DE3111130A1 - Betriebsverfahren fuer eine fahrzeugnavigationseinrichtung und anordnungen zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Betriebsverfahren fuer eine fahrzeugnavigationseinrichtung und anordnungen zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number
DE3111130A1
DE3111130A1 DE19813111130 DE3111130A DE3111130A1 DE 3111130 A1 DE3111130 A1 DE 3111130A1 DE 19813111130 DE19813111130 DE 19813111130 DE 3111130 A DE3111130 A DE 3111130A DE 3111130 A1 DE3111130 A1 DE 3111130A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gyro
vehicle
angle
change
course
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.)
Pending
Application number
DE19813111130
Other languages
English (en)
Inventor
Werner Dr.-Ing. 6901 Wiesenbach Auer
Peter Ing.(grad.) 6903 Neckargemünd Welker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rockwell Collins Deutschland GmbH
Original Assignee
Teldix GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teldix GmbH filed Critical Teldix GmbH
Priority to DE19813111130 priority Critical patent/DE3111130A1/de
Priority to DE19823207551 priority patent/DE3207551A1/de
Priority to DE19823250014 priority patent/DE3250014C2/de
Publication of DE3111130A1 publication Critical patent/DE3111130A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Navigation (AREA)

Description

  • Betriebsverfahren für eine Fahrzeugnavigations-
  • einrichtung und Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Fahrzeug-Navigationsanordnung, die einen Weggeber, der der Fahrzeugbewegung entsprechende Signale erzeugt, eine Kreiselanordnung, die fortlaufend die Ausrichtung des Fahrzeugs gegenüber einer Bezugsrichtung erfaßt und eine Auswerteschaltung enthält, die die vom Weggeber und der Kreiselanordnung erhaltenden Signale verarbeitet und beim Ausbleiben von die Fahrzeugbewegungen anzeigenden Signalen des Weggebers eine Einrichtung wirksam macht, die die bei Stillstand des Fahrzeugs auftretende Drift der Kreiselanordnung wenigstens weitgehend unberücksichtigt - läßt.
  • Weiterhin sind Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens Gegenstand der Erfindung.
  • Fahrzeug-Navigationsanlagen der hier angesprochenen Art weisen beispielsweise als Kreiselanordnung zumindest einen Kurskreisel oder eine Betriebsart "Kurshalten" auf, mittels dem die augenblickliche Ausrichtung der Fanrzeugachse gegenüber einer Bezugsrichtung, z.B. Nord, bestimmt wird. Hierzu zeigt die Kurskreiselachse entweder selbst nach Nord oder aber in eine beliebige, aber um einen bekannten Winkel &k von Nord abweichende Richtung. Im erstgenannten Fall ist die gemessene Ausrichtung der Fahrzeugachse gegenüber dann Bezugswert (Nord) direkt der Kurs des Fahrzeugs, während im Fall der beliebigen Ausrichtung des Kurskreisels sich der Kurs « aus dem Meßwert iF der Fahrzeugachse gegen die Ausrichtung des Kurskreisels und dem Winkel ROCK nach der Beziehung ergibt: zu K O K + Aus dem Kurswinkel d und den Signalen des Weggebers läßt sich in der Auswerteschaltung jeweils der .augenblickliche Standort des Fahrzeugs berechnen.
  • Bekanntlich weist jedoch jeder Kurskreisel auch einen Driftanteil auf, der weder nach Größe-noch nach Richtung bekannt ist, jedoch einen von der Güte des Kreisels abhängigen maximalen Wert aufweist. Um die hierdurch auflaufende Verfälschung des Kurswerts klein zu halten sind verschiedene Verfahren bekannt; so die zusätzliche Verwendung eines nordweisenden Kreisels; mit dem die Kurskreiselausrichtung von Zeit zu Zeit neu bestimmt wird, oder das Anfahren von bekuinten Orten und einer Errechnung der Abweichung aus dem festgestellten Standort fehler.
  • Navigationsanlagen mitführende Fahrzeuge, z.B. militärische Fahrzeuge, insbesondere Panzer, stehen innerhalb eines Einsatzes einen Großteil der Einsatzzeit still. Auch in dieser Stillstandzeit driftet der Kurskreisel. Es ist bekannt (DE-OS 19 15 477), die Drift während des Stands dadurch zu unterdrücken, daß man bei Ausbleiben von die Fahrzeugbewegung anzeigenden Signalen, den Kreisel verriegelt, d.h., seine Drallachse während des Halts in Übereinstimmung mit der bei Beginn des Fahrzeughalts eingenommenen Stellung hält.
  • Bei dieser Driftunterdrückung bei Fahrzeughalt kann es beim Wiederanfahren zu erheblichen Winkelfehlern kommen, da bis zum Eintreffen von die Fahrzeugbewegungen anzeigenden Signalen, die die Verriegelung wieder aufheben, bereits erhebliche Änderungen der Ausrichtung der Fahrzeugachse und wegen der Verriegelung damit auch der Kurskreiselausrichtung zustande kommen können. Dieser Fehler kann bei Anfanren eines Radfahrzeugs mit großem Lenkradeinschlag, insbesondere jedoch bei Kettenfahrzeugen, di Drehbewegungen auf der Stelle ausführen können, auftreten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Kreiseldriftunterdrückung bei Fahrzeughalt das Auftreten dieses Winkelfehlers zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Gegenstand der Erfindung sind auch verschiedene Anordnungen zur Durchführung dieses Betriebsverfahrens.
  • Wird z.B. bei einer Navigationsanlage der Winkel XF zwischen Fahrzeugausrichtung und der Ausrichtung des Kurskreisels als ein diesem Winkel entsprechendes Signal von Abgriff des Kreisels ausgegeben, so werden gemäß einer Ausführungsform Vergleichsmittel vorgesehen, in denen die fortlaufend nacheinander ermittelten Winkel aF (oder der davon abhängige Winkel miteinander verglichen werden. Solange die Anderung des Winkels einen vorgegebenen Wert A, der der Summe der maximal möglichen Drift dieses Kreisels plus einem Sicherheitszuschlag entspricht, nicht überschreitet, wird unterstellt, daß das Fahrzeug noch steht. Über Sperrmittel wird dann verhindert, daß diese Winkeländerungen aufgrund der Drift in die Kursberechnung eingehen und damit einen Fehler bewirken. Wird ;jedoch festgestellt, daß der Betrag A überschritten wird, so werden die Sperrmitsel sofort entsperrt, da nun eine Fahrzeugbewegung vorliegen muß. Da sich jedoch die Ausrichtung des Kurskreisels in der Haltezeit gegenüber dem Kreiselgehäuse und damit auch gegenüber der Ausrichtung gegen die Bezugsrichtung um iid verdreht hat, muß noch der Winkel N um vorzeichenrichtig korrigiert werden.
  • Es gibt auch Kreisel, bei denen der Abgriff zwischen dem fahrzeugfesten Kreiselgehäuse und dem äußeren Kreiselrahmen nach Verdrehung um jeweils einen sehr kleinen Winkel von z.B. sechs Winkelminuten einen Änderungsimpuls abgibt.
  • Die Drehrichtung ergibt sich hier durch Impulse unterschiedlicher Polarität. Auch hier wird bei Ausbleiben von Wegimpulsen die weitere Berücksichtigung dieser Impulse in der Auswerteschaltung zunächst unterbrochen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird in vorgegebenen kleinen Zeitabständen von z.B. 10 sec. kontrolliert, ob die Summe der Änderungsimpulse, die vorzeichengerecht addiert wurden, eine obere oder untere Schwelle, die der maximalen Drift des Kreisels plus einem Sicherheitszuschlag entspricht, über- bzw. unterschreiten. Ist dies der Fall, so wird Fahrt unterstellt und die aufaddierten Änderungsimpulse werden zur Korrektur des Winkels NF benutzt. Wird dagegen keine der Schwellen überschritten, so erfolgt keine Korrektur des Winkels NFw da dann nur ein Driften des Kreisels unterstellt wird. Der bei Fahrzeughalt aufgelaufene Driftwert braucht hier im Gegensatz zu dem obigen Ausführungsbeispiel nicht bei den Winkeln fF und N berücksichtigt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch mit einer Anordnung durchführen, bei der bei Ausbleiben von Wegimpulsen ein an der Präzessionsachse angebrachter Drehmomentenerzeuger mit einem solchen Strom beaufschlagt wird, daß eine Präzessionsbewegung um die Azimutachse zustandekommt, die etwas größer als die Auswanderungsgeschwindigkeit bei maximaler Drift ist. Außerdem sind Schaltmittel vorgesehen, die dann bei einer vorgegebenen geringen Änderung der Kreiselausrichtung -und zwar in beiden Drehrichtungen- ein Signal erzeugen, das zur Umpolung des Stroms des Drehmomentengebers herangezogen wird und damit eine Präzessionsbewegung in Gegenrichtung bewirkt. Damit pendelt die Kreiselausrichtung in einem kleinen Bereich um die bei Beginn des Fahrzeughalts vorhandene Ausrichtung. Die Drift kann die Kreiselausrichtung nicht aus diesem Bereich heraus bringen, da der Driftbewegung die auf jeden Fall größere Präzessionsbewegung überlagert ist. Tritt dagegen eine Änderung der Kreiselausrichtung mit einer Drehgeschwindigkeit auf, die größer als die Präzessionsbewegung durch den Momentenerzeuger ist, so kann. die Präzessionsbewegung die Überschreitung des Bereichs nicht verhindern; die Änderungen der Ausrichtung des Kreisels gehen, da eine Sperrung hier nicht erfolgte, sofort in die Bestimmung des Winkels cL F ein. Zwar wird die Änderung durch die gegenläufige Präzessionsbewegung etwas verfälscht; da die PrEzessionsgeschwindigkeit jedoch gering ist, aurdem die Drehrichtung weiter geändert. wird, und schon in kurzer Zeit (wenige Sekunden) ein Wegimpuls erwartet werden kann, der den Drehmomentengeber abschaltet, ist der hierdurch bedingte Fehler vernachlässigbar. Da durch die Drift bei Halt keine Fehlausrichtung des Kreisels aufläuft, braucht hier auch keine Korrektur der Winkel tF und s erfolgen.
  • Gibt der Abgriff des Kreisels Änderungsimpulse bei Verdrehung der Azimutachse ab, so bewirken diese Änderungsimpulse die Stromumpolung.
  • Ein besonderer Vorteil dieses Driftermittlungsverfahrens liegt darin, daß man nicht - wie sonst üblich - eine bestimmte Zeit den Kreisel beobachtet, sondern praktisch die ganze vorher nicht bekannte Standzeit eines Fahrzeuges als Zeitbasis verwenden kann, was zu einer hohen Genauigkeit führt.
  • -Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen Fig. 1 - ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Abgriff des Kurskreisels ein dem Winkel 4 entsprechendes Signal abgibt, Fig. 2 u. 3 - Ausführungsbeispiele, bei denen der Abgriff Änderungsimpulse -Inkrementeliefert, Fig. 4 - ein Ausführungsbeispiel, bei dem während des Fahrzeughalts der äußere Rahmen des Kreisels in einer Pendelbewegung um seine Ausrichtung bei Beginn des Fahrzeughalts gehalten wird.
  • In der Fig. 1 ist mit 1 ein Kurskreisel, mit 2 ein Weggeber, der nach bestimmten Wegabschnitten von z.B. 1 m einen Impuls abgibt und mit 3 eine Auswerteschaltung bezeichnet.
  • Bei der ersten der oben beschriebenen Anordnungen wird die während des Fahrzeughalts aufgrund der Drift auflaufende Kreiselverdrehung bestimmt, um damit den neuen Winkel zu bestimmen. Diese Kreiselverdrehung ist damit ein Maß der Drift des Kreisels. Diese wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung unter Berücksichtigung der Haltezeit in Winkelgrad pro Zeiteinheit bestimmt. Sie kann in der Folgezeit zur Korrektur der Verfälschung des Kurses - und zwar direkt oder nach einer Bewertung mit einem Faktor C 1 9 durch die Kreiseldrift herangezogen werden. Auch bei den anderen angegebenen Lösungen ist durch Aufaddieren der Inkremente bei Fahrzeughalt eine Driftbestimmung möglich.
  • Die Bestimmung der Drift ist auch bei dem oben erläuterten Beispiel mit Pendelung des Kreisels möglich und zwar dadurch, daß man in der Haltezeit jeweils das Tastverhältnis eines Pendelvorgangs bestimmt, die sich entsprechenden Zeiten zu Werten T1 und T2 aufsummiert.
  • Aus der Gleichung T2 - T1 = O °C p T2 + T1 (oU O und ocp sind die Drehgeschwindigkeiten durch Drift und Pendeln, und T2 ist die größere Zeit) läßt sich die Drift berechnen, die dann wieder wie oben berücksichtigt werden kann.
  • Bei Fahrt liefert der Kurskreisel ein dem Winkel α F zwischen Fahrzeugachse und der zufälligen Kurskreiselausrichtung entsprechendes Signal, z.B. als Digitalwert an die Auswerteschaltung 3. Dieser wird außerdem noch der Winkel & K von einem Block 4 zugeführt; dieser Winkel entspricht dem Winkel zwischen der zufälligen Ausrichtung des Kurskreisels und der Nordrichtung. In welcher Form dieser Winkel αK von Zeit zu Zeit ermittelt wird, kann hier dahingestellt bleiben. Bei Fahrt werden im Auswertegerät der Kurs ob des Fahrzeugs aus der Beziehung Ct = N + «. sowie die Standortkoordinaten durch Bewertung der Wegimpulse mit dem Sinus bzw. Kosinus des jeweiligen Kurswinkels 01 und Addition dieser bewerteten Größen gewonnen.
  • An den Ausgang des Weggebers 2 ist ein Zeitglied 5 angeschaltet, das bei Ausbleiben von Ausgangsimpulsen des Weggebers 2 nach einer vorgegebenen Zeit von z.B. 10 sec. (Definition: Fahrzeug steht) ein Steuersignal erzeugt. Dieses Steuersignal bewirkt über ein UND-Gatter 6, daß ein Tor 7 die Leitung (Verbindung) 8 sperrt. Während der anschließenden Haltezeit gelangen somit Anderungen der Kurskreiselausrichtung, die durch Kreiselzufallsdrift entstehen können, nicht zur Auswerteschaltung; vielmehr bleibt dort der vor dem Kriterium "Fahrzeughalt" vorhandene Winkel N erhalten.
  • Weiterhin setzt das Ausgangssignal des Zeitglieds 5 einen Vergleicher 9 in Betrieb; dieser speichert den ersten, nch dem Erscheinen des Ausgangssignals des Zeitglieds 5 auftretenden Winkelwert w 1 und vergleicht diesen mit dem bei der nächstfolgenden Messung ermittelten Winkelwert CtF2. Der Differenzwert i\R 1 wird einer Schwellwertstufe 10 und einem Summierglied 11 zugeführt. Der Schwellwert der Stufe 10 ist so gewählt, daß durch die Kreiseldrift der Schwellwert A nicht überschritten werden kann (entsprechend der maximalen Drift plus Sicherheitszuschlag). Somit erscheint während des tatsächlichen Fahrzeughalts kein Ausgangssignal der Schwellwertstufe 10. Nach dem Vergleich wird der zuletzt gemessene Wert P2 gespeichert und es wird bei der nächsten Messung der neue Meßwert AF3 mit dem gespeicherten Wert verglichen usw. Die Summe der Differenzen aller Messungen wird im Summierglied 11 vorzeichenrichtig gebildet.
  • Entsteht nun wieder ein Impuls am Ausgang des Weggebers 2 oder wird der Schwellwert der Schwellwertstufe 10 überschritten,- was gemäß Definition "Fahrzeug fährt" bedeutet -dann wird das UND-Gatter 6 gesperrt und damit die Leitung 8 wieder durchlässig. Die durch die Fahrt bedingten Anderingen des Winkels Ck F gelangen wieder zur Auswerteschalt.ung.
  • Nach längerem Fahrzeughalt ist der Winkel zwischen der Ausrichtung des Kurskreisels und Nord wegen der Kreiseldrift nicht mehr gleich dem zuletzt vorhandenen Winkel αK, , sondern gleich h + # #α, d.h., der im Block 4 vorhandene Winkel < muß entsprechend korrigiert werden. Es wird deshalb ein Tor 12 und damit die Leitung 15 mittels des verschwindenden Ausgangssignals des UND-Gatters 6 unter Zuhilfenahme eines Inverters 13 durchlässig gemacht und damit der Wert tts zur vorzeichengerechten Korrektur des Werts t dem Block 4 zugeführt.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 entspricht der Weggeber 2' und das Zeitglied 5' den entsprechenden Gliedern 2 und 5 der Fig. 1. Der Abgriff des Kurskreisels 1' gibt hier (anstelle eines Winkelwerts) bei einer Verdrehung des äußeren Kreiselrahmens zum Gehäuse von z.B. je 6 Minuten einen Änderungsimpuls ab, wobei dessen Polarität von der Dreh- richtung abhängt. Die Auswerteschaltung 3' ermittelt aus den über die Leitung 8' kommenden Änderungsimpulsen den Winkel s , was durch den Teilblock 3a' angedeutet ist.
  • In die Leitung 8' ist ein UND-Gatter 20 eingeechaltet, das bei Fahrzeughalt durch das Ausgangssignal des Zeitglieds 5' für die Änderungsimpulse gesperrt wird.
  • Gleichzeitig öffnet das Ausgangssignal des Zeitglieds 5' das UND-Gatter 21, so daß die Änderungsimpulse des Kurskreisels zu Vorwärts-Rückwärtszählern 22 und 23 gelangen kennen.
  • Die Vorwärts-Rückwärtszähler 22 und 23 haben eine Voreinstellung und zählen bei Änderungsimpulsen der einen Polarität in eine Richtung und bei Impulsen der anderen Polarität in die andere Richtung.
  • Außerdem setzt das Ausgangssignal des Zeitglieds 5' einen Impulsgeber 24 in Betrieb, der nun in vorgegebenen Zeitabständen von z.B. 5 sec. einen Impuls erzeugt. Dieser Impuls setzt jeweils die Schwellwertstufe 25, die eine obere und untere Schwelle aufweist, in Betrieb. Die Schwellen S1 und S2 ergeben sich einmal aus der Voreinstellung Sv des Zählers 22 und aus der Schwellenabweichung + d S hiervon, wobei dieser Wert durch den gewählten Impulsabstand des Impulsgebers 24 sowie die maximale Drift und den Sicherheitszuschlag bestimmt ist.
  • Bei Fahrzeughalt entsteht kein Ausgangssignal der Schwellwertstufe 25. Über das den Impuls aus dem Impulsgeber 24 verzögernde Zeitglied 26 wird kurz nach Auftreten des Impulses der Zähler 22 jeweils rückgestellt.
  • Verschwindet zuerst das Ausgangssignal des Zeitglieds 5' wegen des Auftretens eines Wegimpulses, so wird das UND-Gatter 20 wieder durchgeschaltet. Das verschwindende Signal des Zeitglieds 5' macht über einen Inverter 13' und ein ODER- Gatter 12a ein Tor 12' und die Leitung 28 durchlässig, so daß nunmehr die während des Halts durch die Drift aufgelaufene und im Vorwärts-Rückwärtszähler 23 stehende Änderung der Ausrichtung der Kreiseldrallachse gegenüber Nord zur Messung der Kreiseldrift in einem Meßgerät 29 benutzt werden kann. Diese so bestimmte Kreiseldrift kann in der Folge bei der Bestimmung des Kurses 01 berücksichtigt werden.
  • Dreht das Fahrzeug zu Fahrtbeginn stark, so kann vor Auftreten eines Wegimpulses der obere oder untere Schwellwert der Stufe 25 überschritten werden, da in der Impulspause entsprechend viele Änderungsimpulse in den Zähler 22 eingelaufen sind. Das Ausgangssignal dieser Schwellwertstufe 25 macht dann ein Tor 27 durchlässig. Damit gelangt der Inhalt des Zählers 22, der zumindest einen durch die Fahrzeugdrehung zustande gekommenen Anteil enthält, zum Block 3a' zur sofortigen Korrektur des dort gespeicherten Winkels Außer zur Umschaltung des Tors 27 dient das Ausgangssignal der Schwellwertstufe 25 noch zum etwas verzögerten Rücksetzen des Zählers 23 und zum Rücksetzen des Zeitgliedes 5', so daß dieses erst, wenn wieder z.B. 10 sec. vergangen sind, ohne daß ein Wegimpuls erscheint, wieder ein Signal abgibt. Damit ist die Leitung 8' für weitere Änderungsimpulse durchlässig.
  • Ein Signal am Ausgang der Schwellwertstufe 25 schließt auch das Tor 12', so daß auch durch dieses Signal eine Driftbestimmung eingeleitet wird und die Drift bei der Bestimmung von oC berücksichtigt werden kann.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der Weggeber wieder mit 2', der Kurskreisel, der auch hier Änderungsimpulse abgeben soll, mit 1', die Auswerteschaltung mit 3' und ein Teilblock davon, in dem der Winkel F aus den Änderungsimpulsen gebildet wird, mit 3a' und der Block über den der Winkel OCK geliefert wird, mit 4' bezeichnet. Das Zeitglied, das bei Ausbleiben von Wegimpulsen nach einer vorgegebenen Zeit- spanne ein Signal liefert, ist wieder mit 5' bezeichnet.
  • Solange das Zeitglied 5' nicht angesprochen hat, ist ein bistabiles Glied 30 in einer Stellung, in der das UND-Gatter 31 für die Änderungsimpulse durchlässig gehalten wird.
  • Bei Fahrzeughalt, d.h. nach einer vorgegebenen Zeit nach dem letzten Wegimpuls wird durch das Ausgangssignal des Zeitglieds 5' das bistabile Glied 30 gekippt und damit die Zuführung der Änderungsimpulse zum Teilblock 3a' gesperrt.
  • Durch das aus dem Zeitglied 32a und dem UND-Gatter 32b gebildete Glied 32 wird die Größe der Abstände der Anderungsimpulse überwacht, wobei das Zeitglied 32a den Änderungsimpuls verlängert und so bemessen ist, daß es selbst bei maximaler Drift bei Auftreten des nächsten Änderungsimpulses abgelaufen ist, also kein Signal mehr abgibt. Erscheint dagegen der nächste Änderungsimpuls so früh (früher als durch die maximale Drift plub Sicherheitszuschlag im Zeitglied berücksichtigt), daß die Zeitkonstante des Zeitglieds 32a noch nicht abgelaufen ist, dann gibt das UND-Gatter 32b ein Signal ab, das das bistabile Glied 30 rückkippt und damit die Zufuhr der Änderungsimpulse zum Teilblock 3a' wieder zuläßt. Ein Verschwinden des Ausgangssignals des Zeitglieds 5' bei Auftreten eines neuen Wegimpulses setzt über den Inverter-33 das bistabile Glied ebenfalls zurück.
  • Zur Driftmessung ist hier ein Vorwärts-Rückwärtszähler 34 vorgesehen, dem, solange das bistabile Glied 30 durch das-Signal des Zeitglieds 5' gekippt ist, über das UND-Gatter 35, die Anderungsimpulse zugeführt werden. Die aufgelaufene Summe der Änderungsimpulse wird bei Rückkippen des bistabilen Glieds 30 durch Öffnen eines Tores 36 mit Hilfe des RücXkippimpulses auf das Driftmeßgerät 37 zur späteren Korrektur des Driftverhaltens des Kreisels übertragen.
  • Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 geht einen etwas anderen Weg zur Erzielung des gleichen Ergebnisses. Der Kurskreisel ist wieder mit 1', der Weggeber mit 2', die Auswerteschaltung mit 3', der Teilblock zur Bildung des Winkels N F aus den Änderungsimpulsen mit 3a', das Glied zur Eingabe des Winkels CL K mit 4' und das Zeitglied zur Erzeugung eines Signals bei Ausbleiben von Wegimpulsen für eine vorgegebene Zeit mit 5' bezeichnet. Durch das Ausgangssignal des Zeitglieds 5' wird das Tor 40 durchlässig gemacht. Hierdurch wird die Gleichstromquelle 41 über das Glied 42 an einen Momentenerzeuger 43 gelegt. Dieser ist an der Präzessionsachse des Kurskreisels 1' angebracht, so daß ein von ihm ausgeübtes Moment eine Präzession des Kreisels um seine Hochachse, die im Schema des Blocks 1' der Zeichnung mit 44 bezeichnet ist, bewirkt. Glied 42 ist ein Polwender, d.h., ein Glied, das bei einem Ansteuersignal die an den Momentengeber 42 angelegte Spannung umpolt und damit eine Präzession in Gegenrichtung bewirkt. Dem Steuereingang dieses Polwenders werden die Änderungsimpulse des Kurskreisels zugeführt.
  • Hieraus ergibt sich folgende Wirkungsweise: Bei Beginn des Fahrzeughalts soll die Fahrzeuglängsachse in Richtung des Pfeiles 45 liegen, die Drallachse des Kreisels soll in Richtung des Pfeiles 46 zeigen und Nord soll in Richtung des Pfeiles 47 liegen. Das Ausbleiben der Wegimpulse erzeugt nach einer gewissen Zeit ein Ausgangssignal des Zeitglieds 5', wodurch der Momentnerzeuger mit der Stromquelle verbunden wird. Der Strom der dem Momentngeber 43 zugeführt wird, ist so bemessen, daß er eine Präzession-des Kreisels um die Hochachse 44 mit einer Drehgeschwindigkeit auslöst, die der maximalen Drift plus einem Sicherheitszuschlag entspricht. Bei stehendem Fahrzeug wird durch diese Präzessionsbewegung in eine Richtung überlagert durch die Drift eine (geringe) Verdrehung des Kreisels bis zu dem Punkt, in der der Abgriff des Kurskreisels einen Änderungsimpuis abgibt bewirkt. Dieser Änderungsimpuls schaltet den Polwender 42 um, so daß nun eine wiederum von der Augenblicksdrift überlagerte Präzessionsbewegung in Gegenrichtung erfolgt, bis der Polwender 42 bei dem nächsten Änderungsimpuls wieder umgeschaltet wird. Es kommt somit zu einer Pendelbewegung der Drallachse 46 des Kreisels mit kleinem Anschlag, was durch den Doppelpfeil 48 angedeutet ist. Die Drallachse wird hier, 8olange das Fahrzeug steht, und gleichgültig, wie groß die Drift ist, in einem Bereich gehalten, der durch die Auflösung des Kreiselabgriffs bestimmt ist.
  • Bei Fahrtbeginn, angezeigt durch das Auftreten von Wegimpulsen, wird die Präzessionsbewegung sofort unterdrückt. Beginnt die Fahrt jedoch mit einer Drehung, so wird diese Drehgeschwindigkeit größer als die Präzessionsgeschwindigkeit sein. Auch die Umschaltung des Polwenders 42 kann jetzt ein Auswandern des Kreisels 1' nicht verhindern. Die auftretenden Änderungsimpulse gelangen jedoch sofort zum Blockteil 3a', werden also sofort berücksichtigt. Lar nächste Wegimpuls schaltet das Pendeln ab.
  • Nimmt man an, daß die Fahrt mit einer Rechtsdrehung beginnt, wenn die Pendelbewegung gerade nach links dreht, dann wird aus der gerade vorhandenen Stellung mit der Differenzgeschwindigkeit bis zum Auftreten des nächsten Änderungsimpulses gedreht. Danach addieren sich die Drehgeschwindigkeiten bis zum nächsten Änderungsimpuls usw. Hierdurch mitteln sich die schon geringen möglichen Fehler weitgehend heraus.
  • Hierzu ein Beispiel. Es wird angenommen, daß die maximale Drift 1°/h sei und die PrEzessionsgeschwindigkeit zu 1,50/h gewählt wurde. Dann wäre der Fehler F, wenn man unterstellt, daß der nächste Wegimpuls nach 10 sec. kommt und in der gesamten Zeit die Richtung der Präzession nicht geändert wurde: F=50 3.606 '10 sec.
  • Wegen der aber laufend erfolgenden Umpolung ist der Fehler jedoch noch weit geringer; er geht gegen Null.
  • Der Winkel für den Pendelbereich kann übrigens z.B. einige Winkelminuten betragen.
  • Abschließend sei festgehalten, daß in den genannten Beispielen nur die nicht kompensierbare Drift berücksichtigt wurde. Der von der geographischen Breit.e abhängige, konstante Driftanteil, die sogenannte "scheinbare Drift", wurde als .in anderer bekannter Weise kompensiert unterstellt. Leerseite

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s P r ü c h e 1. Betriebsverfahren für eine Fahrzeug-Navigationsanordnung, die einen Weggeber, der der Fahrzeugbewegung entsprechende Signale erzeugt, eine Kreiselanordnung, die fortlaufend die Ausrichtung des Fahrzeugs gegenüber einer Bezugsrichtung erfaßt und eine Auswerteschaltung enthält, die die vom Weggeber und der Kreiselanordnung erhaltenden Signale verarbeitet und beim Ausbleiben von die Fahrzeugbewegung anzeigenden Signalen des Weggebers eine Einrichtung wirksam macht-, die die bei Stillstand des Fahrzeugs auftretende Drift der Kreiselanordnung wenigstens weitgehend unberücksichtigt läßt, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Änderung der Größe des WinkelsoCF zwischen der Kreiselausrichtung und der Fahrzeugausrichtung überwacht wird und daß die Winkeländerungen bei Ausbleiben von die Fahrzeugbewegung anzeigenden Signalen nur dann als Anderung der Ausrichtung des Fahrzeugs gegenüber der Bezugsrichtung zwecks Kursberechnung gewertet werden, wenn sie einen Wert, der etwas größer als die maximal mögliche Drift ist, übersteigt.
    9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei Verwendung eines Kurskreisels, dessen Abgriff den jeweiligen Winkel X F als ein diesem Winkel entsprechendes Signal ausgibt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuführung (8) der Ausgabewerte des Kurskreiselabgriffs zur Auswerteschaltung (3) Sperrmittel (7) eingeschaltet sind, die während des Ausbleibens von eine Bewegung anzeigenden Ausgangssignalen des Weggebers (2) die Zuführung (8) sperren und daß ein Vergleicher (9, 10) vorgesehen ist, der die am Kreiselabgriff erhaltenen Werte für den Winkel OC F jeweils in vorgegebenen Zeitabständen vergleicht und ein Signal abgibt, wenn die Abweichung eine durch die maximale Drift des Kurskreisels (1) plus einem Sicherheitszuschlag sich ergebenden Wert A überschreitet, daß dieses Signal bei gesperrter Zuführung (8) zu deren Entsperrung dient und daß Schaltmittel (12, 13) vorgesehen sind, die die während der Sperrung gemessenen und vorzeichenrichtig aufsummierten Winkeländerungen (in 11) zur Korrektur des Winkels X K zwischen der Kurskreiselausrichtung und der Bezugsrichtung (Nord) weiterleiten.
    3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei Verwendung eines Kurskreisels, dessen Abgriff bei jeder Änderung des Winkels CtF vorgegebener Größe einen Änderungsimpuls (Inkrement) abgibt, wobei die Änderungsrichtung jeweils durch unterschiedliche Polaritäten angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuführung (8') dieser Impulse zur Auswerteschaltung (3') zwecks Bestimmung des augenblicklichen Winkels W Sperrmittel (20) eingeschaltet sind, die bei Ausbleiben von die Fahrzeugbewegung anzeigenden Ausgang gangssignalen des Weggebers (2') gesperrt werden, daß ein Summierglied (22) vorgesehen ist, das während der Sperrung dieser Zuführung (8') die während vorgegebener Zeitabstände auftretenden Änderungsimpulse vorzeichenrichtig aufaddiert und ein Signal abgibt, wenn eine von dem gewählten Zeitabstand, der maximalen Drift des Kurskreisels (1') und einem Sicherheitszuschlag abhängige Summe von Anderungsimpulsen überschritten ist, und daß dieses Signal zur Entsperrung der Sperrmittel (20) und zur Übertragung eines dem Inhalt des Summierglieds (22) entsprechenden Werts zur Korrektur des Winkels d F verwendet wird.
    4. ' Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei Verwendung eines Kurskreisels, dessen Abgriff bei jeder Änderung des Winkels « F vorgegebener Größe einen Änderungsimpuls (Inkrement) abgibt, wobei die Anderungs- richtung jeweils durch unterschiedliche Polaritäten angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuführung (8') dieser Impulse zur Auswerteschaltung (3') zwecks Bestimmung des augenblicklichen Winkels tC F Sperrmittel (31) eingeschaltet sind, die bei Ausbleiben von die Fahrzeugbewegung anzeigenden Signalen des Weggebers (2') gesperrt werden, daß ein Glied (32) vorgesehen ist, das die Zeitabstände zwischen den Änderungsimpulsen des Kurskreisels (1') kontrolliert und ein STeuersignal erzeugt, wenn die gemessenen Zeitabstände einen durch die maximale Drift des Kreisels und plus einen Sicherheitszuschlag gegebenen Zeitabstand unterschreiten und daß Schaltmittel (36) vorgesehen sind, die bei Auftreten des Signals des Glieds (32) und bei Auftreten von die Fahrzeugbewegung anzeigenden Signalen die Sperrung der Zuführung (8') aufheben.
    5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Präzessionsachse des Kurskreisels (1) ein Drehmomentengeber (43) angebracht ist, der bei Ausbleiben von die Fahrzeugbewegung anzeigenden Signalen des Weggebers (2') mit einem derart bemessenen Strom (i) beaufschlagt wird, daß dadurch eine Präzessionsgeschwindigkeit um die Azimutachse (44) etwas größer als die Auswanderungsgeschwindigkeit bei maximaler Drift erreicht wird, daß Schaltmittel (in 1') vorgesehen sind, die bei einer vorgegebenen Änderung der Ausrichtung des Kurskreisels (1') in jeder der beiden Drehrichtungen ein Steuersignal erzeugen, daß ein Polwender (42) in die Stromzuführung des Momentengebers (43) eingeschaltet ist, der durch jedes Steuersignal umgepolt wird und dadurch jeweils zur Präzession in die Gegenrichtung verursacht, und daß Schaltmittel (5', 40) vorgesehen sind, die den Strom (i) bei Auftreten eine eine Fahrzeugbewegung allzeigenden Signals des Weggebers (2') wieder unterbrechen.
    6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß Meß- und Rechenmittel vorgesehen sind, um aus den Driftwerten, um die der Winkel & K zu korrigieren ist und der Haltezeit, in der diese Winkeländerung aufgelaufen ist, den unbekannten Driftanteil in Winkelgrad/pro Zeiteinheit zu bestimmen, um diesen in der Folge direkt oder nach Bewertung mit einem Bewertungsfaktor z 1 bei der Kursbestimmung zu berücksichtigen.
    7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Meß- und Rechenmittel vorgesehen sind, um aus den während des Fahrzeughalts aufgetretenen Tastverhältnissen die durch das Verhältnis der Zeiten des Pendels in die eine und die andere Drehrichtung gegeben sind, die unbekannte Kreiseldrift in Winkeigraden pro Zeiteinheit zu bestimmen, um diesen in der Folge direkt oder nach Bewertung mit einem Bewertungsfaktor < 1 bei der Kursbestimmung zu berücksichtigen.
DE19813111130 1981-03-21 1981-03-21 Betriebsverfahren fuer eine fahrzeugnavigationseinrichtung und anordnungen zur durchfuehrung des verfahrens Pending DE3111130A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813111130 DE3111130A1 (de) 1981-03-21 1981-03-21 Betriebsverfahren fuer eine fahrzeugnavigationseinrichtung und anordnungen zur durchfuehrung des verfahrens
DE19823207551 DE3207551A1 (de) 1981-03-21 1982-03-03 Betriebsverfahren fuer eine fahrzeugnavigationseinrichtung und anordnungen zur durchfuehrung des verfahrens
DE19823250014 DE3250014C2 (en) 1981-03-21 1982-03-03 Navigation system e.g. for tank

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813111130 DE3111130A1 (de) 1981-03-21 1981-03-21 Betriebsverfahren fuer eine fahrzeugnavigationseinrichtung und anordnungen zur durchfuehrung des verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3111130A1 true DE3111130A1 (de) 1982-09-30

Family

ID=6127919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19813111130 Pending DE3111130A1 (de) 1981-03-21 1981-03-21 Betriebsverfahren fuer eine fahrzeugnavigationseinrichtung und anordnungen zur durchfuehrung des verfahrens

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3111130A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0457200A2 (de) * 1990-05-14 1991-11-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Messung von Winkeln und Winkelkennlinien mit Hilfe eines Kreisels
US5410481A (en) * 1991-03-04 1995-04-25 TZN Forschungs-und Entwicklungs-zentrum Unterluss GmbH Method of determining the rate of rotation of vehicles and vehicle arrangement for implementing the method
GB2334331A (en) * 1998-02-17 1999-08-18 Lfk Gmbh Rotational rate comparator

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2910386A1 (de) * 1979-03-16 1980-09-25 Teldix Gmbh Navigationsanlage

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2910386A1 (de) * 1979-03-16 1980-09-25 Teldix Gmbh Navigationsanlage

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0457200A2 (de) * 1990-05-14 1991-11-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Messung von Winkeln und Winkelkennlinien mit Hilfe eines Kreisels
EP0457200A3 (en) * 1990-05-14 1992-09-30 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt E.V. Method for measuring angles and characteristics using a gyroscope
US5410481A (en) * 1991-03-04 1995-04-25 TZN Forschungs-und Entwicklungs-zentrum Unterluss GmbH Method of determining the rate of rotation of vehicles and vehicle arrangement for implementing the method
GB2334331A (en) * 1998-02-17 1999-08-18 Lfk Gmbh Rotational rate comparator
GB2334331B (en) * 1998-02-17 2002-06-12 Lfk Gmbh Rotational rate comparator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3720130C2 (de)
EP1237760B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen des absolutdrehwinkels eines sich um eine etwa waagerechte drehachse drehenden gegenstandes
EP1089898B1 (de) Verfahren zum ermitteln einer zu einem überrollvorgang führenden kritischen winkellage eines fahrzeugs
DE3305054C2 (de)
DE3736386A1 (de) Fahrzeugpeilverfahren
DE4142058A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erfassen einer steuerinformation
DE102007016829A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung eines Absolutwerts einer Größe
EP0344150B1 (de) Navigationsverfahren für fahrzeuge mit elektronischem kompass
EP1275007A1 (de) Vorrichtung zur positions - und/oder drehzahl- und/oder drehrichtungs- erkennung eines rotierenden teils
DE4020624C2 (de) Servosteuerungsvorrichtung
DE2827715A1 (de) Verfahren zur automatischen ortung von flaechengebundenen fahrzeugen
DE2724696A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des unwuchtwinkels
DE3111130A1 (de) Betriebsverfahren fuer eine fahrzeugnavigationseinrichtung und anordnungen zur durchfuehrung des verfahrens
EP0316888A1 (de) Einrichtung zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung bei spurgebundenen Fahrzeugen
DE3424247C2 (de)
DE3111131C2 (de)
DE19837905B4 (de) Vorrichtung zum Korrigieren der Fahrzeugrichtung
DE3207551A1 (de) Betriebsverfahren fuer eine fahrzeugnavigationseinrichtung und anordnungen zur durchfuehrung des verfahrens
DE1591216C3 (de) Anordnung zur digitalen Azimutmessung
DE3250014C2 (en) Navigation system e.g. for tank
DE3509682C2 (de)
DE3805283C2 (de)
DE2157438A1 (de) Lokales Stabihsierungssystem, unter anderem fur eine Schiffsradaranlage
EP3311113A1 (de) Steuerschaltung und verfahren zum qualifizieren eines fehlers für eine synchronmaschine
WO2023021130A1 (de) Verfahren zur ermittlung einer geschwindigkeit eines einspurigen fahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law