LN-100G - Embedded GPS Inertial Navigation System

Das LN-100G bietet simultan drei verschiedene Navigationslösungen und entscheidet selbsttätig welche Lösung aktuell die exakteste Standortbestimmung ermöglicht. Im Normalfall wird der Standort unter paralleler Verwendung von GPS und INS errechnet. Sollte eines der beiden Elemente nicht zur Verfügung stehen kann eine Standortbestimmung auch separat durch INS oder GPS erfolgen. Herz des Systems ist ein 32-Bit PowerPC 603e, welcher aufgrund der real-time Erfordernisse mit ADA-Software betrieben wird. Das INS-Assembly basiert auf einer ausbalancierten sowie vibrationsisolierten Sensorphalanx bestehend aus drei Zero-Lock™ Laser Gyros (ZLG) um Nicken, Gieren und Rollen messen zu können und einem A-4-Beschleunigungsmesser-Trio welches Beschleunigungen und Verzögerungen bei Vorwärts- , Seitwärts- sowie Auf- und Abwärtsbewegungen misst. Dieses Set stellt durch Messung der Bewegungen und Beschleunigungen auf allen Achsen die Sensorgrundlage zur Verfügung auf welcher die nachfolgende Elektronik die Navigationslösung errechnet. Die ZLGs arbeiten mit einer Genauigkeit besser als 0,75 Bogensekunden (entspricht 0,0002° am Kompass) und bis zu einem Maximalwert von über 400°/Sek. Die A-4 Beschleunigungsmesser arbeiten mit einer Genauigkeit von 25 micro-g (= 0,000245 m/sec² bzw. ein 25-millionstel der Norm-Fallbeschleunigung) und bis zu einem Maximalwert von 16G. Nach 4 Minuten Aufrichtzeit beträgt die Abweichung des INS zwischen 1.100m und 1.480m pro Stunde. Werden dem System weitere 4 Minuten Aufrichtzeit, in einer Position größer als 70° abweichend zum vorangehenden Kompassheading gegönnt, verringert sich die Abweichung des INS auf 926m pro Stunde. 20min. nach Verlust des GPS-Signals beträgt die Abweichung max. 120m. Der GPS-Empfänger besitzt 12 Kanäle und arbeitet auf der zivilen L1-Frequenz (1575,42 MHz) mittels C/A-Code sowie auf der militärischen L2-Frequenz (1227,60 MHz) mittels verschlüsseltem P/Y-Code. Die Position kann mit GPS auf ca. 10m genau ermittelt werden.

Wie arbeitet ein Laser Gyro ? Laser Gyros arbeiten nach einem Prinzip welches 1913 vom französischen Physiker Georges Sagnac (1869-1926) entdeckt wurde. Sagnac beobachtete, dass zwischen kohärentem Licht, das im Uhrzeigersinn, und Licht, das gegen den Uhrzeigersinn über Spiegel auf der selben Strecke im Kreis gelenkt wird, eine Phasenverschiebung auftritt, sobald man die gesamte Apparatur dreht. Als in den 60er Jahren das Laserlicht nutzbar gemacht wurde, war erstmals an eine Verwendung von Sagnacs Entdeckung in Gyroskopen zu denken. In einem Laser-Gyroskop rotieren gegenläufig zwei Laserstrahlen auf einer geschlossenen rechteckigen oder dreieckigen Bahn. Spiegel an den Ecken der Bahn lenken die Laserstrahlen. Auf den Enden der Bahnen sitzen entweder das Sender- oder das Empfängerelement. Der Laserstrahl welcher in Richtung der Rotation der Plattform läuft hat einen längeren Weg zurückzulegen. Der Laserstrahl welcher in Gegenrichtung zur Rotation der Plattform läuft legt einen kürzeren Weg zurück. Anstatt aber die Zeitdifferenz zu messen nutzen Laser-Gyroskope den Doppler-Effekt und messen die Differenz in der Frequenz der ankommenden Laserstrahlen. In Richtung der Rotation ist die Frequenz geringer als gegen die Rotation. Der Unterschied in der Frequenz ist direkt proportional zur Rotationsrate. Laser Gyros enthalten keine beweglichen Teile messen masseloses Licht. Deshalb ermöglichen sie unglaubliche genaue Messungen und sind zudem wartungsfrei und extrem langlebig. Sie messen die Rotationsrate bei Nick-, Gier- und Rollbewegungen. Nicken bezeichnet die Bewegung um die Querachse (Nase bzw. Heck rauf/runter) Gieren bezeichnet die Bewegung um die Vertikalachse (Nase bzw. Heck links/rechts) Rollen bezeichnet die Bewegung um die Längsachse (Flächenspitzen rauf/runter)

Bild oben: Die Avionikbucht in der Nase des S-70A-42 Bild rechts: HANDLE ME GENTLY......I AM WORTH MY WEIGHT IN GOLD Ach ja, der graue Kasten wiegt fast 10kg......
Das Northrop Grumman LN-100G ist das beste Navigationsset, dass am US-Markt zu kriegen ist und kommt unter anderem auch im superteuren Stealthjäger F-22 "Raptor" zum Einsatz.	Aufgrund der hohen Genauigkeit der Zero-Lock™ Laser Gyros werden diese u.a. auch in Satelliten zur Lagekontrolle eingesetzt.

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