FR 2530806 A1 19840127 FR 8305184 A 19830328 L'invention concerne un appareil pour la détermi- nation de la direction du nord au moyen d'un gyroscope influencé par la rotation terrestre, contenant (a) un gyroscope biaxial, dont l'axe de rotation est pratiquement vertical, et qui possède deux axes d'entrée, qui sont perpendiculaires entre eux et par rapport l'axe de rotation, et dans lequel: (a 1) un capteur de position et un générateur de couple sont prévus à chacun des axes d'entrée (a 2) le signal du capteur de chaque capteur 'de position étant adjoint à un axe d'entrée est branché de façon croisée par l'intermédiaire d'un amplifi- cateur au générateur de couple de l'autre axe d'entrée respectif pour assujettir électriquement l'axe de rotation au gyroscope, (b) un dispositif d'entrainement en rotation du gyroscope avec ses axes d'entrée autour de l'axe de rotation, (c) des moyens de mémoire pour mémoriser des signaux, qui sont dérivés des signaux du capteur, et qui peuvent être captés dans des différentes positions angulaires du gyroscope, et- (d) des moyens d'évaluation des signaux, auxquels les signaux mémorisés sont branchables pour former un signal d'azimut compensé à l'égard des erreurs du gyroscope et indiquant la direction du nord. Par DE-B-27 41 274 un appareil pour la détermination automatique de la direction du norddans lequel un gyros- cope biaxial avec un axe de rotation -pratiquement vertical est prévu, est connue Un capteur de position et un géné- rateur de couple, perpendiculaires entre eux, sont prévus à chacun des deux axes d'entrée du gyroscope Le signal 2 2530806 de chaque capteur de position adjoint à un axe d'entrée est appliqué de façon croisée au générateur de couple de l'autre axe d'entrée respectif, de manière à assujettir électriquement le gyroscope avec son axe de rotation à la verticale Les signaux amenés aux deux générateurs de couple sont appliqués simultanément à un calculateur d'écart du nord qui, en partant du rapport des signaux, fournit un signal reproduisant l'écart d'une direction de référence solidaire de l'appareil par rapport au nord. Si la direction de référence est constituée par l'un des deux axes d'entrée, l'angle d'écart du nord est égal à l'arc-tangente de la relation des couples exercés par les deux générateurs de couples par suite des signaux appliqués Il-est supposé que l'axe de rotation du gy- roscope est exactement perpendiculaire. Par DE-B 27 41 274 on sait qu'on doit prévoir une paire d'accéléromètres; qui sont disposés dans une re- lation de position fixe par rapport au boîtier du gy- roscope, et dont les axes de sensibilité sont perpendi- culaires entre eux et passent parallèlement aux deux axes d'entrée du gyroscope Un calculateur est prévu auquel sont aussi bien amenés les signaux des générateurs de couples du gyroscope que les signaux des accéléromètres. Ce calculateur calcule le vrai angle d'écart du nord en tenant compte de la déclivité de l'axe de rotation du gyroscope par rapport à la verticale, la déclivité étant établie par les accéléromètres De ce fait il est possible de déterminer l'angle d'écart du nord ou l'angle d'azimut vers le nord même si l'axe de rotation du gyroscope n'est pas aligné exactement à la verticale. Le signal du gyroscope de rotation biaxial est affecté de certaines erreurs systématiques, causées, par exemple, par des tolérances demontage, un balourd de masse, une aniso-élasticité,ou analogue Pour compenser, autant que possible, ces erreurs systématiques, il est 3 2530806 connu que l'on peut faire tourner le gyroscope de 1800 autour d'un axe horizontal et ou vertical et que les signaux obtenus respectivement dans les deux positions et amenés aux générateurs de couple, sont mémorisés - (DE-B 29 03 282) En formant la somme et la différence des signaux ainsi mémorisés, des signaux pourla déter- mination de l'écart du nord peuvent être obtenus, dans lesquels certaines erreurs systématiques du gyroscope sont compensées. En outre, des appareils pour la détermination de l'écart du nord, dans lesquels un gyroscope avec un axe de rotation essentiellement horizontal tourne autour d'un axe vertical à une position de 00, une position de et à une position de 1800 sont décrits dans DE-A 29 22 412 et dans DE-A 30 19 372. Les appareils connus fournissent une exactitude élevée dans un environnement absolument calme en l'absence de perturbations extérieures translatoires ou rotatives agissant sur le boltier du gyroscope On rencontre de telles conditions de mesure, par exemple, en cas d'acti- vité de l'appareil sur un support Avec l'utilisation dans un environnement perturbé, par exemple dans des véhicules, les signaux de couple mesurés dans les dif- férentes positions, contiendront cependant des parts perturbatrices, causées par les mouvements perturbateurs du boîtier du gyroscope autour de ses axes Ces parts mènent à une limitation de l'exactitude de l'angle d'écart du nord ou d'azimut, même si les erreurs systématiques essentielles du gyroscope sont compensées. L'invention a pour but d'éliminer ou de réduire aussi de telles erreurs de mesure, qui sont causées par des mouvements-perturbateurs du boîtier du gyroscope à la suite d'influences de l'environnement, en maintenant la compensation d'erreurs du gyroscope obtenue par l'ap- plication des règles de l'art, 4 2530806 Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait: (e) que le gyroscope tourne avec les axes d'entrée con- tinuellement autour de l'axe de-rotation sous l'action du dispositif d'entraînement en rotation, (f) que les moyens d'intégration pour intégrer les si- gnaux captés, amplifiés et amenés aux générateurs de couple, sont prévus pour dériver les signaux à mémoriser dans les moyens de mémoire des signaux captés, et (g) que les moyens d'intégration peuvent être remis automatiquement à zéro après chaque réception de l'intégrale formée et transmission de celle-ci sur les moyens de mémoire. Le gyroscope n'est alors pas ajusté par étapes dans différentes positions, o une mesure stationnaire a lieu à chaque fois Le gyroscope tourne plutôt con- tinuellement de 3600 à un nombre de tours constant On mesure les intégrales des signaux appliqués également aux générateurs de couple L'intégration a lieu chaque fois, d'une position angulaire prédéterminée du gyroscope à la prochaine, pendant que les intégrales sont mémo- risées, puis les moyens d'intégration sont remis à zéro. Il peut être démontré que par cette intégration, d'une part, la compensation des erreurs systématiques du gyroscope est maintenue, tandis que, d'autre part, l'influence des perturbations extérieures est réduite. Des exemples d'exécution de l'invention sont expliqués ci-après à propos des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de 2530806 réalisation d'un appareil pour la détermination de la direction du nord avec un gyroscope ayant un axe de ro- tation vertical et avec des moyens d'intégration, de mémorisation et de traitement de signaux représentés comme schéma par blocs 7 la figure 2 montre un schéma par blocs des moyens de traitement des signaux d'après le mode de réalisation de la figure 1; la figure 3 montre dans une vue similaire à la-figure 1 un autre mode de réalisation d'un appareil pour la dé- termination de la direction du nord; la figure 4 représente les équations de mesures vec- torielles pour l'appareil de la figure 3; la figure 5 montre schématiquement des premiers moyens de calcul de l'appareil de la figure 3 pour le calcul des vecteurs de paramètre, La figure 6 montre schématiquement les seconds moyens de calcul de l'appareil de la figure 3 pour le calcul des grandeurs de sortie, et la figure 7 montre une variante des seconds moyens de calcul de la figure 6. Sur la figure 1, on a désigné par 10 un bottier de gyroscope, dans lequel un gyroscope biaxial du type de la figure 1 de DE-B 29 03 282 est disposé Le bottier du IS k k k gyroscope définit un système de coordonnées x, y et z à savoir le système de coordonnées stationnaire par rapport au gyroscope L'axe des coordonnées zk coincide avec l'axe de rotation du gyroscope On a désigné par H le vecteur de rotation L'axe de coordonnées x coïncide avec un premier axe d'entrée du gyroscope, et l'axe des coordonnées yk coïncide avec un deuxième axe d'entrée du gyroscope. D'une manière qui n'est pas décrite ici en détail un premier capteur de position et un premier générateur de k_ couple sont situés au premier axe d'entrée x Un deuxième capteur de position et un deuxième générateur de couple 6 2530806 sont situés au deuxième axe d'entrée y k Le signal de capteur du premier capteur de position est relié, par l'intermédiaire d'un amplificateur 12, au deuxième géne- rateur de couple De la même manière le signal capté du deuxième capteur de position est relié, par l'intermédiaire d'un amplificateur 14, au premier générateur de couple. Les signaux captés amplifiés, qui sont branchés sur les générateurs de couple, sont désignés respectivement par Tx et -Ty Le boîtier de gyroscope 10 est monté à rotation autour de l'axe de rotation z dans un bottier 16 Le bottier 16, par exemple, est placé de manière stationnaire sur le véhicule L'axe des coordonnées z se situe essentiellement à la verticale Le bottier 16 définit un G système de coordonnées avec les axes coordonnées x G G y et z Dans la "position O " représentée dans la k figure 1, l'axe de coordonnées x du système de coordon- nées stationnaire relatif au gyroscope est parallèle à l'axe des coordonnées x du système de coordonnées stationnaire relatif au bottier De la même manière l'axe des coordonnées y, le deuxième axe d'entrée du gyroscope, est parallèle à l'axe de coordonnées y stationnaire re- latif au bottier, et l'axe des coordonnées zk est paral- G lèle à l'axe des coordonnées z L'angle entre l'axe des coordonnées x stationnaire relatif au bottier et la direction du nord est désigné par y ( 0). Le bottier de gyroscope 10 peut tourner sous l'action d'un moteur 18 autour de l'axe de rotation du gyroscope, à savoir l'axe z avec une vitesse de rotation constante W La position du bottier de gyroscope 10 par rapport au boîtier 16 est captée par un capteur de position 20. Le signal T amené au premier générateur de couple est intégré par un intégrateur 22 Le signal -T amené au deuxième générateur de couple est intégré par un inté- grateur 24 Les intégrateurs 22 et 24 peuvent être remis à zéro par les entrées respectives 26 et 28, La sortie -de l'intégrateur 22 est reliée en 7 2530806 parallèle à une mémoire 30 et à une mémoire 32 Le signal de sortie de l'intégrateur 22 est repris par un signal a une entrée 34 dans la mémoire 30, et par un signal a une entrée 36 dans la mémoire 32 La sortie de l'inté- grateur 24 est reliée en parallèle à une mémoire 38 et une mémoire 40 Le signal de sortie de ltintégrateur 24 est repris par un signal à une entrée 42 dans la mémoire 38, et par un signal à une entrée 44 dans la mémoire 40. Une logique commutatrice 46 représentée à la figure 1 comme contact de commutation peut être commandée par le capteur de position 20, de sorte que dans une position de 1800 du bottier de gyroscope 10, et dans une position de 3600 après une rotation entière, elle amène des impulsions, respectivement à une sortie 48 et à une-sortie 50 La sortie 48 est reliée à l'entrée 34 et à l'entrée 44 De plus les deux sorties 48 et 50 sont reliées par un élément OU 52 La sortie de l'élément OU 52 est en contact avec les entrées de remise 26 et 28 des intégrateurs 22 et 24, par l'intermédiaire d'un circuit de retard 54. Les signaux mémorisés dans les mémoires 30, 32, 38 et 40 sont reliés à un circuit de traitement de signaux 56, qui est illustré en détail dans la figure 2 Le circuit de traitement de signaux 56 fournit l'angle d'azimut y ( 0)-entre l'axe des coordonnées x et la direction-du nord Le circuit de traitement de signaux fournit en plus le sinus et le cosinus de cet angle d'azimut. Le circuit décrit opère comme suit Le gyroscope tourne continuellement avec le bottier k k de gyroscope 10 et les axes d'entrée x et y autour de -l'axe de rotation z d'une position représentée de 00, de 360 à une position de 3600, sous l'action du dispositif d'entraînement en rotation Les signaux Tx et T amenés au premier et au deuxième générateur de couple sont intégrés par les moyens d'intégration sous forme des 8 2530806 intégrateurs 22 et 24 En dépassant la position de 1800 une impulsion apparalt à la sortie 48 de la logique commutatrice 46, causant la réception du signal de l'in- tégrateur 22 dans la mémoire 30 et du signal de l'inté- grateur 24 dans la mémoire 38 Les intégrateurs 22 et 24 sont remis à zéro par l'élément OU avec un bref délai causé par le circuit de retard 54 Les signaux amenés aux générateurs de couple sont intégrés à nouveau jusqu'à ce que la position de 3600 soit atteinte Puis une im- pulsion apparait à la sortie 50 de la logique commuta- trice 46 causant la reprise du signal de l'intégrateur 22 dans la mémoire 32 et du signal de l'intégrateur 24 dans la mémoire 40 La même impulsion cause ensuite la remise des intégrateurs 22 et 24 par l'intermédiaire de l'élément- OU 52 et du circuit de retard 54. A la fin de cette rotation des valeurs d'intégrale I ( 180), I ( 360), -I ( 180) et -I ( 360) sont alors mémorisées dans les mémoires 30, 32, 38 et 40 Ces signaux sont branchés sur le circuit de traitement de signaux 56, qui est illustré en détail dans la figure 2 comme schéma de connexion par blocs. Comme déjà mentionné, les intégrales sont captées et transmises dans une position de 1800 et une position de 3600 du gyroscope, cette dernière position étant dé- calée angulairement de 1800 relativement à la première. Les moyens d'évaluation des signaux comprennent des moyens 58 pour former la différence des intégrales respectivement I ( 180) et I ( 360) des signaux de capteur amplifiés et amenés au premier générateur de couple situé à l'axe d'entrée x, les intégrales étant captées dans la po- sition de 1800 et dans la position de 360 Par ce moyen un premier signal de différence à I est engendré En outre, des moyens 60 sont prévus, pour former la différence des intégrales respectivement I ( 180) et I ( 360) des signaux de capteur, amplifiés et amenés au deuxième gé- nérateur de couple situé à l'axe d'entrée y, les intégra- 9 2530806 les étant captées dans la position de 180 et dans la position de 360 Par ce moyen un deuxième signal de différence A Iy-est engendré Les moyens d'évaluation y des signaux contiennent, en outre, des moyens 62, pour multiplier le premier signal de différence t I avec x un coefficient 1 U K x= 4 N c et des moyens 64, pour multiplier le deuxième signal de différence I avec un coefficient Y îU K = LJ étant, comme mentionné, la vitesse de rotation, avec laquelle le gyroscope tourne sous l'action des moyens rotateurs 18, et A c la composante horizontale de la vitesse de rotation terrestre. Les moyens d'évaluation des signaux 56 contiennent, en outre, des moyens de sommation 66, par lesquels le deuxième signal de différence A I multiplié avec un y coefficient de correction C, illustré par le bloc 68, et avec un coefficient K, est additionné au premier signal de différence S I multiplié avec le coefficient x Kx, pour former un signal représentant le cosinus de l'angle d'azimut cos ( 0) vers le nord, et des moyens de sommation 70, par lesquels le premier signal de différence a Ix multiplié avec un coefficient de correction C illustré par le bloc 72, et avec le coefficient Ky, est additionné au deuxième signal de différence A I multiplié y avec le coefficient Ky, pour former un signal représentant le sinus de l'angle d'azimut sin >( 0) vers le nord. L'angle d'azimut ' ( 0) peut être obtenu respectivement du cosinus et du sinus en formant respectivement l'arc 2530806 cosinus et l'arc sinus, comme illustré par les blocs 74 et 76. Dans la disposition de la figure 3 la construction du gyroscope avec le dispositif d'entraînement en rotation et le capteur de position est la même que dans la figure 2, et des éléments correspondants sont désignés par les mêmes numéros de référence. Les moyens d'intégration contiennent un premier et un deuxième convertisseur tension-fréquence, respec- tivement 78 et 80, par lesquels les signaux amenés res- pectivement au premier et au deuxième desdits générateurs de couple peuvent être convertis en fréquences d'impulsion proportionnelles à-ceuxci Les fréquences d'impulsion du premier et-du deuxième convertisseur tension-fréquence, respectivement -78 et 80, sont branchés respectivement sur un premier et un deuxième numérateur, respectivement 82 et 84 On a désigné par 86 des moyens de mémoire Des moyens 88 et 90 sont prévus pour transmettre les montants des numérateurs aux moyens de mémoire 86 Le capteur de position 20 répond à la rotation du gyroscope sous l'action du dispositif d'entra 1 nement en rotation 18 Le ca Dteur de position est relié à une logique 92 commandée par le capteur de position et par laquelle les moyens 88, 90 destinés à transmettre les montants du numérateur peuvent être commandés de sorte que, dans la position de 1800 et la position de 360 , les montants des numérateurs soient transmis aux moyens de mémoire 86 Les numérateurs 82 et 84 peuvent être remis à zéro par des impulsions aux entrées de remise 94, 96 Ces entrées de remise 94 et 96 représentent des "moyens pour remettre les numérateurs à zéro" Ces moyens pour remettre les numérateurs a zéro sont commandés par la logique 92, de sorte qu'après la trans- mission des montants du numérateur sur les moyens de mémoire 86 dans les positions angulaires prédéterminées du gyroscope, les numérateurs 82 et 84 soient remis à zéro. 11 2530806 Le gyroscope peut tourner continuellement sous l'action des moyens de rotation d'une position de O d'un tour entier en avant vers une position de 360 , et ensuite en arrière vers la position de O o Les signaux des moyens d'intégration, respectivement 78, 82 et 80, 84, sont captés dans des positions angulaires différentes du gyroscope, aussi bien quand le gyroscope tourne en avant'que quand il tourne en arrière, pendant la remise à zéro des moyens d'intégration, et ils sont transmis aux moyens de mémoire 86 Dans l'exemple de réalisation représenté, les signaux des moyens d'intégration, respectivement 78, 82 et 80, 84, sont captés dans la position de 90 , la position de 180 , la position de 270 et la position'de 360 et au retour' dans la position de 270 , la position de 180 , la position de 90 et dans la position de O , pendant la rotation du gyroscope en avant et en arrière et ils sont transmis aux moyens de mémoire 86 Après un tel cycle les moyens de mémoire contiennent huit intégrales mémorisées à savoir T- I ( 2) ( T,), I (T, ly zy (T ) I 4, '4) T T T 3 T 2 x ( 4 T) x (x ( 0,)7 dont T représente le temps qu'il faut au gyroscope pour la rotation de la position de 0 à la position de 360 Ces intégrales peu- vent être réunies en vecteurs z et-z o Des premiers -x -yy y plus petits carrés d'erreurs d'une manière qui reste à décrire De seconds moyens de calcul I 00 calculent les - 12 2530806 différentes grandeurs de sortie des composantes des vec- teurs du paramètre, à savoir l'angle d'azimut Y ( 0), la latitude terrestre, les dérivés du gyroscope, ainsi que l'angle d'inclinaison longitudinale et l'angle de roulis L'angle d'inclinaison longitudinale et l'angle de roulis sont reconduits aux premiers moyens de calcul 98, comme illustré par les lignes 102 et 104 En outre, la vitesse de rotation WJ et des paramètres d'erreurs connus (coefficient du balourd de masse m, coefficient de 11 aniso-élasticité n, et coefficient de quadrature q) sont appliqués aux premiers moyens de calcul 98. Les vecteurs de mesure z et z sont en corrélation x -y avec les vecteurs de paramètre x et xy par l'équation de matrice illustrée en figure 4. Comme il ressort de la figure 5, les premiers moyens de calcul 98 forment les vecteurs de paramètre x et yselon la relation ( 1) _ 5 x (M Mx 1 MT T -1 T ( 2) = (M M) z -y y y y -y dans laquelle zx est le premier vecteur de mesure, qui est formé par les huit intégrales mémorisées des signaux amenés au premier générateur-de couple, z est le deuxième vecteur de mesure, qui est formé par y les huit intégrales mémorisées des signaux amenés au deuxième générateur de couple, M est la matrice de mesure correspondant au vecteur de mesure z et dépendant de la vitesse de rotation, y avec laquelle le gyroscope tourne autour de l'axe de rotation sous l'action du dispositif d'entraînement 13 2530806 en rotation, y est la matrice de mesure correspondant au vecteur de mesure z dépendant également de la vitesse de -Y rotation (J, avec laquelle le gyroscope tourne autour de l'axe de rotation sous l'action du dis- positif d'entrainement en rotation, :Pl est un premier vecteur de- paramètre calculé de façon optimale selon la méthode des plus petits carrés d'erreurs avec les composantes al X, = cll Ac a 2 X C 3 S ' - a, 31 s 3 = 12 c a 4 = C 32 l s -t yx By dans lequel Cik sont les éléments de la matrice de cosinus de direction pour la transformation d'un système de coordon- nées fixe par rapport au bottier en un système de coordon nées fixe par rapport à la terre, QC est la composante horizontale, et fl S la composante verticale de la vitesse de rotation terrestre, v est le faux angle de montage du gyroscope et B est la dérive de zéro du gyroscope autour du deuxième axe d'entrée, et est un vecteur de paramètre calculé de façon opti- male selon la méthode des plus petits carrés d'erreurs avec les composantes - 14 - 2530806 a =C aly =il clc a 2 y C 31 Ss a =c Kn. 3 y 12 c 4 y = '32 As O oxy B x dans lequel xy est le faux angle de montage du gyroscope et B est la dérive de zéro du gyroscope autour du premier x axe d'entrée. M et M sont les matrices de mesure illustrées en figure x y 4. Des grandeurs de sortie sont formées des composantes des valeurs de paramètre * et t par les seconds moyens x y de calcul 100 Comme il ressort de la figure 6, les seconds moyens de calcul 100 comprennent des moyens 106 pour former les grandeurs à à partir des composantes des vecteurs de paramètre selon la relation ( 3) ai = 2 (aix + aiy) Les vecteurs de paramètre x et x sont amenés à ces x y moyens 106 Les moyens 106 fournissent directement les dérives B B du gyroscope autour des deux axes d'entrée. x y De plus des moyens 108 sont prévus pour former l'angle d'azimut vers le nord selon la relation: ( 4) = arc tan 3 al a 1 Cet angle est émis à une sortie 110 L'équation ( 4) est ambigug Elle exige l'introduction du quadrant ou d'une - 2530806 pré-orientation d'azimut, de sorte que l'angle ' est situé entre -90 et + 90 . Les seconds moyens-de calcul 100 contiennent enfin des-moyens 112, auxquels un angler et les grandeurs 1 et a 3 sont menés et qui déterminent la composante horizontale de la vitesse de rotation terrestre c.- selon la relation 1 3 ( 5) C = cosr o c sin (selon le quadrant) Enfin des moyens 114 sont prévus pour déterminer la latitude terrestre selon la relation: flc ( 6) cos ( 7) = arc cos - ( 8) sin = ( 1 cos 2) 2 dans laquelle h E est la vitesse de rotation terrestre. Les moyens 114 fournissent la latitude terrestre f, émise à une sortie 116, ainsi que sin À. Des moyens 118, auxquels sin 4 est amené, dé- terminent l'angle d'inclinaison longitudinale ^_X selon la relation: A a 2 ( 9) 2 Q Esin Des moyens 120 déterminent l'angle de roulis ' selon la relation: a ( 10) = 3 f Esin L'angle d'inclinaison longitudinale et l'angle de roulis, 16 2530806 respectivement Si le quadrant de la direction du nord n'est pas connu, ou si aucune préorientation n'a lieu, la latitude terrestre 4 doit être introduite dans les seconds moyens de calcul 100, comme illustré dans la figure 7. Dans la figure 7 on a désigné par 106 A les moyens qui forment les grandeurs à partir des composantes ai et ai du vecteur de paramètre et qui fournissent simultanément les dérives B et B du gyroscope Ces moyens correspondent aux moyens 106 dans la figure 6. Cependant dans le modèle de la figure 7 des moyens 126 sont prévus, auxquels, outre les grandeurs a, est amenée la latitude terrestre 4 Les moyens 126 en forment, selon la relation ( 11) cos = A fc â 3 ( 12) sin 'y - nc le cosinus et le sinus de l'angle d'azimut 'Y vers le nord. Le cas échéant, ces grandeurs apparaissent à une sortie 128 avec l'angle d'azimut ') lui-même, qui à un quadrant quelconque peut être déterminé sans équivoque à partir de cos 3) et de sinm De plus, des moyens 130 sont prévus, qui fournissent, selon les relations ( 13) S 92 Q -s ( 14) = 4 l'angle d'inclinaison longitudinal fu% et l'angle de roulis 1 Comme le montre la figure 5, les variances des vecteurs de paramètre peuvent être déterminées dans un développement ultérieur de l'invention A cette fin des moyens 132 sont prévus pour déterminer les vecteurs W et W selon les - x -y relations: ( 15) W = z M X ( 16) W = z -y y Y Les vecteurs W et W ainsi obtenus sont transmis aux x -y moyens 134 Ceux-ci en forment les variances des vecteurs i et x selon les relations: x y T w W I n m (x) T w w ( 18)VAR ()2 = Y' Y (MT M) -1 n m y Par ce moyen une mesure pour l'exactitude des mesures réalisées est disponible Avec les variances calculées d'une forme optimale par les vecteurs de paramètre, les variances correspondantes des grandeurs de sortie déter- minées selon la figure 6 peuvent également être détermi- nées. Il est possible de compenser d'autres erreurs de mesure spécifiques pour des gyroscopes (balourd de masse m, dérive de quadrature q, anisoélasticité n) A cette fin les composantes mémorisées des vecteurs de mesure des deux axes de mesure sont corrigées par des termes cor- respondants, dépendant de l'accélération terrestre, avant que des valeurs optimales pour les vecteurs de paramètre soient déterminéeso Pour la compensation il faut l'angle d'inclinaison longitudinale et de roulis Les vecteurs 18 2530806 de paramètre et les grandeurs de sortie sont ensuite calculés de façon itérative en déterminant d'abord les vecteurs de paramètre sans compensation et par cela les grandeurs de sortie Avec les valeurs trouvées pour l'an- gle d'inclinaison longitudinale et de roulis, les vec- teurs de paramètre sont déterminés à nouveau avec com- pensation des paramètres de gyroscope mentionnés Il en résulte des valeurs améliorées pour les grandeurs de sortie Ce processus peut être répété,jusqu'à ce qu'une exactitude suffisante dans la détermination des gran- deurs de sortie soit obtenue Cela est indiqué par les variances Le traitement des signaux jusqu'ici décrit suppose que les dérives du gyroscope B et B autour des k k y axes d'entrée x et y du gyroscope sont constantes durant tout le processus de mesure Cela ne peut pas toujours être supposé en pratique Pour prendre en consi- dération des changements des dérives du gyroscope durant le processus de mesure, au lieu des dérives constantes du gyroscope B et B, des dérives du gyroscope dépendant du temps et de la forme xBx x 2 ( 19) B (t) =B + B t + B 2 *t ( 20) B (t) -B + B 1 t+ 2 t 2 peuvent être retenues. Il en résulte par rapport aux matrices de mesure selon la figure 4 les matrices suivantes r 2 I r 3 | W 2 t 8 W 3 A 24 ( 21)My,= My I * 2 _ \ 42 8 3 24 I ( 22)M X 2530 '806 -'i 3 A w-1 M et M étant les matrices de mesure de la figure 4 x y Les vecteurs de paramètre correspondants sont ( 23)x L i c 1 C 31 ns I C 12cl C 32 nsljxy By T r ( 24) xy il C 12, c 1 j'32 sjexy BX BîX x B 2 Par ailleurs, le traitement des signaux reste essentiellement le même comme décrit ci-dessus 2530806 R E V E N D I C A T I O N S 1 Appareil pour la détermination de la direction du nord au moyen d'un gyroscope influencé par la rotation terrestre, contenant, (a) un gyroscope biaxial, dont l'axe de rotation (z) est pratiquement vertical, et qui possède deux axes d'en- k k trée (x, y), qui sont perpendiculaires entre eux et par rapport à l'axe de rotation, et dans lequel: (a 1) un capteur de position et un générateur de couple k k sont prévus à chacun des axes d'entrée (x, y) (a 2) le signal du capteur de chaque capteur de position adjoint à un axe d'entrée est branché de façon croisée par l'intermédiaire d'un ampli- ficateur ( 12, 14) au générateur de couple de l'autre axe d'entrée respectif (y, x) pour assujettir électriquement l'axe de rotation (zk) du gyroscope, (b) un dispositif d'entraînement en rotation ( 18) pour k entraîner le gyroscope avec ses axes d'entrée (x, k k y) autour de l'axe de rotation (z), (c) des moyens de mémoire ( 30, 32, 38, 40 et 86 respecti- vement) pour mémoriser des signaux, qui sont dérivés des signaux du capteur, et qui peuvent être captés dans différentes positions angulaires du gyroscope, et (d) des moyens d'évaluation des signaux ( 98, 100) auxquels les signaux mémorisés sont branchables pour former un signal d'azimut compensé à l'égard des erreurs du gyroscope et indiquant la direction du nord, caractérisé par le fait 21 2530806 (e) que le gyroscope tourne avec les axes d'entrée (x, y) continuellement autour de l'axe de rotation (z) sous l'action du dispositif d'entraînement en rotation ( 18), (f) que des moyens d'intégration ( 22, 24 et 78, 80, 82, 84, respectivement) pour intégrer les signaux captés, amplifiés et amenés aux générateurs de couple, sont prévus pour dériver- les signaux à mémoriser dans les moyens de mémoire ( 30, 32, 38, 40 et 86 respec- tivement) des signaux captés, et (g) que les moyens d'intégration peuvent être remis automatiquement A zéro après chaque réception de l'intégrale formée et transmission de celle-ci aux moyens de mémoire. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait (a) que les intégrales sont captées et transmises dans une position de 180 et une position de 3600 du gyroscope, cette dernière position étant décalée angulairement de 180 relativement à la première, (b) que les moyens d'évaluation des signaux (fig 2) contiennent (bl) des moyens ( 58) pour former la différence des intégrales des signaux captés, amplifiés et amenés au premier des générateurs de couple, les intégrales étant captées dans la position de 180 et dans la position de 3600, pour engendrer un premier signal de différence, ainsi que (b 2) des moyens ( 60) pour former la différence des 22 2530806 intégrales des signaux captés, amplifiés et amenés au deuxième des générateurs de couple, les intégrales étant captées dans la position dé 1800 et dans la position de 3600, pour engendrer un deuxième signal de différence. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens d'évaluation des signaux contien- nent (a) des moyens ( 62) pour multiplier le premier signal de différence avec un coefficient K = W N X. ainsi que (b) des moyens ( 64) pour multiplier le deuxième signal de différence avec un coefficient K = 4 ' k J étant la vitesse de rotation, avec laquelle le gyroscope tourne sous l'action des moyens rotateurs, et a c la composante horizontale de la vitesse de ro- tation terrestre. 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens d'évaluation des signaux contiennent, en outre, (a) des moyens de sommation ( 66), par lesquels le deuxième signal de différence multiplié avec un coefficient de correction C et avec le coefficient K, est additionné 23 2530806 au premier signal de différence multiplié avec le coefficient K, pour former un signal représentant le cosinus de l'angle d'azimut vers le nord, (b)-des moyens de sommation ( 70), par lesquels le premier signal de différence multiplié avec un coefficient de correction C et avec le coefficient y K est additionné au deuxième signal de différence Y multiplié avec le coefficient K, pour former un signal représentant le sinus de l'angle d'azimut vers le nord. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'intégration contiennent (a) un premier et un deuxième convertisseur tension- fréquence ( 78, 80), par lesquels les signaux amenés respectivement au premier et au deuxième desdits générateurs de couple, peuvent être convertis en fréquences d'impulsion proportionnelles à ceux-ci, (b) un premier et un deuxième numérateur ( 82, 84) auxquels les fréquences d'impulsion respectivement du premier et du deuxième convertisseur, tension- fréquence ( 78, 80) sont branchés, (c) des moyens ( 88, 90) pour transmettre les montants du numérateur aux moyens de mémoire, (d) des moyens ( 94, 96) pour remettre les numérateurs a zéro, (e) un capteur de position ( 20), qui répond à la rotation du gyroscope-sous l'action du dispositif d'entrai- nement en rotation ( 18), 24 2530806 (f) une logique ( 92) commandée par le capteur de position ( 20), par laquelle les moyens ( 88, 90) destinés à transmettre les montants du numérateur et les moyens ( 94, 96) pour réinitialiser les numérateurs ( 82, 84) peuvent être commandés, de sorte que dans la position angulaire prédéterminée du gyroscope (f 1) les montants des numérateurs sont transmis aux moyens de mémoire ( 86) (f 2) et ensuite les numérateurs ( 82, 84) sont remis %_ t a zero. 6 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le gyroscope peut tourner continuellement sous l'action du dispositif d'entraînement en rotation ( 18) d'une position de O d'un tour entier "en avant" vers une position de 3600 et ensuite "en arrière" vers la po- sition de 00 - 7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les signaux sont captés par les moyens d'inté- gration ( 78, 80, 82, 84) dans des positions angulaires différentes du gyroscope, aussi bien quand le gyroscope tourne en avant que quand il tourne en arrière, et réinitialisant les moyens d'intégration, et sont transmis aux moyens de-mémoire ( 86). 8 Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que quand le gyroscope tourne en avant et en arrière les signaux sont captés par les moyens d'intégration ( 78, 80, 82, 84) dans la position de 90 , la position de 1800, la position de 270 et la position de 3600 et en arrière dans la position de 270 , la position de 1800, la position de 900 et la position de O ' et sont transmis aux moyens de mémoire ( 86). -2530806 9 Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les moyens d'évaluation des signaux contiennent (a) des premiers moyens de calcul ( 93) pour former = (M TM) 1 M T z X xx x -x T -1 T x =(M M) M z -y, y y y -y. ou z est le premier vecteur de mesure, qui est formé par les huit intégrales mémorisées des signaux amenés au premier générateur de couple, -y est le deuxième vecteur de mesure, qui est formé par les huit intégrales mémorisées des signaux amenés au deuxième générateur de couple, M est la matrice de mesure correspondant au vecteur x de mesure z et dépendant de la vitesse de rotation avec laquelle le gyroscope tourne autour de l'axe de rotation sous l'action du dispositif-d'en- traînement en rotation, M est la matrice de mesure correspondant au vecteur de mesure z, dépendant également de la vitesse de rotation W, avec laquelle le gyroscope tourne autour de l'axe de rotation sous l'action du dispositif d'entraînement en rotation, x est un premier vecteur de paramètre calculé de façon optimale selon la méthode des plus petits carrés d'erreurs avec les composantes: * 26 -2530806 al = Cll c a 2 x 31 s a 3 x = C 12 c a 4 = C 32 s c cyx By dans lequel Cik sont les éléments de la matrice de co- sinus de direction pour la transformation d'un système de coordonnées fixe par rapport au boîtier en un système de coordonnées fixe par rapport à la terre, fc est la composante horizontale et la composante verticale de la vitesse de rotation terrestre,oyx est le faux angle de montage du gyroscope et B est la dérive de zéro Y du gyroscope autour du-deuxième axe d'entrée, et y est un vecteur de paramètre calculé de façon optimale y selon la méthode des plus petits carrés d'erreurs avec les composantes: a =C ly = Cl c a 2 y = C 31 s a C f 2 a 3 y 12 c a 4 y = C 32 s ci xy B x 27 X 2530806 dans lequel c est le faux angle de montage du gyroscope et B est' la dérive de zéro du x gyroscope autour du premier axe d'entrée, ainsi que (b) des deuxièmes moyens de calcul ( 100) pour calculer des grandeurs de sortie des composantes des vecteurs du paramètre. Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les seconds moyens de calcul ( 100) contiennent des moyens ( 106) pour former A I ai = (ix aiy) i = 1, 2, 3, 4. 11 Appareil selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les seconds moyens de calcul ( 100) contiennent des moyens ( 108) pour former l'angle d'azimut vers le nord selon la relation: t = arc tan o 12 Appareil selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les seconds moyens de calcul ( 100) contiennent (a) des moyens ( 112) pour déterminer la composante horizontale QC de la vitesse de rotation terrestre selon la relation: = -o a 3 fl= ou cos N) sin ainsi que (b) des moyens ( 114) pour déterminer la latitude 28 2530806 terrestre selon la relation: = arc cos C dans laquelle E est la vitesse de rotation terrestre. 13 Appareil selon la revendication 12, caractérisé par le fait que les seconds moyens de calcul ( 100) contiennent (a) des moyens ( 118) pour la détermination de l'angle d'inclinaison longitudinale selon la relation: a 2 -10 % = - n E sin (b) des moyens ( 120) pour la détermination de l'angle de roulis selon la relation: = E sin 14 Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les moyens d'évaluations des signaux contiennent: (a) des premiers moyens de calcul pour former T -1 T = (M,Mx,), M z xy=(My, M,)-1 MT y,yy y -y o z est le premier vecteur de mesure, qui est formé p X par les huit intégrales mémorisées des signaux 29 2530806 amenés au premier générateur de couple, z est le deuxième vecteur de mesure, qui est formé y par les huit intégrales mémorisées des signaux amenés au deuxième générateur de couple, M, est la matrice de mesure correspondant au'vecteur de mesure z et dépendant de la vitesse de rotation U, avec laquelle le gyroscope tourne au- tour de l'axe de rotation sous l'action du dispositif d'entraînement en rotation, M est la matrice de mesure correspondant au vecteur de Y mesure z et dépendant également de la vitesse de y rotation W, avec laquelle le gyroscope tourne autour de l'axe de rotation sous l'action du dispositif d'entraînement en rotation, x est un premier vecteur de paramètre calculé de façon optimale selon la méthode des plus petits carrés d'erreurs avec les composantes: alx = Cl l c a 2 x = C 31 s a 3 = C 12 fl c a 4 x = % 32 s d yx By o 1 y B 2 Y 2530806 dans lequel Cik sont les éléments de la matrice de cosinus de direction pour la transformation d'un système de coordonnées fixe par rapport au boltier en un système de coordonnées fixe par rapport à la terre, N est la composante horizontale et s à c s est la composante verticale de la vitesse de rotation terrestre, oc est le faux angle de montage du ayroscope, et B i sont les coefficients d'une fonction y y y 2 B (t) = B O + Bl t + B 2 t par laquelle la dérive de zéro du gyroscope, variant avec le temps, est approchée autour du deuxième axe d'entrée, et y est un vecteur de paramètre calculé de -façon optimale y selon la méthode des plus petits carrés d'erreurs avec les composantes: aly = Cll c a 2 y = C 31 s a 3 y = C 12 f c a 4 y = C 32/l s O(t XY Do ixy B X B O x B 1 B 2 31 2530806 dans lequel CL est le faux angle de montage du xy gyroscope et les B sont les coefficients d'une i fonction: B(t)=BX +X X 2 Bx (t) = B + Bl t + B 2 t par laquelle la dérive de zéro du gyroscope, variant avec le temps, est approchée autour du premier axe d'entrée, et (b) des seconds moyens de calcul pour calculer des grandeurs de sortie des composantes des vecteurs de paramètre.