur des Schwerkraftmessers die Empfindlichkeit der Datenaufzeichnungsgeräte ändern, um die Leistungsfähigkeit des Systems genau zu überwachen. Auf diese Weise ist er in der Lage, die Plattformnivelierung und die Balkenlage sehr genau zu prüfen.

Der Balken ist ein Bestandteil des Schwerkraftmessers von La Coste. Der Balken wirkt als Hebel zwischen der Masse in dem Schwerkraftmesser und dem Drehpunkt der Federspannungsmeßschraube. Die Feder mit der Länge Null (vergleiche hierzu die eingangs genannte US-PS 2 293 437) ist in dem Schwerkraftmesser an der Masse befestigt, die von dem Balken unterstützt wird.

Eine wichtige Meßgröße ist die Balkenlage, weil die automatische Nullschaltung des Schwerkraftmessers die Einstellung nahezu auf Null erfordert, nämlich anderenfalls die Federspannung auf einen anderen als den für die besten Ableseergebnisse notwendigen Wert bringt. Wenn diese Feder aus der Nullage getrieben wird, benötigt der Schwerkraftmesser 10 bis 30 Minuten für eine vollständige Stabilisierung, die für die aufzuzeichnenden, genauen Ablesungen notwendig ist.

Am Beginn der abzufliegenden Linien ist eine hohe Konzentration und vollständige Koordination zwischen dem Operateur des Schwerkraftmessers, dem Navigator und dem Piloten notwendig, um Änderungen der Höhe, des Kurses oder der Geschwindigkeit zu vermeiden, die alle die Balkenlage beeinflussen würden. In Gebieten mit steilen Schwerkraftgradienten oder rauher Topographie erfordert die anfängliche Nullung des Schwerkraftmessers eine erfahrene Flugmannschaft.

Der Bordnavigationsrechner und -schreiber liefert eine ständige Überwachung des Flugweges des Luftfahrzeuges. Die vorher angefertigte Zeichnung mit den vorgesehenen Linienabständen werden, wie bereits gesagt, in den Bordrechner eingegeben. Nachdem eine der vorgezeichneten Linien abgeflogen ist, kehrt das Luftfahrzeug zum Ausgangspunkt der nächsten vorgegebenen Linie zurück, die dann ebenfalls unter gleichzeitiger Aufzeichnung der verfügbaren Meßwerte und Daten abgeflogen wird.

Der Bordrechner führt den Piloten an den Beginn der Fluglinie und errechnet die Geschwindigkeit über Grund. Wenn der Flugweg von der vorgezeichneten Linie abzuweichen beginnt, nimmt der Pilot leichte Kursänderungen vor, sofern das Luftfahrzeug von Hand geflogen wird.

Gewünschtenfalls kann das NAVSTAR Satelite System zur Kontrolle des Fluges herangezogen werden. Dies kann durch Aufzeichnen der Höhe, der Länge, der Elevation und der Zeit geschehen, da diese Daten von dem NAVSTAR Satelliten erhalten werden. Die Informationen werden in den Bordrechner eingegeben.

Das Luftfahrzeug kann vom Piloten von Hand geflogen werden wie zuvor angegeben. Wenn das Flugzeug jedoch vom Autopiloten geflogen werden soll, können die Signale der NAVSTAR Satelliten in der Weise auf den Autopiloten geschaltet werden, daß das Luftfahrzeug genau längs der vorgezeichneten Linien fliegt, wobei die erforderlichen Kursänderungen automatisch von dem Autopiloten vorgenommen werden.

Am Ende des Fluges kehrt das Luftfahrzeug zu dem Bezugshöhenpunkt über dem See oder dem Flugplatz zurück und kalibriert die Höhe oder Elevation vor dem Landen. 20

Claims (18)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   Verfahren zur Schwerkraftmessung aus der Luft unter Verwendung eines Luftfahrzeuges zur Gewinnung einer Schwerkraftkarte eines Vermessungsgebietes, dadurch gekennzeichnet,

   - daß eine Zeichnung von über dem Gebiet abzufliegenden Linien erstellt wird,

   - daß ein Computerausdruck des durch den Beginn, die Enden und die Schnittpunkte von jeweils zwei dieser Linien gebildeten Rasters oder Gitters erstellt wird,

   - daß der Ausdruck in einen Bordrechner des Luftfahrzeuges eingegeben wird,

   - daß die vorgegebenen Linien mit dem Luftfahrzeug abgeflogen werden,

   - daß das Luftfahrzeug in der Längs-, Quer- und der Hochachse stabilisiert wird und die Höhe innerhalb eines Bereiches von 0,15 m bis 3,3 m, die seitliche Abweichung des Luftfahrzeuges von den vorgegebenen Linien innerhalb eines Bereiches von etwa 160 Metern und die Geschwindigkeit innerhalb eines Bereiches von 5 Knoten konstant gehalten wird,

   - daß Signale von geodätisch genau positionierten Geräten empfangen und der Ort des Luftfahrzeuges

   hinsichtlich Länge, Breite, Höhe (Elevation)
   und Echtzeit aus diesen Signalen bestimmt wird und

   - daß längs des Flugweges Daten aufgezeichnet werden, einschließlich der gleichzeitigen Aufzeichnung von Schwerkraftdaten, magnetischen Daten, Höhenmesserdaten und Navigationsdaten, aus denen eine
   genaue Zeichnung des vermessenen Gebietes erstellt werden kann.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Luftfahrzeug ein Hubschrauber verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubschrauber höhenmäßig mit einer Genauigkeit von mindestens 3,3 Meter, in seitlicher Richtung

   mit einer Genauigkeit von mindestens 160 Meter und hinsichtlich der Geschwindigkeit mit einer Genauigkeit von mindestens 5 Knoten stabilisiert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubschrauber vor dem Meßflug einer genauen Blattlaufeinstellung unterzogen wird, um einen
   erschütterungsfreien Flug zu gewährleisten.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der empfangenen Signale zur
   Ortsbestimmung des Luftfahrzeuges durch Verwendung von mehreren Höhenmessern erhalten werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen der Höhe des Luftfahrzeuges durch
   temperaturstabilisierte, bidirektionale Schmalbereichs-Druckfühler gemessen werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Druckfühler aufgezeichnet werden.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Höhenmesser ein Radarhöhenmesser ist.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Höhenmesser ein Laserhöhenmesser ist.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der druckempfindliche Höhenmesser mit einem
    Fühler ausgestattet ist, der so angeordnet wird,
    daß er ausschließlich auf den statischen Luftdruck

    anspricht.
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11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektionalen Druckfühler Höhenänderungen des Luftfahrzeuges messen und an ein Eintrittsrohr angeschlossen sind, sowie Signale zur Aufzeichnung bereitstellen.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale in digitalisierter Form und in
    Intervallen im Bereich von einer Sekunde aufge-

    zeichnet werden.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elekronisches Peillinien-Entfernungsmeßgerät an wenigstens drei Punkten oder in wenigstens drei Richtungen innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls verwendet wird und aufzeichnungsfähige Signale liefert.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerkraftmesser in eine Nulllage gebracht werden kann.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    daß ein Schwerkraftmesser Signale in einer vorgegebenen

    1 Abtastrate liefert.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Signale entsprechend magnetischen und Schwer-

    5 kraftdaten gleichzeitig zur Verfügung gestellt und aufgezeichnet werden.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale zur Ortsbestimmmung von einem

    10 Satellitenortsbestimmungssystem geliefert werden.
18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftfahrzeug einen Autopiloten umfaßt und daß die Signale zur Ortsbestimmung dem Autopiloten

    15 zugeführt werden und diesen steuern.