Inertiales Navigationssystem

Ein Inertiales Navigationssystem dient zur Messung der Orientierungs- und Positionsänderungen aus Beschleunigungsänderungen bewegter Objekte vor allem Flugzeuge und Mess-Fahrzeuge.

Bauteile und Plattformtypen

Die Messplattform wird durch elektronische oder mechanische Kreisel stabilisiert. Auf ihr befinden sich 3 Beschleunigungsmesser (Akzelerometer), deren Anzeige 20-100mal pro Sekunde registriert wird. Drei Bauarten sind in Gebrauch:

a) Erdorientierte Plattform: für Luftfahrt und U-Boote, vorherrschend bis etwa 1980. Der Horizont wird durch Regelkreise der Erdkrümmung und Fahrt nachgestellt.

b) Raumorientierte Plattform: für Raketen und Flugkörper, ausgerichtet auf fixe Richtungen im Weltraum oder im Inertialsystem.

c) Fahrzeugorientiert: "Strap Down" (am Fahrzeug "festgeschnallt"), ab etwa 1975 incl. Laserkreiseln, für Militärflugzeuge; heute auch zu Land vorherrschend.

Einrichten und Kalibrieren

Vor Inbetriebnahme muss das System länger hochgelaufen und thermisch stabil sein. Dann wird die erdorientierte Plattform (a) horizontiert und nach Norden ausgerichtet. Bei den Systemen (b) und (c) ist vor dem Start die genaue Ausrichtung des Fahr- bzw. Flugzeugs mit Miren zu messen.

Im Betrieb wirken viele Fehlereinflüsse. Die wichtigsten sind Kreiseldrift, Achsnichtorthogonalität, Maßstabs- und Nullpunktsfehler. Sie bewirken ein quadratisches Anwachsen des Ortungsfehlers in der Zeit, was durch Modellierung der Fehler und durch Regelkreise vermindert wird.

Einsatzgebiete und Besonderheiten

  1. Luftfahrt, Langstrecken-Navigation: heute meist als Rack zum Einschieben. Erst drei Systeme bieten Sicherheit (eine Differenz von zweien ist noch nicht wertbar!), sodass sich ihr Einsatz nur auf wenigen Routen rechnet. Genauigkeit 1-3 km pro Stunde.
  2. Bildflug: Steuerung von Messflugzeugen und ihren Kameras für die Herstellung von Landkarten.
  3. Bergwerke: eindimensionale Systeme für vertikalen Schacht und horizontalen Stollen; relativ preiswert.
  4. Fahrzeugnavigation: mit Landrover- oder ähnlichen Messfahrzeugen in Ländern wie Kanada zunehmend im Einsatz für Fernerkundung und GIS.
  5. Geodäsie: wie (4.) mit zusätzlichen Zwischenstopps alle 3-5 Minuten, um das System im Stillstand neu zu kalibrieren. Dadurch Genauigkeiten einiger Dezimeter möglich.

Siehe auch: Trägheitsnavigation Faserkreisel Kreiselkompass





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