Brevet FR2633741A1 — publié le 19900105

Procéde et dispositif Pour l'orientation automat]ique en azimut d'un svsteme de navigation inertielle L'inventlon concerne un procede et un dlspositif pour l'orientatlon automatlque en azimut d'un systeme de navigation inertielle, destinés à la déterm.hatlon de l'écart en azimut entre le paquet de navigation d'un vehicule porteur et un disposltif de reference de l'installatlon au sol, de préference pour des engins volants guides & lancement vertical ou incliné en elevation. Comme on salt, l'orientation en azimut de la réference inertielle posait à I'origine aes problèmes considérables en raison de la precision exigee et des tres grandes dimensions de l'engin v0 olant guide, problemes qui ne pouvaient etre atténues que par une importante cdépense en appareils. Par le brevet DE-36 22 064 de la demanderesse on connaît un dispositif pour l"orientation optique automatique en azimut, dans lequel un reflecteur diedre dispose ce manèlere réglable sur l'engin volant guidé permet un reperage 1 5 incline, au moyen d'un détecteur linealire a recherche sulvant un axe, d'un emetteur. reglable suivant deux axes et d'un appareil ce commande pour le reperage d'une commance ce cadre ce roulis de l'installation de navigation de l"engin volant. Ce mode de solution et d'autres modes faisant partie ce l:etat ce la technique interne de la demanderesse exigent, pour la reduction des cdpenses necessalres a la transmission d'azimut entre l'lnstallation au sol et l'engin porteur, une "fenetre de transmission" dlsposee sur ou dans la cellule de l'engln volant. Or, il s'avère que pour différentes applications une telie fenetre n'est 2 5 pas souhaitee, car elle empêche une réalisation simple de la cellule de l'engin porteur. La présente invention a pour but de creer un procede et un disposltlf du type défini ci-dessus, qui permettent d'éliminer totalement une telle fenetre de transmission, sans qu'il faille limiter les avantages et précisions obtenus jusqu'a présent. Ce but est atteint grace aà - 2- 1) un procéde, dans lequel déja en position de lancement l'éecart de roulis et l'écart de lacet entre l'lnstallation au sol et le paquet de navigation du véhicule porteur sont mesures de façon inertielle dans différentes positions de redressement dudit vehicule par couplage de gravité et, après fixation de l'éelevation -e lancement, l'éecart en azimut entre l'installation au sol et le paquet de navigation est déterminé par calcul; 2) un dispositif pour la mise en oeuvre du procedé, dans lequel sont associes au paquet de capteurs de navigation du vehicule porteur un agencement de capteurs pour la comparalson de l'inclinaison laterale dudit paquet de capteurs de navigation avec linclinaison latérale de l'axe de redresssement et un agencement de calcul pour la détermination de l'écart en azimut entre le paquet de capteurs de navigation et l'axe de rearessement a partir de la 1 5 difference d inclinaison laterale. Un exemple de calcul est indique et explique dans la aescription ci-apres et lllustré par les oessins, sur lesquels les figures la a ld representent les esquisses schematiques pour le calcul du couplage de gravitée dans la position de depart du vehicule porteur, les figures 2a a 2c representent les esquisses schematiques pour le calcul du couplage de gravite dans la position verticale du vehlcule porteur, les figures 3a a 3c représentent les esquisses schematiques 2 5 pour le calcul de la reference du vehîcule porteur dans la position de lancement, et la figure 4 represente un exemple de configuration du dispositif prevu, montrant - le paquet de capteurs de navigation inertielle (1) du vehicule porteur, - la reférence verticale inertielle de l'axe de redressement sous forme de capteurs d-accélération (2), - la référence d'azimut du lanceur sous forme d'un edétecteur de nord (3), - 3- - le système de bus-4) pour la liaison des appareils 1 a 3, - l'axe de redressement e5) entre le lanceur (6) etie véhicule porteur(7). Pour la détermination ae l'ecart en azimut entre le paquet de navigation de l'engin volant guidé et une référence de linstallation au sol (Ici l'axe de redressement de celle-ci), on mesure d'abord de façon inertielle dans différentes positions de redressement l'écart de roulis (fr) et l'écart de lacet (1q1) entre l'installation au sol et le paquet de navigation de l'engin volant par couplage de gravité. Lorsque l'élévatlon cje lancement est connue, il est possible, comme Indiquée ci-apres, de déterminer par calcul pour l'exemple d'un engin volant, l'eécart en azimut (hy) entre l'installation au sol et le paquet de navigation de l"engin volant. L'écart en azimut Jr est determine par couplage de gravité. Une position. (0) de la base de lanceur est eéfinlie par le système de coordonnées vertical 'zrg", la direction de l'axe de pivotement, ehorizontalise' pour l'harmonlsation, du lanceur' "yrg" et l'axe Oxrg" orthogonal par rapport à zrg et yrg. Dans ia base de lanceur, les cpteurs d'accelération nawz, awy, awx" sont montes parallèlement à ce système de coordonnées zrg. Ici: awx (0) = O; et awy.(0) = O. Comme -I ressort de la figure 1, lors de l'instailation sur le terrain, la base ae lanceur est basculee, par rapport a la position (0), de l'angle.. (b) d'inclinaison longitudinale et ensuite de l'angle ('b> d'inclinaison latérale qui est au maximum d-environ 0,1 rad. Cette posit'on (b) est caractérisée par: ówx (b) = lg * sin eb awy (b) = ig * Cos b * sin lb; Du fait du -montage mécanique de l'engin volant, la réference d'engin volant xmb, ymb et zmb" est orientee à peu pres parallèlement à *xrb, yrb et zyb". Les angles r = écart de roulis autour de l'axe xmb -- 4 -- Yql = ecart de lacet autour de l'axe zmb fq2 = écart de tangage autour de l'axe ymb caractérisent la torsion relativement petite entre la base de lanceur et la réference de l'engin volant. En raison de /?r/, /?q1/ et /qq2/ Joue ici qu'un rôle secondaire. L'ecart de roulis (yr) peut ainsi être determine à partir de: amy (b) = lg * cosOb * sin (b + ?r) (1) 1 0 Pour la determination de l'écart de lacet (Cql), la base de l'engin volant et le paquet de capteurs d'engin volant sont redresses, selon le couplage de gravite represente dans la figure 2 du dessin, aans la position verticale autour de l'axe yrb du lanceur de telle façon que "zrvu soit horizontal avec "awz" (v) = 0. Dans cette position (v), l'ecart de lacet (yql) peut être determine a partir de: amy (v) = lg * sin (tb + 'q1); (2) Par ailleurs, pour l'écart ce tangage (q2): amz (v) = lg * cos eb * sin q2;......................(3) Ainsi la légère torsion de la référence engin volant par rapport au systeme de coordonnees "zrD, yrb, xrb" peut être determlnee a partir des valeurs de mesure 'awx(b), awy(o), amy(v) et amz(v)". 2 5 Dans la position de lancement (position s) du lanceur, l'orientation verticale du paquet de capteurs de l'engin volant resulte, comme il ressort du schema de la figure 3, directement de la lecture des capteurs d'accélération "amx(s), amy(s) et amz(s)'. L'azimut est rapporte à l'axe "yrb" = projection verticale de l'axe de pivotement du lanceur dans le plan horizontal "xrg, yrg". Par contre, Ilaxe "yms* = projection verticale de l'axe "yms" dans le plan horizontal est tourne de l'angle selon l'equation: - 5 - '1= Ir * sin-es + fql * cos es * tq2 d elta; (4) o delta >" 1 Les figures 1, 2 et 3 du dessin indiquent le procède de calcul de maniere si exhaustive et détaillee que des explications supplémentaires sont superflues. La configuration de l'installation est représentée cdans la figure 4, les calculs ci-dessous étant effectués avant le lancement par le microprocesseur contenu dans le paquet de capteurs 1 du véhicule porteur 7. x - 6 - Revendications I. Procedé pour la détermination de lecart en azimut entre le paquet de navigation d'un véhicule porteur et un dispositif de reference de l'installation au sol, de preference pour des engins volants guides à lancement vertical ou incline en élevation, caractérise en ce que déjà en position de lancement l'écart de roulis (fr) et l'ecart de lacet ( ql) entre l'installation au sol et le paquet de navigation du véhicule porteur sont mesures de façon inertielle dans differentes positions de redressement dudit vehicule par couplage de gravité et, après fixation de l'elevation de lancement, l'ecart en azimut ( paquet de navigation est déterminé par calcul. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. selon la revendication 1, caracterise en ce qu'au paquet de capteurs de navigation (1) du vehicule porteur (7) sont associes un agencement e capteurs (2) pour la comparaison de l'inclinaison laterale dudit paquet de capteurs de navigation avec l'inclinaison laterale de l'axe oe recresssement (5) et un agencement de calcul (3) pour la determination de lt'ecart en azimut entre le paquet de capteurs de navigation et l'axe oe redressement a partir de la difference d'inclinaison latérale.