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System mit einer Plattform mit kardanischer Aufhängung a1,
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Geräteträger in Verbindung mit einem Fahrzeug und einem Inertialsystem
Die Erfindung bezieht sich auf ein System mit einer Plattform mit kardanischer Aufhängung
als Träger für Geräte, die in einem bewegten Fahrzeug gedreht werden können und/oder
auf einen außerhalb gelegenen Zielpunkt einzustellen und/oder ausgerichtet zu halten
sind, wobei das Fahrzeug mit einem Inertialsystem zur Navigation und/oder Kurs-,
Lageberechnung oder Kursberechnung versehen ist.
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Bei den auf der Plattform montierten Geräten kann es sich um Meßgeräte
handeln, aber auch um Waffen. Mit Hilfe der Plattform und von Nachführsignalen sind
diese Geräte auf das Ziel ausrichtbar und behalten ihre Richtung zu diesem Zielpunkt
unabhängig von der Fahrzeugbewegung bei.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Kombination der Plattform und des
Inertialsystems für das Fahrzeug so auszubilden, daß gegenüber
der
getrennten Verwendung einer kreiselstabilisYie'rte"n'PTa'ttform mit Nachführsystem
und eines Inertialsystems Sensoren eingespart werden können und/oder sich Vorteile
hinsichtlich der Zuverlässigkeit und/oder Genauigkeit des Gesamtsystems ergeben.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sowohl
die Signale der Plattform als auch die Signale des Inertialsystems in einem Rechnersystem
gemeinsam verarbeitbar sind.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
herausgestellt.
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Die hier angesprochenen Inertialsysteme umfassen sowohl das Trägheitsnavigationssystem
als auch das Kurs-, Lagereferenzsystem als auch einfache Kursreferenzsysteme. Entsprechend
soll die Betriebsart "Navigation" umfassen die Kurs-, Lageberechnung als auch die
einfache Kursberechnung.
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Die Erfindung ist anhand von Zeichnungen in verschiedenen Ausführungsformen
veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug mit einem kombinierten Inertialsystem, Zielvermessung-
und Ziellinienstabilisierungssystem, im nachstehenden kurz KIZS genannt, in einer
ersten Ausführungsform in der Betriebsart "Zielvermessung und Navigation". Die Sensoren
des Inertialsystems sind auf der Plattform montiert.
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Fig. 2 zeigt das KIZS aus Fig. 1 in der Betriebsart "Ziellinienstabilisierung
und Navigation".
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Fig. 3 zeigt ein Fahrzeug mit einem KIZS in einer zweiten Ausfthrungsform
in der Betriebsart Ziellinienstabilisierung und Navigation". Der Unterschied zu
Fig. 2 liegt in der Ausbildung der Stabilisierungsregelschleife.
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Fig. 4 zeigt ein Fahrzeug mit einem KIZS in einer dritten Ausführungsform
in der Betriebsart "Zielvermessung und Navigation". Im Unterschied zu Fig. 1 ist
nur ein Teil der Sensoren des Inertialsystems auf der Plattform montiert, der restliche
Teil ist getrennt davon an dem Fahrzeug montiert.
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Fig. 5 zeigt das KIZS aus Fig. 4 in der Betriebsart nZiellinienstabilisierung
und Navigation".
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Fig. 6 zeigt ein Fahrzeug mit einem KIZS in einer vierten Ausführungsform
in der Betriebsart n Ziellinienstabilisierung und Navigation". Der Unterschied zu
Fig. 5 liegt in der Ausbildung der Stabilisierungsregelschleife.
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Fig. 7 zeigt ein Fahrzeug mit einem KIZS in einer fünften Ausführungsform
in der Betriebsart zZiellinienstabilisierung und Navigation". Der Unterschied zu
den Ausführungsformen in Fig. 1 bis 6 liegt darin, daß die Sensoren des Inertialsystems
nicht auf der Zielvermessungs- und Ziellinienstabilisierungsplattform montiert sind
und die Stabilisierungsregelschleife über die Winkelgeber der Plattform (z. B. Synchros)
geschlossen wird.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen trägt ein Fahrzeug 2, das ein
Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug sein kann, und in der Zeichnung lediglich schematisch
veranschaulicht ist, eine Plattform 4, die im Fahrzeug in bekannter Weise kardanisch
aufgehängt ist, und z. B. um eine senkrechte Achse 6 und eine horizontale Achse
(nicht eingezeichnet} über Servomotoren (z. B. 8 ftir Achse 6> antreibbar ist,
wobei zwischen dem Fahrzeug und der Plattform ein Winkelgeber (z. B. Synchro) 10
montiert ist, mit dem der Winkel zwischen der Plattform und dem Fahrzeug bestimmbar
ist.
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Zur Drehgeschwindigkeitsmessung und/oder Stabilisierung der Plattform
sind in den ersten vier Ausführungsformen der Figuren 1 bis 6 auf der Plattform
Kreisel 12 angeordnet. Die Plattform kann weiterhin ein zu stabilisierendes Gerät
tragen, beispielsweise
ein Fernrohr 14 und einen Entfernungsmesser
oder eine Waffe 15.
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In der Regel ist es ausreichend, wenn die Plattform 4 lediglich um
die Vertikalachse 6 und eine Horizontalachse Drehfreiheit gegenüber dem Fahrzeug
besitzt.
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Die Plattform und das Fahrzeug sind mit weiteren Bestandteilen eines
Inertialsystems versehen, wie beispielsweise mit Beschleunigungsmessern 16 und einem
Rechner 18. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 6 sind die die Plattform
stabilisierenden Kreisel gleichzeitig als Sensoren für das Inertialsystem herangezogen.
Inertialsysteme und die rechnerische Auswertung der Ausgangssignale der Sensoren
in einem Navigationsrechner sind bekannte Technik, so daß im nachstehenden lediglich
auf die durch die Erfindung begründeten Besonderheiten eingegangen zu werden braucht.
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Es folgt nun eine Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen
als Inertialsystem ausschließlich sowie als kombiniertes Inertialsystem und Zielvermessungssystem
bzw. als kombiniertes Inertialsystem und Ziellinienstabilisierungssystem.
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1. Das kombinierte Inertialsystem, Zielvermessungs- und Ziellinienstabilisierungssystem
in der ersten Ausführungsform (KIZS 1, siehe Fig. 1 und 2) Hierbei ist ein vollständiges
Strapdown-System, d. h. ein Inertialsystem mit fest montierten Sensoren auf der
Plattform montiert.
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1.1 KIZS 1 als Inertialsystem ausschließlich, mit arretierten Kardanrahmen
(siehe Fig. 1) Bei dieser Betriebsart arbeitet das System wie ein übliches Strapdown-System,
d. h. wie ein Inertialsystem mit fahrzeugfest montierten Sensoren, lediglich mit
der Abweichung, daß der Rechner die Richtung der Plattform und nicht die Richtung
des Fahrzeuges
in bezug auf die Horizontale und die Nordrichtung
ermittelt. Mit Hilfe der festliegenden Kardanwinkel, im folgenden als Vektor # bezeichnet,
kann die Fluglage und das Azimut des Fahrzeuges daraus in folgender Weise bestimmt
werden: Lage des Fahrzeuges gegenüber Nord und dem Lot (Roll-, Nick- und Gierwinkel
bzw. Transformationsmatrix C=) ergibt sich aus der relativen Lage des Fahrzeuges
gegenüber der Plattform (Transformationsmatrix Cbp), die durch den Kardanwinkelvektor
# gegeben ist, zuzüglich der Richtung der Plattform in bezug auf Nord, Ost und Lot,
für die die Werte im Rechner ermittelt werden (Transformationsmatrix C ). Die Transformationsmatrix
C berechnet sich =np =nb aus: T Cnp = Cnp # Cbp .
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Aus ihr sind Roll-, Nick- und Gierwinkel in bekannter Weise berechenbar.
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Bei bekannter Transformationsmatrix =Cnb kann aus den im Rechner in
bekannter Weise ermittelten Übergrundgeschwindigkeiten in Nord- und Ostrichtung
auch die Übergrundgeschwindigkeit in fahrzeugfesten Bezugsrichtungen bestimmt werden:
Vb = =Cbn Vn (nicht eingezeichnet).
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Die Transformationsmatrix -bp zur Erfassung der Plattformstellung
im Fahrzeug gestattet weiterhin, die plattformfest gemessene Fahrzeugdrehgeschwindigkeit
und die Beschleunigung in flugzeugfeste Bezugs systeme zu transformieren durch folgende
Matrix-Vektor-Multiplikation: fb = Cbp fp ; #bnb = Cbp #pnb (siehe Fig. 1).
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Mit Hilfe der Kardanwinkel bzw. der Transformationsmatrix Çbp können
die Meßsignale der Sensoren auf der Plattform selbstverständlich auch zuerst in
die fahrzeugfesten Bezugsachsen zerlegt werden, womit im Inertialsystem die Transformationsmatrix
Çnb zur Beschreibung des Kurses und der Lage des Fahrzeugs direkt berechnet werden
kann.
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1.2 KISZ 1 als Inertialsystem ausschließlich, mit rotierender Plattform
(siehe Fig. 1) Bei dieser Betriebsart wird die Plattform in ständiger Drehbewegung
gehalten, wodurch die Genauigkeit des Inertialsystems erhöht werden kann, da sich
dabei Sensorfehler ausmitteln.
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Die Drehbewegung der Plattform kann erzeugt werden durch direkte Beaufschlagung
der Servomotoren der Plattform oder durch Eingabe eines Signals in den Stabilisierungsregelkreis,
wie er z. B. in Abschnitt 1.4 und 2.4 beschrieben ist. Im erstgenannten Fall wird
die Drehbewegung gegenüber dem Fahrzeug vorgegeben, und in den letztgenannten Fällen
gegenüber dem Inertialraum bzw. der Erde.
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Die Signale des Strapdown-Systems, die für die Führung des Fahrzeuges,
beispielsweise die Führung eines Flugzeuges in flugzeugfesten Richtungen, von Bedeutung
sind (Fluglage, Kurs, Ubergrundgeschwindigkeit, Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung),
werden, wie oben unter 1.1 beschrieben, berechnet mit der Abwandlung, daß die Fahrzeugdrehgeschwindigkeit
wnb gegenüber der Erde aus der Drehgeschwindigkeit unp des Fahrzeuges um die Plattformachse
errechnet wird, d. h. aus dem Ausgangssignal der Kreisel minus in dem Rückführsignal
w aus dem Rechner und der zeitlichen Änderung der Kardanwinkel vnb -tip -tin -tbp
mit Ubp = 1.3 KIZS 1 als kombiniertes Inertialsystem und Zielvermessungssystem (siehe
Fig. 1) Bei dieser Betriebsart ist die Plattform 4 z. B. frei drehbar und wird mit
Hilfe eines Visiers 14 von Hand auf das Ziel ausgerichtet, und zwar ohne Eingriff
in das Strapdown-System, das weiterhin die Fahrzeugposition und die relative Richtung
der Plattform in bezug auf Nord und das Lot berechnet.
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Mit Hilfe eines Entfernungsmeßgerätes 15, beispielsweise eines Laser-Entfernungsmessers,
und unter Ausnutzung der bekannten
Plattformrichtung, kann die
Position des Zieles in bezug auf das Fahrzeug, und mit Hilfe der bekannten Fahrzeugposition
auch die absolute Position des Zieles bestimmt werden.
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Die Signalverarbeitung im Rechner entspricht der unter Abschnitt 1.
2 beschriebenen.
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1.4 KIZS 1 als kombiniertes Inertialsystem und Ziellinienstabilisierungssystem
(siehe Fig. 2) Bei dieser Betriebsart, die in Fig. 2 veranschaulicht ist, wird die
Plattform um entsprechende Drehachsen auf "Plattformstabilisierung" geschaltet (siehe
C in Fig. 2). Dabei führen die beteiligten Kreisel keine Drehgeschwindigkeitsmessung
mehr aus, sondern sie halten die Plattform in einer raumfesten Richtung um die beiden
Achsen. Die raumfeste Richtung der Plattform kann nur durch ein Nachführsignal auf
die Kreiseldrehmomentengeber geändert werden. Kreisel mit Eingangsachsen in Richtung
nicht stabilisierter Plattformachsen messen in diesen Richtungen weiterhin die Drehgeschwindigkeit
des Fahrzeuges.
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Die Plattform ist in dieser Betriebsart nicht nach Nord, Ost und zum
Lot ausgerichtet, sondern z. B. auf das Zielobjekt. Die Erhaltung der Ausrichtung
auf das Zielobjekt wird durch ein manuelles oder rechnergesteuertes Signal bewerkstelligt,
wie es in der Figur eingezeichnet ist. Für eine rechnergesteuerte Nachführung benötigt
der Rechner lediglich die Ziel-Koordinaten, die nach dem in Abschnitt 1.2 beschriebenen
Verfahren ermittelt werden können, und die Übergrundgeschwindigkeit aus dem Inertialsystem
(siehe Fig. 2) bzw. externen Messungen. Dieses Nachführsignal wird gleichzeitig
sowohl den Kreisel-Drehmomentengebern zur Plattformnachführung als auch dem Rechner
zur Berechnung der Richtung (Transformationsmatrix Cnp) zwischen Plattform und der
für die Navigation erforderlichen Richtung Nord, Ost und Lot zugeführt. Für die
Weiterführung der Navigation in dieser Betriebsart ist es lediglich erforderlich,
daß das in die Kreisel und in den Rechner eingespeiste Signal mit hoher Geschwindigkeit
übereinstimmen, damit
beim Aufintegrieren der Richtungsänderung
in bezug auf Nord, Ost und das Lot zwischen Plattform und Rechner kein Genauigkeitsverlust
auftritt.
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Eine vollautomatische Stabilisierung der Plattform auf ein stationäres
Ziel ist möglich, wenn, wie schon angedeutet, dessen Position relativ zum Fahrzeug
bekannt ist. Diese Position kann nach dem in Abschnitt 1.2 beschriebenen Verfahren
vermessen und in den Rechner eingegeben werden. Da im Rechner die Bewegung des Fahrzeuges
gegenüber der Zielposition aus den Trägheitsnavigationsdaten errechenbar ist, ist
auch das für die Ziellinienstabilisierung notwendige Nachführsignal im Rechner bestimmbar.
Bei bewegten Zielen ist eine zusätzliche manuelle Nachführung erforderlich, die
ihrerseits wiederum zur Ermittlung der Bewegungsrichtung des Zieles im Rechner herangezogen
werden kann. Ist die Bewegungsrichtung bekannt, läßt sich die Plattformnachführung
vollautomatisch auch bei bewegtem Ziel durchführen.
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Zur Berechnung der Roll-, Nick- und Gierdrehgeschwindigkeit des Fahrzeuges
werden die Drehbewegungen um die stabilisierten Plattformachsen herangezogen, und
zwar das Nachführsignal #sollip der Kreisel und die zeitliche Änderung der Kardanwinkel
ubp = 3, weiterhin die Drehbewegung ib um die nicht stabilisierte Plattformachse
bzw. -achsen, die von entsprechenden Kreiseln direkt in gemessen werden, als auch
das Rückführsignal zin aus dem Rechner.
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Um die stabilisierten Plattformachsen ist die Drehbewegung des Fahrzeuges
gegenüber dem Inertialraum ib" ip #1 = #soll - #bp.
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ib1 Zusammen mit der gemessenen Drehbewegung w und dem Rückführ-->
signal #in aus dem Rechner ergibt sich der Vektor der Roll-, Nick- und Gierdrehgeschwindigkeit
zu: -> -> -> -> -> -> #nb = #ib' = #ib" - #in = #ib - #in.
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Hierbei bleiben erforderliche Vektor-Transformationen zwischen Plattformachsen
und Fahrzeugachsen unerwähnt, sie können mit Hilfe der Kardanwinkel der Plattform
vorgenommen werden.
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2. Das kombinierte Inertialsystem, Zielvermessungs- und Ziellinienstabilisierungssystem
in der zweiten Ausführungsform (KIZS 2, siehe Fig. 3) Die Anordnung der Sensoren
unterscheidet sich hierbei nicht von der in Abschnitt 1 beschriebenen; lediglich
die Signalverarbeitung ist unterschiedlich in der Betriebsart "Ziellinienstabilisierung".
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2.1 KIZS 2 als Inertialsystem ausschließlich, mit arretierten Kardanrahmen
Das System unterscheidet sich hierbei nicht von dem in Abschnitt 1.1 beschriebenen.
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2.2 KIZS 2 als Inertialsystem ausschließlich, mit rotierender Plattform
Das System unterscheidet sich hierbei nicht von,dem in Abschnitt 1.2 beschriebenen.
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2.3 KIZS 2 als kombiniertes Inertialsystem und Zielvermessungssystem
Das System unterscheidet sich hierbei nicht von dem in Abschnitt 1.3 beschriebenen.
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2.4 KIZS 2 als kombiniertes Inertialsystem und Ziellinienstabilisierungssystem
(siehe Fig. 3) Im Vergleich zu Fig. 2 ist in Fig. 3 lediglich der Stabilisierungsregelkreis
unterschiedlich ausgebildet. In Fig. 3 werden die Kreisel nicht als Stabilisierungssensoren
verwendet, sondern ständig als Sensoren für die Plattform-Drehgeschwindigkeit *ip
gegenüber dem Inertialraum (Zweig C1 in Fig. 3). Nach Abzug des Rückführin signals
uin aus dem Rechner steht das Signal und zur Berechnung der für die Navigation erforderlichen
Richtung der Plattform in bezug auf Nord und das Lot zur Verfügung (Transformationsmatrix
Cnp).
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Das gleiche Drehgeschwindigkeitssignal U P wird im Rechner verglichen
mit dem berechneten Signal W"PL1 zur Nachführung der soll -> -> Plattform
auf das Ziel (siehe C2 in Fig. 3). Die Ablage #soll - #np wird über eine Verstärkung
auf die Servomotore zur Plattformnachführung gegeben (siehe C3 und C4 in Fig. 3).
Da hierbei die Kreisel ihre Betriebsart nicht wechseln, erscheint diese Ausführungsform
für viele Anwendungsfälle besonders geeignet.
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3. Das kombinierte Inertialsystem, Zielvermessungs- und Ziellinienstabilisierungssystem
in der dritten Ausführungsform (KIZS 3, siehe Fig. 4 und 5) Bei dieser Ausführungsform
können die nicht direkt an der Plattformstabilisierung beteiligten Sensoren des
Inertialsystems fahrzeugfest montiert werden. In Fig. 4 und 5 sind beispielsweise
die Beschleunigungsmesser 20 und der oder die Kreisel 22 fest auf dem Fahrzeug montiert,
auf dem andererseits die stabilisierte Plattform 4 in der oben beschriebenen Weise
angeordnet ist.
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Die Plattform 4 ist hier z. B. lediglich mit einem Lagekreisel bzw.
zwei Wendekreiseln 24 bestückt, die abhängig von der Betriebsart eine Stabilisierung
um zwei Drehachsen der Plattform ermöglichen bzw. eine Drehgeschwindigkeitsmessung
in diesen Achsen.
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Im folgenden wird zur Vereinfachung angenommen, daß nur ein Lagekreisel
verwendet wird. Zu dem Gesamtsystem gehören weiter Rechner 18 des Inertialsystems
zur Navigation und Nachführung.
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In den vier Betriebsarten, die oben in bezug auf die ersten beiden
Ausführungsformen beschrieben sind, kann der Kreisel auf der Plattform in allen
Fällen als Sensor des Strapdown-Systems eingesetzt werden, wie im nachstehenden
näher ausgeführt wird.
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hierzu ist lediglich erforderlich, daß die Meßsignale des Kreisels,
die Kardanwinkel und die Nachführsignale der Plattform dem Rechner zugeleitet werden.
Ist das auf dem Fahrzeug direkt montierte Strapdown-System schon mit einer ausreichenden
Anzahl von Sensoren versehen, so können die Sensoren auf der Plattform als redundante
Sensoren des Inertialsystems verwendet werden.
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3.1 KIZS 3 als Inertialsystem ausschließlich, mit arretierten Kardanrahmen
(siehe Fig. 4) Bei dieser Betriebsart wird der auf der Plattform angeordnete Kreisel
24 als Drehgeschwindigkeitssensor betrieben. Da durch die beiden Kardanwinkel die
relative Lage des Kreisels zu den Sensoren des Strapdown-Systems bekannt ist, können
die beiden Meßsignale des Kreisels in die Koordinatenachsen der Sensoren des Strapdown-Systems
zerlegt werden. Sie stehen im Rechner dann als Information zur Ermittlung der Fahrzeugdrehgeschwindigkeit
und des Kurses sowie der Lage zur Verfügung.
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3.2 KIZS 3 als Inertialsystem ausschließlich, mit rotierender Plattform
(siehe Fig. 4) Bei dieser Betriebsart wird die Plattform in ständiger Drehbewegung
gehalten, wodurch die Genauigkeit des Inertialsystems erhöht werden kann, da sich
die Fehler des Sensors auf der Plattform ausmitteln.
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Ist das auf dem Fahrzeug direkt montierte Strapdown-System schon mit
einer ausreichenden Anzahl von Sensoren versehen, so kann in dieser Betriebsart
ein Kreisel auf der Plattform sämtliche Kreisel des Strapdown-Systems überwachen.
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Aus dem Meßvektor zip der Kreisel auf der Plattform und dem Kardanwinkelvektort
bzw. der daraus herzuleitenden Transformationsmatrix C -bp Cbp kann das für das
Inertialsystem erforderliche Meßsignal berechnet werden.
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Wie in Abschnitt 1.2 beschrieben, kann die Drehbewegung der Plattform
durch direkte Beaufschlagung der Servomotore der Plattform oder durch Eingabe eines
Signals in die Stabilisierungsregelkreise (siehe Abschnitt 3.4 und 4.4) erzeugt
werden.
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3.3 KIZS 3 als kombiniertes Inertialsystem und Zielvermessungssystem
(siehe Fig. 4) Bei dieser Betriebsart wird die Plattform, wie oben unter 1.3
beschrieben,
auf das Ziel gerichtet und die Position des Zieles bestimmt. Beim Suchvorgang ist
die Signalverarbeitung des Inertialsystems wie in Abschnitt 3.2 beschrieben 3.4
KIZS 3 als Inertialsystem und Ziellinienstabilisierungssystem (siehe Fig. 5) Bei
dieser Betriebsart, die in Fig. 5 veranschaulicht ist, wird die Plattform, wie oben
beschrieben, auf das Ziel ausgerichtet und stabilisiert, d. h. der Kreisel auf der
Plattform wird entsprechend Fig. 2 in die Betriebsart "Plattformstabilisierung"
geschaltet. Die manuell oder rechnergesteuert eingegebenen iP Signale iSpoll zur
Plattformnachführung werden gleichzeitig dem Kreisel und dem Navigationsrechner
zugeführt und zusammen mit dem Kardanwinkelvektor t im Inertialsystem verarbeitet.
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Die in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen, bei denen die
Plattform jeweils mit einer vollstandigen bzw. mit Teilen einer inertialen Meßeinheit
bestückt ist, wie sie üblicherweise für die Strapdown-Trägheitsnavigation eingesetzt
werden, erbringt fürdie Kalibrierung der Sensoren einen großen Vorteil: Anders als
beim Strapdown-System mit fahrzeugfest montierter Meßeinheit lassen sich bei stehendem
Fahrzeug in den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 6 die einzelnen Sensoren auf
der Plattform in die für die Kalibrierung erforderlichen Stellungen in bezug auf
die Erddrehung und die Erdanziehung bringen und kalibrieren.
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Auch die Auffindung der Nordrichtung erfolgt mit größerer Genauigkeit,
wenn sie mehr als einmal um 1800 versetzt (auf "Umschlag") vorgenommen werden kann.
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4. Das kombinierte Inertialsystem, Zielvermessungs- und Ziellinienstabilisierungssystem
in der vierten Ausführungsform (KIZS 4, siehe Fig. 6) Die Signalanordnung unterscheidet
sich hierbei nicht von der in Abschnitt 3 beschriebenen; lediglich die Signalverarbeitung
ist
unterschiedlich in der Betriebsart Ziellinienstabilisierung.
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4.1 KIZS 4 als Inertialsystem ausschließlich, mit arretierten Kardanrahmen
Das System unterscheidet sich hierbei nicht von dem in Abschnitt 3. 1 beschriebenen.
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4.2 KIZS 4 als Inertialsystem ausschließlich, mit rotierender Plattform
Das System unterscheidet sich hierbei nicht von dem in Abschnitt 3. 2 beschriebenen.
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4.3 KIZS 4 als kombiniertes Inertialsystem und Zielvermessungssystem
Das System unterscheidet sich hierbei nicht von dem in Abschnitt 3.3 beschriebenen.
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4.4 KIZS 4 als kombiniertes Inertialsystem und Ziellinienstabilisierungssystem
(siehe Fig. 6) Im Vergleich zu Fig. 5 ist in Fig. 6 lediglich der Stabilisierungsregelkreis
unterschiedlich ausgebildet. Ähnlich wie in Fig. 3 werden der oder die auf der Plattform
montierten Kreisel nicht als Stabilisierungssensoren verwendet, sondern ständig
als Sensoren für die Plattform-Drehgeschwindigkeit ip gegenüber dem Inertialraum.
Dessen Differenz zur berechneten Plattform-DrehgeschwindigiP keit siopll dient zur
Plattform-Stabilisierung auf das Ziel hin.
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Die Signalverarbeitung im Inertialsystem erfolgt wie in Abschnitt
3.2 beschrieben.
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5. Das kombinierte Inertialsystem, Zielvermessungs- und Ziellinienstabilisierungssystem
in der fünften Ausführungsform (KIZS 5, siehe Fig. 7) In dieser Ausführungsform
wird der Stabilisierungsregelkreis der
Zielmessungs- und Ziellinienstabilisierungsplattform
über die Winkelgeber an den Kardanachsen geschlossen. Das Inertialsystem (Plattform-
oder Strapdown-System) ist davon getrennt im Fahrzeug montiert.
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Somit ergibt sich auf diesem Wege auch die Möglichkeit, in der oben
genannten vierten Ausführungsform auf diese Art der Stabilisierung umzuschalten,
wenn der oder die Kreisel auf der Plattform als redundante Sensoren eingesetzt waren
und ausgefallen sind.
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5.1 KIZS 5 als Inertialsystem ausschließlich Das von der Zielvermessungs-
und Ziellinienstabilisierungsplattform getrennt montierte Inertialsystem arbeitet
in der üblichen Weise.
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5.2 KIZS 5 als kombiniertes Inertialsystem und Zielvermessungssystem
(siehe Fig. 7) Zur Zielvermessung in geographischen Koordinaten ist neben der Position
des Fahrzeugs (z. B. berechnet im Inertialsystem) und der Entfernung des Zieles
vom Fahrzeug (z. B. gemessen vom Laserentfernungsmesser) die Richtung des Zieles
in bezug auf die Nordrichtung und das Lot erforderlich (Transformationsmatrix Cnp).
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Diese berechnet sich aus dem Kurs und der Lage des Fahrzeugs (Transformationsmatrix
Cnb) sowie dem Kardanwinkelvektor t bzw.
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der Transformationsmatrix C=bp nach der Beziehung T C=np = Çnb Çpb
5.3 KIZS 5 als kombiniertes Inertialsystem und Ziellinienstabilisierungssystem (siehe
Fig. 7) Im Unterschied zu den vier erstgenannten Ausführungsformen erfolgt die Plattformstabilisierung
ohne die Zuhilfenahme von Kreiseln auf der Plattform, sondern lediglich über die
Winkelgeber an den Kardanachsen. Die tatsächliche Plattformstellung gegenüber dem
Ziel in bezug auf Nord und dem Lot (Transformationsmatrix Cnp)
berechnet
sich ja aus der Stellung der Plattform gegenüber dem Fahrzeug (Transformationsmatrix
=Cnb aus dem Inertialsystem) entsprechend T Cnp = Cnb Cpb.
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Die erforderliche Plattformstellung (Transformationsmatrix =Cnp soll)
läßt sich aus den Ziel-Koordinaten, dem Kurs und der Position des Fahrzeugs berechnen.
Aus der Differenz C - C soll kann das =np =np erforderliche Signal ut zur Nachführung
der Plattform berechnet und den Servomotoren der Plattform zugeführt werden.
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