DE2754888C2

DE2754888C2 - Navigationsapparat

Info

Publication number: DE2754888C2
Application number: DE19772754888
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Phys. 3303 Vechelde Kramer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1983-12-29
Also published as: DE2754888A1

Description

Die ErfirKK/ng betrifft einen Navigationsapparat zur Bestimmung des Kurses eines Fahrzeugs mit einem 2-Achsen-Magnetometer, dessen Ausgangssignaie zur Kompensation von magnetischen Störfeldern einer Korrektureinheit zugeführt werden.

Es ist bekannt, daß sich der Standort eines Fahrzeugs mit Hilfe von Wegstreckenmesaer und Kompaß durch grafisches oder rechnerisches Aufsummieren der seit der letzten Standortbestimmung zurückgelegten Strekkenvektoren bestimmen läßt (sogenannte Koppelrechnung). Zur Durchführung einer derartigen Koppelrechnung ist es erforderlich, die Abweichung der Kompaßanzeige aufgrucd von Störfeldern „u kompensieren, da die übliche Methode der Kcrrektur der Kompaßanzeige mit Hilfe einer Deviationstabelk nicht ohne weiteres anwendbar ist. Bei einem im Markt befindlichen Koppelrechner der Firma Güttinger wird die Deviationstabelle mittels eines Steckerfeldes in den Rechner eingegeben. Diese Methode ist nicht nur sehr umständlich, sondern versagt auch, wenn sich das Störfeld durch bewegliche Störkörper ändern sollte. In diesem Fall muß eine völlig neue Feststellung der Abweichungen der Kompaßanzeige vom wahren Kurs festgestellt werden. Problematisch ist vor allen Dingen, daß die Änderung des Störfeldes nicht erkennbar ist.

Durch die DE-OS 17 73 508 ist bekannt, die Deviation in aufwendiger Weise zu kompensieren, wozu zwei Funktionsdrehmelder mit Getriebe und Potentiometer benötigt werden.

Ein Navigationsapparat der eingangs erwähnten Art ist durch die US-Patentschriften 35 41853 bzw. 37 44 312 bekannt. Darin sind 2-Achsen-Magnetometer beschrieben, deren Ausgangssignale einer Korrektureinrichtung zugeführt werden. Eine verbreitete Methode zur Kompensation der Meßwertabweichungen vom wahren Kurs besteht in der Anbringung von Permanentmagneten am Meßort. Eine derartige Kompensation ist nicht nur in der Durchführung aufwendig, sondern muß auch von Zeit zu Zeit mit aufwendiger. Messungen überprüft werden. Hierzu wird eine Zahl von Seitenpeilung benötigt, um den vom Kompaß angezeigten Kurs mit dem durch die Seitenpeilung ermittelten wahren Kurs zu vergleichen. Derartige Peilungen sind aber nicht immer möglich und darüber hinaus sehr schwierig. In den US-Patentschriften 35 41 853 und 37 44 312 sind zur Durchführung von rechnerischen Korrekturen mehrere Magnetometer vorgesehen, die an verschiedenen Orten angeordnet sein müssen. Diese Methode geht davon aus, daß unterschiedliche Anzeigen der Magnetometer durch Störungen verursacht werden und daß der Einfluß der Störungen eliminiert werden kann, wenn von den beiden Meßwerten ausgehend eine Extrapolation auf unendlich vorgenommen wird Diese Methode ist nicht nur ebenfalls aufwendig, sondern setzt auch voraus, daß die Störfelder lokal relativ eng begrenzt sind und die Magnetometer weit genug voneinander positioniert werden können, was beides nicht ,miner der

ίο Fall ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei einem Navigationsgerät der eingangs erwähnten Art eine Korrektureinrichtung und eine Kontrolleinrichtung hierfür anzugeben, die eine Durch-

ii führung der Kompensation ohne Peilungen ermöglicht Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Korrektureinrichtungen Schaltungen zur Nullpunktverschiebung der Ausgangssignale sowie zur proportionalen Veränderung eines der Ausgangssignale vorgesehen sind und daß eine Kontrollstufe vorgesehen ist, in der die Größe P+q² der korrigierten Signale bildbar und auf ihre Konstanz während Kurswinkeiänderungen des Fahrzeugs kontrollierbar ist
Mit dem erfindungsgemäßen Navigationsgerät ist eine Kompensation von lokalen Magnetfeldstörungen in einfacher Weise möglich. Hierzu werden lediglich die direkten Ausgangssignale des 2-Achsen-Magnetometers verwendet wobei lediglich eine ungefähre Kurseinstellung erforderlich ist, um mit Hilfe der Nullpunktver-

Schiebungen und der relativen proportionalen Anpassung der beiden Ausgangssignale zueinander die Kompensation vorzunehmer.i. Durch die Bildung der Größe l² + q² ist es möglich, ohne Peilungen zu überprüfen, ob die Korrektur richtig durchgeführt worden ist. Bei einer richtigen Korrektur bleibt nämlich die Größe P + q² bei Drehungen des Fahrzeugs konstant Es muß daher lediglich überprüft werden, ob sich der Wert I² +q² während einer kompletten Drehung des Fahrzeugs ändert cder nicht. Ändert er sich nicht, ist die durchgeführte Kompensation richtig.

Mit der Erfindung wird daher erstmalig erreicht, die Kompensation ohne zusätzliche Hilfsmittel und o'hne Peilungen durchzuführen
In dem in der Zeichnung dargestellten Blockdiagramm eines automatischen Koppelnnvigators erzeugt eine Magnetometer-Elektronik 2 in Verbindung mit dem kardanisch aufgehängten Sensor 1 zwei Analogsignale / und q, die den Projektionen des magnetischen Erdfeldes auf die f ahrzeuglängsachse bzw. die Querach-

■)ii se proportional sind. Eine Analogrechenschaltung 4 erzeugt daraus ein weiteres Signal b=]/I² + q². Der Wegstreckengeber 3 liefert eine Impulsfolge, deren Frequenz der Fahrreuggeschwindigkeit proportional ist. Pro zurückgelegter Einheitswegstrecke s> wird also

">5 ein Impuls erzeugt. Je nach Anwendung wird er von der Tachometerwelle oder dem Flügelrad eines handelsüblichen Sumlogs abgeleitet. Jeder Impuls löst eine Arbeitsperiode des Analog-Digital-Umsetzers 5 aus. Dieser wandelt nach dem Zwei-Rampen-Prinzip nach-

M) einander die Signale /. q und b in Impulsgruppen der Längen

Πι = Πη ■ I/A ■ b,
n_q = π_π · q/A ■ bund

λΊ Hh = Mi/A

um. die je nach Polarität der Eingangsgrößen auf verschiedenen Leitungen erscheinen. /Jo beträgt 512. A

ist ein zwecks Kalibrierung einstellbarer Koeffizient. Die Quotientenbildung wird dadurch erreicht, daß im Analog-Digital-Umsetzer eine Spannung der Größe A ■ b als Referenz verwendet wird. Die Impulsgruppen πα n_q und n_b werden in drei getrennten (Vor-Rückwärts-) Zählern 6 summiert und die Summen Nh N_q und M, angezeigt. Wegen Ub=cos K und q/b=sin K (K = Kurswinkel) stellen die Summen M, N_q die Nord- bzw. Ostkomponente ier seit der Rückstellung der Zähler erfolgten Ortsveränderung in Einheiten Λ · so/m dar. Nb gibt die Länge des zurückgelegten Weges an. Mittels Vorteilern und durch die Wahl von A wird die Anzeige auf Kilometer oder Seemeilen normiert

Die Magnetometer-Elektronik 2 ist mit drei Einstellreglern ausgerüstet, von denen je eines die Nullpunkte des /- und des g-Signals verschiebt, und das dritte die Größe des ^-Signals proportional verändert. Mit diesen Reglern lassen sich fahrzeugfeste und die meisten induzierten magnetischen Störfelder kompensieren. Dies kann in einfacher Weise und ohne äußere Bezugsrichtung durchgeführt werden. Kriterium für vollständige Kompensation ist, daß die Größe b (wie / ² + cf) beim Drehen des Fahrzeugs konstant bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Navigationsapparat zur Bestimmung des Kurses eines Fahrzeugs mit einem 2-Achsen-Magnetometer, dessen Ausgangssignale (I, q) zur Kompensation von magnetischen Störfeldern einer Korrektureinheit zugeführt werden, dadurch gekennzeichne t, daß als Korrektureinrichtungen Schaltungen zur Nullpunktverschiebung der Ausgangssignale (I, q) sowie zur proportionalen Veränderung eines der Ausgangssignale (1, ^vorgesehen sind und daß eine Kontrollstufe vorgesehen ist, in der die Größe P + q² der korrigierten Signale bildbar und auf ihre Konstanz während Kurswinkeiänderungen des Fahrzeuges kontrollierbar ist.