Dr. Békési Bertold 
ZMNE BJKMK Repülő és Légvédelmi Intézet Fedélzeti Rendszerek Tanszék
bekesi.bertold@uni-nke.hu
  
  Az  inerciális navigációs rendszerek működésének elve a mechanikai jelenségek  alkalmazásán alapszik, amely a test gravitációs mezejének mozgásakor lép fel.
A test mozgását ekkor  valamely koordináta rendszer körül vizsgáljuk, amely maga mozog a  világmindenséghez képest állandó sebességgel és forgás nélkül. Az ilyen  koordinátarendszert nevezzük inerciálisnak.
A gyakorlati kérdések megvizsgálásakor, a földközeli  vagy a napközeli tér kapcsolatban van a navigációval, az inerciális koordináta  rendszer a „nem mozgó” csillagokkal van kapcsolatban. A szögmozgások a megfigyelő  számára, amely a naprendszerben van nagyon kicsik.
Az inerciális  navigációs rendszerek működésének alapjául mérések szolgálnak, amelyeket  speciális berendezésekkel valósítunk meg, ezek kapták az axelerométer  (gyorsulásmérő) nevet.
Az  inerciális navigációs rendszerek működésének elve és 
koordináta rendszerei
Az  ideális axelerométerek működési egyenlete, amely fontos szerepet játszik az inerciális  rendszer elméletében a következő egyenlettel határozható meg:
 (1)
                                       (1)
Ez az egyenlet összekapcsolja a  axelerométer mutatási vektorát, a repülőgép  abszolút gyorsulásával
 axelerométer mutatási vektorát, a repülőgép  abszolút gyorsulásával  , amelyben axelerométerek vannak  elhelyezve és a repülőgép ugyanezen pontjában a gravitációs mező intenzivitását
, amelyben axelerométerek vannak  elhelyezve és a repülőgép ugyanezen pontjában a gravitációs mező intenzivitását  .
.
  A navigációban a geometriai méreteket elszokás  hanyagolni és anyagi pontnak vesszük, ezért feltételezhetjük, hogy az  vektort a  repülőgép abszolút gyorsulásának foghatjuk fel, és a
 vektort a  repülőgép abszolút gyorsulásának foghatjuk fel, és a  vektort pedig a  gravitációs mező intenzivitásának a repülőgép tartózkodási pontjában (1. ábra).
 vektort pedig a  gravitációs mező intenzivitásának a repülőgép tartózkodási pontjában (1. ábra). 
Tételezzük fel, hogy  , amely minden gravitációs mezőre meghatározott.  Továbbá figyelembe vesszük, hogy az abszolút gyorsulás az
, amely minden gravitációs mezőre meghatározott.  Továbbá figyelembe vesszük, hogy az abszolút gyorsulás az  rádiusz vektor  első és második deriváltjának függvénye.
 rádiusz vektor  első és második deriváltjának függvénye.

1. ábra.
Akkor az axelerométer mutatása az (1) egyenlet figyelembe vételével szintén a repülőgép koordinátáinak és ezek első és másodderiváltjainak lesznek a függvényei.
 (2)
                                        (2)
A  (2) egyenlet egy differenciális egyenlet, amelynek  szerinti megoldása  az
 szerinti megoldása  az  kezdeti  feltételekből határozza meg
 kezdeti  feltételekből határozza meg  és a mozgó  repülőgép sebességi vektorát
 és a mozgó  repülőgép sebességi vektorát  .
.
  Ilyen módon tehát az axelerométer mutatásából (2)  meghatározható:
 ), bedöntés (
), bedöntés ( ), irányszög (
), irányszög ( ).
).Tehát a következőképpen csoportosíthatjuk az axelerométereket:
 meghatározási  módja szerint:
 meghatározási  módja szerint:Koordináta rendszerek
  Az  -t nyugalmi helyzetben lévő koordináta rendszerben  értjük, ezért a mérést az axelerométerek inerciális koordináta rendszerben  hajtják végre ®
-t nyugalmi helyzetben lévő koordináta rendszerben  értjük, ezért a mérést az axelerométerek inerciális koordináta rendszerben  hajtják végre ®  (2.ábra).
 (2.ábra). 
  Ezt  a koordináta rendszert általában úgy választják meg, hogy a középpontja  egybeessen a Föld középpontjával. A  tengely a Föld  saját forgásának irányába (körülbelül az égitestre), az
 tengely a Föld  saját forgásának irányába (körülbelül az égitestre), az  a tavaszpontra  mutat, és az
 a tavaszpontra  mutat, és az  pedig  mindkettőre merőleges úgy, hogy jobbsodrású rendszert alkosson.
 pedig  mindkettőre merőleges úgy, hogy jobbsodrású rendszert alkosson.
  A repülőgép tartózkodási helyének pillanatnyi  koordinátái a földrajzi vagy ortodróm koordináta rendszerben adható meg a  legcélszerűbben.
  
  
  2.  ábra.
A  gyakorlati navigációban széles körű alkalmazásra tett szert a földrajzi koordinátarendszer ( ). A
). A  tengely a Föld  saját forgásának irányával egyezik meg. Az
 tengely a Föld  saját forgásának irányával egyezik meg. Az  tengely a  grinwichi meridián és az egyenlítő metszéspontján halad át. Az
 tengely a  grinwichi meridián és az egyenlítő metszéspontján halad át. Az  merőleges az
 merőleges az  tengelyekre. A földrajzi koordináták a szférikus  értékekkel határozhatók meg, ezek a:
tengelyekre. A földrajzi koordináták a szférikus  értékekkel határozhatók meg, ezek a:
— szélesség
— hosszúság
R— a földtől való távolság
  A  földrajzi koordináta rendszer az inerciálishoz képest a Föld napi forgásával  sebességgel  forog.
 sebességgel  forog.

3.  ábra
  Ugyanakkor alkalmaznak ortodróm koordináta rendszert  (3. ábra). A  földrajzitól annyiban különbözik csak, hogy az ortodróm egyenlítő síkja a  földrajzi egyenlítő síkjához van hajlítva. Mint tudjuk az ortodróm egyenlítő az  útvonal kezdeti és végpontján keresztül megy át. Az ortodróm koordináta rendszer úgy mint a földrajzi koordináta  rendszer az inerciális koordináta rendszerhez képest
 (3. ábra). A  földrajzitól annyiban különbözik csak, hogy az ortodróm egyenlítő síkja a  földrajzi egyenlítő síkjához van hajlítva. Mint tudjuk az ortodróm egyenlítő az  útvonal kezdeti és végpontján keresztül megy át. Az ortodróm koordináta rendszer úgy mint a földrajzi koordináta  rendszer az inerciális koordináta rendszerhez képest  szögsebességgel forog. Ezen kívül széles alkalmazási  lehetőséget kaptak az úgynevezett vízszintes koordinátarendszerek. Az  alkalmazásuknak majd a gyakorlati szempontból lesz jelentős előnye, amelyeket  majd később vizsgálunk.
 szögsebességgel forog. Ezen kívül széles alkalmazási  lehetőséget kaptak az úgynevezett vízszintes koordinátarendszerek. Az  alkalmazásuknak majd a gyakorlati szempontból lesz jelentős előnye, amelyeket  majd később vizsgálunk.
A vízszintes koordináta rendszer középpontja nem a Föld  középpontjával esik egybe, hanem az objektummal (például repülőgéppel) 4. ábra.  A  tengely a helyi függőleges irányába mutat  felfelé, az
 tengely a helyi függőleges irányába mutat  felfelé, az  és
 és tengelyek a vízszintes síkban helyezkednek el.  Ha az
 tengelyek a vízszintes síkban helyezkednek el.  Ha az  tengely a  földrajzi Északi pólus irányába mutat (vagyis az Északi pólus az
 tengely a  földrajzi Északi pólus irányába mutat (vagyis az Északi pólus az  síkban fekszik), akkor a rendszert földrajzi  vízszintes koordináta rendszernek hívjuk.
 síkban fekszik), akkor a rendszert földrajzi  vízszintes koordináta rendszernek hívjuk.

  4. ábra.
Ha az  az ortodrómikus pólus irányába mutat, akkor a  rendszert ortodrómikus vízszintes  koordináta rendszernek hívjuk. Ha az
 az ortodrómikus pólus irányába mutat, akkor a  rendszert ortodrómikus vízszintes  koordináta rendszernek hívjuk. Ha az  tengelyek  tetszőlegesen vannak elhelyezve a vízszintes síkban és a rendszer abszolút  szögsebessége
 tengelyek  tetszőlegesen vannak elhelyezve a vízszintes síkban és a rendszer abszolút  szögsebessége  a függőlegesre  vetülete van, amely nullával egyenlő, vagyis
 a függőlegesre  vetülete van, amely nullával egyenlő, vagyis  , akkor az ilyen koordináta rendszert azimutálisan  vízszintesen szabad koordináta rendszernek hívjuk.
, akkor az ilyen koordináta rendszert azimutálisan  vízszintesen szabad koordináta rendszernek hívjuk.
  Végezetül megvizsgálunk még egy típusú  koordinátarendszert. A középpontját egy pontba helyezik, amely az objektummal  esik egybe, az  tengelyek az  abszolút térhez képest nem forognak, vagyis
 tengelyek az  abszolút térhez képest nem forognak, vagyis  =0. Speciális elnevezése nincsen ennek a koordináta  rendszernek, de néha szokták nem forgónak nevezni.
=0. Speciális elnevezése nincsen ennek a koordináta  rendszernek, de néha szokták nem forgónak nevezni. 
  Tehát különböző féle koordináta  rendszerek kerültek bevezetésre. Milyen céllal? Az inerciális koordináta rendszerek  az elméleti alapozásra szolgálnak. A földrajzi és ortodrómikus koordináta  rendszerekben az objektum pillanatnyi koordinátáinak kiszámítása történik. A  vízszintes és a nem forgó koordináta rendszerekben alapok dolgoznak, amelyeken  az axelerométerek (gyorsulásmérők) vannak elhelyezve.
  
  Felhasznált irodalom
[1] Tóth János: Automatizált nagytávolságú léginavigáció.  LRI Repülésoktatási Központ, 1994.
[2] В. А. Вериго, Ф. С. Гергель:  Пилотажно-навигационные  приборы и  измерительные  системы.  Ленинградская  Краснознаменная  военно-воздушная  инженерная  академия  имени А. Ф. Можайского,  Ленинград, 1959. 
[3] О. А. Бабич,  В. А. Боднер, М. С.  Козлов, М. Д. Потапов,  В. П. Селезнев: Авиационные  приборы и  навигационные  системы. ВВИА  им. проф.  Н.Е.Жуковского, Москва, 1969.