Wie hoch ist die Genauigkeit einer modernen Trägheitsmesseinheit und wie wird sie erreicht?

Dieser jüngste Kommentar berichtet, dass:

Die IMU im neuen (Flugzeug) würde das Flugzeug nach einem Überlandflug auf 3 Fuß genau lokalisieren, ohne andere GPS-Eingaben als den Startort.

Diese Aussage bezweifle ich zumindest bei einer rein auf Inertialmessung basierenden IMU etwas: Über die Dauer eines Fluges summieren sich meiner Meinung nach viel mehr Fehler.

Wie hoch ist also die Genauigkeit einer modernen Trägheitsmesseinheit über die Dauer eines Fluges, und aus welchen Quellen wird diese gewonnen ? Wenn eine Quelle (insbesondere GPS) nicht verfügbar ist, wie wird diese Genauigkeit beeinträchtigt?

Für ein Land von der Größe Monacos mag die Aussage zutreffen...
Im Wiki-Artikel von INS heißt es (ohne Referenz): "Die Ungenauigkeit eines Navigationssystems guter Qualität beträgt normalerweise weniger als 0,6 Seemeilen pro Stunde in Position und in der Größenordnung von Zehntelgrad pro Stunde in Ausrichtung."
@ratchet freak: Nach meinem minimalen Verständnis der Trägheitsmessung sollte der Fehler in einem reinen Trägheitsmodus mit dem Quadrat der Zeit wachsen; oder zumindest deutlich schneller als linear mit der Zeit. Das lässt mich an dieser Quelle zweifeln, obwohl ich denke, dass sie viel weniger weit entfernt ist als die Prahlerei, die ich zitiere.
Alle mir bekannten INS-Einheiten haben maximale Driftraten, die in NM/Stunde angegeben sind, also linear.
@fgrieu Aufgrund der Schuler-Abstimmung wächst der Fehler nur in den ersten 10 Minuten oder so quadratisch. Die Fehler oszillieren mit einer Periode von 84 Minuten.
Ah, ich stehe korrigiert, danke an alle. Meine vorherige Exposition gegenüber IMU war in einem Nicht-Luftfahrt-Kontext (Roboter!), wo die Position für Zeitrahmen in Minuten gedacht ist. Ich habe diesen Artikel gefunden , der die 0,6 Seemeilen pro Stunde bestätigt.
@fgrieu: Ich denke, Sie sollten eine Antwort basierend auf einer Zusammenfassung dieses Links erstellen.

Antworten (2)

Werfen wir einen Blick auf die Dokumentation des tatsächlichen modernen IRS . Es heißt (auf Seite 6), dass bei Verlust von GPS-Daten RNP0.1 für 8 Minuten, RNP0.3 für 20 Minuten und RNP1 für 2 Stunden beibehalten wird. Das heißt, in 8 Minuten beträgt der Fehler mit 95 %iger Sicherheit nicht mehr als 0,1 Seemeilen, in 20 Minuten beträgt er mit 95 %iger Sicherheit nicht mehr als 0,3 sm und in 2 Stunden beträgt der Fehler mit 95 % wieder nicht mehr als 1 sm. Vertrauen.

Eine allgemeine Beschreibung der Funktionsweise finden Sie unter Was ist ein Trägheitsnavigationssystem? Wie funktioniert es? und natürlich den passenden Wikipedia-Artikel . Grundsätzlich misst es Beschleunigung und Rotation (mit Gyroskopen) und integriert sie über die Zeit. Moderne Systeme führen die Berechnungen digital mit ausgeklügelten Filtern durch, um einige Fehler zu glätten.

Das sind die zertifizierten Werte. Die tatsächliche Genauigkeit des INS ist wahrscheinlich deutlich besser, aber der Hersteller kann/will dies für Zertifizierungszwecke nicht garantieren. Es gibt immer einen Sicherheitsspielraum, und in Systemen wie diesem ist es normalerweise ein ziemlich großer Spielraum.
@dvnrrs: Die Zertifizierung erfordert hier nur 95% Vertrauen, was ziemlich niedrig ist. Ich vermute also, dass die Marge in diesem Fall nicht so groß sein muss.
@dvnrrs: In die RNP-Verfahren ist eine Sicherheitsmarge eingebaut, bei der der tatsächliche Abstand zum Gelände immer höher ist (ich glaube mindestens zweimal, bin mir aber nicht sicher, ob es nicht mehr ist) als die erforderliche RNP-Bewertung.

Zusätzlich zu Jans Antwort gibt es andere Mittel als GPS, um einem INS Standortdaten bereitzustellen.
VOR- und NBD-Triangulation werden seit Jahrzehnten verwendet, lange bevor GPS überhaupt existierte.
Und es gibt immer noch den guten alten Sextanten, mit dem ein geschultes Besatzungsmitglied in Kombination mit einer guten Uhr eine ziemlich genaue Position erhalten kann.

Beide können Standortinformationen bereitstellen, um ein INS zu aktualisieren. Natürlich ist die Aktualisierung nur so gut wie die Fähigkeiten der Besatzung, die die Positionsberechnung durchführt.

Ich bin mir nicht sicher, wie viele IRS in der Lage sind, sich während des Fluges auf diese Eingaben neu auszurichten, und vermute nicht viele. Die älteren können das sicherlich nicht (ich habe einen Bericht über einen Vorfall gesehen, bei dem ein Flugzeug landen musste, weil sie INS versehentlich ausgeschaltet hatten und es im Flug nicht neu initialisiert werden konnte).
@JanHudec die 747-200, die ich kenne, könnte im Flug mit VOR-Daten aktualisiert werden. Nicht neu initialisiert, aber aktualisiert. Die Initialisierung von INS erfordert, dass das Flugzeug stationär ist, selbst starker Wind kann bei einigen Flugzeugen Probleme verursachen.
Wie hoch ist die Genauigkeit einer modernen Trägheitsmesseinheit und wie wird sie erreicht?
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