INS: Bezugsrahmen

Auf unserer Seite über Wie funktioniert ein INS eigentlich?? haben wir erwähnt, dass ein Trägheitsnavigationssystem aus zwei unterschiedlichen Teilen besteht; der erste ist die IMU (Inertial Measurement Unit) - manchmal auch IRU (Inertial Reference Unit) genannt.

Auf der oben genannten Seite haben wir über einen positiven Messwert des z-Achsen-Beschleunigungsmessers gesprochen, wenn das Produkt nach unten beschleunigt, aber was passiert, wenn wir das INS so drehen, dass es ausgerichtet ist, wie in diesem Bild gezeigt? Wenn das INS nun nach unten beschleunigt, würde die z-Achse einen negativen Wert anzeigen. Aus diesem Grund sind Bezugsrahmen so wichtig.

Für Sie und mich bedeutet "oben" "über uns" und "unten" "unter uns". Ebenso wissen wir beide, wo rechts und links ist, und wenn ich sage, dass ich mich einen Meter nach vorne bewege, können Sie sich genau vorstellen, was ich getan habe - weil Sie sich in mein Bezugssystem hineinversetzt haben. Wir Menschen sind sehr gut darin, das zu tun. Es fällt uns so leicht, die Dinge aus einem anderen Blickwinkel zu sehen, dass wir leicht vergessen, dass jedes Objekt seinen eigenen Bezugsrahmen hat und dass die Art und Weise, wie wir eine Bewegung beschreiben, von dem verwendeten Bezugsrahmen abhängt.

Stellen Sie sich vor, Sie sehen jemanden im Waggon stehen und einen Sitzplatz suchen. Als der Zug aus dem Bahnhof herausfährt, beginnt die Person in Richtung des hinteren Teils des Zuges zu gehen. Aus der Sicht der Person geht sie mit konstanter Geschwindigkeit vorwärts. Für Sie, der Sie vom Referenzrahmen des Bahnsteigs aus in den Zug hineinschauen, scheint sich die Person zunächst nicht zu bewegen, da sie (in ihrem Referenzrahmen) mit der gleichen Geschwindigkeit vorwärts geht wie der Zug in seinem Referenzrahmen. Wenn der Zug jedoch schneller wird, scheint sich die Person in Fahrtrichtung des Zuges zu bewegen. Für Sie bewegt sie sich rückwärts, aber für die Person im Zug bewegt sie sich immer noch vorwärts. Beide Sichtweisen sind korrekt, sie verwenden nur unterschiedliche Bezugssysteme.

Vorausgesetzt, man gibt ihnen ein paar Informationen mit auf den Weg. Stellen Sie sich also vor, Sie halten ein INS verkehrt herum, so dass die Z-Achse nach oben zeigt. Solange wir dem INS sagen, dass es verkehrt herum gehalten wird, bevor wir beginnen, wird die Trägheitsmesseinheit, wenn Sie Ihre Hand nach oben bewegen, einen positiven Wert auf der z-Achse (die für sie nach unten zeigt) registrieren - aber das Trägheitsnavigationssystem (der Computer) weiß, dass es tatsächlich verkehrt herum in Ihrer Hand gehalten wird. Also dreht es alle Messungen um und setzt sie in einen anderen Bezugsrahmen, der für uns Sinn macht; einen, der besagt, dass sich das INS nach oben bewegt.

Dieser Artikel ist Teil einer Reihe von Artikeln in unserem 'Was ist ein Trägheitsnavigationssystem?' Reihe. Um die Funktionsweise eines Trägheitsnavigationssystems vollständig zu verstehen, müssen Sie auch über die Sensortypen Bescheid wissen, die in den meisten Trägheitsnavigationssystemen verwendet werden.  Beschleunigungsaufnehmer und Kreisel.