GYROSCOPIC APPARATUS WITH A TAPE-SUSPENDED MERIDIAN GYROSCOPE

Abstract: 1. Gyro assembly with a tape suspended meridian gyro, comprising (a) an outer assembly housing (10), (b) a gyro housing (12), which (b1 ) has a mast (14) and (b2 ) is suspended in the assembly housing (10) by means of a tape (16) attached to the mast (14), (c) a gyro, which rotates about a substantially horizontal spin axis (18) of the gyro in the gyro housing (12), (d) a pick-off (20), which responds to deflections of the gyro housing (12) relative to a housing reference (17) of the assembly housing (10), (e) a torquer (24), (e1 ) which acts on the gyro housing (12) about the vertical craft axis (Z) and (e2 ) to which the amplified signal from the pick-off (20) is applied as compensation signal (Mg), this compensation signal being proportional to the gyro directing torque, which tends to align the gyro toward the north, and thus is indicative of the angle (alpha o ) between the spin axis (18) of the gyro and north, and (f) signals processing means having a computer (44, 60, 64, 92) for supression of disturbances, characterized in that (g) a pair of accelerometers (28, 30) is provided at the assembly housing (10), the axes of sensitivity of which accelerometers (g1 ) are mutually orthogonal and (g2 ) extend perpendicular to the tape (16), by which the gyro housing (12) is suspended, (h) the signal processing means comprise a model (50, 94), input into the computer (44, 60, 64, 92), of the dynamic response to disturbances, according to which accelerations at the tape suspension (26) in two directions (x, y) mutually orthogonal and perpendicular to the direction of the tape act as disturbing torque (Malpha ) on the gyro about the vertical craft axis (Z), (i) the signals (ax-M , ay-M ) from the accelerometers (30 and 28, respectively) are applied to the model (50, 94) of the dynamic response to disturbances, and (j) the measurement of the gyro directing torque is corrected by the disturbing torque signal obtained from the model (50, 94) of the dynamic response to disturbances and representing the disturbing torque.

Description: Kreiselgerät mit einem bandaufgehängten Meridiankreisel Die Erfindung betrifft ein Kreiselgerät mit einem bandaufgehängten Meridiankreisel, enthaltend (a) ein äusseres Gerätegehäuse, (b) ein Kreiselgehäuse, das (b1) einen Mast aufweist und (b2) mittels eines an dem Mast angebrachten Bandes in dem Gerätegehäuse aufgehängt ist, (c) einen Kreisel, der in dem Kreiselgehäuse um eine im wesentlichen korizontale Kreiseldrallachse, umläuft (d) einen Abgriff, der auf Auslenkungen des Kreisel gehäuses gegenüber einer Gehäusereferenz des Gehäuses anspricht, (e) einen Drehmomenterzeuger der (e1) um die Hochachse auf das Kreiselgehäuse wirkt und (e2) von dem verstärkten Signal des Abgriffs als Kompensationssignal (Mg) beauf schlagt ist, wobei dieses Kompensations signal proportional dem Kreiselrichtmo ment ist, das den Kreisel nach Nord aus zurichten trachtet, und damit ein Mass für den Winkel zwischen Kreiseldrall achse und Nord liefert, und (f) Signalverarbeitungsmittel zur Unterdrückung von Störungen. Durch die DE-PS 1 941 808 ist ein Kreiselgerät zur Bestimmung der Nordrichtung mit einem an einem Band in einem Gehäuse aufgehängten Meridiankreisel bekannt, bei welchem ein Abgriff zur Erzeugung eines Signals nach Massgabe der Azimut-Auslenkung des Kreisels gegen über einer durch die Bandnullage gegebenen Gehäusereferenz vorgesehen ist. Auf den Meridiankreisel wirkt ein Drehmomenterzeuger, der von dem Signal des Abgriffs über einen hochverstärkenden Verstärker beaufschlagt ist. Dieser Drehmomenterzeuger übt auf den Meridiankreisel ein Drehmoment um die Azimutachse aus, das dem Kreiselrichtmoment, d.h. dem durch die Erddrehung hervorgerufenen, die Kreiseldrallachse nach Nord ausrichtenden Drehmoment entgegenwirkt. Der Meridiankreisel schwingt dann nicht mit seiner Kreiseldrallachse in die Nordrichtung ein, was eine langwierige Prozedur wäre, da der an einem Band aufgehängte Meridiankreisel ein praktisch ungedämpftes Schwingungssystem mit langer Schwingungsperiode darstellt. Vielmehr wird der Meridiankreisel elektrisch an die Gehäusereferenz, d.h. die Bandnullage, gefesselt. Das dazu auf den Meridiankreisel auszuübende Drehmoment ist proportional dem Kreiselrichtmoment und damit bei kleinen Winkeln zwischen Kreiseldrallachse und Nord proportional diesem Winkel. Wenn man bei hinreichend hoher Verstärkung des von dem Abgriff gelieferten Signals auch den Winkel zwischen Kreiseldrallachse und Gehäusereferenz vernachlässigen kann, ist das Drehmoment des Drehmomenterzeugers proportional dem Winkel zwischen Gehäusereferenz und Nord. Kann man voraussetzen, dass der Drehmomenterzeuger linear arbeitet, so liefert das verstärkte Signal des Abgriffs, das auf den Drehmomenterzeuger aufgeschaltet wird, ein Mass für diesen Winkel zwischen Gehäusereferenz und Nord. Dieses Signal kann zur Anzeige der Nordrichtung < DE-AS 20 08 702) oder zu Navigationszwecken (DE-AS 25 45 025) benutzt werden. Durch die elektrische Fesselung des Meridiankreisels wird die Schwingungsperiode des Systems wesentlich verkürzt. Es kann dann in einer verglichen mit vorbekannten, sich frei einstellenden bandaufgehängten Meridiankreiseln kurzen Zeit die Nordabweichung, d.h. der Winkel zwischen Gerätereferenz und Nord bestimmt werden. Um den Einfluss solcher-Störungen zu eliminieren, ist es bekannt, das auf den Drehmomenterzeuger aufgeschaltet, als Mass für die Nordabweichung dienende Signal auf einen Analog-Digital-Wandler zu geben, der ein diesem Signal entsprechendes Digitalsignal liefert. Dieses Digitalsignal ist auf einen Rechner aufgeschaltet, der zur rekursiven Mittelwertbildung aus den in vorgegebenen Zeitabständen abgetasteten Digitalsignalen eingerichtet ist. Durch die Mittelwertbildung wird der Einfluss von Störungen unterdrückt. Dadurch, dass die Mittelwertbildung rekursiv erfolgt, ist jedoch sichergestellt, dass ein Messwert relativ schnell zur Verfügung steht, (DE-OS 25 45 026 und DE-OS 26 18 868 sowie US-PS 40 75 764). Wenn der Messwert auch zunächst unter Umständen mit einem Fehler behaftet ist, so wird er jedoch verbessert in dem Masse, wie die Mittelwertbildung erfolgt. Dem Analog-Digital-Wandler ist üblicherweise noch ein Tiefpassfilter vorgeschaltet. Durch eine Mittelwertbildung kann der Einfluss stochastischer Störungen eliminiert oder vermindert werden. Es hat sich aber in der Praxis gezeigt, dass bei solchen Kreiselgeräten Störungen auftreten, die nicht stochastischer Natur sind und durch die Mittelwertbildung nicht eliminiert werden können. Diese Störungen stehen insbesondere der Messung in einem bewegten Fahrzeug entgegen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese nichtstochastischen Störungen zu eliminieren. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass (g) an dem Gerätegehäuse ein Paar von Beschleunigungs messern vorgesehen ist, deren Empfindlichkeits achsen (g1)zueinander senkrecht und (g2)senkrecht zu dem Band verlaufen, an dem das Kreiselgehäuse aufgehängt ist, (h) die Signalverarbeitungsmittel ein Modell für die Störmomentdynamik enthalten, nach welcher Beschleu nigungen an der Bandaufhängung in zwei zueinander und zur Richtung des Bandes senkrechten Richtungen (x,y) sich als Störmoment (M) auf den Kreisel um die Hochachse (z) auswirken, (i) die Signale (ax, ay) der Beschleunigungsmesser auf das Modell der Störmomentdynamik aufgeschaltet sind und (j) die Messung des Kreiselrichtmoments durch das aus dem Modell der Störmomentdynamik gewonnene, das Störmoment darstellende Störmomentsignal korrigierbar ist. Wenn der Aufhängepunkt des Bandes gleichzeitig in der zur Kreiseldrallachse parallelen Richtung und quer dazu bewegt wird, so tritt durch einen Gleichrichter- effekt" ein Moment um-die Hochachse auf. Dieses "Störmoment" wird nach der Erfindung durch die Beschleunigungsmesser und das Modell bestimmt, und das so erhaltene Störmomentsignal dient zur Korrektur der Messung. Diese Korrektur kann auf verschiedene Weise erfolgen. Verschiedene Möglichkeiten hierfür sind Gegenstand der Unteransprüche. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung des mechanischen Aufbaus des Kreiselgeräts. Fig. 2 ist eine schematische-perspektivische Darstellung eines bandaufgehängten Kreisels und veranschaulicht das Zustande kommen der hier zu beseitigenden Stör momente. Fig. 3 zeigt als Blockdiagramm eine erste Art der Signalverarbeitung zur Korrektur der Messung. Fig. 4 zeigt eine zweite Art der Signalverarbei tung. Fig. 5 zeigt eine dritte Art der Signalverarbei tung und Fig. 6 zeigt eine vierte Art der Signalverarbei tung. Das Kreiselgerät enthält ein Gerätegehäuse 10, in welchem ein Kreisel in einem Kreiselgehäuse 12 mit einem Mast 14 mittels eines Bandes 16 aufgehängt ist. Das Gerätegehäuse 10 definiert ein Koordinatensystem mit der Hochachse z und den dazu und zueinander senkrechten Achsen x und y. Eine Gerätereferenz 17 ist eine Richtung parallel zu der y-Achse. Mit 18 ist die im wesentlichen waagerechte Kreiseldrallachse des im Kreiselgehäuse 12 gelagerten Kreisels bezeichnet. Wenn der Kreisel mit seiner Kreiseldrallachse 18 in der durch die y- und die Z-Achse bestimmten Ebene liegt, d.h. die Kreiseldrallachse 18 mit der Gehäusereferenz zusammenfällt, ist das Band 16 entspannt. Diese Stellung wird daher als Bandnullage bezeichnet. Die Aus lenkung des Kreiselgehäuses 12 gegenüber der Gehäusereferenz 17 wird mittels eines hier als Potentiometer angedeuteten Abgriffs 20 erfasst. Das Signal des Abgriffs 20 ist über einen hochverstärkenden Verstärker 22 auf-einen Drehmomenterzeuger 24 geschaltet. An dem Gerätegehäuse 10 sitzen im Bereich der Bandaufhängung 26 zwei Beschleunigungsmesser 28 und 30. Die durch einen Pfeil angedeutete Empfindlichkeitsachse des Beschleunigungsmessers 28 ist parallel zu der Gehäusereferenz 17 und damit zu der Kreiseldrallachse 18 in deren Fesselstellung. Die durch einen Pfeil angedeutete Empfindlichkeitsachse des Beschleunigungsmessers 30 ist horizontal und quer zu der Empfindlichkeitsachse des Beschleunigungsmessers 28 und zu der Kreiseldrallachse 18. Die Empfindlichkeitsachsen beider Beschleunigungsmesser 28 und 30 verlaufen senkrecht zur Richtung des Bandes 16. Es werden im folgenden die nachstehenden Bezeichnungen benutzt: = Azimutwinkel zwischen Kreiseldrallachse 18 und Nord. s0 = Winkel zwischen Gehäusereferenz 17 (oder y) und Nord. zA = Auslenkung der Kreiseldrallachse 18 gegen über der Gehäusereferenz 17. Y = Auslenkung des Mastes 14 aus der Vertikalen in der xz-Ebene. m = Masse des Kreisels (mit Kreiselgehäuse 12), r = Länge des Kreiselpendels vom Schwerpunkt S zum oberen Ende des Mastes 14. y = Beschleunigung des Schwerpunkts S in y-Rich tung. aMx = Beschleunigung, die von dem Beschleunigungs messer 30 gemessen wird, ay = Beschleunigung, die von dem Beschleunigungs messer 28 gemessen wird, M = Störmoment um Hochachse Z, M&alpha;G = Mittelwert des Störmomentsignals, Mg = auf den Drehmomenterzeuger 24 aufgeschaltetes Signal, TD,T1 = Zeitkonstanten der Übertragungsfunktion des Verstärkers 22, s = Variable der Laplace Transformierten. Signale im Rechner, die eine Messgrösse darstellen, sind mit dem gleichen Symbol wie diese aber mit einer Schlange (") bezeichnet. Schätzwerte einer Messgrösse sind durch ein Dach (A) über der Grösse gekennzeichnet. Aus Fig. 2 ist die Wirkung von gleichzeitigen Schwingungen der Bandaufhängung 26 in Richtung der x-Achse und der y-Achse ableitbar. Bewegt sich die Bandaufhängung 26 in Richtung der x-Achse, so tritt eine Auslenkung des Mastes 14 aus der Vertikalen um den Winkel Yin der-xz-Ebene auf. Erfolgt gleichzeitig eine Beschleunigung der Bandaufhängung 26 in Richtung der y-Achse, so tritt am Schwerpunkt S des Kreisels und Kreiselgehäuses 12 eine Beschleunigungskraft my auf. Diese Beschleunigungskraft wirkt an dem Hebelarm r.V und erzeugt um die Hochachse ein Moment M&alpha; = - m ß . r . # . Es sei einmal angenommen, dass die Bewegungen der Aufhängung 26 sowohl in Richtung der x-Achse als auch in Richtung der y-Achse harmonische Schwingungen sind. Es ist dann nach einer halben Schwingungsperiode die Bandaufhängung 26 in Richtung der x-Achse nach der entgegengesetzten Seite (nach vorn in Fig. 2) ausgelenkt. Dementsprechend befindet sich dann der Schwerpunkt S auf der entgegengesetzten Seite der durch das obere Ende des Mastes 14 gehenden Vertikalen 32 (hinter dieser in Fig. 2). Aber auch die Beschleunigung y in Richtung der y-Achse ist gegenphasig zu der in Fig. 2 dargestellten Richtung. Es ergibt sich somit in beiden Fällen ein Moment um die Hochachse, das in vorliegenden Fall von oben in Fig. 2 gesehen im Uhrzeigersinn wirkt. Es tritt ein "Gleichrichtereffekt" ein, durch den auch bei harmonischen Schwingungen ein Drehmoment um die Hochachse ständig in einer Richtung wirksam ist. Der Einfluss dieser Störmomente soll eliminiert-werden. In den Figuren 3 bis 6 ist im oberen Teil, als "REALE WELT" bezeichnet, ein Blockdiagramm dargestellt, welches das Verhalten des in Fig. 1 dargestellten Kreiselgeräts veranschaulicht. In den unteren, mit "RECHNER" bezeichneten Teilen der Figuren 3 bis 6 sind die verschiedenen Möglichkeiten der Signalverarbeitung dargestellt, durch die der Einfluss der geschilderten Störmomente eliminiert wird. In Fig. 3 stellt Block 34 die Kreiselbewegung dar, die im Azimut zu einem Winkel a führt. Bei Abweichung des Kreiselgehäuses 12 von der Gerätereferenz 17, die mit der Nordrichtung den Winkel aO bildet, liefert der Abgriff 20, das Signal aA. Das ist durch einen Summierpunkt 36 dargestellt. Das Signal aA wird durch den Verstärker 22, dargestellt durch Block 38, verstärkt. Das Zeitverhalten des Verstärkers ist durch eine Übertragungsfunktion 1+TDS V . 1+T1s dargestellt. Der Verstärker 22 liefert das Signal Mg, das von 40 abhängt. Dieses Signal wird auf den Ein 0 gang des Blocks 34 zurückgeführt und mit negativem Vorzeichen an einem Summierpunkt 40 wirksam. Das symbolisiert die Fesselung des Kreisels an die Gehäusereferenz 17 durch den Drehmomenterzeuger 24. An der Bandaufhängung 26 sind in Richtung der x-Achse und in Richtung der y-Achse Beschleunigungen aMx bzw. aMy wirksam. Diese Beschleunigungen aMx und aMy erzeugen infolge der oben im Zusammenhang mit Fig. 2 erläuterten Störmomentdynamik, dargestellt durch Block 42, ein Störmoment Mi , das an dem Kreisel um die Hochachse wirksam wird. Das ist durch Addition des Moments zu dem Moment Mg des Drehmomenterzeugers 24 -im -Summierpunkt 40 angedeutet. Dieses Störmoment M&alpha; beeinflusst die Bewegung des Kreisels, weshalb das Signal Mg nicht nur von Q0 sondern auch von M Zabhängt. Die Beschleunigungen Mx und werden durch die Beschleunigungsmesser 30 bzw. 28 gemessen. Die Beschleunigungsmessersignale werden einem Rechner 44 zugeführt. Das ist durch die Linie 46 und 48 angedeutet. Der Rechner 44 enthält ein Modell der Störmomentdynamik, das durch einen Block 50 dargestellt ist. Auf diese Modell werden die Beschleunigungsmessersignale y und by aufgeschaltet. Es liefert ein Störmomentsignal M&alpha;, das dem Störmoment M &alpha; entspricht. Von diesem Störmoment interessiert praktisch nur der "Gleichanteil", der durch den geschilderten Gleichrichtereffekt nur in einer Richtung wirkt und dadurch die Messung verfälscht. Es wird daher im Rechner 44, wie durch Block 52 dargestellt, der Mittelwert Md G des Störmomentsignals M gebildet. Dieses Störmoment-Mittel- wertsignal M &alpha;G wird mit einem die Verstärkung des Drehmomenterzeugers 24 berücksichtigenden Faktor multipliziert, wie durch Block 54 dargestellt. Dadurch wird ein Signal Mg(&alpha;o,M&alpha;G) erzeugt, das mit dem auf den Drehmomenterzeuger 24 geschalteten, von dem Störmoment M&alpha; beeinflussten "Kompensatoonssignal" Mg(O,M) vergleichbar ist. Es sind Mittel zur Subtraktion des so erhaltenen Signals Mg (MdG) von dem Kompensationssignal Mg(c, M&alpha;) vorgesehen, das ebenfalls auf den Rechner 44 geschaltet wird. Diese Mittel zur Subtraktion sind durch den Summierpunkt 56 in Fig. 3 dargestellt. An diesem Summierpunkt 56 ergibt sich ein hinsichtlich der Störmomente korrigiertes Ausgangssignal Mg (). Dieses Ausgangssignal Mg (&alpha;o) wird auf ein Filter 58 geschaltet, beispielsweise ein Mittelwertfilter nach US-PS 40 75 764, welches ein Ausgangssignal Z o liefert. Dieses Ausgangssignal ist ein Schätzwert für den Winkel zwischen der Gehäusereferenz 17 und Nord. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wirkt sich das Störmoment MX real auf die Bewegung des Kreisels aus. Sein Einfluss wird im Rechner 44 bei der Signalverarbeitung berücksichtigt. Dabei wird also nicht jede Variation des Störmoments kompensiert sondern nur der in die Messung eingehende "Gleichanteil". Man kann von einer statischen Kompensation" des Gleichrichtereffeks sprechen. Bei der Ausführung nach Fig. 4 erfolgt eine Störgrössenaufschaltung im Fesselkreis. Die Darstellung der "realen Welt" des Kreiselgeräts ist die gleiche wie in Fig. 3. Entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie dort. Es wird auch im Rechner 60 in gleicher Weise wie in Fig. 3 aus den Beschleunigungsmessersignalen aM, ag und einem Modell 50 für die Störmomentdynamik ein Störmomentsignal M gewonnen. Dieses Störmomentsignal Ma wird jedoch hier in einem Summierpunkt 62 dem Kompensationssignal Mg (± (aO) ) des Fesselkreises überlagert, das auf den Drehmomenterzeuger 24 geschaltet ist. Das Störmomentsignal Ma wird daher nicht nur rechnerisch berücksichtigt, sondern es greift in die Bewegung des realen Kreiselgeräts ein und wirkt dem real wirksamen Störmoment Mg über den Drehmomenterzeuger 24 entgegen. Die Bewegung des Kreisels und das Kompensationssignal Mg enthalten so von vornherein keine durch das Störmoment hervorgerufenen Anteile. Dieses Kompensationssignal Mg (ao) wird wieder auf ein Filter 58 aufgeschaltet. Bei-der Ausfuhrunysform--nach Fig. 5 erfolgt eine dynamische Kompensation des Störmoments Mg im Rechner 64, d.h. es wird nicht nur der Einfluss des Gleichanteils des Störmements kompensiert sondern jeder Momenttanwert. Auch hier ist die Darstellung der "realen Welt" des Kreiselgeräts die gleiche wie in Fig. 3 und 4. In der-gleichen Weise wie dort enthält der Rechner 64 ein Modell 50 für die Störmomentdynamik, auf das die Beschleunigungsmessersignale M und aM y aufgeschaltet sind und das ein Störmomentsignal Mg liefert. Der Rechner 64 enthält jedoch auch ein Modell 66 für die Kreiselbewegung, das ein Ausgangssignal liefert. Als "Gerätereferenzsignal" wird jedoch im Summierpunkt 68 das Signal o;o = 0 angesetzt Es wird in dem Modell angenommen, dass die Gerätereferenz nach Nord ausgerichtet ist, so dass der Drehmomenterzeuger mit dem rückgeführten Kompensationssignal, der im Modell durch den Summierpunkt 70 gegeben ist, nicht das Kreiselrichtmoment sondern nur das Störmoment zu kompensieren braucht. Das am Summierpunkt 68 erhaltene Signal A wird auf ein Filter 72 gegeben, das die gleiche Über- tragungsfunktion wie der Verstärker 22 hat. Das Ausgangssignal Mg (M ) des Filters 72 entspricht im Modell demjenigen Signal, das auf den Drehmomenterzeuger 24 in jedem Augenblick aufgeschaltet werden müsste, um das Störmoment Mi zu kompensieren. Dieses Signal Mg (M) wird im Summierpunkt 74 von dem tatsächlich auf den Drehmomenterzeuger 24 aufgeschalteten Kompensationssignal subtrahiert. Es ergibt sich dann ein von den Störmomenten 8bunbeeinfluBtes Signal A Mg(%O) . Dieses Signal wird auf ein Filter 58 ähnlich 0 A Fig. 3 und 4 geschaltet, welches einen Schätzwert 0 für den Winkel zwischen Gerätereferenz 17 und Nord liefert. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist ein Kalman-Filter 76 vorgesehen. Die reale Welt des Kreiselgeräts ist dargestellt durch einen Block 78, der (wie Block 42) die Störmomentdynamik des Systems symbolisiert, nach welcher die Beschleunigung b und M zu einem Störmoment Mt führten. Ein Block 80 stellt die Bewegung des gefesselten Kreisels von Fig. 1 dar. Es ergeben sich Messgrössen (ggf. nur eine Messgrösse), wie durch einen Block 82 "Messmatrix" dargestellt ist. Diese Messgrössen werden im Kalman-Filter 76 bei 84 mit Schätzwerten dieser Messgrössen verglichen. Diese Schätzwerte werden von einem diskreten Modell 86 für die Bewegung des gefesselten Kreisels geliefert, wie durch den Block 88 "Messmatrix" angedeutet ist. Die Differenzen der Messgrössen und der Schätzwerte werden multipliziert mit zeitabhängigen Faktoren K (tk); die durch Block 90 dargestellt sind, auf das Modell 86 aufgeschaltet und verändern dessen Parameter solange, bis die Differenzen verschwinden. Das Kalman-Filter 76 kann nach Art der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung Kreiselgerät zur Bestimmung der Nordrichtung" aufgebaut sein und als Filtereingangsgrösse die Differenz des Kompensationssignals Mg und seines Schätzwerts Mg sowie ggf. die Differenz der Abweichung iA des Kreisels von der 4 Gehäusereferenz und des Schätzwerts ca dieser Abweichung benutzen. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen enthält der Rechner 92 weiterhin ein Modell 94 für die Störmomentdynamik, auf welches die Beschleunigungsmessersignale Mx und Qy aufgeschaltet sind und das ein Störmomentsignal MZ liefert. Dieses Störmomentsignal Mm ist als deterministischer Eingang auf das Modell 86 für die Bewegung des gefesselten Kreisels aufgeschaltet. Der Winkel o6 wird als Schätzwert %0 an dem Modell 0 0 86 abgenommen.

Claims: Patentansprüche 1. Kreiselgerät mit einem bandaufgehängten Meridian kreisel, enthaltend (a) ein äusseres Gerätegehäuse (10), (b) ein Kreiselgehäuse (12), das (b1) einen Mast (14) aufweist und (b2) mittels eines an dem Mast (14) ange brachten Bandes (16) in dem Geräte gehäuse (10) aufgehängt ist, (c) einen Kreisel, -der in dem Kreiselgehäuse (12) um eine im wesentlichen horizontale Kreisel drallachse (18), umläuft (d) einen Abgriff (20), der auf Auslenkungen des Kreiselgehäuses (12) gegenüber einer Gehäuse referenz (17) des Gerätegehäuses (10) an spricht, (e) einen Drehmomenterzeuger (24) der (e1) um die Hochachse (Z) auf das Kreisel gehäuse (12) wirkt und (e2) von dem verstärkten Signal des Abgriffs (20) als Kompensationssignal (Mg) beauf schlagt ist, wobei dieses Kompensations signal proportional dem Kreiselrichtmoment ist, das den Kreisel nach Nord auszurich ten trachtet, und damit ein Mass für den Winkel (à) zwischen Kreiseldrallachse (18) und Nord liefert, und (f) Signalverarbeitungsmittel (44,60,64,92) zur Unterdrückung von Störungen, dadurch gekennzeichnet, dass (g) an dem Gerätegehäuse (-10) ein Paar von Beschleunigungsmessern (28,30) vorgesehen ist, deren Empfindlichkeitsachsen (g1) zueinander senkrecht und (g2) senkrecht zu dem Band (16) verlaufen, an dem das Kreiselgehäuse (12) aufge hängt ist, (h) die Signalverarbeitungsmittel ein Modell (50, 94) -für die Störmomentdynamik- -enthalten, nach welcher Beschleunigungen an der Bandauf hängung (26) in zwei zueinander und zur Richtung (x,y) sich als Störmoment (M e ) auf den Kreisel um die Hochachse (Z) auswirken, (i) die Signale (a- , aMy der Beschleunigungs messer (30 bzw. 28) auf das Modell (50,94) der Störmomentdynamik aufgeschaltet sind und (j) die Messung des Kreiselrichtmoments durch das aus dem Modell (50,94) der Störmoment dynamik gewonnene, das Störmoment darstellen de Störmomentsignal korrigierbar ist. 2. Kreiselgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch (a) Mittel (52) zur Bildung des Mittelwerts (MdG) des Störmomentsignals (Mg ), (b) Mittel (54) zur Multiplikation des Mittelwerts (Mag) mit einem die Verstärkung des Drehmo menterzeugers (24) berücksichtigenden Faktor und (c) Mittel (56) zur Subtraktion des so erhaltenen Signals von dem Kompensationssignal (Mg(&alpha;o,M&alpha;) 0 zur Erzeugung eines hinsichtlich der Störmo mente korregierten Ausgangssignals (Mg(iO)). 3. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Störmomentsignal (M < ) aus den Dreh momenterzeuger (24) dem tatsächlich wirksamen Störmoment (M) entgegenrichtet aufgeschaltet ist. 4. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass (a) das Störmomentsignal (M ) auf ein die Kreisel bewegung bei Ausrichtung der Gerätereferenz nach Nord nachbildendes Modell (66,68) auf geschaltet ist, (b) das sich aus diesem Modell (66,68) der Kreiselbewegung erhaltene Signal (%A) für die Auslenkung des Kreiselgehäuses (12) ge genüber der Gerätereferenz (17) des Gerätege häuses (10) auf ein Filter (72) geschaltet ist, welches das Zeitverhalten eines Ver stärkers (22) für das Signal des Abgriffs (20) wiedergibt, und (c) das Ausgangssignal (Mg(M) dieses Filters (72) (c1) am Eingang (70) des Modells (66) der Kreiselbewegung von dem Störmomentsignal (M) subtrahiert wird und (c2) von dem auf den Drehmomenterzeuger (24) geschalteten Kompensationssignal (Mg(&alpha;o,M&alpha;)) subtrahiert wird, 5. Kreiselgerät nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (a) Messgrössen (Mg, &alpha; A) A > des Kreiselgeräts auf ein Kalman-Filter (76) geschaltet ist, welches (a1) das System des gefesselten Meridian kreisels als Modell (86) nachgebildet und (a2) auf welches als Filtereingangssignal die Differenz wenigstens einer von dem ge fesselten Meridiankreisel gelieferten Messgrösse und eines von dem Kalman-Filter (76) gelieferten Schätzwerts dieser Messgeräte aufgeschaltet ist, und (b) das Störmomentsignal (M&alpha;) als deterministi scher Eingang auf das Modell (86) des ge fesselten Meridiankreisels aufgeschaltet ist.

Inventors: KREBS, VOLKER, DR. DIPL.-ING., KROGMANN, UWE, PHYS.-ING., WICK, JOST, DR. DIPL.-ING.
Applicants: BODENSEEWERK GERATETECHNIK GMBH
Application year: 1982
Main classification: G01C19
IPC codes: G01C19