INS/IRS Schuler Pendel correction

[Berni]

Hallo liebe Experten,

 

ich habe mich gerade mit der IRS/INS Positionsdriftkorrektur mittels Schulerpendelmodel beschäftigt.

 

Verstanden habe ich folgendes.

Die Fadenlänge des Schulerpendels entspricht dem Erdradius. Die Schwingungsdauer beträgt 84,4 Minuten.

 

Diffus aufgenommen und nicht begriffen habe ich folgendes...

Alle Gegenstände schwingen, also auch das Flugzeug - die IRS postition... :confused: Durch Überlagerung der Schulerschwingung wird die Positionschwingung :confused: rechnerisch teilweise korrigiert... :confused: :001:

 

Fragen über Fragen!!

 

- Was schwingt wie, warum und mit welcher Frequenz?

- In welcher Form wird die Schuler Pendelperiode über welche INS-Information überlagert??

etcetc.

 

Ich freue mich über Eure Hilfe!

 

Gruß,

Berni

[Gast StuKa]

Bahnhof...?

 

Schulerpendel, nie gehört, man lernt ja nie aus...

 

So bin jetzt mal im Web fündig geworden.

 

Suchworte waren übrigens Schulerdrift, Schulerpendulum ;)

 

 

Wenn Du der anglistischen Linguistik mächtig bist :008: hier ein link:

http://grouper.ieee.org/groups/gap/P4127.pdf

 

Seite 6 unter external Aids wirst Du fündig.

 

Einen hab ich noch, diesmal zum Prinzip des Pendels:

 

http://www.greatestinfo.org/Schuler_tuning

 

Vielleicht hilfts a bissel weiter und die Frequenz des Osszillators kannste ja ausrechnen 84.4 Minuten pro Periode, ergibt 0,00019747223539 Hz.

 

Ach so noch was, mit Eigenschwingung des Lfzs ist bestimmt die Vibration durch die Triebwerke gemeint, welche die jeweiligen Kreiselsysteme beeinflusst.

[ArminZ]

Hallöchen,

Mit dem Suchwort 'Schuler Oscillation' findest Du recht viel :)

Suppose the accelerometers of an inertial navigation system (INS)

record zero acceleration. Then (by definition) the INS is free-falling,

but it has no way of measuring its acceleration relative to an inertial

frame of reference, a.k.a. the local acceleration of gravity, a.k.a.

the Newtonian "little g". Obviously the INS needs to know this

acceleration order to calculate its overall motion. This conclusion

holds in general, the choice of free-fall here was just for pedagogy.

 

So the INS must incorporate a "gravity model", a mathematical model

giving "little g" as a function of position. Because little g *varies*

with position [eg it points roughly towards the center of the Earth,

with a magnitude which (above the Earth's surface) varies roughly as

the inverse square of the INS's distance from the center of the Earth],

we now have a feedback loop in the INS's calculations:

 

calculated little g at the INS's position

--> calculated acceleration of the INS

--> calculated velocity of the INS

--> calculated position of the INS

--> calculated little g at the INS's position

 

Unless special measures are taken to prevent it, such a feedback

loop tends to oscillate. These oscillations are known as "Schuler

oscillations", and have a characteristic "Schuler frequency" of one

cycle every 84 minutes. (This period is for an INS near the Earth,

obviously the exact period depends on the detailed spatial variation

of little g.)

[/Quote]

 

EDIT:

Die Messung der Position basiert auf der Messung von Beschleunigungskräften, die bei Änderungen aus einem gleichförmigen Bewegungszustand auftreten. Aus Beschleunigung rechnet sich Geschwindigkeit, aus Geschwindigkeit rechnet sich Weg. Gemäss obenstehender Aussage, taucht dieser Zusatzterm in der Beschleunigung auf, überlagert sich also auch auf Geschwindigkeit und Position.

Die Erdbeschleunigung g ist hier nicht konstant sondern 'ein wenig' eine Funktion des Abstandes vom Erdmittelpunkt.

 

NB: jeder Körper hat eine Eigenfrequenz, auch das Flugzeug als solches (damit sind also bestimmt nicht die Schwingungen der Triebwerke gemeint).

 

EDIT2:

Alle Gegenstände schwingen, also auch das Flugzeug[/Quote]

Nur idealerweise ist das Flugzeug ein steifer Klotz in dem die Masse in einem Punkt zentriert ist. Ein reales Beispiel ist z.B. die Flügel die ein bisschen 'wippen' wenn eine Böe kommt. Auch der Rumpf selber ist nich 100% starr sondern etwas elastisch. Und damit auf der Ort wo das INS selber installiert ist. Punkt ist dass eben all dies das eigentliche Beschleunigungssignal verfälschen.

Gruss

[Berni]

Danke für Eure inputs,

 

nach längerer Recherche bin ich ETWAS schlauer geworden... so ganz genau versteh ich das Schulerprinzip noch nicht, mein Erklärungsversuch:

 

Die Pendeldauer eines Pendels wird durch die Fadenlänge bestimmt. Ein fiktives Pendel mit der Fadenlänge des Erdradius - ~6875NM - beträgt also 84,4 Minuten.

 

Alle frei gelagerten Objekte auf der Erdoberfläche - oder etwas darüber...Schiffe, Flugzeuge.. unterliegen einer natürlichen Pendelschwingung von 84,4 Minuten. Dieser Schwingung wird mit der Schulermethode rechnerisch korrigiert...

 

Wie mit Schulerhilfe aber Beschleunigungsmessfehler ausgemerzt werden können ist mir unklar.

 

Berni

[cipriano]

Die Schulerschwingung ist eine Schwingung der Platttform um die Ortsvertikale und verhindert, dass Alignment- und Beschleunigungsmesser BIAS-Fehler mit dem Quadrat der Zeit ansteigen.

 

Betrachten wir ein Flugzeug das stationär am Boden steht. Die Plattform ist ausgerichtet(alignment complete-NAV MODE). Nehmen wir an die Plattform weicht um die x-Achse0.01° von Horizontalen (rechtwinkelig zur Ortsvertikalen) ab. Der Y-Beschleunigungs-messer misst dadurch eine Komponente der Erdbeschleunigung. Nach nur 1 Stunde käme ohne den nachfolgend beschriebenen Regelkreis ein Distanzfehler von 11 km zustande und nach 5 Stunden 277km. Dabei hat sich sich das Flugzeug keinen Meter bewegt.

 

Integriert man die Beschleunigung über die Zeit erhält man die Geschwindigkeit, diese wird dem Plattformstützmotor zugeführt um die Plattfrom in der Horizontalen zu halten. Da sich das Flugzeug in Wirklichkeit aber gar nicht bewegt hat, wird jetzt die Plattformneigung reduziert wodurch sich die Beschleunigung reduziert und damit auch die Geschwindigkeitszunahme.

 

Der Betrag der Nachführung ergibt sich aus der Geschwindigkeit dividiert durch den Erdradius (rad/s). Nach etwa 21,1 Minuten beträgt die Plattformneigung Null und damit auch die Beschleunigung während die Geschwindigkeit jetzt den Maximalwert erreicht hat und jetzt abnimmt. Nach weiteren 21,1 Minuten erreicht die Plattform die Maximalneigung zur entgegengesetzten Seite während die Geschwindigkeit jetzt durch den Nullpunkt geht und negativ wird. Der Distanzfehler erreicht jetzt den Maximalwert und wird, nachdem die Gewindigkeit jetzt negative Werte annimmt, abgebaut . Nach weiteren 21,1 Minuten ist die Maximale negative Geschwindigkeit erreicht und geht nach weiteren 21,1 Minuten (volle Schulerschwingungsperiode) durch die Nulllinie. Der Distanzfehler liegt jetzt wieder bei Null.

 

Dieser Regelkreis ist zwangsweise erforderlich um die Plattform, wenn sich das Flugzeug bewegt horizonal zu halten. Der Regelkreis ist für die x-achse sowie auch für die y-achse vorhanden und ist notwendig um die Plattform , wenn sich das Flugzeug bewegt horizontal zu halten. Die Schulerschwingung erfordert keinen zusätzlichen Regelkreis sondern ist das Resultat eines eines Regelkreises und eines Anfangsfehlers. Gäbe es keinen Fehler gäbe es auch keine Schwingung. Die Schulerschwingung erfordert kein Tuning obwohl man von Schuler Tuning spricht. Es ist lediglich ein Regelkreis der die Plattform, wenn sich das Flugzeug bewegt, nachführt. Gibt es einen Anfangsfehler entsteht zwangsweise eine Schwingung.

 

Die Steuerung der Plattform ist allerding wesentlich komplizierter denn es muß z.B. die Earth rate berücksichtigt werde, sowie Korrekturen aufgrund der Coriolisbeschleunigung. Außerdem sind sind INS/IRS nicht auf TN ausgerichtet denn ein Flüge in hohen geographischen Breiten wären aufgrund der hohen Nachführraten nicht möglich.

 

Beschleunigungsmesser Nullpunktfehler und Ausrichtfehler werden über den Regelkreis auf Null zurückgeführt. Aber im Fluge führt Kreiseldrift zu Fehlern die nur begrenzt reduziert werden können. Anfängliche Fehler schwingen mit der Schulerperiode von 84,4 minuten um den ansteigenden Distanzfehlers durch Kreiseldrift.

 

Ich habe für das Fach Allgemeine Navigation ein Excelprogramm erstellt mit dem die Schulerschwingung simuliert werden kann und verstanden werden kann.. Bei Bedarf bitte melden.