Trägheitsnavigation

[Wilko Wiedemann]

Hallo zusammen

 

Ich interessiere mich seit längerem für die Trägheitsnavigation und das ganze technische Drummherum. Ich kenne mich auch schon sehr gut aus damit.

Da ich eigentlich noch kein richtiger Simmer bin (Schande über mich) und momentan noch nicht mit dem FS2000 ausgerüstet bin, würde es mich interessieren, wie real das ganze im FS2000 funktioniert und wie sich das ganze in etwa bedienen lässt. Für die Trägheitsnavigationssysteme in den Airbussen interessiere ich mich besonders.

 

MfG

 

Wilko

[PeterH]

Hallo Wilko,

 

da sprichst Du ein weiteres Thema an, das bei M$-Flusi's grusslos unter den Tisch gefallen ist

 

Im originalen FS2000(Pro) (und allen Vorgaengern) gibt es garkein INS !!! Nur Radio-Navigation und "eine Art GPS"

 

Ob es Add-Ons fuer ein INS zum Nachruesten gibt, weiss ich nicht - ist wohl eher unwahrscheinlich.

 

Darueberhinaus sind sogar auch alle einfachen Kreiselinstrumente (ADI, Kompass usw) ausnehmend schlampig simuliert, die Drift ist zu hoch und man kann den DG nur mit einem wundersamen Tastendruck "D" wieder auf den Magnetkompass zurueckstellen - also keine Rede von slaved Gyro's und aehnlichen moderneren Instrumenten. Beim ADI z.B. gibt es auch keine Limits, gegen die der Kreisel laufen und dann eine zeitlang falsch anzeigen wuerde... ein rundum ziemlich trauriges Kapitel

 

Keine Rede also von einer halbwegs realistischen Traegheitsplattform, leider... im FSxyz funktionieren gerade mal der Magnetkompass und der Turn-Coordinator halbwegs realistisch

 

Wie gesagt: Wenn jemand eine Gauge fuer ein INS kennt, bin ich ebenfalls HOECHST interessiert daran.

 

Viele Gruesse

PeterH

 

[Benedikt]

Hallo Wilko,

 

da hat der Peter schon recht. Der FS2000 hat derzeit noch kein INS. Jediglich das Add On "TriStar" von Pilot's hat, so wie ich gehört habe, ein funktionierendes INS.

 

Gruß Benedikt

[Wilko Wiedemann]

Hallo zusammen

 

Das entspricht etwa dem, was ich vermutet habe. Das ist eigentlich sehr schade, denn gerade das macht das Simmfliegen realistisch oder nicht. Ein modernes Verkehrsflugzeug navigiert ja heute fast ausschliesslich mit einem Mix aus INS und GPS. Die herkömmlichen NAV-Einrichtungen sind ja fast nur noch Backup.

Wie wird denn im FS2000 über den Atlantik geflogen ? Nur mit dem Pseudo-GPS ? Einen Sextant wird der Simm ja wohl kaum drin haben *gg*

Naja, mal sehen ob zukünftige Simm-Versionen besser angepasst sind und dadurch realistischer werden. Im Zeitalter von GPS und ADIRS sollte da doch möglich sein.

 

Und wenn dann in wenigen Jahren das Future air navigation system eingeführt wird, hinken die Simms wieder hinterher. Schade eigentlich.

[Joachim Giesler]

Hallo Wilko!

 

Schade, dass wir in puncto INS im FS nicht auf unsere Kosten kommen, aber du hast meines Erachtens eine interessante Sache angesprochen, die mir eigentlich noch recht fremd ist, obwohl ich davon auch schon gehört habe! Aber es liegt wohl an der bereits erwähnten Tatsache, dass der FS damit eben nicht arbeitet!

 

Wie wäre es, wenn du für die (noch) Nicht-Wissenden in Sachen INS mal langsam von unten angefangenen etwas Erklärendes dazu hier ins Forum schreibst - falls noch nicht an anderer Stelle irgendwo geschehen!

 

Du darfst dich jetzt dazu genötigt fühlen!!

 

Ich bin schon gespannt!

 

Gruß, Achim O.T.N.

 

[Dieser Beitrag wurde von Joachim Giesler am 08.12.2000 editiert.]

[PeterH]

... da kann ich mich Achim's Vorschlag nur anschliessen!

 

Ich weiss nur, wie Traegheitsnavigation THEORETISCH funktioniert (Kreiselstabilisierte Plattform, darauf Beschleunigungssensoren und Winkelgeschwindigkeitsgeber (Rate-Gyros's), das ganze wird ein- bis zweimal integriert ) - nett - aber wie sieht so eine Navigation im Flieger aus? Wird das alles im FMC verhackstueckt? Wann/Wo/Wie werden die Ausgangskoordinaten eingegeben? Driftet sowas? (Klar - muss ja, aber wieviel?).

 

Da hab' ich NULL Ahnung

 

Deshalb trifft auf mich dieser Witz zu:

 

Fragt der Scheidungsrichter die trennungsbereite Ehefrau:" Warum wollen Sie denn von Ihrem Mann geschieden werden?" Antwortet die Frau:"Seit zehn Jahren hat er mir theoretisch erklaert, wie DAS funktioniert - nur praktisch machen hat er's nicht koennen!"

 

Wilko, ware toll, wenn Du hier mal was uebers INS schreiben koenntest.

 

Viele Gruesse

PeterH

[Wilko Wiedemann]

Ok, nachdem mich Achim und Peter dazu genötigt haben, versuche ich mal, hier das INERTIAL NAVIGATION SYSTEM INS im Groben zu erklären.

 

Ein bekannter Pilot hat mal gesagt: Die Navigation mit den bewährten Geräten ist logisch, doch dann kam die Trägheitsnavigation und von da war alles unlogisch. Er hat mehr oder weniger recht. Trägheitsnavigation und die technische Seite daran ist so komplex, dass nicht jeder ohne Mühe damit klarkommt. Auch ich sehe noch nicht 100% durch dabei.

 

Funktion: Ein INS misst Beschleunigungen und Verzögerungen in den drei Hauptrichtungen. In den Horizontalen und der Vertikalen. Die Beschleunigungen und Verzögerungen werden mit sogenannten Accelerometern gemessen. Diese kann man sich als kleine Pendel vorstellen, die dank der Massenträgheit in Bewegung geraten, sobald die Geschwindigkeit erhöt oder vermindert wird. Diese Bewegungen werden dann gemessen. Aus den gemessenen Beschleunigungen und Verzögerungen entsteht im Zusammenhang mit der Zeit und der Geschwindigkeit des Flugzeuges eine zurückgelegte Distanz in einer bestimmten Richtung. Mit dieser gemessenen und gerechneten Distanz lässt sich nun Navigieren. Das INS weiss durch seine Messungen, in welche Richtung das Flugzeug fliegt und wie lange und wie weit. Bei jedem Richtungswechsel oder Geschwindigkeitsänderung enstehen wieder Beschleunigungen und Verzögerungen die gemessen und in Distanz umgerechnet werden. Deshalb funktioniert das INS auch unabhängig vom Wind, da dieser, sobald er den Flieger erfasst, Beschleunigungen und Verzögerungen herrvorruft.

[Wilko Wiedemann]

Das INS benötigt vor dem Abflug eine Positionsangabe, dass das System weiss, von wo aus es seine Messung beginnen soll. Diese kann von Hand eingegeben werden. Bei modernen INS wird die Position automatisch vom GPS übernommen. Nun kann das System unabhängig navigieren. Das ist jedoch noch nicht alles. Damit die Beschleunigungsmesser auch immer korrekt messen, benötigt das INS die Flugzeuglage. Bei früheren INS wurden die Beschleunigungsmesser auf eine Kreiselgestützte Platform montiert, so das sie immer ihre korrekte Lage zur Erdoberfläche einhielten. Der Kreisel selbst, war mechanisch so ausgelegt, dass er sich immer selber zum Erdmittelpunkt richtete. So wurde die Erdkrümmung nicht vernachlässigt. Von dieser Platform wurde übrigens auch gleich die Lage für den künstlichen Horizont abgenommen (im Bildschirmcockpit). Zusätzlich zu den Daten der Navigationsplatform bezog das INS natürlich auch noch die Air Daten von den entsprechenden Messgeräten. Höhe, speed usw.

[Markus Burkhard]

Hallo Wilko

 

Ein weiteres Programm das ein eigenes INS hat ist die B747-300 von Flight & Cockpit. Da fühlt man sich doch gleich um zehn Jahre zurück versetzt

 

 

Einen Testbericht zu diesem Add-On findest du auf meiner Website:

Direkter Link

 

Gruss Markus

 

 

------------------

www.airliners.ch - Die grosse Website über Verkehrsflugzeuge

[Wilko Wiedemann]

Und nun kommt das grosse INS-Finale. Die heutigen, modernsten INS stellen alles in den Schatten. Das INS, wie es mittlerweile jeder Airbus und ander Airliner besitzen funktioniert ohne mechanische Kreisel und ohne bewegliche Teile. Dieses INS bezieht seine Lagedaten aus der sogenannten IRU, Inertial reference unit. Diese enthält die drei Beschleunigungsmesser sowie einen Laserkreisel für jede Achse. Fragt mich jetzt bitte nicht, wie der Laserkreisel funktioniert, das würde zu weit führen, das auch hier zu erklären. Im Endeffekt liefert er die selben Daten, wie ein mechanischer Kreisel.

Die IRU liefert die Lagedaten für das Flugzeug und die Beschleunigungswerte. Die Airdaten und die IRU werden zusammengefasst in der sogenannten ADIRU, Air data and inertial reference unit. Die ADIRU bildet zusammen mit den entsprechenden Computern das Air data and inertial reference system ADIRS, der Hauptteil jedes INS. Wie auch die Platform früher, liefert auch das ADIRS die Lagedaten für den künstlichen Horizont auf dem Bildschirm.

Dieses "Herz" des Flugzeuges kann wirklich viel. Nach dem Einschalten des ADIRS benötigt dieses etwa 10 Minutem um hochzufahren und die aktuelle Lage des Fliegers zu bestimmen. Es kann anhand der Erdrotation die Nordrichtung selber bestimmen und die genaue Lage und Ausrichtung des Flugzeuges am Boden berechnen. Zuletzt übernimmt es vom GPS die aktuelle Position und schon ist es bereit, das Flugzeug bodenunabhängig an jeden Punkt der Erde zu führen. Meiner Meinung nach eine gewaltige Leistung.

Zusammen mit dem FMS und den üblichen Radionavigationsgeräten ist das INS das perfekte Navigationsgerät. Es arbeitet sehr Präzise. Bei einem Flug über den Atlantik beträgt die Abweichung etwa eine Meile. Normalerweise ist die Abweichung aber sehr viel kleiner, da das INS von den anderen Navigationsgeräten und vom GPS geupdatet werden kann.

 

So, ich hoffe euch damit mehr oder weniger erklärt zu haben, worum es sich beim INS etwa handelt. Ich hoffe, dass ich mich verständlichausgedrückt habe. Für weitere fragen oder Unterlagen für Interessierte stehe ich gerne zur Verfügung.

 

In dem Sinne bis bald und viel Spass

 

MfG

 

Wilko

[G115B]

Hallo

 

Für den FS98 gibt es ein Concorde-Panel das ein INS-Gauge enthält. Für den Sim spielt es keine Rolle ob nun GPS oder INS, weil im Gegensat zur Realität das Programm (PC) die genaue Position sowieso kennt.

 

Ich sehe das so; im Sim ist der Unterschied zwischen GPS und INS lediglich eine Frage des Layouts und vielleicht der Input-Optionen. Wenn aber wirklich eine INS Simulation erreicht werden soll, müsste in den FS die Simulation einer Fehlertoleranz einbezogen werden. Soviel ich weiss war bis heute das GPS nicht auf 1-2nm auf über 2000nm dist genau. GPS wird im Gegensatz zu INS wenn möglich vermieden, da es Abhängig macht. Das Sateliten gesteurte Nav.-Sys. entwickelte das Militär und nicht alle Länder haben ihre eigenen Sateliten. Die USA könnte GPS Satelitenempfang für ausgewählte Länder verunmöglichen, um taktische Vorteile zu erzielen, da würde bestimmt keine Rücksicht auf die ziv. Fliegerei genommen werden. Mich würde es interessieren ob es Piloten gibt, die da schon Erfahrungen gemacht haben!

 

Die Schweizer Fliegertruppe stützt sich mit ihren Jäger auf INS nicht GPS... liess ich mir sagen.

 

Auch ich...ich vermisse ein Nav.Sys., dass mit einem Random-Module funktioniert, ähnlich wie der eintellbare Parameter für Systemausfälle im FS2000 (der für mich selbst in der minimalsten Wahrscheinlichkeitseinstellung noch viiiel zu wahrscheinlich simuliert). Das Module müsste dann eine Abweichungsrate simulieren, das in etwa der Realität entspricht. Als Simmer hätte man durch das Layout und der Kursabweichung das Gefühl, wirklich mit INS zu fliegen... eigenartig, dass es das noch nicht gibt...das wär doch was für jemand der Module Programmieren kann..ein GPS Gauge mit Random Abweich-Module und INS Layout/Inputoptionen.

 

Was meint ihr?

 

Gruss Roy

[ursmunger]

Hallo Roy,

 

Du hast schon recht. Da das GPS-System eigentlich ein System des US-Militärs ist, können Fehler eingestreut werden - dies wird 'selective availability' genannt.

Was dabei genau abläuft: Eine GPS-Positionsbestimmung wird durch den Empfang von mindestens 4 Satelliten gemach (theoretisch genügen 3, falls die Höhe genau bekannt ist).

Jeder Satellit sendet ständig seine Position aus. Durch den Abstand des Flugzeuges von 3 Satelliten kann die Position bestimmt werden (Schnittpunkte dreier Kreise). Der vierte Satellit wird benötigt, da der GPS-Empfänger nicht weiss, wie lange die Signale unterwegs waren. Um die Zeitvariable zu eliminieren wird der vierte Satellit benötigt.

Z.B. im Golfkrieg wurden die ausgesendeten Positionen der Satelliten geändert. Dadurch funktioniert zwar das System noch. Wenn aber der genaue Fehler nicht bekannt ist, ist auch die Position entsprechend fehlerhaft.

 

Seit Kurzem ist zwar die Funktion der selective availability offiziell abgeschaltet - mit welchem Aufwand die USA sie aber im Kriegsfall wieder in Betrieb nehmen könnten, weiss man nicht.

 

Deswegen sind auch andere Länder am Aufbauen eines entsprechenden Systems. Die ex-UdSSR hat es schon länger, in Europa wird es jetzt langsam eingerichtet.

 

Langfristig werden auch die ILS durch GPS ersetzt werden - dies aber sicherlich in Kombination mit Differential GPS.

Was hier passiert ist, dass zusätzlich ein Sender am Boden ist, der seine eigene Position genau kennt. Gleichzeitig empfängt er die GPS-Signale und kann dadurch feststellen, welchen Positionsfehler das GPS aktuell liefert. Durch ein Korrektursignal, das wiederum vom Empfänger im Flugzeug empfangen wird, kann die Position sehr genau errechnet werden.

 

So, jetzt habe ich wieder mal meinen Kommentar dazugegeben.

Leider weiss ich über GPS besser Bescheid als über INS - das ja schon sehr gut beschrieben wurde.

 

Gruss

Urs

[Joachim Giesler]

Hallo Wilko!

 

Herzlichen dank für deine ausführlichen und äußerst interessanten Erklärungen!

 

In der Praxis heißt das also, dass in dieses System die für die Flugroute erforderlichen Koordinaten eingegeben werden - wobei die Koordinaten letztendlich die waypoints darstellen, die wir aus der bislang herkömmlichen Radio-Navigation kennen! Habe ich das so richtig verstanden?

 

Gruß, Achim O.T.N.

 

 

 

[Dieser Beitrag wurde von Joachim Giesler am 09.12.2000 editiert.]

[Wilko Wiedemann]

Hallo Achim

 

Ja, das hast du richtig verstanden. Man gibt für die verschiedenen Waypoints einfach die entsprechenden Koordinaten ein und das INS fliegt diese dann gemäss dem Flugplan ab. Aber wehe man gibt eine falsche Anfangsposition ein, z. Bsp. eine südliche Koordinate anstelle einer nördlichen. Das INS versucht gnadenlos die Waypoints anzufliegen auch wenn ein Waypoint 20000km entfernt ist. Zum Glück mischen sich da noch andere Systeme ein, wenn da was nicht stimmt und das gute GPS gibt dem System die richtige Position. Ebenfalls wird die aktuelle Position auch mit den Daten der herkömlichen NAV-Geräten verglichen, dort wo es möglich ist.

 

MfG

 

Wilko

[ursmunger]

Hallo zusammen,

 

Das Problem mit der Anfangsposition war auch das Verhängnis des Koreanair Jumbos, der über Russland abgeschossen wurde.

Beim Programmieren der Anfangsposition und dem Initialisieren des INS muss das Flugzeug still stehen. Dieser Jumbo wurde aber bewegt, weshalb die Position während des Fluges falsch war. Daher die falsche Route, die schlussendlich zu einem riesigen Missverständnis und zum Abschuss durch russische Kampfflugzeuge führte.

 

Gruss

Urs

[Joachim Giesler]

Hallo Wilko und alle anderen!

 

Super! Wenn´s das im Groben schon war, bedanke ich mich noch mal sehr bei dir / euch! Bin jetzt ein wenig schlauer!Wir müssen ja auch keine "Atome" spalten, sprich zuuu sehr ins Detail gehen! Spezielleres lässt sich sicherlich in einschlägiger Literatur finden, wenn es jemanden interessiert!

 

Bleibt jetzt nur noch zu hoffen, dass dieses System softwaremäßig auch im FS (weiter) Einzug erhält!

 

Herzliche Grüße, Achim O.T.N.

[PeterH]

Klasse, Wilko, Danke fuer Deine INS-Berichte

 

PeterH

 

[Werner Budde]

Hallo Roy

Ich kann zum Thema Abhängigkeit von GPS

folgendes bestätigen :

Im Sommer 1999 buchten wir einen Pauschalurlaub auf Mallorca mit LTU als

Fluggesellschaft. Ich durfte auf dem Rückflug mal 5 min ins Cockpit. Der LTU-PIC (Tristar) sagte mir zum Thema GPS :

LTU fliegt NICHT mit GPS.

Grund :

Wenn die Amis uns da oben den Strom abschalten, dann sitzen wir hier im Dunkeln.

Ich weiß nun nicht, ob das heute noch so ist.

Gruß

Werner Budde

 

[Gast Hans Fuchs]

Kann nur sagen, alles super beschrieben!

 

Soweit ich weiss, wurde gerade im Golfkrieg die künstliche Ungenauigkeit des GPS, die sowieso max ein 2-3 hundert Meter ausmachte, zum ersten mal abgeschaltet. Der Grund war, dass auch der US Armee nicht genügend militärische GPS Geräte zur Verfügung standen, und man die Einheiten mit allen möglichen auf dem freien Markt käuflichen Geräten ausgerüstet hatte. Diese Geräte konnten natürlich die künstliche Ungnauigkeiten nicht mitberücksichtigen.

 

In den Verlautbarungen während des Krieges, auch in den Notams der Fliegerei wurde davor gewarnt, dass die übliche Genauigkeit des GPS nicht mehr gewährleistet sei. Das stimmte insofern, als dass es nun noch genauer war als sonst.

 

------------------

Gletscherfliegen

 

[Dieser Beitrag wurde von Hans fuchs am 27. Dezember 2000 editiert.]

[Wilko Wiedemann]

Hallo zusammen

 

Ich finde den Spruch "wenn die Amis das mal abschalten" ein wenig weit hergeholt. Schliesslich hängt deren eigene Zivilluftfahrt auch an dem GPS. Abgesehen davon, gibt es ja immernoch die herkömmliche Radionavigation. Die Piloten müssten dann halt wieder etwas mehr studieren, mit einem modernen FMS nicht mal das. Und dann gibt es noch das beschriebene INS. Ohne die GPS Updates ist das immer noch sehr genau. Die einzigen Betroffenen sind diejenigen, welche gerade an einem Punkt fliegen, der von keiner Radiostation erreicht wird, oder kein INS haben. Naja, und diese fallen ja auch nicht geade herunter, wenn das GPS ausfällt.

 

Viele Grüsse

 

Wilko