DE3305054C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompaß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. einen Kompaß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Ein derartiger Kompaß findet insbesondere in Fahrleitsystemen von automatischen Fahrzeugen Anwendung, die dazu verwendet werden, um während der Fahrt die Richtung zum Fahrziel anzuzeigen.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Fehlerkorrektur bei einem derartigen Kompaß, mittels der ein sich dynamisch ändernder Störfeldeinfluß erfaßt bzw. kompensiert werden kann.

Ein gattungsgemäßer Kompaß ist bereits aus der DE-OS 26 51 678 bekannt. Bei dem bekannten Kompaß werden die Magnetfeldkomponenten in den drei senkrecht aufeinanderstehenden Raumrichtungen gemessen. Die einzelnen Magnetfeldkomponenten werden in einer Schaltung zu einem Signal zusammengefaßt, das den Betrag des Gesamtmagnetfeldes darstellt. Dieses Betragssignal wird in der Vergleichsschaltung mit einem vorgegebenen Wert verglichen, um eine Amplitudenabweichung des gemessenen Magnetfeldsignales von einer vorgegebenen Magnetfeldgröße feststellen zu können. Bei Auftreten einer unzulässigen Amplitudenabweichung des gemessenen Magnetfeldsignales schaltet der bekannte Kompaß auf ein Ersatz-Richtungsanzeigesystem um. Der bekannte Kompaß ist nicht in der Lage, einen unzulässig hohen Störfeldeinfluß zu ermitteln und kann gleichfalls nicht den Einfluß eines Störfeldes kompensieren.

Die DE-OS 17 73 508 offenbart einen Kompaß für die Fahrzeugnavigation. Wie auf den Seiten 6 und 7 dieser Druckschrift ausgeführt wird, tritt bei einem in einem Fahrzeug eingebauten Kompaß eine Fehlgröße auf, die durch die Metallmasse des Fahrzeugs sowie durch metallische Magnetmassen des Fahrzeugs bestimmt ist. Zur Kompensation derartiger Störgrößen ist bei dem bekannten Kompaß eine Speichereinrichtung vorgesehen, in der Parameter abgespeichert sind, die bestimmte Störgrößen des durch das Fahrzeug erzeugten Magnetfeldes darstellen, wobei diese Störgrößen für den jeweiligen Fahrzeugtyp durch einen Vorversuch bestimmt worden sind. Mit dem bekannten Kompaß kann jedoch nur dann eine Kompensation des durch das Fahrzeug erzeugten Magnetfeldes bei der Messung des Erdmagnetfeldes erreicht werden, wenn das durch das Fahrzeug erzeugte Magnetfeld unveränderlich bleibt. Dies ist jedoch in der Praxis niemals der Fall. Jegliche Abweichungen in dem durch das Fahrzeug erzeugten Magnetfeld führen zu Fehlern in der Anzeige des Erdmagnetfeldes und somit zu Fehlern in der Richtungsanzeige.

Die DE-OS 23 22 778 zeigt einen weiteren Kompaß mit einer Kompensationsschaltung zum Kompensieren des Einflusses eines durch das Fahrzeug erzeugten Magnetfeldes. Die Kompensationsschaltung dient jedoch nur der Kompensation eines konstanten, also zeitlich unveränderlichen, durch das Fahrzeug selbst erzeugten Magnetfeldes. Jegliche Abweichungen in dem durch das Fahrzeug erzeugten Magnetfeld, die beispielsweise schon dadurch hervorgerufen werden können, daß das Fahrzeug längere Zeit in einer bestimmten Himmelsrichtung steht und damit vormagnetisiert wird, führen zwangsweise zur Beeinflussung der Messung der Richtung aufgrund des Erdmagnetfeldes.

In der älteren Anmeldung DE-OS 31 36 505 ist eine Kompaßmeßschaltung vorgeschlagen, die jedoch nur zur Kompensation eines unveränderlichen, konstanten Störmagnetfeldes dient.

Auch die ältere Anmeldung DE-OS 31 41 439 schlägt lediglich einen Kompaß vor, bei dem dynamische Störmagnetfelder weder erfaßt noch kompensiert werden können.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kompaß mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. einen Kompaß mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 3 so weiterzubilden, daß eine fehlerhafte Messung auch dann nicht auftritt, wenn eine Störkomponente des gemessenen Magnetfeldes zeitlichen Schwankungen unterworfen ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Kompaß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und bei einem Kompaß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 gelöst.

Der erfindungsgemäße Kompaß gemäß Anspruch 1 ermöglicht die Erzeugung eines Fehlersignales, wenn das erste Signal bei der vorbestimmten Phase den Bezugswert überschreitet. Damit kann bei Vorliegen des Fehlersignales die als fehlerhaft erkannte Richtungsanzeige außer Betracht gelassen werden.

Der erfindungsgemäße Kompaß gemäß Anspruch 3 führt eine Kompensation des gemessenen Magnetfeldes durch Beseitigung des Einflusses des dynamischen Störmagnetfeldes durch.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kompasses sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Fahrtleitsystems;

Fig. 2 eine Darstellung, die ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeugorientierung bezüglich des Erdmagnetfeldes zeigt, welches bei dem Fahrtleitsystem von Fig. 1 durchgeführt wird;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispieles des Magnetkompasses, der in dem Fahrtleitsystem von Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 4 eine vergrößerte, perspektivische Darstellung eines wichtigen Teiles des Magnetkompasses von Fig. 3;

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm des Magnetkompasses von Fig. 3;

Fig. 6a bis 6c Darstellungen der Betriebsweise der Magnetspulen in dem Magnetkompaß von Fig. 3;

Fig. 6d bis 6f Signalpegel bei der Magnetspulenlage, die jeweils in Fig. 6a bis Fig. 6c dargestellt ist;

Fig. 7 eine erläuternde Darstellung der Art, in der das Störmagnetfeld ermittelt werden kann;

Fig. 8 eine Darstellung einer Art der Korrektur der ermittelten Richtung zur Beseitigung des Einflusses des Störmagnetfeldes;

Fig. 9 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Fahrzeug-Fahrtentfernungsfühlers, wie er in dem Fahrtleitsystem von Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 10 eine Vorderansicht eines Tastenfeldes, das als Eingabeeinheit des Fahrtleitsystems von Fig. 10 dient;

Fig. 11 eine Vorderansicht einer Anzeige in dem Fahrtleitsystem von Fig. 1;

Fig. 12a bis 12d jeweils Anzeigen der Richtung und der verbleibenden Entfernung bei den Punkten a, b, c, d in Fig. 13;

Fig. 13 eine Darstellung einer beispielhaften Fahrzeugfahrtroute von einem Startpunkt a zu einem Zielort D;

Fig. 14 eine beispielhafte Anordnung des Magnetkompasses, der als Richtungsfühler dient, des Entfernungsfühlers, des Tastenfeldes und der Anzeige in einem Kraftfahrzeug;

Fig. 15 ein Blockdiagramm eines Fehlerdetektors;

Fig. 16 ein Blockdiagramm eines Phasendetektors in dem Fahrtleitsystem von Fig. 1;

Fig. 17 eine Zeitdarstellung der Betriebsweise des Phasendetektors von Fig. 16;

Fig. 18 ein Blockdiagramm einer arithmetischen Schaltung des Fahrtleitsystems von Fig. 1;

Fig. 19 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Größe des Erdmagnetfeldes, der Größe des Ausgangssignals des magnetischen Kompasses und des Störmagnetfeldes, die den Einfluß des Störmagnetfeldes bei der Ermittlung des Erdmagnetfeldes zeigt;

Fig. 20 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 19, die jedoch den Zustand des Magnetkompasses zeigt, wenn das Störmagnetfeld einen vorbestimmten hinnehmbaren Pegel übersteigt;

Fig. 21 ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Fahrtleitsystems;

Fig. 22 ein Blockdiagramm von Details der Korrekturschaltung in dem Fahrtleitsystem von Fig. 21;

Fig. 23 eine Logik zur Erfassung des Einflusses des Störmagnetfeldes auf die Ermittlung des Erdmagnetfeldes in dem Fahrtleitsystem von Fig. 21;

Fig. 24 ein Blockdiagramm einer arithmetischen Schaltung in dem Fahrtleitsystem von Fig. 21;

Fig. 25 eine Zeitdarstellung der Betriebsweise der Korrekturschaltung von Fig. 22;

Fig. 26 ein schematisches Blockdiagramm eines dritten Fahrtleitsystems;

Fig. 27 ein Blockdiagramm der Korrekturschaltung in dem Fahrtleitsystem von Fig. 26;

Fig. 28 eine zu der in Fig. 23 gezeigten Darstellung ähnliche Darstellung, die die Logik zur Erfassung des Einflusses des Störmagnetfeldes auf die Ermittlung der Fahrzeugrichtung darstellt; und

Fig. 29 ein schematisches Blockdiagramm eines vierten Fahrtleitsystems.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird die allgemeine Bauweise eines ersten Fahrtleitsystems in Fig. 1 dargestellt. Das Fahrtleitsystem enthält einen Richtungsfühler 10 zum Ermitteln der Lage des Fahrzeugs und einen Entfernungsfühler 20 zum Ermitteln der Fahrtentfernung des Fahrzeugs. Eine arithmetische Schaltung 30 enthält einen Mikrocomputer und ist einer Eingabeeinheit 40 zum Aufnehmen von Zielortdaten zugeordnet. Die Zielortdaten werden einer Landkarte in x- und y-Koordinaten bezüglich Koordinatenachsen, die auf einen Startpunkt zentriert sind, entnommen. Die arithmetische Schaltung 30 verarbeitet die Zielortdaten, um die Richtung zum Zielort bezüglich des Startpunktes und die Entfernung zwischen dem Zielort und Startpunkt abzuleiten.

Die arithmetische Schaltung 30 empfängt ebenso Richtungsdaten von dem Richtungsfühler 10 und Entfernungsdaten von dem Entfernungsfühler 20. Auf der Basis der Richtungsdaten und Entfernungsdaten bestimmt die arithmetische Schaltung die Fahrzeuglage, ausgedrückt in x-y-Koordinaten, auf die nachfolgend als "Positionsdaten" bzw. "Lagedaten" Bezug genommen wird. Aufgrund der Zielortdaten und der Positionsdaten bestimmt die arithmetische Schaltung die Richtung zum Zielort bezüglich der Fahrzeuglage und die Entfernung zwischen dem Zielort und der Position des Fahrzeugs.

Auf der Basis der bestimmten Richtung zum Zielort und der Entfernung vom Zielort steuert die arithmetische Einheit eine Anzeige 50. Der Richtungsfühler 10 ermittelt das Erdmagnetfeld und erzeugt ein das Erdmagnetfeld anzeigendes erstes Signal S₁ und ein ein Bezugssignal darstellendes zweites Signal S₂. Das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ ist ein sinusförmiges Signal, und das Bezugssignal ist ein Pulssignal, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ und das Bezugssignal werden über einen Fehlerdetektor 70 (Vergleichsschaltung), an einen Phasendetektor 60 angelegt. Der Fehlerdetektor 70 wird später detailliert beschrieben. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ermittelt der Phasendetektor 60 eine Veränderung des das Erdmagnetfeld anzeigenden Signales S₁ bei einem Null-Durchgang während des Ansteigens des Signales vom Negativen zum Positiven hin und die vordere Kante des Bezugssignales S₂. Aufgrund der ermittelten Merkmale des das Erdmagnetfeld anzeigenden Signals S₁ und des Bezugssignals S₂ erzeugt der Phasendetektor ein Phasensignal S _R , das die Differenz R zwischen den jeweiligen Signalphasen anzeigt. Diese Signalphasendifferenz R entspricht der winkelmäßigen Differenz zwischen der Fahrzeugausrichtung und dem magnetischen Nordpol. Das Phasensignal S _R ist ein binäres Signal, das die Fahrzeugrichtung darstellt und daher die Richtungsdaten in Seitenwinkel-Ausdrücken angibt. Der Seitenwinkel ist in eine Mehrzahl von Richtungen aufgeteilt, z. B. in 256 Richtungen, und jede Richtung ist durch eine besondere Binärzahl ausgedrückt. In der Praxis ist die Binärzahl für jede Richtung auf die Westrichtung bezogen, d. h. in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Richtung Westen 0, die Nordrichtung entspricht 64, die Ostrichtung ist 128 und die Südrichtung ist 192.

Andererseits ist der Entfernungsfühler dazu geeignet, ein Entfernungssignal S₃ von der Art einer Pulskette zu erzeugen, wobei jeder Puls eine bestimmte Fahrtentfernung anzeigt. Das Entfernungssignal S₃ wird einem Entfernungszähler 80 zugeführt, der die Entfernungssignale zählt und ein die Richtung anzeigendes Zählsignal S erzeugt, das die Entfernung anzeigt, die das Fahrzeug vom Startpunkt aus zurückgelegt hat. Die arithmetische Schaltung 30 empfängt sowohl das Phasensignal S _R von dem Phasendetektor 60 wie auch das die Entfernung angebende Zählsignal S von dem Entfernungszähler 80. Ebenso empfängt die arithmetische Schaltung 30 die Zielortdaten von der Eingabeeinheit 40, die durch die x- und y-Koordinaten bezüglich des Startpunktes auf einer Koordinaten-Landkarte gegeben sind. Es sei hier angenommen, daß die x- und y-Koordinaten des Startpunktes und des Zielortes jeweils (x ₀, y ₀) und (x _d , y _d ) sind, wobei die Entfernung L zwischen dem Startpunkt (x₀, y₀) und dem Zielort (x _d, y _d ) aus folgendem Ausdruck abgeleitet werden kann:

Die Richtung R₀ vom Startpunkt zum Zielort bezüglich Norden kann aus folgender Gleichung berechnet werden:

Andererseits können unter der Voraussetzung, daß das Fahrzeug in die Richtung R₁ fährt und daß die aufaddierte Entfernung vom Startpunkt gleich ds ist, die momentanen x- und y-Koordinaten (x₁, y₁) des Fahrzeugs folgendermaßen ermittelt werden:

x₁ = x₀ + cos R₁ · ds (3)
y₁ = y₀ + sin R₁ · ds (4)

Auf der Basis der Fahrzeugpositionsdaten (x₁, y₁) und der Zielortdaten (x _d , y _d ) berechnet die arithmetische Schaltung 30 die Entfernung L₁ zwischen der Fahrzeuglage und dem Zielort sowie die Richtung R _a zum Zielort in periodischer Weise. Die arithmetische Schaltung 30 erzeugt daraufhin ein Anzeigesteuersignal S₄, das die ermittelte Entfernung L₁ und die ermittelte Richtung R _a anzeigt. Das Anzeigesteuersignal S₄ wird der Anzeige 50 zugeführt, um die Anzeige auf den neuesten Stand zu bringen.

Der Fehlerdetektor 70 ermittelt den Fehler in dem das Erdmagnetfeld anzeigenden Signal S₁, um ein Alarmsignal S₅ zu erzeugen, wenn der ermittelte Fehler einen vorbestimmten hinnehmbaren Bereich überschreitet. Um den Fehler in dem das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signal S₁ zu erfassen, vergleicht der Fehlerdetektor 70 den Signalpegel des das Erdmagnetfeld anzeigenden Signales mit einem Bezugswert. Wenn die Differenz zwischen dem Pegel des das Erdmagnetfeld anzeigenden Signals und dem Bezugswert einen vorgegebenen erlaubten Bereich übersteigt, wird das Alarmsignal S₅ der Alarmeinheit 90 zugeführt. Die Alarmeinheit 90 hat einen Summer, eine Alarmlampe oder ein ähnliches Anzeigegerät, um anzuzeigen, daß der Fehler in dem das Erdmagnetfeld anzeigenden Signal S₁ den erlaubten Bereich übersteigt und zeigt damit an, daß der Richtungsfühler fehlerhaft gearbeitet hat.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen Details des Richtungsfühlers 10, der in dem obengenannten Fahrtleitsystem verwendet wird. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, enthält der Richtungsfühler 10 ein Paar von Magnetspulen 102 und 104, die mit einer Drehwelle 106 gedreht werden können, die koaxial mit der Antriebswelle 108 eines Elektromotors 110 verbunden ist. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, hat jede Magnetspule 102 und 104 einen magnetischen Kern 112.

Die Magnetspulen 102 und 104 sind elektrisch miteinander verbunden und derart angeordnet, daß sie eine Veränderung des kombinierten Ausgangspegels in Abhängigkeit zu einer vertikalen Komponente des Erdmagnetfeldes beseitigen.

Der Richtungsfühler 10 enthält ferner einen Photofühler 114 und einen Photounterbrecher 116, der die Drehlage der Magnetspulen 102 und 104 ermittelt. Der Photofühler 114 erzeugt ein Bezugssignal (zweites Signal S₂) vom Rechteckpuls-Typ, wie es in Fig. 6 (E) dargestellt ist, wenn die Magnetspulen 102 und 104 in einer vorbestimmten Drehlage sind. Die Magnetspulen 102 und 104 sind einander zugeordnet, um die horizontale Komponente des Erdmagnetfeldes zu ermitteln, wie es in Fig. 6 (A) bis Fig. 6 (C) dargestellt ist. Die Magnetspulen 102 und 104 erzeugen an ihrem Ausgang das das Erdmagnetfeld anzeigende sinusförmige erste Signal S₁, wie es in Fig. 6 (D) gezeigt ist.

Der Richtungsfühler 10 enthält ebenfalls einen Korrektursignal- Generator 118 mit einer von Hand einstellbaren Korrekturauswahlschaltung 120. Die Korrekturauswahlschaltung 120 korrigiert den Fehler in dem das Erdmagnetfeld anzeigenden Signal aufgrund des Magnetfeldes des Fahrzeugs selbst, in dem der Korrektursignalpegel des Korrektursignalgenerators 118 eingestellt wird. Der Korrektursignalgenerator 118 erzeugt Signale, wie sie in Fig. 6 (F) dargestellt sind, die einen Phasenversatz von 90° zueinander haben und jeweils die Ost-West-Komponente und die Nord-Süd- Komponente darstellen. Die Korrekturauswahlschaltung 120 kann betätigt werden, um das das Erdmagnetfeld anzeigende Signal bezüglich eines Magnetkompasses oder einer Richtungsanzeige 122 einzustellen, wie es in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist.

In den Fig. 7 und 8 wird das Fahrzeug mit dem Richtungsfühler 10 auf der Richtungsanzeige 122 aufgestellt und nach Norden ausgerichtet. In dieser Lage wird das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ überprüft, um den Fehler Δ R zu ermitteln, wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 8 angegeben ist.

Ähnliche Richtungsfühler zur Ermittlung der Fahrzeugrichtung sind in der Fachzeitschrift SAE/SP.80/458/SO2.50 unter dem Titel "Magnetic Field Sensor and Its Application to Automobiles" von Hisatsugo Ito und anderen beschrieben, wobei dieser Artikel durch die Gesellschaft der Automobilingenieure (SAE) veröffentlicht wurde. Durch Angabe dieser Fundstelle erübrigt sich eine genauere Beschreibung dieser Richtungsfühler.

Fig. 9 zeigt den Entfernungsfühler 20 in dem Fahrtleitsystem von Fig. 1. Der Entfernungsfühler 20 ist längs einer Tachometerleitung angeschlossen, um ein Entfernungssignal vom Puls-Typ mit einer zur Fahrzeuggeschwindigkeit proportionalen Frequenz zu erzeugen. Der Entfernungsfühler 20 enthält ein Fühlergehäuse 202, das fest auf der Tachometerleitung bzw. Tachometerwelle befestigt ist, einen Photounterbrecher 204 mit einem Lichtsender 206 und einem Lichtempfänger 208 sowie ein Schließelement 210. Das Schließelement 210 hat eine Drehwelle 212, die koaxial mit der Tachometerwelle verbunden ist, um sich mit dieser zu drehen. Eine Unterbrecherscheibe 214 mit einer Mehrzahl von Unterbrecherblättern 216 ist an der Drehwelle befestigt, um sich in Synchronisation mit der Fahrzeugbewegung zu drehen. Die Unterbrecherblätter 216 unterbrechen das Licht zwischen dem Lichtsender 206 und dem Lichtempfänger 208, wenn sich die Welle 212 dreht. Bei jeder Unterbrechung des Lichtes erzeugt der Lichtempfänger 208 ein Signal mit einem hohen Pegel, das als Entfernungssignal vom Puls-Typ S₃ dient. In dem gezeigten Beispiel ist die Anzahl der Unterbrecherblätter 8 (acht), um 8 Pulse pro Umdrehung der Tachometerwelle zu erzeugen.

Fig. 10 zeigt detailliert die Eingabeeinheit 40 in dem Fahrtleitsystem von Fig. 1. Die Eingabeeinheit 40 hat eine Leistungsschaltung 402, einen Betriebsartauswahlschalter 404, Richtungstasten 406, 408, 410 und 412, Entfernungstasten 414 und 416, eine Auswahltaste 418 für die Entfernungseinheiten und einen Einstellschalter 420. Der Leistungsschalter 402 liegt in einem Leistungsschaltkreis (nicht dargestellt), um den EIN-/AUS-Zustand des Systems zu steuern, d. h. der Leistungsschalter 402 dient zum Einschalten und Ausschalten des Systems. Allerdings ist der Schalter 402 nicht mit einem Speicher zum Speichern der Eingabedaten verbunden, so daß die Eingabedaten beibehalten werden, auch wenn der Leistungsschalter ausgeschaltet wird. Die Eingabedaten können gelöscht werden, indem ein Zugriffschalter (nicht dargestellt) ausgeschaltet wird, der durch den Zündschlüssel betätigt wird.

Der Betriebsartauswahlschalter 404 dient zum Umschalten der Betriebsart des Fahrtleitsystems zwischen der Leit-Betriebsweise, bei der die Richtung und die verbleibende Entfernung zum Zielort angezeigt wird, und der Kompaß-Betriebsweise, bei der die Fahrzeugrichtung angezeigt wird. Der Betriebsartauswahlschalter 404 ist jeweils Anzeigern 422 und 424 zugeordnet, die eingeschaltet sind, wenn die entsprechende Betriebsart ausgewählt ist. Die Richtungstasten 406, 408, 410 und 412 sind während der Kompaß-Betriebsart betätigbar, um die Richtungsdaten einzugeben. Jede Richtungstaste ist dazu geeignet, die Richtungsdaten zu einem gegebenen Zeitpunkt zu erhöhen oder zu erniedrigen. In Übereinstimmung mit dem Erhöhen oder Erniedrigen der Richtungsdaten schaltet sich einer der Anzeiger 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436 oder 438 der Reihe nach ein. Wenn der Anzeiger 424, der der Nordrichtung entspricht, eingeschaltet ist, haben die Eingabedaten, d. h. die Richtungsdaten, den Wert 64, der die Nordrichtung anzeigt, wie vorhergehend ausgeführt wurde. Wenn daraufhin die Richtungstaste 408 niedergedrückt wird, wird der Wert der Richtungsdaten erhöht, um der Reihe nach die Anzeiger 426 und 428 einzuschalten. Wenn der Anzeiger 428 eingeschaltet ist, kann die Richtungstaste 408 losgelassen werden, so daß die Richtungsdaten auf einen neuen Stand gebracht sind, um den Wert 128, der die Ostrichtung anzeigt, zu haben.

Die Entfernungstaste 414 ist der niedrigstwertigsten Ziffer 442 der Anzeige 440 zugeordnet, um der Reihe nach die angezeigte Zahl zu einem gegebenen Zeitpunkt zu ändern, solange die Taste niedergedrückt wird, wobei diese Änderung aufhört, sobald die Entfernungstaste 414 losgelassen wird. In der Anzeige 440 ist die niedrigstwertigste Ziffer unabhängig von den anderen Ziffern, so daß sich die Ziffer von 9 bis 0 ändert, wobei die anderen Ziffern unverändert bleiben. Die Entfernungstaste 416 ist der Ziffer 444 zugeordnet, die die zweitniedrigstwertigste Ziffer der Anzeige 440 ist, um der Reihe nach die angezeigte Ziffer zu einem gegebenen Zeitpunkt zu verändern, solange die Taste niedergedrückt wird, wobei die Veränderung aufhört, sobald die Taste 416 losgelassen wird. Wenn sich in diesem Fall die Ziffer von 9 nach 0 ändert, wird die nächsthöchstwertigste Ziffer um 1 erhöht. Die Eingabeeinheit 40 erzeugt ein die eingestellte Entfernung anzeigendes Signal S₆ mit einem Wert, der den Anzeigewert darstellt.

Beim Einstellen der Zielortdaten (x _d , y _d ) werden die Entfernungstasten 414 und 416 zweimal betätigt, um jede der x- und y-Koordinaten des Zielortes einzustellen, wie es in der Landkarte angegeben ist. Durch Betätigen der Entfernungstasten 414 und 416 werden die x-Koordinaten-Daten und die y-Koordinaten-Daten des Zielortes bezüglich des Startpunktes x₀, y₀ eingegeben. Die die eingestellte Entfernung angebenden Signale S₆ zeigen jeweils die x- und y-Koordinaten des Zielortes an und werden der arithmetischen Schaltung 30 zugeführt und in dieser Schaltung gespeichert.

Fig. 11 zeigt die Anzeige 50 mit einem die Entfernung anzeigenden Element 502 mit einer Mehrzahl von Strich-Segmenten 504 und ein die Richtung anzeigendes Element 506 mit einer Vielzahl von pfeilförmigen Segmenten 508. Das die Entfernung anzeigende Element 502 zeigt die verbleibende Entfernung zum Zielort an. Jedes der Strich-Segmente 504 zeigt einen Prozentsatz der Fahrtstrecke bezüglich einer anfänglichen Entfernung zwischen dem Startpunkt und dem Zielort an. Das die Entfernung anzeigende Element 502 ist dazu geeignet, die verbleibende Fahrtstrecke zum Zielort hervorgehoben anzuzeigen. Daher wird jedes die Entfernung anzeigende Element in der Reihenfolge ausgeschaltet, in der das Fahrzeug sich dem Zielort nähert. Andererseits zeigen jeweils die pfeilförmigen Segmente 508 des die Richtung anzeigenden Elementes 506 die Richtung zum Zielort hin bezüglich der Fahrzeugrichtung an. Daher leuchtet entsprechend der Richtung zum Ziel eines der pfeilförmigen Segmente 508. Das Anzeigeverfahren der Anzeige 50 ist in den Fig. 12 (a) bis 12 (d) dargestellt.

Die Funktion der Anzeige 50, wie sie in den Fig. 12 (a) bis 12 (d) dargestellt ist, wird unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Fahrtroute, wie sie in Fig. 13 dargestellt ist, kurz beschrieben. In der Fig. 13 ist der Punkt bei (x₀, y₀) ein Startpunkt, bei dem die Anzeige einen Wert darstellt, wie es in Fig. 12 (a) gezeigt ist. Der Punkt D ist der Zielort (x _d , y _d ), der aus der Karte entnommen wurde. Die Punkte b und c stellen jeweils zwischenzeitliche Punkte der Fahrt dar. Beim Punkt b zeigt die Anzeige 50 die verbleibende Entfernung und die Fahrtrichtung an, wie es in Fig. 12 (b) dargestellt ist. Bei dem Punkt c, der nahe am Zielort D liegt, zeigt die Anzeige 50, daß das Fahrzeug nahe am Zielort ist, indem das letzte strichförmige Element 504 beleuchtet wird, wie es in Fig. 12 (c) dargestellt ist. Wenn das Fahrzeug am Zielort vorbeifährt und den Punkt d erreicht, erhöht die Anzeige die Anzahl der beleuchteten strichförmigen Segmente 504 und zeigt eine Rückwärtsrichtung bezüglich des pfeilförmigen Segmentes 508 an, wie es in Fig. 12 (d) gezeigt ist.

Eine Anordnung des Richtungsfühlers 10, der Eingabeeinheit 40 und der Anzeige 50 ist in Fig. 14 dargestellt.

Die Fig. 15, 16 und 18 zeigen jeweils Details der Schaltkreiselemente des Fahrtleitsystems von Fig. 1. Fig. 15 zeigt den Fehlerdetektor 70, Fig. 16 zeigt den Phasendetektor 60 und Fig. 18 zeigt die arithmetische Schaltung 30.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, liegt der Fehlerdetektor 70 zwischen dem Richtungsfühler 10 und dem Phasendetektor 60. Wie in Fig. 15 gezeigt ist, enthält der Fehlerdetektor 70 einen zweiten Phasendetektor 702, eine Speicherschaltung 704, einen Komparator 706 und einen Verstärker 708. Der Phasendetektor 702 ist im wesentlichen die gleiche Schaltung, wie sie in Fig. 16 dargestellt ist. Wie bereits beschrieben wurde, ist der Phasendetektor 702 dazu geeignet, die Fahrzeuglage durch Ermitteln der Differenz zwischen den Phasen des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁ und des Bezugssignales S₂ zu erfassen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der Phasendetektor 702 erzeugt ein Speicherauslesesignal S₇₁, das einen Wert hat, der die ermittelte Phasendifferenz anzeigt. Das Speicherauslesesignal S₇₁ wird der Speicherschaltung 704 zugeführt. Das das Erdmagnetfeld anzeigende Signal S₁ wird ebenso in direkter Weise von dem Richtungsfühler 10 der Speicherschaltung eingegeben.

Die Speicherschaltung 704 speichert einen Bezugswert entsprechend dem Signalpegel des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁, der mit dessen momentanen Wert verglichen werden soll. Die Speicherschaltung 704 erzeugt an ihrem Ausgang den gespeicherten Wert und führt ihn dem Komparator 706 als Bezugswert S₇₂ zu. Der Komparator 706 empfängt daher den Bezugswert und das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ direkt von dem Richtungsfühler 10 und vergleicht deren Signalpegel. Der Komparator 706 erzeugt ein die Fehlerhaftigkeit der aufgrund des gemessenen Magnetfeldes ermittelten Richtung anzeigendes Signal S₇₃, wenn die Differenz zwischen den Signalpegeln des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁ und des Bezugswertes S₇₂ größer als eine vorgegebene Schwelle ist. Das Signal S₇₃ wird einer Alarmeinheit 90 über einen Verstärker 708 zugeführt, um einen Alarm zu erzeugen.

Der Phasendetektor 60, der in Fig. 16 dargestellt ist, enthält einen Zähler 602 und einen Taktsignal-Generator 604 zum Erzeugen eines Bezugspulssignals S₆₁ mit einer vorbestimmten Frequenz. Das Bezugssignal S₆₁ dient als Takt zum Messen des Zeitintervalls τ zwischen dem positiven Null- Durchgangspunkt p₁ des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signals S₁ und der steigenden Flanke des Bezugssignals S₂, wie es in Fig. 17 dargestellt ist. Der Zähler 602 empfängt das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ an seiner Stopp- bzw. Rücksetz-Klemme und empfängt das Bezugssignal S₂ an seiner Start-Klemme. In Reaktion auf das Bezugssignal S₂ wird der Zähler 602 betätigt, um die Bezugspulse S₆₁ als Taktpulse zu zählen und um ein Zählersignal zu erzeugen, das als Phasensignal S _R dient und einen Wert hat, der den Zählerwert darstellt. Der Zähler 602 spricht auf das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ an, um mit dem Zählen aufzuhören und um den letzten Zählwert zu halten. Daher erzeugt der Zähler 602 an seinem Ausgang in Antwort auf das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ den gehaltenen Wert des Phasensignals S _R und führt diesen Wert der arithmetischen Schaltung 30 zu.

Wie in Fig. 18 dargestellt ist, enthält die arithmetische Schaltung 30 einen Mikrocomputer mit einer Schnittstelle 302, mit einer CPU (zentralen Verarbeitungseinheit) 304, einem RAM 306 und einer Anzeigesteuerung 308. Zusätzlich enthält die arithmetische Schaltung 30 einen programmierbaren Speicher 310, einen Zielortspeicher 312 und einen Anzeigespeicher 314. Die Schnittstelle 302 empfängt das die eingestellte Entfernung anzeigende Signal S₆ von der Eingabeeinheit 40, das Phasensignal S _R von dem Phasendetektor 60, das die Entfernung anzeigende Zählsignal S _e von dem Entfernungszähler 80. Die CPU verarbeitet das die eingestellte Entfernung anzeigende Signal S₆ von der Eingabeeinheit 40, um die x- und y-Koordinaten des Zielortes in dem Zielort-Speicher 312 zu speichern.

In dem Programmspeicher 310 ist ein Programm gespeichert, das periodisch ausgeführt werden soll und ständig die Koordinaten der Fahrzeuglage und die Entfernung zwischen der Fahrzeuglage und dem Zielort sowie die zu führende Richtung ermittelt. Das Programm wird zu einem gegebenen Zeitpunkt ausgeführt, so daß die CPU 304 ein Anzeigesteuersignal S₄ zum gleichen Zeitpunkt erzeugt. Das Anzeigesteuersignal S₄ zeigt die bestimmte Entfernung und die bestimmte Richtung zum Ziel an und wird über die Anzeigesteuerung 308 der Anzeige 50 zugeführt. Die CPU 304 legt ein die Fahrzeuglage anzeigendes Signal S₃₁ an den Anzeigespeicher 314 an, um den Inhalt des Speichers auf den neuesten Stand zu bringen.

Die allgemeinen Grundlagen der Fehlererfassung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 19 und 20 erklärt, bei denen die Signalpegel durch die Größe der entsprechenden Vektoren dargestellt werden.

In der Fig. 19 kann ein Vektor C, der den Signalpegel des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁ bezeichnet, als Summe eines Vektors A, der das durch das Fahrzeug selbst erzeugte Magnetfeld anzeigt, und eines Vektors B aufgefaßt werden, der die Fahrzeugrichtung anzeigt. Der Vektor A kann daher als Störmagnetfeld aufgefaßt werden, das den Signalpegel des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁ von dem Richtungsfühler 10 beeinflußt, welches zur Ermittlung der Fahrzeugrichtung verwendet wird. Wie man aus Fig. 19 entnimmt, ist die Größe des Vektors C bei einer bestimmten Bezugsphase R konstant, solange die Größe des Störmagnetfeldes, das durch den Vektor A dargestellt wird, bei einem im wesentlichen konstanten Wert bleibt, wie er anfänglich ermittelt wurde.

Wie bereits beschrieben wurde, ist der durch das magnetische Feld des Fahrzeuges selbst erzeugte Störmagnetfeld veränderlich und steigt an, wenn sich das Fahrzeug durch ein relativ starkes Magnetfeld, wie z. B. bei Hochspannungsleitungen oder einer Eisenbahn bewegt. Wenn sich das Störmagnetfeld erhöht, steigt die Größe des Vektors C an, da sie die Summe der Vektoren A und B ist. Diese Veränderung ist in Fig. 20 dargestellt. Wie man der Fig. 20 entnehmen kann, steigt die Größe des Vektors C, der den Signalpegel des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁ darstellt, aufgrund des Ansteigens des Störmagnetfeldes, das durch den Vektor A dargestellt wird, entsprechend an.

Daher kann die Veränderung des Störmagnetfeldes durch Vergleichen des Signalpegels des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁ mit einem Signalpegel, der nur durch das anfängliche Störmagnetfeld bewirkt wird, ermittelt werden.

In dem Fehlerdetektor 70 von Fig. 15 speichert die Speicherschaltung 704 den Bezugswert, der den Signalpegel des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁ mit dem lediglich anfänglich ermittelten Störmagnetfeld darstellt. Die Speicherschaltung 704 empfängt das Speicherauslesesignal S₇₁, das die Phase anzeigt. Wenn das Speicherauslesesignal S₇₁ einen Wert hat, der einer vorbestimmten Phase R _ref entspricht, wird der gespeicherte Bezugswert ausgelesen und dem Komparator 706 als Bezugswert S₇₂ zugeführt. Der Komparator empfängt ebenso das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁, das mit dem Bezugssignalpegel verglichen werden soll. Wenn die Differenz zwischen dem Signalpegel des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signals S₁ und dem Bezugswert S₇₂ einen vorbestimmten Wert übersteigt, erzeugt der Komparator 706 über den Verstärker 708 das die Fehlerhaftigkeit des aufgrund des gemessenen Magnetfeldes ermittelten Richtung anzeigende Signal S₇₃, um die Alarmeinheit zu aktivieren.

In der Fig. 21 ist ein zweites Fahrtleitsystem dargestellt, bei dem eine Korrekturschaltung 100 als Ersatz für den Fehlerdetektor in dem vorhergehenden ersten Fahrtleitsystem vorgesehen ist. In dem zweiten Fahrtleitsystem ist die Korrekturschaltung 100 dazu geeignet, um den Einfluß des Störmagnetfeldes aufgrund des Magnetfeldes des Fahrzeugs selbst zu beseitigen. Daher ist das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ von dem Richtungsfühler 10 durch die Korrekturschaltung 100 korrigiert.

Der Richtungsfühler 10 erzeugt das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ und das Bezugssignal S₂. Das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ wird durch die Korrekturschaltung 100 korrigiert, um den Einfluß des Störmagnetfeldes zu beseitigen. Das korrigierte, das Erdmagnetfeld anzeigende Signal S₁, und das Bezugssignal S₂ werden dem Phasendetektor 60 zugeführt. Der Phasendetektor 60 erzeugt das Detektorsignal S _R mit einem Wert, der die Differenz zwischen der Phase des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁ und des Bezugssignales S₂ darstellt und die Lage des Fahrzeugs anzeigt.

Der Entfernungsfühler 20 erzeugt das Entfernungssignal S₃ und führt dies dem Entfernungszähler 80 zu. Der Entfernungszähler 80 zählt die Entfernungssignalpulse S₃, um das die Entfernung anzeigende Zählersignal S _e zu erzeugen. Das die Entfernung anzeigende Zählersignal S _e und das Detektorsignal S _R werden der arithmetischen Schaltung 30 zugeführt.

Wie bereits ausgeführt wurde, ist die arithmetische Schaltung 30 einer Eingabeeinheit 40 und einer Anzeige 50 zugeordnet. Auf der Basis der Zielortdaten von der Eingabeeinheit 40 und des Detektorsignales S _R und des die Entfernung anzeigenden Zählersignals S _e bestimmt die arithmetische Einheit 30 die momentane Fahrzeugposition bezüglich des Zielortes, um dabei die verbleibende Entfernung und die Richtung zum Zielort hin zu bestimmen. Die arithmetische Schaltung 30 erzeugt ein Anzeigesteuersignal S₄, um die Anzeige 50 aufgrund des Ergebnisses der arithmetischen Operation auf den neuesten Stand zu bringen.

Fig. 22 zeigt Details der Korrekturschaltung 100 in dem zweiten Fahrtleitsystem von Fig. 21. Die Korrekturschaltung 100 enthält einen Sinus- Signalgenerator 1002, einen Multiplizierer 1004, eine arithmetische Schaltung 1006, eine Subtraktionsschaltung 1008, einen Pegeldetektor 1010 und einen Phasendetektor 1012. Der Sinus-Signalgenerator 1002 empfängt das Bezugssignal S₂ von dem Richtungsfühler 10 und erzeugt ein sinusförmiges Signal S₁₀₁ mit einer gegebenen Phasenverschiebung R _d bezüglich des Bezugssignals S₂. Der Sinus- Signalgenerator 1002 ist ebenso einer arithmetischen Schaltung 1006 zugeordnet, um von dieser das die Phasendifferenz angebende Signal S₁₀₂ zu empfangen. Der Sinus-Signalgenerator 1002 spricht auf das die Phasendifferenz angebende Signal S₁₀₂ an.

Das sinusförmige Signal S₁₀₁ wird dem Multiplizierer 1004 zugeführt. Der Multiplizierer 1004 empfängt ebenso ein arithmetisches Signal S₁₀₃ von der arithmetischen Schaltung 1006, wobei das arithmetische Signal S₁₀₃ den Bezugssignalpegel darstellt, der in der in Fig. 23 dargestellten Weise bestimmt wird. Das Verfahren der Bestimmung des Wertes des Signales S₁₀₃ wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 23 beschrieben. Wie in der Fig. 23 zu sehen ist, erhält man den Vektor C′ durch Addieren der Vektoren A′ und B′. Der Vektor A′ stellt das Störmagnetfeld dar, das durch das Fahrzeug-Magnetfeld erzeugt wird. Der Vektor B′ zeigt das Erdmagnetfeld an und daher ist dessen Größe konstant. Der Vektor B′ dreht sich um den Mittelpunkt (x _c , y _c ), welcher durch die Richtung und Größe des Vektors A′ festgelegt ist. Daher kann ebenso die Größe und Richtung des Störmagnetfeldes durch Bestimmen des Drehmittelpunktes (x _c , y _c ) bestimmt werden. Ein Kreis mit dem Drehmittelpunkt (x _c , y _c ) und einem Radius der Größe des Vektors B′ kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

(x - x _c ) ² + (y - y _c ) ² = R ²

Betrachtet man zwei Punkte (x₁, y₁) und (x₂, y₂) auf dem Kreis, so kann die obengenannte Gleichung folgendermaßen neu geschrieben werden:

(x₁ - x _c ) ² + (y₁ - y _c ) ² = R ²
(x₂ - x _c ) ² + (y₂ - y _c ) ² = R ²

Der Drehmittelpunkt (x _c , y _c ) des Vektors B′ kann daher durch gleichzeitiges Lösen der obigen Gleichungen bestimmt werden.

In der Praxis und für eine Genauigkeit in der Bestimmung des Drehmittelpunktes kann die obengenannte Berechnung mehrere Male wiederholt werden, wobei der Mittelwert als repräsentativ für den Drehmittelpunkt betrachtet werden kann. Ausgehend von der Bestimmung des Drehmittelpunktes (x _c , y _c ) kann die Größe des Vektors A′, also in anderen Worten der Pegel S₀ des Störmagnetfeldes sowie die Richtung der Störkomponente folgendermaßen bestimmt werden:

Daher wird in der arithmetischen Schaltung 1006 die obengenannte Berechnung ausgeführt, und das arithmetische Signal S₁₀₃ mit einem die Größe des Störmagnetfeldes anzeigenden Wert wird erzeugt. Gleichzeitig erzeugt die arithmetische Schaltung 1006 ebenso ein die Phasendifferenz anzeigendes Signal S₁₀₂ mit einem Wert, der die Richtung des Störmagnetfeldes angibt.

Wiederum bezugnehmend auf Fig. 22 erzeugt die arithmetische Schaltung 1006 das die Phasendifferenz anzeigende Signal S₁₀₂, das in der genannten Art bestimmt wurde, und führt dies dem Sinus-Signalgenerator 1002 zu und führt das arithmetische Signal S₁₀₃ dem Multiplizierer 1004 zu. Ausgehend von dem sinusförmigen Signal S₁₀₁ von dem Sinus- Signalgenerator 1002 und dem arithmetischen Signal S₁₀₃ moduliert der Multiplizierer ein Korrektursignal S₁₀₄, das die Störmagnetfeldkomponente darstellt. Das Korrektursignal S₁₀₄ wird der Subtraktionsschaltung 1008 zugeführt, die ihrerseits das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ vom Richtungsfühler 10 empfängt. In der Subtraktionsschaltung 1008 wird die Störmagnetfeldkomponente des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁ beseitigt, um den Einfluß des Störmagnetfeldes vom Detektorausgang zu beseitigen. Daher wird mittels der Korrekturschaltung das das Erdmagnetfeld anzeigende erste Signal S₁ korrigiert, um den Einfluß des Störmagnetfeldes zu beseitigen.

Fig. 24 zeigt ein Ausführungsbeispiel der arithmetischen Schaltung 1006, die die obengenannte Berechnung ausführt. Fig. 25 zeigt das Verfahren zum Erzeugen des Korrektursignals S₁₀₄.

Wie in Fig. 24 gezeigt ist, enthält die arithmetische Schaltung 1006 arithmetische Elemente 1102, 1104, 1106, 1108 und 1110. Die arithmetischen Elemente 1102 und 1104 sind jeweils mit dem Pegeldetektor 1010 und mit dem Phasendetektor 1012 verbunden, um von diesen Schaltungen die Detektorsignale S₁₀₅ und S₁₀₆ zu empfangen. Das arithmetische Element 1102 berechnet die x-Koordinaten an dem Ende des obengenannten Vektors C′ auf dem Kreis und berechnet damit den Ausdruck S · x · sinus R. In ähnlicher Weise bestimmt das arithmetische Element 1104 die x-Koordinate des Vektors C′ auf dem Kreis und berechnet daher den Ausdruck S · x ·cosinus R. Jedes der arithmetischen Elemente 1102 und 1104 erzeugt ein eine Koordinate anzeigendes Signal S₁₀₇ und S₁₀₈, das jeweils die ermittelte x- und y-Koordinate an dem Ende des Vektors C′ darstellt.

Die die Koordinate anzeigenden Signale S₁₀₇ und S₁₀₈ werden der arithmetischen Schaltung 1106 zugeführt. Die arithmetische Schaltung 1106 berechnet die obengenannten gleichzeitigen Gleichungen aufgrund der Signalwerte der die Koordinaten anzeigenden Signale S₁₀₇ und S₁₀₈. Auf diese Weise werden die x- und y-Koordinaten des Drehmittelpunktes (x _c , y _c ) erhalten. Die arithmetische Schaltung 1106 erzeugt dabei die Mittelpunktskoordinaten anzeigenden Signale S₁₀₉ und S₁₁₀, die jeweils die x- und y-Koordinate des Drehmittelpunktes anzeigen. Die die Mittelpunktskoordinaten anzeigenden Signale S₁₀₉ und S₁₁₀ werden jeweils an die arithmetischen Elemente 1108 und 1110 angelegt. Das arithmetische Element 1108 löst folgende Gleichung:

In ähnlicher Weise löst das arithmetische Element 1110 folgende Gleichung:

Aufgrund der Ergebnisse dieser Berechnungen erzeugt das arithmetische Element 1108 das arithmetische Signal S₁₀₃ und das arithmetische Element 1110 das die Phase anzeigende Signal S₁₀₂.

Wie in Fig. 25 dargestellt ist, wird die Multiplikationsfunktion zum Modulieren des Korrektursignals S₁₀₄ durch Modulation des sinusförmigen Signals, das mit einer Phasenverschiebung R _d gemäß dem die Phasendifferenz anzeigenden Signal S₁₀₂ erzeugt wird, mit dem Signalpegel des arithmetischen Signales S₁₀₃ ausgeführt. Dieses Korrektursignal gibt die Phase und den Signalpegel des das Erdmagnetfeld anzeigenden ersten Signales S₁, jedoch mit berichtigten Werten von beiden Komponenten wieder. Es sei angemerkt, daß die Korrekturschaltung 100 aus einem Mikrocomputer zum Ausführen der obengenannten Gleichungen anstelle der unter Bezugnahme auf Fig. 24 beschriebenen Analogschaltungen bestehen kann.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Zeitpunkt zum Ausführen der Korrektur des das Erdmagnetfeld anzeigenden Signalwertes in verschiedensten Weisen bestimmt werden. Bei einer Art der Bestimmung wird die Korrektur ausgeführt, wenn die ermittelte Fahrzeugrichtung die gleiche ist wie eine vorbestimmte Fahrzeugrichtung. In diesem Fall wird das Detektorsignal S₁₀₆ von dem Phasendetektor 1012 mit vorgegebenen Schwellen verglichen, um die arithmetische Schaltung 1006 zu aktivieren, so daß sie die Korrektur ausführt, wenn der Detektorsignalwert eine der Schwellen erreicht.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Korrekturschaltung einen Fehlerdetektor der in Fig. 15 gezeigten Art enthalten, um Zustände anzuzeigen, bei denen der Fehler in der Ermittlung der Fahrzeugrichtung außerhalb eines vorgegebenen erlaubten Bereiches liegt, um ein Alarmsignal S₁₀₇ zu erzeugen, um eine Alarmschaltung 101 zu betätigen, wie es in der Fig. 21 durch gestrichelte Linien dargestellt ist. In diesem Fall kann die Korrekturschaltung 100 von Hand betätigt werden, wenn die Alarmeinheit 101 betätigt ist bzw. in Reaktion auf das Alarmsignal als Korrekturbefehl zum Ausführen der Korrektur in Reaktion auf das Alarmsignal.

In einer weiteren Abwandlung kann die Korrektur zu einem vorbestimmten konstanten Zeitintervall oder nach jeweils einer vorbestimmten Fahrtstrecke durchgeführt werden.

Fig. 26 zeigt ein drittes Fahrtleitsystem. Bei diesem ist eine Korrekturschaltung 120 mit dem Richtungsfühler 10 über ein Paar von Oberwellenerfassungsschaltungen 130 und 140 verbunden. Die Korrekturschaltung 120 ist ihrerseits mit einer arithmetischen Schaltung 122 verbunden, die ein Richtungssignal S _R an die arithmetische Schaltung 30 als Ersatz für den Phasendetektor 60 in den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispielen anlegt.

Wie in Fig. 26 gezeigt ist, sind in dem Richtungsfühler 10 ein Paar von Magnetspulen 150 und 152 um einen magnetischen Kern 112 gewickelt. Die Magnetspulen 150 und 152 sind in rechten Winkeln zueinander angeordnet. Darüber hinaus ist die Magnetspule 154 um die Berandung des magnetischen Kernes 112 gewickelt. Die Magnetspule 154 ist mit einem Oszillator 156 verbunden, der ein Pulssignal mit einer gegebenen konstanten Frequenz oder einen Wechselstrom erzeugt. Als Ergebnis hiervon wird die Magnetspule 154 erregt, um Spannungen über die magnetischen Spulen 150 und 152 mit einer vorgegebenen Frequenz zu induzieren, wobei die Frequenz der Oszillator-Frequenz entspricht.

Das Ausgangssignal des Richtungsfühlers in Abwesenheit eines externen magnetischen Feldes setzt sich aus ungeradzahligen Oberwellenkomponenten des induzierten Signales zusammen. Andererseits wird bei Vorliegen eines externen magnetischen Feldes das Ausgangssignal des Richtungsfühlers 10 geradzahlige Oberwellenkomponenten des induzierten Signales aufzeigen. Der Signalpegel des Richtungsfühler- Ausgangssignals ist proportional zur Größe des externen magnetischen Feldes.

Jede der Oberwellen-Erfassungsschaltungen 130 und 140 ist mit einer der magnetischen Spulen 150 und 152 verbunden, um die entsprechenden Ausgangssignale zu empfangen. Die Oberwellen-Erfassungsschaltung 130 enthält einen Bandpaßfilter 132 und eine Erfassungs- und Glättungs- Schaltung 134, die die geradzahligen Oberwellenkomponenten des Richtungsfühler-Ausgangssignales S _1a der Spule 150 erfaßt. In ähnlicher Weise enthält die Oberwellen- Erfassungsschaltung 140 einen Bandpaßfilter 142 und eine Erfassung- und Glättungsschaltung 144, die die geradzahligen Oberwellenkomponenten in dem Richtungsfühler- Ausgangssignal S _b von der Spule 152 ermittelt. Die Oberwellen-Erfassungsschaltungen 130 und 140 erzeugen an ihrem Ausgang Gleichstromsignale S _x und S _y , deren Spannung jeweils proportional zur Größe der geradzahligen Oberwellenkomponenten des entsprechenden magnetischen Induktionssignales ist.

Wie in Fig. 27 dargestellt ist, enthält die Korrekturschaltung 120 eine arithmetische Schaltung 1202 und ein Paar von Subtraktionsschaltungen 1204 und 1206. Die arithmetische Schaltung 1202 empfängt die Signale S _x und S _y von den Oberwellen-Erfassungsschaltungen 130 und 140. Wie in Fig. 28 dargestellt ist, stellen die Werte (e _x , e _y ) der Signale S _x und S _y jeweils die x- und y-Koordinaten des Endes des Vektors C′′ dar, der durch Addition der Vektoren A′′ und B′′ erhalten wird. Wie im vorhergehenden Abschnitt unter Bezugnahme auf Fig. 19 und 23 ausgeführt wurde, stellt der Vektor A′′ die Größe und Richtung des Einflusses des Fahrzeugmagnetismus dar, und der Vektor B stellt die Größe und Richtung des durch den Richtungsfühler 10 ermittelten Erdmagnetfeldes dar. Wenn man annimmt, daß die Mittelpunktskoordinaten der Drehung des Vektors B′′ e _x0 und e _y0 sind, und wenn man annimmt, daß die Länge des Vektors B′′ e _r ist, kann der durch das Ende des Vektors B′′ beschriebene Kreis durch folgende Gleichung beschrieben werden:

(e _x - e _{x 0})² + (e _y - e _{y 0})² = e _r ²

Daher kann durch Lösen der Gleichungen bezüglich zweier bestimmter Punkte auf dem Kreis gemäß der vorhergehenden Gleichung die Koordinate e _{x 0} und e _{y 0} erhalten werden. Da die Punkte e _x0 und e _{y 0} ebenso die Koordinaten des Endes des Vektors A′′ darstellen, kann die Größe und Richtung des Vektors A′′ aufgrund der bestimmten Koordinaten e _{x 0} und e _{y 0} ermittelt werden. Das arithmetische Element 1202 verarbeitet die Signale S _x und S _y gemäß dem obigen Verfahren, um die Signale S′ _x und S′ _y , die jeweils e _{x 0} und e _{y 0} darstellen, zu erzeugen. Die Signale S′ _x und S′ _y , die durch die arithmetische Einheit 1202 erzeugt werden, werden jeweils der negativen (-) Klemme der Subtraktionsschaltungen 1204 und 1206 zugeführt. Andererseits empfangen die Subtraktionsschaltungen 1204 und 1206 an ihren positiven (+) Klemmen die Signale S′ _x und S′ _y von den Oberwellen-Erfassungsschaltungen 130 und 140. In den Subtraktionsschaltungen 1204 und 1206 werden die beeinflußten Komponenten der Richtungsfühlersignale korrigiert. Die Subtraktionsschaltungen 1204 und 1206 erzeugen jeweils korrigierte Richtungssignale S₁₂₁ und S₁₂₂ mit den Werten x _c und y _c .

Wie obig ausgeführt wurde, verarbeitet die arithmetische Schaltung 122 die korrigierten Richtungssignale S₁₂₁ und S₁₂₂ gemäß folgender Gleichung:

Auf diese Weise wird die Fahrzeugrichtung ermittelt und die arithmetische Schaltung erzeugt ein die Richtung anzeigendes Signal S _R , bei dem der Einfluß des Fahrzeugmagnetismus korrigiert ist.

Fig. 29 zeigt ein viertes Fahrtleitsystem. Bei diesem Fahrtleitsystem wird das Richtungsfehlersignal durch die Korrekturschaltung 160 korrigiert. Die Korrekturschaltung 160 besteht aus einem Paar von Oberwellen-Erfassungsschaltungen 1602, 1604 und aus einer arithmetischen Schaltung 1606. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Richtungsfühler 170 vom Nicht- Rotations-Typ verwendet, um den Erdmagnetismus zu erfassen. Der Richtungsfühler 170 hat ein Paar von Magnetspulen 172 und 174, die jeweils um einen magnetischen Kern 176 gewickelt sind. Die Magnetspulen 172 und 174 sind in rechten Winkeln zueinander angeordnet. Darüber hinaus ist eine Spule 178 um den Umfang des magnetischen Kernes 176 gewickelt. Die Spule 178 ist mit einem Oszillator 180 verbunden, der ein Pulssignal mit einer gegebenen Frequenz oder einem Wechselstrom erzeugt, um in periodischer Weise die Spule mit Energie zu versorgen. Als Ergebnis hiervon werden die Magnetspulen 172 und 174 erregt, um induzierte Signalspannungen mit einer vorgegebenen Frequenz zu erzeugen, die der Frequenz der differenzierten Oszillatorfrequenz entspricht.

Die induzierten Signale S₁₆₁ und S₁₆₂ in dem Richtungsfühler 170 werden jeweils an die Oberwellen-Erfassungsschaltungen 1602 und 1604 angelegt. Die Oberwellen-Erfassungsschaltungen 1602 und 1604 erzeugen jeweils einen Gleichstrom mit einer Spannung, die proportional zur Größe der geradzahligen harmonischen Komponenten der induzierten Signale S₁₆₁ und S₁₆₂ ist. Die Oberwellen-Erfassungsschaltungen erzeugen die Signale S₁₆₃ und S₁₆₄ jeweils in Gleichstromform, wie vorhergehend erwähnt wurde, wobei die Signale eine Spannung haben, die der Größe der geradzahligen Oberwellenkomponenten der induzierten Signale S₁₆₁ und S₁₆₂ entspricht. Die Signalwerte der Signale S₁₆₃ und S₁₆₄ entsprechen den x- und y-Koordinaten-Komponenten des Vektors, der das Detektorsignal mit dem Störmagnetfeld darstellt, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf Fig. 27 dargelegt wurde. Die arithmetische Schaltung 1606 erzeugt daher die Signale S₁₆₅ und S₁₆₆, die die Störmagnetfeldkomponenten des Signales in invertierter Form darstellen. Die Signale S₁₆₅ und S₁₆₆ werden zu den Oberwellen-Erfassungsschaltungen 1602 und 1604 zurückgeführt. Als Ergebnis dieses Rückkoppelungssignales werden die Eingangssignalwerte der Signale S₁₆₁ und S₁₆₂ von dem Richtungsfühler 170 direkt eingestellt, so daß der Einfluß des Störmagnetfeldes beseitigt wird. Die arithmetische Schaltung 122 verarbeitet die Signale S₁₆₅ und S₁₆₆, um ein die Richtung anzeigendes Signal S _R , das die Fahrzeugrichtung anzeigt, zu erzeugen.

Claims (5)

1. Kompaß mit einem Magnetfeldsensor und einer an diesen angeschlossenen Verarbeitungsschaltung zum Erzeugen eines ersten Signales, dessen Phase und Amplitude die Richtung und Größe des gemessenen Magnetfeldes angeben, und mit einer Vergleichsschaltung zum Vergleichen des ersten Signals mit einem Bezugswert, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (Fehlerdetektor 70) das erste Signal (S₁) bei einer bestimmten Phase ( R _ref ) bezüglich seiner Amplitude mit dem Bezugswert (S₇₂) vergleicht.

2. Kompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Bezugssignalquelle (114, 116, 118) zum Erzeugen eines die momentane Meßrichtung anzeigenden, zweiten Signales (S₂) vorgesehen ist,
daß die Vergleichsschaltung (Fehlerdetektor 70) einen Phasendetektor (702) aufweist, dem das erste und zweite Signal (S₁, S₂) zugeführt werden, welcher bei Übereinstimmung der Phasen der ihm zugeführten Signale (S₁, S₂) ein Speicherauslesesignal (S₇₁) erzeugt,
daß die Vergleichsschaltung (Fehlerdetektor 70) eine an den Phasendetektor (702) angeschlossene Speicherschaltung (704) aufweist, die bei Erzeugung des Speicherauslesesignales (S₇₁) einen den Bezugswert (S₇₂) darstellenden gespeicherten Wert ausgibt, und
daß die Vergleichsschaltung (Fehlerdetektor 70) einen Komparator (706) aufweist, dem das erste Signal sowie der aus der Speicherschaltung (704) ausgelesene, gespeicherte Wert zugeführt werden, und der ein die Fehlerhaftigkeit der aufgrund des gemessenen Magnetfeldes ermittelten Richtung anzeigendes Signal (S₇₃) erzeugt, wenn die Amplitude des ersten Signales (S₁) den aus der Speicherschaltung (704) ausgelesenen Wert (Bezugswert S₇₂) übersteigt.

3. Kompaß mit einem Magnetfeldsensor und einer an den Magnetfeldsensor angeschlossenen Verarbeitungsschaltung zum Erzeugen eines periodischen ersten Signales, dessen Amplitude die Größe des momentan gemessenen Magnetfeldes, das sich aus dem Erdmagnetfeld und aus einem Störmagnetfeld zusammensetzt, angibt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verarbeitungsschaltung (Korrekturschaltung 100) aufgrund des ersten Signales (S₁), das einen vom Ursprung ausgehenden Vektor darstellt, dessen Spitze auf einem Kreis umläuft, dessen Mittelpunkt (x _c , y _c ) aufgrund des Störmagnetfeldes vom Ursprung beabstandet ist, den Mittelpunkt (x _c , y _c ) ermittelt, und
daß eine Subtraktionsschaltung (1008) vorgesehen ist, die aus dem ersten Signal und dem Mittelpunkt (x _c , y _c ) ein korrigiertes Signal (S₁′) berechnet.

4. Kompaß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Bezugssignalquelle zum Erzeugen eines die Meßrichtung anzeigenden zweiten Signales (S₂) vorgesehen ist und
daß ein erster Phasendetektor (60) im Anschluß an die Verarbeitungsschaltung (Korrekturschaltung 100) vorgesehen ist, der aus der Phasendifferenz zwischen dem korrigierten Signal (S₁′) und dem zweiten Signal (S₂) ein Richtungssignal (S _R ) berechnet.

5. Kompaß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschaltung (Korrekturschaltung 100) zum Bestimmen des Mittelpunkts (x _c , y _c ) aus dem korrigierten Signal (S₁′) und dem zweiten Signal (S₂) einen zweiten Phasendetektor (1012) und einen Pegeldetektor (1010) aufweist, an die ein Sinusverknüpfungsglied (1102) und ein Cosinusverknüpfungsglied (1104) angeschlossen sind, welche x- und y-Koordinaten berechnen, die einer in der Verarbeitungsschaltung (Korrekturschaltung 100) enthaltenen arithmetischen Schaltung (1106, 1108, 1110) zugeführt werden, die über die Verknüpfungen ein Betragssignal (S₁₀₃) und ein Phasensignal (S₁₀₂) berechnet, mit denen aus dem zweiten Signal (S₂) ein Korrektursignal (S₁₀₄) abgeleitet wird, das der Subtraktionsschaltung (1008) zugeführt wird.