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Trägheitsnavigationssystem

 
     
  Inertialnavigationssystem, Inertial Measurement Unit, IMU, Inertial Navigation System, INS, Komplex aus im Allgemeinen drei orthogonalen Beschleunigungsmessern (B) und drei Rotationssensoren (R) (Trägheitssensoren) sowie Rechen-, Speicher- und Anzeigemoduln. Aus den gemessenen Trägheitsbeschleunigungen in kontrollierten Richtungen wird durch zweifache Integration über die Zeit bei bekannten Anfangsbedingungen und unter Berücksichtigung der Erdrotation und des Erdschwerefeldes eine (relative) Position ermittelt. Nach der Entwicklung eines „künstlicher Horizonts” mit Kreiseln für die Fliegerei wurden in den 1940er Jahren für militärische Anwendungen volle INS entwickelt, später auch zunehmend für zivile Navigation genutzt. Meist wurde zunächst der Sensorkomplex aus Kreiseln, Analogregelkreisen und Kardanrahmen mit Stellmotoren zu sich selbst raumparallel gesteuert (kreiselstabilisierte Plattform), allenfalls der Erdkrümmung nachgeführt. Die Höhe wurde oft unabhängig ermittelt, z.B. barometrisch. In diesem Fall ergibt sich die relative Position besonders übersichtlich aus der direkten Integration der Beschleunigungen. Begünstigt durch schnelle Computer und Fortschritte in der Sensorentwicklung, geht die Entwicklung heute häufig unter Verzicht auf eine Plattform zur direkten Verbindung des Sensorkomplexes mit dem Fahrzeug (fahrzeugfest, „strap-down”) und zur Beobachtung der Richtungsänderung mit rechnerischer Berücksichtigung bei der Integration (analytische Plattform). An Stelle der Kreisel als R treten heute häufig Corioliskreisel (z.B. Stimmgabeln) oder Sagnackreisel (faseroptische- oder Laserkreisel), die robuster und billiger sind. Bei den B sind mikromechanische auf dem Vormarsch. Stärken des Verfahrens sind Echtzeitfähigkeit und Autonomie, d.h. die Unabhängigkeit von Peilsendern, Satelliten etc. Hauptnachteil ist die schlechte Fehlerfortpflanzung, d.h. für längere Missionsdauern (Langstreckenflug, U-Boot) ist hoher Aufwand nötig. Daher bietet sich die Integration mit Navigationsmethoden komplementärer Eigenschaften an, insbesondere mit dem Global Positioning System.  
 

 

 

 
 
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