FR2515813A1 - Appareil pour la determination automatique de la direction du nord - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN APPAREIL POUR LA DETERMINATION AUTOMATIQUE DE LA DIRECTION DU NORD AU MOYEN D'UN GYROSCOPE INFLUENCE PAR LA ROTATION TERRESTRE. APPAREIL CARACTERISE EN CE QUE LE GYROSCOPE PEUT TOURNER AUTOUR DE L'AXE VERTICAL Z, SOUS L'ACTION DU MECANISME DE MANOEUVRE, A UNE POSITION 90 ET A UNE POSITION 270, ET EN CE QUE LE CALCULATEUR D'ECART DE NORD COMPORTE DES MEMOIRES POUR MEMORISER LES DEUX SIGNAUX AMENES AUX DEUX GENERATEURS DE COUPLE DANS CHACUNE DES POSITIONS 180, 90 ET 270.
Description
l 25158 13
L'invention concerne un appareil pour la détermina-
tion automatique de la direction du nord au moyen d'un gyroscope influencé par la rotation terrestre, dans lequel: (a) le gyroscope est un gyroscope biaxial dont l'axe de torsion est pratiquement vertical, (b) à chacun des deux axes d'entrée du gyroscope, qui sont perpendiculaires entre eux, sont adjoints un capteur de position et un générateur de couple, (c) le signal de chaque capteur de position adjoint à un axe d'entrée est appliqué de façon croisée au
générateur de couple de l'autre axe d'entrée respec-
tif, de manière à assujettir électriquement le gyroscope, par son axe de torsion, à la verticale,
(d) le gyroscope peut tourner sous l'action d'un mé-
canisme de manoeuvre, autour d'un axe vertical coïncidant avec l'axe de torsion, d'une position initiale (position 0 ) à une position située à 1800 de celle-ci, et (e) un calculateur d'écart de nord est prévu et comporte (e 1) des mémoires pour mémoriser les deux-signaux
amenés aux générateurs de couple dans la posi-
tion 0 , (e 2) des moyens de formation de différence servant
à former des signaux qui, dans différentes posi-
tions du gyroscope, déterminées par le mécanisme de manoeuvre, sont amenés à l'un ou à l'autre des générateurs de couple, et (e 3) des moyens de formation de quotient servant à former le quotient de ces différences pour former une fonction trigonométrique de l'angle d'azimut
entre un axe d'entrée du gyroscope et le nord.
Le DE-C 2 741 274 part de ce principe que les signaux Ux et Uy appliqués aux générateurs de couple et assujettissant le gyroscope, sont en corrélation avec les composantes y et fl x de la vitesse de rotation de la terre, rapportée aux axes horizontaux d'entrée x et y du gyroscope, par les relations suivantes: dans lesquelles: M est le couple qui apparaît au x agissant autour de l'axe x, M est le couple qui apparaît au agissant autour de l'axe y et agissant autour de l'axe y et générateur de couple générateur de couple
H est l'impulsion de rotation du gyroscope.
En partant de la relation: Tx Ux Ty y = ly six = tan Y ( 3) on peut déterminer l'écart de nord selon la relation: K Tx Ux y = arc tan Ty y ( 4) Ces relations partent de conditions idéalisées qui ne sont pas réalisées dans la pratique En particulier, il se produit les sources d'erreurs suivantes: (a) Par suite de tolérances de montage, les axes d'entrée x et y du gyroscope ne coïncident pas exactement avec le système de référence XG, YG' ZG solidaire du boîtier, que l'on prend comme base du traitement des signaux Ces erreurs peuvent être caractérisées par l'angle ij' les indices i et j représentant, en tant que variables, respectivement x, y, z et XG, YGZG et i représentant un axe d'entrée et j un axe du système de référence x xy est donc, par exemple, la rotation de l'axe d'entrée x autour de l'axe de coordonnées YG' Ux K Tx H Uy K Ty H M = x H M y H = n = -i x ( 1) ( 2)
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(b) Des accélérations peuvent agir sur le système Celles-
ci peuvent être représentées par les composantes ax, ay et az dans le système de coordonnées XG, YG' z G solidaire du boîtier (c) Il peut se produire un balourd, représenté par un coefficient de balourd m, (d) Il peut se produire une anisoélasticité représentée par un coefficient d'anisoélasticité n, (e) Il existe une anisotropie de masse car les moments d'inertie axial et polaire du rotor du gyroscope ne
sont pas égaux.
Elle est représentée par un coefficient d'anisotropie de masse: (C-A) l H (f) Il peut se produire une dérive fixe non compensée Bx, By lo/hldu gyroscope, respectivement autour des axes x et y, (g) Enfin, il faut tenir compte d'un coefficient de
quadrature q.
Par suite de ces erreurs, le gyroscope, par ses générateurs de couple, mesure, au lieu des équations ( 1) et ( 2), les signaux suivants: m ( 1) ( 1) x = T =T y + yx z -dyz X -ma + q ax ( 5) H -Mz = -Ty ( yx -yz x y H + nay az C-A z +B -M (a a y -T) +J L il y xy z ax q a ( 6) y y Lz H + N a a + C-Alz + B H
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La mesure de l'écart de nord selon l'équation ( 4) est donc faussée par les influences perturbatrices mentionnées. Le DE-B 2 903 282 indique des possibilités d'éviter au moins partiellement, dans un appareil de l'espèce définie plus haut, que la mesure ne soit faussée par des
influences perturbatrices.
Une solution (figures 6 à 8 du DE-B 2 903 282), qui est applicable en particulier dans les cas o la dérive fixe (By) du gyroscope cause l'influence perturbatrice Y dominante, réside dans le fait que le calculateur d'écart de nord comporte une mémoire pour mémoriser les deux
signaux amenés aux générateurs de couple, que le gyros-
cope, après la mémorisation de ces signaux, peut tourner
de 180 , sous l'action d'un mécanisme de manoeuvre, au-
tour d'un axe vertical coïncidant avec l'axe de torsion
du gyroscope, que les signaux alors amenés aux généra-
teurs de couple sont appliqués au calculateur d'écart de nord, que le calculateur d'écart de nord est agencé pour former des signaux:
DT T ( 0) T ( 180)
DT = T T
x x x
DT = T ( 180) _ ( 0)
DT = T T
Y Y Y
dans lequels:
T( 0) M ( 0)
T =
y H
T ( 180) _M ( 180)
Y y w
( 180) M ( 0)
T= x x H ( p 0)
T ( 180) M
y= y H
( 0) ( 180)
Mx et Mx sont respectivement les signaux x x
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mémorisés et les signaux transmis à un générateur de couple après la rotation de 1800,
M ( 0) et M ( 180) sont respectivement les signaux mémo-
y y risés et les signaux transmis à l'autre générateur de couple après la rotation de 1800 et H est l'impulsion de rotation du gyroscope, et que le calculateur d'écart de nord est, en outre, agencé pour former un signal = arc tan D Tx -D Ty y
en tant que signal d'écart de nord.
Une telle disposition permet d'éliminer les dérives du gyroscope autour de ses deux axes d'entrée Par suite de norjlinéarités du transmetteur de couple ainsi que par suite d'effets de température, il peut se produire des
erreurs de facteur d'échelle.
L'invention a pour but, dans un appareil de l'espèce définie plus haut, d'éliminer également ces erreurs de
facteur d'échelle.
Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait: (f) que le gyroscope peut, en outre, tourner autour de l'axe vertical, sous l'action du mécanisme de manoeuvre, à une position 90 et à une position 270 , et (g) que le calculateur d'écart de nord comporte des mémoires pour mémoriser les deux signaux amenés aux deux générateurs de couple dans chacune des positions , 90 et 270 et (h) que les moyens de formation de quotient forment chaque
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fois le quotient de différences de signaux de telle sorte: (h) que chaque différence est formée par deux signaux qui sont amenés au même générateur de couple lorsque le gyroscope est dans deux positions situées à 1800 l'une de l'autre, (h 2 > que les signaux qui forment la différence qui se trouve dans le numérateur d'un quotient sont
amenés au même générateur de couple que les si-
gnaux qui forment la différence qui se trouve dans le dénominateur de ce quotient, et (h 3) que la différence qui se trouve dans le numérateur est formée par des signaux correspondant à des positions du gyroscope qui sont situées à 90 des positions du gyroscope qui correspondent aux
signaux formant la différence dans le numérateur.
Il est avantageux: (i) que les moyens de formation de quotient forment un premier quotient, qui (il) contient dans le numérateur une différence de signaux amenés depuis un premier générateur de couple et correspondant à la position O' et à la position 180 du gyroscope, et (i 2) qui contient dans le dénominateur une différence de signaux amenés depuis le premier générateur de couple et correspondant à la position 900 et à la position de 270 , (j) qu'ils forment un deuxième quotient, qui (j 1) contient dans le numérateur une différence de signaux amenés depuis le deuxième générateur de couple et correspondant à la position 90 et à la position 270 du gyroscope, et (j 2) qui contient dans le dénominateur une différence de signaux amenés depuis le deuxième générateur de couple et correspondant à la position O et à la
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position 1800 du gyroscope, et (k) que le calculateur d'écart de nord présente des moyens
de formation de la moyenne arithmétique des deux quotients.
On obtient ainsi un appareil qui se compense automati-
quement en ce qui concerne les causes essentielles d'erreurs,
à savoir la dérive et l'erreur de facteur d'échelle.
Selon un autre mode d'exécution possible de l'invention (a) les moyens de formation de quotient forment en même temps un quotient de différences et son inverse, l'un des quotients correspondant à la tangente de l'angle d'azimut
entre l'un des axes d'entrée et le nord et l'autre quo-
tient à la cotangente de cet angle, et (b) le calculateur d'écart de nord est agencé pour former respectivement l'arc-tangente ou l'arc-cotangente de ces grandeurs de sorte que l'on obtient deux valeurs pour l'angle d'azimut, et (c) le calculateur d'écart de nord comporte, en outre, des moyens pour déterminer le quadrant de l'angle d'azimut ainsi que (d) un circuit d'interprétation (d 1) auquel sont appliquées les deux valeurs du signal
d'azimut, tirées de l'arc-tangente et de l'arc-
cotangente, et (d 2) qui donne comme sortie, en fonction du quadrant, la valeur qui peut être tirée du quotient, compte tenu
de l'allure de la fonction arc-tangente ou arc-
cotangente, avec une précision optimale.
De cette manière, on arrive à obtenir l'angle d'azimut
avec une précision optimale.
Des exemples d'exécution de l'invention sont expliqués ci-après à propos des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un gyroscope pour la détermination de la direction du nord, la figure 2 est une vue en perspective schématique du
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gyroscope monté, avec la disposition de cadre représen-
tée par la figure 1, dans un boîtier extérieur, le mé-
canisme de manoeuvre étant dans la position 00, la figure 3 montre le gyroscope en une vue analogue à la figure 2, dans la position 90 , la figure 4 montre le gyroscope en une vue analogue à la figure 2, dans la position 180 , la figure 5 montre le gyroscope en une vue analogue à la figure 2, dans la position 270 , la figure 6 est un schéma par blocs du calculateur d'écart de nord, la figure 7 montre une variante du calculateur d'écart
de nord.
Sur la figure 1, on a désigné par 20 le boîtier d'un
gyroscope dont l'axe de torsion z est disposé verticale-
ment La torsion du gyroscope est désignée par H Le boîtier 20 est monté dans un cadre intérieur de cardan 22 de manière à pouvoir tourner autour d'un deuxième axe d'entrée désigné par y, qui est perpendiculaire à l'axe de
torsion z Sur le cadre de cardan 22 est disposé un cap-
teur 24 qui répond à une déviation du boîtier 20 autour du deuxième axe d'entrée y Du côté opposé est disposé, sur le cadre de cardan 22, un générateur de couple 26, qui peut exercer sur le boîtier 20 un couple autour du deuxième axe d'entrée y Le cadre intérieur de cardan 22 -est monté dans un cadre extérieur de cardan 28, autour du premier axe d'entrée x qui est perpendiculaire au deuxième axe d'entrée y Sur le cadre extérieur de cardan 28 est disposé un capteur 30 qui répond à une déviation du cadre intérieur de cardan 22 relativement au cadre extérieur de
cardan 28 autour du premier axe d'entrée x Du côté op-
posé est disposé, sur le cadre extérieur de cardan 28, un générateur de couple 32, qui peut exercer sur le cadre intérieur du cardan 22 un couple autour du premier axe d'entrée x Les capteurs 24 et 30 et les générateurs de couple 26 et 32 sont reliés entre eux de façon croisée, c'est-à-dire que le capteur 24 de l'axe d'entrée y est relié, par l'intermédiaire d'un amplificateur 34 lié à la
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fréquence, au générateur de couple 32 de l'axe d'entrée x et que le capteur 30 de l'axe d'entrée x est relié, par l'intermédiaire d'un amplificateur 36 lié à la fréquence, au générateur de couple 26 de l'axe d'entrée y Les gains des amplificateurs 34 et 36 sont choisis si élevés que le boîtier 20 du gyroscope et les cadres de cardan 22 et 28 sont pratiquement assujettis électriquement aux positions
relatives représentées par la figure 1.
Le cadre extérieur de cardan 28 forme en pratique un boîtier 40 (figures 2 à 5) Le boîtier 40 est monté de manière à pouvoir dévier autour d'un axe vertical ZG coïncidant avec l'axe de torsion z du gyroscope et il peut être amené par un mécanisme de manoeuvre 42 à différentes
positions angulaires Le mécanisme de manoeuvre 42 re-
présenté schématiquement sur les figures 2 à 5 comporte un transmetteur d'angle 44 qui fournit la position angulaire du boîtier 40 relativement à une direction de référence, un système électronique de positionnement muni d'un sélecteur de position 48, un système électronique de poursuite 50 et un servomoteur 52 La direction de référence est formée par l'axe x G d'un système de coordonnées x G, Y. ZG Le gyroscope définit un système de coordonnées x, y, z dans lequel l'axe x, comme on l'a dit, constitue le premier axe d'entrée et l'axe y le deuxième axe d'entrée, tandis que l'axe z coïncide avec l'axe de torsion du gyroscope et, dans toutes les positions, avec l'axe z G Le mécanisme de manoeuvre 42 fait tourner le boîtier 40, c'est-à-dire le cadre 28 de la figure 1, selon la position du sélecteur 48, à quatre positions différentes Dans la position O représentée par les figures 1 et 2, l'axe x c'est-à-dire le premier axe d'entrée du gyroscope coïncide avec l'axe x G du système de coordonnées solidaire de l'appareil, servant de direction de référence Dans la position 90 représentée sur la figure 3, l'axe x du gyroscope est
situé dans la direction y O du système de coordonnées so-
lidaire de l'appareil Dans la position 180 représentée sur la figure 4, l'axe x est situé dans la direction de
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l'axe x G négatif du système de coordonnées solidaire de l'appareil Le gyroscope, avec les cadres 22 et 28, les capteurs 24 et 30 et les générateurs de couple 26 et 32, est alors dévié de 180 autour de l'axe ZG relativement à la position représentée sur la figure 1 Enfin, dans la position 270 représentée par la figure 5, l'axe x du gyroscope est situé dans la direction de l'axe y G négatif du système de coordonnées solidaire de l'appareil Le capteur 30 se trouverait alors à gauche et en avant sur
la figure 1, à peu près à la place du générateur de cou-
ple 26 Par suite de la rotation, la position des axes d'entrée x et y du gyroscope relativement à la direction du nord, et donc relativement à la composante horizontale
de la vitesse de rotation de la terre, varie aussi.
Le calculateur d'écart de nord représenté par la figure 6 comporte des mémoires pour les signaux amenés aux générateurs de couple dans les différentes positions (de préférence avec le facteur 1/H) La mémoire 54 et la mémoire 56 mémorisent respectivement les signaux Tx et x Tx 10 qui sont amenés au générateur de couple 32 de l'axe d'entrée x, respectivement dans la position 0 et dans la
position 180 , pour assujettir électriquement le gyros-
cope à sa position représentée, par le capteur 24, par l'intermédiaire de l'amplificateur à gain élevé 34 Les mémoires 58 et 60 mémorisent respectivement (avec signe négatif) les signaux -T 9 et -T qui sont amenés au y y
générateur de couple 26 du deuxième axe d'entrée y, res-
pectivement dans la position 90 et dans la position 180 , pour assujettir électriquement le gyroscope à sa position représentée, par le capteur 30, par l'intermédiaire de l'amplificateur à gain élevé 26 Les mémoires 62 et 64 mémorisent respectivement les signaux T 9 et T 270 x x qui sont amenés au générateur de couple 32 du premier axe d'entrée x, respectivement dans la position 90 et dans la
position 270 Les mémoires 66 et 68 mémorisent respective-
ment avec signe négatif les signaux -T 9 et T 270 y y il 2515813 qui sont amenés au générateur de couple 26 du deuxième axe d'entrée y, respectivement dans la position 90 et
dans la position 270 .
Le gyroscope est amené successivement par le mécanisme de manoeuvre 42 aux différentes positions re- présentées sur les figures 2 à 5 Les signaux amenés aux générateurs de couple 26 et 32 sont mémorisés dans les mémoires 54 à 68, et sont exploités de la manière suivante En un point de sommation 70 est formée la différence du signal T mémorisé dans la mémoire 54 et du signal x T 180 mémorisé dans la mémoire 56 Il se forme un signal x de différence
( 7) DTX = T O T 180
x x En un point de sommation 72 est formée la différence du signal -T mémorisé dans la mémoire 58 et du y signal -T 180 mémorisé dans la mémoire 60 Il se forme y un signal de différence
( 8) DTY = T 180 T O
y y y En un point de sommation 74 est formée la différence du signal T 90 mémorisé dans la mémoire 62 et du signal x T 270 mémorisé dans la mémoire 64 Il se forme un signal x de différence
8
( 9) d T =T T 18 X x x En un point de sommation 76 est formée la différence du signal -T 270 mémorisé dans la mémoire 68 et du signal y -T mémorisé dans la mémoire 66 Il se forme un y signal de différence: -d T = T 90 y y
T 270
y Le calculateur d'écart de nord de la figure 6 contient, en outre, des moyens de formation de quotient 78 comportant un formateur de quotient 80, un formateur de quotient 82 et un formateur de quotient 86 Le formateur de quotient 80 forme le quotient DT x d TX des signaux de différence venant des points de sommation 70 et 74 Le formateur de quotient 82 forme le quotient DT y d T y des signaux de différence venant des points de sommation 72 et 76 Le formateur de quotient 84 forme le quotient d T x DT x des signaux de différence venant des points de sommation -74 et 70, c'est-à-dire l'inverse du quotient formé par le formateur de-quotient 80 Le formateur de quotient 86 forme le quotient d T y DT y des signaux de différence venant des points de sommation 76 et 72, c'est-à-dire l'inverse du quotient formé par le
formateur de quotient 82.
( 10)
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On peut montrer que les signaux fournis par les formateurs de quotient 80 et 86 constituent chaque fois une mesure de tg t/, qui est la tangente de l'angle d'azimut ou d'écart de nord De façon correspondante, les formateurs de quotient 82 et 84 fournissent chaque
fois cot t,qui est la cotangente de cet angle.
Des moyens 88 sont prévus pour former la moyenne
arithmétique des signaux tg t et cot y -
Ces moyens 88 comportent un point de sommation 90 o les deux valeurs de tg t venant des formateurs de quotient 80 et 86 sont additionnés et des moyens 92 de division de la somme obtenue par deux I 1 en résulte un signal de moyenne tg 9) Les moyens 88 contiennent, en outre, un point de sommation 94 o les deux valeurs de cot y venant des formateurs de quotient 82 et 84 sont additionnées et des moyens 96 de division de la somme obtenue par deux Il en résulte un signal de moyenne cot y Le calculateur d'écart de nord comporte, en outre, des moyens 98 de formation de la fonction arc-tangente ou arc-cotangente des signaux de moyenne tg t/ et cot t' venant des moyens de formation de moyenne 88 Ces moyens 98 peuvent être des générateurs de fonction arc-tangente et arc- cotangente, respectivement 100, 102 Ces générateurs 100 et 102 fournissent chacun un signal tf (tg) et t) (cot) qui représente l'angle d'azimut tj, tiré soit de
la tangente soit de la cotangente.
Selon la grandeur de l'angle, celui-ci peut être tiré mieux et avec plus de précision de la tangente ou de la cotangente Pour cette raison, le calculateur d'écart de nord comporte un circuit d'interprétation 104 auquel sont appliquées les deux valeurs t) (tg) et tj (cot) du
signal d'azimut, tirées de l'arc-tangente et de l'arc-
cotangente Le circuit d'interprétation 104 donne à la sortie, selon le quadrant, la valeur y qui peut être tirée, avec une précision optimale, du quotient ou de la moyenne des quotients, compte tenu de l'allure de la
fonction arc-tangente ou arc-cotangente.
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On voit que les moyens de formation de quotient 78 forment chaque fois des quotients de différences de signaux Chaque différence est formée de deux signaux qui sont amenés au même générateur de couple 26 ou 32, quand le gyroscope est dans deux positions situées à 1800 l'une O 180 iel de l'autre On a DT T T v c'est-à-dire la différence de signaux qui sont tous deux amenés au générateur de couple 32 dans la position 0 et dans la position 180 et d T= T 9 T 2 c'est-à-dire la x x x différence de signaux qui sont tous deux également amenés au générateur de couple 32 dans la position 90 et dans
la position 270 , décalée de 1800 Les signaux qui for-
ment la différence qui se trouve dans le numérateur d'un
O 180
quotient, dans l'exemple considéré Tx et Tx,sont amenés au même générateur de couple 32 que les signaux Tx 90 et T 270 qui forment la différence qui se trouve dans le dénominateur de ce quotient Enfin, la différence DT du numérateur est formée des signaux Tx et T 180 x x x qui correspondent à des positions du gyroscope, à savoir la position O et la position 1800, qui sont situées à des positions du gyroscope qui correspondent aux signaux T 9 et T 2 formant la différence d T x x x contenue dans le numérateur, à savoir la position 900
et la position 270 .
Cela peut se vérifier facilement aussi pour les
autres quotients.
On voit, en outre, que les moyens de formation de quotient 78 forment chaque fois, pour la tangente comme pour la cotangente, un premier quotient, par exemple DT x qui comporte au numérateur, une différence DT d T x x de signaux Tx et T 180 amenés d'un premier générateur x x de couple 32 et correspondant respectivement à la position 0 et à la position 180 du gyroscope et au dénominateur, une différence d T de signaux T et T qui sont x x x
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amenés au premier générateur de couple 32 et correspon-
dent respectivement à la position 90 et à la position 2700 Un deuxième quotient -d T y comporte au numérateur DT y une différence d T de signaux -T 9 et T 2, amenés y y y du deuxième générateur de couple 26 et correspondant res- pectivement à la position 90 et à la position 2700 du gyroscope, et au dénominateur une différence D Ty de signaux -T et T 180 amenés du deuxième générateur de couple y y 26 et correspondant respectivement à la position 0 et à
la position 1800 du gyroscope.
Des quotients ainsi obtenus, on forme la moyenne arithmétique. La détermination de l'écart de nord avec un appareil
de l'espèce considérée repose sur le fait que l'on déter-
mine les composantes de la vitesse de rotation de la terre
autour des deux axes d'entrée x et y du gyroscope, per-
pendiculaires entre eux, et qu'on les met en rapport entre elles S'il apparaît des erreurs de facteur d'échelle, c'est-à-dire si le rapport du signal à la composante de la vitesse de rotation de la terre n'est pas le même pour l'un
des axes d'entrée que pour l'autre, cette erreur de fac-
teur d'échelle se retrouve dans la tangente de l'angle
d'écart de nord Dans la disposition décrite, chaque quo-
tient est formé en partant de signaux de mesure qui ont été obtenus avec le même générateur de couple Les erreurs
de facteur d'échelle sont ainsi éliminées.
On obtient ainsi un appareil dans lequel ni les dé-
rives du gyroscope ni les erreurs de facteur d'échelle
n'ont d'influence sur le résultat de la mesure.
Dans le mode d'exécution de la figure 7, le gyroscope ne peut être amené qu'à la position O' et à la position
1800 Quatre mémoires 110, 112, 114 et 116 sont prévues.
Dans les mémoires 110 et 112 sont mémorisés les signaux o 180
Tx et Tx, amenés au générateur de couple 32 respec-
tivement dans la position O et dans la position 180 .
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Dans les mémoires 114 et 116 sont mémorisés les signaux -T et -T amenés au générateur de couple 26 y y respectivement dans la position O et dans la position 1800. En un point de sommation 118 est formée la différence du signal mémorisé dans la mémoire 112 et du signal mémorisé
dans la mémoire 110, en tant que premier signal de dif-
férence:
_DT= T 180 _ O
-D Tx = Tx T x x
En un deuxième point de sommation 120 est formée la dif-
férence du signal mémorisé dans la mémoire 114 et du signal mémorisé dans la mémoire 116, en tant que deuxième signal de différence:
DT = T T 180T
y y y
Un formateur de quotient 122 forme le quotient des pre-
mier et deuxième signaux de différence -DT DT y Celui-ci correspond à tg ', la tangente de l'angle d'azimut ou d'écart de nord Un générateur de fonction arc-tangente 124 en tire une valeur Ité} (tg) de l'angle
d'azimut ou d'écart de nord tiré de la tangente.
Un formateur de quotient 126 forme le quotient du deuxième et du premier signal de différence DT y -D Tx x C'est l'inverse du quotient formé par le formateur de quotient 122 et il correspond à cot t, la cotangente
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de l'angle d'azimut ou d'écart de nord Un générateur de fonction arccotangente 128 en tire une valeur Y (cot)
de l'angle d'azimut ou d'écart de nord tiré de la cotan-
gente. Les deux valeurs 4) (tg) et t (cot) sont amenées à un circuit sélecteur 130 qui, en fonction du quadrant, donne à une sortie 132 celui des signaux d'angle d'azimut qui, d'après l'allure de la fonction tangente ou cotangente,
peut être représenté avec une précision optimale, en par-
tant des rapports
DT DT
x et y DT et-DT y x
18 2515813
Claims (7)
1 Appareil pour la détermination automatique de la direction du nord au moyen d'un gyroscope influencé par la rotation terrestre, dans lequel: a) le gyroscope est un gyroscope biaxial dont l'axe de torsion (z) est pratiquement vertical, b) à chacun des deux axes d'entrée (x, y) du gyroscope, qui
sont perpendiculaires entre eux, sont adjoints un cap-
teur de position ( 30, 24) et un générateur de couple
( 32, 26)
c) le signal de chaque capteur de position ( 30, 24 > adjoint à un axe d'entrée (x, y) est appliqué de façon croisée
au générateur de couple ( 26, 32) de l'autre axe d'en-
trée respectif (y, x), de manière à assujettir élec-
triquement le gyroscope, par son axe de torsion (z), à la verticale, d) le gyroscope peut tourner sous l'action d'un mécanisme de manoeuvre ( 42), autour d'un axe vertical (z G) coïncidant avec l'axe de torsion (z), d'une position initiale (position O ) à une position située à 180 de celle-ci, et e) un calculateur d'écart de nord (fig 6) est prévu et comporte: e 1) des mémoires ( 54, 58) pour mémoriser les deux signaux amenés aux générateurs de couple dans la position 0 , e 2) des moyens de formation de différence servant à former des signaux qui, dans différentes positions du gyroscope, déterminées par le mécanisme de manoeuvre ( 42), sont amenés à l'un ou à l'autre des générateurs de couple ( 26, 32), et e 3) des moyens de formation de quotient servant à former le quotient de ces différences pour former une fonction trigonométrique de l'angle d'azimut entre un axe d'entrée du gyroscope et le nord,
19 2515813
appareil caractérisé par le fait f) que le gyroscope peut, en outre, tourner autour de l'axe vertical (z G), sous l'action du mécanisme
de manoeuvre ( 42), à une position 900 et à une po-
sition 2700, et g) que le calculateur d'écart de nord comporte des mémoires ( 54 à 68) pour mémoriser les deux signaux amenés aux deux générateurs de couple dans chacune des positions 1800, 90 et 270 et h) que les moyens de formation de quotient ( 78) forment chaque fois le quotient de différences de signaux de telle sorte: h 1) que chaque différence est formée par deux signaux qui sont amenés au même générateur de couple
( 26, 32) lorsque le gyroscope est dans deux po-
sitions situées à 1800 l'une de l'autre, h 2) que les signaux qui forment la différence qui se trouve dans le numérateur d'un quotient sont amenés au même générateur de couple ( 26, 32) que les signaux qui forment la différence qui se trouve dans le dénominateur de ce quotient, et h 3) que la différence qui se trouve dans le numérateur est formée par des signaux correspondant à des positions du gyroscope qui sont situées à 90 des positions du gyroscope qui correspondent aux
signaux formant la différence dans le numérateur.
2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait: i) que les moyens de formation de quotient ( 78) forment un premier quotient, qui i) contient dans le numérateur une différence de signaux amenés depuis un premier générateur de couple (par exemple 32) et correspondant à la position 0 et à la position 1800 du gyroscope, et
2515813
i 2) qui contient dans le dénominateur une différence de signaux amenés depuis le premier générateur de couple ( 32) et correspondant à la position 900 et à la position de 270 , j) qu'ils forment un deuxième quotient, qui j 1) contient dans le numérateur une différence de signaux amenés depuis le deuxième générateur de couple ( 26) et correspondant à la position 90 et à la position 270 du gyroscope, et i 2) qui contient dans le dénominateur une différence de signaux amenés depuis le deuxième générateur de couple ( 26) et correspondant à la position O et à la position 180 du gyroscope, et k) que le calculateur d'écart de nord présente des moyens de formation ( 88) de la moyenne arithmétique
des deux quotients.
3 Appareil selon l'une quelconque des revendi-
cations 1 ou 2, caractérisé par le fait que: a) les moyens de formation de quotient ( 78) forment en même temps un quotient de différences et son inverse, l'un des quotients correspondant à la tangente de l'angle d'azimut entre l'un des axes d'entrée et le nord et l'autre quotient à la cotangente de cet angle, et b) le calculateur d'écart de nord est agencé pour former respectivement l'arc-tangente ou l'arc-cotangente de ces grandeurs de sorte que l'on obtient deux valeurs pour l'angle d'azimut, et c) le calculateur d'écart de nord comporte, en outre, des moyens pour déterminer le quadrant de l'angle d'azimut ainsi que d) un circuit d'interprétation ( 104) dl) auquel sont appliquées les deux valeurs du signal
d'azimut, tirées de l'arc-tangente et de l'arc-
cotangente, et
21 2515813
d 2) qui donne comme sortie, en fonction du quadrant, la valeur qui peut être tirée du quotient, compte tenu de l'allure de la fonction arctangente ou
arc-cotangente, avec une précision optimale.
4 Appareil pour la détermination automatique de la direction du nord au moyen d'un gyroscope influencé par la rotation terrestre, dans lequel le gyroscope est un gyroscope biaxial dont l'axe de torsion est pratiquement vertical, dans lequel la position du gyroscope est captée par des capteurs de position et des moments de soutien
peuvent être appliqués au gyroscope au moyen d'un géné-
rateur de couple et maintiennent vertical l'axe de torsion du gyroscope, dans lequel sont adjoints, à chacun
de deux axes d'entrée du gyroscope qui sont perpendicu-
laires entre eux, un capteur de position et un générateur de couple, dans lequel, en outre, le signal de chaque capteur de position adjoint à un axe d'entrée est appliqué de façon croisée au générateur de couple de l'autre axe d'entrée respectif, de manière à assujettir électriquement le gyroscope, par son axe de torsion, à la verticale, dans lequel les signaux amenés aux deux générateurs de couple sont appliqués simultanément à un calculateur d'écart de nord qui, en partant du rapport des signaux, fournit un signal reproduisent l'écart d'une direction de référence solidaire de l'appareil relativement au nord, dans lequel, en outre, le calculateur d'écart de nord comporte une
mémoire pour mémoriser les deux signaux amenés aux géné-
rateurs de couple, dans lequel, en outre, le gyroscope peut, après la mémorisation de ces signaux, tourner de
1800, sous l'action d'un mécanisme de manoeuvre, autour.
d'un axe vertical coïncidant avec l'axe de torsion du gyroscope, et dans lequel les signaux alors amenés aux générateurs de couple sont appliqués au calculateur d'écart de nord et le calculateur d'écart de nord est agencé pour former des signaux:
DT = T
x x ( O o) T x
( 180)
DT = T ( 180) _ T ( 0)
y y y dans lesquels:
( 0) M()
T = y
Y H
T ( 180) M
( 0) = Mx Tx H
T ( 180) M
T = y y _- M () et M ( 180) x x M ( 0) et M ( 180) y y
sont respectivement les signaux mé-
morisés et les signaux transmis à un générateur de couple après la rotation de 180 ,
sont respectivement les signaux mémo-
risés et les signaux transmis à l'autre générateur de couple après la rotation de 180 , et H est l'impulsion de rotation du gyroscope, dans lequel enfin le calculateur d'écart de nord est, en outre, agencé pour former un signal: DT x = arc tan -DT y en tant que signal d'écart de nord, appareil caractérisé par le fait que le calculateur d'écart de nord: a) est, en outre, agencé pour former un signal d'angle d'azimut: DT t = arc ctg -DT x
( 180)
( 0)
( 180)
23 2515813
et comporte b) des moyens de détermination du quadrant de l'angle d'azimut en partant des fonctions tangente et cotangente, ainsi que c) un circuit sélecteur ( 130) c 1) auquel sont appliquées les deux valeurs du signal d'angle d'azimut, tirées de l'arc-tangente et de l'arc-cotangente, et
c 2) qui donne à une sortie ( 132) en fonction du quadrant,-
celui des signaux d'angle d'azimut qui, d'après l'allure de la fonction tangente ou cotangente, peut être représenté avec une précision optimale en partant des rapports -DTX et D Ty DT D Tx
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