DE3445651A1 - Nordermittelndes kurs- und lage-referenzgeraet fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

• Nordermittelndes Kurs- und Lage-Referenzgerät für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein nordermittelndes Kurs- und Lage-Referenzgerät für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Ein derartiges Gerät ist in der Deutschen Patentanmeldung P 33 22 632.6 beschrieben, zu der die vorliegende Anmeldung eine Zusatzanmeldung darstellt.
• Für bestimmte Einsatzzwecke derartiger Referenzgeräte ist die Ermittlung der durch Seegang bedingten Horizontal-Linearbewegung erforderlich, beispielsweise für die dynamische Positionierung eines Schiffes. Desgleichen wird für Vermessungszwecke die Hubbewegung, als die Vertikalbewegung eines Schiffes, für die Korrektur der Wasserliefenmessung benötigt.
• Oberflächengebundene Fahrzeuge wie z. B. Schiffe, verändern betriebsmäßig nicht ihre mittlere Höhe. Zur Erfassung der Hubbewegung genügt daher die Einfach- oder Doppelintegration des Ausgangssignales eines vertikal angeordneten Beschleunigungsmessers in einem begrenzten Frequenzbereich.
• Die Erfassung einer horizontalen Bewegung eines Fahrzeuges erfolgt analog zur Hubbewegung ebenfalls durch Einfach- oder Doppel integration der Ausgangssignale von zwei unter 90° in der Horizontalen angeordneten Beschleunigungsmessern in einem begrenzten Frequenzbereich. Da mit diesem Verfahren keine mittlere Positionsänderung erfasst werden kann, ist es erforderlich, die mittlere Position über ein gesondertes Messsystem zu erfassen und mit diesen Werten die durch die Doppelintegration gewonnene e won n e n e relative Position zu st ii tzen Derartige zum Stütze geeignete Messsysteme sind von verschiedenen Firmen auf dem Markt. Alle diese System sind jedoch für sich attein nicht in der Lage, Positionsänderungen im Bereich unterhalb eines Meters zu erfassen oder genügend schnell zu erfassen.
• Vorhandene sogenannte Strapdown-Systeme enthalten naturgemäß 3 Beschleunigungsrnesser und können nach dem oben genannten Verfahren die dreiachsigen Linearbewegungen ermitteln. Die in diesen Systemen vorhandenen Beschleunigungsmesser, die der Ermittlung des Nordbezuges dienen, sind entsprechend äußerst genau und damit auch äußerst teuer.
• Eine andere Möglichkeit zur Ermittlung der Linearbewegung besteht in der Verwendung einer kreisel-stabilisierten Vertikal- oder Horizontalreferenz, die ebenfalls mit drei Beschleunigungsmessern bestückt ist. Dies macht jedoch ein komplettes und teueres zusätzliches System erforderlich.
• Bei dem in der Stammanmeldung P 33 22 632.6 beschriebenen Gerät sind zur Reduzierung des Dynamikbereiches die Drehgeschwindigkeitssensoren an einem Pendel angeordnet.
• Bei horizontalen Beschleunigungen geht ein derartiges Pendel ins Schein lot.
• Dabei ist das Scheiniot die Resultierende aus der als konstant anzusetzenden Erdbeschleunigung und der Horizontalbeschleunigung, so daß die Winkelauslenkung aus der Vertikalen ein Maß für die Horizontalbeschleunigung ist.
• Bei einem zweiachsig gelagerten Pendel wirkt das Pendel selbst als zweiachsiger Beschleunigungsmesser.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Referenzgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszugestalten, daß neben den drei Lagewinkeln der Fahrzeuge in kostengünstiger Weise auch eine Information über die Linearbewegung in allen drei Fahrzeugachsen ermöglicht wird.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 2 gelöst.
• Der wesentliche Lösungsaspekt liegt in der Anordnung eines Beschleunigtingsmessers mit seiner Meßachse parallel zur Pendel längsachse. Dadurch wird eine dreiachsige Beschleunigungsmessung ermöglicht.
• Die Anforderungen an die Qualität des zusätzlichen Beschleunigungsmessers sind nur durch die Anforderungen an die Sensierung der Hubbewegung bedingt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Zur Vermeidung von Wiederholu0gen wird auf entsprechende Ausführungen der Stammanmeldung verwiesen.
• Es zeigt: Figur 1 in perspektivischer schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel nit drehbarer Lagerung des gesamten Referenzgerätes, Figur 2 die Darstellung der drei Messachsen der Kreisel zum Navigationsrahmen durch sogenannte Eulerwinkel, Figur 3 die schematische Schaltunosanordnung zur Ermittlung des Kurswinkels, Figur 4 die Frequenzgänge des Referenzgerätes, Figur 5 eine schematische Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Hubgeschwindigkeit und des Hubweges, Figur 6 die schematische Schaltungsanordnung zur Ermittlung der drei-achsigen Lineargeschwindigkeit und -bewegung mit Koordinatentransformation.
• Beschreibung der Fig. 1 Ein freier Kreisel 1, ausgestattet mit zwei Meßachsen 2 und 3, ist zusammen mit einem Drehgeschwindigkeitssensor 4 so angeordnet, daß beide Bestandteile einer rnechanischen Baugruppe sind, die innerhalb eines Kardanrahmens 15 um eine erste Kardanachse 10 und zusammen mit diesen um eine zweite Kardanachse 11 Winkel bewegungen ausüben kann.
• Da der Schwerpunkt dieser Baugruppe unterhalb des Schnittpunktes der beiden Kardanachsen 10 und 11 liegt. stellt diese ein Pendel dar. dessen Längsachse 5 in eincr stationären Uiigebung das Lot darstellt.
• Die Anordnung des freien Kreisels 1 ist so gewählt. daß seine Drallachse identisch niit der Pendellängsachse 5 ist und seine Meßachsen 2 und 3 SOlilit senkrecht in einer Ebenc auf dieser stehen.
• Die beiden Meßachsen werden dargestellt durch je ein Abgriffelement 6 und 7. Sie stehen, in einer Ebene liegend, senkrecht aufeinander undsind in der Lage, die Stellung des Kreiselrotors, bezogen auf seine Drallachse, abzutasten.
• Über ebenfalls in den Meßachsen angeordnete Führmotoren 6 und 7 ist es möglich. Momente auf den Kreiselmotor auszuüben und ihn z.B. in seiner Nullage zu fesseln.
• Die Nullage ist dann gegeben, wenn die Figurenachse des Kreisels mit der Drallachse übereinstimmt.
• Der Drehgeschwindigkeitssensor 4, z.B. ein Wendekreisel bekannter Bauart. ist am unteren Ende des Pendels angeordnet. Seine Meßachse fällt mit der Pendellängsachse zusammen oder ist parallel zu dieser. Er ist somit in der Lage, Drehbewegungen um die Pendellängsachse zu sensieren.
• Ebenfalls am unteren Ende des Pendels ist, über drei Speichen 8, 8 und,8" befestigt, eine Kugelschale 9 angeordnet, deren geonietrischer Nlittelpunkt mit dem Schnittpunkt der beiden Kardanachsen 10 und 11 zusammenfällt.
• Zusammen illit einem auf dem fahrzeugfesten Teil 12 des Gerätes angeordneten Magnet 13 ergibt die Kugelschale eine Wirbelstromdämpfung, die die Bewegungen des Pendels um die Kardanachsen 10 und 11 dämpft.
• In den Kardanachsen sind Winkelmeßelemente 17 und 18 angeordnet, die eine Verdrehung der inneren Kardanachse 10 gegenüber dem Kardanrahiiien 15 und eine Verdrehung des Kardanrahrnens 15 gegenüber dein fahrzeugfesten Teil 21 messen.
• Wird das Gerät auf einem Fahizeug so angeordnet, daß die Fahrzeuglängsachse 14 zur äußeren oder inneren Kardanachse 11 parallel Liegt. so kann mit diesen Winkelmeßelenienten eine Neigung des Fahrzeuges urn seine Längs-und Querachse im Stillstand ermittelt werden.
• Fig. 1 zeigt eine Anordnung, bei der das Gerät durch einen !xlotor 19 und ein Lager 20 um eine zur Aufstellfläche 21 senkrechte Achse verdreht werden kann. Dies ist dann nötig, wenn bestinirnte (unter B) oder C) der Stammanmeldung P 33 22 632.C beschriebene) ältere Verfahren zur Nordsuche oder eines der im folgenden beschriebenen Verfahren zur Kompensation der Drift des freien Kreisels angewendet werden. Auch hier sind gleiche Teile rnit gleichen Bezugszeichen versehen.
• Ist eines der in der Stammanmeldung P 33 32 632.6 unter B) oder C) nach den beschriebenen Verfahren vorgesehen, so ist es sinnvoll, nur den freien Kreisel drehbar zu lagern, damit die Zuordnung der Kardanachsen zur Fahrzeuglängs- bzw. -querachse erhalten bleibt. Bei dem genannten Verfahren A) formt man die zur Fesselung des freien Kreisels benötigten Momente in elektrische Signale um und bestimmt durch deren Vergleich die Nordrichtung (Gerät fest). Gemäß Verfahren B), wie in Figur 1 dieser Anmeldung gezeigt ist, ist entweder das gesamte Gerät oder nur der freie Kreisel drehbar gelagert. Dreht man das Gerät bzw. den Kreisel so lange, bis in einer der Messachsen das zur Fesselung benötigte Moment ein Maximum und das Fesselelement in der zweiten Messachse ein Minimum erreicht, so entspricht die Lage der zuerst genannten Messachse der Nord-Süd-Richtung (Gerät auf bestimmte Stellen gedreht). Bei einem weiterhin beschriebenen Verfahren C) wird im übrigen das gesamte Gerät oder nur der freie Kreisel kontinuierlicti mit konstanter Geschwindigkeit gedreht.
• Der Verlauf der zur Fesselung des freien Kreisels benötigten Momente entspricht einer Sinusfunktion, wobei die aus diesen Momenten gewonnenen Signale aus den beiden Messactisen urn 90 ° verschoben sind und zur Ermittlung der Nordrichtung herangezogen werden können. Das Verfahren gemäß A) entspricht im wesentlichen strap-down-Plattformen, wie sie in Land-, Luft- und \8lasserfahrzeugen angewendet werden. Als Sensoren werden dabei drei Drehgeschwindigkeitssensoren und drei Beschleunigungsmesser benötigt. Der Messbereich dieser Sensoren muß im gesamten Dynamikbereich eine ausreictiend hohe Genauigkeit aufweisen.
• Aufgrund der gewählten Pendel anordnung des vorgeschlagenen Systemes kann auf zwei Beschleunigungsmesser verzichtet werden. Die Pendelaufhängung in Verbindung rnit einer geeigneten Dämpfung führt zu einer }Reduzierung des Dynamikbereiches der Drehgeschwindigkeitssensoren.
• Dies führt zu einer kostengünstigen Lösung.
• Funktionsbeschreibung anhand der Fig. 2 und 3 Auf einem bewegten Fahrzeug können die Meßachsen der Kreisel zum Navigationsrahmen (Lot, Ost, Nord) durch die Eulerwinkel beschrieben werden (Fig.
• 2).
• Das auf die Horizontale bezogene Koordinatensystem Index ist identisch mit dem Navigations-Koordinatensystem Indexe, wenn CC = 0 ist.
• Die in den Kreiselacnsen gemessenen Winkeldrehgeschwindigkeiten enthalten die Komponenten der Erddrehgeschwindigkeit WE , der Drehgeschwindigkeit erzeugt V durch die Fahrzeugbewegung auf der Erdoberfläche R b und der Fahrzeugdrehgeschwindigkeit#F Durch die gewählte Pendel anordnung sind die Winkel # und γ klein und können somit vernachlässigt werden. Wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, können die in den beiden Meßachsen des freien Kreisels gemessenen Winkeldrehgeschwindigkeiten wie folgt beschrieben werden: #ys = #E . cos (# ) sin (α) (1) #zs = #E . cos (#) cos (α), (2) woraus der Winkel zwischen Nord und der Fahrzeug längsachse (Kurs) errechnet werden kann.

  I - arctan C3, ,

  = g = arctant- W s 7 (3)

  Für ein sich mit der Geschwindigkeit V bewegendes Fahrzeug wird von dem freien Kreisel folgende Winkeldrehgeschwindigkeit t gemessen, Somit ergibt sich: V # ys - # ys + (4) R # Zs = # zs (5)

  daraus läßt sichdC errechnen.

  gold = arctan( ½Ü t6

  Damit kannαi kontinuierlich errechnet werden. Die Winkeldrehgeschwindigkeiten gemessen in den Meßachsen des freien Kreisels können nur über eine entsprechend lange Mittelungszeit ermittelt werden. Dies gilt auch für αi.
• Für höhere Winkeldrehgeschwindigkeiten ist dies nicht akzeptabel, so daß ein weiteres Sensorsignal benötigt wird, das in der Lage ist, in diesem Zeitraum eine ausreichend genaue Änderung des Kurses a α zu ermitteln.
• Hierfür ist ein weiterer Drehgeschwindigkeitssensor, wie z. B. ein Wendekreisel, erforderlich.
• Das integrierte Signal dieses Sensors wird genutzt. um die Kursänderung im Zeitintervall #t zu ermitteln.
• Der Drehratensensor mißt außer dem gewünschten #p die vertikale Komponente der Erdrate und die Fahrtkornponente des Fahrzeuges.
• Diese Größen sind mathematisch darstellbar und somit kompensierbar.
• αi ergibt somit den jeweils augenblicklichen Kurswert des Fahrzeuges.
• Fig. 3 zeigt schematisch eine Möglichkeit, aus (tell beiden Kreiselsignalen Ein freier Kreisel, z. B. ein dynamisch abgestimmter Kreisel (DAK), dessen Drallachse vertikal angeordnet ist, wird über eine Fesselelektronik 23 in beiden Meßachsen in der Nul Iposition gehalten. Der Kreisel wird somit gezwungen. der Horizontal-Komponente der Erdrotation zu folgen.
• Die hierzu benötigten Momente sind proportional zu #ys und WeS Aus diesen beiden Werten wirdot; durch einen Rechner 25 errechnet.
• Dieses physikalische Prinzip ist bekannt und gehört zu den Grundlagen der Inertial-Navigation.
• Die Signale WS und S sind aufgrund der Fahrzeugbewegungen mit höherfrequenten Signalen überlagert, die sich für die Berechnung des Kurswinkels störend auswirken. Aus diesem Grunde ist ein Filter 26 vorgesehen.
• Diese Anordnung eignet sich nur für stationäre Anwendungen, da dieses Prinzip nicht in der Lage ist, Drehgeschwindigkeiten, wie sie bei bewegten Fahrzeugen auftreten, zu sensieren.
• Um dies zu realisieren, wird ein weiterer Drehgeschwindigkeitssensor 24 vorgesehen, der verzögerungsfrei diese Winkelbewegungen erfassen kann.
• Wie in Figur 3 dargestellt, wird die Fahrzeugdrehgeschwindigkeit durch einen Drehratensensor 24 gemessen und ein der Drehgeschwindigkeit proportionales Signal #F mit einer Eckfrequenz K 1 zur Verfügung gestellt.
• Dieses Signal wird in dargestellter Weise dem Signal , zuaddiert und ergibt mit ot i den augenblicklichen Kurswinkel.
• Hierbei ist K1 so zu wählen, daß die benötigten Winkelwerte ausreichend schnell angeboten werden können.
• Fig. 4 zeigt die Frequenzgänge des vorgeschlagenen Systems a: zeigt den Frequenzgang des Kurssignals, ermittelt aus den Fesselmomenten des DAK's, b: zeigt den Frequenzgang des Drehgeschwindigkeitssignals, erzeugt durch den Drehgeschwindigkeitssensor, c: zeigt den Frequenzgang des Kurssignals zur Fahrzeugdrehgeschwindigkeit d: zeigt die Kennlinie des Kurssignals zur integrierten Drehgeschwindigkeit des Fahrzeuges, e: zeigt den Frequenzgang der Summe der aus beiden Sensoren ermittelten Signale.
• Ermittlung des Horizontes Das vorgeschlagene System ist mit zusätzlichen Winkelmeßelementen in den Kardanachsen der Pendellagerung (Fig. 1) in der Lage, neben dem Kurswinkel auch Winkelbewegungen um die Fahrzeuglängs- und -querachse zu ermitteln.
• Diese Winkelmeßelemente 17, 18 ermitteln den WinkelK und YK zwischen Fahrzeug und Pendel. Dieser Wert, entsprechend gefiltert, stellt den Horizontwinkel in der jeweiligen Fahrzeugachse dar. Die Güte dieser Information ist abhängig von der Genauigkeit der Pendel lagerungen und der Winkelmeßelemente.
• Wegen der benötigten Zeitkonstanten der Filternetzwerke stellt dieses Signal nicht den jeweiligen augenblicklichen Winkelwert dar. Um diesen zu erhalten, ist eine Verknüpfung mit den aus dem gefesselten Kreisel gewonnenen Drehgeschwindigkeitssigna len erforderlich.
• Die aus den Winkelmeßelementen 17 und 18 der Kardanmeßachsen des Peridcls gewonnenen Signale e K und γ K werden über eine Schleif, besteheiid aus K4 und 1/S, gefiltert.
• Wie schon bei der Ermittlung des Kurses beschrieben, wird ein aus den Meßachsen des DAK s (freier Kreisel) gewonnenes gefiltertes Drehgeschwindigkeitssignal / und 9 eingespeist.
• Es ergeben sich die gleichen Frequenzgänge wie bei der Kursermittlung (Fig. 4).
• Zur Fehlerkompensation Um für das vorgeschlagene System kostengünstige freie Kreisel (z.B. DAK) anwenden zu können, ist die Korrektur der Kreiseldrift erforderlich.
• Dies kann wie folgt durchgeführt werden.: Bei Messungen der Fesselmomente in zwei um 180 ° verschwenkten Azimutlagen läßt sich die Kreiseidrift ermitteln. Dieses Verfahren ist bekannt und wird zur Prüfung von Kreiselgeräten benutzt.
• Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Einrichtung vorgesehen, die es gestattet, den Kompaß um 180 ° zu verdrehen, um die o.a. Prüfmethode anzuwenden.
• Dieses kann manuell oder automatiosch sowohl stationär als auch auf einem sich bewegenden Fahrzeug durchgeführt werden.
• In diesem Falle muß die Drehung mit einer bekannten Geschwindigkeit durchgeführt werden und kann somit rechnerisch kompensiert werden.
• Wenn das Fahrzeug linear beschleunigt, so geht die pendelnd aufgehängte Anordnung in das Schein lot.
• Bei kleinem Winkel gilt die Beziehung Die bei Kreisfahrten auftretende Zentrifugalbeschleunigung bewirkt eine Auslenkung um die andere Achse.
• Über die Fahrtmeßanlage wird die Vortriebsgeschwindigkeit ermittelt. aus der die lineare Beschleunigung errechnet werden kann.
• Die Drehgeschwindigkeit WF. wird durch den Wendekreisel des vorgeschlagenen Systems gemessen.
• Damit können beide Größen nach deri Gleichungen @ 12 und 13) errechnet und durch geeignete Maßnahmen kompensiert werden.
• Der durch die Eigenfahrt des Fahrzeuges verursachte Fahrtfehler der bei Kreiselkompassen physikalisch bedingt ist wird durch Fahrtgeschwindigkeit, die 7eographische Breite und den Kurs bestimmt und läßt sich somit ebenfalls errechnen und kompensieren.
• Die Tangensfunktion zeigt in den Bereichen bei #/2 und 2 Unstetigkeiten.
• Entsprechendes gilt für die cot - Funktion beiα= 0 und 8 Da die Gleichung (8) die Tangens-Funktion beinhaltet. treten bei begrenzter Auflösung rechnerische Fehler auf.
• Um dies zu vermeiden, wird der gesamte Bereich 0#α#2# in acht Segmente aufgeteilt. (Fig. 10 Stammanmeldung) Die Bereichsgrenzen liegen für tan α und cot CL bei f 1.
• Darnit braucht α nur in den Bereichen von + 450 aus dem Tangens bzw.
• Cotangens errechnet zu werden.
• Die Segmente sind angeordnet wie in Fig. 10 der Stammanmeldung gezeigt und durch Vergleich von ys und aus definiert.
• Ermittlung von Vertikalbewegung Bei Anwendungen auf Schiffen ist neben der Ermittlung der Kurs-, Roll- und Stanipfwinkel ebenfalls die Hubbewegung von Wichtigkeit (z.B. Hubschrauberlandungen).
• Für diese Anwendung wird der Erfindungsgesgegenstand mit einem Beschleunigungsmesser 29 (Fig. 1) bestückt, dessen Meßachse (30) mit der Pendelachse 5 zusammenfällt oder parallel angeordnet ist.
• Gemäß Figur 5 wird die Hubbeschleunigung b Hub in einer Auswerteelektronik (31) innerhalb eines begrenzten Frequenzbereiches zweimal integriert und so die Hubgeschwindigkeit V Hub und der Hubweg Weg Hub ermittelt. Bedingt durch die einstellbare Pendeldämpfung und eine Aufstellung der Anlage in der Nähe des Schiffsdrehpunktes kann die Beeinflussung durch das Scheinlot vernachlässigt werden.
• In Figur 6 ist eine Anordnung zur Ermittlung der drei-achsigen Linearbewegung dargestellt. Durch diese Anordnung entfallen Einschränkungen in Bezug auf den Aufstellort. Dies wird im folgenden näher erläutert: Die zur Figur @ bekannten Drehgeschwindigkeitssignale # und # repräys sensieren die Drehgeschwindigkeiten es und ç s Das Integral dieser Drehgeschwindigkeiten ergibt die Winkelbewegung des Pendels is und γs . Da das Pendel im zeitlichen Mittel senkrecht hängt, beziehen sich die Winkel und γs auf die Senkrechte und stellen den jeweiligen Scheinlotwinkel dar und sind damit proportional zu den Beschleunigungen in Y - und in z - Richtung des Systems.
• Durch die Tatsache, daß das Pendel im zeitlichen Mittel senkrecht hängt, ist es erlaubtl auch die Integration der Signale #s und γs mit Hilfe einer rückgeführten Integration (32), d.h. oberhalb einer durch KG definierten Eck frequenz durchzuführen.
• Die Beschleunigung entlang der Pendelachse erfolgt mit Hilfe des Beschleunigungsmessers (29) und ergibt das Signal b In der Koordinatentransformation (33) werden die Signale γs, #s und bxs so miteinander verknüpft, daß die auf ein horizontales Koordinatensystem bezogenen Beschleunigungssignale bxH , byH und bzH entstehen.
• Entsprechend den in Fig. 2 vorgegebenen Koordinaten ergibt sich für die Koordinaten-Transformation folgendes Übertragungsverhalten: bxH = bxs . cosγ. cos# (1) b = b sin yH xs (2) bzH = -bxs . cosγ . sin# (3) In der Auswerteelektronik 31 werden nunmehr wie beschrieben durch Einfachunse Doppelintegration die gewünschen Lineargeschwindigkeiten VXH , VYH und VZH und die Linearbewegungen SXH , S YH und SZH ermittelt.
• - L e e r s e i t e -

Claims (2)

1. PATENTANSPROCHE 1. Nordermittelndes Kurs- und Lage-Referenzgerät für Fahrzeuge, mit drei Drehgeschwindigkeitssensoren für drei zueinander senkrecht stehende Fahrzeugachsen, gemäß deutscher Patentanmeldung 3322632, a) wobei die drei Drehgeschwindigkeitssensoren (1; 2, 3; 4) an einem gemeinsamen, das Lot1darstellenden Pendel (5) angeordnet sind, das um beliebige Achsen innerhalb der Horizontebene pendeln kann, b) wobei eine der drei Messachsen der drei Drehgeschwindigkeitssensoren mit der Längsachse des Pendels (5) zusammenfällt oder parallel zu dieser liegt, und wobei die beiden Meßachsen (2, 3) der beiden übrigen Drehgeschwindigkeitssensoren senkrecht zur ersten Meßachse (5) und senkrecht zueinander liegen, c) wobei das Pendel (5) kardanisch oder durch ein sphärisches Kugelkalottenlager gelagert ist, und wobei in den Kardanachsen (10, 11) Winkelmeßelemente (17, 18) wie Potentiometer/ Synchros einschließlich Resolver, diaitale Winkelmeßelemente und dergleichen vorgesehen sind, d) wobei aus den zur Fesselung des freien Kreisels (1) in seinen beiden Meßachsen (2, 3) erforderlichen Fesselmomenten zwei entsprechende Drehgeschwindigkeitssignale (#ys, #zs) (in einer Schaltung) erzeugt werden, wobei die Drehgeschwindigkeittsignale hinsichtlich Absolutbetrag, Betragsverhältnis und Vorzeichen ausgewertet werden, und wobei aus dem Ergebnis dieser Auswertung rechnerisch die Nordrichtung bestimmt wird, e) und wobei die durch die Winkelmeßelemente (17, 18) erzeugten Winkelmeßsignale ( V;< ) (in einer Elektronik) mit den Drehgeschwindigkeitssignalen der Drehgeschwindigkeitssensoren (1, 2, 3) verknüpft werden, um die Winkel 1 e, V ) zu ermitteln, gekennzeichnet durch I einen zusätzlichen Beschleunigungsmesser (29, Figur 3), dessen Eingangsachse (30) parallel zur Pendelachse (5) liegt, II eine einfache Auswerteelektronik, die nach bekanntem Verfahren durch Einfach- und Doppel-Integration der Beschleunigung entlang der Pendel achse in einem begrenzten Frequenzbereich die Lineargeschwindigkeit und die Linearbewegung entlang der Pendelachse ermittelt.
2. 2. Nordermittelndes Kurs- und Lage-Referenzgerät für Fahrzeuge, mit drei Drehgeschwindigkeitssensoren für drei zueinander senkrecht stehende Fahrzeugachsen, gemäß deutscher Patentanmeldung 3322632, a) wobei die drei Drehgeschwindigkeitssensoren (1; 2, 3; 4) an einem gemeinsamen, das Lot darstellenden Pendel (5) angeordnet sind, das um beliebige Achsen innerhalb der Horizontebene pendeln kann, b) wobei eine der drei Messachsen der drei Drehgeschwindigkeitssensoren mit der Längsachse des Pendels (5) zusammenfällt oder parallel zu dieser liegt, und wobei die beiden Meßachsen (2, 3) der beiden übrigen Drehgeschwindigkeitssensoren senkrecht zur ersten Meßachse (5) und senkrecht zueinander liegen, c) wobei das Pendel (5) kardanisch oder durch ein sphärisches Kugelkalottenlager gelagert ist, und wobei in den Kardanachsen (10, 11) Winkelmeßelemente (17, 18) wie Potentiometer. Synchros einschließlich Resolver,di"itale Winkelmeßelemente und dergleichen vorgesehen sind, d) wobei aus den zur Fesselung des freien Kreisels (1) in seinen beiden Meßachsen (2, 3) erforderlichen Fesselmomenten zwei entsprechende Drehgeschwindigkeitssignale (#ys, #zs) (in einer Schaltung) erzeugt werden, wobei die Drehgeschwindigkeitssignale hinsichtlich Absolutbetrag, Betragsverhältnis und Vorzeichen ausgewertet werden, und wobei aus dem Ergebnis dieser Auswertung rechnerisch die Nordrichtung bestimmt wird (Anordnung gemäß Figur 1), e) und wobei die durch die Winkelmeßelemente (17, 18) erzeugten Winkelmeßsignale (#K, γK ) (in einer Elektronik) mit den Drehgeschwindigkeitssignalen der Drehgeschwindigkeitssensoren (1, 2, 3) verknüpft werden, um die Winkel ( V ) zu ermitteln, gekennzeichnet durch I einen zusätzlichen Beschleunigungsmesser (29, Figur 3), dessen Eingangsachse (30) parallel zur Pendelachse (5) liegt, II eine erste Auswerteschaltung (32), die aus der durch den Kreisel (1) gemessenen Drehgeschwindigkeit in einem begrenzten Frequenzbereich Winkel messsignale ( #s ) für den Beschleunigungswinkel liefert, III eine zweite Auswerteschaltung, die aus der durch den Kreisel (1) gemessenen Drehgeschwindigkeit in einem begrenzten Frequenzbereich den Beschleunigungswinkel (e 5 ) ermittelt IV eine Einrichtung (33) zur Koordinatentransformation, die aus den zwei Beschleunigungswinkeln (γs , # s ) und der Beschleunigung (bxs ) die drei Beschleunigungen in drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen (byH/ ,b zH , b xH )ermittelt, V eine dritte Auswerteschaltung (31), die aus den vorstehend ermittelten Werten durch Einfach- und Doppel integration der Beschleunigungen in einem begrenzten Frequenzbereich die zugehörigen Lineargeschwindigkeiten bezüglich der drei senkrecht zueinander stehenden Achsen (vxH , vyH , v zH sowie die entsprechenden Linearbewegungen in den drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen (S xH , S yH , S zH ) ermittelt.