NO843479L - APPARATUS FOR AA MAKING A SIGNAL REPRESENTING THE ANGLE MOVEMENT SPEED OF A CONSTRUCTION - Google Patents

APPARATUS FOR AA MAKING A SIGNAL REPRESENTING THE ANGLE MOVEMENT SPEED OF A CONSTRUCTION

Info

Publication number
NO843479L
NO843479L NO843479A NO843479A NO843479L NO 843479 L NO843479 L NO 843479L NO 843479 A NO843479 A NO 843479A NO 843479 A NO843479 A NO 843479A NO 843479 L NO843479 L NO 843479L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
accelerometer
force
axis
vibration
signal
Prior art date
Application number
NO843479A
Other languages
Norwegian (no)
Inventor
Shmuel J Merhav
Original Assignee
Sundstrand Data Control
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sundstrand Data Control filed Critical Sundstrand Data Control
Publication of NO843479L publication Critical patent/NO843479L/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5776Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5705Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using masses driven in reciprocating rotary motion about an axis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et apparat for å måle Inerti-spesifikk kraft og vinkelhastighet av et legeme i bevegelse, ved hjelp av et flertall aksellerometre montert på gjensidig perpendikulære akser. Oppfinnelsen er spesielt anvendelig i et apparat og en fremgangsmåte som anvendt i en høy-presisjons, ikke gyroskopisk Inerti-måleenhet (IMU) for et Inerti-navigasjonssystem (INS), som beskrevet i US patentsøknad nr. 357,714 såvel som i en artikkel av Shmuel J. Merhav med tittelen "A Nongyroscopic Intertial Measurement Unit", offentliggjort i AIAA J. of Guidance and Control, mai-juni 1982, sidene 227- The present invention relates to an apparatus for measuring inertia-specific force and angular velocity of a body in motion, by means of a plurality of accelerometers mounted on mutually perpendicular axes. The invention is particularly applicable to an apparatus and method as used in a high-precision, non-gyroscopic Inertial Measurement Unit (IMU) for an Inertial Navigation System (INS), as described in US Patent Application No. 357,714 as well as in an article by Shmuel J. Merhav entitled "A Nongyroscopic Intertial Measurement Unit", published in AIAA J. of Guidance and Control, May-June 1982, pages 227-

235, og er derfor beskrevet nedenfor i forhold til en slik anvendelse. 235, and is therefore described below in relation to such an application.

Den ovennevnte patentsøknad viser en fremgangsmåte ogThe above-mentioned patent application shows a method and

et apparat for å måle den spesifikke kraft-vektor og vinkelhastighets-vektor for et legeme i bevegelse ved hjelp av et flertall av periodisk drevne aksellerometre. Den beskrevne utførelse bruker roterende aksellerometre, som i vid forstand har vært foreslått så tidlig som i 1965, men som ennå ikke har modnet som en praktisk teknologi, som diskutert i den nevnte patent-søknad. Den patentsøknaden er spesielt rettet mot en ny metode for å behandle aksellerometer-utgangssignalene for å utlede den spesifikke kraft-vektor F og dens komponenter av vinkelhastighets-vektoren SL på en slik måte at de uønskede kompo- an apparatus for measuring the specific force vector and angular velocity vector of a body in motion by means of a plurality of periodically operated accelerometers. The described embodiment uses rotary accelerometers, which in a broad sense have been proposed as early as 1965, but which have not yet matured as a practical technology, as discussed in the aforementioned patent application. That patent application is specifically directed to a new method of processing the accelerometer output signals to derive the specific force vector F and its components of the angular velocity vector SL in such a way that the unwanted compo-

nenter blir nedtrykt til et tilstrekkelig lavt nivå til at de er kompatible med INS presisjonskrav. I korte trekk blir vinkelhastighets-vektor-komponentene av SL (dvs. SL i, hvor i = x, y, z), utledet fra hver av aksellerometer-utgangssignalene ("a"), ved: (1) å multiplisere aksellerometer-utgangssignalet med funksjonen sgncos U) t for å generere produkt-signalet a• sgncos 661, og (2) å integrere produktsignalet over syklus-perioden'. Spesifikk kraft-vektor-komponentene av F (dvs. Fj_ nents are depressed to a sufficiently low level to be compatible with INS precision requirements. Briefly, the angular velocity vector components of SL (ie, SL i , where i = x, y, z), are derived from each of the accelerometer outputs ("a"), by: (1) multiplying the accelerometer output; with the function sgncos U) t to generate the product signal a• sgncos 661, and (2) integrating the product signal over the cycle period'. Specifically, the force-vector components of F (ie Fj_

hvor i = x, y, z) blir utledet ved å integrere de respektive aksellerometer-utgangssignaler ("a") over syklus-perioden. where i = x, y, z) is derived by integrating the respective accelerometer output signals ("a") over the cycle period.

Den nevnte patentsøknad omfatter en diskusjon og en matematisk analyse av den involverte dynamikk, og viser at et antall viktige fordeler kan oppnås, noe som gjør den beskrevne fremgangsmåte og apparat spesielt anvendelig for ikke-gyroskopiske Inerti-navigasjonssystemer (INS). Det henvises til den ovennevnte patentsøknad og artikkelen av S.J. Merhav, nevnt ovenfor, for ytterligere detaljer av den beskrevne teknikk for signal-adskil- The aforementioned patent application includes a discussion and a mathematical analysis of the dynamics involved, and shows that a number of important advantages can be achieved, making the described method and apparatus particularly applicable to non-gyroscopic Inertial Navigation Systems (INS). Reference is made to the above-mentioned patent application and the article by S.J. Merhav, mentioned above, for further details of the described technique for signal separation

lelse og de fordeler som kan oppnås ved dette.desire and the benefits that can be obtained from this.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et nytt apparat for å måle spesifik kraft og vinkelhastighet av et legeme i bevegelse, noe som gjør det mulig å oppnå videre viktige fordeler, som skal forklares nærmere nedenfor. Apparate ifølge denne anvendelse er spesielt anvendelig med den teknikk for signal-adskillelse som er beskrevet i den ovennevnte patent-søknad, og er derfor beskrevet nedenfor i henhold til den teknikken, men det må forstås at oppfinnelsen av denne anvendelse, eller trekk av den, også med fordel kan benyttes i andre anvendelser . An object of the present invention is to produce a new apparatus for measuring the specific force and angular velocity of a body in motion, which makes it possible to achieve further important advantages, which will be explained in more detail below. Apparatus according to this application is particularly applicable to the technique of signal separation described in the above-mentioned patent application, and is therefore described below according to that technique, but it must be understood that the invention of this application, or features thereof, can also be used with advantage in other applications.

Kort sagt frembringer den foreliggende oppfinnelse et apparat for å måle spesifik kraft og vinkelhastighet av et legeme i bevegelse ved hjelp av et flertall aksellerometre, montert på gjensidig perpendikulære akser og periodisk drevne ved en drivanordning i gjensidig perpendikulære plan,karakterisert vedat hvert aksellerometer er montert for vibrasjons-bevegelse, og blir drevet av drivanordningen langs en vibrasjons akse i sitt respektive plan, istedenfor å roteres i planet som i den utførelsesform av oppfinnelsen som er beskrevet i den ovennevnte patentsøknad. Flere anordninger som utgjør videre trekk ved oppfinnelsen er beskrevet nedenfor for å oppnå den vibrerende bevegelse av aksellerometrene. Briefly, the present invention provides an apparatus for measuring the specific force and angular velocity of a body in motion by means of a plurality of accelerometers, mounted on mutually perpendicular axes and periodically driven by a drive device in a mutually perpendicular plane, characterized in that each accelerometer is mounted for vibration movement, and is driven by the drive device along a vibration axis in its respective plane, instead of being rotated in the plane as in the embodiment of the invention described in the above-mentioned patent application. Several devices which constitute further features of the invention are described below to achieve the vibrating movement of the accelerometers.

I en av de beskrevne utførelser er således aksellerometrene montert fjærende på en elastisk ettergivende anordning, så In one of the described embodiments, the accelerometers are thus mounted spring-loaded on an elastically yielding device, so

som en membran, slik at aksellerometeret begrenses til bevegelse bare langs vibrasjonsaksen, mens drivanordningen kan forbindes med en kilde av sinusformet strøm for å vibrere aksellerometret langs vibrasjonsaksen. Hver referanse-akse for det bevegelige legeme kan være utstyrt med to slike vibrerende enheter montert i et koaksielt, rygg-mot-rygg forhold, hvor drivanordningen for en enhet vibrerer denne enheten synkront, men i motsatt retning med, drivenheten for den andre, slik at en enhet tjener som en balanserende masse for dynamisk å balansere den andre enheten. as a diaphragm, so that the accelerometer is limited to movement only along the axis of vibration, while the drive device can be connected to a source of sinusoidal current to vibrate the accelerometer along the axis of vibration. Each reference axis of the moving body may be provided with two such vibrating units mounted in a coaxial, back-to-back relationship, the drive of one unit vibrating that unit synchronously, but in the opposite direction, with the drive of the other, as that one unit serves as a balancing mass to dynamically balance the other unit.

Et apparat konstruert i henhold til de foregående trekk gjør det mulig å oppnå et antall viktige fordeler, spesielt med anvendelse til ikke-gyroskopiske Inerti-navigasjonssystemer (INS). Det gjør det således mulig å drive aksellerometrene periodisk uten roterende eller glidende mekaniske skjøter, og dermed unngå behovet for sleperinger og andre glidende elektriske kontakter. I tillegg frembringer den beskrevne anordning en aksellerometerenhet som er iboende stiv langs den følsomme akse, noe som tillater vibrasjons-bevegelse og blir påtrykt aksellerometrene ved amplituder, frekvenser og fasevinkler som kan styres meget nøyaktig, og som gjør aksellerometrene i det vesentlige ufølsomme for ytre krefter, sjokk og vibrasjon. En ytterligere fordel, spesielt i rygg mot rygg-anordningen, An apparatus constructed according to the foregoing features makes it possible to achieve a number of important advantages, particularly with application to non-gyroscopic Inertial Navigation Systems (INS). It thus makes it possible to operate the accelerometers periodically without rotating or sliding mechanical joints, thus avoiding the need for slip rings and other sliding electrical contacts. In addition, the described device produces an accelerometer unit that is inherently rigid along the sensitive axis, which allows vibrational motion and is impressed upon the accelerometers at amplitudes, frequencies and phase angles that can be very precisely controlled, and which renders the accelerometers essentially insensitive to external forces. , shock and vibration. A further advantage, particularly in the back-to-back arrangement,

er at den genererer den nødvendige vibrasjons-bevegelse påis that it generates the necessary vibrational movement on

en slik måte at de dynamiske krefter blir nøyaktig balansert.such a way that the dynamic forces are precisely balanced.

De foregående fordeler frembringer en mye høyere middeltid mellom feil (MTBF) enn gyro-typer av IMU, eller ikke-gyro-typer av IMU med roterende aksellerometre. The foregoing advantages produce a much higher mean time between failures (MTBF) than gyro types of IMU, or non-gyro types of IMU with rotating accelerometers.

I en annen beskrevet utførelse er aksellerometrene montert på en støttedel, roterbare rundt en rotasjonsakse i rett vinkel med vibrasjonsaksen, hvor drivanordningen svinger sin støttedel gjennom en liten vinkelbevegelse rundt rotasjonsaksen. Støtte-delen omfatter også en balanse-masse på den motsatte side av rotasjonsaksen for å balansere aksellerometer-massen. I denne beskrevne utførelse omfatter drivanordningen en elektrisk motor, drevet av den sinusformede strømmen for å utføre en liten vinkel-svingende bevegelse (noen få grader) som er nesten lineær. In another described embodiment, the accelerometers are mounted on a support part, rotatable around a rotation axis at right angles to the vibration axis, where the drive device swings its support part through a small angular movement around the rotation axis. The support part also includes a balance mass on the opposite side of the axis of rotation to balance the accelerometer mass. In this described embodiment, the driving device comprises an electric motor, driven by the sinusoidal current to perform a small angular oscillating movement (a few degrees) which is almost linear.

Denne utførelsen har den videre fordel av en i det vesentlige total immunitet mot ekstern lineær vibrasjon og sjokk, enkel konstruksjon, og stor presisjon og lave kostnader. This design has the further advantage of essentially total immunity to external linear vibration and shock, simple construction, and high precision and low cost.

En tredje utførelse av oppfinnelsen er beskrevet nedenfor, omfattende en stemmegaffel, hvilken utførelse også tillater nøyaktig balansering av de dynamiske krefter. Aksellerometeret omfatter således en masse montert for vibrerende bevegelse på den første gren av stemmegaffelen, hvor den andre gren av stemmegaffelen omfatter en balanserende masse som forårsaker at de to grenene vibrerer med en forutbestemt naturlig frekvens. I denne beskrevne utførelse blir den elektriske drivdel båret A third embodiment of the invention is described below, comprising a tuning fork, which embodiment also allows accurate balancing of the dynamic forces. The accelerometer thus comprises a mass mounted for vibrating movement on the first branch of the tuning fork, where the second branch of the tuning fork comprises a balancing mass which causes the two branches to vibrate at a predetermined natural frequency. In this described embodiment, the electric drive part is carried

på en del av stemmegaffelen, og den elektriske opptaksdel kan bæres av den andre grenen. En slik anordning kan omfatte en elektrisk tilbakekoblingssløyfe fra opptaksdelen til drivdelen, for dermed å anordne en elektromekanisk oscillator hvis svingninger er opprettholdt av tilbakekoblingssløyfen. on one part of the tuning fork, and the electrical recording part can be carried by the other branch. Such a device can comprise an electrical feedback loop from the recording part to the drive part, in order to provide an electromechanical oscillator whose oscillations are maintained by the feedback loop.

Stemmegaffel-utførelsen anordner, i tillegg til et balansert dynamisk system på grunn av de kontra-bevegelige masser, et antall tilleggs-fordeler. Når kraft-behovet for å drive drivdelen bare er det som kreves for å erstatte energi som tapes til friksjon, krever således anordningen bare en meget liten kraft-mengde. Videre da innretningen virker som en meget skarpt avstemt oscillator, vil det avvise mekaniske forstyrrelser langs den følsomme akse hvis det ikke er nøyaktig ved resonansfrekvensen. Enn videre, da anordningen opererer ved sin naturlige frekvens, kan det brukes til å synkronisere multivibratoren som styrer signal-prosessoren, og dermed unngå fase-forsinkelser som kunne påvirke nøyaktigheten av vinkel-hastigheten og spesifikk kraft-vektorer som utledes fra aksellerometer-utgangssignalene. The tuning fork design provides, in addition to a balanced dynamic system due to the counter-moving masses, a number of additional advantages. When the power requirement to drive the drive part is only what is required to replace energy lost to friction, the device thus only requires a very small amount of power. Furthermore, as the device acts as a very sharply tuned oscillator, it will reject mechanical disturbances along the sensitive axis if it is not accurate at the resonant frequency. Furthermore, since the device operates at its natural frequency, it can be used to synchronize the multivibrator that controls the signal processor, thereby avoiding phase delays that could affect the accuracy of the angular velocity and specific force vectors derived from the accelerometer output signals.

Fra det ovenstående vil forstås at "vibrerende bevegelse" From the above it will be understood that "vibrating motion"

som tilført aksellerometrene kan være ikke bare rettlinjet-bevegelse, så som i den første av de ovennevnte utførelser, as supplied to the accelerometers can be not only rectilinear movement, as in the first of the above embodiments,

men kan også være en vesentlig rettlinjebevegelse (f.eks. en liten vinkel-svingende bevegelse som er nesten rettlinjet) but can also be a substantially rectilinear motion (eg a small angular oscillating motion that is almost rectilinear)

slik som i den andre og den tredje av de ovennevnte utførelser av oppfinnelsen. Dette vil fremgå bedre fra den følgende detal-jerte beskrivelse av hver av de tre utførelsene. En ytterligere forbedring av en hastighets- og kraftsensor som benytter vibrerende aksellerometre kan oppnås ved å benytte parrede aksellerometre for hver akse for hvilken det ønskes vinkelhastighets-informasjon. Det er tre anordninger med parrede aksellerometre beskrevet such as in the second and third of the above embodiments of the invention. This will appear better from the following detailed description of each of the three designs. A further improvement of a speed and force sensor using vibrating accelerometers can be achieved by using paired accelerometers for each axis for which angular velocity information is desired. There are three devices with paired accelerometers described

her, som kan frembringe en betydelig bedring i nøyaktigheten både av hastighets- og kraftsignaler. Den første slike anordning benytter to aksellerometre montert sammen, med sine inngangs-eller kraftfølende akser parallell med den aksen rundt hvilken de blir vibrert. En annen anordning har begge aksellerometrene montert rygg mot rygg, med sine kraft-følgende akser motsatt hverandre og i rett vinkel med den aksen rundt hvilken de blir vibrert. Den tredje anordningen krever at aksellerometrene blir montert rygg mot rygg, med sine kraft-følende akser motsatt hverandre og med aksellerometrene vibrert i en lineær retning i rett vinkel med den kraft-følende akse. here, which can produce a significant improvement in the accuracy of both speed and power signals. The first such device uses two accelerometers mounted together, with their input or force-sensing axes parallel to the axis around which they are vibrated. Another arrangement has both accelerometers mounted back to back, with their force-following axes opposite each other and at right angles to the axis around which they are vibrated. The third arrangement requires the accelerometers to be mounted back to back, with their force-sensing axes opposite each other and with the accelerometers vibrated in a linear direction at right angles to the force-sensing axis.

De parrede anordninger beskrevet ovenfor gjør det muligThe paired devices described above make it possible

å ytterligere adskille kraft-signalene fra hastighets-signalene ved summering og differensiering utgangssignalene fra de parrede aksellerometrene før signalene blir ført inn i en signal-adskillelseskrets. to further separate the force signals from the speed signals by summing and differentiating the output signals from the paired accelerometers before the signals are fed into a signal separation circuit.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgåFurther features and advantages of the invention will become apparent

av den nedenstående beskrivelse.of the description below.

Oppfinnelsen er beskrevet bare ved eksempler, under henvisning til tegningene, hvor: The invention is described by way of example only, with reference to the drawings, where:

Figur 1 er et diagram som vil være en hjelp i forklaringenFigure 1 is a diagram that will help in the explanation

av prinsippene med signal-adskillelse som beskrevet i den ovennevnte patentsøknad og benyttet i den foretrukne utførelse av den foreliggende oppfinnelse som of the principles of signal separation as described in the above-mentioned patent application and used in the preferred embodiment of the present invention as

beskrevet her; described here;

figur 2 er et blokk-diagram som illustrerer en form av ikke-gyroskopisk Inerti-målesystem basert på prinsippene av signal-adskillelse som beskrevet i den ovennevnte patentsøknad, og også inkludert i den foretrukne ut-førelse av den foreliggende oppfinnelse; Figure 2 is a block diagram illustrating one form of non-gyroscopic Inertia measurement system based on the principles of signal separation as described in the above patent application, and also included in the preferred embodiment of the present invention;

figur 3 er et diagram i likhet med det som er vist på figurFigure 3 is a diagram similar to that shown in Figure

1, men modifisert slik at det omfatter vibrerende aksellerometre i henhold^ til den foreliggende oppfinnelse, istedenfor roterende aksellerometre som 1, but modified so that it includes vibrating accelerometers according to the present invention, instead of rotating accelerometers which

vist på figur 1; shown in Figure 1;

figur 4 illustrerer en form av vibrerende aksellerometer-enhet Figure 4 illustrates one form of vibrating accelerometer unit

konstruert ifølge den foreliggende oppfinnelse; constructed according to the present invention;

figur 5 er et diagram av et lukket sløyfe-drev for en aksellerometer-enhet, konstruert ifølge den foreliggende oppfinnelse; Figure 5 is a diagram of a closed loop drive for an accelerometer unit constructed in accordance with the present invention;

figur 6 illustrerer skjematisk bruken av to vibrerende aksellerometre, hver i henhold til den konstruksjonen som f.eks. er illustrert på figur 4, montert i et rygg mot rygg-forhold for å balansere dynamiske krefter; figure 6 schematically illustrates the use of two vibrating accelerometers, each according to the construction which e.g. is illustrated in Figure 4, mounted in a back-to-back relationship to balance dynamic forces;

figur 7 illustrerer en annen form for vibrerende aksellerometer-enhet konstruert ifølge den foreliggende oppfinnelse, basert på bruken av en elektrisk moment-motor som roterende driver aksellerometrene, og en motbalanse-masse, gjennom en liten vinkel-oscillerende bevegelse; figur 8 illustrerer en tredje form for vibrerende aksellerometer-enhet konstruert ifølge den foreliggende oppfinnelse, basert på bruken av en stemmegaffel for nøyaktig balansering av de dynamiske krefter; figure 7 illustrates another form of vibrating accelerometer unit constructed according to the present invention, based on the use of an electric torque motor which rotary drives the accelerometers, and a counterbalance mass, through a small angular oscillating motion; figure 8 illustrates a third form of vibrating accelerometer unit constructed according to the present invention, based on the use of a tuning fork for accurate balancing of the dynamic forces;

figur 9 er et blokk-diagram som illustrerer en elektromekanisk oscillator-anordning omfattende en stemmegaffel-type aksellerometer-enhet som den illustrert på figur 8; Fig. 9 is a block diagram illustrating an electromechanical oscillator device comprising a tuning fork type accelerometer assembly as illustrated in Fig. 8;

figur 10 er et forenklet perspektiv-diagram av parrede aksellerometre med sine kraft-følsomme akser parallell med Figure 10 is a simplified perspective diagram of paired accelerometers with their force-sensitive axes parallel to

en vinkel-vibrasjonsakse; an angular vibration axis;

figur 11 er et forenklet perspektiv-diagram av parrede aksellerometre anordnet rygg mot rygg, med sine kraft-følsomme Figure 11 is a simplified perspective diagram of paired accelerometers arranged back to back, with their force-sensitive

akser i rett vinkel med vinkel-vibrasjonsaksen; axes at right angles to the angular-vibration axis;

figur 12 er et forenklet perspektiv-diagram av parrede aksellerometre anordnet rygg mot rygg, med sine kraft-følsomme Figure 12 is a simplified perspective diagram of paired accelerometers arranged back to back, with their force-sensitive

akser i rett vinkel med den lineære vibrasjonsretning; figur 13 er et diagram i likhet med det på figur 3, brukt axes at right angles to the linear direction of vibration; figure 13 is a diagram similar to that of figure 3, used

til å illustrere virkemåten av den parrede aksellerometer-anordning på figur 10 i en tre-akse hastighets-føler- to illustrate the operation of the paired accelerometer device of Figure 10 in a three-axis speed sensor-

figur 14 er et diagram av en type i likhet med det på figurFigure 14 is a diagram of a type similar to that of Figure

3, som illustrerer virkemåten av den parrede aksellerometer-anordning på figur 11 i en tre-akse hastighets-sensor; 3, illustrating the operation of the paired accelerometer device of Figure 11 in a three-axis speed sensor;

figur 15 er et diagram av en type i likhet med det på figurFigure 15 is a diagram of a type similar to that of Figure

3, som illustrerer virkemåten av den parrede aksellero-meteranordning på figur 12 i en tre-akse hastighet- 3, which illustrates the operation of the paired accelerometer device of Figure 12 in a three-axis speed-

og kraftsensor; and force sensor;

figur 16 er et side-riss av en mekanisme for å realisere den figure 16 is a side view of a mechanism for realizing it

parrede aksellerometer-anordning på figur 10; paired accelerometer device of Figure 10;

figur 17 er et side-riss av en mekanisme for å realisere den figure 17 is a side view of a mechanism for realizing it

parrede aksellerometer-anordning på figur 11; paired accelerometer device of Figure 11;

figur 18 er et side-riss av en mekanisme for å realisere den figure 18 is a side view of a mechanism for realizing it

parrede aksellerometer-anordning på figur 12, ogpaired accelerometer device in Figure 12, and

figur 19 er et blokk-diagram av en signal-adskillelseskretsFigure 19 is a block diagram of a signal separation circuit

av den typen som er vist på figur 2, omfattende i tillegg en forprosessor-krets for å summere og differen-siere utgangssignalene fra aksellerometrene. of the type shown in Figure 2, additionally comprising a pre-processor circuit for summing and differentiating the output signals from the accelerometers.

Før en beskrivelse av de forskjellige utførelser av oppfinnelsen som illustrert på figurene 3 til 8, tror man at det ville være nyttig med en foreløbig diskusjon av prinsippene for signal-adskillelse og det totale system for måling av spesielle kraft- og vinkelhastigheter i et legeme i bevegelse, begge som beskrevet i den ovennevnte patentsøknad, for å gi en bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelse og dens fordeler, spesielt når den foreliggende oppfinnelse er benyttet i slike målesystemer. Before a description of the various embodiments of the invention as illustrated in Figures 3 to 8, it is believed that a preliminary discussion of the principles of signal separation and the overall system for measuring particular force and angular velocities in a body in movement, both as described in the above-mentioned patent application, to provide a better understanding of the present invention and its advantages, especially when the present invention is used in such measurement systems.

Under henvisning til figur 1, er den generelle formel for total aksellerasjon som kan måles ved en punkt-masse som beveger seg i et roterende system: Referring to Figure 1, the general formula for total acceleration that can be measured by a point mass moving in a rotating system is:

hvor St er vinkelhastigheten eller hastighets-vektoren i systemet, F er spesifikk kraft-vektoren, og r er øyeblikks-avstanden av punkt-massen fra rotasjonssenteret i systemet. Spesielt er r = p + 1, hvor p er øyeblikks-vektoravstanden fra punkt-massen fra rotasjonssenteret, og 1 den faste avstand av elementets omdreiningssenter til systemets rotasjonssenter. Indeksen b indikerer differensiering i forhold til aksen av det roterende legeme. Formelen (1) kan nå omskrives som følger: ved å sette inn where St is the angular velocity or velocity vector in the system, F is the specific force vector, and r is the instantaneous distance of the point mass from the center of rotation in the system. In particular, r = p + 1, where p is the moment vector distance from the point mass from the center of rotation, and 1 is the fixed distance from the center of rotation of the element to the center of rotation of the system. The index b indicates differentiation with respect to the axis of the rotating body. Formula (1) can now be rewritten as follows: by inserting

hvor i, 2,°9^ er enhetsvektorer henholdsvis i retningene x, where i, 2,°9^ are unit vectors respectively in the directions x,

y og z, omfattende støy-komponentene nx, ny og nz, å oppløse a i ax, ay, og a2la px= py = pz= p og omarrangere uttrykkene får vi y and z, comprising the noise components nx, ny and nz, resolving a into ax, ay, and a2la px= py = pz= p and rearranging the expressions we get

Hver av støy-signalene n = £nx, ny, nz ' antas å bestå av Each of the noise signals n = £nx, ny, nz ' is assumed to consist of

tre komponeneter som følger:three components as follows:

n = nc+ nv<+>nrn = nc+ nv<+>no

hvor :where:

njj - lav frekvens støynjj - low frequency noise

nv - periodisk eller tilfeldig kjøretøy-vibrasjons-støy nv - periodic or random vehicle vibration noise

nr - tilfeldig null-middel høy-frekvens følernr - random zero-medium high-frequency sensor

støy noise

I det roterende aksellerometer-system illustrert i den ovennevnte patentsøknad, er det således i tillegg til de under-strekede, ønskede uttrykk i formlene (3) - (5) et flertall av uønskede uttrykk som potensielt bidrar til feil. Disse resulterer primært fra de dynamiske uttrykk som inneholder p, q og r og deres deriverte, og fra sensor-støy komponenter i n . In the rotating accelerometer system illustrated in the above-mentioned patent application, there is thus, in addition to the underlined, desired expressions in the formulas (3) - (5), a majority of unwanted expressions which potentially contribute to errors. These result primarily from the dynamic expressions containing p, q and r and their derivatives, and from sensor-noise components in n.

Som videre beskrevet i den ovennevnte patentsøknad, erAs further described in the above-mentioned patent application, is

det et viktig trekk ved den oppfinnelsen at det frembringer et middel for å skille Fxfra q, Fy fra r, og Fzfra p, på an important feature of that invention is that it provides a means of separating Fx from q, Fy from r, and Fz from p, on

en slik måte at de uønskede uttrykk blir undertrykket til et tilstrekkelig lavt nivå slik at effekten av kryssprodukt-uttrykkene gp, gr og rp blir i det vesentlige eliminert. such a way that the unwanted expressions are suppressed to a sufficiently low level so that the effect of the cross-product expressions gp, gr and rp is essentially eliminated.

En viktig fordel med bruken av vibrerende aksellerometre ifølge den foreliggende oppfinnelse er at de ortogonale yttrykk, f. eks. 2 6dpsin60t ^r + -~^- ) ^ f°rmelen (3) ovenfor (og det tilsvarende uttrykk i formlene (4) og (5) ovenfor) faller ut, An important advantage of the use of vibrating accelerometers according to the present invention is that the orthogonal surface pressures, e.g. 2 6dpsin60t ^r + -~^- ) ^ formula (3) above (and the corresponding expression in formulas (4) and (5) above) falls out,

og dermed videre reduserer denne feilkilden i den roterende aksellerometer-anordning. Det vil si, da disse ortogonale uttrykk kommer av den roterende bevegelse av aksellerometeret, and thus further reduces this source of error in the rotating accelerometer device. That is, since these orthogonal expressions come from the rotary motion of the accelerometer,

er det ikke tilstede i oppfinnelsen av denne patentsøknad,is not present in the invention of this patent application,

som omfatter en vibrerende bevegelse av aksellerometrene.which includes a vibrating movement of the accelerometers.

Figur 2 av den foreliggende søknad (som tilsvarer figurFigure 2 of the present application (which corresponds to figure

4 av den ovennevnte patentsøknad) illustrerer i blokk-diagram form en ikke-gyroskopisk Inerti-måleenhet (IMU) som realiserer de ovenfor beskrevne prinsipper for signal-adskillelse i forhold til en kanal, nemlig den for aksellerometeret Az . Det må forstås at de øvrige to kanalene, for aksellerometrene Ax og Ay, er konstruert på lignende måte. 4 of the above-mentioned patent application) illustrates in block-diagram form a non-gyroscopic Inertia measuring unit (IMU) which realizes the above-described principles of signal separation in relation to a channel, namely that of the accelerometer Az . It must be understood that the other two channels, for the accelerometers Ax and Ay, are constructed in a similar way.

Enheten som er illustrert på figur 2 omfatter tre hoved-undersystemer, nemlig: en styrepuls-generator, generelt betegnet 2; et elektromekanisk drev, generelt betegnet 3, for å rotere hver av aksellerometrene i triaden illustrert på figur 1, og en elektronisk signal-adskillelsesprosessor, generelt betegnet 4 . The unit illustrated in Figure 2 comprises three main subsystems, namely: a control pulse generator, generally designated 2; an electromechanical drive, generally designated 3, for rotating each of the accelerometers in the triad illustrated in Figure 1, and an electronic signal separation processor, generally designated 4.

Styrepuls-generatoren 2 blir drevet av en frittløpende multivibrator 21 med en høy-presisjons referansefrekvens 4f (f = l/T). Multivibratoren styrer en firkantbølge-generator 22 som genererer firkantede bølger med en frekvens f. Disse firkantede bølgene blir brukt som synkroniserings-pulser. The control pulse generator 2 is driven by a free-running multivibrator 21 with a high-precision reference frequency 4f (f = l/T). The multivibrator controls a square wave generator 22 which generates square waves with a frequency f. These square waves are used as synchronization pulses.

De blir tilført en tilbakestill- og integrer-styrepulsgenerator 23 og til en samplingspuls-generator 24, hvilke generatorer blir brukt til å styre operasjonen av prosessoren 4, som skal beskrives mer spesielt nedenfor. They are supplied to a reset and integrate control pulse generator 23 and to a sampling pulse generator 24, which generators are used to control the operation of the processor 4, which will be described more specifically below.

Synkroniseringspulsene fra firkantbølge-generatoren 22The synchronization pulses from the square wave generator 22

blir også tilført en drivsignal-generator 31 inne i det elektromekaniske driversystem 3. Utgangspulsene fra generatoren 31 driver aksellerometrene i enheten 32, slik at aksellerometrene blir rotert rundt sine respektive akser ved en forutbestemt frekvens ( ) som er lik 2iyf. Når det legeme til hvilken aksellerometer-enheten 4 er festet blir utsatt for en spesifik kraft Fzog en vinkelhastighet p, genererer det et resulterende utgangssignal på az. is also supplied to a drive signal generator 31 inside the electromechanical drive system 3. The output pulses from the generator 31 drive the accelerometers in the unit 32, so that the accelerometers are rotated around their respective axes at a predetermined frequency ( ) which is equal to 2iyf. When the body to which the accelerometer unit 4 is attached is subjected to a specific force Fzog and an angular velocity p, it generates a resultant output signal of az.

Aksellerometer-utgangssignalet azblir matet til prosessoren 4 for å skille ut den spesifike kraft-vektor Fzog vinkelhastig-hetsvektoren p på en slik måte at man i det vesentlige undertrykker de uønskede komponenter av signalet azi henhold til formlene (3) - (5) og (6) - (8) som diskutert ovenfor. I The accelerometer output signal az is fed to the processor 4 to extract the specific force vector Fz and the angular velocity vector p in such a way as to substantially suppress the unwanted components of the signal azi according to the formulas (3) - (5) and ( 6) - (8) as discussed above. IN

dette tilfellet snakker vi om komponentene Fzog p, slik at-in this case we are talking about the components Fzog p, so that-

det er formelen (5) som er den interessante.it is formula (5) that is interesting.

Prosessoren 4 omfatter således en multiplikator eller fortegn-endringskrets 41 for å multiplisere de produserte verdier azmed null-middel-funksjonen "sgncosWt", og å gi utgangssignalet azsgncos b) t. Det siste signalet blir matet til en integreringskrets 42 som integrerer produkt-signalet over syklus-perioden T. Integreringskretsen 42 tilbakestilles ved slutten av perioden T ved styrepuls-generatoren 23, men før den tilbakestilles sender den ut sitt innhold til sample-and-hold krets 43, som blir styrt av sampling-puls-generatoren 24. Som beskrevet ovenfor forårsaker denne behandling av aksellerometer-utgangs - signalet azat innholdet av sample-and-hold kretsen 43 tilsvarer vinkelhastighets-komponenten "p". The processor 4 thus comprises a multiplier or sign-changing circuit 41 for multiplying the produced values az with the zero-mean function "sgncosWt", and giving the output signal azsgncos b) t. The latter signal is fed to an integrating circuit 42 which integrates the product signal over the cycle period T. The integrating circuit 42 is reset at the end of the period T by the control pulse generator 23, but before it is reset it sends out its contents to the sample-and-hold circuit 43, which is controlled by the sampling pulse generator 24. As described above, this causes processing of the accelerometer output signal azat the content of the sample-and-hold circuit 43 corresponds to the angular velocity component "p".

Aksellerometer-utgangssignalet azblir også matet tilThe accelerometer output signal is also fed

den annen kanal inne i prosessoren 4, omfattende en annen integreringskrets 44 som integrerer signalet over perioden T. Integreringskretsen 44 blir også stilt tilbake ved slutten the second channel inside the processor 4, comprising another integrating circuit 44 which integrates the signal over the period T. The integrating circuit 44 is also reset at the end

av perioden T ved styrings-pulsgeneratoren 23, men like før den blir tilbakestilt sender den ut sitt innhold til en annen sample-and-hold krets 45, styrt av samplings-puls-generatoren 24. Man vil forstå fra den tidligere diskusjon, at innholdet av sample-and-hold kretsen 44 vil tilsvare spesifik kraft-vektoren Fz. of the period T by the control pulse generator 23, but just before it is reset it sends out its content to another sample-and-hold circuit 45, controlled by the sampling pulse generator 24. It will be understood from the previous discussion that the content of the sample-and-hold circuit 44 will correspond to the specific force vector Fz.

Man kan henvise til den ovennevnte patentsøknad for en videre beskrivelse av totalsystemet og de fordeler som frem-bringes ved prinsippene med signal-adskillelse på hvilken systemet er basert. Det må forstås at de samme fordelene vil gjelde den foreliggende oppfinnelse, når den realiseres i et slikt målesystem i tillegg til de videre fordeler som kan oppnås med den foreliggende oppfinnelse, som nærmere beskrevet nedenfor. One can refer to the above-mentioned patent application for a further description of the overall system and the advantages produced by the principles of signal separation on which the system is based. It must be understood that the same advantages will apply to the present invention, when it is realized in such a measurement system in addition to the further advantages that can be achieved with the present invention, as described in more detail below.

I korthet anvender den foreliggende oppfinnelse vibrerende aksellerometre for å generere aksellerometer-utgangssignalene fra hvilke blir utledet komponentene av den spesifike kraft-vektor F og komponentene av vinkelhastighets-vektoren Si. , mens den vesentlig undertrykker de uønskede komponenter av slike signaler. Dette er illustrert på figur 3, som ligner på dia-grammet på figur 1, men som omfatter vibrerende aksellerometre istedenfor roterende aksellerometre. Figur 3 illustrerer således en triade av aksellerometre Ax, Ay, Azanordnet for å vibrere ved en amplitude "p" og en frekvens " Oi" i (x, y), (y, z) og Briefly, the present invention uses vibrating accelerometers to generate the accelerometer output signals from which the components of the specific force vector F and the components of the angular velocity vector Si are derived. , while substantially suppressing the unwanted components of such signals. This is illustrated in Figure 3, which is similar to the diagram in Figure 1, but which includes vibrating accelerometers instead of rotating accelerometers. Figure 3 thus illustrates a triad of accelerometers Ax, Ay, A arranged to vibrate at an amplitude "p" and a frequency "Oi" in (x, y), (y, z) and

(x, z)-planene, med de følsomme inngangsakser som vist, påThe (x, z) planes, with the sensitive input axes as shown, on

linje med x, y, z retningene.line with the x, y, z directions.

Spesifike vibrerende aksellerometer-mekanismer som illustrert på figurene 4 til 9 skal beskrives nedenfor. Disse figurene illustrerer bare en kanal, nemlig den for aksellerometeret Az , hvor den aksellerometer-følsomme akse for spesifik kraft-vektoren er Z-aksen, og vibrasjonsaksen er Y-aksen, den følsomme akse for vinkelhastighets-vektoren er X-aksen. Aksellerometeret A2vibrerer således langs Y-aksen, måler den spesifike Inerti-kraft og vinkelhastigheten av det bevegelige legeme Specific vibrating accelerometer mechanisms as illustrated in Figures 4 to 9 shall be described below. These figures illustrate only one channel, namely that of the accelerometer Az , where the accelerometer-sensitive axis for the specific force vector is the Z-axis, and the vibration axis is the Y-axis, the sensitive axis for the angular velocity vector is the X-axis. The accelerometer A2 thus vibrates along the Y axis, measuring the specific Inertia force and the angular velocity of the moving body

i forhold til aksene Z og X. Man vil forstå at de andre to kanalene, dvs. for aksellerometrene Ax og Av, er lignende konstruert og gir tilsvarende målinger for sine respektive akser. Fortrinnsvis er vibrasjonsfrekvensen (( A ) av aksellerometrene in relation to the axes Z and X. It will be understood that the other two channels, i.e. for the accelerometers Ax and Av, are similarly constructed and provide corresponding measurements for their respective axes. Preferably, the vibration frequency (( A ) of the accelerometers

i alle de beskrevne utførelser 30-60 Hz, og forskyvningen under den vibrerende bevegelsen er typisk i området fra 0,25-3 mm. in all the described embodiments 30-60 Hz, and the displacement during the vibrating movement is typically in the range from 0.25-3 mm.

Som indikert ovenfor er en av hoved-fordelene med brukenAs indicated above, one of the main benefits of its use is

av vibrerende aksellerometre istedenfor roterende aksellerometre, at de ortogonale uttrykk i formlene (3) - (5) (f.eks. 2ti)psin£Jt ^r<+>2~£j"^ ^ f°rinelen 3) ikke eksisterer, og derfor tillater meget stor forbedring i total virkning. Mange andre fordeler er mer spesielt beskrevet nedenfor. of vibrating accelerometers instead of rotating accelerometers, that the orthogonal expressions in formulas (3) - (5) (e.g. 2ti)psin£Jt ^r<+>2~£j"^ ^ f°rinelen 3) do not exist, and therefore allows a very large improvement in overall effectiveness.Many other advantages are more specifically described below.

Aksellerometer-enheten illustrert på figur 4, generelt betegnet 50, omfatter et ytre sylindrisk hus 52 som inneslutter et aksellerometer 54 inneholder en aksellerometer-prøvemasse 56. Aksellerometer-enheten 54 bæres av en monteringsplate 58, elastisk montert inne i huset 52 ved hjelp av en elastisk membran 60, som begrenser bevegelsen av aksellerometer-enheten 54 bare til Y-aksen som er vibrasjonsaksen og perpendikulær med Z-aksen, som er følsom for spesifik kraf t-vektoren i aksellerometer-enheten, som nevnt ovenfor. The accelerometer assembly illustrated in Figure 4, generally designated 50, comprises an outer cylindrical housing 52 which encloses an accelerometer 54 containing an accelerometer sample mass 56. The accelerometer assembly 54 is supported by a mounting plate 58, resiliently mounted inside the housing 52 by means of a elastic membrane 60, which limits the movement of the accelerometer unit 54 only to the Y-axis which is the vibration axis and perpendicular to the Z-axis, which is sensitive to the specific force vector in the accelerometer unit, as mentioned above.

Drivanordningene for å vibrere aksellerometer-enhetenThe drive means to vibrate the accelerometer unit

54 langs Y-aksen omfatter en permanent magnet 62 av sylindrisk konstruksjon, festet inne i huset 52 ved en ende av dette og utformet med en sylindrisk luftåpning 64, koaksiell med Y-aksen for vibrasjon av aksellerometer-enheten. Drivanordningen omfatter videre en driverspole 66, båret på en sylindrisk spoleform 68 festet på aksellerometer-monteringsplaten 58 inne i den sylindriske luftåpningen 64 og koaksiell med vibrasjonsaksen Y. Driverspolen 66 er innrettet til å motta sinusformet driverstrøm for å generere en kraft som forårsaker at aksellerometer-enheten 54, inklusive prøvemassen 56 og monteringsplaten 58, beveger seg i en sinusfunksjon langs Y-aksen som begrenset av fjærkraften i membranen 8. Aksellerometer-enheten illustrert på figur 4 omfatter videre en opptaksanordning anbragt inne i huset 52 og koblet til aksellerometer-enheten 54 og dens masse 56 for å måle hastigheten av forskyvning langs Y-aksen for vibrasjon. En slik opptaksanordning kan omfatte en annen permanent.magnet 70 (eller en jernfri feltspole) og en opptaksspole 72 som virker sammen med denne på den andre ende av huset 52. Permanent magnet 70 er også av sylindrisk utforming, men med meget mindre dimen-sjoner enn drivermagneten 62, og er også utformet med en sylindrisk luftåpning 74, og opptaksspolen 72 blir også båret av en sylindrisk spoleform 76, festet til aksellerometer-enheten 54 slik at opptaksspolen 72 er anbragt inne i luftåpningen 74 og er koaksiell med Y-aksen for vibrasjon av aksellerometer-enheten. 54 along the Y-axis comprises a permanent magnet 62 of cylindrical construction, fixed inside the housing 52 at one end thereof and designed with a cylindrical air opening 64, coaxial with the Y-axis for vibration of the accelerometer unit. The drive device further comprises a driver coil 66, carried on a cylindrical coil form 68 fixed on the accelerometer mounting plate 58 inside the cylindrical air opening 64 and coaxial with the vibration axis Y. The driver coil 66 is adapted to receive sinusoidal driver current to generate a force which causes the accelerometer- the unit 54, including the sample mass 56 and the mounting plate 58, moves in a sine function along the Y-axis as limited by the spring force in the membrane 8. The accelerometer unit illustrated in figure 4 further comprises a recording device placed inside the housing 52 and connected to the accelerometer unit 54 and its mass 56 to measure the rate of displacement along the Y-axis of vibration. Such a recording device can comprise another permanent magnet 70 (or an iron-free field coil) and a recording coil 72 which works together with this on the other end of the housing 52. Permanent magnet 70 is also of cylindrical design, but with much smaller dimensions than the driver magnet 62, and is also designed with a cylindrical air opening 74, and the pickup coil 72 is also carried by a cylindrical coil form 76, attached to the accelerometer unit 54 so that the pickup coil 72 is located inside the air opening 74 and is coaxial with the Y axis for vibration of the accelerometer unit.

Aksellerometer-enheten illustrert på figur 4 omfatter videre en første gruppe av eksterne terminaler 77 forbundet med elektriske ledninger (ikke vist) til driverspolen 66 for å mate driverstrømmen og opptaksspolen 76 som måler bevegelsen av aksellerometeret 54, og en annen gruppe av eksterne terminaler 78 forbundet med elektriske ledninger (ikke vist) til interne terminaler 79 båret av aksellerometer-enheten 54 for å mate kraftforsynings-spenningen og utgangssignalene til og fra aksellerometer-enheten 54 . The accelerometer unit illustrated in Figure 4 further comprises a first group of external terminals 77 connected by electrical wires (not shown) to the driver coil 66 for feeding the driver current and the pick-up coil 76 which measures the movement of the accelerometer 54, and a second group of external terminals 78 connected with electrical wiring (not shown) to internal terminals 79 carried by the accelerometer unit 54 to feed the power supply voltage and output signals to and from the accelerometer unit 54 .

Man kan således se at den sinusformede driverstrømOne can thus see that the sinusoidal driver current

(I = Imsin&)t) som mates inn i driverspolen 66 utøver en kraft som er proporsjonal med den og som forårsaker at aksellerometer-enheten 54, inklusive dets masse 56 og monteringsplate 58, vibrerer som en sinusfunksjon langs Y-aksen som begrenset av den elastiske membran 60 på samme måte som eksiteringen av en høytaler. Opptaks-spolen 72, som beveger seg med aksellerometer-enheten 54, induserer en spenning, proporsjonal med hastigheten av sinusbevegelsen av aksellerometer-enheten 64, den målte hastighet av bevegelsen langs Y-aksen for vibrasjon (nemlig y) som blir sendt ut via terminalene 77. Hvis bevegelsen på grunn av I = Imsin«Jt er y = ymsin((Jt + j>) = p sin ( 0J t + (I = Imsin&)t) fed into the driver coil 66 exerts a force proportional to it and which causes the accelerometer assembly 54, including its mass 56 and mounting plate 58, to vibrate as a sine function along the Y axis as limited by the elastic membrane 60 in the same way as the excitation of a loudspeaker. The pickup coil 72, moving with the accelerometer unit 54, induces a voltage proportional to the speed of the sinusoidal movement of the accelerometer unit 64, the measured speed of movement along the Y-axis of vibration (namely y) being output via the terminals 77. If the motion due to I = Imsin«Jt is y = ymsin((Jt + j>) = p sin ( 0J t +

hvor ^ er et faseskifte på grunn av den dynamiske forsinkelse av den bevegelige enhet, er den tilsvarende hastighet y = p U) cos ( u) t + § ) . Signalet som sendes ut av opptaksspolen 72 utgjør den målte hastighet (y) av den bevegelige enhet, omfattende aksellerometer-enheten 54. where ^ is a phase shift due to the dynamic delay of the moving unit, the corresponding velocity is y = p U) cos ( u) t + § ) . The signal emitted by the pickup coil 72 constitutes the measured speed (y) of the moving unit, comprising the accelerometer unit 54.

Figur 5 illustrerer hvordan denne målte hastighet (y),Figure 5 illustrates how this measured speed (y),

sendt ut ved opptaksspolen 72, også blir brukt til å utøve en lukket sløyfe-styrt bevegelse av aksellerometer-enheten 54 ved å styre forsyningen av driverstrøm til driverspolen 66 . sent out at the pickup coil 72, is also used to effect a closed-loop controlled movement of the accelerometer unit 54 by controlling the supply of driver current to the driver coil 66.

Styringssignal-generatoren 80, synkronisert av inngangs-pulsene 81, genererer således signalet V = Vm cosfjt, som blir matet via ledningen 82 til en differensial effektforsterker 84. Utgangen av forsterkeren 84 er forbundet ved ledningen The control signal generator 80, synchronized by the input pulses 81, thus generates the signal V = Vm cosfjt, which is fed via the line 82 to a differential power amplifier 84. The output of the amplifier 84 is connected at the line

86 med driverspolen 66 i aksellerometer-enheten illustrert på figur 4, og driver dermed enheten ved hjelp av en strøm I = Im sin(W t + ). Den sistnevnte strøm produserer kraften 86 with the driver coil 66 in the accelerometer unit illustrated in Figure 4, thereby driving the unit by means of a current I = Im sin(W t + ). The latter current produces the power

F = Fm sin( U) t + f), som forårsaker bevegelsen (indikert ved utgangspilen 88) y = p Wcos( b) t + $ ) . Sistnevnte bevegelse blir mottatt av opptaksspolen 72 på figur 4, og blir matet via ledningen 90 inn i en annen inngangsterminal av differensial-effektforsterkeren 84. Den lille forskjellen mellom signalene på ledningen 90 og signalet V = Vm cos&Jt blir forsterket og skaper drivsignalet I = Imsin(C0 t + ^ ) . F = Fm sin( U) t + f), which causes the movement (indicated by the output arrow 88) y = p Wcos( b) t + $ ) . The latter movement is received by the pickup coil 72 in Figure 4, and is fed via line 90 into another input terminal of the differential power amplifier 84. The small difference between the signals on line 90 and the signal V = Vm cos&Jt is amplified and creates the drive signal I = Imsin (C0 t + ^ ) .

Anordningen på figur 5 er en negativ tilbakekoblings-sløyfe med en total sløyfeforsterkning L som bestemmes av forsterkningen i forsterkeren 84 og opptaket 82. For de som er kjent med denne teknikken er det klart at man ved å anordne L >>1, er man sikret at y vil nært følge V = Vm cos t, og at en mulig kraft-forstyrrelse F^, vist skjematisk via den prikkede linje 92, vil eksitere en forstyrrelse i hastigheten y gitt vedYd— Fd/L- Da L»l, kan y^bli nedtrykt til et neglisjerbart The arrangement in Figure 5 is a negative feedback loop with a total loop gain L which is determined by the gain in the amplifier 84 and the recording 82. For those familiar with this technique it is clear that by arranging L >>1, one is assured that y will closely follow V = Vm cos t, and that a possible force disturbance F^, shown schematically via the dotted line 92, will excite a disturbance in the velocity y given by Yd— Fd/L- Da L»l, y ^be depressed to a negligible

lavt nivå, og dermed tvinge aksellerometer-enheten 54 og massen 56 på figur 4 til i praksis å virke som et stivt legeme i forhold til forstyrrende krefter langs Y-aksen. low level, thus forcing the accelerometer unit 54 and the mass 56 in Figure 4 to act in practice as a rigid body in relation to disturbing forces along the Y axis.

Man ser således at lukket sløyfe-driversystemet på figurIt is thus seen that the closed loop driver system in figure

5 anordner en vel regulert og kontrollert sinusformet lineær hastighet langs Y-aksen. Forsterkeren 84 er slik konstruert når det gjelder frekvens-respons at lukket sløyfe-overførings-funksjonen på figur 5, betegnet ved H(W) 4 y ( )/Vj_ ( 6J ) , er 5 provides a well regulated and controlled sinusoidal linear velocity along the Y axis. The amplifier 84 is so constructed in terms of frequency response that the closed-loop transfer function in Figure 5, denoted by H(W) 4 y ( )/Vj_ ( 6J ), is

flat opptil en båndbredde "b", slik at b>>u , og faseskiftetflat up to a bandwidth "b", so that b>>u , and the phase shift

^ ="£H( tø ) ved driverfrekvensen tø , er praktisk talt null. Ved høy-forsterknings, tilbakekoblings driversystem genererer den nødvendige bevegelse med en neglisjerbar ikke-lineær- og faseforvrengning. ^ ="£H( tø ) at the driver frequency tø , is practically zero. In high-gain, feedback driver systems, it generates the required motion with negligible nonlinearity and phase distortion.

To aspekter av stor viktighet skal nå demonstreres:Two aspects of great importance will now be demonstrated:

(1) stor båndbredde og liten fase-forvringning av lukket sløyfe-systemet; og (2) immunitet mot ikke-lineær forvreingning på grunn av hastighets-opptaksspolen 72. (1) Med hensyn til aspekt (1) ovenfor, er åpen-sløyfe overføringsfunksjonen av den elektrodynamiske driv gitt ved: (1) large bandwidth and small phase distortion of the closed-loop system; and (2) immunity to nonlinear distortion due to the speed pickup coil 72. (1) With respect to aspect (1) above, the open-loop transfer function of the electrodynamic drive is given by:

F = BU * Blu/Rc;hvor ;B = magnetisk induksjon; 1 = lengden av driverspolen; ;Rc= motstanden av driverspolen; ;J a u/Rc; og;u = inngangsspenning ved spoleterminalene. ;Hvis nå;m = massen av den bevegelige enheten; ;b = dempnings-koeffisienten; og c = fjærkonstanten av membranet, ;er: ; ; Om vi antar at f.eks. A cf 100, er det klart at AKH er;i størrelsesorden av IO<5>r IO<6>. Dermed er AKH» 2 G)n zeta,;og forholdet y JS — Vj_ holder over en meget bred båndbredde slik at fase-forvrengningen 4 kan gjøres neglisjerbart liten for eksiterings-frekvenser på 30-60 Hz. ;1 (2) Når det angår aspekt (2) ovenfor, siden y Sl ^ Vj_ kan vi skrive y = hV-j hvor h = ^n. La en mulig ikke-lineæritet uttrykkes som følger: ;y hQV± + hiV^;For V i = V^mcos 4/t har vi:; ; Det er klart at operasjonen av sgncos tøt i signalsadskillelses-prosessoren, og integreringen over syklusperioden T forårsaker ;hl<v>im<2>h1Vim<2>cos2tøt ;at bidragene på grunn av —^°92faller. Hatighets-opptakssensoren 72 er således ikke kritisk for kravene til lineæritet. ;Det vil bli forstått, at når oppfinnelsen blir anvendt;på en fastbundet type Inerti-styringssystem, vil aksellerometer-enheten 50, som illustrert på figur 4, omfattende en lukket sløyfe-driver som illustrert på figur 5, bli anvendt for hver av de tre aksene, med det ytre huset 52 av aksellerometer-enheten montert på fartøyet (dvs. legemet i bevegelse). ;I en stabil kardang montert plattformtype av Inerti-styringssystem, ville det ytre huset 52 av aksellerometer-enheten 50 for hver akse bli anvendt på det indre kardang-oppheng på platt-formen. ;Ved begge anvendelser kan den vibrerende bevegelse av aksellerometer-enheten forårsake reaktive krefter som virker på støtten for det ytre huset 52. For å unngå disse uønskede ubalanse-kreftene, kan to vibrerende enheter, som vist ved 50a og 50b på figur 6, monteres rygg mot rygg, med en enhet omfattende et aksellerometer som beskrevet ovenfor vibrerende synkront med, men i motsatt retning av den andre enheten som vibrerer en motbalanse-masse, slik at man får dynamisk balanse av aksellerometer-enheten. ;Figur 7 illustrerer en annen type av vibrerende aksellerometer-anordning, nemlig en i hvilken aksellerometeret blir rotert ved en elektrisk moment-motor gjennom en liten vinkel-svingende bevegelse (f.eks. noen få grader) som gjør den vibrerende bevegelse nesten rettlinjet. Aksellerometerets følsomme akse er parallell med rotasjonsaksen. En passende balanse-masse er anordnet for dynamisk balanse av aksellerometeret under dets svingende bevegelse, slik at ingen eksterne krefter blir overført til det legemet på hvilket enheten er montert. ;Aksellerometer-enheten illustrert på figur 7, hvor det;er generelt betegnet 100, omfatter således et ytre sylindrisk hus 102, roterbart montert på en aksel 104 via roterende lagre ;106 og 108. Til akselen 104 er det festet en skive eller plate 110, som tjener som en støttedel for å støtte en aksellerometer-enhet 112 med en prøvemasse 114. Skiven 110 bærer også ;en motbalanse-masse 116 på den motsatte side av skiven.;Skiven 110 blir drevet gjennom en liten vinkel-svingende bevegelse ved hjelp av en elektrisk moment-motor, omfattende en stator 118 festet til huset 102 og en rotor 120 festet på akselen 104. En opptaks-rotor 122 er festet til den motsatte ende av akselen 104, og er anbragt inne i en opptaks-stator 124 festet til huset 102. ;De elektriske forbindelser kan være de samme som illustrert på figur 5, hvor differensial-effektforsterkeren 84 mater driver-strømmen til lederne for moment-motorens stator 118 for å drive dens rotor 120, og dermed aksellerometeret 112 og motbalanse-massen 116 festet til motor-rotoren 120, gjennom en liten vinkel-svingende bevegelse med en amplitude " ". Dette vil forårsake forskyvningen y «f ry , hvor "r" er radien fra rotasjonsaksen 130 av akselen 104 til tyngdepunktet av aksellerometerets prøve-masse 114. Hvis "y = YmsinftJt, er y = ruyracos Wt, pekende inn i papirets plan. Det vil bli forstått at den oscillerende bevegelse av aksellerometeret 112 inn i og ut av papirets plan er i det vesentlige lineær langs en akse som er perpendikulær med den følsomme Z-akse i aksellerometeret. ;Som et eksempel kan "r" være omkring 3 cm; vinkelsvingnings-bevegelsen kan være noen få grader; og amplituden av forskyvningen av aksellerometeret kan være 0,25-3 mm. ;Opptaket 122 festet til akselen 104 føler vinkelhastigheten;tymcos t • Som i tilfellet med opptaket 72 på figur 5,;kan utgangen av opptaket 122 på figur 7 være forbundet som en tilbakekobling inn i differensial-forsterkeren 84, til hvilken driverspenningen Vj_ = Vmcos o0t blir matet via ledningen 82. Vinkelhastigheten y i anordningen på figur 7 bevirkes til å ;følge nært med drivspenningen V-j_ = Vmcoswt.;Denne anordningen illustrert på figur 7 har et antall fordeler over det som er beskrevet ovenfor under henvisning til figurene 4-6, inklusive enklere mekaniske deler, høyere presisjon av bevegelses-realisering, og i det vesentlige total immunitet mot lineære aksellerasjoner i alle akser. ;Figur 8 illustrerer en tredje type vibrerende aksellerometer-enhet, nemlig en som bruker en stemmegaffel, som kan anordnes for hver følsomme akse av det bevegelige legeme for å frembringe dynamisk balanse av kreftene, så vel som viktige fordeler som skal beskrives nedenfor. Figur 9 illustrerer en måte for å forbinde den vibrerende aksellerometer-enhet på figur 8 slik at den utgjør en elektromagnetisk oscillator for å opprettholde svingninger i stemmegaffel-aksellerometer-enheten med bare en liten mengde inngangseffekt, tilstrekkelig til å erstatte den energi som blir tapt til friksjon. ;Det henvises først til figur 8. Den vibrerende aksellerometer-enhet, generelt betegnet med 200, omfatter et ytre sylindrisk hus 202 i hvilket er montert en stemmegaffel 204, omfattende et par grener 204a og 204b. Grenene strekker seg parallelt med den sensitive akse for den respektive aksellerometer-enhet, som er Z-aksen på figur 8, og dermed perpendikulært med vibrasjonsaksen for aksellerometer-enheten, som er Y-aksen på figur 8. Stemmegaffelen 204 er montert inne i huset 202 ved hjelp av en monteringspost 206, festet til et mellomledd 204c på stemmegaffelen. ;Huset 202 omfatter videre en annen post 207 på linje med posten 206, men adskilt fra denne, og også fra mellomleddet 204c av stemmegaffelen 204. Posten 208 blir brukt for å montere, på en siden en permanent magnet 210 som virker sammen med en drivespole 212, og på den annen side en permanent magnet 214 ;som virker sammen med en opptaksspole 216. De to permanente magnetene 210 og 214 er av sylindrisk utforming, og omfatter sylindriske luftrom i hvilke er plassert deres respektive driverspole 212 og opptaksspole 216, og hver av spolene blir båret på sylindriske spoleformer 218 og 220 festet til de indre over-flater av de to grenene 204b og 204a. ;På den ytre overflate av grenen 204b av stemmegaffelen;er det ved hjelp av en festeanordning 222 festet en aksellerometer-enhet 224 med en masse 226. På lignende måte er det på den ytre overflate av grenen 204a av stemmegaffelen festet en annen masse 228 for å gi en motbalanse for aksellerometer-enheten 224 og dens masse 226. ;De elektriske forbindelser til driverspolen 212 og opptaks-spolen 216, såvel som til aksellerometer-enheten 224, er anordnet ved terminalene 230 og 232 som strekker seg utenfor huset 202, og terminalene 234 inne i huset og forbundet med aksellerometer-enheten 224. ;Det må forstås at stemmegaffelen 204 på figur 8 vibrerer;ved sin naturlige frekvens, og dermed forårsaker at aksellerometer-enheten 224 og dens masse 226 på grenen 204b beveger seg synkront med, men i motsatt retning av, motbalanse-massen 228 på grenen 204a. Det utøves således ingen netto kraft mot huset 202, og derfor ikke på noen støtte til hvilken den vibrerende aksellerometer-enhet 200 er festet. Som beskrevet ovenfor under henvisning til figurene 4-6, ville denne støtte ha vært selve det bevegelige legeme i en fastbundet utførelse, og det indre opphenget av en plattform i en stabil kardang-plattform-anvendelse. Anordningen som er illustrert på figur 8 frembringer således en høy grad av dynamisk balanse. ;På grunn av friksjon og dempning, ville svingningene av stemmegaffelen 204 avta til null på relativt kort tid. For å opprettholde svingningene i lengre tid kan den vibrerende aksellerometer-enhet 200 illustrert på figur 8 være forbundet slik at den utformer en elektromekanisk oscillator, som illustrert på figur 9. ;Som vist på figur 9 blir således signalet over mottaks-spolen 216 matet til en forsterker 240, hvis utgangssignal er forbundet med inngangen av driver-spolen 212. Forsterkeren 240 er av en slik polaritet at den forsterker en første forskyvning av grenene 204a, 204b av stemmegaffelen 204. Systemet virker således som en elektromekanisk oscillator med en frekvens som bestemmes av stemmegaffelens naturlige frekvens. Denne naturlige frekvens kan brukes til nøyaktig å synkronisere fre-kvensen av den frittløpende multivibrator 21 på figur 2. ;Forsterkeren 240 er fortrinnsvis av en ikke-lineær type,;som omfatter en mettings-innretning slik at den tvinger den totale elektromekaniske oscillator til å stabilisere seg med en bestemt amplitude. ;Man kan således se at stemmegaffel-aksellerometer-enheten illustrert på figurene 8 og 9 frembringer et balanserende dynamisk system på grunn av de kontrabevegelige massene, og krever bare en liten mengde av effekt for å drive spolen 212, bare for å erstatte den energi som tapes til friksjon. Enheten, som er en skarpt avstemt oscillator, avviser mekaniske forstyrrelser i vibrasjonsaksen (Y-aksen på figur 8) hvis det ikke er nøyaktig ved resonansfrekvensen. Videre er strukturen iboende stiv i aksellerometerets følsomme akse, nemlig Z-aksen. Videre, ;da enheten virker ved den naturlige frekvens og synkroniserer multivibratoren 21 i styringspuls-generatoren 2 på figur 2, ;er det ikke noen f asef orskyvning mellom cos £»>t og sgncos Wt. Aksellerometer-enheten er også meget enkel, og kan konstrueres ;med lave kostnader.;Fordelene som kan oppnås ved bruk av det vibrerende aksellerometeret som beskrevet ovenfor, muliggjør konstruksjon av IMU ;som teoretisk har meget høyere middeltid mellom feil (MTBF);enn både gyroskop-typen og den roterende aksellerometer-typen av IMU. ;Mens oppfinnelsen er beskrevet med hensyn til flere foretrukne utførelser, må det forstås at disse er fremmet bare som eksempler. Det er således mange andre mulige anordninger for å generere den vibrerende bevegelse, f.eks. ved bruk av mekaniske innretninger så som kammer eller forbindelsesledd for å omforme roterende bevegelse så som fra en elektrisk motor (fortrinnsvis synkronmotor), til den vibrerende bevegelse. ;Mange andre variasjoner, modifikasjoner og anvendelser av oppfinnelsen vil være åpenbare. ;Betydelige forbedringer i signalstyrke for både kraft-;og hastighetskanalen kan oppnås sammen med en reduksjon i signal-støy når et par aksellerometre, istedenfor et enkelt aksellerometer som vist på figur 3, blir brukt for hver rotasjonsakse. Forenklede illustrasjoner av tre anordninger med parrede aksellerometre er vist på figurene 10-12. En betydelig fordel ved å ;bruke aksellerometre anordnet i par, som vist på figurene 10-12, er at støy som er tilstede både i kraft- og hastighetskanalen på figur 2, blir øket bare med kvadratroten av 2, mens de effektive kraft- og hastighetssignaler blir fordoblet. ;Dette frembringer en effektiv økning av signal/støy-forholdet;på kvadratroten av 2. I tillegg blir felles aksellerasjons-forstyrrelser i hastighetskanalen på grunn av eksterne krefter som kan resultere fra fartøys- og mekaniske kilder i det vesentlige kansellert i denne type anordning. ;Den første anordning med parrede aksellerometre er illustrert på figur 10, hvor et par aksellerometre 300 og 302 er montert på en vinkel-roterende base 304 som vibrerer rundt Z-aksen 306 som indikert ved pilene 308. De kraft-følende akser ;Az og Az av aksellerometrene 300 og 302 er på linje, slik at;de er parallelle med Z-aksen 306 rundt hvilken støtten 304 vibrerer. Da anordningen på figur 10 omfatter et par aksellerometre med sine kraft-følende akser a| og a| parallelle med vibrasjonsaksen 306, vil denne anordningen heretter bli henvist til PAPVA-anordningen. ;En annen anordning med parrede aksellerometre er vist;på figur 11, hvor to aksellerometre 310 og 312 er montert på;en støtteanordning 314 som vibrerer vinkelmessig rundt Z-aksen indikert ved 318, som foreslått ved pilene 316. I denne anordningen er aksellerometrene 310 og 312 festet til støtte-anordningen 314 i en rygg mot rygg-anordning, slik at de kraft-1 2 følende akser Ax og Ax er parallelle, men i motsatt retning, ;og er normale med vibrasjonsaksen 318. Denne anordningen vil heretter bli kalt PANVA-anordningen for å betegne et par aksellerometre som er utsatt for vinkel-bevegelse med deres kraft-følende akser normale med aksen for vibrasjon eller vinkel-bevegelse . ;Den tredje anordningen er illustrert på figur 12, hvor;et par aksellerometre 320 og 322 er anordnet rygg mot rygg med sine kraft-følende akser A^ og Ay plassert i parallelle men i motsatte retninger. I denne anordningen blir aksellerometrene 320 og 322 bragt til å vibrere i en lineær retning langs X-aksen, som indikert ved pilene 324 og 326. For beleilig-het vil denne anordningen heretter bli kalt PLNVA på grunn av det faktum at det er en anordning med parrede aksellerometre som bringes til å vibrere på lineær måte langs en vibrasjonsakse som er normal med den kraft-følgende akse. ;Figurene 13-15 svarer til PAPVA-, PANVA- og PLNVA-anordningene på figurene 10-12, og frembringer en konsept-illustrasjon av hvordan de parrede aksellerometrene kan anordnes i triader. ;På figurene 13-15 er aksellerometrene betegnet ved deres kraft-følende akser A^, A^, A^, Ay, a| og a| og frembringe kraft- ;og vinkelhastighet-føling langs og rundt de ortogonale akser X, Y og Z. Anordningene vist på figurene 13-15 passer forbruk ;i et Inerti-referansesystem som videre kan bli brukt i et Inerti-navigasjonssystem. ;I PAPVA-mekanismen som vist på figurene 10 og 13, kreves det seks aksellerometre, namlig A^, Ax, Ay, Ay, Azog a| Aksellerometer-parrene blir vibrert ved en konstant vinkel frekvens60 og med konstant vinkel-amplitude Prinsippene med kraft- og vinkelhastighets-signaladskillelse er i det vesentlige den samme som illustrert på figur 2. Aksellerometer-ut-gangene inneholder de samme grunn-informasjoner for vinkel-rotasjonA og kraft F, selv om det egentlige signalinnholdet er noe forskjellig. ;I utvikling av ligninger som beskriver signalinnholdet;av aksellerometrene på figur 13, er øyeblikks-avstanden av hvert aksellerometer fra fartøyets rotasjonssenter gitt ved: ; ; og definerer;6= 6MSut (7);= u 6 ..Cut (8);M ;mens man antar: {<<l;Sin 6 * 6 = 6MS wt (9) F = BU * Blu/Rc; where ;B = magnetic induction; 1 = length of driver coil; ;Rc= the resistance of the driver coil; ;J a u/Rc; and;u = input voltage at the coil terminals. ;If now;m = mass of the moving unit; ;b = the damping coefficient; and c = the spring constant of the membrane, ;is: ; ; If we assume that e.g. A cf 100, it is clear that AKH is of the order of IO<5>r IO<6>. Thus AKH» 2 G)n zeta,; and the ratio y JS — Vj_ holds over a very wide bandwidth so that the phase distortion 4 can be made negligibly small for excitation frequencies of 30-60 Hz. ;1 (2) When it concerns aspect (2) above, since y Sl ^ Vj_ we can write y = hV-j where h = ^n. Let a possible non-linearity be expressed as follows: ;y hQV± + hiV^;For V i = V^mcos 4/t we have:; ; It is clear that the operation of sgncos in the signal separation processor and the integration over the cycle period T causes the contributions due to -^°92 to drop. The speed recording sensor 72 is thus not critical for the requirements for linearity. It will be understood that when the invention is applied to a fixed type Inertia control system, the accelerometer unit 50, as illustrated in Figure 4, comprising a closed loop driver as illustrated in Figure 5, will be used for each of the three axes, with the outer housing 52 of the accelerometer unit mounted on the vessel (ie the body in motion). In a stable gimbal mounted platform type of Inerti control system, the outer housing 52 of the accelerometer unit 50 for each axis would be applied to the inner gimbal suspension of the platform. ;In either application, the vibrating motion of the accelerometer unit can cause reactive forces acting on the support for the outer housing 52. To avoid these unwanted unbalance forces, two vibrating units, as shown at 50a and 50b in Figure 6, can be mounted back to back, with a unit comprising an accelerometer as described above vibrating synchronously with, but in the opposite direction to, the other unit vibrating a counterbalance mass, so that dynamic balance of the accelerometer unit is obtained. Figure 7 illustrates another type of vibrating accelerometer device, namely one in which the accelerometer is rotated by an electric torque motor through a small angular oscillating motion (eg a few degrees) which makes the vibrating motion nearly rectilinear. The sensitive axis of the accelerometer is parallel to the axis of rotation. A suitable balance mass is provided to dynamically balance the accelerometer during its oscillating motion, so that no external forces are transmitted to the body on which the device is mounted. The accelerometer unit illustrated in Figure 7, where it is generally designated 100, thus comprises an outer cylindrical housing 102 rotatably mounted on a shaft 104 via rotary bearings 106 and 108. Attached to the shaft 104 is a disc or plate 110 , which serves as a support member to support an accelerometer unit 112 with a sample mass 114. The disk 110 also carries a counterbalance mass 116 on the opposite side of the disk. The disk 110 is driven through a small angular oscillating motion by of an electric torque motor, comprising a stator 118 attached to the housing 102 and a rotor 120 attached to the shaft 104. A take-up rotor 122 is attached to the opposite end of the shaft 104, and is placed inside a take-up stator 124 attached to the housing 102. The electrical connections may be the same as illustrated in Figure 5, where the differential power amplifier 84 feeds the driver current to the conductors of the torque motor's stator 118 to drive its rotor 120, and thus the accelerometer 112 and counterbalance ma ssen 116 attached to the motor-rotor 120, through a small angular swinging movement with an amplitude " ". This will cause the displacement y «f ry , where "r" is the radius from the axis of rotation 130 of the shaft 104 to the center of gravity of the accelerometer test mass 114. If "y = YmsinftJt, then y = ruyracos Wt, pointing into the plane of the paper. It will It will be understood that the oscillating motion of the accelerometer 112 into and out of the plane of the paper is substantially linear along an axis perpendicular to the sensitive Z axis of the accelerometer. As an example, "r" may be about 3 cm; -the movement may be a few degrees; and the amplitude of the displacement of the accelerometer may be 0.25-3 mm. ;The recording 122 attached to the shaft 104 senses the angular velocity;tymcos t • As in the case of the recording 72 in Figure 5,;the output of the recording 122 in Figure 7 be connected as a feedback into the differential amplifier 84, to which the drive voltage Vj_ = Vmcos o0t is fed via line 82. The angular velocity y in the device in Figure 7 is caused to closely follow the drive voltage V -j_ = Vmcoswt.; This device illustrated in Figure 7 has a number of advantages over that described above with reference to Figures 4-6, including simpler mechanical parts, higher precision of motion realization, and essentially total immunity to linear accelerations in all axes. ;Figure 8 illustrates a third type of vibrating accelerometer device, namely one that uses a tuning fork, which can be arranged for each sensitive axis of the moving body to produce dynamic balance of the forces, as well as important advantages to be described below. Figure 9 illustrates one way of connecting the vibrating accelerometer assembly of Figure 8 to form an electromagnetic oscillator to maintain oscillations in the tuning fork accelerometer assembly with only a small amount of input power sufficient to replace the energy lost to friction. Reference is first made to figure 8. The vibrating accelerometer unit, generally denoted by 200, comprises an outer cylindrical housing 202 in which is mounted a tuning fork 204, comprising a pair of branches 204a and 204b. The branches extend parallel to the sensitive axis of the respective accelerometer unit, which is the Z-axis in Figure 8, and thus perpendicular to the vibration axis of the accelerometer unit, which is the Y-axis in Figure 8. The tuning fork 204 is mounted inside the housing 202 by means of a mounting post 206, attached to an intermediate link 204c on the tuning fork. The housing 202 further comprises another post 207 in line with the post 206, but separated from this, and also from the intermediate link 204c of the tuning fork 204. The post 208 is used to mount, on one side, a permanent magnet 210 which works together with a drive coil 212, and on the other hand a permanent magnet 214; which works together with a recording coil 216. The two permanent magnets 210 and 214 are of cylindrical design, and comprise cylindrical air spaces in which are placed their respective driver coil 212 and recording coil 216, and each of the coils are carried on cylindrical coil forms 218 and 220 attached to the inner surfaces of the two branches 204b and 204a. On the outer surface of the branch 204b of the tuning fork, an accelerometer unit 224 with a mass 226 is attached by means of a fastening device 222. In a similar way, another mass 228 is attached on the outer surface of the branch 204a of the tuning fork for to provide a counterbalance for the accelerometer unit 224 and its mass 226. ;The electrical connections to the driver coil 212 and the pickup coil 216, as well as to the accelerometer unit 224, are provided at terminals 230 and 232 which extend outside the housing 202, and the terminals 234 inside the housing and connected to the accelerometer unit 224. ;It must be understood that the tuning fork 204 of Figure 8 vibrates;at its natural frequency, thereby causing the accelerometer unit 224 and its mass 226 on the branch 204b to move synchronously with, but in the opposite direction to, the counterbalance mass 228 on the branch 204a. No net force is thus exerted against the housing 202, and therefore not on any support to which the vibrating accelerometer unit 200 is attached. As described above with reference to Figures 4-6, this support would have been the movable body itself in a fixed embodiment, and the internal suspension of a platform in a stable gimbal platform application. The device illustrated in Figure 8 thus produces a high degree of dynamic balance. Due to friction and damping, the oscillations of the tuning fork 204 would decrease to zero in a relatively short time. In order to maintain the oscillations for a longer time, the vibrating accelerometer unit 200 illustrated in Figure 8 can be connected so that it forms an electromechanical oscillator, as illustrated in Figure 9. As shown in Figure 9, the signal over the receiving coil 216 is thus fed to an amplifier 240, whose output signal is connected to the input of the driver coil 212. The amplifier 240 is of such a polarity that it amplifies a first displacement of the branches 204a, 204b of the tuning fork 204. The system thus acts as an electromechanical oscillator with a frequency determined of the natural frequency of the tuning fork. This natural frequency can be used to precisely synchronize the frequency of the freewheeling multivibrator 21 of Figure 2. The amplifier 240 is preferably of a non-linear type, which includes a saturation device so that it forces the overall electromechanical oscillator to stabilize at a certain amplitude. Thus, it can be seen that the tuning fork accelerometer assembly illustrated in Figures 8 and 9 produces a balancing dynamic system due to the counter-moving masses, requiring only a small amount of power to drive the coil 212, just to replace the energy lost to friction. The device, which is a sharply tuned oscillator, rejects mechanical disturbances in the axis of vibration (the Y-axis in Figure 8) if it is not exactly at the resonant frequency. Furthermore, the structure is inherently rigid in the sensitive axis of the accelerometer, namely the Z-axis. Furthermore, since the unit operates at the natural frequency and synchronizes the multivibrator 21 in the control pulse generator 2 in Figure 2, there is no phase shift between cos £»>t and sgncos Wt. The accelerometer unit is also very simple, and can be constructed ;at low cost.;The advantages that can be obtained by using the vibrating accelerometer as described above enable the construction of IMUs ;which theoretically have a much higher mean time between failures (MTBF); than both the gyroscope type and the rotary accelerometer type of IMU. While the invention has been described with respect to several preferred embodiments, it must be understood that these are presented by way of example only. There are thus many other possible devices for generating the vibrating movement, e.g. using mechanical devices such as cams or joints to convert rotary motion such as from an electric motor (preferably synchronous motor) into vibrating motion. Many other variations, modifications and applications of the invention will be apparent. Significant improvements in signal strength for both the force and velocity channels can be achieved along with a reduction in signal noise when a pair of accelerometers, instead of a single accelerometer as shown in Figure 3, is used for each axis of rotation. Simplified illustrations of three devices with paired accelerometers are shown in Figures 10-12. A significant advantage of using accelerometers arranged in pairs, as shown in Figures 10-12, is that noise present in both the force and velocity channels in Figure 2 is increased only by the square root of 2, while the effective force and speed signals are doubled. ;This produces an effective increase in the signal-to-noise ratio;at the square root of 2. In addition, common acceleration disturbances in the velocity channel due to external forces that may result from vessel and mechanical sources are essentially canceled in this type of device. ;The first device with paired accelerometers is illustrated in Figure 10, where a pair of accelerometers 300 and 302 are mounted on an angle-rotating base 304 which vibrates about the Z-axis 306 as indicated by arrows 308. The force-sensing axes ;Az and Az of the accelerometers 300 and 302 are aligned so that they are parallel to the Z-axis 306 about which the support 304 vibrates. Since the device in Figure 10 comprises a pair of accelerometers with their force-sensing axes a| and a| parallel to the vibration axis 306, this device will hereafter be referred to as the PAPVA device. ;Another device with paired accelerometers is shown;in Figure 11, where two accelerometers 310 and 312 are mounted on;a support device 314 which vibrates angularly about the Z-axis indicated at 318, as suggested by arrows 316. In this device, the accelerometers 310 and 312 attached to the support device 314 in a back-to-back device, so that the force-sensing axes Ax and Ax are parallel, but in opposite directions, and are normal to the vibration axis 318. This device will hereafter be called The PANVA device to denote a pair of accelerometers subjected to angular motion with their force-sensing axes normal to the axis of vibration or angular motion. The third device is illustrated in Figure 12, where a pair of accelerometers 320 and 322 are arranged back to back with their force-sensing axes A^ and Ay placed in parallel but in opposite directions. In this device, the accelerometers 320 and 322 are caused to vibrate in a linear direction along the X-axis, as indicated by arrows 324 and 326. For convenience, this device will hereafter be called PLNVA due to the fact that it is a device with paired accelerometers which are caused to vibrate in a linear fashion along an axis of vibration normal to the force-following axis. Figures 13-15 correspond to the PAPVA, PANVA and PLNVA devices in Figures 10-12, and provide a concept illustration of how the paired accelerometers can be arranged in triads. ;In Figures 13-15, the accelerometers are designated by their force-sensing axes A^, A^, A^, Ay, a| and a| and produce force and angular velocity sensing along and around the orthogonal axes X, Y and Z. The devices shown in Figures 13-15 are suitable for use in an Inerti reference system which can further be used in an Inerti navigation system. ;In the PAPVA mechanism as shown in Figures 10 and 13, six accelerometers are required, namely A^, Ax, Ay, Ay, Azog a| The accelerometer pairs are vibrated at a constant angular frequency60 and with a constant angular amplitude. The principles of force and angular velocity signal separation are essentially the same as illustrated in Figure 2. The accelerometer outputs contain the same basic information for angular rotationA and force F, although the actual signal content is somewhat different. In developing equations that describe the signal content of the accelerometers in Figure 13, the instantaneous distance of each accelerometer from the vessel's center of rotation is given by: ; ; and defines;6= 6MSut (7);= u 6 ..Cut (8);M ;while assuming: {<<l;Sin 6 * 6 = 6MS wt (9)

Cos 6 1-1/2 £M.<2>S<2>ujt (10) Cos 6 1-1/2 £M.<2>S<2>ujt (10)

og definerer:and defines:

L 5M<=>P/2L 5M<=>P/2

Ved å sette ligningene (6) - (10) inn i ligningen (1) og oppløse, får man de følgende aksellerometer-utgangsligninger: By inserting equations (6) - (10) into equation (1) and solving, the following accelerometer output equations are obtained:

Før det går inn i signal-presessoren på figur 19, blir aksellerometer-signalene forbehandlet som summer og differanser som vist på figur 19 i henhold til den følgende matriseligning: Om man antar igjen at F. og il er i det vesentlige konstante i intervallet T, forsvinner alle tids-deriverte i ligningene (11) - (16). Ved å sette inn i ligningen (17) og oppløse, får vi: Before entering the signal processor in Figure 19, the accelerometer signals are preprocessed as sums and differences as shown in Figure 19 according to the following matrix equation: Assuming again that F. and il are essentially constant in the interval T , all time derivatives in equations (11) - (16) disappear. By inserting into equation (17) and solving, we get:

Det er således oppnådd to fordeler gjennom den parrede mekanisering, alle spesifik kraft-komponenter er fjernet fra aksellera-sjons-signalene i ligningene (18) - (20), og alle vinkelhastighets -komponenter er fjernet fra signalene i ligning (21). Two advantages have thus been achieved through the paired mechanization, all specific force components have been removed from the acceleration signals in equations (18) - (20), and all angular velocity components have been removed from the signals in equation (21).

Dette gir en betydelig forbedring i avkoblingen av F fra .fl.. Felles modus støy-uttrykk på grunn av fartøys-støy er også fjernet fra SL -kanalen, som man kan se fra ligningene (18) - (20). This provides a significant improvement in the decoupling of F from .fl.. Common mode noise expression due to vessel noise is also removed from the SL channel, as can be seen from equations (18) - (20).

For å oppnå estimater for p, q og r som definert av ligningeneTo obtain estimates of p, q, and r as defined by Eqs

(22) nedenfor(22) below

settes p. q og f i ligningene (18) - (20) inn i ligningen (22). og for å oppnå et estimat for Fx, Fy og Fzsom definert ved ligning (23) nedenfor, put q and f in equations (18) - (20) into equation (22). and to obtain an estimate for Fx, Fy and Fz as defined by equation (23) below,

Settes Fx. Fy og Fzi ligning (21) inn i ligning (23). De tilsvarende resultater er: Set Fx. Fy and Fzi equation (21) into equation (23). The corresponding results are:

p, q og f er således nøyaktig bestemt, unntatt en konstant kjent skala-faktor, og fx. Fy og £z er de samme som bestemt tidligere. p, q and f are thus precisely determined, except for a constant known scale factor, and fx. Fy and £z are the same as determined previously.

Man kan se fra ligningene ovenfor at utgangssignaleneOne can see from the equations above that the output signals

som oppnås i mange henseende er ekvivalent med mekaniseringen som bruker et enkelt aksellerometer. Effekten av fartøys-støy i /X kanalen blir også nesten kansellert på grunn av den felles modus avvisning som oppnås gjennom aksellerometer-parringen, which is achieved in many respects is equivalent to the mechanization using a single accelerometer. The effect of vessel noise in the /X channel is also almost canceled due to the common mode rejection achieved through the accelerometer pairing,

som indikert ved ligningen (24). Gradienter i fartøys-støy langs L holder imidlertid en del støy i Si. kanalen. Da L normalt vil være noen få centimeter, blir fartøys-støy således ikke as indicated by equation (24). Gradients in vessel noise along L, however, keep some noise in Si. the channel. As L will normally be a few centimetres, vessel noise will thus not occur

fullstendig kansellert. Gjennom mulig resterende vinkel-vibrasjon i drivaksen. kan resterende, synkron og ukontrollert støy bli beholdt og oppstå som en ukjent forspenning i St kanalen. Mekaniseringen på figur 13 er også i prinsippet dynamisk balansert . completely cancelled. Through possible residual angular vibration in the drive shaft. residual, synchronous and uncontrolled noise can be retained and arise as an unknown bias in the St channel. The mechanization in figure 13 is also in principle dynamically balanced.

Som illustrert på figur 14, blir seks aksellerometre A^.As illustrated in Figure 14, six accelerometers become A^.

Ax, Ay. A^ Az, og a| brukt i PANVA-mekaniseringen. Igjen blir aksellerometrene vibrert ved en vinkelfrekvens 0& og vinkel-amplitude p. Aksellerometerutgangene inneholder St og F-informasjon som før, men med forskjellige dynamiske uttrykk i tillegg. Som med PAPVA-mekaniseringen på figur 13, er grunnprinsippene Ax, Ay. A^ Az, and a| used in the PANVA mechanization. Again, the accelerometers are vibrated at an angular frequency 0& and angular amplitude p. The accelerometer outputs contain St and F information as before, but with different dynamic expressions in addition. As with the PAPVA mechanization in Figure 13, the basic principles are

for signal-adskillelse uendret. Denne mekaniseringen har også fordelen med i hovedsak perfekt fartøys-støy avvisning. for signal separation unchanged. This mechanization also has the advantage of essentially perfect vessel noise rejection.

I henhold til anordningen vist på figur 14, er øyeblikks-avstandene av hvert aksellerometer fra fartøyets rotasjonssenter: According to the arrangement shown in Figure 14, the instantaneous distances of each accelerometer from the vessel's center of rotation are:

Da aksellerometer-inngangsaksene i denne mekaniseringen endrer retning i forhold til legemets akser, blir de følte komponenter • modulert. Inngangs-aksene varierer f.eks. i henhold til 3 : As the accelerometer input axes in this mechanization change direction in relation to the body's axes, the felt components are • modulated. The input axes vary, e.g. according to 3 :

£cos i.i,0.j,Sin £ .kj .£cos i.i,0.j,Sin £ .kj .

Hvis man benevner total aksellerasjon som ville bli følt langs legemets akser i tilfelle av ideell parallell bevegelse med ax, ay og a|. vil de virkelige aksellerasjoner som føles av de vinkel-vibrerende aksellerometre bli gitt ved: If one names the total acceleration that would be felt along the axes of the body in the case of ideal parallel motion by ax, ay and a|. the real accelerations sensed by the angular-vibrating accelerometers will be given by:

Med ligningene (7) - (10) og innsetting av ligningene With equations (7) - (10) and insertion of the equations

(26) og (27) i ligning (1) og oppløsning, kan virkelig aksellero-meterpar-utgang for a^ og ax representeres ved: (26) and (27) in equation (1) and solving, the real accelerometer pair output for a^ and ax can be represented by:

Lignende ligninger for a<y>, ay, a| og a| resulterer fra denne innsettingen. Similar equations for a<y>, ay, a| and a| results from this insertion.

Da PANVA-mekaniseringen på figurene 11 og 14 er rygg mot rygg, er for-behandlingsoperasjonen av figur 19 for PANVA-anordningen representert ved den følgende matriseligning: Innsetting av ligningene (28) og (29) sammen med lignende ligninger for a<y>, a<y>, a| og a| i ligning (30), og antatt at F og A er konstant gjennom perioden T, resulterer det i: Since the PANVA mechanization of Figures 11 and 14 is back-to-back, the pre-processing operation of Figure 19 for the PANVA device is represented by the following matrix equation: Inserting Equations (28) and (29) together with similar equations for a<y> , a<y>, a| and a| in equation (30), and assuming that F and A are constant throughout the period T, it results in:

med lignende ligninger for a£ og a§ og ligning (32) nedenfor f FF with similar equations for a£ and a§ and equation (32) below f FF

for axx og lignende ligninger for ayy og azz.for axx and similar equations for ayy and azz.

Innsetting av ligningene for vinkelhastighets-komponentene av aksellerasjonene, så som ligning (31), og ligningene for kraft-komponentene i aksellerasjonen, så som ligning (32) i ligningene (22) og (23) resulterer i: Inserting the equations for the angular velocity components of the accelerations, such as equation (31), and the equations for the force components of the acceleration, such as equation (32) into equations (22) and (23) results in:

Innsetting av ligningen (36) nedenfor i ligning (1) og oppløsning gir de følgende ligninger for ax og ax: Inserting equation (36) below into equation (1) and solving gives the following equations for ax and ax:

med lignende ligninger for ay, ay, a| og a| som også resulterer fra denne innsettingen. with similar equations for ay, ay, a| and a| which also results from this insertion.

Innsetting av ligningene (36) og (37) sammen med ligningene for ay, ay, a\ og a| i ligning (30), og antatt at F og il er konstante gjennom perioden T, gir: Inserting the equations (36) and (37) together with the equations for ay, ay, a\ and a| in equation (30), and assuming that F and il are constant throughout the period T, gives:

Her finner man som før p, q, r, Fx, Fy og Fzved å sette ligningene (38) - (43) inn i ligningene (22) og (23). Resultatene blir: Here, as before, p, q, r, Fx, Fy and Fzved are found by inserting equations (38) - (43) into equations (22) and (23). The results will be:

f f

I denne mekaniseringen blir derfor alle felles-modus fartøys-støykomponenter i hovedsak eliminert som i PANVA-mekaniseringen. In this mechanization, therefore, all common-mode vessel noise components are essentially eliminated as in the PANVA mechanization.

Det lille periodiske avvik av to fra nøyaktig kolinearitet med inngangsaksene varierer i henhold til S ui t. Mulig støy på The small periodic deviation of two from exact collinearity with the input axes varies according to S ui t. Possible noise on

grunn av f artøys-aksellerasjon blir således eliminert ved Sgn(C Wt)-operasjonen av prosessoren på figur 19. Sentripetal-kraft på grunn av periodisk eksitering eksisterer ikke i PANVA-mekaniseringen. due to f artøys acceleration is thus eliminated by the Sgn(C Wt) operation of the processor in Figure 19. Centripetal force due to periodic excitation does not exist in the PANVA mechanization.

På figurene 16 til 18 er det illustrert apparater for realisering av PAPVA-mekaniseringen på figur 10, PANVA-mekaniseringen på figur 11, og PLNVA-mekaniseringen på figur 12. Apparatet for mekaniseringen av PAPVA-mekanismen er vist på figur 16, og omfatter et hus 330 med et par inngangs/utgangs-plugger 332 og 334. Festet til huset 330 ved hjelp av et par lagre eller fleksible forbindelser 336 og 338 er en aksel 340. De parrede aksellerometre 300 og 302 er montert på aksellerometer-støtterammen eller delen 304 som i sin tur er festet til akselen 340 for å rotere med denne. Roterende vibrasjon av akselen 340 er anordnet ved en motor som omfatter en rotor 342 forbundet med akselen 340 og en stator 344 festet til huset 330. Signaler som gir enten posisjons- eller hastighetsopplysninger for et tilbakekoblingssignal til en driv-servo som ville styre amplituden X av akselens vibrasjon 340 kan oppnås ved opptaks-anordningen, betegnet generelt ved 346. Figures 16 to 18 illustrate devices for realizing the PAPVA mechanization in Figure 10, the PANVA mechanization in Figure 11, and the PLNVA mechanization in Figure 12. The device for the mechanization of the PAPVA mechanism is shown in Figure 16, and comprises a housing 330 with a pair of input/output plugs 332 and 334. Attached to the housing 330 by means of a pair of bearings or flexible connections 336 and 338 is a shaft 340. The paired accelerometers 300 and 302 are mounted on the accelerometer support frame or member 304 which in turn is attached to the shaft 340 to rotate with it. Rotary vibration of the shaft 340 is provided by a motor comprising a rotor 342 connected to the shaft 340 and a stator 344 attached to the housing 330. Signals which provide either position or velocity information for a feedback signal to a drive servo which would control the amplitude X of the shaft's vibration 340 can be obtained by the recording device, denoted generally by 346.

Et apparat for realisering av PANVA-mekaniseringen er anordnet på figur 17, hvor aksellerometrene 310 og 312 er montert på støtte-anordningen 314 som i sin tur er festet til en aksel 348. Akselen 348 er roterbart festet inne i huset 350 ved hjelp av et par lagre eller fleksible forbindelser 352 og 354. Vinkel-vibrasjon av akselen 340, og derfor aksellerometrene An apparatus for realizing the PANVA mechanization is arranged in Figure 17, where the accelerometers 310 and 312 are mounted on the support device 314 which in turn is attached to an axle 348. The axle 348 is rotatably attached inside the housing 350 by means of a pair of bearings or flexible connections 352 and 354. Angular vibration of the shaft 340, and therefore the accelerometers

310 og 312 er anordnet ved en elektrisk motor som omfatter en rotor 356 festet til akselen 348 og en stator 358 festet til huset 350. Signaler for bevegelsen av aksellerometrene 310 og 312 kan oppnås ved opptaks-anordningen som er indikert generelt ved 360 for å frembringe en negativ tilbakekobling for en driv-servo som styrer amplituden $ av vibrasjonen av akselen 348. 310 and 312 are provided by an electric motor comprising a rotor 356 attached to the shaft 348 and a stator 358 attached to the housing 350. Signals for the movement of the accelerometers 310 and 312 can be obtained by the recording device indicated generally at 360 to produce a negative feedback for a drive servo which controls the amplitude $ of the vibration of the shaft 348.

En anordning for realisering avPLNVA-mekaniseringen påA device for realizing the PLNVA mechanization on

figur 12 er illustrert på figur 18. I denne spesielle reali-seringen er lineær translasjon av aksellerometrene 320 og 322 Figure 12 is illustrated in Figure 18. In this particular embodiment, linear translation of the accelerometers 320 and 322

langs aksene 324 og 326, som vist på figur 12, anordnet vedalong the axes 324 and 326, as shown in figure 12, arranged at

en mekanisme som omfatter en støtte-ramme 362 som holder aksellerometrene 320 og 322, som er festet til et hus 364 ved hjelp av et par fleksible forbindelser 366 og 368. Et forbindelses-element 370 ligger an mot den nedre del av aksellerometer-støtte-rammen 362, og er festet til en aksel 372. Akselen 372 er roterbart festet inne i huset 364 ved hjelp av et par lagre eller fleksible forbindelser 374 og 376. En elektrisk motor, omfattende en rotor 378 festet til akselen 372, og en stator 380 festet til huset 364 vil forårsake at skaftet 372 roterer eller vibrerer frem og tilbake gjennom en begrenset vinkelrotasjon. Når akselen 372 roterer fram og tilbake gjennom en liten vinkel, vil forbindelseselementet 370 bringe aksellerometrene 320 og 322 til å bevege seg i retninger som i hovedsak er i rett vinkel med de kraft-følsomme akser A^ og Ay. Som en følge kan det oppnås i det vesentlige lineær bevegelse av aksellerometrene 320 og 322 i en retning i rett vinkel med deres kraft-følsomme akser, ved bruk av mekanismen på figur 18. Signaler som representerer vinkelstilling eller hastighet av akselen, for bruk av en driv-servo kan oppnås ved hjelp av opptaks-anordningen indikert generelt ved 382. a mechanism comprising a support frame 362 holding the accelerometers 320 and 322, which is attached to a housing 364 by means of a pair of flexible connections 366 and 368. A connection element 370 abuts the lower part of the accelerometer support the frame 362, and is fixed to a shaft 372. The shaft 372 is rotatably fixed inside the housing 364 by means of a pair of bearings or flexible connections 374 and 376. An electric motor, comprising a rotor 378 fixed to the shaft 372, and a stator 380 attached to the housing 364 will cause the shaft 372 to rotate or vibrate back and forth through a limited angular rotation. As the shaft 372 rotates back and forth through a small angle, the connecting member 370 will cause the accelerometers 320 and 322 to move in directions that are substantially at right angles to the force-sensitive axes A^ and Ay. As a result, substantially linear movement of the accelerometers 320 and 322 in a direction at right angles to their force-sensitive axes can be achieved using the mechanism of Figure 18. Signals representing angular position or velocity of the shaft, for use by a drive servo may be obtained by means of the pickup device indicated generally at 382.

Den foretrukne utførelse av en signalprosessor for å skille kraf t-signalene F fra vinkelhastighets-signalene XI. for den parrede aksellerometer-mekanisering på figurene 10 til 13, The preferred embodiment of a signal processor for separating the force signals F from the angular velocity signals XI. for the paired accelerometer mechanization of Figures 10 to 13,

er illustrert på figur 19. Grunnoperasjonen av prosessorkretsen vist på figur 19 er den samme som signal-adskillelseskretsen på figur 2. Styringspuls-generatoren 2 er f.eks. det samme som vist på figur 2, med en linje 384 som forbinder firkantbølge-generatoren 22 som vist på figur 2 med driv-signalgeneratoren 31. På lignende måte blir utgangen av tilbakestill- og integrer-styrepulsgeneratoren 23 sendt over linjen 386 fra styrepuls-generatoren på figur 2, og utgangen av samplings- og puls-generatoren 24 blir sendt på en linje 388. Da de parrede aksellerometer-mekaniseringer gjør bruk av to aksellerometre, er to aksellerometer-enheter 390 og 392 vist på figur 19, som svarer til aksellerometrene 300 og 302 på figur 10 og aksellerometrene 310 og 312 på figur 11 og aksellerometrene 320 og 322 på figur 12. Aksellerometer-utgangssignalene azog azblir sendt fra aksellerometer-enhetene 390 og 392 på et par linjer 394 og 396 . is illustrated in figure 19. The basic operation of the processor circuit shown in figure 19 is the same as the signal separation circuit in figure 2. The control pulse generator 2 is e.g. the same as shown in Figure 2, with a line 384 connecting the square wave generator 22 as shown in Figure 2 to the drive signal generator 31. Similarly, the output of the reset and integrate control pulse generator 23 is sent over line 386 from the control pulse generator in Figure 2, and the output of the sample and pulse generator 24 is sent on a line 388. Since the paired accelerometer mechanisms make use of two accelerometers, two accelerometer units 390 and 392 are shown in Figure 19, corresponding to the accelerometers 300 and 302 in Figure 10 and the accelerometers 310 and 312 in Figure 11 and the accelerometers 320 and 322 in Figure 12. The accelerometer output signals az and az are sent from the accelerometer units 390 and 392 on a pair of lines 394 and 396.

Signal-adskillelsen blir utført i kretsen på figur 19, generelt på samme måten som kretsen på figur 2 unntatt at kraft-kanalen som genererer signalet Fzpå en linje 398 og vinkelhastighetskanalen som genererer signalet p. på en linje 400 The signal separation is performed in the circuit of Figure 19, generally in the same manner as the circuit of Figure 2 except that the force channel generating the signal Fz on a line 398 and the angular velocity channel generating the signal p. on a line 400

er representert på figur 19 som to adskilte kretser. Som vist på figur 19 omfatter en kraft-kanalkrets 402 integreringskretsen 44 og sample-and-hold-kretsen 45 i den elektroniske signal-adskillelses-prosessor 4 på figur 2, mens signalene på linjene 386 og 388 blir tilført integreringskretsen 44 og sample-and-hold-kretsen 45 som vist på figur 2. På lignende måte omfatter vinkelhastighetskretsen 404 en integreringskrets 42 og en sample-and-hold-krets 43 på figur 2, så vel som fortegns-endring- is represented in Figure 19 as two separate circuits. As shown in Figure 19, a power channel circuit 402 comprises the integrator circuit 44 and the sample-and-hold circuit 45 in the electronic signal separation processor 4 of Figure 2, while the signals on lines 386 and 388 are supplied to the integrator circuit 44 and the sample-and -hold circuit 45 as shown in Figure 2. Similarly, angular rate circuit 404 includes an integrating circuit 42 and a sample-and-hold circuit 43 in Figure 2, as well as sign change-

eller multiplikatorkretsen 41. Signalene på linjene 386 og 388 blir tilført integrerings-kretsen 42 og sample-and-hold-kretsen 43, så vel som puls-signalet på linjen 384 på samme måte som vist på figur 2. or the multiplier circuit 41. The signals on lines 386 and 388 are fed to the integrator circuit 42 and the sample-and-hold circuit 43, as well as the pulse signal on line 384 in the same manner as shown in Figure 2.

En av nøkkel-fordelene med de parrede aksellerometer-mekanismene er deres evne til å bruke sum- og differanse-teknikker til å adskille de signalene som primært gjelder translasjons-bevegelse fra de signalene som primært gjelder vinkel-bevegelser. For å kunne kansellere lineære spesifik kraft-signaler som kommer ut av parrede aksellerometre, er det nødvendig at de kraft-følsomme akser er så nært parallelle som mulig, og også One of the key advantages of the paired accelerometer mechanisms is their ability to use sum and difference techniques to separate the signals that primarily relate to translational motion from the signals that primarily relate to angular motion. In order to cancel linear specific force signals coming out of paired accelerometers, it is necessary that the force-sensitive axes are as closely parallel as possible, and also

at de effektive massesentra er så nær hverandre som mulig.that the effective centers of mass are as close to each other as possible.

Hvor vidt aksellerometrenes kraft-følsomme akser er i den samme eller i motsatte retninger er et spørsmål om bekvemmelighet i konstruksjon av monteringsanordninger for aksellerometrene. The extent to which the force-sensitive axes of the accelerometers are in the same or opposite directions is a matter of convenience in the construction of mounting devices for the accelerometers.

I begge tilfeller er adskillelse gjort mulig ved å konstruere mekanismene som genererer vibrasjons-bevegelsen slik at de drevne hastighetsfaktorer ved alle tider er like og motsatte når de måles med referanse til huset. In both cases, separation is made possible by constructing the mechanisms that generate the vibrational motion so that the driven speed factors are equal and opposite at all times when measured with reference to the housing.

En prosessorkrets for å utforme sum- og differanse-funksjonene er illustrert i prikket linje 406 på figur 19. For-adskillelse eller for-behandlingskrets 406 omfatter to summeringspunkter 408 og 410. Den spesielle forbehandlingskrets 406 vist på A processor circuit for designing the sum and difference functions is illustrated in dotted line 406 in Figure 19. Pre-separation or pre-processing circuit 406 comprises two summing points 408 and 410. The particular pre-processing circuit 406 shown in

figur 9 blir brukt for mekaniseringer hvor den kraftfølsomme akse er i den samme retning, så som i PAPVA-mekaniseringen vist på figur 10 og som sådan realiserer logikken i ligning (17). Her virker summeringspunktet 408 slik at det frembringer et signal til kraft-kanalen 402 som representerer summen av figure 9 is used for mechanizations where the force-sensitive axis is in the same direction, such as in the PAPVA mechanization shown in figure 10 and as such realizes the logic in equation (17). Here the summation point 408 works so that it generates a signal to the power channel 402 that represents the sum of

aksellerometer-signalene på linjene 394 og 396. På samme måte frembringer summeringspunktet 410 et signal til vinkelhastighets-kanalen 404 som representerer forskjellen mellom aksellerometer-signalene på linjene 394 og 396. Det antas at de ikke-roterende spesifik kraft-signaler vil bli i det vesentlige like på linjene 394 og 396, slik at summen av signalene på linje 412 vil gi to ganger følsomheten for spesifik kraft som blir målt av aksellerometeret langs de kraft-følsomme akser. Likeledes vil forskjells-signaler på linje 414 bli i det vesentlige fri for komponenter som representerer spesifik kraft. På den annen side vil en ren rotasjonsbevegelse generere to sinus-formede coriolis-aksellerasjoner langs aksellerometrenes kraft-følsomme akser, the accelerometer signals on lines 394 and 396. Likewise, the summing point 410 produces a signal to the angular velocity channel 404 that represents the difference between the accelerometer signals on lines 394 and 396. It is assumed that the non-rotating specific force signals will remain in the substantially equal on lines 394 and 396, so that the sum of the signals on line 412 will give twice the sensitivity to specific force as measured by the accelerometer along the force-sensitive axes. Likewise, difference signals on line 414 will be substantially free of components representing specific power. On the other hand, a pure rotational movement will generate two sinusoidal Coriolis accelerations along the force-sensitive axes of the accelerometers,

med en faseforskjell på 180°. Denne faseforskjell oppstår fordi coriolis-aksellerasjonene er vektor-produkter av vinkelhastighet og relativ hastighet, og i dette tilfellet er vinkel-hastigheten felles, mens de relative hastigheter er 180° ut av fase. Følgelig blir utgangen av summeringspunktet 408 på linjen 412 i det vesentlige fri for komponenter som representerer vinkelrotasjon. Av samme grunn vil utgangen av summeringspunktet 410 på linjen 414 generere et signal til vinkelhastighetskanalen 404 med to ganger følsomheten for vinkelhastighet. with a phase difference of 180°. This phase difference occurs because the coriolis accelerations are vector products of angular velocity and relative velocity, and in this case the angular velocity is common, while the relative velocities are 180° out of phase. Accordingly, the output of summing point 408 on line 412 is substantially free of components representing angular rotation. For the same reason, the output of the summing point 410 on line 414 will generate a signal to the angular velocity channel 404 with twice the angular velocity sensitivity.

I slike mekanismer som PANVA på figur 11 og PLNVA på figur 12, hvor de kraft-følsomme aksene har motsatt sens, gjelder de samme prinsippene, unntatt at fortegnene for signalene er omvendt. I forbehandlingskretsen 406 for PANVA og PLNVA-mekanismene ville summeringspunktet 408 subtrahere aksellerasjons-signalene på linjene 394 og 396, og summeringspunktet 410 ville addere signalene på linjene 394 og 396 i henhold til forholdene som er uttrykt i ligning (30). Følgelig vil sum-signalene fra summeringspunktet 410 inneholde bare vinkelhastighetsinforma-sjon, mens differansesignalene fra summeringspunktet 408 inneholde bare spesifik kraft-informasjon. Man kan derfor se at forbehandlingskretsen 406 har den effekt at den skiller spesifik kraft-signaler fra vinkelhastighets-signaler før signalene blir tilført kraft-kanalen 402 og vinkelhastighetskanalen 404. In such mechanisms as PANVA in Figure 11 and PLNVA in Figure 12, where the force-sensitive axes have the opposite sense, the same principles apply, except that the signs of the signals are reversed. In the preprocessing circuit 406 for the PANVA and PLNVA mechanisms, summing point 408 would subtract the acceleration signals on lines 394 and 396, and summing point 410 would add the signals on lines 394 and 396 according to the conditions expressed in equation (30). Consequently, the sum signals from the summation point 410 will contain only angular velocity information, while the difference signals from the summation point 408 will contain only specific force information. It can therefore be seen that the pre-processing circuit 406 has the effect of separating specific force signals from angular velocity signals before the signals are fed to the force channel 402 and the angular velocity channel 404.

En videre fordel med kretsanordningen vist på figur 19A further advantage of the circuit arrangement shown in figure 19

er at skjønn- og differanse-teknikkene anordnet av forbehandlingskretsen 406 kan bli brukt til å lette skalering av signalene som føres til kraft-kanalen 402 og vinkelhastighetskanalen 404. Skalering er illustrert ved hjelp av et par skalerings- is that the difference and difference techniques provided by the preprocessing circuit 406 can be used to facilitate scaling of the signals fed to the force channel 402 and the angular velocity channel 404. Scaling is illustrated by means of a pair of scaling

forsterkere 416 og 418. Skalerings-forsterkerne 416 og 418amplifiers 416 and 418. The scaling amplifiers 416 and 418

kan bli brukt til å skalere nivået av signaler som blir tilført kraftkanalen 402 og vinkelhastighets-kanalen 404 uten hensyn til mengden av utgangssignaler fra aksellerometrene. Dette er spesielt viktig når man tar i betraktning at amplitudene av signalene som representerer spesifik kraft Fzkan være opptil 100 ganger større enn signal-amplitudene som gjelder vinkel-hastigheten J\ . Verdien av forsterkernes forsterkningskonstanter Kp og K^kan således justeres til de forventede signal-amplituder på linjene 412 og 414 for å tillate maksimum oppløsning av signalene uten å overskride områdene for kretsene 402 og 404. can be used to scale the level of signals applied to the force channel 402 and the angular velocity channel 404 regardless of the amount of output signals from the accelerometers. This is particularly important when one takes into account that the amplitudes of the signals representing specific force Fz can be up to 100 times greater than the signal amplitudes relating to the angular velocity J\ . The value of the amplifiers' gain constants Kp and K^ can thus be adjusted to the expected signal amplitudes on lines 412 and 414 to allow maximum resolution of the signals without exceeding the ranges of circuits 402 and 404.

På lignende måte kan forsterkningene Kp og Kj^for Inerti-navigasjonssystemer bli svitsjet for å øke følsomheten, og derfor forbedre oppløsningen under navigasjons-systemenes justerings-prosess. Under en misjon kan det være nødvendig midlertidig å redusere følsomheten av enten den kraft-følsomme eller den hastighets-følsomme kanal for å unngå at man overskrider områdene for kretsene 402 og 404 under transient-manøvrering av fartøyet som inneholder navigasjons-systemet. Similarly, the gains Kp and Kj^ for inertial navigation systems can be switched to increase the sensitivity, and therefore improve the resolution during the navigation systems adjustment process. During a mission, it may be necessary to temporarily reduce the sensitivity of either the force-sensitive or the speed-sensitive channel to avoid exceeding the ranges of circuits 402 and 404 during transient maneuvering of the vessel containing the navigation system.

Merknad: F2og p er valgt som illustrasjon av en av kompo-nentparrene av F ogJL . De samme hensyn gjelder Fxog q og Fy og r. Note: F2 and p are chosen as an illustration of one of the component pairs of F and JL. The same considerations apply to Fx and q and Fy and r.

Da en av de viktigste anvendelser av hastighetssignalet SL generert av aksellerometer-systemene diskutert ovenfor er i Inerti-navigasjonssystemer, er effekten av støy- og feilsignaler Since one of the most important applications of the velocity signal SL generated by the accelerometer systems discussed above is in inertial navigation systems, the effect of noise and error signals

i navigasjonssystemet en betydningsfull sak. Som det viser seg er aksellerometer-støyen tilstede i utgangen av vinkelhastighets-kanalen 404 en viktig faktor i nøyaktigheten av et Inerti-navigasjonssystem som bruker aksellerometre til å bestemme vinkelhastigheten. Effekten av aksellerometer-støy for et gitt aksellerometernivå av støy er omvendt proporsjonal med vibrasjons-amplituden. Man har f.eks. funnet, ved bruk av et QA-2000 aksellerometer, kommersielt tilgjengelig fra Sundstrand Data Control, Inc., at posisjonsfeilen er omkring in the navigation system a significant issue. As it turns out, the accelerometer noise present in the output of the angular velocity channel 404 is an important factor in the accuracy of an inertial navigation system that uses accelerometers to determine angular velocity. The effect of accelerometer noise for a given accelerometer level of noise is inversely proportional to the vibration amplitude. One has e.g. found, using a QA-2000 accelerometer, commercially available from Sundstrand Data Control, Inc., that the position error is about

to nautiske mil for en vibrasjonsamplitude på omtrent 1,25two nautical miles for a vibration amplitude of approximately 1.25

mm. etc.

Claims (16)

1. Apparat for å generere et signal som representerer vinkelhastighets-bevegelsen av en struktur bestående av: et første aksellerometer omfattende en anordning for å generere et første utgangssignal som representerer aksellerasjon langs en første kraft-følende akse; et annet aksellerometer omfattende en anordning for å generere et utgangssignal som representerer aksellerasjon langs en annen kraft-følende akse; en innretnings-anordning for å innrette det første aksellerometer i forhold til det andre aksellerometer, slik at den første kraft-følende akse er i det vesentlige parallell med den nevnte andre kraft-følende akse; karakterisert ved en vibrasjons-anordning som er operativt forbundet med strukturen, og innretningsanord-ninger for å vibrere det første og det andre aksellerometer i forhold til strukturen ved en frekvens W og i en retning som er i det vesentlige perpendikulær med den første og den andre kraft-følende akse; og en signal-behandlingsanordning som er følsom for det første og det andre utgangssignal for å generere et hastighetssignal som representerer vinkelhastighets-bevegelsen av strukturen rundt en akse som er perpendikulær med planet for den nevnte kraft-følende akse og den nevnte vibrasjons-retning.1. Apparatus for generating a signal representing the angular velocity motion of a structure consisting of: a first accelerometer comprising means for generating a first output signal representing acceleration along a first force-sensing axis; another accelerometer comprising means for generating an output signal representing acceleration along another force-sensing axis; an alignment device for aligning the first accelerometer relative to the second accelerometer so that the first force-sensing axis is substantially parallel to said second force-sensing axis; characterized by a vibration device operatively connected to the structure, and means for vibrating the first and second accelerometers relative to the structure at a frequency W and in a direction substantially perpendicular to the first and second accelerometers force-sensing axis; and a signal processing device sensitive to the first and second output signals to generate a velocity signal representing the angular velocity movement of the structure about an axis perpendicular to the plane of said force-sensing axis and said direction of vibration. 2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at vibrasjonen er en vinkel.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the vibration is an angle. 3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at vibrasjonen er i det vesentlige lineær.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the vibration is essentially linear. 4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at vibrasjonsanordningen er effektiv for å vibrere det første og det andre aksellerometer slik at translasjons-komponentene av vibrasjonen er i det vesentlige like og motsatte.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the vibration device is effective for vibrating the first and the second accelerometer so that the translational components of the vibration are essentially equal and opposite. 5. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at det første og det annet aksellerometer er innrettet ved den nevnte innretningsanordning, slik at den første og den andre kraft-følende akse er parallelle med aksen for vinkel-vibras jon .5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the first and the second accelerometer are aligned by the aforementioned device, so that the first and the second force-sensing axis are parallel to the axis of angular vibration. 6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at den første og den andre kraft-følende akse er i det vesentlige i lik avstand fra vinkel-vibrasjonsaksene.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the first and the second force-sensing axis are substantially equidistant from the angular vibration axes. 7. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at det første og det annet aksellerometer er innrettet ved den nevnte innretningsanordning, slik at den første og den annen kraft-følende akse er motsatte og i det vesentlige koaksielle med hverandre.7. Apparatus according to claim 2, characterized in that the first and second accelerometers are arranged by the aforementioned device, so that the first and second force-sensing axes are opposite and essentially coaxial with each other. 8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at aksen av vinkelvibrasjon er perpendikulær med den første og den andre kraft-følende akse, og plassert mellom det første og det annet aksellerometer.8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the axis of angular vibration is perpendicular to the first and the second force-sensing axis, and placed between the first and the second accelerometer. 9. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at vibrasjons-vinkelen er omtrent 50 milliradianer topp til topp .9. Apparatus according to claim 2, characterized in that the vibration angle is approximately 50 milliradians peak to peak. 10. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at det første og det annet aksellerometer er innrettet ved den nevnte innretningsanordningen, slik at den første og den annen kraft-følende akse er motsatte og er i det vesentlige koaksielle med hverandre.10. Apparatus according to claim 3, characterized in that the first and the second accelerometer are arranged by the aforementioned device, so that the first and the second force-sensing axis are opposite and are substantially coaxial with each other. 11. Apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at vibrasjons-amplituden er omtrent 2 millimeter topp til topp.11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the vibration amplitude is approximately 2 millimeters peak to peak. 12. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter en for-behandlings-anordning, operativt forbundet mellom det første og det annet aksellerometer og den nevnte signal-behandlings-anordning for å tilføre summen av det første og det annet utgangssignal til den nevnte signal-behandlings-anordning.12. Apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a pre-processing device, operatively connected between the first and the second accelerometer and the said signal processing device to supply the sum of the first and the second output signal to the said signal processing device. 13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at for-behandlings-anordningen i tillegg tilfører forskjellen mellom det første og det annet utgangssignal til signal-behand-1ings-anordningen.13. Apparatus according to claim 12, characterized in that the pre-processing device additionally adds the difference between the first and the second output signal to the signal processing device. 14. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at signal-behandlings-anordningen omfatter en kraftkanal-anordning som er følsom for det første og det annet utgangssignal for å generere et kraft-signal som representerer aksellerasjonen av apparatet langs den kraft-følsomme aksen og en hastighetskanal-anordning som er følsom for det første og det annet utgangssignal for å generere et hastighetssignal.14. Apparatus according to claim 1, characterized in that the signal processing device comprises a force channel device which is sensitive to the first and the second output signal to generate a force signal representing the acceleration of the apparatus along the force-sensitive axis and a velocity channel means sensitive to the first and second output signals to generate a velocity signal. 15. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved at det omfatter en for-adskillelses-anordning, operativt forbundet mellom det første og det annet aksellerometer og den nevnte signalbehandlings-anordning for å kombinere det første og det annet utgangssignal inn i et første kombinasjons-signal for å sendes inn i kraftkanal-anordningen og for å kombinere det første og det annet utgangssignal til et annet kombinasjons-signal for å sendes inn i hastighetskanal-anordningen.15. Apparatus according to claim 14, characterized in that it comprises a pre-separation device, operatively connected between the first and the second accelerometer and the said signal processing device to combine the first and the second output signal into a first combination signal to be sent into the power channel device and to combine the first and second output signals into another combined signal to be sent into the speed channel device. 16. Apparat ifølge krav 15, karakterisert ved at den første og den annen kraft-følende akse er innrettet i den samme retning, og hvor det første kombinasjons-signal er en funksjon av summen av det første og det annet utgangs-signal og at det annet kombinasjons-signal er en funksjon av differansen mellom det første og det annet utgangs-signal.16. Apparatus according to claim 15, characterized in that the first and the second force-sensing axis are aligned in the same direction, and where the first combination signal is a function of the sum of the first and the second output signal and that the second combination signal is a function of the difference between the first and the second output signal.
NO843479A 1983-09-02 1984-08-31 APPARATUS FOR AA MAKING A SIGNAL REPRESENTING THE ANGLE MOVEMENT SPEED OF A CONSTRUCTION NO843479L (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US52877683A 1983-09-02 1983-09-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO843479L true NO843479L (en) 1985-03-04

Family

ID=24107148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO843479A NO843479L (en) 1983-09-02 1984-08-31 APPARATUS FOR AA MAKING A SIGNAL REPRESENTING THE ANGLE MOVEMENT SPEED OF A CONSTRUCTION

Country Status (15)

Country Link
JP (1) JPS60143713A (en)
AU (1) AU555437B2 (en)
BE (1) BE900486A (en)
CA (1) CA1227067A (en)
CH (1) CH663671A5 (en)
DE (1) DE3432150A1 (en)
FR (1) FR2551554B1 (en)
GB (1) GB2149504B (en)
HK (1) HK64587A (en)
IL (1) IL72691A (en)
IT (1) IT8448786A0 (en)
NL (1) NL8402663A (en)
NO (1) NO843479L (en)
SE (1) SE8404321L (en)
ZA (1) ZA846287B (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1217648A (en) * 1984-01-23 1987-02-10 Robert E. Stewart Single axis multisensor
JPH02201217A (en) * 1989-01-31 1990-08-09 Nec Home Electron Ltd Vibration gyrocompass
US5331853A (en) * 1991-02-08 1994-07-26 Alliedsignal Inc. Micromachined rate and acceleration sensor
CA2121380A1 (en) * 1993-04-22 1994-10-23 Ross D. Olney Rotation sensor using linear accelerometers
JP6629691B2 (en) * 2016-07-15 2020-01-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 Sensor packages and self-driving vehicles
DE102022130886A1 (en) 2022-11-22 2024-05-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. DIRECTION MEASURING METHODS AND DIRECTION MEASURING DEVICE

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2544646A (en) * 1948-06-16 1951-03-13 Sperry Corp Angular velocity measuring instrument
US3744322A (en) * 1970-12-07 1973-07-10 Space Res Corp Angular velocity sensors
US3842681A (en) * 1973-07-19 1974-10-22 Sperry Rand Corp Angular rate sensor
US4445376A (en) * 1982-03-12 1984-05-01 Technion Research And Development Foundation Ltd. Apparatus and method for measuring specific force and angular rate

Also Published As

Publication number Publication date
SE8404321D0 (en) 1984-08-30
NL8402663A (en) 1985-04-01
CH663671A5 (en) 1987-12-31
CA1227067A (en) 1987-09-22
DE3432150C2 (en) 1992-06-25
JPS60143713A (en) 1985-07-30
IT8448786A0 (en) 1984-08-31
BE900486A (en) 1984-12-17
GB2149504A (en) 1985-06-12
AU3249184A (en) 1985-03-07
AU555437B2 (en) 1986-09-25
FR2551554B1 (en) 1991-01-25
IL72691A (en) 1989-08-15
GB8422026D0 (en) 1984-10-03
SE8404321L (en) 1985-04-18
ZA846287B (en) 1986-03-26
DE3432150A1 (en) 1985-04-04
GB2149504B (en) 1986-11-19
FR2551554A1 (en) 1985-03-08
HK64587A (en) 1987-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4590801A (en) Apparatus for measuring inertial specific force and angular rate of a moving body
US4510802A (en) Angular rate sensor utilizing two vibrating accelerometers secured to a parallelogram linkage
US4592233A (en) Angular base sensor utilizing parallel vibrating accelerometers
US5987986A (en) Navigation grade micromachined rotation sensor system
EP0243468B1 (en) Signal processor for inertial measurement using coriolis force sensing accelerometer arrangements
US4841773A (en) Miniature inertial measurement unit
US4611491A (en) Accelerometer system
US4512192A (en) Two axis angular rate and specific force sensor utilizing vibrating accelerometers
JP3816674B2 (en) Signal processing system for inertial sensors
US3744322A (en) Angular velocity sensors
US3463016A (en) Vibra-rotor gyroscopes
NO843479L (en) APPARATUS FOR AA MAKING A SIGNAL REPRESENTING THE ANGLE MOVEMENT SPEED OF A CONSTRUCTION
US3362229A (en) Transverse angular velocity sensor
US3413859A (en) Digital rate gyro
US3805625A (en) Asymmetric gyroscope
US3140482A (en) System providing error rate damping of an autonavigator
US3974701A (en) Spin coupled, angular rate sensitive inertial sensors with optional acceleration sensing capability and method of fabricating same
CA1215245A (en) Angular rate sensor utilizing parallel vibrating accelerometers
JP3078331B2 (en) 2-axis navigation grade micro-machined rotation sensor system
GB2151022A (en) Two axis multisensor
JP2000503756A (en) 2-axis navigation grade micro-machined rotation sensor system
US3114264A (en) Gravity sensing instrument
JPS60162917A (en) Multiple sensor
SU736035A1 (en) Measuring device for gravimetric sensors with non-linear frequency output
JPS62280609A (en) Adjusting method for cyclic driving type rate gyro