INS

Diskutiere INS im Navigation, Flugfunk u. Verfahren Forum im Bereich Grundlagen, Navigation u. Technik; hi gibt es noch piloten die nach dem alten INS trägheitsnavigationssystem fliegen. schöne grüsse EA-440

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  1. EA-440

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    gibt es noch piloten die nach dem alten INS trägheitsnavigationssystem fliegen.

    schöne grüsse

    EA-440
     
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  3. #2 Schorsch, 02.07.2005
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    Alt!? :?! :?!

    INS (Inertial Navigation System) ist Ausrüstung aller modernen Flugzeuge mal mit Ausnahme von kleinen General Aviation Flugzeugen. Als Mittel der Navigation ist es sehr wichtig, da es zusammen mit GPS oder anderen Funknavigationshilfen eine sichere und akurate Navigation im gesamten Flug ermöglicht.
    Ein moderner Airbus hat 3 INS und nutzt diese ebenfalls als Messinstrument für die Flugregelung.

    INS ist ein sehr wichtiges System und durch Satellitennavigation kaum zu ersetzen (nur zu ergänzen), ganz abgesehen von der Tatsache, dass INS vollkommen autonom arbeitet.
     
  4. #3 Tiger F-5, 02.07.2005
    Tiger F-5

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    Hallo,

    ein weiterer Vorteil liegt darin, dass ein INS sowohl Navigations- als auch Lageinformationen liefert.

    In den schweizerischen und österreichischen F-5 ist ein analoges INS (LN-33) eingebaut. Bis 2003 flogen die Mirage III-RS Aufklärer ebenfalls mit obigem System. Dieses Litton-System enthält noch mechanische Teile (Kreisel...). Der Nachteil liegt darin, dass die Wartung relativ aufwändig und teuer ist.

    Ich nehme an, wenn du von einem alten System sprichst, meinst du ein mechanisches INS (mit raumstabiler Plattform, Kreiseln und Beschleunigungsmesser), im Gegensatz zu den heute modernen Laserkreiseln.

    lg

    Tiger F-5
     
  5. #4 Schorsch, 02.07.2005
    Schorsch

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    Meines Wissens nach sind alle INS seit etwa Mitte der 70er Jahre feste Systeme mit computergenerierter Plattform. Vorher waren diese Systeme in der Regel zu teuer, um sie in zivile Maschinen einzubauen, außerdem so ungenau, dass sie nur für transkontinentale Routen (ohne Funk-Navi) Sinn machten. Oder aber, wenn man genug Megatonnen dabei hatte, um ne nautische Meile Abweichung zu kompensieren.
     
  6. EA-440

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    hi

    erstmal möchte ich mich herzlich bei euch für die antworten bedanken.
    ja ich dachte mir..in der kreisel technik, also ein altes INS.
    mein wunsch ist es hier auf schriftlicher art mit realen piloten in kontact zu treten, da mich die fliegerei sehr intressiert.
    ich selber bin nur ein winziges licht, d.h. ein kleiner traumpilot hintern PC :(
    und fliege virtuell meine 707, 747 und die alte Vicker VC-10 sie alle haben ein INS und es macht riesigen spass :engel:
    ich wäre gerne pilot geworden, aber mein flugzeug ist in der hinsicht schon längst abgeflogen...nun wie dem auch sei..danke nochmal für eure informationen. :)

    EA-440
     
  7. #6 SlowMover, 04.07.2005
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    Meines Wissens war der A310 der erste zivile Flieger mit einem Laser INS.

    Die INS/IRS/GPIRS Systeme sind in jedem Verkehrsflugzeug vorhanden, diese sind in der Regel gestützt von GPS oder Radio Updates. Diese gesamte Lösung geht dann in das FMS ein, als Pilot hat man mit der klassischen Programmierung mit Koordinaten nichts mehr zu tun. Auf der 747-200 oder Airlinern dieser Altersklasse ohne eine FMS hat man das INS/IRS mit Wegpunkten programmiert die als Koordinaten eigegeben werden mußten. Sowas meinst Du, nehme ich an?

    Mechanische Geräte haben ein relativ schlechtes Driftverhalten über die Zeit, vor allem wenn sie nicht unterstützt werden durch GPS zB. Die Lasergeräte sind da genauer. Mit GPS sind sie sehr präzise. Das IRS ist heute nur noch der Grundstock der Navigationsanlage, aber der wichtigste Teil. Unterstüzt werden sie heute durch Radioupdates, GPS und mathematischen Filtermodellen, die die Navigation sehr genau gemacht haben.
    Mit dem klassischen INS konnte man nach einem langen Atlantikflug schonmal 20 Meilen und mehr falsch rauskommen. Das ist auch der Grund warum es früher an der kanadischen Küstenlinie sehr viele starke NDB Sender gegeben hat, damit man relativ früh richtig tracken konnte. Ein paar davon gibt es noch, auch auf Grönland.

    INS ist also noch hochaktuell und wird es sicher noch sehr lange bleiben, es gibt keine brauchbaren Alternativen. Vor allem weils es mit GPS absolut autonom von Bodenstationen arbeitet.
     
  8. EA-440

    EA-440 Flugschüler

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    hi slowmover

    ja genau das meinte ich, in den ersten absatz von dir. ich muss die ganzen wegpunkte eingeben (in mein flusiplane) und es muss ganz still sein, es darf keinerlei vibrationen aufkommen.

    danke für deine informationen :) und freue mich sehr das mann hier sehr viel dazu lernen kann :D

    schöne grüsse

    EA-440
     
  9. EA-440

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    INS nachfrage

    hi

    was mich noch intressieren würde, b.z.w wollte ich doch nochmal nachfragen, was für sender sind das die ich mit dem INS anpeilen könnte (Vor,NDB oder doch was anderes) frequenzbereich , welche daten werden entnommen/gemessen.

    vielen dank :)

    EA-440
     
  10. #9 Glideslope, 04.07.2005
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    Das geniale am INS ist, dass man nichts anpeilen muss. Man muss nur seine exakte Position vor dem Abflug wissen und diese in das System eingeben.
    Seine Informationen bekommt das INS nur aus der Bewegung des Flugzeuges, welches es mittels frei hängender Kreisel erhält.

    http://www.flugzeugwesen.de/luftfa_5.htm
     
  11. #10 Schorsch, 04.07.2005
    Zuletzt bearbeitet: 04.07.2005
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    Na, so ganz richtig ist das nicht was auf der Seite steht (wobei die Basics vollkommen richtig sind).

    INS mit Kreisel sind schon recht lange außer Dienst. Sie waren teuer, wartungsaufwendig, schwer und nur bedingt präzise. Mit Verfügbarkeit der ersten Digitalrechner und von Laserringkreiseln hat man einfach keine Plattform mehr gebaut, sondern im Prinzip drei Winkelbeschleunigungsmesser und drei Linearbeschleunigungsmesser genommen und die "Plattform" im Rechner nachgebildet. Vorteil: Es bewegt sich nichts (oder kaum was).

    Ob man den Krams nun INS oder IRS (Inertial Reference System) nennt ist mehr Ansichtssache. Da es ein Navigationssystem auf Basis von intertialer Messtechnik ist, gilt der Name Inertialnavigationssystem. Allerdings sind alle Systeme stets nur ein Referenzsystem zum Inertialsystem (das ist in unserem Falle die Erde) gewesen. Die Infos kann man zur Navigation verwenden, aber auch für die kleinen Anschnalllämpchen.

    So schön Reisen mittels INS ist, so ist die Genauigkeit weiterhin begrenzt. Man rechnet mit etwa einer nautischen Meile Abweichung pro Stunde als worst case, also im Normalfall weniger. Aber damit von Berlin ohne aus dem Fenster zu schauen nach Paris direkt auf die Landebahn zu fliegen wäre etwas utopisch. Allerdings, man würde bei dem Versuch wenigstens in Flughafennähe aufschlagen.

    Noch'n edit: Auf U-Schiffen sind weiterhin kreiselbasierte Trägheitsnavigationssysteme im Dienst.
     
  12. #11 Hirsch, 05.07.2005
    Zuletzt bearbeitet: 05.07.2005
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    Das Grundproblem der Trägheitsnavigation ist die erforderliche hohe Genauigkeit des technischen Systems. Neben den Lageinformationen, die man aus Kreiseln (mechanisch oder elektronisch/Laser) gewinnt, ist die hochgenaue Messung von Kräften in den 3 Raumrichtungen, sprich Beschleunigungen, extrem wichtig. Über mathematische Integration über die Zeit wird die momentane Geschwindigkeit und in 2.Integration der zurückgelegte Weg ermittelt, damit entsprechend der Standort. Als autonomes Verfahren braucht es keine bodengebundenen Hilfsmittel, da die Beschleunigung/Kraft eine allgemeingültige physikalische Erscheinung ist. Allerdings besteht wie bei jedem autonomen Verfahren das Problem, dass mit der Zeit Abweichungen des angezeigten vom tatsächlichen Wert immer größer werden, sie müssen also ab und an korrigiert werden. Durch die Integration nehmen die berechneten Größen wie Wegstrecke/Standort erheblich größere Fehler mit der Zeit an, wenn die Ausgangsgröße Kraft(Beschleunigung) und die Zeit unzureichend genau bestimmt oder weiter verrechnet werden kann. Insofern ist die Kombination mit anderen Geräten für eine Korrektur sinnvoll und mit heutiger Technik auch preiswerter machbar als in den Anfangszeiten.
    Vom Prinzip her kann das der "kleine Mann" nachvollziehen. Wenn Du mit Deinem Auto 100 km/h fährst, müsstest Du in 1h enstprechend 100km von hier entfernt sein. Je nach Genauigkeit des Tachos stimmt das mehr oder weniger, aber sobald Du nur ein wenig abweichst, auch nur für eine halbe Minute, wird der Endfehler recht groß. Wenn man jetzt nur die Beschleunigung messen würde (was aber im normalen PKW nicht so recht klappt), wird der Einfluss der genauen Messung noch extrem höher.
    Im Gegensatz zu Kreiselgeräten, deren Raumstabilität sogar in gewissen Grenzen hinderlich ist (immerhin muss die Erdrotation irgendwie wieder einkalkuliert werden), muss man beim Trägheitsnavigationsgerät die Erde nicht beachten. Die normale Gravitation beinflusst das Flugzeug genau so wie das Gerät, und mit dem Gewicht(=Kraft) des Systems kann man kalkulierbar umgehen.
    Mit einem Trägheitsnavigationsgerät kann man aus sich heraus die Beschleunigung/Geschwindigkeit/Standort bestimmen. Mit einem Kreiselgerät kann das nicht gelingen, da es für die Fluglage "zuständig" ist, mit vielen physikalischen Tricks könnte man sie zwar dazu nutzen, aber das ist noch erheblich aufwändiger.
    Vergleichbar (von Nutzwert, nicht vom Verfahren) wäre noch eine Dopplernavigation. Aber auch hier ist der technische Aufwand entsprechend, und meist ist sie in großen Höhen nicht sehr gut anwendbar. Allerdings ist auch hier das Problem der mit der Zeit auseinanderdriftenden Anzeige- und tatsächlichen Werte bekannt, ist es doch ebenso ein autonomes System.
     
  13. #12 Schorsch, 05.07.2005
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    Was genau meinst du mit Dopplernavigation? Diese Sache, dass man anhand der über dem Boden zurückgelegten Gewschwindigkeit seine Position ermittelt? Ich kenne es jedenfalls nicht, aber ich bin wahrscheinlich auf dem zu neuen Stand ;) (seit Erfindung von GPS wissen die meisten ja gar nicht mehr, wie mühsam und fehlerträchtig Navigation sein kann; wer es mal sehen will, muss sich nur die britischen Nachtangriffe auf deutsche Städte anschauen)
     
  14. Hirsch

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    @schorsch

    Da die Dopplernavigation hier eigentlich OT ist, wollte ich gar nicht weiteres Zeug von mir geben.
    Aber genau das beschriebene Dopplernavigationsprinzip gibt es schon lange, praktisch eingesetzt in einer Mi-24. Ich kann mir allerdings nicht vorstellen, dass die sowjetischen Konstrukteuer die einzigen waren, die so etwas entwickelten/ entwickeln konnten.
    Mit dem Dopplerradar werden die Geschwindigkeiten über Grund bestimmt (also der Windeinfluss wieder ausgeschlossen :) ), über eine zeitliche Integration hast Du die zurückgelegten Entfernungen resp. Standort und sogar den Abdriftwinkel. Überdies fährt sogar ein Fadenkreuz auf einer eingepassten Karte mit.
    Ein Dopplerradar hat allerdings praktische Grenzen, zumindest in mir bekannten eingebauten Varianten muss man sich an Schräglage/Längsneigungsrestriktionen halten, da sonst die Strahlen völlig durcheinander kommen mit den reflektierten Signalen.
     
  15. EA-440

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    INS +Antworten

    hi

    danke für eure eingehende antworten :D

    EA-440
     
  16. #15 LFeldTom, 07.07.2005
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    Huch - wirklich ? Wenn ich mich recht entsinne stand auf den Wunschlisten für eine hiesige deutsche Tornado-Kampfwertsteigerung ein Laserkreisel-INS als Ersatz für das vorhandene. Daraus würde ich mal plump schließen, daß derzeit noch mit klassischen Systemen geflogen wird. Und ich glaube aus der zeit gibt es noch jede Menge Kisten, die vergleichbares verwenden.

    @Hirsch

    ich bin nicht sicher, ob ich Deinen Beitrag über Kreisel/Trägheitsnavigation richtig deute. Aber reine Beschleunigungsmessung reicht für die Standortbestimmung nicht aus (würde sie, wenn die Beschleunigungsmesser stets fest im Koordinatensystem verankert werden). Daher Winkelbeschleunigungsmesser unerlässlich - und da haben sich inzwischen Laserkreisel gegen die herkömmlichen Kreisel durchgesetzt. Eine Trägheitsnavigation ohne Kreisel (ob mechanisch oder optisch) wäre mir neu. Aber vielleicht hab ich Dich auch nur falsch verstanden.



    Was den Vergleich Laserkreisel zu herkömmlichen Kreiseln betrifft gibt es ein paar noch nicht erwähnte Unterschiede. Laserkreisel sind erheblich schneller betriebsbereit - bei den konventionellen Systemen müssen die Kreisel sich vor jedem Flug erst selbst kalibrieren was durchaus mehrere Minuten dauert. Eine Verbesserung, die gerade von den Militärs geschätzt wird. Neben der höheren Standfestigkeit haben sich auch Vorteile bei Wartungsaufwand, Masse, Einbauvolumen und vermutlich auch Kühlbedarf und Leistungsaufnahme ergeben.


    Gruß,
    Tom
     
  17. #16 Schorsch, 07.07.2005
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    Habe ich eine ortsfeste Plattform (klassische Kreiselgestützte Plattform), benötige ich keine Messinstrumente für Winkelbeschleunigung, da die Kraftmesser stets in Richtung des inertialen Systems zeigen. Informationen über meine Lage kan ich am Rahmen des Systems abgreifen.
    Da Winkelbeschleunigungs und Winkelgeschwindikeits und Lageinformationen für Fluglageregler primäres "Futter" sind, machen körperfeste Systeme in dieser Hinsicht auch Sinn.
    Das Tornados noch mechanische INS benutzen wußte ich nicht.
     
  18. #17 LFeldTom, 07.07.2005
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    Klar, die Kreisel sorgen dafür, daß meine Kraftmesser stets passend ausgerichtet sind. Dann geht´s natürlich auch ohne Winkelbeschleunigungsmessung. yepp

    Ist keine gesicherte Erkenntnis sondern nur begründete Vermutung. Ich denke aber, daß aus der Zeit noch jede Menge andere Muster mit mechanischem INS operieren. Nicht alles wurde und wird kampfwertgesteigert.

    Gruß,
    Tom
     
  19. #18 Schorsch, 07.07.2005
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    Möglicherweise wollen die auch ein neues. Es gab da wohl seit Anfang der 80er Fortschritte (na, ich hoffe doch), und da das INS ein wesentliches Element des Waffensystems Tornado ist (alder, was klingt geschwollen :rolleyes: ), will man da was neues.
    Aber eventuell kann das einer der BW-Angehörigen hier im Forum mal klären.
     
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  21. #19 Hirsch, 07.07.2005
    Zuletzt bearbeitet: 08.07.2005
    Hirsch

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    @LFeldTom, Schorsch

    Wenn man einen Körper im Sinne eines "Messkörpers" hat und misst an ihm die Kräfte infolge der Beschleunigung, muss man sich zweifellos entschließen, in welchen Bezugs-Koordinatensystem man sie bestimmen möchte. Naheliegendes Bezugssystem für die Navigation ist die Erde.
    Theoretisch bräuchte man zur Bestimmung der Kräfte im erdfesten System und damit zur Bestimmung des Standortes auf der Erde nichts weiter tun, als die entsprechenden Größen in den 3 Raumrichtungen auszuwerten und über die Zeit zu integrieren. Aber dazu muss ich es eben in diesem erdfesten System messen. Normalerweise turnt das Flugzeug aber herum (Schräglage, Längsneigung, Drehung). Alle Aggregate, die im Flugzeug fest eingebaut sind, haben den Bezug flugzeugfestes Koordinatensystem. Also muss man für die Trägheitsnavigationsanlage eine hochgenaue erdfeste Plattform schaffen, dazu verwendet man eben die kreiselstabilsierte Plattform, die auch mehr oder weniger aufwändig ist. Ob man dafür mechanische Kreisel oder laserstabilisierte nimmt, ist vom Funktionsprinzip egal. Nur weist eben der Laserkreisel die höhere Messgenauigkeit und kleinere methodische Fehler auf, die Drift in Abhängigkeit von der autonom laufenden Zeit ist also um Größenordnungen geringer. Damit bewegt sich das Flugzeug immer um diese Plattform herum, selbige steht gegenüber der Erde immer in einer definierten Lage. Die Plattform muss natürlich gemäß den üblichen geltenden Gesetzmäßigkeiten wieder mit der Erdrotation mitwandern, so dass die Plattformhorizontale stets der Erdhorizontale entspricht. Mit Sicherheit treten bei der (mechanischen) kreiselstabiliserten Plattform ebenfalls Fehler auf, die durch eine Drift, Erdrotationsausgleich, Taumeln und Präzession entstehen.
    Auf diese Weise kann ich bei diesem System stets Informationen über die Lage im erdfesten System gewinnen. Und hierbei reicht die Kraftmessung in den 3 Koordinaten aus. Da sich die stabilisierte Plattform gegenüber der Erde nicht dreht (deshalb wird auch aufwändig der Erdrotationsausgleich betrieben), ist eine Winkelbeschleunigungsmessung nicht notwendig. Im Prinzip das, was Schorsch schon geschrieben hat :) .

    Die Bestimmung der Standorte beruht also wirklich nur auf der Messung der Trägheitskräfte. Die Kreisel sind in Form der in 3 Raumrichtungen stabilisierten Plattform nur für die "otimalen Arbeitsbedingungen" der Trägheitsanlage da und haben nichts mit der eigentlichen Messung zu tun.

    Edit:
    Hab noch mal ein bisschen nachgelesen. Die beschriebene Konstellation wird für Luftfahrzeuge inkl.Raketentechnik als unabdingbar angesehen. In den Entwicklungen (ein praktisch einsetzbares Gerät fand sich erstmals in den 50ern auf einem amerikanischen U-Boot) gab es auch noch die von LFeldTom hinterfragten "anderen" Lösungen. Man stellte das Trägheitssystem nicht auf eine kreiselstabilisierte Plattform, sondern betrieb es fahrzeugfest. Dann brauche ich natürlich die Winkelbeschleunigungen meines Fahrzeuges, damit ich meine relative Lage zur Erde bestimmen und somit die Messergebnisse wieder ins erdfeste System transformieren
    kann. In diesem Falle sind die Sensoren für die Winkelbeschleunigungen erforderlich, da hat L. recht.
    Wahrscheinlich sah man anfangs die kreiselstabilisierten Plattformen als zu aufwändig an. Nach meinem persönlichen Dafürhalten schleichen sich bei dieser Methode größere Fehler ein, da ich neben den linearen Beschleunigungen auch noch die Winkelbeschleunigungen hinreichend genau bestimmen muss.
    Interessant ist allerdings der Aufwand, der für den Erdrotationsausgleich einer kreiselstabiliserten Plattform betrieben werden muss. Im Grunde steht sie ja gar nicht richtig still, sondern stellt ein Schuler-Pendel mit 84,4min Schwingungszeit dar.
    Interessante Info zu Thema gibt es auch hier: Luftfahrtwissen...
     
  22. #20 Niaboc_2808, 10.12.2008
    Niaboc_2808

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    Es ist keineswegs Ansichtsache ob es sich um INS oder IRS handelt. Es sind grundlegend verschiedene Systeme.
    Das INS ist ein Inertial Navigation System mit mechanischen Gyros (in aller Regel drei Rate Gyros) und 2 Beschleunigungsmessern (bei denen sich kraftkompensierte Pendel Accelerometer bewährt haben). Das System hat IMMER ein eigenes Bedienpanel mit dem navigiert wird (also z.B. Waypoints erstellt werden) und das magnetic Heading wird durch ein Fluxvalve geliefert.

    Ein IRS hingegen stellt ein Inertial Reference System dar welches auf 3 Ringlasern und ebenfalls 2 Beschleungungsmessern basiert. Das System stellt im gegensatz zum INS kein Navigationssystem dar, sondern lediglich eine Referenz zur Flugzeug Lage. Es versorgt verschiedene Instrumente (z.B. HSI, ADI oder auch Wetterradar) mit Informationen über die Flugzeugposition. Die eigentliche navigation übernimmt das FMS welches über eine MCDU bedient wird. Hier können Waypoints programmiet werden und diverse Funktionen, wie voreingestellte Company Routes, ausgeführt werden. Das Mag Heading kann das System auch ohne ein Fluxvalve ermitteln. Zudem wird das IRS permanent mit Referenzsignalen von z.B. GPS und VOR verglichen. Zudem ist es heute üblich AIRS, also Kombination von Air Data Computer und IRS, einzusetzen.

    Natürlich gibt es immer noch zahlreiche Luftfahrzeuge die mit dem alten INS fliegen.

    However, ich habe zwei Fragen zum IRS:
    Kennt jemand ein System das autark (also ohne Update während des Fluges) eine niedrigere Abweichung als ca. 2nm/h erzielt? :confused:

    Ist es zur Zeit mit einem System möglich ein Align auch nördlicher als 78° nördlicher Breite durchzuführen? :confused:
     
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