DE2425606A1

DE2425606A1 - Traegheits-navigations-system

Info

Publication number: DE2425606A1
Application number: DE19742425606
Authority: DE
Inventors: Michael Arthur Vivian Matthews
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1973-06-12
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1975-01-09
Also published as: GB1421620A; JPS5643481B2; FR2233600B1; IT1018689B; FR2233600A1; JPS5035899A; IN138370B; US3903398A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS

DR.-ING. HANS LEYH ο / ο γ r η £ DIPL.-1.'G ERMST RATHHANN

München 71, Meichioretr. 42

Unser Zeichen: A 12 877/Lh/fi

FERRANTI LIMITED

Hollinwood-Lancashire

England

Trägheits-Navigations-System

Die Erfindung betrifft ein Trägheits-Navigations-System für Fahrzeuge, die mit einer Trägheits-Plattform und einem Navigations-Computer versehen sind.

Bei Fahrzeugen dieser Art ist es erforderlich, sicherzustellen, daß die Plattform richtig ausgerichtet ist, ehe das Fahrzeug mit einer Fahrt beginnt. Hierzu müssen die Informationen bezüglich des Kurses , der Position und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges genau bekannt sein. Bei einem Landfahrzeug ist dies relativ einfach zu erhalten, da die Position seines Startpunktes oder seiner Basis in der Regel genau bekannt sind und seine Geschwindigkeit auf Null gestellt werden kann.

Bei einem Flugzeug, dessen Basis ein Schiff ist, ist die Situation dagegen schwieriger. Die Basis, d.h. das Schiff, führt in der

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Regel eine komplexe Bewegung aus, die sich aus seiner Vorwärtsgeschwindigkeit, seinen Stampf- und Rollbewegungen ergibt.

Es sind Vorrichtungen, insbesondere für Flugzeuge von Schiffen bekannt, durch die die Ausrichtung der Plattform für die Flugzeuge vorgenommen werden kann, diese Vorrichtungen sind jedoch sehr komplex und ihr Platzbedarf ist groß. Diese bekannten Vorrichtungen enthalten gewöhnlich Einrichtungen zum Bestimmen dfer Position des Fahrzeuges im Raum relativ zu einer Bezugs-Inertial-Plattform, die ortsfest mit der Basis ist. Die genaue Bestimmung des Kuises des Fahrzeuges ist jedoch schwieriger.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfachere Vorrichtung zum überprüfen und zum Korrigieren der Kursausrichtung einer Inertial-Plattform anzugeben, die auf einem Fahrzeug angeordnet ist.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch einen Spiegel, der ortsfest relativ zu einer Basis angeordnet ist und eine Basislinie definiert, die im wesentlichen senkrecht zum Spiegel und in einem festen gegebenen Winkel zu einer Bezugslinie verläuft, eine auf dem Fahrzeug angeordnete Sichtmarke, deren Bild im Spiegel ein Ziel bildet und für einen Beobachter auf dem Fahrzeug nur dann sichtbar ist, wenn sich das Fahrzeug auf der Basislinie befindet.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 schematisch die Achsen eines Schiffes und eines Flugzeuges zeigt, wobei der Spiegel eine Linie in Längsrichtung des Schiffes definiert.

Fig. 2 zeigt in Form eines Blockdiagrammes die elektronische

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Schaltung der Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung ähnlich wie in Fig, I, wobei der Spiegel eine Linie in einem Winkel zur Längsachse des Schiffes ausbildet.

Fig. 1 zeigt schematisch den Umriß eines Schiffes 10 mit der Längsachse (oder Kursachse) 11, die eine Bezugslinie bildet. Das Schiff ist mit Einrichtungen versehen, um die Richtung der Bezugslinie zu bestimmen, z.B. mit einer nicht gezeigten Bezugs-Inertial-Plattform, die im Azimuth in einer Bezugsrichtung, z.B. Norden, ausgerichtet ist die einen Winkel η zur Schiffsachse bildet.

Ein Spiegel 12 ist am oder in der Nähe des Buges des Schiffes angebracht. Der Spiegel ist ein Eck- oder Winkelreflektor in der vertikalen Ebene, d.h. er besteht aus zwei Spiegeln, die rechtwinkelig miteinander längs einer horizontalen Linie verbunden sind. Dieser Spiegel definiert eine Basislinie 13, auf der ein Flugzeug angeordnet sein muß, um seine Plattform auszurichten. Diese Basislinie, die mit der Bezugslinie 11 zusammenfällt, verläuft im wesentlichen rechtwinkelig zur Fläche des Spiegels 12. Ein schematisch dargestelltes Flugzeug 14 ist auf der Basislinie angeordnet, wobei die Längsachse 15 des Flugzeuges nicht notwenigerweise mit der Bezugslinie 11 ausgerichtet ist. Die Längsachse 15 des Flugzeuges bildet einen Winkelytf zur Hauptrichtung 16 (heading direction) vorzugsweise der Nordrichtung, sowie einen Winkel L? zur Längsachse 11 des Schiffes.

Eine sichtbare Markierung, z.B. eine Lampe 17, ist vorne am Flugzeug 14 in einer solchen Position angebracht, daß der Pilot im Flugzeug in der Lage ist, das Bild der Markierung zu sehen, das im Spiegel 12 gebildet wird. Der Pilot kompensiert den Winkel u zwischen der Flugzeuglängsachse 15 und der Linie 13,

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die durch den Spiegel definiert wird, durch Einstellen einer Zielmarkierung in Flucht mit dem Bild der Sichtmarkierung 17. In einem mit einer Kopfdarstellung (head-up display) versehenen Flugzeug kann ein Element dieser Einrichtung die Zielmarkierung bilden. Der maximal zulässige viert des Winkels V ist somit begrenzt durch den möglichen Bereich der Einstellung bzw. Verstellung der Zielmarkierung. Ein geeigneter Aufnehmer ist die Position der Zielmarkierung und gibt den Wert/Ües Winkels Ü an.

Wie Fig. 2 zeigt, werden Signale, die die Position der Zielmarkierung 18 angeben, an den Navigations-Computer 19 gelegt, ebenso wie andere Signale, die Ausrichtung der Flugzeugplattform 20 anzeigen, über einen Verbindungskanal 21 werden weitere Signale von der Bezugsplattform 22 des Schiffes geliefert. Der Verbindungskanal kann ein Kabel oder z.B. eine Funkverbindung sein.

Im Betrieb wird die Größe bzw. der Wert des Winkels Q^ von der Bezugsplattform und der Winkel γ von dem Aufnehmer 18 an den Computer 19 gegeben. Ferner wird der Winkel Λ von der Flugzeug plattform 20 geliefert. Die Überprüfung der Hauptrichtung 16 der Inertialplattform des Eugzeuges ist nur eine Frage des Vergleichs des Winkels (X mit der Differenz (ß - V ) , da für den richtigen Abgleich bzw. die Ausrichtung der Flugzeugplattform im Azimuth φ( = {A - Ώ ) gilt.

Jede Abweichung von dieser Gleichung kann durch Signale des Computers 19 zur Plattform 20 korrigiert werden.

Die vorbeschriebene Vorrichtung eignet sich besonders wenn das Flugzeug sehr eng mit einer gegebenen Richtung relativ zur Schiffslängsachse bzw. zum Schiffskurs ausgericÜEt werden muß. Dies ist der Fall, wenn das Flugzeug eine Startbahn benötigt.

Bei einem senkrecht startenden Flugzeug, wie z.B. einem Hub-

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schrauber, kann es zweckmäßiger sein, den Spiegel 12 in einer anderen Position anzuordnen, so daß die Basislinie 13 nicht mit der Längsachse des Schiffes zusammenfällt.

Fig. 3 zeigt eine solche Anordnung, wobei dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet werden. Der einzige Unterschied ist der, daß der Spiegel 12 außerhalb der Schiffslängsachse 11 angeordnet ist, so daß die Basislinie 13, die durch den Spiegel definiert wird, einen bekannten festen Winkel (J mit der Bezugslinie 11 bildet. . -

Der Winkel J wird in den Computer 19 zusammen mit den oben genannten Informationen eingegeben. Die Hauptachse 16 des Flugzeuges ist richtig mit der Nordrichtung der Bezugsplattform des Schiffes ausgerichtet wenn /d = β+ γ - q ist. Der Spiegel kann aber in jedem geeigneten Ort des Scniffes angeordnet werden.

Falls weitere Parameter der Inertialplattform des Flugzeuges überprüft werden müssen, so muß die Position des Flugzeuges relativ zur Bezugsplattform des Schiffes bekannt sein. Dies ist leicht erreichbar indem ein Punkt auf der Linie 13 markiert wird, auf dem das Flugzeug vor der überprüfung angeordnet wird.

Die vorstehenden Ausführungen sind außer für Schiffe auch für Flugzeuge oder andere landgebundene Fahrzeuge verwendbar. Die Bezugslinie und die Basislinie sind hierbei fest gegeben und die Winkel (/^ und J können einfach gemessen werden. Der Spiegel 12 muß nicht notwendigerweise ein Winkelreflektor sein, sondern er kann auch durch einen anderen geeigneten Reflektor ersetzt werden, der eine genau definierte Linie erzeugt.

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Claims

Patentansprüche

j Trägheits-Navigations-System, insbesondere Vorrichtung zum Überprüfen und Korrigieren der Hauptrichtung bzw. Kursrichtung einer auf einem Fahrzeug angeordneten Trägheitsplattform durch Vergleich mit einer Basis-Station, die Einrichtungen zur Bestimmung der Richtung einer Bezugslinie auf der Basisstation relativ zu einer festen Bezugsrichtung aufweist, mit einer Zielmarkierung am Fahrzeug, die verschiebbar ist, um in Übereinstimmung mit einem Ziel gebracht zu werden, einem Aufnehmer zur Erzeugung eines elektrischen Signales, das die Position der Zielmarkierung relativ zu der Längsachse des Fahrzeuges angibt, einem Navigations-Computer im Fahrzeug, der auf diese elektrischen Signale und weitere Signale anspricht, die die Richtung der gegebenen Linie und der Basislinie relativ zur Bezugsrichtung angeben, gekennzeichnet durch einen Spiegel (12) , der ortsfest relativ zur Basis (10) ist und eine Basislinie (13) erzeugt, die im wesentlichen senkrecht zum Spiegel (12) und in einem festen bekannten Winkel relativ zur gegebenen Linie (11) verläuft, ferner durch eine sichtbare Markierung (17) am Fahrzeug (14), wobei das Bild der Markierung (17) im Spiegel (12) dieses Ziel bildet, und für einen im Fahrzeug (14) sich befindenden Beobachter nur dann sichtbar ist, wenn das Fahrzeug (14) auf der Basislinie (13) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Spiegel (12) als Winkelreflektor in einer vertikalen Ebene ausgebildet ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Basislinie (13) mit der gegebenen Linie (11) zusammenfällt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Markierung (17) eine Lichtquelle enthält.

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It .

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