DE3208481C2

DE3208481C2 -

Info

Publication number: DE3208481C2
Application number: DE3208481A
Authority: DE
Inventors: Akira Oobu Jp Kuno; Muneaki Okazaki Jp Matsumoto; Koji Toyokawa Jp Numata
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1982-03-09
Publication date: 1991-05-02
Also published as: US4672565A; DE3208481A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Richtungserfassungssystem für einen sich bewegenden Körper, insbesondere ein Fahrzeug, mit einem Magnetfeldsensor zur Erfassung zweier aufeinander senkrecht stehender Komponenten des am Ort des Magnetfeldsensors herrschenden Magnetfelds, einer Einrichtung zur Bestimmung der Richtung des sich bewegenden Körpers aufgrund der vom Magnetfeldsensor abgegebenen Signale entsprechend den beiden aufeinander senkrecht stehenden Komponenten des Magnetfelds, einer Einrichtung zur Bestimmung und Speicherung von Störgrößen des am Ort des Magnetfeldsensors herrschenden Magnetfelds bei einer vollständigen Drehung des sich bewegenden Körpers und einer Einrichtung zur Korrektur der vom Magnetfeldsensor ermittelten Signale aufgrund der erfaßten und gespeicherten Störgrößen zum Erhalt einer ungestörten Richtungsanzeige.

Aus der US-PS 39 91 361 ist ein Verfahren dieser Art zur Kompensation magnetischer Störfelder bekannt, bei dem ein den Sensorspulen eines Magnetfeldsensors zugeführter Kompensationsstrom ein Magnetfeld erzeugt, das die Wirkungen des magnetischen Störfelds aufhebt. Dazu werden mit Hilfe zweier Nulldurchgangsdetektoren die Ausgangsspannungen der an der Außenseite eines Kraftfahrzeugs angebrachten und zueinander senkrecht stehenden Sensorspulen überwacht. Durchläuft das Kraftfahrzeug im Rahmen eines Kalibrierungsvorgangs eine vollständige Drehung, werden an beiden Sensorspulen jeweils zwei Nulldurchgänge der Ausgangsspannung ermittelt. Bei jedem Spannungsnulldurchgang einer Sensorspule wird die Ausgangsspannung der jeweils anderen Sensorpule gemessen und gespeichert. Aus den beiden gemessenen Spannungswerten einer Sensorspule wird ein Mittelwert gebildet, der in einem analogen Speicher gespeichert wird. Die Mittelwerte beider Sensorspulen bilden die Basis für die Berechnung eines neuen Kompensationstroms, der sodann den Sensorpulen zur Erzeugung des Kompensationsfelds zugeführt wird.

Da bei diesem Stand der Technik die Kompensation des magnetischen Störfelds unmittelbar an den Sensorspulen durch ein zusätzliches Magnetfeld vorgenommen wird, erfolgt hierbei keine Ermittlung der Stärke des magnetischen Störfelds durch Messung von Minimal- und Maximalwerten der von den Magnetfeldsensoren abgegebenen Signale. Auch ist die Bestimmung eines anzeigbaren, korrigierten und mit Hilfe einer Datenverarbeitungsanlage verarbeitbaren Richtungssignals nicht in Betracht gezogen.

Weiterhin ist aus der DE 27 27 132 A1 ein Verfahren zur Korrektur der Anzeigeeinrichtung eines digitalen Magnetkompasses bekannt, bei dem für die verschiedenen Kompaßrichtungen eine Vielzahl verschiedener Korrekturwerte bereitgehalten wird. Zu diesem Zweck werden bei einem Kalibriervorgang zunächst beispielsweise mit einem Kreiselkompaß stabile und nicht durch ein magnetisches Störfeld beeinflußte Richtungswerte gebildet, die in einer Recheneinrichtung zur Ermittlung bewegungsrichtungsabhängiger Korrekturwerte mit den entsprechenden Anzeigewerten des Magnetkompasses verglichen werden. Die aus dem Vergleich ermittelten Differenzen werden danach als Korrekturwerte in einen Festwertspeicher gespeichert. Bei einer beliebigen Richtungsänderung des sich bewegenden Fahrzeugs kombiniert ein digitaler Rechner die Anzeigewerte des Magnetkompasses und die Korrekturwerte aus dem Festwertspeicher derart, daß ein korrigiertes Ausgangssignal gebildet wird, das einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der korrigierten Kompaßrichtung zugeführt wird. Die Korrektur der ermittelten Bewegungsrichtung des Fahrzeugs basiert hierbei auf diskreten Korrekturwerten, die nicht stufenlos errechnet werden können. Somit ist die Genauigkeit der Anzeigekorrektur des Magnetkompasses von der Anzahl der gespeicherten Korrekturwerte und dem Auflösungsvermögen des Magnetkompasses abhängig.

Aus der DE 29 17 532 A1 ist ein Verfahren zur Kompensation von Fehlern im Ausgangssignal eines magnetischen Bewegungsrichtungs- bzw. Azimutdetektors bekannt, bei dem ein Fahrzeug aufeinanderfolgend auf eine Vielzahl von vorgegebenen Bewegungsrichtungen ausgerichtet wird, wobei auf der Basis von durch beispielsweise einen Kreiselkompaß ermittelten Bezugswerten Differenzwerte zwischen dem Ausgangssignal des Azimutdetektors und den entsprechenden Bezugswerten bezüglich der vorgegebenen Bewegungsrichtungen bestimmt werden. Mit Hilfe eines Digitalrechners bzw. eines Mikrocomputers werden die Differenzwerte erfaßt und das Ausgangssignal des Azimutdetektors entsprechend korrigiert. Obwohl eine rechnergestützte Datenverarbeitung erfolgt, ist auch hierbei die Genauigkeit der Korrektur des Ausgangssignals des Azimutdetektors von dem Auflösungsvermögen des Azimutdetektors selbst und der Anzahl der vorgegebenen Bewegungsrichtungen abhängig. Darüber hinaus ist in jedem Fall ein Kreiselkompaß oder eine ähnliche Einrichtung zum Erzeugen der Bezugssignale erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Richtungserfassungssystem der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß mit ermittelten Korrekturwerten das Ausgangssignal eines Magnetfeldsensors zur Gewinnung eines korrigierten Richtungssignals korrigiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur Bestimmung und Speicherung der Störgrößen jeweils der Maximalwert und Minimalwert der vom Magnetfeldsensor abgegebenen Signale bestimmt und der Mittelwert aus der Summe von Maximalwert und Minimalwert als jeweiliger Korrekturwert gebildet wird und daß in der Korrektureinrichtung die Differenz zwischen diesen Korrekturwerten und den vom Magnetfeldsensor abgegebenen Signalen zur Gewinnung eines korrigierten Richtungssignals ermittelt wird.

Da hierbei im Rahmen eines Kalibriervorgangs, bei dem das Kraftfahrzeug eine vollständige Drehung durchführt, die Größe der Störung des erdmagnetischen Felds durch Messung des Maximal- und Minimalwertes des Ausgangssignals des Magnetfeldsensors zur Bestimmung eines korrigierten Richtungssignals als Zahlenwert ermittelt wird, ist die Berücksichtigung von mit Hilfe eines Kreiselkompasses erstellten Tabelle mit Richtungsbezugswerten sowie die Vorgabe von gespeicherten, bewegungsrichtungsabhängigen Korrekturwerten nicht erforderlich. Es ist damit möglich, das Richtungserfassungssystem zu jeder Zeit neu zu kalibrieren, insbesondere dann, wenn durch Veränderungen am Kraftfahrzeug auch eine Veränderung der Beeinflussung des erdmagnetischen Felds zu erwarten ist. Mit geringem Aufwand ist somit gewährleistet, daß die Berechnungen des Richtungserfassungssystems ständig auf aktuellen Kalibrierdaten basieren, wobei die Korrektur des Richtungssignals im Gegensatz zur Berücksichtigung von Tabellen mit diskreten Korrekturwerten hierbei stufenlos erfolgt.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung eines ersten Ausführungsbeispiels des Erdmagnetfeldsensors,

Fig. 2(1), 2(2), 2(3) und 2(4) Signalverläufe der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Erdmagnetfeldsensors,

Fig. 4A und 4B Ablaufdiagramme eines Programms zur Durchführung von Rechenvorgängen einer Recheneinrichtung,

Fig. 5 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Rechenvorgänge der Recheneinrichtung,

Fig. 6 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Erdmagnetfeldsensors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 7A und 7B Ablaufdiagramme eines Programms zur Durchführung von Rechenvorgängen der Recheneinrichtung gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 Teile einer Schaltungsanordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9A und 9B Ablaufdiagramme eines Programms zur Durchführung von Rechenvorgängen der Recheneinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 10 Teile einer Schaltungsanordnung eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 11 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Erdmagnetfeldsensors,

Fig. 12A und 12B Ablaufdiagramme eines Programms zur Durchführung von Rechenvorgängen der Recheneinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 13 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Rechenvorgänge der Recheneinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung eines ersten Ausführungsbeispiels. Ein Magnetfeldsensor 1 eines Fahrzeugs weist einen Magnetkern 1C aus ferromagnetischem Material sowie Ausgangswicklungen 1A und 1B auf, die rechtwinkelig zueinander um den Magnetkern 1C gewickelt sind. Eine Oszillatorschaltung 11, die ein Rechtecksignal A (Fig. 2(1)) erzeugt, regt eine Erregerwicklung 1D mit der Frequenz f an. Das Magnetfeld im Magnetkern 1C ändert sich mit der Summe (H + h) der horizontalen Komponente H des Erdmagnetfelds, der an den Magnetfeldsensor 1 angelegt ist, und der horizontalen Komponente h der Störgröße des Erdmagnetfelds. An den Ausgangswicklungen 1A bzw. 1B wird ein Ausgangssignal proportional zum Magnetfeld im Magnetkern 1C erzeugt, so daß die Ausgangssignale x und y (Fig. 2(2) und Fig. 2(3)) mit der Frequenzkomponente 2f über Filter 12A und 12B erhalten werden. Die Filter 12A und 12B haben gleichen Aufbau und weisen einen Kondensator und einen Widerstand auf. Die Ausgangssignale x und y werden von Verstärkerschaltungen 13A und 13B verstärkt und in Halteschaltungen 15A und 15B mittels eines Signals C (Fig. 2(4)) einer Zeitgeberschaltung 14 gehalten, so daß vom Magnetfeldsensor 1 abgegebene Signale X und Y (nachstehend vereinfacht als Ausgangssignale X und Y bezeichnet) in Form von Gleichspannungssignalen an den Schaltungspunkten 15a und 15b anliegen.

Liegen die horizontale Komponente H des Erdmagnetfelds an der Ausgangswicklung 1B unter einem Winkel ϑ und die horizontale Komponente h der Störgröße des Erdmagnetfelds an der Ausgangswicklung 1B unter einem Winkel ϕ an, werden die Ausgangssignale X und Y durch folgende Beziehung ausgedrückt:

X = K₁ (H sin ϑ + h sin ϕ) + K_2x

Y = K₁ (H cos ϑ + h cos ϕ) + K_2y.

Hierbei ist K₁ der Verstärkungsfaktor des Magnetfeldsensors 1 und K_2x und K_2y entsprechen den Störgrößen des Magnetfeldsensors 1. Wenn sich das Fahrzeug dreht und der Winkel ϑ dabei Werte von 0° bis 360° annimmt, beschreiben die Vektororte der Ausgangssignale X und Y (Schaltungspunkte 15a und 15b) des Magnetfeldsensors 1 einen Kreis mit dem Radius K₁H, dessen Mittelpunkt vom Ursprung gemäß Fig. 3 den Abstand K₁h sin ϕ + K_2x in Richtung der X-Achse und K₁h cos ϕ + K_2y in Richtung der Y-Achse hat.

In Fig. 1 bezeichnet 2 eine Recheneinrichtung einschließlich eines bekannten Mikrocomputersystems zur Ausführung von zwei in den Fig. 4A und 4B gezeigten Rechenvorgängen. Beim in Fig. 4A gezeigten Rechenvorgang werden die Ausgangssignale X und Y des Magnetfeldsensors 1 kontinuierlich während des Haltens des Störgrößen-Erfassungsschalters 3 gelesen, um die Maximalwerte X_max und Y_max und die Minimalwerte X_min und Y_min zu erhalten, wobei die Werte der maximalen Störgröße der Störgrößencharakteristik entsprechen. Die Summe der Maximalwerte X_max und Y_max und der Minimalwerte X_min und Y_min wird durch 2 dividiert, um so die Verschiebung des Mittelpunkts vom Ursprung in Form der Korrekturwerte X_offset und Y_offset zu bestimmen und zu speichern. Gemäß Fig. 3 wird die Mittelpunktverschiebung (k₁h sin ϕ + K_2x) und (K₁h cos ϕ + K_2y) vom Ursprung, nachstehend als Ursprungsverschiebung bezeichnet, in Form der Korrekturwerte X_offset und Y_offset ermittelt, wenn der Störgrößen-Erfassungsschalter 3 während der Drehung des Fahrzeugs um 360° festgehalten wird.

Beim in Fig. 4B gezeigten Rechenvorgang werden, wenn der Störgrößen-Erfassungsschalter 3 noch nicht eingeschaltet ist, die Ausgangssignale X und Y des Magnetfeldsensors 1 gelesen und die Korrekturwerte X_offset und Y_offset zur Bestimmung von X′ und Y′ substrahiert. Mit den Differenzsignalen X′ und Y′ erfolgt die Berechnung R = tan^-1 (X′/Y′), zur Bestimmung des korrigierten Richtungssignals R entsprechend der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs.

Beim vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel betrifft die ausgegebene Störgröße des Magnetfeldsensors 1 die Ursprungsverschiebung gemäß Fig. 3. Im Fall einer Störgröße mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren K_1x und K_1y für die Ausgangssignale X und Y gemäß Fig. 6, d. h. wenn die Ausgangssignale X und Y ausgedrückt werden durch die Beziehungen

X = K_1x H sin ϑ

X = K_1y H cos ϑ,

ermittelt der in den Fig. 7A und 7B gezeigte Rechenvorgang ein korrigiertes Richtungssignal R, das exakt der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht. Dieser Rechenvorgang kann mit dem Rechenvorgang des ersten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.

Der in Fig. 1 gezeigte Magnetfeldsensor 1 ist ein Magnetflußsensor vom Ringkerntyp. Alternativ können hierfür auch andere Ausführungen von Magnetflußsensoren oder ein Hall- Element Verwendung finden, wobei gleiche Ergebnisse erzielt werden.

Ferner kann das korrigierte Richtungssignal R nicht nur durch die Berechnung von tan^-1 (X′/Y′), sondern auch durch das Richtungssignal aus 2N Divisionen mittels Pegelvergleich gewonnen werden.

Ferner kann anstelle des Mikrocomputersystems zur Durchführung digitaler Rechenvorgänge die Recheneinrichtung 2 auch realisiert werden durch eine Vergleicherschaltung und eine Addier/Subtrahierschaltung, die analog kombiniert werden.

Ferner kann der Störgrößen-Erfassungsschalter 3 mit einem Sensor kombiniert werden, der eine Umdrehung des Fahrzeugs erfaßt, so daß der Störgrößen-Erfassungsschalter 3 automatisch nach einer Umdrehung des Fahrzeugs ausgeschaltet wird. Das Richtungserfassungssystem kann außer bei Fahrzeugen auch bei Flugzeugen, Schiffen und dergleichen Verwendung finden.

Fig. 8 zeigt Teile einer Schaltungsanordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels. Entsprechend Fig. 1 weist die Recheneinrichtung 2 ein Mikrocomputersystem zur Durchführung zweier Arten von Rechenvorgängen gemäß den Fig. 9A und 9B auf. Bei dem in Fig. 9A gezeigten ersten Rechenvorgang werden die Ausgangssignale X und Y des Magnetfeldsensors 1 kontinuierlich gelesen zur Bestimmung der Maximalwerte X_max und Y_max und der Minimalwerte X_min und Y_min (maximale Störgrößen, siehe Fig. 5), wenn der Störgrößen-Erfassungsschalter 3 zur Erfassung der Störgröße eingeschaltet und festgehalten wird. Die Summe des Maximalwerts X_max bzw. Y_max und des Minimalwerts X_min bzw. Y_min werden zur Bestimmung und Speicherung der Korrekturwerte X_offset und Y_offset durch 2 dividiert. Durch Division der vorbestimmten Konstanten K durch die Differenz zwischen dem Maximalwert X_max bzw. Y_max und dem Minimalwert X_min bzw. Y_min werden die Verstärkungswerte X_gain und Y_gain berechnet. Der Radius Lc des Vektorortes der Differenzsignale X′′ und Y′′ (wie später genau beschrieben) des Magnetfeldsensors 1 nach Korrektur der Störgröße beträgt k/2. Dieser Wert wird zur Bestimmung von Entscheidungspegeln L_max und L_min benutzt, mit denen entschieden wird, ob ein anormaler Zustand vorliegt. Ein anormaler Zustand wird dann angenommen, wenn sich der Radius K/2 bei diesem Ausführungsbeispiel um ±10% oder mehr ändert.

Wenn beim in Fig. 9B gezeigten Rechenvorgang der Störgrößen- Erfassungsschalter 3 nicht eingeschaltet ist, werden die Ausgangssignale X und Y des Magnetfeldsensors 1 gelesen und zur Bestimmung der Differenzsignale X′′ und Y′′ die Korrekturwerte X_offset bzw. Y_offset subtrahiert und die Verstärkungswerte X_gain bzw. Y_gain multipliziert. Das Fahrzeug- Geschwindigkeitssignal wird mittels einer Einrichtung 4 zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß Fig. 8 ermittelt, die einen Rotor 42 aus magnetischem Material in Wirkverbindung mit der Drehung einer Antriebswelle oder eines Rades des Fahrzeugs aufweist. Das die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit kennzeichnende Ausgangssignal eines Reed-Schalters 41, der mittels der Nord- und Südpole des Rotors 42 betätigt wird, wird mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitswert verglichen. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als der vorbestimmte Geschwindigkeitswert, erhält man einen Wert Li auf der Basis der Differenzsignale X′′ und Y′′. Auf diese Weise wird der Wert Li 10mal bestimmt und ein Mittelwert berechnet. Der Mittelwert wird mit den Entscheidungspegeln L_max und L_min zur Erkennung eines anormalen Zustands verglichen. Ist Li/10 größer als L_max oder kleiner als L_min, wird entschieden, daß die Differenzsignale X′′ und Y′′ anormal sind, so daß eine Alarmleuchtdiode (LED) 5 aufleuchtet, um den Fahrer des Fahrzeugs über den anormalen Zustand zu informieren.

Die Berechnung von R = tan^-1 (X′′/Y′′) erfolgt mittels der Differenzsignale X′′ und Y′′, wobei das korrigierte Richtungssignal R entsprechend der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs erzeugt wird.

Das Richtungserfassungssystem einschließlich der Recheneinrichtung 2 wird durch Einschalten der Stromversorgung mittels eines ausschließlich für das Richtungserfassungssystem vorgesehenen Stromversorgungsschalters eingeschaltet. Alternativ dazu kann die Stromversorgung auch durch einen entsprechenden Schalter am Zündschloß des Fahrzeugs eingeschaltet werden. Unabhängig davon, ob der Stromversorgungsschalter ein- oder ausgeschaltet ist, wird die Störgröße nichtflüchtig gespeichert.

Bei dem vorstehend erläuterten zweiten Ausführungsbeispiel ist eine vorbestimmte Konstante K für die Rechenvorgänge gemäß Fig. 9A festgelegt. Die vorbestimmte Konstante K kann statt dessen auch mit der nachstehenden Beziehung bestimmt werden, wodurch eine Verwendung in Bereichen mit unterschiedlichen Stärken des Erdmagnetfelds möglich wird:

Der Wert Li wird bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel 10mal ermittelt und der daraus berechnete Mittelwert zur Entscheidung verwendet, ob ein anormaler Zustand vorliegt. Der Einfluß äußerer Faktoren kann jedoch reduziert werden, wenn die Entscheidung, ob ein anormaler Zustand vorliegt, auf der Basis eines aus einer größeren Anzahl von Daten (beispielsweise 50 oder 100) berechneten Mittelwerts erfolgt. Zur Anzeige eines anormalen Zustands können darüber hinaus auch andere Signalgeber wie Summer bzw. Hupen verwendet werden.

Fig. 10 zeigt Teile einer Schaltungsanordnung eines dritten Ausführungsbeispiels. Die übrigen Teile sind in gleicher Weise entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ausgestaltet. Liegen die horizontale Komponente H des Erdmagnetfelds unter dem Winkel ϑ und die horizontale Komponente h der Störgröße des Erdmagnetfelds unter dem Winkel ϕ an der Ausgangswicklung 1B an, dann gilt für die Ausgangssignale X und Y des Magnetfeldsensors 1 die Beziehung:

X = K₁ (H sin ϑ + h sin ϕ) + K₃

Y = K₂ (H cos ϑ + h cos ϕ) + K₄.

Hierbei sind K₁ und K₂ die Verstärkungsfaktoren der Störgröße des Magnetfeldsensors 1 und K₃ und K₄ die Störgrößen durch die Nullpunktverschiebung des Magnetfeldsensors 1. Wenn sich das Fahrzeug dreht und der Winkel ϑ dabei Werte von 0° bis 360° annimmt, beschreibt der Vektorort der Ausgangssignale X und Y (an den Schaltungspunkten 15a und 15b) des Magnetfeldsensors 1 eine Ellipse, deren Mittelpunkt gemäß Fig. 11 gegenüber dem Ursprung um K₁ h sin ϕ + K₃ in Richtung der X-Achse und um K₂ h cos ϕ + K₄ in Richtung der Y-Achse verschoben ist und die eine Exzentrizität von K₂/K₁ aufweist.

Beim dritten Ausführungsbeispiel führt die Recheneinrichtung 2 in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die beiden in den Fig. 12A und 12B gezeigten Rechenvorgänge mit Hilfe eines üblichen Mikrocomputersystems durch. Dabei wird zuerst bei dem in Fig. 12A gezeigten Berechnungsvorgang die Störgröße entsprechend dem Schaltungszustand des Störgrößen-Erfassungsschalters 3 bestimmt.

Hierdurch wird ein Betätigungssignal D zur Erfassung der Störgröße erzeugt, so daß eine nicht gezeigte Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine Leuchtdiode, die Erfassung der Störgröße anzeigt. Die Anfangs-Ausgangssignale X₀ und Y₀ des Magnetfeldsensors 1 werden gelesen und gespeichert. Dann werden die Ausgangssignale X und Y des Magnetfeldsensors 1 zur Bestimmung der Maximalwerte X_max und Y_max und der Minimalwerte X_min und Y_min (der maximalen Störgrößen entsprechend der Störgrößen-Charakteristik) kontinuierlich gelesen. Sodann werden die gelesenen Ausgangssignale X und Y mit den gespeicherten Anfangs-Ausgangssignalen X₀ und Y₀ verglichen. Stimmen die entsprechenden Ausgangssignale nach vorheriger fehlender Übereinstimmung nun überein, werden die vier Größen wie die Korrekturwerte

X_offset = (X_max + X_min)/2

und

Y_offset = (Y_max + Y_min)/2

sowie die Verstärkungswerte

X_gain = K/(X_max - X_min)

und

Y_gain = K/(Y_max - Y_min)

auf der Basis der Maximalwerte X_max und Y_max und der Minimalwerte X_min und Y_min ermittelt, wobei K die vorbestimmte Konstante ist. Das Betätigungssignal D zur Erfassung der Störgröße wird ausgesetzt und die Anzeige der Anzeigevorrichtung gelöscht, wodurch das Ende der Erfassung der Störgröße angezeigt wird. Wenn der Störgrößen-Erfassungsschalter 3 eingeschaltet ist, um die Erfassung der Störgröße zu beginnen und das Fahrzeug sich dreht, werden die Korrekturwerte X_offset und Y_offset und die Verstärkungswerte X_gain und Y_gain und Korrektur der aus dem Ursprung verschobenen Ellipse (gemäß Fig. 11) in einen Kreis (gemäß Fig. 13), dessen Mittelpunkt im Ursprung liegt, ermittelt. Bei einer Umdrehung des Fahrzeugs um 360° wird der Erfassungsvorgang der Störgröße automatisch vollendet.

Wird der in Fig. 12B gezeigte Rechenvorgang nicht geführt bzw. geleitet, werden die Ausgangssignale X und Y gelesen und es werden anstelle der Korrektur der Ellipse zu einem Kreis mit dem Mittelpunkt im Ursprung auf der Basis der Ausgangssignale X und Y und der Störgröße gemäß Fig. 13 die Berechnungen

X′′ = (X - X_offset) · X_gain

und

Y′′ = (Y - Y_offset) · Y_gain

sowie

R = tan^-1 (X′′/Y′′)

durchgeführt, wobei ein korrigiertes Richtungssignal R entsprechend der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs gebildet wird.

Das Richtungserfassungssystem einschließlich der Recheneinrichtung 2 wird durch Einschalten der Stromversorgung mittels eines ausschließlich für das Richtungserfassungssystem vorgesehen Stromversorgungsschalters eingeschaltet. Alternativ dazu kann die Stromversorgung auch durch einen entsprechenden Schalter am Zündschloß des Fahrzeugs eingeschaltet werden. Unabhängig davon, ob der Stromversorgungsschalter ein- oder ausgeschaltet ist, wird die Störgröße nichtflüchtig gespeichert.

Aus der Störgröße kann ein Verstärkungswerte-Korrekturfaktor Gain berechnet werden durch die Beziehung

Gain = (Y_max - Y_min)/(X_max - X_min),

so daß die weiteren Berechnungen

X′′ = (X - X_offset) · Gain und Y′′ = (Y - Y_offset) · Gain

durchgeführt werden können.

Ferner kann der Störgrößen-Erfassungsschalter 3, der als Zeitsteuergenerator verwendet wird, mit gleicher Wirkung durch eine Sprach-Erkennungseinrichtung ersetzt werden, die den Beginn einer Störgrößen-Erfassung kennzeichnende Worte erkennt.

Claims

1. Richtungserfassungssystem für einen sich bewegenden Körper, insbesondere ein Fahrzeug, mit einem Magnetfeldsensor zur Erfassung zweier aufeinander senkrecht stehender Komponenten des am Ort des Magnetfeldsensors herrschenden Magnetfelds, einer Einrichtung zur Bestimmung der Richtung des sich bewegenden Körpers aufgrund der vom Magnetfeldsensor abgegebenen Signale entsprechend den beiden aufeinander senkrecht stehenden Komponenten des Magnetfelds, einer Einrichtung zur Bestimmung und Speicherung von Störgrößen des am Ort des Magnetfeldsensors herrschenden Magnetfelds bei einer vollständigen Drehung des sich bewegenden Körpers und einer Einrichtung zur Korrektur der vom Magnetfeldsensor ermittelten Signale aufgrund der erfaßten und gespeicherten Störgrößen zum Erhalt einer ungestörten Richtungsanzeige, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtung zur Bestimmung und Speicherung der Störgrößen jeweils der Maximalwert (X_max bzw. Y_max) und Minimalwert (X_min bzw. Y_min) der vom Magnetfeldsensor (1) abgegebenen Signale (X, Y) bestimmt und der Mittelwert aus der Summe von Maximalwert und Minimalwert als jeweiliger Korrekturwert (X_offset, Y_offset) gebildet wird und daß in der Korrektureinrichtung die Differenz (X′, Y′) zwischen diesen Korrekturwerten und den vom Magnetfeldsensor (1) abgegebenen Signalen (X, Y) zur Gewinnung eines korrigierten Richtungssignals (R) ermittelt wird.

2. Richtungserfassungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtung zur Bestimmung und Speicherung der Störgrößen zwei Verstärkungswerte (X_gain, Y_gain) ermittelt werden, indem eine vorbestimmte Konstante (K) jeweils durch die Differenz der ermittelten Maximalwerte und Minimalwerte geteilt wird, und daß in der Korrektureinrichtung im abgeschalteten Zustand eines Störgrößen- Erfassungsschalters (3) zur Gewinnung des korrigierten Richtungssignals (R) die ermittelte Differenz (X′, Y′) mit den ermittelten Verstärkungswerten (X_gain, Y_gain) multipliziert wird.

3. Richtungserfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtung zur Bestimmung und Speicherung der Störgrößen festgestellt wird, ob der Betrag des Vektors des korrigierten Richtungssignals (R) innerhalb oder außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und daß bei Überschreitung des vorbestimmten Bereichs ein anormaler Zustand des Magnetfelds angezeigt wird.

4. Richtungserfassungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Bereich durch einen Maximum- und einen Minimum-Grenzwert bestimmt ist, der den Betrag des Vektors des korrigierten Richtungssignals (R) um mindestens 10% über- bzw. unterschreitet.

5. Richtungserfassungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (4) zur Bestimmung der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers vorgesehen ist und daß in der Einrichtung zur Bestimmung und Speicherung der Störgrößen ein Warnsignal zur Anzeige eines anormalen Zustands erzeugt wird, wenn festgestellt wird, daß der Betrag des Vektors des korrigierten Richtungssignals (R) außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt und die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers größer als ein vorgegebener Wert ist.