DE102008018987B4

DE102008018987B4 - Error compensation for temperature deviations in barometrically supported inertial navigation systems

Info

Publication number: DE102008018987B4
Application number: DE102008018987.1A
Authority: DE
Inventors: Olaf Heinzinger; Dr. Köhler Thomas
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2028-04-15
Also published as: WO2009127617A1; DE102008018987A1

Abstract

Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorsystemen, bei dem Messwerte der Beschleunigung erfasst (10) und geeignet transformiert werden und ein entsprechendes Beschleunigungssignal (vert accel) erzeugt und dieses zur Erzeugung eines eine geodätische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals (GVS) einmal integriert (20) und zur Erzeugung eines die Höhe anzeigendes Signals (IFBA) ein zweites Mal integriert (30) wird, wobei das gewonnene, die Höhe anzeigende Signal mit einem durch barometrische Messung aus einer genormten Standardatmosphäre gewonnenen Höhenwert (HSTDBARO) abgeglichen (82) wird, wobei die Fehlerkompensation die Erzeugung mindestens einer Korrekturgröße umfasst, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur (STT) von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert, und dass das aus den Messwerten der Beschleunigung in der Höhenrichtung erzeugte Signal (vert accel; GVS; IFBA) mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden jeweiligen Korrekturgröße beaufschlagt wird, zur Bildung von Geschwindigkeits- und Positionswerten (BVS; IFBA), dadurch gekennzeichnet, dass das die temperaturkorrigierte Höhe anzeigende Signal (IFBA) zur Erzeugung eines temperatur- und druckkorrigierten, der geometrischen Höhe in besserem Maße entsprechenden Signals (IFBAPTC) einer weiteren Temperaturkorrektur bezüglich der tatsächlichen Temperatur (STT) und gleichzeitig einer Druckkorrektur (60) bezüglich des nach Standardatmosphäre auf Meeresniveau reduzierten gemessenen Luftdrucks (QNH) oder des gemessenen Luftdrucks am Boden bezogen auf die Ortshöhe (QFE) unterzogen wird.Method for error compensation in the case of temperature deviations in barometrically supported inertial sensor systems, in which measured values of the acceleration are detected (10) and suitably transformed and a corresponding acceleration signal (vert accel) is generated and integrated once to generate a geodesic vertical velocity signal (GVS) (20) and for integrating (30) a second time indicative signal (IFBA), wherein the obtained height-indicating signal is adjusted (82) with a height value (HSTDBARO) obtained by barometric measurement from a standard standard atmosphere, wherein the Error compensation comprises generating at least one correction quantity representing a function of the deviation of the actual temperature (STT) from the standard temperature at the corresponding altitude, and that the signal generated from the measurements of acceleration in the altitude direction (vert acce l; GVS; IFBA) is acted upon by the respective correction variable representing the temperature deviation, for the formation of speed and position values (BVS; IFBA), characterized in that the signal (IFBA) indicative of the temperature corrected height for generating a temperature and pressure corrected, the geometric altitude more appropriate signal (IFBAPTC) of a further temperature correction with respect to the actual temperature (STT) and simultaneously a pressure correction ( 60) is subjected to the measured atmospheric pressure (QNH) reduced to the standard atmosphere at sea level or the measured air pressure to the ground relative to the altitude (QFE).

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorsystemen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie zum Beispiel Trägheitsnavigationssystemen oder Kurs-Lage Referenzsysteme mit integriertem Höhenkanal. The invention relates to methods for error compensation in the case of temperature deviations in barometrically supported inertial sensor systems according to the preamble of claim 1, such as inertial navigation systems or course-position reference systems with integrated vertical channel.

Trägheitssensorsysteme beruhen auf dem Prinzip der Integration gemessener Beschleunigungen und Drehungen zur Bestimmung von Lagewinkeln, evtl. auch Geschwindigkeit und Position im Raum. Durch das Trägheitssensorsystem wird ein System mit eigener Bezugsbasis geschaffen, das sogenannte IRS (Inertial Reference System). In Trägheitssensorssystemen, die im Höhenkanal, d.h. in Vertikalrichtung bzw. in Richtung einer erdfesten z-Achse, also u.a. zur Bestimmung der Flughöhe bzw. Vertikalgeschwindigkeit, auf barometrische Höhendaten zur Stützung zurückgreifen, wird von Modellen Gebrauch gemacht, durch die das gemessene barometrische Signal (=Luftdruck) und die durch das Trägheitssensorssystem oder Inertiale Navigationssystem (INS) gewonnene Flughöhe kompatibel gemacht werden. Inertia sensor systems are based on the principle of integration of measured accelerations and rotations to determine position angles, possibly also speed and position in space. The inertial sensor system creates a system with its own reference base, the so-called IRS (Inertial Reference System). In inertial sensor systems operating in the elevation channel, i. in the vertical direction or in the direction of a terrestrial z-axis, u.a. For determining the altitude or vertical speed, relying on barometric altitude data for support, use is made of models which make the measured barometric signal (= air pressure) and the altitude obtained by the inertial sensor system or inertial navigation system (INS) compatible.

Solche Modelle orientieren sich in den bekannten Anwendungsfällen an dem Verlauf des Luftdrucks mit der Höhe. In der Praxis bedeutet dies, dass einem gewissen Messdruck eine gewisse Flughöhe zugeordnet ist. Diese Zuordnung basiert auf der Internationalen Standard Atmosphäre (ISA), welche ein Modell von im Mittel auf der Erde herrschenden Werten von Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit sowie Temperaturabnahme in Höhenstufen darstellt. Sie entspricht näherungsweise den in mittleren Breiten herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen (15°C; 1013,25 hPa auf Meereshöhe, –56,5°C; 226,3 hPa in 11.000m Höhe, –56,5°C; 54,75hPa in 20.000m Höhe, und –44,5°C; 8,68hPa in 32.000m Höhe). Die Internationale Standard Atmosphäre stellt somit eine international vereinbarte, einheitliche Bezugsgröße dar, nicht die Beschreibung der tatsächlichen aktuellen, lokalen Atmosphäre. Herrschen andere, nicht-ISA-Zustände, ist die Flughöhen-Geometrische Höhe-Zuordnung fehlerhaft und bewirkt resultierende Fehler in den Ausgangsgrößen des Trägheitssensorssystems. Such models are based in the known applications on the course of the air pressure with the height. In practice, this means that a certain altitude is assigned to a certain measuring pressure. This classification is based on the International Standard Atmosphere (ISA), which is a model of average earth pressures of air pressure, air temperature, humidity, and altitude elevation. It corresponds approximately to the pressure and temperature conditions prevailing in medium latitudes (15 ° C, 1013.25 hPa at sea level, -56.5 ° C, 226.3 hPa at 11.000m altitude, -56.5 ° C, 54.75hPa in 20,000m height, and -44,5 ° C, 8,68hPa in 32,000m height). The International Standard Atmosphere thus represents an internationally agreed, uniform benchmark, not the description of the actual current, local atmosphere. If other, non-ISA states exist, the altitude-altitude geometric mapping is erroneous and causes resulting errors in the inertial sensor system outputs.

Bekannte Systeme vernachlässigen die Einflüsse, die nicht-Standard-Atmosphärenverhältnisse auf die Genauigkeit der Messwerte haben. Die resultierenden Fehler sind dann am größten, wenn starke Vertikalbewegungen vorliegen (starke Steig- und Sinkflüge), sowie wenn die Abweichungen von der Standardatmosphäre am größten sind. Known systems neglect the influences that non-standard atmospheric conditions have on the accuracy of the measured values. The resulting errors are greatest when there are strong vertical movements (strong climb and descent) and when deviations from the standard atmosphere are greatest.

Die EP 0 263 777 A2 offenbart ein Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorsystemen, wobei die Temperatur der Sensoren erfasst wird. The EP 0 263 777 A2 discloses a method of error compensation for temperature variations in barometric inertial sensor systems wherein the temperature of the sensors is detected.

Die US 6 216 064 B1 offenbart ein Verfahren zur Fehlerkompensation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer Korrekturgröße, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert. The US Pat. No. 6,216,064 B1 discloses a method of error compensation according to the preamble of claim 1 having a correction amount representing a function of the deviation of the actual temperature from the standard temperature in the corresponding height.

Die DE 60 2004 000 072 T2 offenbart ein Verfahren zur Fehlerkompensation bei der Landung eines Luftfahrzeugs anhand der Bodentemperatur, die am Flughafen gemessen und dem Flugzeug zugeleitet wird. The DE 60 2004 000 072 T2 discloses a method for error compensation when landing an aircraft based on the ground temperature, which is measured at the airport and fed to the aircraft.

Die DE 10 2005 029 217 B3 offenbart ein Navigationssystem mit einem Terrain-Navigationsmodul, das einen barometrischen Höhenmesser umfassen kann. The DE 10 2005 029 217 B3 discloses a navigation system having a terrain navigation module that may include a barometric altimeter.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen mit erhöhter Genauigkeit zu schaffen. The object of the invention is to provide methods for error compensation with temperature deviations in barometrically supported inertial sensor systems with increased accuracy.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. According to the invention the object is achieved by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Advantageous embodiments and developments of the invention are characterized in the subclaims.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen geschaffen, bei dem der Wert der Beschleunigung in der Höhenrichtung bestimmt wird und ein diesem entsprechendes Beschleunigungssignal erzeugt und dieses zur Erzeugung eines eine Geodätische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals einmal integriert und zur Erzeugung eines die Höhe anzeigenden Signals ein zweites mal integriert wird, wobei das gewonnene, die Höhe anzeigende Signal mit einem durch barometrische Messung aus einer genormten Standardatmosphäre gewonnenen Höhenwert abgeglichen wird. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Fehlerkompensation die Erzeugung mindestens einer Korrekturgröße umfasst, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert, und dass das aus den Messwerten der Beschleunigung in der Höhenrichtung erzeugte Signal mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden jeweiligen Korrekturgröße beaufschlagt wird, so dass Geschwindigkeits- bzw. Positionswerte entstehen, die einem barometrischen Höhensignal nahezu entsprechen. Das temperaturkorrigierte, die barometrische Geschwindigkeit in Höhenrichtung repräsentierende Signal wird zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die Höhe anzeigenden Signals ein zweites Mal integriert. Das die temperaturkorrigierte Höhe anzeigende Signal wird dabei zur Erzeugung eines temperatur- und druckkorrigierten Signals einer Temperatur- und Druckkorrektur bezüglich QNH (Question Normal Height = der nach Standardatmosphäre auf Meeresniveau reduzierte gemessene Luftdruck) oder QFE (Question Field Elevation = gemessener Luftdruck am Boden bezogen auf die Ortshöhe) unterzogen. The invention provides a method for error compensation in the case of temperature deviations in barometrically assisted inertial sensor systems in which the value of the acceleration in the height direction is determined and generates an acceleration signal corresponding thereto and integrates it once again to generate a signal representing a vertical geodetic velocity and to generate a signal Altitude signal is integrated a second time, wherein the obtained signal indicating the height is adjusted with a height value obtained by barometric measurement from a standard standard atmosphere. According to the invention, it is provided that the error compensation comprises the generation of at least one correction variable representing a function of the deviation of the actual temperature from the standard temperature in the corresponding height, and that the signal generated from the measured values of the acceleration in the height direction corresponds to the signal representing the temperature deviation each correction value is applied, so that speed or position values arise, the barometric altitude signal almost correspond. The temperature-corrected signal representing the height-directional barometric velocity is integrated a second time to produce a temperature-corrected altitude-indicating signal. The signal indicating the temperature-corrected altitude is thereby used to generate a temperature- and pressure-corrected signal for a temperature and pressure correction with respect to QNH (Question Normal Height) or QFE (Question Field Elevation = measured air pressure at ground level the elevation).

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das die Messwerte der Beschleunigung in Höhenrichtung repräsentierende Signal mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals einmal integriert und zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die Höhe anzeigenden Signals ein zweites Mal integriert wird. According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the signal representing the acceleration in the height direction is applied to the correction variable representing the temperature deviation and integrated once to generate a temperature-corrected barometric vertical velocity signal and to generate a temperature-corrected signal indicative of the altitude integrated a second time.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das einmal integrierte, die Geodätische Vertikalgeschwindigkeit in Höhenrichtung bzw. erdfester z-Richtung repräsentierende Signal mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und daraus ein temperaturkorrigiertes, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierendes Signal erzeugt wird. According to another advantageous embodiment of the invention, it is provided that the once integrated, the vertical speed geodetic in the height direction or erdfester z-direction signal representing applied to the temperature deviation representing the correction variable and from a temperature-corrected, the barometric vertical velocity signal representing is generated.

Die für die Temperaturkompensation verwendete Korrekturgröße kann aus dem Verhältnis der tatsächlichen Temperatur zur Standardtemperatur nach ISA in der entsprechenden Höhe erzeugt werden. The correction quantity used for the temperature compensation can be generated from the ratio of the actual temperature to the standard temperature according to ISA in the corresponding height.

Die für die Temperaturkompensation verwendete Korrekturgröße kann aus der Differenz der tatsächlichen Temperatur zur Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe erzeugt werden. The correction quantity used for the temperature compensation can be generated from the difference of the actual temperature to the standard temperature in the corresponding height.

Das Verfahren ist auch für ein automatisch arbeitendes Flugregelsystem vorgesehen. The method is also intended for an automatic flight control system.

Gemäß der Erfindung wird somit eine Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen durch die Einführung von Kompensationsmechanismen erzielt, die die Abweichungen der tatsächlich vorliegenden atmosphärischen Verhältnisse von den Normverhältnissen nach der Internationalen Standard Atmosphäre ausgleichen. Der Erfindung zugrundeliegende Untersuchungen haben ergeben, dass Abweichungen in der Temperatur die größten resultierenden statischen und dynamischen Fehler erzeugen. Die Kompensation einer Temperaturabweichung erfolgt durch Einfügen eines Korrekturfaktors oder allgemein einer Korrekturgröße, aus dem Verhältnis oder der Abweichung der tatsächlichen Temperatur zur Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe besteht. Mit diesem Faktor oder dieser Größe werden die Messwerte der Beschleunigung in Höhenrichtung und/oder die daraus erzeugten Signale multipliziert oder allgemein beaufschlagt, so dass nach ein- bzw. zweifacher Integration Geschwindigkeits- bzw. Positionswerte entstehen, deren Quelle zwar die vom Trägheitssensorssystem genutzten Beschleunigungssensoren sind, die aber in ihrer Charakteristik einem barometrischen Höhensignal entsprechen oder nahekommen. Werden nun die korrigierten inertialen Höhenwerte mit den barometrischen zu Stützungszwecken fusioniert, so bewegen sich beide Höhensignale in einem Koordinatensystem, nämlich in dem der barometrischen Höhenmessung. Grundsätzlich kommt es darauf an, dass die beiden zum Einsatz gebrachten Bezugssysteme, nämlich das durch das Trägheitssensorssystem gewonnene und das durch die barometrische Höhenmessung gewonnene, zueinander kompatibel gemacht und dann zur Navigation verwendet werden. Thus, according to the invention, error compensation in temperature deviations in barometric inertial sensor systems is achieved by the introduction of compensation mechanisms which compensate for the deviations of the actual atmospheric conditions from the standard conditions according to the International Standard Atmosphere. Investigations based on the invention have shown that deviations in temperature produce the largest resulting static and dynamic errors. The compensation of a temperature deviation is made by inserting a correction factor or generally a correction quantity, which consists of the ratio or the deviation of the actual temperature to the standard temperature in the corresponding height. With this factor or quantity, the measured values of the acceleration in the height direction and / or the signals generated therefrom are multiplied or generally applied so that, after one or two integration, speed or position values are produced, the source of which is the acceleration sensors used by the inertial sensor system which, however, correspond or approximate in their characteristics to a barometric altitude signal. If now the corrected inertial height values are fused with the barometric for support purposes, then both height signals move in a coordinate system, namely in the barometric altitude measurement. In principle, it is important that the two applied reference systems, namely those obtained by the inertial sensor system and those obtained by the barometric altimeter, be made compatible with each other and then used for navigation.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. In the following the invention will be explained with reference to the drawing.

Es zeigt: It shows:

1 ein Blockdiagramm, welches Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung wiedergibt; und 1 5 is a block diagram schematically illustrating method of error compensation for temperature variations in barometric based inertial sensor systems according to an embodiment of the invention; and

2 ein Blockdiagramm welches Verfahren zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen gemäß anderen einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung wiedergibt. 2 10 is a block diagram which schematically illustrates a method of error compensation for temperature variations in barometric inertial sensor systems according to another embodiment of the invention.

Das in 1 gezeigte Blockdiagramm gibt ein System zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen wieder, bei dem Messwerte der Beschleunigung vert accel in Höhen- oder Vertikalrichtung, d.h. erdfester (geodätischer) z-Richtung, durch Beschleunigungsmesser 10 erfasst und gegebenenfalls geeignet transformiert werden und entsprechende Beschleunigungssignale erzeugt werden. Zur Erzeugung eines einer barometrischen Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals BVS (entspricht einer temperaturkorrigierten geodätischen Vertikalgeschwindigkeit GVS) werden die korrigierten Beschleunigungssignale 90 in einem ersten Integrierer 20 ein erstes Mal integriert. This in 1 The block diagram shown represents a system for error compensation in temperature variations in barometrically-based inertial sensor systems, in which measurements of acceleration vert accel in height or vertical direction, ie erdfester (geodesic) z-direction, by accelerometers 10 be detected and, if appropriate, suitably transformed and corresponding acceleration signals are generated. To generate a barometric vertical velocity signal BVS (corresponding to a temperature-corrected geodesic vertical velocity GVS), the corrected acceleration signals 90 in a first integrator 20 integrated for the first time.

Ein die Höhe anzeigendes Signal IFBA wird erzeugt, indem das durch einmalige Integration erhaltene Signal BVS in einem zweiten Integrierer 30 ein zweites Mal integriert wird. Das durch Trägheitsmessung gewonnene, die Höhe anzeigende Signal IFBA wird, nach einer Verzögerung ADS Delay, die das Signal IFBA und ein durch barometrische Messung aus einer genormten Standardatmosphäre gewonnener Höhenwert HSTDBARO auf eine einheitliche Zeitbasis bringt, in einem Subtrahierer 82 mit HSTDBARO abgeglichen und an dieses angepasst, indem die Differenz über eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnete Rückkopplungsschleife (Feedback-Loop) zurückgeführt und mit dem Beschleunigungssignal und dem Geschwindigkeitssignal kombiniert wird. A height indicating signal IFBA is generated by one-time integration received signal BVS in a second integrator 30 integrated a second time. The inertial measurement obtained height indicative signal IFBA is, after a delay ADS delay, which brings the signal IFBA and a height standard HSTDBARO obtained by barometric measurement from a standard standardized atmosphere on a uniform time base, in a subtractor 82 matched with HSTDBARO and adapted to this by the difference over a total with the reference numeral 80 referred feedback loop (feedback loop) is returned and combined with the acceleration signal and the speed signal.

Die Rückkopplungsschleife 80 umfasst einen ersten Addierer 40, der vor dem ersten Integrierer 20 in den Pfad des Beschleunigungssignals eingefügt ist, und einen zweiten Addierer 50, der zwischen dem ersten Integrierer 20 und dem zweiten Integrierer 30 in den Pfad des einmal integrierten Beschleunigungssignals eingefügt ist. Dem ersten Addierer 40 wird das rückgekoppelte Signal einmal direkt nach Skalierung mit einer Konstante K2 und einmal nach Skalierung mit 25 einer Konstante K3 und Integration in einem weiteren Integrierer 88 zugeführt. Dem zweiten Addierer 50 wird das rückgekoppelte Signal nach Skalierung mit einer Konstante K1 zugeführt. The feedback loop 80 includes a first adder 40 who is ahead of the first integrator 20 is inserted in the path of the acceleration signal, and a second adder 50 that's between the first integrator 20 and the second integrator 30 is inserted in the path of the once integrated acceleration signal. The first adder 40 the feedback signal is sent directly after scaling with a constant K2 and once after scaling 25 a constant K3 and integration in another integrator 88 fed. The second adder 50 the feedback signal is supplied after scaling with a constant K1.

Eine Fehlerkompensation zur Korrektur von Temperaturabweichungen erfolgt durch Erzeugung einer Korrekturgröße, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur STT von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert. Error compensation for correcting temperature deviations is made by generating a correction quantity representing a function of the deviation of the actual temperature STT from the standard temperature at the corresponding level.

Bei dem in 1 gezeigten Trägheitssensorsystem erfolgt eine Fehlerkompensation zur Korrektur von Temperaturabweichungen durch Erzeugung einer Korrekturgröße, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur STT von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert. Die Vertikal-Beschleunigungen aus 10 werden bei 90 mit dieser die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und daraus ein temperaturkorrigiertes, die barometrische Beschleunigung repräsentierendes Signal erzeugt. At the in 1 shown inertia sensor system takes place an error compensation for the correction of temperature variations by generating a correction amount representing a function of the deviation of the actual temperature STT of the standard temperature in the corresponding height. The vertical accelerations off 10 become at 90 subjected to this correction variable representing the temperature deviation, and from this a temperature-corrected signal representing the barometric acceleration is generated.

Bei dem in 1 gezeigten Trägheitssensorssystem erfolgt eine weitere Fehlerkompensation zur Korrektur von Temperaturabweichungen für das Höhensignal, indem das zweimal integrierte, die Höhe in Vertikalrichtung anzeigende Signal IFBA bei 60 einer kombinierten Druck und Temperaturkorrektur unterzogen wird. Diese Druckkorrektur 60 erfolgt bezüglich QNH oder QFE und gleichzeitig als Temperaturkorrektur mit dem Signal STT. Das Signal wird bei 80 als druck- und temperaturkorrigiertes Signal IFBAPTC ausgegeben. Das bei 70 ausgegebene Signal (nur druckkorrigiert) IFBAPC entspricht dem Stand der Technik. At the in 1 shown inertial sensor system, another error compensation for correcting temperature variations for the height signal by the twice integrated, the height in the vertical direction indicative signal IFBA at 60 subjected to a combined pressure and temperature correction. This pressure correction 60 takes place with respect to QNH or QFE and at the same time as a temperature correction with the signal STT. The signal is at 80 output as pressure and temperature corrected signal IFBAPTC. The at 70 output signal (only pressure-corrected) IFBAPC corresponds to the state of the art.

Das in 2 gezeigte Blockdiagramm gibt ein System zur Fehlerkompensation bei Temperaturabweichungen in barometrisch gestützten Trägheitssensorssystemen wieder, bei dem wiederum Messwerte der Beschleunigung in Höhenrichtung, d.h. erdfester z-Richtung, durch Beschleunigungsmesser 10 erfasst und gegebenenfalls geeignet transformiert werden und entsprechende Beschleunigungssignale erzeugt werden. Zur Erzeugung eines eine Geodätische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals GVS werden die Beschleunigungssignale in einem ersten Integrierer 20 ein erstes Mal integriert. This in 2 The block diagram shown represents a system for error compensation in temperature deviations in barometrically supported inertial sensor systems, in turn, measurements of acceleration in the height direction, ie erdfester z-direction, by accelerometers 10 be detected and, if appropriate, suitably transformed and corresponding acceleration signals are generated. To generate a geodetic vertical velocity signal GVS, the acceleration signals are converted into a first integrator 20 integrated for the first time.

Ein die Höhe anzeigendes Signals IFBA wird erzeugt, indem das durch einmalige Integration erhaltene Signal GVS in einem zweiten Integrierer 30 ein zweites Mal integriert wird. Das durch Trägheitsmessung gewonnene, die Höhe anzeigende Signal IFBA wird, nach Verzögerung ADS Delay, die die Signale IFBA und HSTDBARO auf eine einheitliche Zeitbasis bringt, wiederum in einem Subtrahierer 82 mit einem durch barometrische Messung aus einer genormten Standardatmosphäre gewonnenen Höhenwert HSTDBARO abgeglichen und an dieses angepasst, indem die Differenz über eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnete Rückkopplungsschleife (Feedback-Loop) zurückgeführt und mit dem Beschleunigungssignal und dem Geschwindigkeitssignal kombiniert wird, ähnlich wie bei dem in 1 gezeigten Trägheitssensorssystem. Die Rückkopplungsschleife 80 umfasst einen ersten Addierer 40, der vor dem ersten Integrierer 20 in den Pfad des Beschleunigungssignals eingefügt ist, und einen zweiten Addierer 50, der zwischen dem ersten Integrierer 20 und dem zweiten Integrierer 30 in den Pfad des einmal integrierten Beschleunigungssignals eingefügt ist. Dem ersten Addierer 40 wird das rückgekoppelte Signal einmal direkt nach Skalierung mit einer Konstante K2 und einmal nach Skalierung mit einer Konstante K3 und Integration in einem weiteren Integrierer 88 zugeführt. Dem zweiten Addierer 50 wird das rückgekoppelte Signal nach Skalierung mit einer Konstante K1 zugeführt. A height indicative signal IFBA is generated by the signal GVS obtained by a unique integration in a second integrator 30 integrated a second time. The inertial measurement obtained height indicative signal IFBA, after delay ADS delay, which brings the signals IFBA and HSTDBARO on a uniform time base, again in a subtractor 82 with a height value HSTDBARO obtained by barometric measurement from a standardized standard atmosphere and adjusted to this by the difference over a total with the reference numeral 80 referred feedback loop (feedback loop) is returned and combined with the acceleration signal and the speed signal, similar to the in 1 shown inertial sensor system. The feedback loop 80 includes a first adder 40 who is ahead of the first integrator 20 is inserted in the path of the acceleration signal, and a second adder 50 that's between the first integrator 20 and the second integrator 30 is inserted in the path of the once integrated acceleration signal. The first adder 40 the feedback signal is once directly after scaling with a constant K2 and once after scaling with a constant K3 and integration in another integrator 88 fed. The second adder 50 the feedback signal is supplied after scaling with a constant K1.

Bei dem in 2 gezeigten Trägheitssensorsystem erfolgt eine Fehlerkompensation zur Korrektur von Temperaturabweichungen durch Erzeugung einer Korrekturgröße, die eine Funktion der Abweichung der tatsächlichen Temperatur STT von der Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe repräsentiert. Die im ersten Integrierer 20 einmal integrierten, die Geodätische Vertikalgeschwindigkeit in Höhen- oder Vertikalrichtung (erdfester z-Richtung) repräsentierenden Signale GVS werden bei 90 mit dieser die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und daraus ein temperaturkorrigiertes, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierendes Signal BVS erzeugt. At the in 2 shown inertia sensor system takes place an error compensation for the correction of temperature variations by generating a correction amount representing a function of the deviation of the actual temperature STT of the standard temperature in the corresponding height. The first integrator 20 Once integrated, the geodetic vertical velocity in height or vertical direction (erdfester z-direction) representing signals GVS are at 90 subjected to this correction variable representing the temperature deviation, and from this a temperature-corrected, barometric vertical velocity signal BVS is generated.

Bei dem in 2 gezeigten Trägheitssensorssystem erfolgt eine weitere Fehlerkompensation zur Korrektur von Temperaturabweichungen für das Höhensignal, indem das zweimal integrierte, die Höhe in Vertikalrichtung anzeigende Signal IFBA bei 60 einer kombinierten Druck und Temperaturkorrektur unterzogen wird. Das Signal IFBA wird weiterhin, wie bei dem in 1 gezeigten Trägheitssensorssystem einer Druckkorrektur 60 bezüglich QNH oder QFE unterzogen und gleichzeitig einer Temperaturkorrektur mit dem Signal STT und bei 80 als druck- und temperaturkorrigiertes Signal IFBAPTC ausgegeben. Das bei 70 ausgegebene Signal (nur druckkorrigiert) IFBAPC entspricht dem Stand der Technik. Nach einfacher Integration der mit der Korrekturgröße beaufschlagten Signale entstehen so temperaturkorrigierte Geschwindigkeitswerte BVS bzw. nach zweifacher Integration Positionswerte IFBA; IFBAPC, die einem barometrischen Höhensignal in hohem Maße entsprechen, und das Signal IFBAPTC, das einer geometrischen Höhe in besserem Maße entspricht. At the in 2 shown inertial sensor system, another error compensation for correcting temperature variations for the height signal by the twice integrated, the height in the vertical direction indicative signal IFBA at 60 subjected to a combined pressure and temperature correction. The signal IFBA will continue, as with the in 1 shown inertial sensor system of a pressure correction 60 subjected to QNH or QFE and at the same time a temperature correction with the signal STT and at 80 output as pressure and temperature corrected signal IFBAPTC. The at 70 output signal (only pressure-corrected) IFBAPC corresponds to the state of the art. After simple integration of the signals applied with the correction variable, temperature-corrected speed values BVS or, after two-fold integration, position values IFBA thus result; IFBAPC, which closely matches a barometric altitude signal, and the signal IFBAPTC, which corresponds better to a geometric altitude.

Alternativ können schon die die Messwerte der Beschleunigung in Höhenrichtung repräsentierenden Signale mit der die Temperaturabweichung repräsentierenden Korrekturgröße beaufschlagt und zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die barometrische Vertikalgeschwindigkeit repräsentierenden Signals BVS einmal integriert und zur Erzeugung eines temperaturkorrigierten, die Höhe anzeigenden Signals IFBA; IFBAPC; IFBAPTC ein zweites mal integriert werden. Alternatively, the signals representing the accelerations in the height direction may already be applied with the correction variable representing the temperature deviation and integrated once to generate a temperature-corrected barometric vertical velocity signal BVS and to generate a temperature-corrected height-indicating signal IFBA; IFBAPC; IFBAPTC will be integrated a second time.

Die Korrekturgröße kann aus dem Verhältnis der tatsächlichen Temperatur STT zur Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe erzeugt werden. The correction quantity can be generated from the ratio of the actual temperature STT to the standard temperature in the corresponding height.

Die Korrekturgröße kann aus der Differenz der tatsächlichen Temperatur STT zur Standardtemperatur in der entsprechenden Höhe erzeugt werden. The correction quantity can be generated from the difference of the actual temperature STT to the standard temperature in the corresponding height.

Insbesondere ist das Verfahren für ein automatisch arbeitendes Flugführungs- oder Flugregelsystem vorgesehen. In particular, the method is provided for an automatic flight guidance or flight control system.

Die statische und dynamische Genauigkeit des erfindungsgemäßen Systems erzielt eine erheblich höhere Genauigkeit in Vertikalmanövern. Diese Vorteile sind besonders in hochpräzisen Flugführungs- und Flugregelungssystemen unabdingbar. Einerseits steigt die absolut einhaltbare Genauigkeit bezüglich einer vordefinierten Flugbahn (z.B. Tiefflugführungssysteme), andererseits steigt durch die Konsistenz der Signale die Stabilität im Gesamtsystem. In der praktischen Erprobung konnten Stabilitätsgewinne um ca. 1,5dB nachgewiesen werden. The static and dynamic accuracy of the system according to the invention achieves a significantly higher accuracy in vertical maneuvers. These advantages are indispensable especially in high-precision flight guidance and flight control systems. On the one hand, the absolutely maintainable accuracy increases with respect to a predefined flight path (for example low-level flight guidance systems), on the other hand, the stability of the overall system increases due to the consistency of the signals. In the practical testing, stability gains of approx. 1.5 dB were detected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Beschleunigungsmesser accelerometer
20 20: Integrator integrator
30 30: Integrator integrator
40 40: Addierer adder
50 50: Addierer adder
60 60: Temperaturkorrektur temperature correction
70 70: Druckkorrektur pressure correction
80 80: Druckkorrektur pressure correction
82 82: ADS-Verzögerung ADS delay
88 88: Integrator integrator
90 90: Temperaturkorrekturtemperature correction

Claims

Method for error compensation in the case of temperature deviations in barometrically supported inertial sensor systems, in which measured values of the acceleration are detected ( 10 ) and suitably transformed and generates a corresponding acceleration signal (vert accel) and integrates this once to generate a geodesic vertical velocity signal (GVS) ( 20 ) and for generating a signal indicative of altitude (IFBA) a second time ( 30 ), wherein the obtained height-indicating signal is compared with a height value (HSTDBARO) obtained by barometric measurement from a standardized standard atmosphere ( 82 ), wherein the error compensation comprises generating at least one correction quantity representing a function of the deviation of the actual temperature (STT) from the standard temperature at the corresponding altitude, and that the signal (vert accel; GVS; IFBA) is applied to the respective correction quantity representing the temperature deviation, for the formation of speed and position values (BVS; IFBA), characterized in that the temperature corrected height indicative signal (IFBA) for generating a temperature and pressure corrected, the geometric Height to a greater extent corresponding signal (IFBAPTC) of a further temperature correction with respect to the actual temperature (STT) and at the same time a pressure correction ( 60 ) is subjected to the measured atmospheric pressure (QNH) reduced to the standard atmosphere at sea level or to the measured air pressure at the ground in relation to the altitude (QFE).

Method according to Claim 1, characterized in that the signal (vert accel) representing the measured values of the acceleration in the height direction is acted on by the correction variable representing the temperature deviation and integrated once to generate a temperature-corrected signal (BVS) representing the barometric vertical speed ( 20 ) and to produce a temperature-corrected altitude-indicating signal (IFBA, IFBAPC, IFBAPTC) is integrated a second time ( 30 ) becomes.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the once integrated ( 20 ), the geodetic vertical velocity in the height direction signal (GVS) is applied to the temperature deviation representative of the correction quantity ( 90 ) and from this a temperature-corrected barometric vertical velocity signal (BVS) is generated.

Method according to Claim 3, characterized in that the temperature-corrected signal (BVS) representing the vertical barometric speed is integrated a second time to generate a temperature-corrected, height-indicating signal (IFBA; IFBAPC; IFBAPTC) ( 30 ) becomes.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the correction quantity is generated from the ratio of the actual temperature (STT) to the standard temperature in the corresponding height.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the correction quantity is generated from the difference of the actual temperature (STT) to the standard temperature in the corresponding height.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the correction quantity is generated from a functional relationship of the actual temperature (STT) to the standard temperature and the pressure deviation represented by QNH or QFE in the corresponding height.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the method is provided for an automatically operating flight control system.