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AUTOMATISCHE KALIBRIERUNG VON REDUNDANT VORGESEHENEN SENSOREN - Dokument DE69514504T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69514504T2 15.06.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0752091
Titel AUTOMATISCHE KALIBRIERUNG VON REDUNDANT VORGESEHENEN SENSOREN
Anmelder Honeywell, Inc., Minneapolis, Minn., US
Erfinder KEYES, L., Charles, Forest Lake, US;
WEED, M., Douglas, Maple Grove, US
Vertreter Dipl.-Ing. Dieter Herzbach und Dipl.-Ing. Christoph Sturm, 63067 Offenbach
DE-Aktenzeichen 69514504
Vertragsstaaten BE, DE, ES, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.03.1995
EP-Aktenzeichen 959154105
WO-Anmeldetag 24.03.1995
PCT-Aktenzeichen US9503696
WO-Veröffentlichungsnummer 9526492
WO-Veröffentlichungsdatum 05.10.1995
EP-Offenlegungsdatum 08.01.1997
EP date of grant 12.01.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.06.2000
IPC-Hauptklasse G01C 21/16
IPC-Nebenklasse G01C 25/00   

Beschreibung[de]
Automatische Kalibrierung von redundanten Sensoren Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die automatische Kalibrierung von Sensoren, die in Systemen verwendet werden und insbesondere auf die automatische Kalibrierung von redundanten Sensoren (mehr als eine Gruppe von Sensoren, die die gleichen Zustände erfassen).

2. Beschreibung des Standes der Technik

Aus der US-A-5,194,872 ist ein inertiales Navigationssystem mit automatischer Redundanz bekannt, welches drei 2-Achsen-Kreisel verwendet, die in der Lage sind, sowohl in der Vorwärts- als auch in der Rückwärtsrichtung zu rotieren. Dies führt zu zwei Messungen pro Achse und zu einer Redundanz bei drei Sensoren.

Ferner ist ein System zum Kalibrieren von Umsetzungsgleichungen aus der US-A- 5,166,882 bekannt, bei dem eine Navigations-Kreiseleinheit Geschwindigkeits- und Positionsinformation vorgibt. Diese Information wird mit der gleichen Art von Information verglichen, die von einer unabhängigen Quelle hergeleitet wird. Irgendeine Differenz wird verwendet, um die Umsetzungsgleichungen des Navigators zu kalibrieren.

Viele Systeme, die Sensoren verwenden, wie beispielsweise Inertialsensoren (Kreisel und Beschleunigungsmesser) und die in Flugzeugen benutzt werden, besitzen ein Bedürfnis nach einer automatischen Kalibrierung der Sensoren von Zeit zu Zeit, um die Einflüsse von akkumulierter Drift über eine Zeitperiode zu entfernen. In Flugzeuganwendungen werden gewöhnlicherweise drei Kreisel und drei Beschleunigungsmesser verwendet, um die Dreh- und Beschleunigungsänderungen zu erfassen, die während eines Fluges auftreten. Ein Computer verarbeitet diese sodann, um die Flugzeuglage, Position und Geschwindigkeit aus diesen Änderungen festzustellen.

Um Fehler bei diesen Ablesungen zu verhindern, ist es üblich, die Sensoren zu kalibrieren, wenn die Position und die Geschwindigkeit bekannt sind, wie z. B. an Flughafenterminals. Wenn der Computer die tatsächliche Position und Geschwindigkeit kennt (wie dies der Fall ist, wenn sich das Flugzeug am Terminal befindet), so kann er feststellen, welcher der Sensoren, wenn überhaupt, eine Drift erfahren hat und er kann ein Kompensationssignal erzeugen, um den fehlerhaften Sensor zu kalibrieren. Ein solches bekanntes System ist in Fig. 1 gezeigt.

In Fig. 1 ist eine Gruppe von drei Kreiseln gezeigt, die mit G1, G2 und G3 bezeichnet sind und durch Bezugszeichen 11, 13 und 15 identifiziert sind, welche Ausgänge auf Leitungen 17, 19 und 21 über Summierschaltkreise 23, 25 und 27 und Leitungen 29, 31 und 33 an einen Navigationsprozessor 35 vorgeben.

In gleicher Weise ist in Fig. 1 eine Gruppe von drei Beschleunigungsmessern gezeigt, die mit A1, A2 und A3 bezeichnet sind und durch Bezugszeichen 37, 39 und 41 identifiziert sind, die Ausgänge auf Leitungen 43, 45 und 47 über Summierschaltkreise 49, 51 und 53 und Leitungen 55, 57 und 59 an den Navigationsprozessor 35 vorgeben.

Der Navigationsprozessor 35 verarbeitet die Signale von den Kreiseln 1 l, 13 und 15 und von den Beschleunigungsmessern 37, 39 und 41, um ein Signal zu erzeugen, das einen Breitengrad auf einer Leitung 61, einen Längengrad auf einer Leitung 63, eine Höhe auf einer Leitung 65, eine Nordgeschwindigkeit auf einer Leitung 67, eine Ostgeschwindigkeit auf einer Leitung 69 und eine Vertikalgeschwindigkeit auf einer Leitung 71 anzeigt, welche Signale durch Summierschaltkreise 73, 75, 77, 79, 81 und 83 und auf entsprechenden Leitungen 85, 87, 89, 91, 93 und 95 einem Kasten zugeführt werden, der mit Navigations-Autokalibrierung 100 bezeichnet ist, ebenso wie zu irgendwelchen erwünschten Flugzeug-Anzeigegeräten (nicht gezeigt). Es versteht sich, daß, obgleich der Navigationsprozessor 35 und der Navigations-Autokalibrierungskasten 100 als zwei getrennte Kästen für die Zwecke der Erläuterung dargestellt worden sind, diese in einem einzigen Gesamtprozessor kombiniert werden können, wobei ein Computer in einem einzigen Kasten enthalten ist.

Die Summierschaltkreise 73-83 empfangen zusätzliche Eingänge von Anschlüssen 101, 103, 105, 107, 109 und 111 über Leitungen 113, 115, 117, 119, 121 und 123. Wenn sich das Flugzeug in einer bekannten Position und Geschwindigkeit befindet (wie z. B. an Flughafenterminals), werden Signale entsprechend einem bekannten Breitengrad, Längengrad, Höhe, Nordgeschwindigkeit, Ostgeschwindigkeit und Vertikalgeschwindigkeit entsprechend den Anschlüssen 101-111 zugeführt und in den Summierschaltkreisen 73-83 kombiniert, so daß irgendwelche Differenzen oder Fehler zwischen den Ausgängen des Navigationsprozessors 35 auf den Leitungen 61-71 dem Navigations-Autokalibrierungskasten 100 zugeführt werden. Aus diesen Eingängen berechnet der Navigations-Autokalibrierungskasten 100, welcher, wenn überhaupt, der Kreisel und Beschleunigungsmesser fehlerhaft ist und er erzeugt Korrektursignale, falls erforderlich, auf den Leitungen 125, 127, 129, 131, 133 und 135, welche Signale zu den Summierschaltkreisen 23, 49, 25, 51, 27 und 53 entsprechend zurückgeführt werden, um die Korrektursignale zu den fehlerhaften Signalen der Kreisel und Beschleunigungsmesser zu addieren und somit die gewünschte Korrektur-Kalibrierung vorzugeben.

Das bekannte System von Fig. 1 ist befriedigend bei der Verwendung, wenn nicht mehr als eine Gruppe von Sensoren (in diesem Fall drei Kreisel und drei Beschleunigungsmesser) verwendet wird. Redundante Systeme verwenden jedoch mehr als eine Gruppe von Sensoren (im vorliegenden Beispiel werden dies vier oder mehr Kreisel und/oder Beschleunigungsmesser sein) und der Stand der Technik empfängt bei der Anordnung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, nicht genügend Information, um eine Feststellung zu ermöglichen, welcher spezifische Kreisel und Beschleunigungsmesser eine Korrektur- Kalibrierung benötigt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung löst das Problem der Autokalibrierung von redundanten Sensoren durch die Verwendung eines Konzeptes der Sensorparität. Die Sensorparität arbeitet mit der Messung der Übereinstimmung redundanter Sensorausgänge und mit der Erzeugung von Paritäts-Fehlersignalen immer dann, wenn sie nicht übereinstimmend sind. Die Sensor-Paritätsfehlersignale werden unabhängig einem Paritäts- Autokalibrierungskasten zugeführt, der Sensorfehler anzeigende Signale einem "Abbilder" zuführt, welcher ebenfalls Sensor-Fehlersignale von dem Navigations- Autokalibrierungskasten empfängt und der in der Lage ist, aus diesen zwei Gruppen von Signalen festzustellen, welcher, wenn dies der Fall ist, der spezifischen Kreisel und Beschleunigungsmesser fehlerhaft ist und in der Lage ist, Korrektur-Kalibriersignale zu erzeugen, die den fehlerhaften Sensorsignalen hinzugefügt werden, um eine Autokalibrierung vorzugeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Standes der Technik; und

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles

Fig. 2 zeigt eine erste redundante Gruppe von Sensoren (in diesem Fall 6 Kreisel G1- G6), die durch Bezugsziffern 211, 213, 215, 217, 219 und 221 identifiziert sind und eine zweite Gruppe redundanter Sensoren (in diesem Fall 6 Beschleunigungsmesser A1-A6), die durch Bezugsziffern 223, 225, 227, 229, 231 und 233 identifiziert sind. Die Ausgänge der Kreisel 211-221 werden über Leitungen 235, 237, 239, 241, 243 und 245 Summierschaltkreisen 247, 249, 251, 253, 255 und 257 entsprechend zugeführt, während die Ausgänge der Beschleunigungsmesser 223-233 über Leitungen 259, 261, 263, 265, 267 und 269 Summierschaltkreisen 271, 273, 275, 277, 279 und 281 zugeführt werden. Die Summierschaltkreise 247-257 erzeugen Kreiselausgänge über Leitungen 283, 285, 287, 289, 291 und 293 an einen Navigationsprozessor 295 und über Leitungen 297, 299, 301, 303, 305 und 307 an einen Sensor-Paritätsfehlerkasten 310. In gleicher Weise erzeugen die Summierschaltkreise 271-281 die Ausgänge der Beschleunigungsmesser 223-233 über Leitungen 311, 313, 315, 317, 319 und 321 zu dem Navigationsprozessor 295 und über Leitungen 323, 325, 327, 329, 331 und 333 zu dem Sensor-Parirätsfehlerkasten 310. Wie in Fig. 1 erzeugt der Navigationsprozessor 295 einen Längengrad-Ausgang auf einer Leitung 335, einen Breitengrad-Ausgang auf einer Leitung 337, einen Höhen-Ausgang auf einer Leitung 339, ein Nordgeschwindigkeitssignal auf einer Leitung 341, ein Ostgeschwindigkeitssignal auf einer Leitung 343 und ein Vertikalgeschwindigkeitssignal auf einer Leitung 345 mit der Ausnahme, daß diese Signale von 6 Kreisel- und 6 Beschleunigungsmesser-Eingängen anstelle von drei Eingängen abgeleitet werden, wie dies der Fall in Fig. 1 war, so daß sie somit etwas genauer auf Grund der Redundanz sind. Die Signale auf den Leitungen 335-345 werden Summierschaltkreisen 347, 349, 351, 353, 355 und 357 und über Leitungen 359, 361, 363, 365, 367 und 369 einem Navigations-Autokalibrierkasten 370 zugeführt. Wie in Fig. 1 werden den Summierschaltkreisen 347-357 zusätzliche Eingänge von Anschlüssen 371, 373, 375, 377, 379 und 381 über Leitungen 383, 385, 387, 389, 391 und 393 entsprechend zugeführt. Signale, die einen bekannten Breitengrad, Längengrad, Höhe, Nordgeschwindigkeit, Ostgeschwindigkeit und Vertikalgeschwindigkeit anzeigen, werden entsprechend an die Anschlüsse 371-381 angelegt und in den Summierschaltkreisen 347-357 kombiniert, so daß irgendwelche Differenzen oder Fehler zwischen den Ausgängen von dem Navigationsprozessor 295 auf den Leitungen 359-369 dem Navigations-Autokalibrierkasten 370 zugeführt werden. Da nun jedoch mehr als drei Kreisel und drei Beschleunigungsmesser vorhanden sind, kann der Navigations-Autokalibrierkasten 370 nicht feststellen, welcher der spezifischen Kreisel und Beschleunigungsmesser fehlerhaft ist, falls überhaupt einer fehlerhaft ist. Er kann jedoch 6 Signale auf Leitungen 395, 397, 399, 401, 403 und 405 liefern, die teilweise die Sensorfehler einem "Abbilder" 410 anzeigen.

In gleicher Weise verarbeitet der Sensor-Parirätsfehlerkasten 310 die Kreiseleingänge von den Leitungen 297-307 und die Beschleunigungsmessereingänge von den Leitungen 323-333, um Paritätsfehlersignale auf den Leitungen 411, 413, 415, 417, 419 und 421 zu erzeugen, die einem Paritäts-Autokalibrierkasten 430 zugeführt werden. Da es mehr als drei Kreisel und mehr als drei Beschleunigungsmesser gibt, kann der Paritäts-Autokalibrierkasten 430 Paritätswerte berechnen, die z. B. die Summen verschiedener Gewichte der Werte für die redundanten Sensorausgänge sind. Die gewünschten Paritätswerte sind bekannt, so daß der Paritäts-Autokalibrierkasten 430 sechs Signale auf Leitungen 431, 433, 435, 437, 439 und 441 erzeugt, die teilweise die Sensorfehler dem "Abbilder" 410 anzeigen.

Der Abbilder 410 ist mit den 12 Eingängen, die er empfängt, in der Lage, festzustellen, welcher der spezifischen Kreisel 211-221 und Beschleunigungsmesser 223-233 fehlerhafte Signale vorgibt, falls welche vorliegen, und er erzeugt Korrektursignale auf den Leitungen 453, 455, 457, 459, 461, 463, 465, 467, 469, 471, 473 und 475 an die Summierschaltkreise 247-257 (für die Kreisel) und 271-281 (für die Beschleunigungsmesser), die den Signalen von den Kreiseln 211-221 und von den Beschleunigungsmessern 223-233 hinzuaddiert werden, um Korrektur-Kalibriersignale zu erzeugen.

Wie im Falle von Fig. 1 können, obgleich der Navigationsprozessor 295, der Navigations-Autokalibrierkasten 370, der Sensor-Paritätsfehlerkasten 310 und der Paritäts-Autokalibrierkasten 430 zur Erläuterung als getrennte Kästen gezeigt worden sind, diese Teil eines einzigen Prozessors oder Computers sein und in einem Kasten kombiniert werden.

Die Rechengleichungen ihr den Navigationsprozessor 295 sind wie folgt

ωB = H*gmg

aB = H*ama

C = C{ωB} - {ρ + Ω}C

ν = CaB + g - (ρ + 2Ω)xν

D = D{ρ}

Ausgänge:

Breite = Arcus Tangens

Länge = Arcus Tangens

Höhe = νz - he

Nordgeschwindigkeit = νx cos(α) - νysin(α)

Ostgeschwindigkeit = νxsin(α) + νycos(α)

Vertikalgeschwindigkeit = νz

wobei:

mg - Vektor der Kreiselsignale (Eingänge des Navigationsprozessors und der Sensor-Paritätsfehlerkästen)

ma = Vektor der Beschleunigungsmessersignale (Eingänge des Navigationsprozessors und der Sensor-Paritätsfehlerkästen)

H*g = kleinste Fehlerquadrat-Abbildung der Kreiseleingänge auf den Flugzeug-Gehäuserahmen

H*g = (H Hg)&supmin;¹ HT (pseudoinverse von Hg)

H*a = kleinste Fehlerquadrat-Abbildung der Beschleunigungsmessereingänge auf dem Flugzeug-Gehäuserahmen

H*a = (H Ha)&supmin;¹ H (pseudoinverse von Ha)

C = Transformationsmatrix von dem Flugzeug-Gehäuserahmen zu dem lokalen Pegelrahmen

C = zeitliche Ableitung von C

D = Transformationsmatrix von dem lokalen Pegelrahmen zu dem Erd- Referenzrahmen =

dij ist ein Element von D

in the i.ten Zeile und j.ten Spalte

b = zeitliche Ableitung von D

α = Abwanderungswinkel = Arcus Tangens (-d&sub3;&sub2;/d&sub3;&sub1;)

ν = Flugzeug-Geschwindigkeitsvektor bezogen auf die Erde

ν = zeitliche Ableitung von v

g = Senkblei-Schwerkraftvektor

ρ = Winkelgeschwindigkeitsvektor des lokalen Pegelrahmens bezogen auf die Erde

Ω = Erd-Winkelgeschwindigkeitsvektor gegenüber einem Inertialrahmen

aB = Flugzeug-Beschleunigungsvektor ohne Schwerkraft

ωB = Flugzeug-Winkelgeschwindigkeitsvektor bezogen auf einen Inertialrahmen

he = Höhen-Stabilisiersignal

{.} = schräg-symmetrische Realisierung des umschlossenen Vektors.

Alle obigen Vektoren werden ausgedrückt mit Komponenten in dem lokalen Pegelrahmen mit Ausnahme von aB und ωB, welche im Flugzeug-Gehäuserahmen sind und für mg und ma, welche im Sensor-Eingangsachsen-Rahmen sind.

Die Rechengleichungen für den Navigations-Autokalibrierkasten 370 sind:

bn = bn(-) + K(y - φbn(-))

wobei:

b = Kreisel-Fehlerschätzungen im Flugzeug-Gehäuserahmen

b = Beschleunigungsmesser-Fehlerschätzungen im Flugzeug-Gehäuserahmen

bn(-) = Vektor der zuvor geschätzten Sensorfehler im Flugzeug- Gehäuserahmen, die noch nicht als Sensor-Ausgangskorrekturen verwendet worden sind

y = Vektor der gemessenen Navigationsfehler

φ = Empfindlichkeitsmatrix, die Navigationsfehler auf Grund von Sensorfehlern vorhersagt, d. h. bei vorgegebenen Sensorfehlern bn sind die vorhergesagten Navigationsfehler durch φbn vorgegeben

K = Verstärkungsmatrix wie z. B. durch einen Kalman-Schätzer berechnet.

Die Rechengleichungen für den Sensor-Paritätsfehlerkasten 310 sind:

Pa = Vgmg

Pa = Vgmg

Vg ist definiert, um die folgenden zwei Eigenschaften zu erfüllen

1) VgHg = 0

2) Vah = 1

Va ist definiert, um die folgenden zwei Eigenschaften zu erfüllen

1) VaHa = 0

2) VaV = 1

wobei:

mg = Vektor von Kreiselsignalen (Eingänge des Navigationsprozessors und der Sensor-Paritätsfehlerkästen)

ma = Vektor der Beschleunigungsmessersignale (Eingänge des Navigationsprozessors und der Sensor-Paritätsfehlerkästen)

pg = Vektor der Kreisel-Paritätsfehler

pa = Vektor der Beschleunigungsmesser-Paritätsfehler

Vg = Kreisel-Paritäts-Koeffizientenmatrix

V = Transponierte von Vg

Va = Beschleunigungsmesser-Paritäts-Koeffizientenmatrix

V = Transponierte von Va

Hg = Transformationsmatrix von dem Flugzeug-Gehäuserahmen zu dem Kreisel-Eingangsachsen-Rahmen

Ha = Transformationsmatrix von dem Flugzeug-Gehäuserahmen zu dem Beschleunigungsmesser-Eingangsachsen-Rahmen.

Die Rechengleichungen für den Paritäts-Autokalibrierkasten 430 sind:

xg = xg(-) + Kg(Pg - hoxg(-))

xa = xa(-) + Ka(Pa - hνxa(-))

wobei:

b = Vektor der geschätzten Kreisel-Biasfehler im Paritätsrahmen

b = Vektor der geschätzten Beschleunigungsmesser-Biasfehler in dem Paritätsrahmen

ug = Vektor der geschätzten Kreisel-Fehlausrichtung und der Skalenfaktoren

ua = Vektor der geschätzten Beschleunigungsmesser-Fehlausrichtung und der Skalenfaktorfehler

xg(-) = vorherige Schätzung von xg, die noch nicht als eine Sensor- Ausgangskorrektur angewendet wurde

xa(-) = vorherige Schätzung von xa, die noch nicht als eine Sensor- Ausgangskorrektur angewendet wurde

pg = Vektor der Kreisel-Paritätsfehler

pa = Vektor der Beschleunigungsmesser-Paritätsfehler

hφ = Empfindlichkeitsmatrix, die Kreisel-Paritätsfehler auf Grund von Kreiselfehlern vorhersagt, d. h. bei vorgegebenen Kreiselfehlern xg werden die vorhergesagten Paritätsfehler vorgegeben durch hφxg

hν = Empfindlichkeitsmatrix, die Beschleunigungsmesser-Paritätsfehler auf Grund von Beschleunigungsmesserfehlern vorhersagt, d. h. bei vorgegebenen Beschleunigungsmesserfehlern xa sind die vorhergesagten Paritätsfehler vorgegeben durch hνxa

Δφx, Δφy, Δφz = Komponenten der inkrementalen Winkelbewegung im Flugzeugrahmen

Δνx, Δνy, Δνz = Komponenten der inkrementalen Geschwindigkeit im Flugzeugrahmen

Kg = Verstärkungsmatrix wie z. B. durch einen Kalman-Schätzer errechnet

Ka = Verstärkungsmatrix wie z. B. durch einen Kalman-Schätzer errechnet

Die Rechengleichungen für den Abbilder 385 sind:

bg = Hgb + V b

ba = Hab + V b

wobei:

bg = Gesamt-Kreiselfehler-Korrekturvektor in dem Kreisel-Eingangsachsen- Rahmen

ba = Gesamt-Beschleunigungsmesserfehler-Korrekturvektor in dem Beschleunigungsmesser-Eingangsachsen-Rahmen

b = Teil-Kreiselfehler-Korrekturvektor im Flugzeug-Gehäuserahmen (Navigationsrahmen)

b = Teil-Beschleunigungsmesserfehler-Korrekturvektor im Flugzeug- Gehäuserahmen (Navigationsrahmen)

b = Teil-Kreiselfehler-Korrekturvektor im Paritätsrahmen

b = Teil-Beschleunigungsmesserfehler-Korrekturvektor im Paritätsrahmen

Es ist somit erkennbar, daß wir ein automatisches Kalibriersystem für redundante Sensoren durch billige aber doch wirksame Verwendung von bestehenden Komponenten vorgegeben haben. Viele Veränderungen ergeben sich für den Fachmann. Während z. B. Kreisel und Beschleunigungsmesser verwendet worden sind, um die vorliegende Erfindung zu erläutern, können andere Sensoren ebenfalls verwendet werden. Während ebenfalls sechs Kreisel und sechs Beschleunigungsmesser gezeigt worden sind, arbeitet die vorliegende Erfindung mit irgendeiner Anzahl von Kreiseln und Beschleunigungsmessern, die über 3 hinausgehen. Während ebenfalls die Erfindung hinsichtlich der Position und Geschwindigkeit in drei Richtungen beschrieben worden ist, ist die Verwendung in allen drei Richtungen nicht erforderlich. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird z. B. die Höhe durch andere Instrumente erfaßt und durch die vorliegende Erfindung keiner Autokalibrierung unterzogen. Demgemäß wünschen wir nicht, auf die spezifische Vorrichtung beschränkt zu werden, die im Zusammenhang mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispieles verwendet wurde und wir beabsichtigen nur, durch die folgenden Ansprüche beschränkt zu werden.


Anspruch[de]

1. Kalibriervorrichtung zur Verwendung mit einer Anzahl redundanter unabhängiger Sensoren, die in einem redundanten zustandsempfindlichen System verwendet werden, wobei jeder Sensor einen Ausgang erzeugt, der Zustände anzeigt, die entlang einer unabhängigen Achse erfaßt werden, aufweisend:

eine erste Recheneinrichtung (295) für den Empfang der unabhängigen Ausgänge der Sensoren und zum Auflösen der Ausgänge, um aufgelöste Ausgänge zu erzeugen, die mehrere gewünschte Zustände entlang vorbestimmter Achsen anzeigen;

Einrichtungen (347-357) zum Vergleich der aufgelösten Ausgänge mit bekannten Werten (371-381) für die Zustände entlang der orthogonalen Achsen, um verglichene Signale zu erzeugen;

eine zweite Recheneinrichtung (370) für den Empfang der verglichenen Signale und um verglichene Fehlersignale zu erzeugen, die teilweise irgendwelche Fehler zwischen den aufgelösten Signalen und den bekannten Werten anzeigen;

eine dritte Recheneinrichtung (310) für den Empfang der Sensorausgänge und die Erzeugung wenigstens eines Paritätssignales, das irgendeine Differenz zwischen vorgewählten Kombinationen gewichteter Ausgänge der Sensoren mit vorbestimmten Werten anzeigt;

eine vierte Recheneinrichtung (430) für den Empfang des wenigstens einen Paritätssignales und zur Erzeugung von wenigstens einem Prioritätsfehlersignal, das irgendwelche Fehler der Sensoren anzeigt;

eine Abbildungseinrichtung (410) für den Empfang der verglichenen Fehlersignale und des wenigstens einen Paritätsfehlersignales und zur Erzeugung von Fehlerkorrektursignalen, die die durch die einzelnen Sensoren erzeugten Fehler anzeigen; und

eine Rückkopplungseinrichtung (453-475; 247-281) die die Fehlerkorrektursignale mit den Ausgängen der Sensoren verbinden, um die Ausgänge irgendwelcher Sensoren zu modifizieren, die fehlerhaft sind, um diese zu kalibrieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rückkopplungseinrichtung ferner Summiereinrichtungen (247-281) für die Addition der Rückführungssignale zu den Signalen von den Sensoren umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sensoren wenigstens vier Kreisel umfassen und der gewünschte Zustand von der ersten Recheneinrichtung die Position ist, wobei der Positionszustand wenigstens die geographische Länge und Breite umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sensoren wenigstens vier Beschleunigungsmesser umfassen und der gewünschte Zustand die Geschwindigkeit ist, wobei der Geschwindigkeitszustand wenigstens die Geschwindigkeit in Nord- und Ostrichtung umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sensoren sechs Kreisel (211-221) und sechs Beschleunigungsmesser (223-233) umfassen und der gewünschte Zustand von der ersten Recheneinrichtung (295) wenigstens die geographische Länge, die geographische Breite, die Geschwindigkeit in der Nordrichtung und die Geschwindigkeit in der Ostrichtung umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die zweite Recheneinrichtung (370) ebenfalls mit Eingängen verbunden ist, die die tatsächliche geographische Länge, geographische Breite, die Geschwindigkeit in der Nordrichtung und die Geschwindigkeit in der Ostrichtung anzeigen, um sie mit Signalen von der ersten Recheneinrichtung zu vergleichen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der gewünschte Zustand der ersten Recheneinrichtung (295) die geographische Länge, die geographische Breite, die Höhe, die Geschwindigkeit in der Nordrichtung, die Geschwindigkeit in der Ostrichtung und die Geschwindigkeit in der vertikalen Richtung ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die dritte Recheneinrichtung (310) die Ausgänge der sechs Kreisel in unterschiedlicher Weise kombiniert, um drei Paritätssignale zu erzeugen und die Ausgänge der sechs Beschleunigungsmesser kombiniert, um drei weitere Paritätssignale zu erzeugen.

9. Verfahren zum Kalibrieren einer redundanten Vielzahl von getrennten und unabhängigen Sensoren, die jeweils ein Ausgangssignal erzeugen, das einen Zustand anzeigt, welches Signal einen Fehler enthalten kann, umfassend die Schritte:

a) Kombination der Ausgänge der Sensoren, um ein erstes kombiniertes Signal zu erzeugen, das den Zustand anzeigt;

b) Vergleich des ersten kombinierten Signales mit einem Signal, das den bekannten Wert des Zustandes anzeigt und Erzeugung eines ersten Fehlersignales, das irgendeine Differenz anzeigt;

c) Kombination der Ausgänge der Sensoren, um ein zweites kombiniertes Signal zu erzeugen, das einen Parirätszustand anzeigt;

d) Erzeugung eines zweiten Fehlersignales aus dem zweiten kombinierten Signal, das irgendeine Differenz zwischen dem kombinierten Signal und einem gewünschten Wert anzeigt;

e) Berechnung einer Vielzahl von Kalibriersignalen aus den ersten und zweiten Fehlersignalen, die irgendwelche durch die Vielzahl der Sensoren erzeugten Fehler anzeigen; und

f) Kombination der Kalibriersignale mit den Ausgangssignalen der Sensoren, um deren Kalibrierung zu bewirken.







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