DE102008042621A1 - Device for measuring a direction of movement - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer Bewegungsrichtung, welche Magnetfelderfassungsmittel zur Messung der Richtung des Erdmagnetfeldes und Bewegungserfassungsmittel zur Erfassung einer Drehrate und/oder eines Drehwinkels sowie eine Bewertungseinrichtung enthält, welche aus den Daten der Magnetfelderfassungsmittel und den Daten der Bewegungserfassungsmittel ein Ausgangssignal erzeugt.The invention relates to a device for measuring a direction of movement, which magnetic field detecting means for measuring the direction of the earth's magnetic field and motion detection means for detecting a rate of rotation and / or a rotation angle and an evaluation device which generates an output signal from the data of the magnetic field detecting means and the data of the movement detection means.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer Bewegungsrichtung, welche Magnetfelderfassungsmittel zur Messung der Richtung des Erdmagnetfeldes enthält.The Invention relates to a device for measuring a direction of movement, which magnetic field detecting means for measuring the direction of the earth's magnetic field contains.

Die genannten Vorrichtungen werden insbesondere dazu verwendet, die Bewegungsrichtung eines Fahrzeuges, eines Bootes oder eines Flugzeuges relativ zum Erdmagnetfeld zu erfassen. Die Bewegungsrichtung kann dann dem Benutzer visualisiert werden, beispielsweise in Form eines Kompasskurses. Weiterhin kann die erfasste Bewegungsrichtung als Eingangswert einer automatischen Steuerung verwendet werden, so dass die Bewegungsrichtung bei Abweichungen von einem vorgebbaren Sollkurs automatisiert korrigiert wird.The mentioned devices are used in particular, the Direction of movement of a vehicle, a boat or an airplane to capture relative to the earth's magnetic field. The direction of movement can then visualized to the user, for example in the form of a Compass heading. Furthermore, the detected movement direction as Input value of an automatic control can be used, so that the direction of movement in case of deviations from a predetermined Target price is automatically corrected.

Zur Erfassung der Bewegungsrichtung ist aus dem Stand der Technik bekannt, mittels dreier Magnetfeldsensoren die Stärke des Erdmagnetfeldes in drei Raumrichtungen zu erfassen. Dadurch können die drei Komponenten des Feldvektors und damit dessen Richtung bestimmt werden. Ein einzelner Sensor kann dabei beispielsweise ein Hallsensor, ein Fluxgatesensor oder ein GMR-Sensor sein.to Detection of the direction of movement is known from the prior art, by means of three magnetic field sensors the strength of the geomagnetic field in to capture three spatial directions. This allows the three components of the Field vector and thus its direction are determined. An individual For example, the sensor can be a Hall sensor, a fluxgate sensor or a GMR sensor.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch die Tatsache, dass magnetische Sensoren zwar über einen längeren Zeitraum ein relativ stabiles Richtungssignal liefern, jedoch auch kurzfristig auf lokale Störungen reagieren. Dadurch wird das Richtungssignal gestört und eine zuverlässige Erfassung der Bewegungsrichtung wird unmöglich. Lokale Störungen können sich dabei insbesondere durch Anomalien des Erdmagnetfeldes, durch die Anwesenheit eisenmetallischer Gegenstände oder die Nähe zu stromdurchflossenen elektrischen Leitungen ergeben.adversely However, in this state of the art is the fact that magnetic Although sensors over a longer one Period provide a relatively stable directional signal, but also short-term to local disturbances react. As a result, the direction signal is disturbed and reliable detection of Movement direction becomes impossible. Local disturbances can in particular by anomalies of the earth's magnetic field, by the presence of iron-metal objects or the proximity to current-carrying result in electrical wiring.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung einer Bewegungsrichtung anzugeben, mit welcher die Bewegungsrichtung genauer und mit größerer Zuverlässigkeit angegeben werden kann.outgoing From the prior art, the invention is therefore based on the object to specify a device for measuring a direction of movement, with which the direction of movement is more accurate and with greater reliability can be specified.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Messung einer Bewegungsrichtung gelöst, welche Magnetfelderfassungsmittel zur Messung der Richtung des Erdmagnetfeldes und Bewegungserfassungsmittel zur Erfassung einer Drehrate und/oder eines Drehwinkels sowie eine Bewertungseinrichtung enthält. Dabei erzeugt die Bewertungseinrichtung aus den Daten der Magnetfelderfassungsmittel und den Daten der Bewegungserfassungsmittel ein Ausgangssignal, welches die Bewegungsrichtung beschreibt.The The object is achieved by a Device for measuring a direction of motion solved, which Magnetic field detecting means for measuring the direction of the earth's magnetic field and motion detection means for detecting a rotation rate and / or a rotation angle and an evaluation device contains. there generates the evaluation device from the data of the magnetic field detection means and the data of the motion detection means an output signal, which describes the direction of movement.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Bewegungsrichtung weiterhin aus der relativen Orientierung zum Erdmagnetfeld zu bestimmen. Die so gewonnen Daten werden durch Erfassung einer Drehrate und/oder eines Drehwinkels plausibilisiert. Auf diese Weise können Messfehler der Magnetfelderfassungsmittel aufgrund zeitlicher oder örtlicher Störfelder erkannt und eliminiert werden. Umgekehrt kann eine gemessene Drehrate bzw. ein gemessener Drehwinkel plausibilisiert werden, in dem die erwartete Änderung der Orientierung zum Erdmagnetfeld vorausberechnet und mit der gemessenen Orientierung verglichen wird.According to the invention, it is proposed the direction of movement continues from the relative orientation to Earth magnetic field to determine. The data obtained in this way are collected a rate of rotation and / or a rotation angle plausibility. To this Way you can Measurement error of the magnetic field detection means due to temporal or local interference fields be recognized and eliminated. Conversely, a measured rate of turn or a measured angle of rotation can be made plausible, in which the expected change the orientation to the geomagnetic field precalculated and with the measured Orientation is compared.

Für die wechselseitige Plausibilisierung der von den Magnetfelderfassungsmitteln und den Bewegungserfassungsmitteln erzeugten Daten steht erfindungsgemäß eine Bewertungseinrichtung zur Verfügung. Die Bewertungseinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, aus den gemessenen Rohdaten eine Bewegungsrichtung mit möglichst geringem Fehler zu erzeugen. Dazu kann die Bewertungseinrichtung beispielsweise einen Kalman-Filter oder ein neuronales Netzwerk enthalten. Alternativ können auch stochastische Filter oder theoretische Vorhersagen über die erwartete Bewegung von der Bewertungseinrichtung berücksichtigt werden.For the mutual Plausibilisierung of the magnetic field detection means and the According to the invention, the data generated by movement detection means is an evaluation device to disposal. The evaluation device is in particular configured to off the measured raw data a direction of movement as possible to produce a small error. For this purpose, the evaluation device For example, a Kalman filter or a neural network contain. Alternatively, too stochastic filters or theoretical predictions about the expected movement of the evaluation device considered become.

Als Bewegungserfassungsmittel kommen insbesondere mikromechanische Sensoren in Betracht. Zur Erfassung einer Drehrate oder eines Drehwinkels können beispielsweise Gyroskope oder federnd aufgehängte Messelemente verwendet werden. Weiterhin können die Bewegungserfassungsmittel Beschleunigungssensoren zur Erfassung einer lateralen Beschleunigung umfassen. Neben der oben dargestellten Plausibilisierung der von den Magnetfelderfassungsmitteln bestimmten Orientierung zum Erdmagnetfeld können diese Daten darüber hinaus zur Korrektur der Daten der Magnetfelderfassungsmittel bei Verkippung der magnetischen Sensoren dienen.When Motion detection means are in particular micromechanical sensors into consideration. For detecting a rate of rotation or a rotation angle can For example, used gyroscopes or spring-mounted measuring elements become. Furthermore you can the motion detection means acceleration sensors for detection a lateral acceleration include. In addition to the above Plausibilisierung determined by the magnetic field detection means Orientation to the Earth's magnetic field can this data about it in addition to correcting the data of the magnetic field detecting means Tilting of the magnetic sensors serve.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung befinden sich sowohl die Bewegungserfassungsmittel als auch die Magnetfelderfassungsmittel sowie die Bewertungseinrichtung in einem einzigen Gehäuse mit mehreren Anschlusskontakten, so dass nach Anlegen einer Betriebsspannung an das Bauelement unmittelbar Daten ausgegeben werden, welche die Bewegungsrichtung kennzeichnen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Magnetfelderfassungsmittel, die Bewegungserfassungsmittel und die Bewertungseinrichtung auf einem einzigen Halbleitersubstrat angeordnet. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht sowie der Herstellungsaufwand vermindert.In a preferred embodiment of the invention are both the motion sensing means as well as the magnetic field sensing means as well the evaluation device in a single housing with several connection contacts, so that after applying an operating voltage to the device immediately Data are output, which identify the direction of movement. In a particularly preferred embodiment, the magnetic field detecting means, the motion detection means and the evaluation means a single semiconductor substrate arranged. This way will the reliability the device according to the invention elevated and the production cost is reduced.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung kann beispielsweise Bestandteil eines Navigationsgerätes oder eines elektronischen Kompasses sein. Weiterhin kann die Vorrichtung Bestandteil von Consumer-Elektronik sein, wie beispielsweise einem Mobiltelefon, einem PDA oder einem tragbaren Computer. In diesem Fall kann die Consumer-Elektronik neben ihrer Hauptaufgabe auch zur Navigation oder zur Anzeige einer Bewegungsrichtung verwendet werden.The present invention proposed Vor Direction may for example be part of a navigation device or an electronic compass. Furthermore, the device may be part of consumer electronics, such as a mobile phone, a PDA or a portable computer. In this case, the consumer electronics can be used in addition to their main task for navigation or to display a direction of movement.

Ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens soll die Erfindung nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt:Without restriction of the general concept of the invention, the invention is intended below based on an embodiment be explained in more detail. Showing:

1 die Aufsicht auf einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Halbleiterbaustein und 1 the supervision of an inventively proposed semiconductor device and

2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zur Bestimmung einer Bewegungsrichtung. 2 a flow diagram of a proposed method according to the invention for determining a direction of movement.

Die Vorrichtung gemäß 1 ist auf einem Halbleitersubstrat 10 angeordnet. Das Halbleitersubstrat 10 umfasst dabei insbesondere ein Siliziumsubstrat. Zur Einstellung einer vorgebbaren Leitfähigkeit kann das Halbleitersubstrat 10 mit einem Dotierstoff versehen sein.The device according to 1 is on a semiconductor substrate 10 arranged. The semiconductor substrate 10 includes in particular a silicon substrate. To set a predeterminable conductivity, the semiconductor substrate 10 be provided with a dopant.

Um einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem Halbleitersubstrat 10 und den auf seiner Oberfläche angeordneten Bauelementen zu verhindern, kann die Oberfläche des Halbleitersubstrates 10 mit einem Isolator oder einem Dielektrikum beschichtet sein. Der Isolator kann dabei insbesondere Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Siliziumoxinitrid enthalten.To an electrical short circuit between the semiconductor substrate 10 and to prevent the devices arranged on its surface, the surface of the semiconductor substrate 10 be coated with an insulator or a dielectric. The insulator may in particular contain silicon nitride, silicon oxide or silicon oxynitride.

Auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates 10 sind Magnetfelderfassungsmittel 11 angeordnet. Die Magnetfelderfassungsmittel 11 sind dazu eingerichtet, die Lage des Halbleitersubstrates 10 und somit letztlich die Lage eines das Halbleitersubstrat 10 enthaltenden Gerätes relativ zum Erdmagnetfeld zu bestimmen. Hierzu umfassen die Magnetfelderfassungsmittel 11 beispielsweise drei magnetische Sensoren, um die drei Ortskoordinaten des Erdmagnetfeldes zu messen. Als Sensoren kommen insbesondere Hallsensoren, Fluxgatesensoren oder GMR-Sensoren in Betracht. GMR-Sensoren beruhen dabei auf der Auswertung des Riesenmagnetowiderstandes, welcher in Vielschichtsystemen aus abwechselnden magnetischen und nichtmagnetischen dünnen Schichten mit einigen Nanometern Schichtdicke auftritt.On the surface of the semiconductor substrate 10 are magnetic field detecting means 11 arranged. The magnetic field detecting means 11 are adapted to the position of the semiconductor substrate 10 and thus ultimately the position of the semiconductor substrate 10 containing device relative to the earth's magnetic field to determine. These include the magnetic field detecting means 11 For example, three magnetic sensors to measure the three spatial coordinates of the geomagnetic field. Hall sensors, fluxgate sensors or GMR sensors are particularly suitable as sensors. GMR sensors are based on the evaluation of giant magnetoresistance, which occurs in multilayer systems of alternating magnetic and non-magnetic thin layers with a few nanometer layer thickness.

Die Magnetfelderfassungsmittel 11 können dabei in an sich bekannter Weise durch Strukturieren des Halbleitersubstrates 10 monolitisch auf dem Substrat 10 erzeugt werden. Das Strukturieren umfasst dabei insbesondere einen oder mehrere Ätzschritte und/oder Maskierungsschritte und/oder Dotierungsschritte und/oder das Aufbringen von leitenden oder halbleitenden Materiallagen aus der Gasphase, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern, Chemical Vapor Deposition, Physical Vapor Deposition oder weitere, nicht explizit genannte Verfahren.The magnetic field detecting means 11 can in a conventional manner by structuring the semiconductor substrate 10 monolithic on the substrate 10 be generated. The structuring in this case comprises in particular one or more etching steps and / or masking steps and / or doping steps and / or the application of conductive or semiconducting material layers from the gas phase, for example by vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition or other, not explicitly mentioned Method.

Weiterhin umfasst das Halbleitersubstrat 10 Bewegungserfassungsmittel 12, welche eine Drehrate und/oder einen Drehwinkel und/oder eine lineare Beschleunigung des Halbleitersubstrates 10 bzw. eines das Halbleitersubstrat 10 enthaltenden Gerätes oder eines das Gerät enthaltenden Fahr- oder Flugzeuges erfassen. Hierzu enthalten die Bewegungserfassungsmittel bevorzugt mehrere Sensoren unterschiedlicher Orientierung, so dass die Bewegung in allen drei Raumrichtungen erfasst werden kann. Insbesondere enthalten die Bewegungserfassungsmittel zumindest ein mikromechanisch hergestelltes Gyroskop und/oder einen Drehratensensor, welcher auf der Auswertung der Bewegung einer federnd aufgehängten und über ein Wechselfeld in Schwingung versetzten Masse beruhen. Sofern optional auch lineare Beschleunigungssensoren eingesetzt werden, können hierzu ebenfalls federnd aufgehängte Massen verwendet werden, der Bewegung beispielsweise kapazitiv gemessen werden kann. Die Herstellung solcher mikromechanischen Bewegungserfassungsmittel ist aus dem Stand der Technik bekannt und dem Fachmann geläufig.Furthermore, the semiconductor substrate comprises 10 Motion detection means 12 which a rate of rotation and / or a rotation angle and / or a linear acceleration of the semiconductor substrate 10 or one the semiconductor substrate 10 containing device or a device containing the vehicle or aircraft capture. For this purpose, the movement detection means preferably contain a plurality of sensors of different orientation, so that the movement in all three spatial directions can be detected. In particular, the movement detection means comprise at least one micromechanically produced gyroscope and / or a yaw rate sensor, which are based on the evaluation of the movement of a spring-suspended and oscillated mass via an alternating field. If optionally also linear acceleration sensors are used, spring-suspended masses can also be used for this purpose, the movement of which can be measured capacitively, for example. The production of such micromechanical motion detection means is known in the art and familiar to those skilled in the art.

Die von den Bewegungserfassungsmitteln 12 und den Magnetfelderfassungsmitteln 11 gelieferten Daten werden über eine Busleitung 14 einer Bewertungseinrichtung 13 zugeführt. Obgleich die Busleitung 14 in 1 nur als einzelne Leitung schematisiert dargestellt ist, ist dem Fachmann selbstverständlich geläufig, dass der Bus 14 physikalisch aus mehr als einer elektrischen oder optischen Leitung bestehen kann.The from the movement detection means 12 and the magnetic field detection means 11 data supplied are via a bus line 14 an evaluation facility 13 fed. Although the bus line 14 in 1 is shown schematically as a single line, the expert is of course familiar that the bus 14 physically may consist of more than one electrical or optical line.

Die Bewertungseinrichtung 13 fasst die von den Magnetfelderfassungsmitteln 11 und den Bewegungserfassungsmitteln 12 gelieferten Daten zusammen, so dass am Ausgang der Bewertungseinrichtung 13 Daten über die Bewegungsrichtung zur Verfügung gestellt werden. Die Bewertungseinrichtung 13 bestimmt die Bewegungsrichtung dabei bevorzugt so, dass die Fehler der Magnetfelderfassungsmittel 11 und die Fehler der Bewegungserfassungsmittel 12 jeweils gegeneinander kompensiert und die Genauigkeit der ausgegebenen Bewegungsrichtung erhöht wird.The evaluation facility 13 sums up the magnetic field detection means 11 and the movement detection means 12 delivered data together, so that at the exit of the evaluation facility 13 Data on the direction of movement are provided. The evaluation facility 13 determines the direction of movement preferably so that the errors of the magnetic field detecting means 11 and the errors of the motion detection means 12 each compensated against each other and the accuracy of the output direction of movement is increased.

Die Bewertungseinrichtung 13 kann beispielsweise ein Kalman-Filter oder ein neuronales Netz umfassen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Bewertungseinrichtung 13 auch Vorhersagemittel enthalten, welche aufgrund eines Bewegungsmodells des zu navigierenden Fahr- oder Flugzeuges die gemessenen Daten vorhersagen und plausibilisieren. Die Bewertungseinrichtung kann dabei entweder in Hardware oder in Software realisiert werden. Im letzteren Fall umfasst die Bewertungseinrichtung 13 einen Mikroprozessor oder einen Mikrokontroller, auf welchen im Betrieb der Vorrichtung ein Softwareprogramm abläuft, welches die genannten Funktionen ausführt.The evaluation facility 13 For example, it may comprise a Kalman filter or a neural network. In a further embodiment of the invention, the evaluation device 13 also contain prediction means which due to of a movement model of the navigating aircraft or aircraft to predict and make plausible the measured data. The evaluation device can be realized either in hardware or in software. In the latter case, the evaluation facility comprises 13 a microprocessor or a microcontroller on which runs during operation of the device, a software program which performs said functions.

Weiterhin weist das Halbleitersubstrat 10 Anschlusskontakte 15 auf, über welche der Bewertungseinrichtung 13, den Magnetfelderfassungsmitteln 11 und den Bewegungserfassungsmitteln 12 eine Betriebsspannung zugeführt werden kann. Weiterhin können Anschlusskontakte 15 dazu vorgesehen sein, die von der Vorrichtung bestimmte Bewegungsrichtung als analogen oder digitalen Datenstrom auszugeben. Ein digitaler Datenstrom kann dabei in einem standardisierten Datenprotokoll codiert sein. Die Anschlusskontakte 15 können insbesondere als Bondpad ausgeführt werden.Furthermore, the semiconductor substrate 10 terminals 15 on which of the rating institution 13 , the magnetic field detection means 11 and the movement detection means 12 an operating voltage can be supplied. Furthermore, connection contacts 15 be provided to output the determined by the device movement direction as an analog or digital data stream. A digital data stream can be encoded in a standardized data protocol. The connection contacts 15 can be performed in particular as a bond pad.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zur Bestimmung einer Bewegungsrichtung. 2 shows a flowchart of a proposed method according to the invention for determining a direction of movement.

Im ersten Verfahrensschritt wird zur Bestimmung einer Bewegungsrichtung die relative Orientierung zum Erdmagnetfeld bestimmt. Hierzu werden die Magnetfelderfassungsmittel ausgelesen. Sofern die Magnetfelderfassungsmittel eine Vielzahl von Sensoren umfassen, welche jeweils eine Komponente des Erdmagnetfeldes in einer Raumrichtung bestimmen, kann hieraus die relative Orientierung zum Erdmagnetfeld eindeutig bestimmt werden.in the first method step is used to determine a direction of movement determines the relative orientation to the Earth's magnetic field. For this purpose, the Magnetic field detecting means read. Provided the magnetic field detecting means comprise a plurality of sensors, each having a component of the earth's magnetic field in a spatial direction, it can the relative orientation to the Earth's magnetic field can be clearly determined.

Im nächsten Verfahrensschritt wird zumindest eine Drehrate bzw. ein Drehwinkel mithilfe der Bewegungserfassungsmittel bestimmt. Diese Abfrage erzeugt eine Information darüber, ob sich das Navigationsgerät bzw. das zugehörige Fahr- oder Flugzeug geradlinig bewegt oder die Bewegungsrichtung eine gekrümmte Bahn aufweist.in the next Process step is at least a rate of rotation or a rotation angle determined using motion detection means. This query generates an information about whether the navigation device or the associated Driving or aircraft moved in a straight line or the direction of movement curved Railway has.

Im dritten Verfahrensschritt wird schließlich eine Bewertung der von den Magnetfelderfassungsmitteln und den Bewegungserfassungsmitteln gelieferten Daten vorgenommen. Diese Bewertung kann insbesondere auch einen Vergleich mit Daten umfassen, welche in einem vorherigen Zeitschritt aufgenommen wurden. Das Ziel der Bewertung gemäß dem dritten Verfahrensschritt besteht darin, die Nachteile der Magnetfelderfassungsmittel und die Nachteile der Bewegungserfassungsmittel gegenseitig zu eliminieren. So weisen beispielsweise die Daten der Magnetfelderfassungsmittel 11 ein großes Rauschen sowie große Störeinflüsse durch kurzzeitige bzw. eng begrenzte räumliche Störungen auf. Andererseits zeigen die Daten der Magnetfelderfassungsmittel eine gute Langzeitstabilität.Finally, in the third method step, an evaluation of the data supplied by the magnetic field detection means and the movement detection means is performed. In particular, this score may include a comparison with data taken in a previous time step. The aim of the evaluation according to the third method step is to eliminate the disadvantages of the magnetic field detection means and the disadvantages of the motion detection means mutually. For example, the data of the magnetic field detecting means 11 a large noise as well as large disturbances due to short-term or narrowly limited spatial disturbances. On the other hand, the data of magnetic field detection means show good long-term stability.

Die Messung einer Bewegungsrichtung mittels einer Einrichtung zur Bewegungserfassung zeichnet sich durch niedriges Rauschen und Unempfindlichkeit gegenüber kurzzeitigen oder lokalen Störungen aus. Andererseits können sich Messfehler über einen längeren Zeitraum summieren und so die Richtungsbestimmung negativ beeinflussen. Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass durch eine Messung der Bewegungsrichtung, eine Messung des Erdmagnetfeldes und eine Bewertung der erhaltenen Daten die Nachteile beider Messeinrichtungen durch die jeweiligen Vorteile kompensiert werden können.The Measurement of a movement direction by means of a device for detecting movement draws characterized by low noise and insensitivity to short-term or local disturbances out. On the other hand measuring errors over a longer one Add up the period and thus negatively influence the direction determination. According to the invention was now realized that by measuring the direction of movement, a Measurement of the Earth's magnetic field and an evaluation of the data obtained the disadvantages of both measuring devices by the respective advantages can be compensated.

Beispielsweise kann die Bewertung darin bestehen, dass die gemessene Orientierung zum Erdmagnetfeld mithilfe des erfassten Drehwinkels plausibilisiert wird. Sofern die Magnetfelderfassungsmittel aufgrund einer lokalen Störung des Magnetfeldes eine geänderte Orientierung zum Erdmagnetfeld anzeigen, muss auch ein korrespondierender Drehwinkel erkannt worden sein. Andernfalls kann die Magnetfeldmessung als fehlerhaft identifiziert werden.For example the assessment may consist in that the measured orientation to the geomagnetic field using the detected rotation angle plausibility becomes. If the magnetic field detecting means due to a local disorder the magnetic field changed Orientation to the Earth's magnetic field must also be a corresponding one Rotation angle have been detected. Otherwise, the magnetic field measurement identified as defective.

Weiterhin kann die Bewertung dergestalt vorgenommen werden, dass gemessene Drehraten oder Drehwinkel verworfen werden, wenn das verwendete Fahr- oder Flugzeug solche Bewegungen nicht zulässt.Farther the assessment can be made in such a way that measured Rotation rate or rotation angle are discarded if the used Driving or airplane does not allow such movements.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bewertung gemäß dem dritten Verfahrensschritt eine Datenfilterung mittels eines Kalman-Filters. Der Kalman-Filter zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Bewegungsrichtung des Fahr- oder Flugzeuges in besonders einfacher Weise aus den aktuellen Messwerten und den Messwerten des vorherigen Zeitschrittes mit hoher Zuverlässigkeit bestimmt werden kann. Da weitere Daten nicht erforderlich sind, kann Rechenleistung und Speicherplatz und damit Chipfläche eingespart werden.In A preferred embodiment of the invention comprises the evaluation according to the third method step a data filtering by means of a Kalman filter. The Kalman filter is characterized in particular by the fact that the direction of movement of the vehicle or aircraft in a particularly simple manner from the current Measurements and the measurements of the previous time step with high reliability can be determined. Since additional data is not required, can be saved computing power and storage space and thus chip area.

Im vierten Verfahrensschritt wird schließlich die Bewegungsrichtung ausgegeben. Diese kann nun entweder einem Benutzer über eine Anzeige visualisiert oder zur automatisierten Steuerung verwendet werden. Insbesondere kann die Bewegungsrichtung in Form eines digitalen Datums ausgegeben werden, beispielsweise im Format NMEA 0183. Sofern die Messdaten zur Bestimmung einer zukünftigen Bewegungsrichtung benötigt werden, beispielsweise bei Verwendung eines Kalman-Filters, werden die Messdaten der Magnetfelderfassungsmittel und/oder die Messdaten der Bewegungserfassungsmittel und/oder die bestimmte Bewegungsrichtung in einem Speicher abgelegt.in the fourth method step is finally the direction of movement output. This can now either a user over a Display visualized or used for automated control become. In particular, the direction of movement in the form of a digital Date, for example, in the format NMEA 0183. Unless the measurement data are needed to determine a future direction of movement, For example, when using a Kalman filter, the measured data the magnetic field detection means and / or the measurement data of the movement detection means and / or the determined direction of movement stored in a memory.

Nachdem in diesem Zeitschritt eine Bewegungsrichtung bestimmt und ausgegeben wurde, beginnt das Verfahren mit dem oben beschriebenen ersten Verfahrensschritt von vorne. Gegebenenfalls kann vor dem erneuten Ablauf eine vorgebbare Wartezeit programmiert werden. Durch den rekursiven Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Benutzer fortlaufend über seine Bewegungsrichtung informiert.After in this time step a move direction determined and output, the method begins with the above-described first method step from the beginning. Optionally, a predeterminable waiting time can be programmed before the re-run. Due to the recursive procedure of the method according to the invention, the user is informed continuously about his direction of movement.

Dem Fachmann ist selbstverständlich geläufig, dass die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr können bei der Umsetzung der Erfindung Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden, ohne die Erfindung an sich wesentlich zu verändern. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen.the Specialist is self-evident familiar, that the invention is not limited to the illustrated embodiments limited is. Rather, you can in the implementation of the invention modifications and changes be made without substantially changing the invention itself. The The above description is therefore not intended to be limiting as illustrative to watch.

Claims (10)

Vorrichtung zur Messung einer Bewegungsrichtung, welche Magnetfelderfassungsmittel (11) zur Messung der Richtung des Erdmagnetfeldes enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin Bewegungserfassungsmittel (12) zur Erfassung einer Drehrate und/oder eines Drehwinkels sowie eine Bewertungseinrichtung (13) enthält, welche aus den Daten der Magnetfelderfassungsmittel (11) und den Daten der Bewegungserfassungsmittel (12) ein Ausgangssignal erzeugt.Device for measuring a direction of movement, which magnetic field detecting means ( 11 ) for measuring the direction of the earth's magnetic field, characterized in that the device further comprises movement detection means ( 12 ) for detecting a rate of rotation and / or a rotation angle and an evaluation device ( 13 ), which from the data of the magnetic field detecting means ( 11 ) and the data of the motion detection means ( 12 ) generates an output signal. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungseinrichtung ein Kalman-Filter und/oder ein neuronales Netz umfasst.Device according to claim 1, characterized in that the evaluation device is a Kalman filter and / or a neural Network includes. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungserfassungsmittel einen mikromechanischen Sensor enthalten.Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the movement detection means comprise a micromechanical sensor. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungserfassungsmittel zumindest ein Gyroskop enthalten.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the movement detection means comprise at least one gyroscope. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungserfassungsmittel zumindest einen Beschleunigungssensor enthalten.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the movement detection means comprises at least one acceleration sensor contain. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese auf einem einzigen Halbleitersubstrat angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized that it is arranged on a single semiconductor substrate. Navigationsgerät mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.navigation device with a device according to one of claims 1 to 6. Verfahren zur Bestimmung einer Bewegungsrichtung, bei welchem die Richtung des Erdmagnetfeldes bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Drehrate und/oder ein Drehwinkel erfasst und die Bewegungsrichtung durch Gewichtung der Richtung des Erdmagnetfeldes, der Drehrate und des Drehwinkels bestimmt wird.Method for determining a direction of movement, in which the direction of the earth's magnetic field is determined by characterized in that further comprises a rate of rotation and / or a rotation angle captured and the direction of movement by weighting the direction of the earth's magnetic field, the rate of rotation and the angle of rotation is determined. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung durch ein Kalman-Filter und/oder ein neuronales Netz erfolgt.Method according to claim 8, characterized in that that the weighting by a Kalman filter and / or a neural Network is done. Computerprogramm zu Durchführung eines Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.Computer program for carrying out a method according to one of the claims 8 to 9 when the computer program is run on a computer.
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