DE3637027A1 - Verfahren zur berechnung des kipp- bzw. rollwinkels eines luftfahrzeugs und schleife zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur berechnung des kipp- bzw. rollwinkels eines luftfahrzeugs und schleife zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Berechnung des Kipp-
bzw. Rollwinkels eines Luftfahrzeugs und eine Schleife zur Durchführung
des Verfahrens.
Viele Luftfahrzeuge benötigen ein autonomes Navigationssystem, welches
zwar genau, jedoch auch billig sein muß. Wenn auch Doppler-Radarsysteme
die Geschwindigkeit genau festzustellen erlauben, so muß zur Lösung zur
gesamten Navigationsaufgabe doch auch der Kurs genau bestimmt werden,
was mit Hilfe von Magnetkompassen geschehen kann, die allerdings voluminös,
schwer und teuer sind.
Bei der Kursbestimmung mittels Magnetfeldsensor muß die Messung in der
Horizontalebene geschehen. Jede Beeinflussung der Messung durch die Vertikalkomponente
der Feldstärke des erdmagnetischen Feldes infolge einer
Längs- und/oder Querneigung des Luftfahrzeugs führt zu einem großen Kursfehler.
Magnetkompasse zur Bestimmung des Kurses von Luftfahrzeugen sind in
unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Dazu gehören auch solche mit
einem in einem Strömungsmittel pendelnd aufgehängten Magnetfeldsensor,
welcher bei unbeschleunigtem Flug seine horizontale Orientierung beibehält,
so daß der Kurs richtig gemessen wird. Allerdings bewirken Beschleunigungen
des Luftfahrzeugs, daß das Pendel aus der vertikalen Position auswandert,
was zu bedeutenden Kursfehlern führt. Bei anderen sind drei luftfahrzeugfeste
Magnetfeldsensoren vorgesehen, deren Meßwerte in die Horizontalebene
transformiert werden, und zwar unter Berücksichtigung der Längsneigung
und der Querneigung des Luftfahrzeugs, welche mittels eines gesonderten
Vertikalsensors oder Lotkreisels, der mit Hilfe einfacher Beschleunigungsmesser
oder sogar Flüssigkeitslibellen an das örtliche Lot gefesselt ist,
gemessen werden. Wenn dieses auch bei unbeschleunigtem Flug mit ausreichender
Genauigkeit geschieht, so ist dieses doch bei Manövern nicht mehr
der Fall.
Ein Trägheitssystem mit Beschleunigungsmessern und Kreiseln, welche so
angeordnet sind, daß sie als zwei nach Schuler abgeglichene Schleifen arbeiten,
kann die Längsneigung und die Querneigung eines Luftfahrzeugs erfassen.
Wenn vor dem Start des Luftfahrzeugs richtig initialisiert, dann bleiben
die Informationen der beiden Schleifen über die Längsneigung und die Querneigung
auch während harter Manöver erhalten. Jedoch sind solche Trägheitssysteme
sehr verwickelt und teuer.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, die Bestimmung
der Längsneigung und der Querneigung eines Luftfahrzeugs unter Verwendung
ohne weiteres erhältlicher, billiger Beschleunigungsmesser und Wendekreisel
sowie eines Doppler-Radarsystems zur Geschwindigkeitsmessung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe ist durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren
und die im Patentanspruch 5 angegebene Schleife zur Durchführung desselben
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Schleife sind
in den Patentansprüchen 2 bis 4 bzw. 6 bis 9 angegeben.
Erfindungsgemäß werden die Längsneigung und die Querneigung des Luftfahrzeugs
aus den Meßwerten allgemein verfügbarer, preisgünstiger Beschleunigungsmesser
und Wendekreisel sowie eines Doppler-Radarsystems zur Geschwindigkeitsmessung
berechnet. Die Beschleunigungsmesser erfassen sowohl
die Linearbeschleunigung des Luftfahrzeugs als auch die Komponente der
Fallbeschleunigung g entlang der jeweiligen Eingangsachse, welche von der
Längsneigung und der Querneigung abhängt, und zwar bei einem luftfahrzeugfesten
Beschleunigungsmesser unmittelbar. Somit ergeben sich dann, wenn
von den Meßwerten der Beschleunigungsmesser die nach der Zeit differenzierten
Geschwindigkeitsmeßwertkomponenten des Doppler-Radarsystems
oder von den nach der Zeit integrierten Meßwerten der Beschleunigungsmesser
die Geschwindigkeitsmeßwertkomponenten des Doppler-Radarsystems
subtrahiert werden, von der Längsneigung und der Querneigung abhängige
bzw. zum Integral derselben proportionale Größen. Die Meßwerte zweier
senkrecht zueinander orientierter Beschleunigungsmesser reichen zur Berechnung
der Längsneigung und der Querneigung aus. Die Meßwerte der
Wendekreisel werden zur Unterstützung der Berechnung verwendet, um Rauschen
dynamisch exakt zu filtern und sofort genaue Informationen über
die Längsneigung und die Querneigung zu erhalten.
Die Erfindung ermöglicht es, auf einfache und billige Weise die Längsneigung
und die Querneigung eines Luftfahrzeugs während des Fluges zu bestimmen,
und zwar genau nicht nur bei geradem und horizontalem Flug, sondern auch
bei harten Manövern, wobei herkömmliche Längsneigungs- und Querneigungssensoren
sehr fehlerhaft arbeiten. Fehler infolge des Gravitationsfeldes
der Erde sind ausgeschlossen. Die Längsneigung und die Querneigung können
zur genauen Bestimmung des Kurses des Luftfahrzeugs mit Hilfe eines luftfahrzeugfesten,
dreiachsigen Magnetfeldsensors herangezogen werden, um
dessen drei den senkrecht zueinander orientierten Achsen zugeordnete Meßwertkomponenten
zu transformieren und horizontale Kursinformationen zu
erhalten. Die Erfindung eröffnet somit die Möglichkeit zur Verwirklichung
eines billigen und dennoch genauen magnetischen Kursgebers sowie Navigationssystems
mit dem magnetischen Kursgeber und dem Doppler-Radarsystem
zur Geschwindigkeitsmessung.
Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen
beispielsweise beschrieben. Darin zeigt:
Fig. 1 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Abhängigkeit des bei
der Bestimmung des Kurses eines Luftfahrzeugs mittels eines
Magnetfeldsensors mit letzterem verbundenen Kursfehlers vom
Dip-Winkel für verschiedene Fluglagen bzw. Vertikalfehler;
Fig. 2 ein Vektordiagramm zur Veranschaulichung der Komponenten
der Feldstärke des erdmagnetischen Feldes in der Horizontalebene;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schleife; und
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Navigationssystems mit zwei Schleifen
gemäß Fig. 3.
Gemäß Fig. 1 hängt die Genauigkeit der Kursbestimmung mittels eines
Magnetfeldsensors bei einem Luftfahrzeug vom Dip-Winkel des Magnetfeldes
der Erde und der Fluglage des Luftfahrzeugs, nämlich dessen Längs- und
Querneigung bzw. dem entsprechenden Fehler ab (Dip-Winkel = Arcustangens
(B V /B H ), B V = Vertikalkomponente und B H = Horizontalkomponente der
Feldstärke des erdmagnetischen Feldes). Fig. 1 veranschaulicht den Kursfehler
für verschiedene Querneigungen bzw. Querneigungsfehler in Abhängigkeit
vom Dip-Winkel bei nördlichem Flug, welcher in verschiedenen geographischen
Regionen in den angegebenen Bereichen liegt. Wenn beispielsweise an einem
geographischen Ort mit einem Dip-Winkel von 70° operiert wird, dann darf
zur Gewährleistung eines Kursfehlers von nur 1° der Vertikalfehler nicht
größer als 0,25° sein und muß also eine entsprechende vertikale Genauigkeit
eingehalten werden.
Gemäß Fig. 2 läßt sich beim Horizontalflug eines Luftfahrzeugs mit dem
Kurs H, wobei das luftfahrzeugfeste Koordinatensystem X, Y, Z und die Horizontalkomponente
B H sowie die Vertikalkomponente B V der Feldstärke des
erdmagnetischen Feldes so orientiert sind, wie dargestellt, der Kurs H nach
der Gleichung
H = arc tg (B HY /B HX )
berechnen (B HY = Komponente der Feldstärke des erdmagnetischen Feldes
in Richtung der Y-Achse, B HX = Komponente der Feldstärke des erdmagnetischen
Feldes in Richtung der X-Achse).
Wenn bei der Bestimmung der Längsneigung bzw. des Kippwinkels und der
Querneigung bzw. des Rollwinkels des Luftfahrzeugs ein Fehler ε P bzw.
ε R auftritt, dann werden Komponenten der Vertikalkomponente B V der
Feldstärke des erdmagnetischen Feldes in die X, Y-Ebene gekoppelt, was
zu einer fehlerhaften Kursberechnung und einem Kursfehler ε H führt, wie
die folgende Gleichung zeigt:
Wenn der Kurs H nahe bei 0° oder 180° liegt, dann ergibt sich der angenäherte
Kursfehler ε H ≈ (B V /B H ) · ε R. Liegt dagegen der Kurs H nahe
bei 0° oder 270°, dann ergibt sich der angenäherte Kursfehler ε H ≈ (B V-/B H ) · ε P.
Der Kursfehler ε H hängt also vom Kurs H, der Größe der Fehler
ε P, ε R und dem gegenseitigen Verhältnis der Vertikalkomponente B V sowie
der Horizontalkomponente B H der Feldstärke des erdmagnetischen Feldes
ab.
Erfindungsgemäß werden der Kippwinkel und der Rollwinkel eines Luftfahrzeugs
jeweils mittels der Schleife 10 gemäß Fig. 3 bzw. einer entsprechenden
zweiten Schleife berechnet. Die Schleife 10 zur Berechnung des Kippwinkels
wird mit dem Ausgangssignal A X eines Beschleunigungsmessers zur Messung
der Linearbeschleunigung des Luftfahrzeugs entlang der X-Achse des luftfahrzeugfesten
Koordinatensystems, dem Ausgangssignal ω X eines Wendekreisels
zur Messung der Winkelgeschwindigkeit des Luftfahrzeugs um die
X-Achse und zu Bezugszwecken mit dem der X-Achse zugeordneten Ausgangssignal
V X eines Doppler-Radarsystems 32 zur Messung der Geschwindigkeit
des Luftfahrzeugs über Grund beaufschlagt.
Das Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal A X , welches nicht nur die gewünschte
Linearbeschleunigung des Luftfahrzeugs entlang der X-Achse,
sondern auch die störende Komponente der Fallbeschleunigung g entlang
der X-Achse repräsentiert, geht über eine Leitung 12 einem ersten Subtrahierer
14 zu, welcher ferner über eine Leitung 18 mit der durch die Schleife
10 berechneten Komponente der Fallbeschleunigung g entlang der X-Achse
bzw. dem entsprechenden Signal beaufschlagt wird und die gewünschte Linearbeschleunigung
des Luftfahrzeugs bzw. das entsprechende Signal liefert.
Letzteres geht über eine Leitung 16 einem zweiten Subtrahierer 22 zu,
welcher ferner mit einem noch zu schildernden Fehlersignal beaufschlagt
wird und die gewünschte Linearbeschleunigung in korrigierter Form bzw.
das entsprechende Signal liefert. Damit wird über eine Leitung 23 ein erster
Integrator 24 beaufschlagt, welcher die zugehörige korrekte Geschwindigkeit
bzw. das entsprechende Signal V′ X liefert, das im Idealfall mit dem Ausgangssignal
V X des Doppler-Radarsystems 32 identisch sein sollte.
Das Ausgangssignal V′ X des ersten Integrators 24 und das Ausgangssignal V X
es Doppler-Radarsystems 32 gehen über je eine Leitung 26 bzw. 30 einem
dritten Subtrahierer 28 zu, welcher ein der Abweichung der beiden Ausgangssignale
V′ X , V X voneinander entsprechendes Fehlersignal liefert, womit
über eine Leitung 33 und drei Zweigleitungen 34, 40, 48 eine Dämpfungsschaltung
36 bzw. ein zweiter Integrator 42 bzw. ein Verstärker 50 beaufschlagt
wird. Letzterer bewirkt eine Verstärkung des zugeführten Fehlersignals
um den Faktor α, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit durch die Schleife
10 zu erhöhen. Das entsprechende Ausgangssignal des Verstärkers 50 geht
über eine Leitung 52 einem ersten Addierer 46 zu, welcher ferner über
eine Leitung 44 mit dem Ausgangssignal des zweiten Integrators 42 beaufschlagt
wird, der das zugeführte Fehlersignal integriert und mit der Konstanten
β multipliziert. Das Ausgangssignal des ersten Addierers 46 geht
über eine Leitung 54 einem zweiten Addierer 56 zu, welcher ferner über
eine Leitung 58 mit dem Ausgangssignal V′ X des ersten Integrators 24 beaufschlagt
wird und dessen Ausgangssignal über eine Leitung 60 einem ersten
Multiplizierer 62 zugeht, um mit einem Maßstabsfaktor multipliziert zu
werden, welcher dem Erdradius R umgekehrt proportional ist, so daß das
Ausgangssignal des ersten Multiplizierers 62 der Winkelgeschwindigkeit des
Luftfahrzeugs um die Erde entspricht. Dieses Ausgangssignal geht über eine
Leitung 64 einem dritten Addierer 68 zu, welcher ferner über eine Leitung
66 mit einem Signal entsprechend der Winkelgeschwindigkeit der Erde beaufschlagt
wird, um der Bewegung des Luftfahrzeugs um die Erde und der
Erddrehung Rechnung zu tragen.
Das entsprechende Ausgangssignal des dritten Addierers 68 geht über eine
Leitung 70 einem vierten Subtrahierer 74 zu, welcher ferner über eine Leitung
72 mit dem Wendekreisel-Ausgangssignal ω X beaufschlagt wird, so
daß das Ausgangssignal des vierten Subtrahierers 74 zur Winkelgeschwindigkeit
des Luftfahrzeugs bezüglich der Erde in Bezug steht. Dieses Ausgangssignal
geht über eine Leitung 76 einem dritten Integrator 78 zu, welcher
den auf den letzten Stand gebrachten Kippwinkel bzw. das entsprechende
Signal liefert, womit über eine Leitung 80 ein Sinusgenerator 82 beaufschlagt
wird. Dessen dem Sinus des besagten Kippwinkels entsprechendes Ausgangssignal
geht über eine Leitung 84 einem zweiten Multiplizierer 86 zu, um
mit der Fallbeschleunigung g multipliziert zu werden. Mit dem Ausgangssignal
des zweiten Multiplizierers 86, welches also der Gravitationskomponente
der Linearbeschleunigung des Luftfahrzeugs in Richtung der X-Achse entspricht,
wird über die Leitung 18 der erste Subtrahierer 14 beaufschlagt,
um aus dem die gesamte Linearbeschleunigung des Luftfahrzeugs entlang
der X-Achse repräsentierenden Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal A X
die gewünschte Linearbeschleunigung des Luftfahrzeugs in Richtung der
X-Achse zu gewinnen.
Um bei deren Bestimmung die Genauigkeit zu erhöhen, wird der erste Subtrahierer
14 ferner mit einem Signal entsprechend der Coriolis-Beschleunigung
beaufschlagt, welche von der geographischen Breite, der Geschwindigkeit
des Luftfahrzeugs und der Winkelgeschwindigkeit der Erde abhängt und deren
Werte beispielsweise in einem Tabellen-ROM gespeichert werden können.
Zur Schwingungsdämpfung wird das vom dritten Subtrahierer 28 gelieferte
Fehlersignal zum zweiten Subtrahierer 22 rückgekoppelt und ist die Dämpfungsschaltung
36 vorgesehen, welche das zugeführte Fehlersignal um den Faktor γ
verstärkt und dann dem zweiten Subtrahierer 22 über eine Leitung 38 zuführt.
Die in der Schleife 10 gemäß Fig. 3 erfolgende Signalverarbeitung kann
in einem entsprechend programmierten analogen, digitalen oder hybriden
Rechner durchgeführt werden, ebenso wie diejenige in der zweiten
Schleife zur Berechnung des Rollwinkels. Beide Schleifen sind bezüglich
Wendekreiseldriftfehlern kompensiert, da die jeweilige Wendekreiselauswanderung
im entsprechenden Integrator gespeichert wird.
Gemäß Fig. 4 führt ein digitaler Navigationsrechner 88 für Doppler-Navigatoren
die Berechnungen zur Bestimmung des Kippwinkels und des Rollwinkels
aus, welcher mit dem Ausgangssignal V X , den der Y-Achse bzw.
der Z-Achse des luftfahrzeugfesten Koordinatensystems zugeordneten Ausgangssignalen
V Y , V Z und die Flughöhe repräsentierenden Ausgangssignalen
des Doppler-Radarsystems 32 beaufschlagt wird, ferner über einen Bus 90,
einen Analog/Digital-Wandler 92 und die Leitung 12 mit dem Ausgangssignal
A X des Beschleunigungsmessers 94 zur Messung der Linearbeschleunigung
des Luftfahrzeugs entlang der X-Achse, die Leitung 72 mit dem Ausgangssignal
ω X des Wendekreisels 96 zur Messung der Winkelgeschwindigkeit
des Luftfahrzeugs um die X-Achse, eine Leitung 98 mit dem Ausgangssignal
A Y eines Beschleunigungsmessers 100 zur Messung der Beschleunigung
des Luftfahrzeugs entlang der Y-Achse, eine Leitung 102 mit dem Ausgangssignal
ω Y eines Wendekreisels 104 zur Messung der Winkelgeschwindigkeit
des Luftfahrzeugs um die Y-Achse, eine Leitung 106 mit dem Ausgangssignal
ω Z eines Wendekreisels 108 zur Messung der Winkelgeschwindigkeit des
Luftfahrzeugs um die Z-Achse sowie eine Leitung 110 mit den drei Ausgangssignalen
M X , M Y , M Z eines luftfahrzeugfesten, dreiachsigen Magnetometers
112.
Letztere repräsentieren jeweils die Komponente der Feldstärke des erdmagnetischen
Feldes entlang der X- bzw. Y- bzw. Z-Achse des luftfahrzeugfesten
Koordinatensystems, welches so orientiert ist, daß die X-Achse und die
Y-Achse sich in der durch die Längsachse und die Querachse des Luftfahrzeugs
definierten Ebene erstrecken. Die Feldstärkenkomponenten werden unter
Verwendung des Kippwinkels und des Rollwinkels, welche auf der Basis von
Beschleunigungsmessungen entlang der X-Achse und der Y-Achse und von
Winkelgeschwindigkeitsmessungen um die X-Achse und die Y-Achse berechnet
worden sind, im Rechner 88 nach an sich bekannten Algorithmen in vertikale
und horizontale Komponenten transformiert, um den magnetischen
Kurs H M des Luftfahrzeugs zu bestimmen. Die Messungen bezüglich der
Z-Achse dienen dabei zur Glättung.
Mit dem magnetischen Kurs H M bzw. dem entsprechenden Signal, den Signalen
V X , V Y , V Z sowie den Flughöhesignalen, den Signalen ω X , ω Y , ω Z und
Längsneigungs- sowie Querneigungssignalen P, R beaufschlagt der Rechner 88
einen Navigationsrechner 114, welcher einen Autopiloten 116 steuert.
Claims (9)
1. Verfahren zur Berechnung des Kipp- bzw. Rollwinkels eines Luftfahrzeugs,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Linearbeschleunigung entlang einer bestimmten Achse (X bzw. Y) aus einem auch die Komponente der Fallbeschleunigung g entlang dieser Achse (X bzw. Y) enthaltenden Meßwert berechnet und integriert wird,
b) die so erhaltene Geschwindigkeit mit der mittels eines Doppler-Radarsystems (32) festgestellten Geschwindigkeit in Richtung der Achse (X bzw. Y) verglichen wird,
c) der so erhaltene Fehler und die durch Beschleunigungsmessung erhaltene Geschwindigkeit addiert werden,
d) die so erhaltene Summe in die genaue Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Erde umgerechnet wird und
c) der Kipp- bzw. Rollwinkel aus der Winkelgeschwindigkeit berechnet wird, wobei
f) der Sinus des Kipp- bzw. Rollwinkels berechnet, mit der Fallbeschleunigung g multipliziert und das Produkt bei der Berechnung der Linearbeschleunigung vom Meßwert subtrahiert wird.
a) die Linearbeschleunigung entlang einer bestimmten Achse (X bzw. Y) aus einem auch die Komponente der Fallbeschleunigung g entlang dieser Achse (X bzw. Y) enthaltenden Meßwert berechnet und integriert wird,
b) die so erhaltene Geschwindigkeit mit der mittels eines Doppler-Radarsystems (32) festgestellten Geschwindigkeit in Richtung der Achse (X bzw. Y) verglichen wird,
c) der so erhaltene Fehler und die durch Beschleunigungsmessung erhaltene Geschwindigkeit addiert werden,
d) die so erhaltene Summe in die genaue Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Erde umgerechnet wird und
c) der Kipp- bzw. Rollwinkel aus der Winkelgeschwindigkeit berechnet wird, wobei
f) der Sinus des Kipp- bzw. Rollwinkels berechnet, mit der Fallbeschleunigung g multipliziert und das Produkt bei der Berechnung der Linearbeschleunigung vom Meßwert subtrahiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Summe in die Winkelgeschwindigkeit um die Erde umgerechnet,
zu dieser Winkelgeschwindigkeit die Winkelgeschwindigkeit der Erde addiert
und von dieser Summe die mittels eines Wendekreisels (96 bzw. 104) festgestellte
Winkelgeschwindigkeit um die Achse (X bzw. Y) subtrahiert wird,
um die genaue Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Erde zu erhalten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die genaue Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Erde integriert wird,
um den Kipp- bzw. Rollwinkel zu erhalten.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Coriolis-Beschleunigung bei der Berechnung der Linearbeschleunigung
zusätzlich vom Meßwert subtrahiert wird.
5. Schleife zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch
a) einen ersten Subtrahierer (14), dessen einer Eingang mit dem Ausgang eines der Achse (X bzw. Y) zugeordneten Beschleunigungsmessers (94 bzw. 100) verbunden ist,
b) einen Integrator (24), dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Subtrahierers (14) verbunden ist,
c) einen weiteren Subtrahierer (28), dessen beide Eingänge jeweils mit dem Ausgang des Integrators (24) bzw. mit dem Ausgang des Doppler- Radarsystems (32) verbunden sind,
d) einen Addierer (56), dessen beide Eingänge jeweils mit dem Ausgang des weiteren Subtrahierers (28) bzw. mit dem Ausgang des Integrators (24) verbunden sind,
e) eine Schaltung (62, 68, 74) zur Ermittlung der genauen Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Erde, deren Eingang mit dem Ausgang des Addierers (56) verbunden ist,
f) eine Schaltungseinheit (78) zur Ermittlung des Kipp- bzw. Rollwinkels, deren Eingang mit dem Ausgang der Schaltung (62, 68, 74) verbunden ist,
g) einen Sinusgenerator (82), dessen Eingang mit dem Ausgang der Schaltungseinheit (78) verbunden ist, und
h) einen Multiplizierer (86) zur Multiplikation mit dem Faktor g (g = Fallbeschleunigung), dessen Eingang mit dem Ausgang des Sinusgenerators (82) und dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des ersten Subtrahierers (14) verbunden ist.
a) einen ersten Subtrahierer (14), dessen einer Eingang mit dem Ausgang eines der Achse (X bzw. Y) zugeordneten Beschleunigungsmessers (94 bzw. 100) verbunden ist,
b) einen Integrator (24), dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Subtrahierers (14) verbunden ist,
c) einen weiteren Subtrahierer (28), dessen beide Eingänge jeweils mit dem Ausgang des Integrators (24) bzw. mit dem Ausgang des Doppler- Radarsystems (32) verbunden sind,
d) einen Addierer (56), dessen beide Eingänge jeweils mit dem Ausgang des weiteren Subtrahierers (28) bzw. mit dem Ausgang des Integrators (24) verbunden sind,
e) eine Schaltung (62, 68, 74) zur Ermittlung der genauen Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Erde, deren Eingang mit dem Ausgang des Addierers (56) verbunden ist,
f) eine Schaltungseinheit (78) zur Ermittlung des Kipp- bzw. Rollwinkels, deren Eingang mit dem Ausgang der Schaltung (62, 68, 74) verbunden ist,
g) einen Sinusgenerator (82), dessen Eingang mit dem Ausgang der Schaltungseinheit (78) verbunden ist, und
h) einen Multiplizierer (86) zur Multiplikation mit dem Faktor g (g = Fallbeschleunigung), dessen Eingang mit dem Ausgang des Sinusgenerators (82) und dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des ersten Subtrahierers (14) verbunden ist.
6. Schleife nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur
Ermittlung der genauen Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Erde
a) einen Multiplizierer (62) zur Multiplikation mit dem Faktor 1/R (R = Erdradius), dessen Eingang mit dem Ausgang des Addierers (56) verbunden ist,
b) einen Addierer (68), dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Multiplizierers (62) verbunden und dessen anderer Eingang mit einem Signal entsprechend der Winkelgeschwindigkeit der Erde beaufschlagbar ist, und
c) einen Subtrahierer (74) aufweist, dessen beide Eingänge jeweils mit dem Ausgang des dem Multiplizierer (62) nachgeschalteten Addierers (68) bzw. mit dem Ausgang des Wendekreisels (96 bzw. 104) verbunden sind und an dessen Ausgang der Eingang der Schaltungseinheit (78) zur Ermittlung des Kipp- bzw. Rollwinkels angeschlossen ist.
a) einen Multiplizierer (62) zur Multiplikation mit dem Faktor 1/R (R = Erdradius), dessen Eingang mit dem Ausgang des Addierers (56) verbunden ist,
b) einen Addierer (68), dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Multiplizierers (62) verbunden und dessen anderer Eingang mit einem Signal entsprechend der Winkelgeschwindigkeit der Erde beaufschlagbar ist, und
c) einen Subtrahierer (74) aufweist, dessen beide Eingänge jeweils mit dem Ausgang des dem Multiplizierer (62) nachgeschalteten Addierers (68) bzw. mit dem Ausgang des Wendekreisels (96 bzw. 104) verbunden sind und an dessen Ausgang der Eingang der Schaltungseinheit (78) zur Ermittlung des Kipp- bzw. Rollwinkels angeschlossen ist.
7. Schleife nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinheit
zur Ermittlung des Kipp- bzw. Rollwinkels aus einem weiteren Integrator
(78) besteht.
8. Schleife nach Anspruch 5, 6 oder 7 zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Subtrahierer (14) einen dritten Eingang aufweist, welcher mit einem Signal
entsprechend der Coriolis-Beschleunigung beaufschlagbar ist.
9. Schleife nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, gekennzeichnet
durch
a) einen zusätzlichen Subtrahierer (22), dessen einer Eingang mit dem Ausgang des ersten Subtrahierers (14) und dessen Ausgang mit dem Eingang des dem ersten Subtrahierer (14) nachgeschalteten Integrators (24) verbunden ist, und
b) eine Dämpfungsschaltung (36), deren Eingang mit dem Ausgang des diesem Integrator (24) nachgeschalteten Subtrahierers (28) und deren Ausgang mit dem anderen Eingang des zusätzlichen Subtrahierers (22) verbunden ist.
a) einen zusätzlichen Subtrahierer (22), dessen einer Eingang mit dem Ausgang des ersten Subtrahierers (14) und dessen Ausgang mit dem Eingang des dem ersten Subtrahierer (14) nachgeschalteten Integrators (24) verbunden ist, und
b) eine Dämpfungsschaltung (36), deren Eingang mit dem Ausgang des diesem Integrator (24) nachgeschalteten Subtrahierers (28) und deren Ausgang mit dem anderen Eingang des zusätzlichen Subtrahierers (22) verbunden ist.
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