Brevet FR2487971A1 — publié le 19820205

L'invention concerne un appareil pour la détermina- tion de la direction du nord, comportant: un cadre d'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 du gyroscope étant parallèle à l'axe d'azimut et le deu- 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 deuxième axes d'entrée du gyroscope, un premier et un deu- 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 deuxième générateur de couple qui est monté sur le deu- xième axe d'entrée du gyroscope, le deuxième capteur dis- 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 le signal du transmetteur de position angulaire et 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 à déterminer la direction du nord et auxquels sont appli- qués les signaux amenés au premier générateur de couple. 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, 2 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 de commencer le trajet, on détermine la direction du nord. Il s'effectue un alignement initial de l'appareil de ré- férence de cap d'après cette direction du nord. Ensuite, l'appareil de référence de cap, dans le service de réfé- rence de cap, détermine continuellement le cap du véhicule, rapporté à cette direction du nord. 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 correspondent aux composantes de la composante horizon- 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 lorsque l'axe de torsion du gyroscope, situé dans la di- rection de l'axe de lacet du véhicule, n'est pas exactement vertical par rapport à la surface de la terre, il est pré- vu deux accéléromètres qui fournissent la position d'obli- cité du véhicule. En partant des signaux des accéléromètres et des signaux appliqués aux deux générateurs de couple du gyroscope à renversement, on détermine dans un calcu- lateur la valeur initiale de l'angle de cap rapporté à un système de coordonnées solidaire de la terre. 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 initiales déterminées lors de l'alignement initial, 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 système géographique ou un système de coordonnées en réseau. Il est vrai que les dispositions connues décrites fournissent la position du véhicule avec une grande préci- sion. Toutefois, ils sont trop coûteux pour bien des appli- cations, tandis qu'il existe, d'autre part, des applica- tions o les exigences quant à la précision de navigation sont moindres mais o l'on exige un appareil de référence de cap moins coûteux. Par la demande allemande de brevet 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 et, en service de référence de cap, on capte alors conti- 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 d'entrée du gyroscope. Le signal appliqué au premier gé- 4 2487971 nérateur de couple pour l'alignement initial est en même temps appliqué à des moyens de détermination de la direc- 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 d'entrée est parallèle à l'axe de torsion du gyroscope. Dans un premier mode de fonctionnement "recherche du nord" ou "alignement initial", le cadre d'azimut, avec le cadre de roulis, peut être aligné autour de l'axe longitudi- nal du véhicule de façon telle que l'axe d'azimut soit situé dans un plan vertical passant par l'axe longitudi- 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 du véhicule de façon telle que l'axe d'azimut soit paral- lèle à l'axe de lacet du véhicule. Le cadre d'azimut peut tourner autour de l'axe d'azimut, relativement au cadre de roulis, sous l'action du servomoteur d'azimut, pour prendre au choix une posi- tion 0 o l'axe de torsion est parallèle à l'axe longi- tudinal-du véhicule ou une position faisant un angle de avec la première. Dans le premier mode de fonctionnement "recherche du 2487971 nord", le calculateur, en partant des signaux du gyros- cope biaxial, mesurés et mémorisés dans les deux positions du cadre d'azimut et représentant la vitesse de rotation autour du deuxième axe d'entrée et des signaux d'accélé- 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 plan méridien (écart initial de nord). 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 représentant le cap vrai du véhicule. 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 le mode de fonctionnement "référence cap-position". L'avantage de la disposition selon la demande allemande de brevet DE 2 922 412.2-52 réside dans le fait qu'avec des moyens mécaniques économiques, on obtient une simpli- fication notable du traitement des signaux relativement à la disposition selon le DE - A - 2 741 274. Toutefois, ici aussi, la dépense est encore trop grande pour beaucoup d'applications, tandis que dans bien des cas, la précision réalisable n'est même pas nécessaire. L'invention a pour but de donner à un appareil de l'espèce définie plus haut une constitution aussi simple que possible, sur le plan mécanique et sur celui du trai- tement des signaux. 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: a) des moyens de mémorisation des signaux amenés au pre- mier générateur de couple dans la position 0 O, la posi- tion 90 et la position 180 , 6 2487971 b) des moyens de formation de la demi-différence des si- 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 rotation terrestre. Dans l'appareil selon l'invention, on détermine la direction du nord d'après les composantes de la rotation terrestre, au moyen d'un gyroscope biaxial assujetti élec- triquement. Le traitement des signaux est ainsi très simple et par la mesure dans différentes positions angulaires du cadre d'azimut, des sources d'erreur notables du gyros- cope utilisé sont compensées. Par suite, les exigences quant à la précision du gyroscope pourraient être réduites. Dans la position servant à la recherche du nord, le 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 premier mode d'exécution d'appareil de référence cap-posi- 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 la matrice de cosinus de direction en vue de la transfor- 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 signaux pour la détermination de l'élément Cil de la ma- trice de cosinus de direction, la figure 4 montre une partie des moyens de traitement de 7 2487971 signaux pour la détermination de l'élément C12 de la ma- trice de cosinus de direction, la figure 5 représente une partie des moyens de traitement de signaux pour la détermination de la fonction trigono- 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 deuxième mode d'exécution simplifié d'appareil pour la dé- termination de la direction du nord, et la figure 7 montre les moyens de traitement de signaux correspondants, la figure 8 montre, dans une exécution modifiée des mo- yens de traitement de signaux, les moyens de détermination grossière des fonctions trigonométriques de l'angle d'azi- 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, la figure 11 montre une variante des moyens de détermina- tion grossière des fonctions trigonométriques et indique comment on tient compte de l'angle d'erreur de montage du gyroscope, et la figure 12 montre une variante des moyens de détermina- 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. L'appareil de référence cap-position à recherche au- tomatique du nord de la figure 1 comporte un cadre d'azi- mut 10 pouvant tourner autour d'un axe d'azimut z. Le cadre d'azimut définit un système de coordonnées comportant C C les axes de coordonnées x, y et zC. Sur le cadre d'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 y parallèle à l'axe d'azimut zC et un deuxième axe d'en- 8 2487971 KK trée x perpendiculaire à l'axe de torsion z et au pre- K mier axe d'entrée y. Le cadre d'azimut 10, avec son système de coordonnées x, y et zC, peut tourner autour c de l'axe d'azimut z relativement à un système de coordon- 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 position 0 représentée, est désigné par z De préfé- rence, le système de coordonnées solidaire du bottier est disposé parallèlement à un système de coordonnées du vé- hicule, comportant les axes de coordonnées qui sont l'axe longitudinal x du véhicule, l'axe transversal yF du vé- hicule et l'axe de lacet zF du véhicule. 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 sont montés un deuxième capteur 18 et un deuxième généra- 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 monté sur le premier axe d'entrée xK du gyroscope 12. Le deuxième capteur 18 disposé sur le deuxième axe d'en- 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 tournant biaxial. Les signaux T2, Tl amenés aux généra- teurs de couple 16 et 20 sont captés en passant par des filtres respectifs 26, 28 et conduits, d'une façon décrite plus loin, aux moyens de traitement de signaux. 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, 9 2487971 disposé un transmetteur de position angulaire 32. Un dis- positif de commande commutable 34 reçoit le signal du transmetteur de position angulaire 32 et commande le ser- 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 une position 180 . Sur le cadre d'azimut 10 sont disposés un premier accéléromètre 36 dont l'axe de sensibilité est parallèle à l'axe de torsion z du gyroscope et un deuxième accélé- romètre 38 dont l'axe de sensibilité est parallèle au deu- 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, aux moyens de traitement de signaux. Les parties des moyens de traitement de signaux qui servent à l'alignement initial sont représentées par les figures 2 à 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 16, respectivement dans les positions 00, 90 O et 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 et 48 dans les positions 0 et 180 O, des moyens 60 ser- vant à soustraire de cette moyenne le signal -T2 90 mé- morisé dans la mémoire 46 dans la position 90 et des moyens 62 de division du signal ainsi obtenu par la com- 2487971 posante horizontale J c = n- E.cos de la ro- tation terrestre. 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 signaux des accéléromètres 36 et 38. De façon correspondante, les moyens de traitement de signaux servant à déterminer la direction du nord compor- 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 et C32 de la matrice de cosinus de direction pour la 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 outre, sont prévus des moyens 68 (figure 4) de multiplica- tion du signal C ainsi'obtenu par la composante verti- cale Q E. sin + de la rotation terrestre, - E étant la vitesse de rotation de la terre et la lati- 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 matrice de cosinus de direction. 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 signaux mémorisés dans les mémoires 44, 48 au produit men- 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 direction (figure 3). En outre sont prévus, comme le montre la figure 5, des moyens de formation de signaux représentant le sinus et le cosinus de l'angle d'azimut vers le nord. 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 obtenue par l'élément négatif -C33 de la-matrice de cosi- nus de direction, ce qui donne un signal représentant le sinus de l'angle d'azimut vers le nord sin. On obtient l'élément C33 de la matrice de cosinus de 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 mémorisés dans les mémoires 44 et 48 sont opposés le pro- 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 12 2487971 les mémoires 44 et 48 (figure 3) et le signal mémorisé dans la mémoire 46, on oppose le produit du signal mémo- risé dans la mémoire 44 en position O o par un facteur représentant l'angle d'erreur de montage oC du 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 o par l'erreur de facteur d'échelle DSF. 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 d'accéléromètre pour la division par l'accélération ter- restre, comme indiqué en 64 et 66 sur la figure 2. Au signal du premier accéléromètre 36, formé en tant que demi- différence des signaux mémorisés, on oppose le produit du signal du premier accéléromètre 36 mémorisé dans la posi- tion O o par l'erreur de facteur d'échelle DK de cet x accéléromètre 36 ainsi que le produit du signal du deu- xième accéléromètre 38 mémorisé dans la position O o par un facteur E correspondant à l'erreur d'angle de mon- 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 13 2487971 pour les erreurs des composants utilisés, ce qui permet de réduire les exigences quant à la précision des compo- 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 même raison, dans le mode d'exécution décrit, à la diffé- rence mentionnée entre la moyenne des signaux mémorisés dans les mémoires 44 et 48 et le signal mémorisé dans la mémoire 46, on superpose le signal du premier accéléro- 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 et deuxième accélérateurs 36, 38 mémorisés dans les mémoi- 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 bloc 106 symbolisant une multiplication et le bloc 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 dérive de balourd du 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 d'azimut 10, par son axe d'azimut z, est exactement ali- gné verticalement pour l'alignement initial ou qu'en tous cas, les écarts relativement à la verticale sont négli- geables. Dans ce cas, les moyens de traitement de signaux 14 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 Les éléments C31 et C32 de la matrice de cosinus de direc- tion disparaissent, tandis que l'élément C33 de la ma- trice de cosinus de direction devient 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 décrit ci-dessus. Relativement à ladite demande plus an- cienne, l'avantage obtenu est qu'on n'a plus besoin de faire pivoter, en outre, le gyroscope autour d'un axe horizontal. * Dans l'appareil selon les figures 6 et 7, pour obte- nir une précision maximale de recherche du nord, il faut tenir compte de l'erreur de facteur d'échelle du gyros- cope ainsi que d'une erreur d'angle de montage du 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 compte par calcul d'une erreur de facteur d'échelle. La structure mécanique de la variante est pratique- ment la même que sur la figure 6. Le cadre d'azimut 10 peut toutefois, en outre, grâce à une constitution appro- 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 Les moyens de traitement de signaux pour la déter- 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 2487971 et la position 180 , une mémoire 114 servant à mé- moriser les signaux amenés au premier générateur de couple 16 dans la position 270 . Des moyens 50, 52 sont égale- ment prévus-pour former la demi-différence des signaux mémorisés dans les mémoires 44, 48 dans la position 0 O et dans la position 180 . De même, les moyens de traite- 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 46, 114 dans la position 90 O et dans la position 270 . 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 horizontale il = AL cos de la rotation terrestre. 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 figure 8, des moyens 120 sont prévus pour diviser la demi- 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 s'obtiennent sans connaissance exacte de l'erreur de fac- 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 et du cosinus négatifs de cet angle, obtenues par les di- visions en 54 et 120 sans connaissance exacte d'une erreur de facteur d'échelle. Des moyens sont, en outre, prévus pour déterminer, indépendamment du facteur d'échelle, la valeur absolue 16 2487971 d'une fonction trigonométrique de l'angle d'azimut vers le nord. Ces moyens sont représentés par la figure 9 et décrits en détail ci-après. En outre, sont prévus des- moyens de détermination d'une valeur angulaire correspon- dante inférieure à 90 O, en partant de la valeur absolue de la fonction trigonométrique, et des moyens de déter- mination de l'angle d'azimut vers le nord, en partant de la valeur angulaire mentionnée et des quadrants déterminés d'après le sinus et le cosinus. Le mode d'exécution décrit part de cette idée que, d'une part, il est possible, d'après les fonctions trigo- nométriques de l'angle d'azimut, influencées par une er- reur de facteur d'échelle, de déterminer le quadrant de cet angle, et. que, d'autre part, il est possible de for- 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 alors déterminer la valeur effective de l'angle d'azimut. De façon correspondante, les moyens de traitement de signaux comportent, en outre, des moyens de détermination de l'angle d'azimut vers le nord, d'après la valeur angu- laire mentionnée et le quadrant déterminé d'après le sinus et le cosinus. En détail, ce mode d'exécution présente la constitu- tion suivante: Comme on le voit par la figure 8, des moyens 122, 124 sont prévus pour diviser les demi-différences mention- nées par (1 + DSF) avant la division par la composante horizontale erreur de facteur d'échelle admise. Pour la première opé- ration, on peut admettre, par exemple, DSF = O ou bien on peut introduire une valeur estimée ou connue par appro- ximation. La disposition de la figure 9 comporte, outre 17 2487971 les moyens de détermination de la valeur absolue d'une fonction trigonométrique de l'angle d'azimut, des moyens de détermination de (1 + DSF) d'après les signaux mémo- 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 fonction trigonométrique de l'angle d'azimut sont représen- tés par la figure 9. Ils comportent des moyens 132 servant à former la différence des signaux mémorisés dans les mé- moires 44, 48 dans la position 0 O et dans la position 180 , des moyens 134 servant à élever au carré cette 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 moyens 144 pour former le quotient de la première diffé- 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 moyens 136 servant à engendrer la fonction arc-sinus. Les moyens de détermination du quadrant déterminent le quadrant de l'angle d'azimut d'après la relation sui- vante: Quadrant I sin tj > 0 cos 0 O Il sin Y -, O cos d O III sin Y O i 18 2487971 Avec le quadrant ainsi déterminé et la valeur de t' | calculée selon la figure 9, on obtient l'angle Y effectif, non influencé par des erreurs de facteur d'é- chelle, selon la relation Quadrant Angle d'azimut I y = {t | II M> =180 - +t III ^ ç = 180 + | t 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 valeur actuelle aux moyens 122 et 124 pour la multiplica- tion. La disposition décrite permet une mesure précise, qui n'est pas altérée par des erreurs de facteur d'échelle. Ainsi, il n'est pas nécessaire de tenir compte, par cal- 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 d'erreur de montage selon les figures 11 et 12, à condi- 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 pas avec le temps. La figure 11 correspond essentiellement à la dispo- sition de la figure 8 et la figure 12 correspond essen- tiellement à la disposition de la figure 9 et les parties correspondantes portent les mêmes références. Selon la 19 2487971 figure 11, le produit de la demi-différence des signaux mémorisés dans les mémoires 44, 48 dans la position 180 par un facteur d représentant l'erreur d'angle de mon- 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, 148 en position 0 O et en position 180 . De façon analogue, sur la figure 12, lors de la déter- 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 position 270 O, formée en 136, par un facteur t repré- sentant l'erreur d'angle de montage du gyroscope 12 autour de l'axe d'azimut z est opposé, comme l'indiquent le bloc 158 et le point de sommation 160, à la différence des si- 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. La figure 10 est un tableau du déroulement du proces- sus de recherche du nord. Au lieu des accéléromètres, on peut aussi utiliser d'autres détecteurs de verticale, par exemple des niveaux. 2487971 Il faut alors modifier le traitement des signaux conformé- ment à la nature des signaux de ces détecteurs de verticale. 21 2487971 R E V E N D I C A T I O N S 1. Appareil pour la détermination de la direction du nord, comportant: un cadre d'azimut 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 du gyroscope étant paral- lèle à l'axe d'azimut et le deuxième axe d'entrée du gyros- cope étant perpendiculaire à l'axe de torsion et au premier axe d'entrée, un premier et un deuxième capteurs respecti- vement sur les premier et deuxième axes d'entrée du gyros- cope, un premier et un deuxième générateurs de couple res- pectivement sur les premier et deuxième axes d'entrée du gyroscope, le premier capteur disposé sur le premier axe d'entrée étant branché sur le deuxième générateur de couple qui est monté sur le deuxième axe d'entrée du gyroscope, le deuxième capteur disposé 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 rece- vant le signal du transmetteur de position angulaire et commandant 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 soli- daire de l'appareil, à une position 90 ou à une position O, des moyens de traitement de signal servant à déter- miner la direction du nord et auxquels sont appliqués les signaux amenés au premier générateur de couple, appareil caractérisé en ce que par le fait que les moyens de traite- ment de signaux servant à déterminer la direction du nord comportent: a) des moyens (44, 46, 48) de mémorisation des signaux ame- nés au premier générateur de couple (36) dans la position O , la position 90 O et la position 180 O, 22 2487971 b) des moyens (50, 52) de formation de la demi-différence des signaux mémorisés dans la position 0 et dans la po- sition 180 ', - c) des moyens (54) de division du signal ainsi obtenu par la composante horizontale.l c os ECos de la rotation terrestre. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par d) des moyens (56, 58) de formation de la moyenne des si- gnaux mémorisés amenés au premier générateur de couple dans la position 0 O et dans la position 180 O, e) des moyens (60) servant à soustraire de cette moyenne le signal mémorisé dans la position 90 O, f) des moyens (62) de division du signal ainsi obtenu par la composante horizontale Qc = n E cos de la rotation terrestre. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par les points suivants: a) sur le cadre d'azimut (10) sont disposés un premier détecteur de verticale, par exemple un accéléromètre (36) dont l'axe de sensibilité est parallèle à l'axe de torsion (z) du gyroscope et un deuxième détecteur de verticale> par exemple un accéléromètre (38), dont l'axe de sensibilité est parallèle au deuxième axe d'entrée (x) du gyroscope (12), b) les moyens de traitement de signaux pour la détermina- tion de la direction du nord comprennent, en outre: b1) des moyens (64, 66) de division des signaux d'accélé- romètre par l'accélération terrestre négative pour l'obten- tion de signaux représentant les éléments C31 et C32 de la matrice de cosinus de direction pour la transformation d'un système de coordonnées solidaire de l'appareil à un système de coordonnées solidaire de la terre, b2) des moyens (68) de multiplication du signal C32 par la composante verticale _Q = l E Sin t de la rotation terrestre, f étant la vitesse de rotation de la terre et t la latitude, b3) des moyens (70) servant à additionner le produit obtenu IL s C32 à la demi-différence mentionnée des signaux mémorisés avant la division mentionnée par la composante horizontale de la rotation terrestre, cette division fournissant un signal qui représente l'élément C12 de la matrice de cosinus de direction, b4) des moyens (72) de multiplication du signal C31 par la composante verticale ú = úLEsin de la rota- tion terrestre, b5) des moyens (74) servant à additionner la différence susdite entre le signal mémorisé et la moyenne-au produit susdit du signal C31 par la composante verticale avant la division mentionnée par la composante horizontale de la rotation terrestre, cette division fournissant un signal, qui représente l'élément Cil de la matrice de cosinus de direction, et b6) des moyens (figure 5) de formation de signaux repré- sentant le sinus et le cosinus de l'angle d'azimut vers le nord. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de formation du sinus et du cosinus de l'angle d'azimut vers le nord comportent: a) des moyens (76) de division du signal C11 par V 1 - CU? v ce qui donne un signal représentant le cosi- nus de l'angle d'azimut vers le nord, cos t b) des moyens (78) de multiplication du signal C12 par 1-C 2 1 c) des moyens (80) de multiplication du signal cos t par C31.C32, d) des moyens (82) d'addition du signal de produit ainsi obtenu au quotient du signal C12 par la racine, et e) des moyens (84) de division de la somme ainsi obtenue par l'élément négatif -C33 de la matrice de cosinus de direction, ce qui donne un signal représentant le sinus de l'angle d'azimut vers le nord, sin t 5. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 4, caractérisé par les points suivants: a) la demidifférence mentionnée des signaux mémorisés sont opposés le produit du signal mémorisé en position O o par l'erreur de facteur d'échelle DSF et le produit du x signal mémorisé en position 90 o par un facteur représen- tant l'erreur d'angle de montage " du gyroscope autour xy C de l'axe d'azimut z, et b) à la différence mentionnée de la moyenne et du signal mémorisé sont superposés le produit du signal mémorisé en position 0 O par un facteur représentant l'erreur d'angle de montage i/ du gyroscope autour de l'axe xy d'azimut z et le produit du signal mémorisé en position O par l'erreur de facteur d'échelle DSF. x 6. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte: a) des moyens (86, 88; 90, 92) de mémorisation des signaux des deux accéléromètres (36, 38), chaque fois en position O O et en position 180 O, et b) des moyens (94, 96; 98, 100) de formation des demi- différences des signaux mémorisés en position O o et en position 180 o pour chacun des deux accéléromètres (36, 38) en tant que signaux d'accéléromètre pour la division par l'accélération terrestre. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé par les points suivants: a) au signal du premier accéléromètre (36) formé en tant que demi-différence des signaux mémorisés sont opposés le produit du signal du premier accéléromètre (36) mémorisé en position O O par l'erreur de facteur d'échelle DK x35 de cet accéléromètre (36) et le produit du signal du de cet accéléromôtre (36) et le produit du signal du deuxième accéléromètre (38) mémorisé en position 0 o par un facteur ú correspondant à l'erreur d'angle de mon- tage du premier accéléromètre (36) autour de l'axe d'azi- C mut z, et b) au signal du deuxième accéléromètre (38), formé en tant que demi-différence des signaux mémorisé, est opposé le produit du signal du deuxième accéléromètre (38) mémorisé en position O o par l'erreur de facteur d'échelle DK y de cet accéléromètre (38) et au signal de ce même accélé- romètre (38) est superposé le produit du signal du premier accéléromètre (36) mémorisé en position O O par un facteur yz correspondant à l'erreur d'angle de montage du C deuxième accéléromètre (38) autour de l'axe d'azimut z. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par les points suivants: a) à la différence mentionnée entre la moyenne des signaux mémorisés et le signal mémorisé al) est superposé le signal du premier accéléromètre (36) mémorisé en position 0 o, divisé par le facteur d'échelle SF de cet accéléromètre et multiplié par un facteur m X représentant la dérive de balourd du gyroscope, et a2) est opposé le produit des signaux des premier et deuxième accéléromètres (36, 38) mémorisés dans la position 0 o, divisés chacun par le facteur d'échelle correspondant SFx, SFy, par un facteur représentant le double de l'ani- soélasticité 2n du gyroscope, et b) à la demi-différence mentionné des signaux mémorisés est superposé le produit du signal du deuxième accéléro- mètre (38) mémorisé en position O O par un facteur m re- présentant la dérive de balourd du gyroscope. 9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par les points suivants: a) le cadre d'azimut peut, dans un autre état de commuta- tion du dispositif de commande, tourner sous l'action du servomoteur à une position 270 O, b) les moyens de traitement de signaux pour la détermina- tion de la direction du nord comportent, en outre: bl) des moyens de mémorisation des signaux amenés au premier générateur de couple dans la position 270 O, b2) des moyens de formation de la demi-différence des signaux mémorisés en position 90 et en position 270 , b3) des moyens de division du signal ainsi obtenu par la composante horizontale a% = c cos de la rota- tion terrestre, b4) des moyens de détermination du quadrant de l'angle d'azimut vers le nord d'après les valeurs du sinus négatif et du cosinus de cet angle, obtenues par les divisions sans connaissance exacte d'une erreur de facteur d'échelle, b5) des moyens de détermination de la valeur absolue d'une fonction trigonométrique de l'angle d'azimut vers le nord, indépendamment du facteur d'échelle, b6) des moyens de détermination d'une valeur angulaire correspondante inférieure à 90 O, d'après la valeur abso- lue de la fonction trigonométrique, et b7) des moyens de détermination de l'angle d'azimut vers le nord d'après la valeur angulaire mentionnée et le qua- drant, déterminé d'après le sinus et le cosinus. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de multiplication des demi- différences mentionnées par (1 + DSF) avant la division par la composante horizontale de la rotation terrestre, DSF étant une erreur de facteur d'échelle admise. x 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte: a) des moyens de détermination de (1 + DSF) d'après les signaux mémorisés, et b) des moyens d'introduction de la nouvelle valeur de (1 + DSF), ainsi déterminée, dans les moyens de multipli- cation susdits. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendica- 27 2487971 tions 9 à 11, caractérisé en ce que les moyens de déter- mination de quadrant déterminent le quadrant de l'angle d'azimut tj d'après la relation suivante Quadrant I sin ?0 cos4> > 0 II sint7 O cos O 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que les moyens de détermination de la valeur absolue d'une fonction trigonométrique com- portent: a) des moyens de formation de la différence des signaux mémorisés en position 0 et en position 180 O, b) des moyens de formation du carré de cette différence, c) des moyens de formation de la différence des signaux mémorisés en position 90 et en position 270 D, d) des moyens de formation du carré de cette différence, e) des moyens d'addition des carrés ainsi obtenus, f) des moyens d'extraction de la racine de la somme de carrés obtenue, et g) des moyens de formation du quotient de la première dif- férence par la racine de la somme des carrés, ce qui donne un signal représentant la valeur absolue du sinus de l'angle d'azimut vers le nord Isin y 1 14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de détermination de la valeur angu- laire correspondante sont formés de moyens générateurs de fonction arc-sinus. 15. Appareil selon les revendications 11 et 13, carac- térisé en ce que les moyens mentionnés de détermination de (1 + DSF) sont formés de moyens de division de la racine mentionnée par le double de la composante horizontale de la rotation terrestre. 16. Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé par les points suivants: 28 2487971 a) le produit de la demi-différence des signaux mémorisés en position 0 et en position 180 par un facteur OC représentant l'erreur d'angle de montage du gyroscope autour de l'axe d'azimut z est opposé à la demidifférence des signaux mémorisés en position 90 et en position 270 à, et b) le produit de la demi-différence des signaux mémorisés en position 90 O et en position 270 par le facteurcC y qui représente l'erreur d'angle de montage du gyroscope autour de l'axe d'azimut z est opposé à la demi-différence des signaux mémorisés en position 0 O et en position 180 . 17. Appareil selon les revendications 13 et 16, carac- térisé en ce que lors de la détermination de la valeur absolue de la fonction trigonométrique de l'angle d'azimut a) le produit de la différence des signaux mémorisés en position 90 O et en position 270 O par un facteur 0(_ xy représentant l'erreur d'angle de montage du gyroscope au- tour de l'axe d'azimut est opposé à la différence des si- gnaux mémorisés en position 0 et en position 180 O, et b) le produit de la différence des signaux mémorisés en position 0 et en position 180 0 par le facteur a représentant l'erreur d'angle de montage du gyroscope au- tour de l'axe d'azimut est opposé à la différence des si- gnaux mémorisés en position 90 et en position 270 .