DE2923988A1

DE2923988A1 - Navigationseinrichtung fuer oberflaechenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2923988A1
Application number: DE19792923988
Authority: DE
Inventors: Jacques Barriac; Jean Doreau; Jacques Resseguier
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1980-01-03
Also published as: GB2023294B; IT1121290B; FR2428819A1; SE7905206L; SE448321B; GB2023294A; FR2428819B1; DE2923988C2; IT7923527A0; CH632591A5; JPS5536788A

Description

Patentanwälte Dipl.-Inc. IL Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, 928Ä§

Dr. Ing. H. Liska

THrt 8000 MÜNCHEN 86, DEN 1 ♦*·

POSTFACH 860 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

SOCIETE D'APPLICATIONS GENERALES D'ELECTRICITE

ET DE MECANIQUE SAGEM

6, Avenue d'Iena

75783 Paris Cedex 16 / Frankreich

Navigationseinrichtung für Oberflächenfahrzeuge

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,. ORIGINAL INSPECTED

Die Erfindung betrifft eine Navigationseinrichtung für Ober- flächenfahrzeuge, wobei dieser Ausdruck Fahrzeuge bezeichnen soll, die sich auf einer Materiefläche bewegen, also insbesondere einer Wasseroberfläche oder dem Erdboden.

Die Erfindung betrifft insbesondere Navigationseinrichtungen für Landfahrzeuge wie Panzer oder andere gepanzerte Fahrzeuge, da die Anwendung der Erfindung für derartige Fahrzeuge besonders interessant erscheint.

Man hat bereits vorgeschlagen, derartige Navigationseinrichtungen unter Verwendung einer um drei Achsen kreiselstabilisierten Plattform aufzubauen. Eine derartige Navigationseinrichtung erfordert einen erheblichen Raum und hohe Herstellungskosten.

Um diese Navigationseinrichtungen zu vereinfachen, wurde bereits vorgeschlagen, die bezüglich dreier Achsen kreiselstabilisierte Plattform durch eine um zwei Achsen kreiselstabilisierte Plattform zu ersetzen (die einen geringeren Raumbedarf hat und billiger ist), wobei die dritte Achse durch _ eine externe oder interne Pendelaufhängung ersetzt ist. Anordnungen dieser Art liefern Ergebnisse, deren Genauigkeit als ungenügend angesehen werden kann in bestimmten Anwendungsfällen, in denen die Stabilisierung der Pendelaufhängung der dritten Achse schlecht sein kann, wie beispielsweise im Falle gepanzerter Fahrzeuge, insbesondere im Falle von Kettenfahrzeugen wie Kampfpanzern und dergleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Navigationsein-.richtung mit einer um zwei Achsen kreiselstabilisierten Plattform anzugeben, die eine höhere Genauigkeit als die bisher

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bekannten Navigationseinrichtungen dieser Art aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Navigationseinrichtung für Oberflächenfahrzeuge, insbesondere Landfahrzeuge, vorgeschlagen, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine Plattform mit zwei Kardanrahmen, die um eine erste Plattformachse und eine zu dieser senkrechte zweite Plattformachse kardanisch gelagert ist, einen im Kern der Plattform angeordneten Kreisel mit zwei Freiheitsgraden oder Meßachsen, die parallel bzw. koaxial zu den beiden Plattformachsen gerichtet sind, wobei der Kreisel über eine Regelsteuerung die Kardanrahmen der Plattform gegenüber der Wirkung von mechanischen Reibungskräften im Bereich der Achsen stabilisiert, eine Vertikalenmeßeinrichtung zur Feststellung der Vertikalen bezüglich einer zur ersten Plattformachse parallelen oder koaxialen ersten Richtung und bezüglich einer zur Richtung des Drehimpulses des Kreisels parallelen zweiten Richtung, und eine Auswertevorrichtung, die erste Signale von den beiden Plattformachsen zugeordneten Lageanzeigern (beispielsweise Synchros) zur Anzeige der Lage bezüglich der Plattformachsen und von der Vertikalenmeßeinrichtung ausgesandte zweite Signale empfängt und derart ausgebildet ist, daß sie ausgehend von den ersten und zweiten Signalen und in Abhängigkeit eines Zeitsignales, welches die von dem Fahrzeug zum Durchlaufen einer bestimmten Strecke benötigte Zeit angibt, den als Abweichwinkel bezeichneten Winkel zwischen der Drehachse des Kreisels und der Nordrichtung berechnet, so daß man ausgehend von den beiden Komponenten dieses Abweichwinkels den Kurs des Fahrzeuges bestimmen kann.

Aus der Kenntnis -des Kurses kann man dann zusammen mit einem 'Distanzsignal, welches die durchlaufene Entfernung wiedergibt, die Position des Fahrzeuges berechnen.

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Bei der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung werden also die bei den herkömmlichen Navigationseinrichtungen getroffenen Maßnahmen bezüglich einer dritten Achse (ob diese nun kreiselstabilisiert ist oder einfach von einer Pendelaufhängung gebildet ist) ersetzt durch eine Messung der Vertikalen, die als Grundlage für die Korrekturberechnungen dient. Man erhält auf diese Weise eine Navigationseinrichtung, die dank der mit hoher Präzision durchführbaren Vertikalenmessung in ihrer Gesamtheit eine höhere Genauigkeit aufweist als die bisher bekannten Navigationseinrichtungen, die um zwei Achsen stabilisierte Kreiselplattformen verwenden.

Mit der Erfindung wird ferner eine Navigationseinrichtung geschaffen, in der verschiedene funktionelle Schleifen (die sich auf ein Suchen der Nordrichtung oder eine Haltung des Kurses beziehen können) durch Berechnungsverfahren dargestellt werden und nicht physisch durch eine Präzessionssteuerung des Kreisels bezüglich Achsen, die gegenüber der Erde fest sind. Dies trägt dazu bei, die Genauigkeit der gesamten Navigationseinrichtung gegenüber bisher bekannten Navigationseinrichtungen zu erhöhen.

Die Vertikalenmeßeinrichtung kann gebildet sein

a) von einer Beschleunigungsmeßeinrichtung mit zwei Meßachsen

(bestehend aus zwei Beschleunigungsmessern mit je einer Achse oder einem Beschleunigungsmesser mit zwei Achsen), oder

b) von Nivelliereinrichtungen, oder

c) von einer internen automatischen Vorrichtung, die in Richtung der ersten Plattformachse ausgerichtet ist (einachsiger

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Beschleunigungsmesser oder Nivelliervorrichtung) und eine externe Vorrichtung zur manuellen Nivellierung der zweiten Plattformachse.

Bei einem Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung werden folgende Schritte nacheinander durchgeführt:

In dem in Ruhe befindlichen Fahrzeug wird zunächst eine selbsttätige vorläufige Peilung der Nordrichtung vorgenommen, indem man die Drehachse des Kreisels so einstellt, daß sie koaxial oder wenigstens im wesentlichen koaxial zur Nordrichtung verläuft. Diese Einstellung erfolgt durch Betätigung der die Kardanrahmen der Plattform steuernden Drehmomentgeber .

Danach wird der Kreisel entsperrt, wobei die Kardanrahmen stabilisiert sind.

Man berechnet hierauf den Abweichwinkel zwischen der Drehachse des Kreisels und der Nordrichtung sowie die Abweichung von dem rechten Winkel zwischen der Drehachse des Kreisels und der Richtung der Schwerkraft. Hieraus wird der Kurs des stehenden Fahrzeuges bestimmt.

Während der vorstehend beschriebenen Maßnahmen werden die Abweichungen, die von einem sogenannten festen Drehmoment herrühren, physisch im Bereich des Kreisels korrigiert, während die als Unwuchtabweichungen bezeichneten Abweichungen durch Rechnung im Bereich der Auswertevorrichtung korrigiert werden.

Hierauf kann das Fahrzeug in Bewegung gesetzt werden, wobei der Kreisel im folgenden nur als Kurshalter dient und nicht

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mehr die Nordrichtung sucht. Die Einrichtung liefert auf
diese Weise den Kurs des Fahrzeuges.

Diese Funktion des Suchens der Nordrichtung des_ Kreisels wird durch klassische Berechnungsmethoden erreicht, wobei der Kern der Plattform dadurch vororientiert wird, daß man die mit den beiden Kardanrahmen der Plattform gekoppelten Motoren betätigt.

Die Vertikalenmeßeinrichtung ermöglicht es, dank jener von ihr erzeugten zweiten Signale, die einer Neigung der Drehachse des Kreisels gegenüber zwei Achsen entsprechen, die Drehgeschwindigkeit des Kerns der Plattform gegenüber der Erde zu bestimmen und daraus die Abweichung der" Drehachse des Kreisels gegenüber der Nordrichtung und gegenüber der Richtung der Schwerkraft abzuleiten. _ -

Es ist zu bemerken, daß bei dieser Art der Einrichtung nicht versucht wird, die Drehachse des Kreisels in die Meridianebene zurückzubringen. .

Dieser Vorgang" kann ferner dadurch bewirkt werden, daß man Korrekturen zur Wiederaufrichtung berücksichtigt, die auf Messungen der Vertikalen beruhen, indem man die Drehachse des Kreisels durch elektrische Präzession horizontal hält.

Die Ablesung des Kurses erfolgt in der Weise, daß man das Positionssignal des zweiten Kardanrahmens (entsprechend
seiner Lage bezüglich des Fahrzeuges) verwendet und mit einem Fehlersignal korrigiert (Kardanfehler), indem man einerseits die Positionswert-e der Kardanrahmen der Plattform relativ zueinander und andererseits die Neigung gegenüber der Ost-West-Achse verwendet.

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Diese Art des Vorgehens bietet gegenüber den herkömmlichen Einrichtungen nach Art eines Kreiselkompasses den Vorteil, daß man kürzere Reaktionszeiten und eine höhere Genauigkeit erhält.

Was die Einhaltung des Kurses durch den Kreisel betrifft, so macht man sich die Tatsache zunutze, daß der Kern der Kreiselplattform bereits auf die Nordrichtung ausgerichtet ist mit einem bekannten Fehler, der nach dem Anhalten des Fahrzeuges nach Ablauf einiger Minuten von dem Kreisel angegeben wird.

Um diese Orientierung bei fahrendem Fahrzeug beizubehalten, ist der Navigationseinrichtung eine Beschleunigungsmeßeinrichtung zugeordnet, die, wie bereits oben beschrieben, einen mit zwei Meßachsen versehenen Beschleunigungsmesser oder zwei mit jeweils einer Achse versehene Beschleunigungsmesser umfaßt, wobei die Beschleunigungsmesser eine hohe Genauigkeit und eine sehr kurze Ansprechzeit besitzen (großer Durchlaßbereich) .

Während einer Bewegung des Fahrzeuges bleibt der Kreisel entsperrt und stabilisiert die beiden Kardanrahmen der Plattform, wobei er lediglich bezüglich der von dem sogenannten "festen Drehmoment" herrührenden Abweichungen korrigiert wird.

Die Drehachse des Kreisels bleibt gegenüber den Sternen fest, wobei sie jedoch bezüglich der Erde einen Kegel beschreibt, der jedoch exakt voraussehbar und daher berechenbar ist.

Aufgrund der genauen Messung der Vertikalen (diese Messung kann durch die Beschleunigungsmeßvorrichtung oder durch zwei

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den beiden Plattformachsen zugeordnete Lageanzeiger durchgeführt werden) ist es möglich, bei gleichzeitiger Kenntnis der durchlaufenen Entfernung (Entfernungssignal) und der verstrichenen Zeit (Zeitsignal) den Abweichwinkel zwischen der Drehachse des Kreisels und der Nordrichtung zu berechnen, wobei dieser Winkel in berechenbarer Weise aufgrund der Erddrehung variiert.

Diese Art des Vorgehens besitzt den Vorteil gegenüber dem bei den bisher bekannten Vorrichtungen verwendeten Verfahren, daß die Fehler eliminiert werden, die von der Einwirkung der Präzessionsmomente zur Kompensation der Erddrehung in den Richtungen herrühren, die mit dem Fehler behaftet sind, der von der scheinbaren Vertikalen" herrührt. Aus dem gleichen Grunde werden die sogenannten Unwuchtabweichungen durch" Rechnung in der Auswertevorrichtung kompensiert.

Um die Berechnungen zu erleichtern und damit den Aufbau der Auswertevorrichtung zu vereinfachen ohne dabei die vorstehend genannten Vorteile einzubüßen, ist es vorteilhaft, eine Regelschleife vorzusehen, mit deren Hilfe die Drehachse des Kreisels in einer horizontalen Ebene gehalten wird. Somit führt die Drehachse des Kreisels in der horizontalen Ebene eine lineare, gleichfömige und periodische Azimutbewegung aus, deren Periode gleich der Periode eines Foucaültschen Pendels ist (33 Stunden für einen Umlauf bei einer geographischen Breite von 45°).

Zu diesem Zweck ist die Auswertevorrichtung derart ausgebildet, daß sie ein Steuersignal liefert, welches einem der zwei Motoren zur "Erzeugung eines Präzessionsmomentes des "Kreisels zugeführt wird, um so die Drehachse des Kreisels in einer horizontalen Ebene zu halten.

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Im folgenden soll nun das Navigationsprinzip erläutert werden, das mit der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung durchführbar ist.

Das Entfernungs- oder Distanzsignal wird in zwei Komponenten zerlegt, von denen die eine senkrecht zu der von den beiden Plattformachsen aufgespannten Ebene gerichtet ist und von denen die andere in Richtung der ersten Plattformachse verläuft.

Die von der Vertikalenmeßeinrichtung gelieferten zweiten Signale ermöglichen es, eine Korrektur hinsichtlich der Neigung der Oberfläche durchzuführen, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt, so daß ein korrigiertes Entfernungssignal erhalten wird, das auf eine horizontale Ebene bezogen ist.

Dank der sehr kurzen Ansprechzeit (große Bandbreite oder Durchlaßbreite) der Vertikalenmeßeinrichtung (Beschleunigungsmeßvorrichtung) ist es möglich, die Schwankungen der scheinbaren Vertikalen(Vibrationen des Fahrzeugs, Unebenheiten der Oberfläche, auf denen sich das Fahrzeug bewegt) wirksam auszufiltern.

Es ist ferner vorteilhaft, eine Kompensationsvorrichtung vorzusehen, um innerhalb der Auswertevorrichtung die Abweichungen zu korrigieren, die zwischen dem Bewegungsvektor des Fahrzeuges und der Bezugsrichtung der stabilisierten Plattform auftreten.

Dank dieser Kompensationsvorrichtung ist es möglich, in der Auswertevorricht'jng einen Skalenfaktor einzuführen, der dem Verschleiß der Bewegungsorgane (Räder und/oder Ketten) des Fahrzeuges Rechnung trägt, wenn es sich um ein Landfahrzeug handelt.

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Man kann insbesondere die Zerlegungsforinel gemäß den beiden folgenden Achsen verwenden:

horizontale Ost-West-Achse, und
horizontale Nord-Süd-Achse

Δ N = Δ S_n (1 - § ) cosOC cos (ψ + V )
In dieser Formel bezeichnen:

(1 - ™r ) den Skalenfaktor, der aus einem die Summe der

Ja.

durchlaufenen Entfernungen darstellenden Koeffizienten K und einem von dem Fahrzeug abhängigen Koeffizienten K ermittelt wird,

QL den zwischen dem Bewegungsvektor V des Fahrzeuges und der Ebene eingeschlossenen Winkel, die von den
Achsen XX und YY aufgespannt wird (#· erhält man dabei zum Teil aus den von dem Kreisel gelieferten Anzeigen und zum Teil von den durch die Beschleunigungsmeßvorrichtung gelieferten Anzeigen),

\p den (großenteils vorhersehbaren) Abweichwinkel zwischen der Drehachse des Kreisels und der Nordrichtung (in horizontaler Projektion), und

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die Winkeldifferenz zwischen der horizontalen Projektion des Bewegungsvektors V? des Fahrzeuges und der Bezugsachse des Kreisels, wobei dieser Winkel dem von einem der Lageranzeiger gelieferten und um den Kardanfehler korrigierten Wert entspricht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beiliegenden Figuren die Erfindung anhand eines Anwendungsfalles und bevorzugterAusführungsformen beschreibt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen'Navigationseinrichtung für Landfahrzeuge und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung zur Haltung des Kurses eines Landfahrzeuges.

Die in der Fig. 1 in einer einer horizontalen Lage eines Fahrzeuges entsprechenden Stellung wiedergegebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung für Landfahrzeuge umfaßt folgende Teile:

a) eine Plattform 1 mit zwei Kardanrahmen und zwei senkrecht aufeinanderstehenden Achsen YY und ZZ;

b) einen von dem Kern 3 der Plattform 1 getragenen Kreisel 2 mit. zwei Meß- oder Ansprechachsen U) _γ und Ci^, die parallel (oder koaxial) zu den beiden Plattformachsen YY und ZZ gerichtet sind, wobei der Kreisel 2 über eine Regelsteuerung

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ORIGINAL INSPECTED

die beiden Kardanrahmen der Plattform 1 gegenüber den mechanischen Reibungskräften im Bereich der Achsen stabilisiert;

c) eine Vertikalenmeßeinrichtung 4 zur Feststellung der Vertikalen bezüglich einer parallel oder koaxial zur Plattformachse YY verlaufenden ersten Richtung f und einer parallel zur Drehachse H des Kreisels 2 und damit parallel oder beinahe parallel zur Richtung XX des Drehimpulses des Kreisels 2 verlaufenden zweiten Richtung f ; und

d) eine Auswertevorrichtung 5, welche erste Signale Sc> und S-^„ empfängt, die von den beiden Plattformachsen YY und ZZ zugeordneten Positionsgebern 6 und 6„ erzeugt werden. Die Auswertevorrichtung empfängt ferner zweite Signale S^_x und S_-Cy, die von der Vertikalenmeßeinrichtung 4 erzeugt werden* Die Auswertevorrichtung 5 ist so ausgebildet, daß sie ausgehend von den ersten Signalen S₀^y, S^₇ und den zweiten Signalen S-. , S-_v und in Abhängigkeit eines Zeitsignales S„, welches die von dem Fahrzeug zum Durchlaufen einer bestimmten Entfernung benötigte Zeit angibt, den Abweichwinkel \p zwischen der Drehachse H des Kreisels 2 und der Nordrichtung berechnet.

Man kann auf diese Weise, ausgehend von den beiden Komponenten dieses Abweichwinkels, den Kurs des Fahrzeuges bestimmen.

Die Stabilisierung der Plattform 1 durch den Kreisel 2 erfolgt in klassischer Weise mit Hilfe zweier Winkelpositionsgeber innerhalb des Kreisels 2 und zweier Regelmotoren an den Kardanachsen der Plattform 1, wobei die Winkelpositionsgeber und die Regelmotoren nicht dargestellt sind.

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Die Winkelpositionsgeber können von Resolvern oder Synchros gebildet sein.

Der Kreisel 2 kann von einem Kreisel gebildet sein, der unter der Typenbezeichnung*S*von der Anmelderin vertrieben wird.

Die Vertikalenmeßeinrichtung 4 umfaßt vorzugsweise eine Beschleunigungsmeßeinrichtung/ die von dem Kern der Plattform 1 getragen wird und zwei Meß- oder Ansprechrichtungen f_y und f besitzt.

Man kann auch die Beschleunigungsmeßeinrichtung aus zwei Beschleunigungsmessern zusammensetzen, die jeweils eine Meßachse besitzen, wobei die eine in die Richtung f_v und die andere in die Richtung f zeigt. Es scheint jedoch vorteilhaft zu sein, die Beschleunigungsmeßeinrichtung aus einem einzigen Beschleunigungsmesser mit zwei Meßachsen zu bilden, von denen die eine in die Richtung f und die andere in die Richtung f zeigt. Ein derartiger Beschleunigungsmesser mit zwei Meßachsen kann von einem Beschleunigungsmesser gebildet sein, wie er unter der Typenbezeichnung F2 von der Anmelderin vertrieben wird.

Gemäß einer Ausführungvariante der Erfindung kann die Vertikalenmeßeinrichtung 4 zwei Nivelliereinrichtungen umfassen, die von dem Kern 3 der Platteform 1 getragen werden und längs der beiden Meßachsen ί_χ bzw. f_y ausgerichtet sind, wobei f parallel oder koaxial zur Plattformachse YY verläuft und f senkrecht zu der letztgenannten Achse gerichtet ist.

.Derartige Nivelliervorrichtungen können von elektrolytischen Vorrichtungen derart gebildet sein, wie sie unter der Typen bezeichnung "Niveaux VARS" von der Anmelderin vertrieben werden.

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In der Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die sich auf eine Vorrichtung bezieht, die nur die Aufgabe der Kurshaltung erfüllt. In der Fig. 2 sind die gleichen Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.

Die Vertikalenmeßeinrichtung 4 umfaßt eine selbsttätig arbeitende interne Vorrichtung 4a mit einer in Richtung der Plattformachse YY weisenden Achse, welche die Neigung der Drehachse H des Kreisels 2 feststellt (Beschleunigungsmesser mit einer Achse oder Nivelliervorrichtung), und eine im Handbetrieb arbeitende externe Vorrichtung 4b mit zwei Achsen, welche eine manuelle Nivellierung der Achse ZZ der Plattform 1 ermöglicht. . ■ ■_ _ . . ^r

Es ist zu bemerken, daß eine einzige Achse zur Messung der Neigung des Kernes 3 der Plattform 1 genügt.

Die selbsttätig arbeitende interne Vorrichtung mit einer Achse f kann von einem Beschleunigungsmesser 4a mit einer Meßachse gebildet sein, der auf dem Kern 3 der Plattform 1 angeordnet ist. _■".'■-■■ :

Die manuell betätigbare externe Vorrichtung mit zwei Achsen f und f„ kann von einer Richtwaage (Libelle) 4b gebildet sein, die auf einem Träger 11 angeordnet ist, der am Fahrzeugrahmen kardanisch aufgehängt ist und als Träger für die Plattform 1 dient. _

Um diesen Träger 11 horizontal aus zurichten,- sind vier Ärretierschratiben 12 -vorgesehen = ;

Wie die Fig. 1 zeigt, ist die Auswertevorrichtung 5 vorzugsweise so ausgebildet, daß sie zwei Steuersignale S__Y und S_r7 liefert, die jeweils einem Motor zur Erzeugung eines Präzessionsmomentes des Kreisels 2 zugeführt werden und auf die beiden Achsen YY und ZZ der Plattform 1 in der Weise einwirken, daß die Drehachse H des Kreisels 2 in einer horizontalen Ebene gehalten wird. Diese beiden nicht dargestellten Motoren sind in herkömmlicher Weise in dem Kreisel 2 angeordnet, der, wie dies bereits oben gesagt wurde, einem Kreisel entsprechen kann, wie er unter der Typenbezeichnung'S * von der Anmelderin vertrieben wird.

Das Entfernungs- oder Distanzsignal S_D und das Zeitsignal S_T können von einem Wegstreckenmesser 8 (Fig. 1) bzw. auf der Basis der von der Auswertevorrichtung 5 aufintegrierten Zeit ermittelt werden.

Das dem Abweichwinkel W entsprechende Signal kann ebenso wie der Kurs des Fahrzeuges von einer Anzeigevorrichtung 10 (Fig. 1) angezeigt werden.

Was die Kompensationsvorrichtung zur Korrektur der Abweichungen zwischen dem Bewegungsvektor V_Q des Fahrzeuges und der Drehachse H des Kreisels 2 betrifft, so kann diese von einem numerischen Rechner gebildet sein, der bekannt ist und daher weder dargestellt noch beschrieben ist. Ein solcher Rechner wird beispielsweise unter der Typenbezeichnung'üTD 30 von der Anmelderin vertrieben.

BUS 3 3IU¹BTI*

L e e r s e i t e

Claims

- -sr -

Patentansprüche

' , 1. jNavigationseinrichtung für Oberflächenfahrzeuge, insbe- ^ sondere Landfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine Plattform

(1) mit zwei Kardanrahmen, die um zwei zueinander senkrechte Plattformachsen (YY, ZZ) kardanisch gelagert ist, einen im Kern der Plattform (1) angeordneten Kreisel (2) mit zwei Meß- oder Ansprechachsen (&> , (*>₇) , die parall bzw. koaxial zu den beiden Plattformachsen (YY, ZZ) gerichtet sind, wobei der Kreisel (2) über eine Regelsteuerung die Kardanrahmen der Plattform (1) stabilisiert, eine Vertikalenmeßeinrichtung (4.) zum Feststellen der Vertikalen bezüglich einer zur Plattformachse (YY) parallelen oder koaxialen ersten Richtung (fy) und einer zur Achse (XX) des Drehimpulses des Kreisels

(2) parallelen zweiten Richtung (f ') , und eine Auswertevorrichtung (5), welche erste Signale (S_£t!!Y und S_to„) von den beiden Plattformachsen (YY, ZZ) zugeordneten Lageanzeigern (6_γ, 6„) und zweite Signale (S_fx und S^_y) von der Vertikalenmeßeinrichtung (4) empfängt und derart ausgebildet ist, daßsie in Abhängigkeit der ersten und zweite Signale (S^ , S^₂; S^_y und S.p_y) und in Abhängigkeit eines Zeitsignales (S_T) welches die vom Fahrzeug zum Durchlaufen einer bestimmten Strecke benötigte Zeit angibt, den Abweichwinkel· (ψ) zwischen der Drehachse (H) des Kreisels (2) und der Nordrichtung bestimmt, so daß man, ausgehend von den beiden Komponenten des Abweichwinkels (ψ) den Kurs des Fahrzeuges bestimmen und ausgehend von einem die durchlaufene Distanz wiedergebenden Entfernungssignal (S_n) und dem ermittelten Kurs die Position des Fahrzeuges berechnen kann. ^: .

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2. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalenmeßeinrichtung (4) eine im Kern (3) der Plattform (1) angeordnete Beschleunigungsmeßvorrichtung mit zwei Ansprechachsen (f_v, f„) aufweist.
3. Navigationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsmeßvorrichtung zwei Beschleunigungsmesser mit jeweils einer Ansprechachse umfaßt, von denen die eine in die eine Richtung (f_v) und die andere in die andere Richtung (f ) weist.
4. Navigationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsmeßvorrichtung einen Beschleunigungsmesser mit zwei Ansprechachsen aufweist,' von denen die eine in die eine Richtung (f„) und die andere in die andere Richtung (f_y) weist.
5. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalenmeßeinrichtung (4) Nivelliervorrichtungen umfaßt, die von dem Kern der Plattform (1) getragen sind und längs zweier Ansprechachsen (f_v, f„) ausgerichtet sind, von denen die eine parallel oder koaxial zu einer Plattformachse (YY) und die andere (f_v) senkrecht zu dieser Plattformachse gerichtet ist.
6. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, die nur zur Kurshaltung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalenmeßeinrichtung (4) eine selbsttätig arbeitende interne Vorrichtung (4a) mit einer in Richtung einer Plattformachse verlaufenden Achse und eine manuell betätigbare externe Vorrichtung (4b) mit zwei Achsen zur manuellen Nivellierung μΐηίαβ^ die in Richtung der anderen Plattformachse ausgerichtet ist.

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7. Navigationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aüswertevorrichtung (5) ferner zur Erzeugung zweier Steuersignale (S- -und S₀₁₇) ausgebildet ist, die zwei Motoren zur Erzeugung eines Präzessionsmomentes des Kreisels (2) zugeführt werden, die ihrerseits auf die beiden Plattformachsen (YY und ZZ) einwirken, derart, daß die Drehachse (H) des Kreisels (2) in einer horizontalen Ebene gehalten wird.
8. Verfahren nur Navigation unter Verwendung einer Navigationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

bei unbewegtem Fahrzeug wird zunächst eine vorläufige Einstellung auf die Nordrichtung vorgenommen, indem die Drehachse des Kreisels koaxial oder im wesentlichen koaxial zur Nordrichtung eingestellt wird, wobei diese Einstellung durch Betätigung von den beiden Kardanrahmen der Plattform 1 zugeordneten Motoren zur Erzeugung eines Steuerdrehmomentes durchgeführt wird;

dann wird der Kreisel (2) entriegelt, wobei die Kardanrahmen stabilisiert sind;

man berechnet den Abweichwinkel .(ψ)' zwischen der Drehachse (H) des Kreisels (2) und der Nordrichtung sowie die Abweichung von dem zwishen der Drehachse (H) des Kreisels (2) und der Richtung der Schwerkraft eingeschlossenen rechten Winkel; und

man berechnet den-Kurs des in Ruhe befindlichen Fahrzeuges, worauf dieses in Bewegung gesetzt werden kann und wobei der Kreisel (2) nachfolgend nur zur Kurshaltung verwendet wird.

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