FR2487971A1 - APPARATUS FOR DETERMINING THE NORTHERN DIRECTION - Google Patents
APPARATUS FOR DETERMINING THE NORTHERN DIRECTION Download PDFInfo
- Publication number
- FR2487971A1 FR2487971A1 FR8110755A FR8110755A FR2487971A1 FR 2487971 A1 FR2487971 A1 FR 2487971A1 FR 8110755 A FR8110755 A FR 8110755A FR 8110755 A FR8110755 A FR 8110755A FR 2487971 A1 FR2487971 A1 FR 2487971A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- signal
- stored
- signals
- axis
- azimuth
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/02—Rotary gyroscopes
- G01C19/34—Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes
- G01C19/38—Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes with north-seeking action by other than magnetic means, e.g. gyrocompasses using earth's rotation
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Navigation (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN APPAREIL POUR LA DETERMINATION DE LA DIRECTION DU NORD. APPAREIL CARACTERISE EN CE QUE PAR LE FAIT QUE LES CINQ MOYENS DE TRAITEMENT DE SIGNAUX SERVANT A DETERMINER LA DIRECTION DU NORD COMPORTENT: A)DES MOYENS 44, 46, 48 DE MEMORISATION DES SIGNAUX AMENES AU PREMIER GENERATEUR DE COUPLE 36 DANS LA POSITION 0, LA POSITION 90 ET LA POSITION 180, B)DES MOYENS 50, 52 DE FORMATION DE LA DEMI-DIFFERENCE DES SIGNAUX MEMORISES DANS LA POSITION 0 ET DANS LA POSITION 180, C)DES MOYENS 54 DE DIVISION DU SIGNAL AINSI OBTENU PAR LA COMPOSANTE HORIZONTALE OO COSPH DE LA ROTATION TERRESTRE.THE PRESENT INVENTION RELATES TO AN APPARATUS FOR DETERMINING THE DIRECTION OF THE NORTH. APPARATUS CHARACTERIZED IN THAT BY THE FACT THAT THE FIVE SIGNAL PROCESSING MEANS SERVING TO DETERMINE NORTHERN DIRECTION INCLUDE: A) MEANS 44, 46, 48 FOR STORING THE SIGNALS PROVIDED TO THE FIRST TORQUE GENERATOR 36 IN POSITION 0, POSITION 90 AND POSITION 180, B) MEANS 50, 52 FOR FORMING THE HALF-DIFFERENCE OF SIGNALS STORED IN POSITION 0 AND IN POSITION 180, C) MEANS 54 FOR DIVIDING THE SIGNAL THUS OBTAINED BY THE HORIZONTAL COMPONENT OO COSPH OF EARTH ROTATION.
Description
1 24879711 2487971
L'invention concerne un appareil pour la détermina- The invention relates to an apparatus for determining
tion de la direction du nord, comportant: un cadre d'azi- direction of the north, comprising: a frame of azi-
mut monté de manière à pouvoir tourner autour d'un axe d'azimut, un gyroscope à deux axes disposé sur le cadre d'azimut et dont l'axe de torsion est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe d'azimut, un premier axe d'entrée mut rotatably mounted about an azimuth axis, a two-axis gyroscope disposed on the azimuth frame and having a torsion axis lying in a plane perpendicular to the azimuth axis, a first axis of entry
du gyroscope étant parallèle à l'axe d'azimut et le deu- gyroscope being parallel to the azimuth axis and the
xième axe d'entrée du gyroscope étant perpendiculaire à l'axe de torsion et au premier axe d'entrée, un premier et un deuxième capteurs respectivement sur les premier et x the gyroscope's input axis being perpendicular to the torsion axis and the first input axis, first and second sensors respectively on the first and second
deuxième axes d'entrée du gyroscope, un premier et un deu- second axis of entry of the gyroscope, a first and a second
xième générateurs de couple respectivement sur les premier et deuxième axes d'entrée du gyroscope, le premier capteur disposé sur le premier axe d'entrée étant branché sur le x torque generators respectively on the first and second input axes of the gyroscope, the first sensor disposed on the first input axis being connected to the
deuxième générateur de couple qui est monté sur le deu- second torque generator that is mounted on the second
xième axe d'entrée du gyroscope, le deuxième capteur dis- the gyroscope's input axis, the second sensor
posé sur le deuxième axe d'entrée étant branché sur le premier générateur de couple, qui est monté sur le premier axe d'entrée du gyroscope, un servomoteur servant à faire tourner le cadre d'azimut autour de l'axe d'azimut, un transmetteur de position angulaire disposé sur l'axe d'azimut, un dispositif de commande commutable recevant placed on the second input axis being connected to the first torque generator, which is mounted on the first input axis of the gyroscope, a servomotor for rotating the azimuth frame about the azimuth axis, an angular position transmitter disposed on the azimuth axis, a switchable control device receiving
le signal du transmetteur de position angulaire et com- the angular position transmitter signal and com-
mandant le servomoteur de telle sorte que l'on peut faire tourner à volonté le cadre d'azimut à une position O o l'axe de torsion du gyroscope est parallèle à un axe solidaire de l'appareil, à une position 90 ou à une position 180 O, des moyens de traitement de signal servant mandating the servomotor so that the azimuth frame can be rotated at a position O where the torsion axis of the gyroscope is parallel to an axis integral with the apparatus, at a position 90 or at a position 180 O position, signal processing means serving
à déterminer la direction du nord et auxquels sont appli- to determine the direction of the north and to which
qués les signaux amenés au premier générateur de couple. the signals fed to the first torque generator.
On connaXt (DE - A - 2 545 025) un appareil de navigation pour véhicules terrestres dans lequel on détermine l'angle entre l'axe de torsion du gyroscope et la direction du nord au moyen d'un gyroscope méridien suspendu à un lien et dont le moment de redressement est compensé par un moment antagoniste. On aligne sur la direction du nord ainsi déterminée un gyroscope libre, It is known (DE-A-2 545 025) a navigation apparatus for land vehicles in which the angle between the torsion axis of the gyroscope and the direction of the north is determined by means of a meridian gyroscope suspended at a link and whose moment of recovery is compensated by an antagonistic moment. We align on the direction of the north thus determined a free gyroscope,
2 24879712 2487971
qui sert à la navigation en tant qu'appareil de référence de cap. Un tel appareil de référence de cap à recherche automatique du nord fonctionne donc en deux étapes: avant which is used for navigation as a heading reference device. Such a north-auto-search heading reference aircraft thus operates in two stages: before
de commencer le trajet, on détermine la direction du nord. to begin the journey, we determine the direction of the north.
Il s'effectue un alignement initial de l'appareil de ré- férence de cap d'après cette direction du nord. Ensuite, An initial alignment of the heading reference apparatus is made from this north direction. Then,
l'appareil de référence de cap, dans le service de réfé- the heading reference apparatus, in the service of reference
rence de cap, détermine continuellement le cap du véhicule, direction, continually determines the course of the vehicle,
rapporté à cette direction du nord. reported to this north direction.
Par le DE - A - 2 741 274, il est connu de déterminer la direction du nord non pas au moyen d'un gyroscope à axe de torsion horizontal, suspendu à un lien, mais à l'aide d'un gyroscope biaxial dont l'axe de torsion est disposé verticalement. Le gyroscope biaxial comporte, sur chacun de deux axes d'entrée horizontaux perpendiculaires entre eux, un capteur et un générateur de couple. Les signaux de sortie des capteurs sont appliqués dans chaque cas de façon croisée, par l'intermédiaire d'un amplificateur, au générateur de couple monté sur l'autre axe d'entrée respectif. Les signaux appliqués aux générateurs de couple From DE-A-2 741 274, it is known to determine the direction of the north not by means of a gyroscope with horizontal torsion axis, suspended from a link, but with the aid of a biaxial gyroscope whose torsion axis is arranged vertically. The biaxial gyroscope comprises, on each of two horizontal input axes perpendicular to each other, a sensor and a torque generator. The output signals of the sensors are in each case cross-referenced, via an amplifier, to the torque generator mounted on the respective other input axis. The signals applied to the torque generators
correspondent aux composantes de la composante horizon- correspond to the components of the horizontal component
tale de la rotation terrestre. En partant du rapport des deux signaux, on obtient la valeur initiale de l'angle de cap. Pour obtenir correctement cette valeur initiale même earth rotation. Starting from the ratio of the two signals, we obtain the initial value of the heading angle. To correctly obtain this initial value
lorsque l'axe de torsion du gyroscope, situé dans la di- when the torsion axis of the gyro, located in the di-
rection de l'axe de lacet du véhicule, n'est pas exactement of the yaw axis of the vehicle, is not exactly
vertical par rapport à la surface de la terre, il est pré- vertical to the surface of the earth, it is pre-
vu deux accéléromètres qui fournissent la position d'obli- seen two accelerometers that provide the position of obli-
cité du véhicule. En partant des signaux des accéléromètres et des signaux appliqués aux deux générateurs de couple city of the vehicle. Starting from the signals of the accelerometers and the signals applied to the two torque generators
du gyroscope à renversement, on détermine dans un calcu- of the reversing gyroscope, it is determined in a
lateur la valeur initiale de l'angle de cap rapporté à the initial value of the reported heading angle
un système de coordonnées solidaire de la terre. a coordinate system integral with the earth.
Dans la disposition selon le DE - A 2 741 274 déjà cité, on utilise comme appareil de référence cap-position le même gyroscope biaxial, après un pivotement de 90 , l'axe de torsion étant pratiquement horizontal et le 2487e7l calculateur, en partant des vitesses angulaires et des signaux des accéléromètres et compte tenu des valeurs In the arrangement according to the aforementioned DE-A 2,741,274, the same biaxial gyro is used as cap-position reference apparatus, after a pivoting of 90, the torsion axis being substantially horizontal and the 2487th calculator, starting from angular velocities and signals from accelerometers and taking into account the values
initiales déterminées lors de l'alignement initial, cal- initials determined during the initial alignment, cal-
cule constamment la position du véhicule et en particulier, calcule continuellement l'angle de cap vrai. Dans les deux cas, en partant de l'angle de cap et de la vitesse du véhicule, mesurée dans l'axe longitudinal du véhicule, on détermine la position du véhicule dans un Constantly calculates the position of the vehicle and in particular continuously calculates the true heading angle. In both cases, based on the heading angle and the vehicle speed measured in the longitudinal axis of the vehicle, the position of the vehicle in a
système géographique ou un système de coordonnées en réseau. geographic system or a network coordinate system.
Il est vrai que les dispositions connues décrites It is true that the known provisions described
fournissent la position du véhicule avec une grande préci- provide the position of the vehicle with great accuracy.
sion. Toutefois, ils sont trop coûteux pour bien des appli- if we. However, they are too expensive for many applications.
cations, tandis qu'il existe, d'autre part, des applica- while there are, on the other hand,
tions o les exigences quant à la précision de navigation sont moindres mais o l'on exige un appareil de référence where the requirements for navigational accuracy are lower but a reference device is required
de cap moins coûteux.less expensive heading.
Par la demande allemande de brevet DE - 2 922 412.2- By the German patent application DE-2 922 412.2-
52 on connalt un appareil de référence cap-position à recherche automatique du nord dans lequel on détermine également la direction du nord par un alignement initial 52 we know a north-north cap-position reference apparatus in which the north direction is also determined by an initial alignment
et, en service de référence de cap, on capte alors conti- and, in cape reference service, we then
nuellement un angle de cap pour la navigation. L'appareil de référence de cap connu comporte un cadre d'azimut monté de manière à pouvoir tourner autour d'un axe d'azimut. Sur le cadré d'azimut est disposé un gyroscope biaxial dont l'axe de torsion est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe d'azimut, un premier axe d'entrée du gyroscope étant parallèle à l'axe d'azimut et le deuxième axe d'entrée du gyroscope étant perpenduculaire à l'axe de torsion et au premier axe d'entrée. Sur chacun des premier et deuxième axes d'entrée du gyroscope sont montés un premier et un deuxième capteurs. En outre, sur chacun des premier et deuxième axes d'entrée du gyroscope sont montés un premier et un deuxième générateurs de couple. Le deuxième capteur disposé sur le deuxième axe d'entrée est branché sur le premier générateur de couple monté sur le premier axe an angle of course for navigation. The known heading reference apparatus comprises an azimuth frame rotatably mounted about an azimuth axis. On the azimuth frame is a biaxial gyroscope whose torsion axis is located in a plane perpendicular to the azimuth axis, a first input axis of the gyroscope being parallel to the azimuth axis and the second input axis of the gyroscope being perpendicular to the torsion axis and the first input axis. On each of the first and second input axes of the gyroscope are mounted first and second sensors. In addition, on each of the first and second input axes of the gyroscope are mounted first and second torque generators. The second sensor disposed on the second input axis is connected to the first torque generator mounted on the first axis
d'entrée du gyroscope. Le signal appliqué au premier gé- gyro input. The signal applied to the first
4 24879714 2487971
nérateur de couple pour l'alignement initial est en même torque generator for the initial alignment is at the same
temps appliqué à des moyens de détermination de la direc- applied to means of determining the direction of
tion du nord. Le cadre d'azimut peut être mis en rotation autour de l'axe d'azimut par un servomoteur. En outre, sur l'axe d'azimut est disposé un transmetteur de position angulaire. Dans l'appareil de référence capposition connu à recherche automatique du nord, le cadre d'azimut est monté dans un cadre de roulis de manière à pouvoir tourner autour de l'axe d'azimut pratiquement vertical et le cadre de roulis est à son tour monté de manière à pouvoir pivoter autour de l'axe longitudinal du véhicule. Le gyroscope biaxial est du type tournant. Non seulement le deuxième capteur est branché sur le premier générateur de couple mais, en outre, de façon analogue au DE - A - 2 741 274, le premier capteur monté sur le premier axe d'entrée est branché sur le deuxième générateur de couple monté sur le deuxième axe d'entrée du gyroscope. Enfin, sur le cadre d'azimut est encore monté un accéléromètre dont l'axe north. The azimuth frame can be rotated around the azimuth axis by a servomotor. In addition, on the azimuth axis is disposed an angular position transmitter. In the northward-looking known capposition reference apparatus, the azimuth frame is mounted in a roll frame so as to be rotatable about the substantially vertical azimuth axis and the roll frame is in turn mounted so as to be pivotable about the longitudinal axis of the vehicle. The biaxial gyro is of the rotating type. Not only is the second sensor connected to the first torque generator, but, in addition, similarly to DE-A-2 741 274, the first sensor mounted on the first input shaft is connected to the second mounted torque generator. on the second input axis of the gyroscope. Finally, on the azimuth frame is still mounted an accelerometer whose axis
d'entrée est parallèle à l'axe de torsion du gyroscope. input is parallel to the torsion axis of the gyroscope.
Dans un premier mode de fonctionnement "recherche du nord" ou "alignement initial", le cadre d'azimut, avec le In a first mode of operation "north search" or "initial alignment", the azimuth frame, with the
cadre de roulis, peut être aligné autour de l'axe longitudi- roll frame, can be aligned around the longitudinal axis
nal du véhicule de façon telle que l'axe d'azimut soit the vehicle in such a way that the azimuth axis is
situé dans un plan vertical passant par l'axe longitudi- located in a vertical plane passing through the longitudinal axis
nal du véhicule. Dans un deuxième mode de fonctionnement "référence capposition", le cadre d'azimut, avec le cadre de roulis, peut être aligné autour de l'axe longitudinal the vehicle. In a second operating mode "capposition reference", the azimuth frame, with the roll frame, may be aligned about the longitudinal axis
du véhicule de façon telle que l'axe d'azimut soit paral- the vehicle in such a way that the azimuth axis is parallel
lèle à l'axe de lacet du véhicule. leash to the yaw axis of the vehicle.
Le cadre d'azimut peut tourner autour de l'axe d'azimut, relativement au cadre de roulis, sous l'action The azimuth frame may rotate about the azimuth axis, relative to the roll frame, under the action
du servomoteur d'azimut, pour prendre au choix une posi- of the azimuth servomotor, to take a choice of
tion 0 o l'axe de torsion est parallèle à l'axe longi- where the torsion axis is parallel to the longitudinal axis
tudinal-du véhicule ou une position faisant un angle de tudinal-vehicle or a position making an angle of
avec la première. with the first.
Dans le premier mode de fonctionnement "recherche du In the first mode of operation "search of
24879712487971
nord", le calculateur, en partant des signaux du gyros- north, "the calculator, starting from the signals of the gyros-
cope biaxial, mesurés et mémorisés dans les deux positions du cadre d'azimut et représentant la vitesse de rotation biaxial cope, measured and stored in both positions of the azimuth frame and representing the rotational speed
autour du deuxième axe d'entrée et des signaux d'accélé- around the second input axis and acceleration signals
ration de l'accéléromètre, également mesurés et mémorisés dans ces positions, fournit l'écart initial entre un plan vertical passant par l'axe longitudinal du véhicule et le of the accelerometer, also measured and stored in these positions, provides the initial deviation between a vertical plane passing through the longitudinal axis of the vehicle and the
plan méridien (écart initial de nord). meridian plane (initial gap of north).
Dans le deuxième mode de fonctionnement "référence cap-position", le cadre d'azimut tournant à la position , le calculateur, en partant des signaux de vitesse angulaire du gyroscope à renversement, fournit un signal In the second operating mode "cap-position reference", the azimuth frame rotating at the position, the computer, starting from the angular velocity signals of the reversing gyroscope, provides a signal
représentant le cap vrai du véhicule. representing the true heading of the vehicle.
Egalement dans cette disposition connue, comme dans le DE - A - 2 741 274 déjà cité, un calculateur, en partant des deux signaux du gyroscope à deux axes et des signaux de l'accéléromètre, calcule aussi bien la direction du nord lors de l'alignement initial que l'angle de cap dans Also in this known arrangement, as in the previously mentioned DE-A-2,741,274, a calculator, starting from the two signals of the two-axis gyroscope and the signals of the accelerometer, calculates the direction of the north as well. initial alignment as the heading angle in
le mode de fonctionnement "référence cap-position". the operating mode "cap-position reference".
L'avantage de la disposition selon la demande allemande de brevet DE 2 922 412.2-52 réside dans le fait qu'avec The advantage of the provision according to the German patent application DE 2 922 412.2-52 lies in the fact that with
des moyens mécaniques économiques, on obtient une simpli- economic mechanical means, we obtain a simpli-
fication notable du traitement des signaux relativement significant application of signal processing relatively
à la disposition selon le DE - A - 2 741 274. at the disposal according to DE-A-2 741 274.
Toutefois, ici aussi, la dépense est encore trop grande pour beaucoup d'applications, tandis que dans bien However, here too, the expense is still too great for many applications, while in many
des cas, la précision réalisable n'est même pas nécessaire. In some cases, achievable precision is not even necessary.
L'invention a pour but de donner à un appareil de l'espèce définie plus haut une constitution aussi simple The invention aims to give an apparatus of the species defined above such a simple constitution
que possible, sur le plan mécanique et sur celui du trai- as far as possible, mechanically and mechanically
tement des signaux.signals.
Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que les moyens de traitement de signaux servant à déterminer la direction du nord comportent: According to the invention, this problem is solved by the fact that the signal processing means used to determine the north direction comprise:
a) des moyens de mémorisation des signaux amenés au pre- a) means for memorizing the signals brought to the first
mier générateur de couple dans la position 0 O, la posi- first torque generator in the 0 O position, the posi-
tion 90 et la position 180 ,90 and 180,
6 24879716 2487971
b) des moyens de formation de la demi-différence des si- (b) means of forming the half-difference of
gnaux mémorisés dans la position 0 et dans la position , c) des moyens de division du signal ainsi obtenu par la composante horizontale A)C = -C ECos5 de la registers in the position 0 and in the position, c) means of division of the signal thus obtained by the horizontal component A) C = -C ECos5 of the
rotation terrestre.Earth rotation.
Dans l'appareil selon l'invention, on détermine la direction du nord d'après les composantes de la rotation In the apparatus according to the invention, the direction of the north is determined from the components of the rotation.
terrestre, au moyen d'un gyroscope biaxial assujetti élec- by means of a biaxial gyroscope subject to
triquement. Le traitement des signaux est ainsi très simple et par la mesure dans différentes positions angulaires du geometrically. The signal processing is thus very simple and by measuring in different angular positions of the
cadre d'azimut, des sources d'erreur notables du gyros- framework of azimuth, significant sources of error in gyro-
cope utilisé sont compensées. Par suite, les exigences used cope are compensated. As a result, the requirements
quant à la précision du gyroscope pourraient être réduites. as to the accuracy of the gyroscope could be reduced.
Dans la position servant à la recherche du nord, le gyros- In the position for northern research, the gyros
cope peut ensuite être utilisé comme appareil de référence cap-position et les angles de position momentanés, y compris l'angle de cap, sont chaque fois déterminés d'après les vitesses angulaires mesurées par le gyroscope, compte tenu de la position initiale déterminée lors de l'alignement initial. L'invention est expliquée plus précisément ci-après a propos de trois exemples d'exécution représentés par les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un The cope can then be used as a cap-position reference apparatus and the momentary position angles, including the heading angle, are each determined from the angular velocities measured by the gyroscope, taking into account the initial position determined during of the initial alignment. The invention is explained more precisely below with reference to three exemplary embodiments shown in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic perspective view of a
premier mode d'exécution d'appareil de référence cap-posi- first embodiment of a cap-position reference apparatus
tion à recherche automatique du nord, la figure 2 montre une partie des moyens de traitement de signaux pour la détermination des éléments C31 et C32 de Figure 2 shows a part of the signal processing means for the determination of the elements C31 and C32 of
la matrice de cosinus de direction en vue de la transfor- the direction cosine matrix for transforming
mation d'un système de coordonnées solidaire de l'appareil en un système de coordonnées solidaire de la terre, la figure 3 montre une partie des moyens de traitement de of a coordinate system integral with the apparatus in a coordinate system integral with the earth, FIG. 3 shows part of the processing means of FIG.
signaux pour la détermination de l'élément Cil de la ma- signals for the determination of the element Cil of the
trice de cosinus de direction, la figure 4 montre une partie des moyens de traitement de of the direction cosine, Figure 4 shows a part of the processing means of
7 24879717 2487971
signaux pour la détermination de l'élément C12 de la ma- signals for the determination of the C12 element of the
trice de cosinus de direction, la figure 5 représente une partie des moyens de traitement steering cosine, Figure 5 shows part of the processing means
de signaux pour la détermination de la fonction trigono- signals for determining the trigonal function
métrique de l'angle d'azimut vers le nord en partant des éléments de la matrice de cosinus de direction, la figure 6 est une vue en perspective schématique d'un of the azimuth angle to the north from the elements of the direction cosine matrix, Figure 6 is a schematic perspective view of a
deuxième mode d'exécution simplifié d'appareil pour la dé- second simplified embodiment of apparatus for the de-
termination de la direction du nord, et la figure 7 montre les moyens de traitement de signaux correspondants, termination of the north direction, and Figure 7 shows the corresponding signal processing means,
la figure 8 montre, dans une exécution modifiée des mo- FIG. 8 shows, in a modified embodiment of
yens de traitement de signaux, les moyens de détermination yens signal processing, the means of determination
grossière des fonctions trigonométriques de l'angle d'azi- coarse trigonometric functions of the angle of azimuth
mut vers le nord, la figure 9 montre, dans ce mode d'exécution modifié, la détermination de la valeur précise de l'angle d'azimut ainsi que la détermination de l'angle de cap, la figure 10 est un tableau du déroulement du processus de recherche du nord, to the north, FIG. 9 shows, in this modified embodiment, the determination of the precise value of the azimuth angle as well as the determination of the heading angle, FIG. from the northern research process,
la figure 11 montre une variante des moyens de détermina- Figure 11 shows a variant of the means of determining
tion grossière des fonctions trigonométriques et indique comment on tient compte de l'angle d'erreur de montage du gyroscope, et the trigonometric functions and shows how the error angle of the gyro
la figure 12 montre une variante des moyens de détermina- Figure 12 shows a variant of the means of determining
tion de la valeur exacte de l'angle d'azimut et indique comment on tient compte de l'angle d'erreur de montage du gyroscope. the exact value of the azimuth angle and how the gyro mounting error angle is taken into account.
L'appareil de référence cap-position à recherche au- The cap-position reference apparatus searches
tomatique du nord de la figure 1 comporte un cadre d'azi- north of Figure 1 has an azimuth frame
mut 10 pouvant tourner autour d'un axe d'azimut z. Le cadre d'azimut définit un système de coordonnées comportant C C mut 10 rotatable about an azimuth axis z. The azimuth frame defines a coordinate system with C C
les axes de coordonnées x, y et zC. Sur le cadre d'azi- the x, y and zC coordinate axes. On the frame of azi-
mut 10 est disposé un gyroscope 12 dont l'axe de torsion H C est parallèle à l'axe x. Le gyroscope définit un système de coordonnées comportant l'axe z, un premier axe d'entrée mut 10 is arranged a gyroscope 12 whose torsion axis H C is parallel to the x axis. The gyroscope defines a coordinate system comprising the z axis, a first input axis
y parallèle à l'axe d'azimut zC et un deuxième axe d'en- y parallel to the azimuth axis zC and a second axis of
8 24879718 2487971
KKKK
trée x perpendiculaire à l'axe de torsion z et au pre- perpendicular to the torsion axis z and the first
K mier axe d'entrée y. Le cadre d'azimut 10, avec son système de coordonnées x, y et zC, peut tourner autour c K input axis y. The azimuth frame 10, with its x, y and zC coordinate system, can rotate around the c
de l'axe d'azimut z relativement à un système de coordon- of the azimuth axis z in relation to a coordinate system
nées x, y et z solidaire du bottier, l'axe de coordon- nées z étant parallèle à l'axe-de coordonnées z et les axes de coordonnées x et y étant parallèles, dans la position 0 O qui est représentée, aux axes de coordonnées xC et y du cadre d'azimut 10. L'angle de rotation du cadre d'azimut 10 autour de l'axe d'azimut x C, en partant de la X, Y and Z are integral with the casing, the coordinate axis z being parallel to the coordinate axis z and the x and y coordinate axes being parallel, in the position O 0 which is represented, to the axes of coordinates xC and y of the azimuth frame 10. The rotation angle of the azimuth frame 10 about the azimuth axis x C, starting from the
position 0 représentée, est désigné par z De préfé- 0 position shown, is designated by z Preferably
rence, le système de coordonnées solidaire du bottier est the co-ordinate coordinate system of the cabinet is
disposé parallèlement à un système de coordonnées du vé- parallel to a coordinate system of the
hicule, comportant les axes de coordonnées qui sont l'axe hicle, with the axes of coordinates which are the axis
longitudinal x du véhicule, l'axe transversal yF du vé- longitudinal axis x of the vehicle, the transverse axis yF of the vehicle
hicule et l'axe de lacet zF du véhicule. hicle and yaw axis zF of the vehicle.
Sur le premier axe d'entrée yK du gyroscope 12 sont montés un premier capteur 14 et un premier générateur de K couple 16. Sur le deuxième axe d'entrée x du gyroscope 12 On the first input axis yK of the gyroscope 12 are mounted a first sensor 14 and a first generator of K torque 16. On the second input axis x of the gyroscope 12
sont montés un deuxième capteur 18 et un deuxième généra- mounted a second sensor 18 and a second genera-
teur de couple 20. Le premier capteur 14 disposé sur le premier axe d'entrée y est branché par l'intermédiaire d'un amplificateur 22 sur le deuxième génératuer de couple torque converter 20. The first sensor 14 disposed on the first input axis is connected thereto via an amplifier 22 on the second generatrix of torque
monté sur le premier axe d'entrée xK du gyroscope 12. mounted on the first input axis xK of the gyroscope 12.
Le deuxième capteur 18 disposé sur le deuxième axe d'en- The second sensor 18 disposed on the second axis of
trée xK est branché par l'intermédiaire d'un amplificateur 24 sur le premier générateur de couple 16 monté sur le premier axe d'entrée yK du gyroscope 12. De cette manière, le gyroscope est assujetti électriquement à son bottier autour de ses axes d'entrée. Il s'agit d'un gyroscope xK is connected via an amplifier 24 to the first torque generator 16 mounted on the first input axis yK of the gyroscope 12. In this way, the gyroscope is electrically secured to its casing around its axes. 'Entrance. This is a gyroscope
tournant biaxial. Les signaux T2, Tl amenés aux généra- turning biaxial. The signals T2, Tl brought to the genera-
teurs de couple 16 et 20 sont captés en passant par des filtres respectifs 26, 28 et conduits, d'une façon décrite Torque transducers 16 and 20 are picked up through respective filters 26, 28 and ducts in a manner described in FIG.
plus loin, aux moyens de traitement de signaux. further, to the signal processing means.
Sur l'axe d'azimut zC est monté un servomoteur 30 servant à faire tourner le cadre d'azimut 10 autour de c c l'axe d'azimut z. Sur l'axe d'azimut z est., en outre, On the azimuth axis zC is mounted a servomotor 30 for rotating the azimuth frame 10 around the azimuth axis z. On the azimuth axis z is, in addition,
9 24879719 2487971
disposé un transmetteur de position angulaire 32. Un dis- disposed an angular position transmitter 32. A
positif de commande commutable 34 reçoit le signal du positive switchable control 34 receives the signal from the
transmetteur de position angulaire 32 et commande le ser- angular position transmitter 32 and controls the
vomoteurde telle sorte que le cadre d'azimut 10 peut être amené à volonté par rotation à la position 0 représentée K o l'axe de rotation z du gyroscope est parallèle à un axe x solidaire de l'appareil, à une position 90 ou à in such a way that the azimuth frame 10 can be rotated as desired at the position 0 shown K o the axis of rotation z of the gyroscope is parallel to an axis x integral with the apparatus at a position 90 or
une position 180 .a position 180.
Sur le cadre d'azimut 10 sont disposés un premier accéléromètre 36 dont l'axe de sensibilité est parallèle On the azimuth frame 10 are arranged a first accelerometer 36 whose sensitivity axis is parallel
à l'axe de torsion z du gyroscope et un deuxième accélé- to the torsion axis z of the gyroscope and a second acceleration
romètre 38 dont l'axe de sensibilité est parallèle au deu- rometer 38 whose sensitivity axis is parallel to the
xième axe d'entrée x du gyroscope 12. Les signaux Ux et Uy des premier et deuxième accéléromètres sont également amenés, en passant par des filtres respectifs 40, 42, x the input axis x of the gyroscope 12. The signals Ux and Uy of the first and second accelerometers are also fed, via respective filters 40, 42,
aux moyens de traitement de signaux. to the signal processing means.
Les parties des moyens de traitement de signaux qui servent à l'alignement initial sont représentées par les The portions of the signal processing means that serve for the initial alignment are represented by the
figures 2 à 5.Figures 2 to 5.
Les moyens de traitement de signaux comportent des moyens 44, 46, 48 servant à mémoriser les signaux -T2I, -T2190 -T21180 amenés au premier générateur de couple The signal processing means comprise means 44, 46, 48 for memorizing the signals -T2I, -T2190 -T21180 fed to the first torque generator
16, respectivement dans les positions 00, 90 O et 180 . 16, respectively in the positions 00, 90 O and 180.
Les moyens de traitement de signaux comportent, en outre, des moyens 50, 52 de formation de la demi-différence des signaux mémorisés dans la position 0 et dans la position ainsi que des moyens 54 de division des signaux ainsi obtenus par la composante horizontale J c JI B. cos + de la rotation terrestre. En outre, les moyens de traitement de signaux comportent des moyens 56, 58 de formation de la moyenne des signaux amenés au premier générateur de couple 16 et mémorisés dans les mémoires 44 The signal processing means further comprise means 50, 52 for forming the half-difference of the signals stored in the position 0 and in the position, and means 54 for dividing the signals thus obtained by the horizontal component J. c JI B. cos + earth rotation. In addition, the signal processing means comprise means 56, 58 for forming the average of the signals supplied to the first torque generator 16 and stored in the memories 44.
et 48 dans les positions 0 et 180 O, des moyens 60 ser- and 48 in positions 0 and 180 O, means 60 serving
vant à soustraire de cette moyenne le signal -T2 90 mé- subtracting from this average the signal -T2 90 me-
morisé dans la mémoire 46 dans la position 90 et des memorized in memory 46 in position 90 and
moyens 62 de division du signal ainsi obtenu par la com- means 62 for dividing the signal thus obtained by the com-
24879712487971
posante horizontale J c = n- E.cos de la ro- horizontal pose J c = n- E.cos of the rock
tation terrestre.earthly tation.
Dans le mode d'exécution de la figure 1, on tient compte aussi d'une oblicité éventuelle du cadre d'azimut lors de l'alignement initial. Cela est assuré par les In the embodiment of FIG. 1, account is also taken of any obliquity of the azimuth frame during the initial alignment. This is ensured by
signaux des accéléromètres 36 et 38. signals from accelerometers 36 and 38.
De façon correspondante, les moyens de traitement de Correspondingly, the processing means of
signaux servant à déterminer la direction du nord compor- signals to determine the north direction
tent, en outre, des moyens 64, 66 de division des signaux d'accéléromètre par l'accélération terrestre négative pour engendrer des signaux qui représentent les éléments C31 in addition, means 64, 66 for dividing the accelerometer signals by the negative terrestrial acceleration to generate signals representing the elements C31
et C32 de la matrice de cosinus de direction pour la trans- and C32 of the direction cosine matrix for the trans-
formation d'un système de coordonnées x, y, z solidaire de l'appareil à un système de coordonnées solidaire de la terre comportant le nord, l'est et la verticale. En forming an x, y, z coordinate system integral with the apparatus to a coordinate system integral with the earth having north, east and vertical. In
outre, sont prévus des moyens 68 (figure 4) de multiplica- in addition, means 68 (FIG. 4) of multiplication are provided.
tion du signal C ainsi'obtenu par la composante verti- of the signal C thus obtained by the vertical component
cale Q E. sin + de la rotation terrestre, - E hold Q E. sin + of earth rotation, - E
étant la vitesse de rotation de la terre et la lati- being the speed of rotation of the earth and the
tude. En outre, il y a des moyens 70 d'addition du produit obtenu Q s. c32 à la demi-différence mentionnée des signaux mémorisés dans les mémoires 44 et 48, avant la division mentionnée par la composante horizontale de la rotation terrestre (par les moyens 54), cette division fournissant un signal qui représente l'élément C12 de la study. In addition, there are means 70 for adding the product obtained Q s. c32 to the mentioned half-difference of the signals stored in the memories 44 and 48, before the division mentioned by the horizontal component of the earth's rotation (by the means 54), this division providing a signal which represents the element C12 of the
matrice de cosinus de direction.matrix of direction cosine.
De façon analogue, des moyens 72 sont prévus pour multiplier le signal C31 par la composante verticale = -a E. cos de la rotation terrestre, ainsi que des moyens 74 d'addition de la différence mentionnée entre le signal mémorisé dans la mémoire 46 et la moyenne des Similarly, means 72 are provided for multiplying the signal C31 by the vertical component = -α E. cos of the earth's rotation, as well as means 74 for adding the difference mentioned between the signal stored in the memory 46 and the average of
signaux mémorisés dans les mémoires 44, 48 au produit men- signals stored in memories 44, 48 to the product
tionné du signal C31 et de la composante verticale, avant la division par la composante horizontale _ àde' la il 2487971 rotation terrestre, cette division fournissant un signal qui représente l'élément C de la matrice de cosinus de of the signal C31 and the vertical component, prior to division by the horizontal component of the earth rotation, this division providing a signal which represents the element C of the cosine matrix of
direction (figure 3).direction (Figure 3).
En outre sont prévus, comme le montre la figure 5, des moyens de formation de signaux représentant le sinus In addition, as shown in FIG. 5, signal forming means representing the sinus are provided.
et le cosinus de l'angle d'azimut vers le nord. and the cosine of the azimuth angle to the north.
Ces moyens de formation du sinus et du cosinus de l'angle d'azimut vers le nord comportent des moyens 76 de division du signal Cl par -C 2 ce qui donne un signal représentant le cosinus de l'angle d'azimut vers le nord, cos tf. En outre, sont prévus des moyens 78 de multiplication du signal C12 par - c et des moyens 12 31 esmyn de multiplication du signal cos t par C31.C32. Le signal de produit ainsi obtenu est additionné, par des moyens d'addition 82, au produit du signal C12 par la racine. Des moyens sont prévus pour diviser la somme ainsi These means for forming the sine and the cosine of the azimuth angle to the north comprise means 76 for dividing the signal Cl by -C 2, which gives a signal representing the cosine of the azimuth angle to the north. , cos tf. In addition, means 78 are provided for multiplying the signal C12 by -c and means 12 31 are for multiplying the signal cos t by C31.C32. The product signal thus obtained is added, by adding means 82, to the product of the signal C12 by the root. Means are provided to divide the sum as well
obtenue par l'élément négatif -C33 de la-matrice de cosi- obtained by the negative element -C33 of the cosine matrix
nus de direction, ce qui donne un signal représentant le sinus de l'angle d'azimut vers le nord sin. On direction, which gives a signal representing the sine of the azimuth angle to north sin. We
obtient l'élément C33 de la matrice de cosinus de direc- gets the element C33 from the cosine matrix of direc-
tion en partant des éléments C31 et C32 déterminés selon la figure 2, par la relation c33 =31 32 Pour éliminer aussi les erreurs, qui ne sont pas compensées par la mesure en position O et en position O et par la combinaison décrite des signaux mémorisés ainsi obtenus, à la demidifférence mentionnée des signaux starting from the elements C31 and C32 determined according to FIG. 2, by the relation c33 = 31 32 To also eliminate the errors, which are not compensated by the measurement in position O and in position O and by the combination described of the stored signals thus obtained, at the mentioned difference in
mémorisés dans les mémoires 44 et 48 sont opposés le pro- memorized in the memoirs 44 and 48 are opposed
duit du signal mémorisé dans la mémoire 44 en position O par l'erreur de facteur d'échelle DSF et le produit du x signal mémorisé dans la mémoire 46 en position 90 0 par un facteur représentant l'angle d'erreur de montage M xy C du gyroscope autour de l'axe d'azimut z. A la différence mentionnée entre la moyenne des signaux mémorisés dans recording of the signal stored in the memory 44 in position O by the scale factor error DSF and the product of the x signal stored in the memory 46 at position 90 0 by a factor representing the mounting error angle M xy C of the gyroscope around the azimuth axis z. With the difference mentioned between the average of the signals memorized in
12 248797112 2487971
les mémoires 44 et 48 (figure 3) et le signal mémorisé memories 44 and 48 (FIG. 3) and the memorized signal
dans la mémoire 46, on oppose le produit du signal mémo- in memory 46, the product of the
risé dans la mémoire 44 en position O o par un facteur in the memory 44 in position O o by a factor
représentant l'angle d'erreur de montage oC du gyros- representing the mounting error angle oC of the gyros
xy cope autour de l'axe d'azimut z et on y superpose le produit du signal mémorisé dans la mémoire 46 en position xy cope around the azimuth axis z and superimpose the product of the signal stored in the memory 46 in position
o par l'erreur de facteur d'échelle DSF. o by the DSF scale factor error.
x Dans le mode d'exécution selon les figures-1 à 5 sont, en outre, prévus des moyens 86, 88 et 90, 92 pour mémoriser les signaux des deux accéléromètres 36, 38 dans chacune des positions O o et 180 o. En outre, les moyens d'interprétation de signaux comportent des moyens 94, 96 et 98, 100 servant à former les demi-différences des signaux mémorisés dans les positions 0 o et 180 o pour chacun des deux accéléromètres 36, 38, en tant que signaux In the embodiment according to FIGS. 1 to 5 are further provided means 86, 88 and 90, 92 for storing the signals of the two accelerometers 36, 38 in each of the positions 0 o and 180 o. In addition, the signal interpreting means comprise means 94, 96 and 98, 100 serving to form the half-differences of the signals stored in the 0 o and 180 o positions for each of the two accelerometers 36, 38, as signals
d'accéléromètre pour la division par l'accélération ter- of accelerometer for the division by the acceleration ter-
restre, comme indiqué en 64 et 66 sur la figure 2. Au as shown in 64 and 66 in Figure 2. At
signal du premier accéléromètre 36, formé en tant que demi- signal of the first accelerometer 36, formed as half
différence des signaux mémorisés, on oppose le produit du difference of the memorized signals, the product of the
signal du premier accéléromètre 36 mémorisé dans la posi- signal of the first accelerometer 36 stored in the posi-
tion O o par l'erreur de facteur d'échelle DK de cet x O o by the scale factor error DK of this x
accéléromètre 36 ainsi que le produit du signal du deu- accelerometer 36 as well as the signal product of the
xième accéléromètre 38 mémorisé dans la position O o par x accelerometer 38 stored in the position O o by
un facteur E correspondant à l'erreur d'angle de mon- a factor E corresponding to the angle error of
xz tage du premier accéléromètre 36 autour de l'axe d'azimut C z. Au signal du deuxième accéléromètre 38, formé en tant que demi-différence des signaux mémorisés, on oppose le produit du signal du deuxième accéléromètre 38 mémorisé dans la position O o par l'erreur de facteur d'échelle DK de cet accéléromètre et le produit du signal du y premier accéléromètre 36 mémorisé dans la position O o par un facteur É correspondant à l'erreur d'angle de yz montage du deuxième accéléromètre 38 autour de l'axe d'azimut z. De cette manière, on obtient les composantes C31 et C32 de la matrice de cosinus de direction, corrigé xz stage of the first accelerometer 36 about the azimuth axis C z. At the signal of the second accelerometer 38, formed as a half-difference of the stored signals, the signal product of the second accelerometer 38 stored in the position O o is contrasted by the scale factor error DK of this accelerometer and the product the signal y first accelerometer 36 stored in the position O o by a factor É corresponding to the yz angle error mounting the second accelerometer 38 about the azimuth axis z. In this way, we obtain the components C31 and C32 of the direction cosine matrix, corrected
13 248797113 2487971
pour les erreurs des composants utilisés, ce qui permet for the errors of the components used, which allows
de réduire les exigences quant à la précision des compo- to reduce the requirements for the accuracy of
sants. Il faut simplement que les erreurs des composants soient connues. On peut les déterminer par un processus d'étalonnage avant la livraison de l'appareil. Pour la sants. It is simply necessary that the errors of the components are known. They can be determined by a calibration process before delivery of the device. For the
même raison, dans le mode d'exécution décrit, à la diffé- same reason, in the mode of execution described, in the differ-
rence mentionnée entre la moyenne des signaux mémorisés dans les mémoires 44 et 48 et le signal mémorisé dans la mentioned between the average of the signals stored in the memories 44 and 48 and the signal stored in the
mémoire 46, on superpose le signal du premier accéléro- memory 46, the signal of the first accelerator is superimposed
mètre 36 mémorisé dans la position O , divisé par le facteur d'échelle SF de cet accéléromètre et multiplié x par un facteur m représentant la dérive de balourd du gyroscope et on y oppose le produit des signaux des premier meter 36 stored in the position O, divided by the scale factor SF of this accelerometer and multiplied x by a factor m representing the unbalance drift of the gyroscope and opposes the product of the signals of the first
et deuxième accélérateurs 36, 38 mémorisés dans les mémoi- and second accelerators 36, 38 stored in the memories
res 86, 90 dans la position O , divisés chacun par le facteur d'échelle correspondant SF, SF, multiplié par x y un facteur représentant le double de l'anisoélasticité 2n du gyroscope 12. Cela est représenté sur la figure 3 par le bloc 102 et le point de sommation 104 ainsi que par le res 86, 90 in the position O, each divided by the corresponding scale factor SF, SF, multiplied by xy a factor representing twice the anisoelasticity 2n of the gyroscope 12. This is shown in Figure 3 by the block 102 and the summation point 104 as well as by the
bloc 106 symbolisant une multiplication et le bloc 108. block 106 symbolizing a multiplication and block 108.
Comme indiqué sur la figure 4 par le bloc 110 et le point de sommation 112, à la demi-différence mentionnée des signaux mémorisés dans les mémoires 44 et 48 est superposé le produit du signal du deuxième accéléromètre 38 mémorisé dans la position O O par un facteur m représentant la As indicated in FIG. 4 by the block 110 and the summing point 112, at the mentioned half-difference of the signals stored in the memories 44 and 48 is superimposed the product of the signal of the second accelerometer 38 stored in the OO position by a factor m representing the
dérive de balourd du gyroscope 12.unbalance drift of the gyroscope 12.
Un mode d'exécution simplifié est représenté par les figures 6 et 7. Dans ce mode d'exécution, la constitution de base est analogue à celle du précédent. Les parties correspondantes portent donc sur les figures 6 et 7 les mêmes références que sur les précédentes. Dans le mode d'exécution des figures 6 et 7, on suppose que le cadre A simplified embodiment is shown in Figures 6 and 7. In this embodiment, the basic constitution is similar to that of the previous one. The corresponding parts therefore relate to Figures 6 and 7 the same references as the previous ones. In the embodiment of FIGS. 6 and 7, it is assumed that the frame
d'azimut 10, par son axe d'azimut z, est exactement ali- of azimuth 10, by its azimuth axis z, is exactly
gné verticalement pour l'alignement initial ou qu'en tous vertically for the initial alignment or in all
cas, les écarts relativement à la verticale sont négli- In this case, deviations from the vertical are neglected.
geables. Dans ce cas, les moyens de traitement de signaux geable. In this case, the signal processing means
14 248797114 2487971
pour l'alignement initial sont simplifiés de la façon indiquée par la figure 7. La division par la composante horizontale de la rotation terrestre, représentée par les blocs 54 et 62, fournit alors directement sin tj et cos t respectivement. Les signaux d'accéléromètre deviennent nuls et les éléments respectifs C12 et Cil de la matrice de cosinus de direction sont directement -sin t et cos for the initial alignment are simplified as shown in FIG. 7. The division by the horizontal component of the earth rotation, represented by the blocks 54 and 62, then provides sin tj and cos t respectively directly. The accelerometer signals become zero and the respective elements C12 and C11 of the direction cosine matrix are directly -sin t and cos
Les éléments C31 et C32 de la matrice de cosinus de direc- The elements C31 and C32 of the cosine matrix of direc-
tion disparaissent, tandis que l'élément C33 de la ma- disappear, while the C33 element of the
trice de cosinus de direction devient 1. steering cosine becomes 1.
Dans le fonctionnement en référence cap-position, pendant la marche, le calcul continuel de l'angle de cap s'effectue de la façon décrite dans lademande allemande de brevet DE 29 22 414.4-52 o les axes du gyroscope sont disposés de la même façon que dans le mode d'exécution In operation with cap-position reference, during travel, the continuous calculation of the heading angle is carried out as described in the German patent application DE 29 22 414.4-52 where the axes of the gyroscope are arranged in the same manner. way that in the execution mode
décrit ci-dessus. Relativement à ladite demande plus an- described above. In relation to the aforesaid
cienne, l'avantage obtenu est qu'on n'a plus besoin de faire pivoter, en outre, le gyroscope autour d'un axe horizontal. The advantage gained is that there is no longer a need to rotate the gyroscope around a horizontal axis.
* Dans l'appareil selon les figures 6 et 7, pour obte-* In the apparatus according to Figures 6 and 7, to obtain
nir une précision maximale de recherche du nord, il faut to achieve maximum precision of northern research,
tenir compte de l'erreur de facteur d'échelle du gyros- account for the scale factor error of the gyro-
cope ainsi que d'une erreur d'angle de montage du gyros- cope as well as an error of mounting angle of the gyros-
C cope autour de l'axe d'azimut z. On décrit ci-après un mode d'exécution dans lequel on peut se passer de tenir C cope around the azimuth axis z. Here is described a mode of execution in which we can do without
compte par calcul d'une erreur de facteur d'échelle. count by calculating a scale factor error.
La structure mécanique de la variante est pratique- The mechanical structure of the variant is practical-
ment la même que sur la figure 6. Le cadre d'azimut 10 the same as in Figure 6. The Azimuth Frame 10
peut toutefois, en outre, grâce à une constitution appro- may, however, also by virtue of an appropriate constitution
priée du dispositif de commande 34, tourner sous l'action du servomoteur 30 à la position 270 dans laquelle on a donc X = 270 O z requested from the control device 34, to turn under the action of the servomotor 30 at the position 270 in which one therefore has X = 270 O z
Les moyens de traitement de signaux pour la déter- The signal processing means for deter-
mination de la direction du nord comportent, outre les mémoires servant à mémoriser les signaux amenés au premier générateur de couple 16 dans la position O , la position north of the direction of the north comprise, in addition to the memories for storing the signals supplied to the first torque generator 16 in the position O, the position
24879712487971
et la position 180 , une mémoire 114 servant à mé- and the position 180, a memory 114 serving to
moriser les signaux amenés au premier générateur de couple moriser the signals brought to the first torque generator
16 dans la position 270 . Des moyens 50, 52 sont égale- 16 in position 270. Means 50, 52 are also
ment prévus-pour former la demi-différence des signaux mémorisés dans les mémoires 44, 48 dans la position 0 O provided for forming the half-difference of the signals stored in the memories 44, 48 in the 0 O position.
et dans la position 180 . De même, les moyens de traite- and in position 180. Similarly, the means of
ment de signaux servant à déterminer la direction du nord comportent, en outre, des moyens 116, 118 servant à former la demi-différence des signaux mémorisés dans les mémoires North-direction signals also comprise means 116, 118 serving to form the half-difference of the signals stored in the memories.
46, 114 dans la position 90 O et dans la position 270 . 46, 114 in the 90 O position and in the 270 position.
Comme dans le mode d'exécution de la figure 7, des moyens 54 sont prévus pour diviser la demi-différence des signaux mémorisés dans les mémoires 44 et 48 par la composante As in the embodiment of FIG. 7, means 54 are provided for dividing the half-difference of the signals stored in memories 44 and 48 by the component
horizontale il = AL cos de la rotation terrestre. horizontal it = AL cos of the terrestrial rotation.
Comme sur la figure 7, on obtient un signal qui représente le sinus négatif de l'angle d'azimut -sin y m De façon analogue, dans le mode d'exécution de la As in FIG. 7, a signal is obtained which represents the negative sine of the azimuth angle -sin y m. Similarly, in the embodiment of FIG.
figure 8, des moyens 120 sont prévus pour diviser la demi- FIG. 8, means 120 are provided for dividing the half
différence des signaux mémorisés dans les mémoires 46, 114 par la composante horizontale - c = n E. cos @ de la rotation terrestre. Cette division donne une valeur du cosinus négatif de l'angle d'azimut -cos y * Les valeurs ainsi obtenues des-sin y et -cos difference of the signals stored in the memories 46, 114 by the horizontal component - c = n E. cos @ of the terrestrial rotation. This division gives a negative cosine value of the azimuth angle -cos y * The values thus obtained of-sin y and -cos
s'obtiennent sans connaissance exacte de l'erreur de fac- are obtained without exact knowledge of the error of
teur d'échelle. Par une erreur de facteur d'échelle, elles peuvent être affectées d'une inexactitude. Toutefois, elles permettent de déterminer le quadrant dans lequel est situé l'angle d'azimut vers le nord. De façon correspondante, des moyens sont prévus pour déterminer le quadrant de l'angle d'azimut vers le nord d'après les valeurs du sinus scale. By a scale factor error, they may be inaccurate. However, they determine the quadrant in which the azimuth angle is located to the north. Correspondingly, means are provided for determining the quadrant of the north azimuth angle based on sinus values.
et du cosinus négatifs de cet angle, obtenues par les di- and negative cosines of this angle, obtained by the di-
visions en 54 et 120 sans connaissance exacte d'une erreur visions in 54 and 120 without exact knowledge of an error
de facteur d'échelle.scale factor.
Des moyens sont, en outre, prévus pour déterminer, indépendamment du facteur d'échelle, la valeur absolue Means are furthermore provided for determining, independently of the scale factor, the absolute value
16 248797116 2487971
d'une fonction trigonométrique de l'angle d'azimut vers le nord. Ces moyens sont représentés par la figure 9 et a trigonometric function of the azimuth angle to the north. These means are represented by FIG.
décrits en détail ci-après. En outre, sont prévus des- described in detail below. In addition,
moyens de détermination d'une valeur angulaire correspon- means for determining a corresponding angular value
dante inférieure à 90 O, en partant de la valeur absolue less than 90 O, starting from the absolute value
de la fonction trigonométrique, et des moyens de déter- the trigonometric function, and means of deter-
mination de l'angle d'azimut vers le nord, en partant de la valeur angulaire mentionnée et des quadrants déterminés azimuth angle to the north, starting from the specified angular value and determined quadrants
d'après le sinus et le cosinus.according to the sine and the cosine.
Le mode d'exécution décrit part de cette idée que, The embodiment described is based on the idea that
d'une part, il est possible, d'après les fonctions trigo- on the one hand, it is possible, according to
nométriques de l'angle d'azimut, influencées par une er- nometrics of the azimuth angle, influenced by an erosion
reur de facteur d'échelle, de déterminer le quadrant de scale factor, to determine the quadrant of
cet angle, et. que, d'autre part, il est possible de for- this angle, and. that, on the other hand, it is possible to
mer une fonction trigonométrique de l'angle d'azimut, non influencée par une erreur de facteur d'échelle mais qui, toutefois, est ambiguë en ce qui concerne l'angle d'azimut lui-même. En partant du quadrant déterminé par une voie et de la fonction trigonométrique déterminée par l'autre voie, par exemple de la valeur absolue du sinus, on peut a trigonometric function of the azimuth angle, unaffected by a scale factor error, but which, however, is ambiguous with respect to the azimuth angle itself. Starting from the quadrant determined by one channel and the trigonometric function determined by the other channel, for example from the absolute value of the sinus, it is possible to
alors déterminer la valeur effective de l'angle d'azimut. then determine the effective value of the azimuth angle.
De façon correspondante, les moyens de traitement de signaux comportent, en outre, des moyens de détermination Correspondingly, the signal processing means comprise, in addition, means for determining
de l'angle d'azimut vers le nord, d'après la valeur angu- azimuth angle to the north, according to the
laire mentionnée et le quadrant déterminé d'après le sinus mentioned and the quadrant determined from the sinus
et le cosinus.and the cosine.
En détail, ce mode d'exécution présente la constitu- In detail, this embodiment presents the constitution
tion suivante: Comme on le voit par la figure 8, des moyens 122, As can be seen from Figure 8, means 122,
124 sont prévus pour diviser les demi-différences mention- 124 are expected to divide the half-differences
nées par (1 + DSF) avant la division par la composante horizontale < de la rotation terrestre, DSF étant une c x born by (1 + DSF) before division by the horizontal component <of terrestrial rotation, DSF being a c x
erreur de facteur d'échelle admise. Pour la première opé- accepted scale factor error. For the first
ration, on peut admettre, par exemple, DSF = O ou bien ration, we can admit, for example, DSF = O or
on peut introduire une valeur estimée ou connue par appro- an estimated or known value can be introduced by
ximation. La disposition de la figure 9 comporte, outre ximation. The arrangement of FIG.
17 248797117 2487971
les moyens de détermination de la valeur absolue d'une fonction trigonométrique de l'angle d'azimut, des moyens the means for determining the absolute value of a trigonometric function of the azimuth angle, means
de détermination de (1 + DSF) d'après les signaux mémo- determining (1 + DSF) according to the memory signals
risés dans les mémoires 44, 48, 46, 114, moyens qui sont décrits plus précisément ci-après. Un signal (1 + DSF) apparait à une sortie 126. Des moyens 128, 130 sont prévus pour introduire la nouvelle valeur de (1 + DSF) ainsi déterminée dans les moyens mentionnés 122, 124 pour la multiplication. Les moyens de détermination de la valeur absolue d'une in the memories 44, 48, 46, 114, which are described more precisely below. A signal (1 + DSF) appears at an output 126. Means 128, 130 are provided to introduce the new value of (1 + DSF) thus determined in the means mentioned 122, 124 for the multiplication. The means for determining the absolute value of a
fonction trigonométrique de l'angle d'azimut sont représen- trigonometric function of the azimuth angle are
tés par la figure 9. Ils comportent des moyens 132 servant shown in Figure 9. They include means 132 serving
à former la différence des signaux mémorisés dans les mé- to form the difference of the signals stored in the
moires 44, 48 dans la position 0 O et dans la position moires 44, 48 in the 0 O position and in the position
180 , des moyens 134 servant à élever au carré cette dif- 180, means 134 for squaring this dif-
férence, des moyens 136 servant à former la différence des signaux mémorisés dans les mémoires 46, 114 en position et en position 270 O, des moyens 138 servant à élever au carré cette différence et des moyens d'addition des carrés ainsi obtenus. Des moyens 142 sont prévus pour extraire la racine de la somme des carrés obtenue et des and means 136 for forming the difference of the signals stored in the memories 46, 114 in position and in position 270 O, means 138 for squaring this difference and means for adding the squares thus obtained. Means 142 are provided to extract the root of the sum of the squares obtained and the
moyens 144 pour former le quotient de la première diffé- 144 to form the quotient of the first difference.
rence, fournie par les moyens 132, par la racine de la somme des carrés, ce qui fait que l'on obtient un signal représentant la valeur absolue du sinus de l'angle d'azimut vers le nord, | sin Y t. Les moyens de détermination de la valeur angulaire correspondante sont formés par des given by the means 132, by the root of the sum of the squares, so that a signal representing the absolute value of the sine of the north azimuth angle is obtained, | sin Y t. The means for determining the corresponding angular value are formed by
moyens 136 servant à engendrer la fonction arc-sinus. means 136 for generating the arc-sine function.
Les moyens de détermination du quadrant déterminent The means for determining the quadrant determine
le quadrant de l'angle d'azimut d'après la relation sui- the quadrant of the azimuth angle from the following relationship
vante: Quadrant I sin tj > 0 cos 0 O Il sin Y -, O cos d O III sin Y < 0 cos < 0 IV sin Y< O cos Ä> O i vante: Quadrant I sin tj> 0 cos 0 O It sin Y -, O cos d O III sin Y <0 cos <0 IV sin Y <O cos Ä> O i
18 248797118 2487971
Avec le quadrant ainsi déterminé et la valeur de t' | calculée selon la figure 9, on obtient l'angle Y With the quadrant thus determined and the value of t '| calculated according to FIG. 9, angle Y is obtained
effectif, non influencé par des erreurs de facteur d'é- effective, not influenced by errors in
chelle, selon la relation Quadrant Angle d'azimut I y = {t | II M> =180 - +t III ^ ç = 180 + | t scale, according to the relationship Quadrant Angle of azimuth I y = {t | II M> = 180 - + t III ^ ç = 180 + | t
IV =360 IV = 360
Les moyens susdits de détermination de (1 + DSF) sont formés, comme le montre la figure 9, de moyens 148 servant à diviser la racine mentionnée de la somme des carrés par le double de la composante horizontale 2SX c de la rotation terrestre, et qui fournissent une valeur actuelle de (1 + DSF) à la sortie 126. On applique cette The aforesaid means for determining (1 + DSF) are formed, as shown in FIG. 9, of means 148 serving to divide the mentioned root of the sum of the squares by twice the horizontal component 2SX c of the earth's rotation, and which provide a current value of (1 + DSF) at output 126. This is applied
valeur actuelle aux moyens 122 et 124 pour la multiplica- present value at means 122 and 124 for multiplying
tion. La disposition décrite permet une mesure précise, tion. The described arrangement allows a precise measurement,
qui n'est pas altérée par des erreurs de facteur d'échelle. which is not impaired by scale factor errors.
Ainsi, il n'est pas nécessaire de tenir compte, par cal- Thus, it is not necessary to take into account, by
cul, d'erreurs de facteur d'échelle. Une autre condition de la disposition décrite jusqu'ici est que l'angle d'erreur de montage du gyroscope 12 autour de l'axe d'azimut z peut être réduit à une valeur négligeable. Si cela n'est pas possible ou si cela représente une dépense excessive, on peut tenir compte par calcul de l'angle ass, scale factor errors. Another condition of the arrangement described so far is that the mounting error angle of the gyroscope 12 about the azimuth axis z can be reduced to a negligible value. If this is not possible or if it represents an excessive expenditure, the angle can be taken into account.
d'erreur de montage selon les figures 11 et 12, à condi- mounting error according to Figures 11 and 12, provided that
tion qu'il ait, d'une part, été déterminé, et, d'autre part, mémorisé dans le calculateur. Cela est possible1 puisque l'angle d'erreur de montage ne varie pratiquement that it has, on the one hand, been determined, and, on the other hand, stored in the calculator. This is possible1 since the mounting error angle hardly varies
pas avec le temps.not with time.
La figure 11 correspond essentiellement à la dispo- Figure 11 essentially corresponds to the provision
sition de la figure 8 et la figure 12 correspond essen- of Figure 8 and Figure 12 corresponds essentially to
tiellement à la disposition de la figure 9 et les parties correspondantes portent les mêmes références. Selon la 4 and the corresponding parts have the same references. According to
19 248797119 2487971
figure 11, le produit de la demi-différence des signaux mémorisés dans les mémoires 44, 48 dans la position 180 FIG. 11, the product of the half-difference of the signals stored in memories 44, 48 in position 180
par un facteur d représentant l'erreur d'angle de mon- by a factor d representing the angle error of
tage du gyroscope 12 autour de l'axe d'azimut z est opposé, comme l'indiquent le bloc 150 et le point de sommation 152, à la demidifférence des signaux mémorisés dans les mémoires 46 et 114 en position 90 O et en position 270 . De même, le produit de la demi-différence des signaux mémorisés dans les mémoires 46 et 114 en position 90 O et en position 270 par le facteur i( représentant l'erreur d'angle de montage du gyroscope 12 autour de l'axe d'azimut z est opposé, comme l'indiquent le bloc 154 et le point de sommation 156, à la demi-différence des signaux mémorisés dans les mémoires 144, As indicated by block 150 and summing point 152, the gyroscope 12 is rotated about the azimuth axis z at the half-difference of the signals stored in the memories 46 and 114 at position 90 O and position 270. . Similarly, the product of the half-difference of the signals stored in the memories 46 and 114 in position 90 O and in position 270 by the factor i (representing the mounting angle error of the gyroscope 12 around the axis d azimuth z is opposite, as indicated by the block 154 and the summing point 156, to the half-difference of the signals stored in the memories 144,
148 en position 0 O et en position 180 . 148 in position 0 O and in position 180.
De façon analogue, sur la figure 12, lors de la déter- Similarly, in Figure 12, when determining
mination de la valeur absolue de la fonction trigonométrique de l'angle d'azimut, le produit de la différence des signaux mémorisés dans les mémoires 46 et 114 en position 90 et en of the absolute value of the trigonometric function of the azimuth angle, the product of the difference of the signals stored in the memories 46 and 114 in position 90 and in
position 270 O, formée en 136, par un facteur t repré- position 270 O, formed at 136, by a factor t represented
sentant l'erreur d'angle de montage du gyroscope 12 autour de l'axe d'azimut z est opposé, comme l'indiquent le bloc sensing the mounting angle error of the gyroscope 12 about the azimuth axis z is opposite, as indicated by the block
158 et le point de sommation 160, à la différence des si- 158 and the point of summation 160, unlike
gnaux mémorisés dans les mémoires 44 et 48 en position 0 et en position 180 O, formée en 132. Le produit de la différence des signaux mémorisés dans les mémoires 44 et 48 en position 0 O et en position 180 O, formée en 132, par le facteur oC y représentant l'erreur d'angle de montage du gyroscope 12 autour de l'axe d'azimut z est opposé, comme l'indiquent le bloc 162 et le point de sommation 164, à la différence des signaux mémorisés dans les mémoires 46, 114 en position 90 et en position 270 O. registers stored in memories 44 and 48 in position 0 and in position 180 O, formed at 132. The product of the difference of the signals stored in memories 44 and 48 in position 0 O and in position 180 O, formed at 132, by the factor oC y representing the mounting angle error of the gyroscope 12 about the azimuth axis z is opposite, as indicated by the block 162 and the summing point 164, unlike the signals stored in the memories 46, 114 in position 90 and in position 270 O.
La figure 10 est un tableau du déroulement du proces- Figure 10 is a table of the progress of the process
sus de recherche du nord.northern research.
Au lieu des accéléromètres, on peut aussi utiliser Instead of accelerometers, you can also use
d'autres détecteurs de verticale, par exemple des niveaux. other vertical detectors, for example levels.
24879712487971
Il faut alors modifier le traitement des signaux conformé- It is then necessary to modify the signal processing according to
ment à la nature des signaux de ces détecteurs de verticale. the nature of the signals of these vertical detectors.
21 248797121 2487971
Claims (17)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803028649 DE3028649C2 (en) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | Device for determining the north direction |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2487971A1 true FR2487971A1 (en) | 1982-02-05 |
FR2487971B1 FR2487971B1 (en) | 1984-11-23 |
Family
ID=6108327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8110755A Granted FR2487971A1 (en) | 1980-07-29 | 1981-05-27 | APPARATUS FOR DETERMINING THE NORTHERN DIRECTION |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3028649C2 (en) |
FR (1) | FR2487971A1 (en) |
GB (1) | GB2080972B (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4433491A (en) | 1982-02-24 | 1984-02-28 | Applied Technologies Associates | Azimuth determination for vector sensor tools |
DE3346450C2 (en) * | 1983-12-22 | 1994-06-09 | Teldix Gmbh | Device for determining the north direction |
DE3541259A1 (en) * | 1985-11-22 | 1987-05-27 | Bodenseewerk Geraetetech | DEVICE FOR DETERMINING THE NORTHERN DIRECTION |
DE3925311A1 (en) | 1989-07-31 | 1991-02-07 | Bodenseewerk Geraetetech | AUTONOMOUSLY ADJUSTABLE ROTARY ARRANGEMENT WITH A TWO-AXIS PLATFORM |
DE4023349A1 (en) * | 1990-07-23 | 1992-01-30 | Bodenseewerk Geraetetech | METHOD FOR DETERMINING THE NORTH DIRECTION |
CN109459004B (en) * | 2018-12-11 | 2022-07-26 | 湖南云中赛博信息科技有限公司 | Measuring system and method capable of expanding measuring range of gyroscope |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2424517A1 (en) * | 1978-04-26 | 1979-11-23 | Bodenseewerk Geraetetech | NAVIGATION DEVICE FOR LAND, AIR OR MARINE VEHICLES |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2545025B2 (en) * | 1975-10-08 | 1980-09-11 | Bodenseewerk Geraetetechnik Gmbh, 7770 Ueberlingen | Navigation device for navigating land vehicles |
DE2903282C2 (en) | 1979-01-29 | 1981-03-12 | Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, 7770 Überlingen | Device for the automatic determination of the north direction |
DE2922411A1 (en) | 1979-06-01 | 1980-12-04 | Bodenseewerk Geraetetech | Automatic north direction determn. for vehicles - using gyroscope and computer deriving transformation matrix from two accelerometer outputs |
DE2922414C2 (en) * | 1979-06-01 | 1985-04-25 | Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, 7770 Überlingen | Course-attitude reference device |
DE2741274C3 (en) * | 1977-09-14 | 1980-07-31 | Bodenseewerk Geraetetechnik Gmbh, 7770 Ueberlingen | Device for the automatic determination of the north direction |
DE2922412C2 (en) * | 1979-06-01 | 1982-03-18 | Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, 7770 Überlingen | Self-aligning course and position reference device for navigating a vehicle |
-
1980
- 1980-07-29 DE DE19803028649 patent/DE3028649C2/en not_active Expired
-
1981
- 1981-04-23 GB GB8112610A patent/GB2080972B/en not_active Expired
- 1981-05-27 FR FR8110755A patent/FR2487971A1/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2424517A1 (en) * | 1978-04-26 | 1979-11-23 | Bodenseewerk Geraetetech | NAVIGATION DEVICE FOR LAND, AIR OR MARINE VEHICLES |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2487971B1 (en) | 1984-11-23 |
GB2080972A (en) | 1982-02-10 |
DE3028649C2 (en) | 1988-06-16 |
DE3028649A1 (en) | 1982-02-25 |
GB2080972B (en) | 1983-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0586302B1 (en) | On-board navigation system for aircraft comprising a side-looking synthetic aperture radar | |
FR2694638A1 (en) | A synthetic aperture image motion compensation method and device using a flight / position line reference system. | |
EP2541199B1 (en) | Spacecraft provided with a device for estimating its velocity vector with respect to an inertial frame and corresponding estimation method | |
FR2826447A1 (en) | HYBRID INERTIAL NAVIGATION METHOD AND DEVICE | |
FR2955934A1 (en) | ESTIMATION STABILIZED IN TURNING ANGLES OF PLATES OF AN AIRCRAFT | |
FR2667143A1 (en) | METHOD FOR MEASURING ANGLES, TRAJECTORIES, CONTOURS AND GRAVITY ANOMALIES USING GYROSCOPES AND INERTIAL SYSTEMS. | |
FR2920224A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING A ROTATIONAL SPEED OF AN AXISYMETRIC VIBRANT SENSOR, AND INERTIAL DEVICE USING THE METHOD | |
FR2824393A1 (en) | LONG-TERM NAVIGATION METHOD AND DEVICE | |
WO2010072917A1 (en) | Method for determining a heading in the direction of true north using an inertial measurement unit | |
EP0363243A1 (en) | Method and system for autonomously controlling the orbit of a geostationary satellite | |
EP0777128B1 (en) | Method and device for attitude measurement of a satellite | |
CA2091613C (en) | Method and device for detecting the relative positions and trajectories of two space vehicles | |
FR2515813A1 (en) | APPARATUS FOR THE AUTOMATIC DETERMINATION OF THE NORTHERN DIRECTION | |
FR2953588A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING A CAP BY ROTATING AN INERTIAL DEVICE | |
FR2532989A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR LIFTING A DRILLING | |
FR2487971A1 (en) | APPARATUS FOR DETERMINING THE NORTHERN DIRECTION | |
CA3100115A1 (en) | Method for harmonising two inertial measurement units with one another and navigation system implementing this method | |
EP2368088B1 (en) | Method for determining the rotation speed of an axisymmetrical vibrating sensor and inertial device for implementing said method | |
FR2589569A1 (en) | INERTIA AND DOPPLER LOOP FOR AN AIR NAVIGATION SYSTEM AND METHOD FOR IMPLEMENTING IT | |
EP0502770B1 (en) | Procedure and system for autonomous harmonization of equipments on bord of a vehicle, using means for measuring terrestrial gravitational field | |
FR2530806A1 (en) | APPARATUS FOR DETERMINING NORTHERN STEERING USING A GYROSCOPE INFLUENCED BY EARTH ROTATION | |
FR2802732A1 (en) | Receiver satellite position/inertial center hybrid combination method having navigation calculation speed/position inputs and inertial reference synthesized unit compared with best information kalman filter/navigation passed. | |
FR2513373A1 (en) | IMPROVEMENTS IN GYROSCOPIC NAVIGATION FACILITIES WITH STEERING OR STABILIZATION FUNCTIONS | |
CA2226566C (en) | Triaxial inertial navigation unit with several types of gyrometers | |
EP3980720B1 (en) | Method and device for resetting an inertial unit of a transport means on the basis of information delivered by a viewfinder of the transport means |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |