DE3224633A1

DE3224633A1 - Course measuring device

Info

Publication number: DE3224633A1
Application number: DE19823224633
Authority: DE
Inventors: Akira Oobu Kuno; Muneaki Okazaki Matsumoto; Koji Toyokawa Numata
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1983-01-13
Also published as: JPS585610A

Abstract

A course measuring device for vehicles is described in which a course measuring sensor generates course measurement signals for a vehicle in response to the earth's magnetic field. Compensation switches or a magnetic card generate a compensation signal for compensating for the magnetic declination of a region in which the vehicle is moving. A microcomputer compares the output signals of the course measuring sensor with the compensation signal and calculates the accurate course direction of the vehicle for generating a course signal.

Description

Kursmeßvorrichtung Course measuring device

Die vorliegende Erfindung betrifft eineVorrichtung zum Messen des Kurses eines sich bewegenden Gegenstandes und zum Erzeugen eines Kurssignales.The present invention relates to a device for measuring the Course of a moving object and for generating a course signal.

Bei einer bekannten Kursmeßvorrichtung wird die magnetische Deklination eines Gebietes, in dem der sich bewegende Gegenstand, d.h. ein- Fahrzeug, eingesetzt wird, bestimmt, indem man Bezugsmaterial , wic beispielsweise eine naturwissenschaftliche chronologische Tabelle, verwendet und einen Kursmeßsensor vorläufig um einen Winkel rotieren läßt, der der magnetischen Deklination entspricht, und danach den Sensor am sich bewegenden Gegenstand anbringt, um auf diese Weise einen Kompensationswert für die magnetische Deklination des Gebietes, in dem das Fahrzeug eingesetzt wird, zu erhalten.In a known course measuring device, the magnetic declination an area in which the moving object, i.e. a vehicle, is used is determined by using reference material, such as a scientific one chronological table, used and a heading sensor tentatively at an angle rotates, which corresponds to the magnetic declination, and then the sensor attaches to the moving object in order to provide a compensation value in this way for the magnetic declination of the area in which the vehicle is used, to obtain.

Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß der erhaltene Kompensationswert für die magnetische Deklination festliegt, da man den Kursmeßsensor vorher rotieren läßt und an dem sich bewegenden Gegenstand anbringt. Dies hat zur Folge,. daß dann, wenn sich der Gegenstand in einem anderen Gebiet bewegt, das eie magnetische Deklination aufweist, die sich von der tlcs best immten Gebietes unterscheidet, die magnetische Deklination nicht in zufriedenstellender Weise kompensiert und ein genaues Kurssignal nicht erzeugt werden kann.However, this known device has the disadvantage that the obtained Compensation value for the magnetic declination is fixed, because one of the course measuring sensor rotates beforehand and attaches to the moving object. This has to Episode,. that when the object moves in another area, the eie has magnetic declination that differs from the tlcs best immten Area differs, the magnetic declination is not more satisfactory Way compensated and an accurate course signal can not be generated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kursmeßvorrichtung zu schaffen, mit der die vorstehend erwähnten Nachteile des Standes der Technik ausgeschaltet werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kursmeßvorrichting gelöst, bei der ein gewünschter Kompensationswert für die magnetische Deklination durch einen externen Vorgang und in Ansprache auf ein Kompensationssignal für die magnetische Deklination, das den voreinstellbaren Kompensationswert für die magnetische Deklination anzeigt, voreingestellt wird und bei der Kursmeßsignale von Kursmeßeinrichtungen erzeugt werden, die einen Rechner für einen Kursmeßsensor umfassen, der den Kurs des sich bewegenden Gegenstandes errechnet und ein Kurssignal erzeugt, so daß auf diese Weise die magnetische Deklination eines Gebietes, in dem sich der Gegenstand bewegt, kompensiert und ein genaues Kurssignal erzeugt wird.The invention is based on the object of a course measuring device to create, with the above mentioned disadvantages of the prior art can be switched off. According to the invention, this object is achieved by a course measuring device solved, at which a desired compensation value for the magnetic declination by an external process and in response to a compensation signal for the magnetic declination, which is the preset compensation value for the magnetic Displays declination, is preset and in the course measuring signals from course measuring devices are generated, which include a computer for a course measuring sensor that the course of the moving object is calculated and a course signal is generated so that on this way the magnetic declination of an area in which the object is located moved, compensated and an accurate course signal is generated.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles in Verb i ndui0g mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Sämtj iche Teile können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Es zeigen: Figur 1 ein Schaltdiagramm für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 2 eine Reihc von Wellenformen (1), (2), (3) und (4); Figur 3 ein Diagramm zur Erläutcrung der Wirkungsweise der Kursmeßeinrichtung; Figur 4 ein Fließdiagramm, das die Rechenoperationen eines Mikrocomputers zeigt; und die Figuren 5 und 6 perspektivische Ansichten von Magnetkarten, die zum Kompensieren der magnetischen Deklination eingesetzt werden.The invention is now based on an embodiment in verb i ndui0g explained in detail with the drawing. All parts can be essential to the invention Be meaning. The figures show: FIG. 1 a circuit diagram for an exemplary embodiment the invention; Figure 2 shows a series of waveforms (1), (2), (3) and (4); figure 3 is a diagram for explaining the mode of operation of the course measuring device; Figure 4 Fig. 3 is a flow chart showing the arithmetic operations of a microcomputer; and the FIGS. 5 and 6 are perspective views of magnetic cards used for compensating magnetic declination.

Die in Figur 1 dargestellte Schaltung enthält eine Kursmeßeinrichtung 1, einen Mikrocomputer 2, Kompensationsschalter 3 für die magnetische Deklination und eine Anzeige 4 zum Anzeigen des Kurses eines Fahrzeuges in Ansprache auf den Ausgang des Mikrocomputers 2.The circuit shown in Figure 1 contains a course measuring device 1, a microcomputer 2, magnetic declination compensation switch 3 and a display 4 for displaying the course of a vehicle in response to the Microcomputer output 2.

Die Kursmeßeinrichtung 1 umfaßt einen Kursmeßsensor 10, der einen Kern 1C aus ferromognetischem Material, eine um den Kern 1C gewickelte Erreger-Wicklung 1D und Ausgangswicklungen 1A und 1B aufweist, die um den Kern 1C herumgewickelt sind und sich rechtwinklig überschneiden. Ein Schwingkreis 11 dient dazu, ein rechteckiges Signal A (. (1) in Figur 2) zum Erregen der Erregerwicklung 1D mit einer Frequenz f zu erzeugen. Das Magnetfeld des Kernes 1C variiert in Abahängigkeit von der llori zontalkomponente II des Magnetfeldes der Erde, das am Kursmeßsensor 10 anliegt, so daß von den Ausgangswicklungen 1A und 1B ein Ausgangssignal erzeugt wird, das zu dem im Kern 1C erzeugten Magnetfeld proportional ist. Filter 12 A und 12 B der gleichen Konstruktion umfassen einen Kondensator und einen Widerstand und erzeugen Ausgangssignale X und Y einer Frequenz 2f, die den Signalen (2) und (3) in Figur 2 entsprechen. Die Signale X und Y werden über Verstär- kerschaltungen 13A und 13B verstärkt und dann in Ansprache auf das Signal C in (4) von Figur 2 von einer Timing-Schaltung 14 von Halteschaltungen 15A und 15B abgetastet und gehalten. Auf diese Weise liegen an den Polen 15a und 15b Kursmeßsignale x und y an. Wenn die Horizontalkomponente H des Magnetfeldes der Erde untcr einem Winkel # relativ zur Ausgangswicklung 1B anliegt, können die Beziehungen zwischen den Kursmeßsignalen x und y und der Hori zontalkomponente H des Magnetfeldes der Erde durch die nachfolgenden Gleichungen wiedergegeben werden: x = Kil sin g y = Kil cos G wobei K eine Konstrante ist. Wenn der Kursmeßsensor 10 um.3600 (9 = 0 bis 360°) gedreht wird, wobei die Vertikalrichtung des Magnetfeldes der Erde als Drehachse dient, oder wenn das Fahrzeug einmal gedreht wird, nchmen die geometrischen Orte der resultierenden Vektoreii der Kursmeßsignale x und y (in Volt) die Form eines Kreises an, der einen Radius KH aufweist, wie in Ii gur 3 gezeigt ist.The course measuring device 1 includes a course measuring sensor 10, the one Core 1C made of ferromagnetic material, an excitation winding wound around core 1C 1D and output windings 1A and 1B wound around the core 1C and intersect at right angles. A resonant circuit 11 is used to create a rectangular Signal A (. (1) in Figure 2) for exciting the excitation winding 1D with a frequency to generate f. The magnetic field of the core 1C varies depending on the llori zontalkomponente II of the earth's magnetic field, which is applied to the course measuring sensor 10, so that an output signal is generated from the output windings 1A and 1B which is proportional to the magnetic field generated in the core 1C. Filters 12 A and 12 B of the same construction include a capacitor and a resistor and generate Output signals X and Y of a frequency 2f, which correspond to signals (2) and (3) in FIG 2 correspond. The signals X and Y are amplified circuits 13A and 13B amplified and then in response to signal C in (4) of FIG sampled and held by a timing circuit 14 of hold circuits 15A and 15B. In this way, course measurement signals x and y are applied to poles 15a and 15b. if the horizontal component H of the earth's magnetic field at an angle #relative is applied to the output winding 1B, the relationships between the course measurement signals x and y and the horizontal component H of the earth's magnetic field by the following Equations are reproduced: x = Kil sin g y = Kil cos G where K is a constant is. If the heading sensor 10 is rotated by 3600 (9 = 0 to 360 °), the Vertical direction of the earth's magnetic field serves as the axis of rotation, or when the vehicle is rotated once, the geometric locations take the resulting vectorsii the course measurement signals x and y (in volts) have the shape of a circle with a radius KH, as shown in Figure 3 is shown.

Die Kompensationse inrichtung 3 für die magnetische Deklination umfaßt ncun normalerweise offene Schalter 31 bis 39, von denen der normalerweise offene Schalter 31 unterscheidet, ob es sich bei der magnetischen Deklination des Magnetfeldes der Erde um eine Ostdeklination oder oinc Westdeklination handelt. Der normalerweise offene Schalter 31 wird bei Vorhandensein einer Ostdekl inat ion im "EIN"-Zustand verwendet I)ic normalerweise oFfenen Schalter 32 bis 35 dienen dazu, die Zehner der magnetischen Deklination in der Form von Binärzahlen voreinzustellen, während die normalerweise offenen Schalter 36 bis 39 dazu dienen, die Einer der magnetischen Deklination in der Form von Binärzahlen voreinzustellen. In Tokio beträgt beispielsweise die magnetische Deklination etwa 0° West, so daß daher nur die Schalter 37 und 38 eingeschaltet werden (0 0000 0110). In Los Angelas beträgt die magnetische Deklination etwa 15° Ost, so daß daher nur die Schalter 31, 35, 37 und 39 eingeschaltet werden (1 0001 0101). Während bei dieser Ausführungsform für jeweils 1O der magnetischen Deklination eine Kompensation vorgenommen wird, kann naturgemäß auch für jeweils 0,1° der magnetischen Deklination eine Kompensation erreicht werden, indem einfacherweise die Anzahl der normalerweise offenen Schalter um 4 erhöht wird.The compensation device 3 for the magnetic declination includes ncun normally open switches 31 to 39, of which the normally open Switch 31 distinguishes whether it is the magnetic declination of the magnetic field earth is an east declination or oinc west declination. Usually open switch 31 is in the presence of an Ostdekl inat ion in the "ON" state I) ic normally open switches 32 to 35 are used to set the tens the magnetic declination in the Preset the form of binary numbers, while the normally open switches 36 to 39 are used to control the one of the magnetic declination in the form of binary numbers. In Tokyo is For example, the magnetic declination is about 0 ° West, so therefore only the switches 37 and 38 are switched on (0 0000 0110). In Los Angelas the magnetic one is Declination about 15 ° East, so that only switches 31, 35, 37 and 39 are switched on (1 0001 0101). While in this embodiment for each 1O of the magnetic Declination a compensation is made can naturally also for each 0.1 ° of magnetic declination can be compensated by simply the number of normally open switches is increased by 4.

Die in Figur 1 dargestellte Rechnereinrichtung 2 umfaßt einen Mik@@@amputer bekannter Bau@rl und lührt die in Figur 4 angegebenen Rechneroperationen durch. Diese werden nunmehr beschrieben. Die Kursmeßsignale x und y von der Kursmeßeinrichtung 1 werden eingelesen und # = tan -1 (x/y) wird aus diesen Signalen errechnet. The computer device 2 shown in Figure 1 comprises a Mik @@@ amputer known Bau @ rl and performs the computer operations indicated in Figure 4 through. These will now be described. The course measurement signals x and y from the course measurement device 1 are read in and # = tan -1 (x / y) is calculated from these signals.

Danach wird ein magnetisches Deklinations-Kompensationssigna #c eingelesen, so daß dann, wenn es sich um eine Ostdeklination handelt (wenn der Schalter 31 eingeschaltet ist), #' = 9 - #c errechnet, und dann, wenn es sich um eine Westdeklination handelt, #' = 9 + 9c errechnet wird. Auf diese Weise wird ein Kurssignal 9' erzeugt, das dem Kurs des Fahrzeuges entspricht.Then a magnetic declination compensation signal #c is read in, so that when it is an east declination (when the switch 31 is turned on is), # '= 9 - #c calculated, and then, if it is a west declination, # '= 9 + 9c is calculated. In this way, a course signal 9 'is generated that corresponds to the course of the vehicle.

Während bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Kompensationseinrichtung für die magnetische Deklination die normalerweise offenen Schalter 31 - 39 umfaßt, die zu Kompensationszwecken ein- und ausgeschaltet werden, ist es auch möglich, für jedes Gebiet eine Kompensationskarte für die magnetische Deklination vorzu- sehen, deren Form eine Identifizierung des Kompensationswertes für das jeweilige Gebiet ermöglicht, wie in Figur 5 gezeigt'und die so eingegeben werden kann, daß die auf der Karte wiedergegebene magnetische Deklination des entsprechenden Gebietes automatisch gelesen und die gewünschte Kompensation vorgesehen wird. While in the embodiment described above, the compensation device for the magnetic declination includes the normally open switches 31 - 39, which are switched on and off for compensation purposes, it is also possible to A compensation map for the magnetic declination must be provided for each area. see, the form of which identifies the compensation value for the respective area allows, as shown in Figure 5 and which can be entered so that the the map will automatically display the magnetic declination of the corresponding area read and the desired compensation is provided.

Was das Lesen der Karte anbetrifft, so kann eine Seite derselben mit einer oder mehreren Einkerbungen versehen sein, wie iii Figur 5 gezeigt, so daß der Unterschied zwischen einer Ost- und Wcstdeklination und die Größe der Kompensation der Deklination in Abhängigkeit von einem Ein- und Ausschalten der Schalter gelesen werden, das durch die Einkerbungen bein Einstecken der Karte verursacht wird. Zur Unterscheidung können ferner Fototransistoren eingesetzt werden. Das Lesen kann auch dadurch durchgeführt werden, daß die Einkerbungen der Karte durch Kapazitätsänderungen, magnetische Änderungen oder Widerstandsänderungen erfaßt werden. Bei der Karte kann es sich auch um einen Magnetkartentyp handeln, der heutzutage beispielsweise bei Geldinstituten etc. weite Verbreitung findet.As far as reading the card is concerned, one side of the card can with be provided with one or more notches, as shown iii Figure 5, so that the difference between an east and west declination and the size of the compensation read the declination depending on turning the switch on and off caused by the notches when the card was inserted. To the In addition, phototransistors can be used to differentiate. Can read can also be carried out in that the notches in the card are caused by capacity changes, magnetic changes or changes in resistance are detected. With the card can it is also a type of magnetic card, which nowadays is, for example, Financial institutions etc. is widely used.

Bei dem Kursmeßsensor 10 dieses Ausführungsbeispiels handelt es sich um einen Ringkern-Magnetfeldmesser. Es versteht sich jedoch, daß dieser Sensor auch durch irgendeinen anderen Typ eines Magnetfeldmessers, eine Hallvorrichtung o.ä. ersetzt werden kann.The heading sensor 10 of this embodiment is around a toroidal magnetic field meter. It should be understood, however, that this sensor also by some other type of magnetic field meter, Hall device, or the like. can be replaced.

Ferner kann die Rechnereinrichtung 2 durch eine Kombination von Komparator-Schaltungen, Addier-Schaltungen ctc. rcalisi.crt werden, so daß ein Analog-Rechner anstclle eines Digital-Rechners zum Einsatz kommt.Furthermore, the computer device 2 can be made by a combination of comparator circuits, Adding circuits ctc. rcalisi.crt so that an analog computer instead of a Digital computer is used.

Es vcrsteht sich, daßidti.e Erfindung auch nicht nur für Landfahrzeuge geeignet, sondern ebenfalls bei Schiffen, Flugzeugen und anderen Meßeinrichtungen Anwendung finden kann.It goes without saying that this invention is not only applicable to land vehicles suitable, but also for ships, airplanes and other measuring devices Can apply.

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Claims

Claims 1. Course measuring device, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h a course measuring device (10) attached to a moving object is attached and is used to measure the magnetic field of the earth, a compensation device (3), which can be preset by an external process to compensate for the magnetic declination of an area in which the object is moving Generate compensation signal, and a computer (2), which is based on the course measurement signals and the compensation signal is responsive to the course of the moving object to calculate and generate a course signal.

2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the compensation device (3) has a selector switch (31) for selecting one East declination or a west declination of the earth's magnetic field and a multitude of presettable switches (32-39), which are used to adjust the size of the Serve the declination of the earth's magnetic field.

3. Apparatus according to claim 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the selector switch and each of the presettable switches each as normally open switch are formed.

4. Apparatus according to claim 1, d a.d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the compensation device (3) comprises a magnetic card which either an east declination or a west declination of the earth's magnetic field as well as their Size saves.

5. The device according to claim 4, since d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the magnetic card has notches for choosing an east declination or a West declination of the earth's magnetic field and further notches for setting the magnitude of the declination of the earth's magnetic field.

6. Course measuring device for vehicles, g e k e n n n -z e i c h n e t d u r c a course sensor (10), which is used to measure the magnetic field of the earth at cincIn moving vehicle is attached, a compensation device (3), the can be preset by an external process in order to compensate for the magnetic Declination of an area in which the vehicle is moving, a compensation signal to generate, and a microcomputer (2), which is based on the course measurement signals and the compensation signal responds and repeatedly executes the following functions: It reads the measuring signal of the course sensor, calculates the course direction of the vehicle reading the compensation signal from the compensation device from the read-in course measurement signal; Compensate the calculated course direction through the read compensation signal; and generate the compensated calculated value for the course.

7. Course measuring device for vehicles, g e k e n n n z e i c hn e t d u r c h a course measuring sensor (10), which is used to detect the magnetic field of the earth is attached to a moving vehicle, a compensation device (3), which can be preset by an external process in order to compensate for the magnetic Declination of an area in which the vehicle is moving, a compensation signal to generate, and a microcomputer (2), which on the course measurement signals and the.

Compensation signal responds to the course of the moving vehicle calculated and a course signal generated, the course measuring sensor having a core (1C), a Excitation coil (1D) wrapped around the core, two output coils CA, IB), which are wrapped around the core and intersect at right angles 6 and one Oscillator (11) for exciting the excitation coil includes uid the microcomputer (2) in wict1crholtcr way the following functions are carried out: Reading of horizontal and vertical component signals of the heading sensor, calculating a tangent value the horizontal and vertical component signals; Reading a compensation value from the compensation device; Compensate the calculated tangential value by the compensation value, and Generate a compensated calculated Tangent value.