DE3734057C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Bewegungsrichtung eines Fahrzeuges mit Richtungssucher, mit:

• - einem Erdmagnetfeld-Sensor als Richtungssucher zur Erfassung von Feldsignalen Hx und Hy des Erdmagnetfelds,
• - einer Einrichtung zur Korrektur der erfaßten Feldsignale Hx und Hy des Richtungssuchers mit Hilfe von in einer ersten Korrektureinrichtung berechneten Korrektur-Signalen (Hxo, Hyo, Kx, Ky), die während einer Kreisbewegung des Fahrzeuges in der ersten Korrektureinrichtung in einem rechtwinkligen Koordinatensystem als Mittelpunktskoordinaten (Hxo, Hyo) eines Kreises, der eine Ellipse einschließt und der durch die während der Kreisbewegung erfaßten Feldsignalpaare Hx und Hy festgelegt wird, und ferner als Kreisradien (Kx, Ky) des Kreises in den beiden Koordinatenrichtungen bestimmt werden, und
• - einer zweiten Korrektureinrichtung und einer Einrichtung zur Ermittlung der Bewegungsrichtung THETA des Fahrzeuges,

wie sie aus der DE 31 23 180 A1 bekannt ist.

Es gibt viele Navigationssysteme dieser Art und sie basieren auf einem Prinzip, das in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Gemäß Fig. 1 wird eine horizontale Komponente H (nachfolgend als "Erdmagnetismus H" bezeichnet) des Erdmagnetismus von einem auf einem Fahrzeug 1, z. B. auf einem Kraftfahrzeug, montierten Erdmagnetismus-Sensor 2 ermittelt, dessen Kopfteil einen Winkel THETA zur Richtung des Erdmagnetismus H, d. h. zur Nordrichtung bildet. Das heißt, der Erdmagnetismus-Sensor 2 erfaßt eine Feldkomponente Hy (= cos THETA) des Magnetismus H, welche parallel zur Bewegungsrichtung A des Fahrzeuges 1 ist, und eine Feldkomponente Hx (= sin THETA) senkrecht zur Richtung A, und liefert elektrische Signale x und y beispielsweise in der Form von entsprechenden Spannungssignalen. Die elektrischen Signale x und y werden in geeigneter Weise verstärkt. Somit können die Signale x und y wie folgt ausgedrückt werden:

x = KHx = KH sin THETA (1a)

y = KHy = KH cos THETA (1b)

worin K ein Magnetismus-/Spannungs-Umwandlungs-Koeffizient ist.

Die erfaßten Signale x und y werden auf Null kalibriert, wenn die Feldkomponenten Hx und Hy Null sind, so daß die Stärke der Signale x und y proportional ist der Intensität der jeweiligen Komponenten Hx und Hy und als Referenzwerte benutzt werden können.

Fig. 2 zeigt ein x-y-Koordinatensystem, in welchem Punkte, die durch ein Paar von elektrischen Signalen x und y bestimmt sind, eingezeichnet sind. Wenn das Fahrzeug 1 einen Umlauf ausführt, beschreibt ein geometrischer Ort für diese Punkte einen Kreis O1 und der Winkel THETA, zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges 1 und dem Erdmagnetismus H gestaltet sich nach Fig. 2. Daher wird er bestimmt durch die Gleichung

THETA = tan^-1(x/y) (2)

Jedoch ist die Richtung des Erdmagnetismus H mit der geografischen Richtung Nord nicht immer übereinstimmend und es gibt einen Fehler, nämlich eine Abweichung zwischen diesen Werten. Die Abweichung ist vom jeweiligen Gebiet auf der Erde abhängig. In dieser Beschreibung wird jedoch zur Vereinfachung der Erklärung angenommen, daß es keine Abweichung gibt.

Es ist bekannt, daß auf Grund der Magnetisierung von magnetischem Material der verschiedenen Teile, aus denen das Fahrzeug zusammengesetzt ist, die Richtung THETA, die nach der Gleichung (2) berechnet wird, nicht immer zutreffend ist.

Zur ausführlicheren Darlegung dieses Sachverhaltes wird in Fig. 3 und 4 das Fahrzeug 1 einem magnetischen Feld Hv ausgesetzt, das in Fig. 3 gezeigt ist und von solchen magnetisierten Teilen des Fahrzeuges stammt. Unter Berücksichtigung des magnetischen Feldes Hv wird das magnetische Feld, das vom Erdmagnetismus-Sensor 2 detektiert werden kann, zu einem magnetischen Feld He, das sich zusammensetzt aus dem Erdmagnetismus H und dem magnetischen Feld Hv. Die Koordinaten (x, y), (xv, yv) und (xe, ye) der Signale des Sensors 2 entsprechend den Koordinaten (Hx, Hy), (Hvx, Hvy) und (Hex, Hey) der magnetischen Felder H, Hv und He sind in Fig. 4 in einem orthogonalen x-y-Koordinatensystem dargestellt. Somit sind die Signale xe und ye des Sensors 2 darzustellen durch die Gleichungen

xe = x + xv = K1H sin THETA + xv (3a)

ye = y + yv = K2H cos THETA + yv (3b)

und der Winkel THETAe, der aus den Signalen xe und ye abzuleiten ist, wird entsprechend der Gleichung (2) bestimmt durch die Gleichung

THETAe = tan^-1(xe/ye) (4)

Somit läßt sich ein zutreffender Winkel THETA hieraus nicht bestimmen.

Da jedoch das Feld Hv durch das Fahrzeug 1 erzeugt wird, das selbst als Permanentmagnet wirkt, und dessen Stärke und Richtung in bezug auf die Bewegungsrichtung A des Fahrzeuges konstant sind, bleiben die in Fig. 4 dargestellten Koordinaten (xv, yv) des dem magnetischen Feld Hv entsprechenden Signals selbst dann unverändert, wenn die Richtung A sich ändert. Deshalb wird der geometrische Ort der Koordinaten (xe, ye) des Erfassungssignals beim einmaligen Umlauf des Fahrzeuges auf einer Kreisspur zu einem Kreis O2 mit einem Mittelpunkt (xv, yv), wie dies aus den Gleichungen (3a) und (3b) hervorgeht. Daher kann durch Ermittlung der Mittelpunkt-Koordinaten (xv, yv) des Kreises O2 aus den Erfassungssignalen xe und ye der wahre Winkel THETA durch die folgende Gleichung bestimmt werden:

THETA = tan^-1[(xe - xv)/(ye - yv)] (5)

Die DE 32 08 481 A1 offenbart eine Technik, durch welche der wahre Winkel THETA ermittelt werden kann durch Eliminierung der Einflüsse des magnetischen Feldes Hv auf der Basis des oben erwähnten Prinzips. Im einzelnen werden aus den Erfassungssignalen x und y, die der Erdmagnetismus-Sensor 2 liefert, wenn das Fahrzeug einmal auf einer Kreisspur umläuft, Maximumwerte x max und y max sowie Minimumwerte x min und y min auf den entsprechenden Achsen des rechtwinkligen x-y-Koordinatensystems gespeichert. Die Erfassungssignale xv und yv entsprechend dem magnetischen Feld Hv werden erhalten als Koordinaten des Mittelpunktes des Kreises O2 nach folgenden Gleichungen:

xv = (x max + x min)/2 (6a)

yv = (y max + y min)/2 (6b)

Daher ist es möglich, durch Durchfahren einer Kreisspur mit dem Fahrzeug 1 in einer geeigneten Zeit die Erfassungssignale xv und yv entsprechend dem Magnetfeld Hv zu erhalten und durch Ausführung der Gleichung (5) die wahre Richtung THETA zu bestimmen.

Aus der bereits genannten DE 31 23 180 A1 ist eine Einrichtung bekannt, mittels welcher ein dem äußeren Magnetfeld überlagerter Störvektor eliminiert werden soll. Der Magnetismus-Sensor wird zunächst zur Kalibrierung in einem Kreis bewegt, und aus den dabei ermittelten Maximal- und Minimalwerten der Magnetfeld-Komponenten ein Korrekturvektor ermittelt, der anschließend zu den jeweiligen Meßwerten addiert wird.

Wenn jedoch das Fahrzeug 1 beispielsweise ein Automobil ist, wird es während seiner Bewegung Erschütterungen ausgesetzt. Deshalb kann das magnetische Feld Hv sich ändern, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, obwohl diese Änderung vernachlässigbar sein kann, wenn sie z. B. über einen Tag ausgemittelt wird. Außerdem kann das Automobil, wenn es einen Schienenstrang eines mit Gleichstrom betriebenen Eisenbahnsystems zu einem Zeitpunkt to kreuzt, magnetisiert werden durch ein magnetisches Feld, das zwischen Schienen und Fahrleitungen der Eisenbahnanlage existiert. Hierdurch können Stärke und Richtung des Feldes Hv beträchtlich verändert werden. Nach einer derartigen Änderung des Feldes Hv muß das Automobil erneut eine Kreisspur durchfahren, um Signale xv und yv entsprechend dem geänderten Feld Hv zu erhalten. Dies ist in der Praxis sehr schwierig ausführbar.

Die nachveröffentlichte DE 37 20 130 A1 beschreibt einen Richtungssucher, der einen Erdmagnetismus-Sensor sowie Einrichtungen zur Korrektur eines Ausgangssignals des Sensors umfaßt, entsprechend einer Magnetfeldkomponente, die vom mit dem Sensor ausgestatteten Fahrzeug selbst hervorgerufen wird. Der Sensor umfaßt eine Korrekturvorrichtung, die durch Bildung einer Mittelsenkrechten auf einer Geraden, welche zwei vom Sensor zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelte Koordinatenpunkte verbindet, den Korrekturvektor ermittelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Richtungssucher für einen beweglichen Körper zu schaffen, bei dem ein Korrekturwert entsprechend einer Änderung des magnetischen Feldes Hv automatisch berichtigt werden kann, ohne daß der bewegliche Körper ein spezielles Manöver durchzuführen hat.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst.

Die Korrekturwert-Berichtigungseinrichtung bewirkt die Berichtigung auf Grund einer zeitlichen Veränderung des Magnetfeldes des beweglichen Körpers auf der Basis von Erfassungssignalpaaren, die vor und nach dem Wechsel der Fahrtrichtung (Wechsel der Position des Frontteiles des beweglichen Körpers) erhalten werden, durch Ermittlung von Mittelpunkt-Koordinaten des Kreises, um den Korrekturwert auf der Basis der Mittelpunkt-Koordinaten und seiner Radien zu berichtigen und die Erfassungssignale auf der Basis des berichtigten Korrekturwertes zu berichtigen, um dadurch die wahre Bewegungsrichtung des beweglichen Körpers zu gewinnen.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 und 2 das Prinzip einer herkömmlichen Richtungssuche in dem Fall, daß kein magnetisierendes Feld existiert,

Fig. 3 und 4 das Prinzip einer herkömmlichen Richtungssuche in dem Fall, daß ein magnetisierendes Feld existiert,

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung einer zeitlichen Änderung des magnetisierenden Feldes,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7a und 7b erläuternde Darstellungen zur Wirkungsweise der Magnetisierungs-Korrekturmittel von Fig. 6,

Fig. 8 eine erläuternde Darstellung zur Wirkungsweise der Korrekturwert-Berichtigungsmittel von Fig. 6,

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Hauptteiles der Ausführungsform gemäß Fig. 6 im einzelnen,

Fig. 10a ein Flußdiagramm zur Darstellung eines Hauptprogrammes in einem Mikrocomputer von Fig. 9 zum Detektieren der Bewegungsrichtung und

Fig. 10b ein Flußdiagramm zur Darstellung eines Programmes zur Korrektur-Berichtigung im Flußdiagramm von Fig. 10a.

In Fig. 6, das ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, bezeichnet ein Bezugszeichen 2 einen Erdmagnetfeld-Sensor, der identisch ist mit dem Sensor von Fig. 1. Eine erste Korrektureinrichtung 3 wird durch Betätigung eines Schalters 5 in Betrieb gesetzt, wie dies im vorgenannten Stand der Technik offenbart ist. Nach dieser Betätigung detektiert und speichert die erste Korrektureinrichtung 3 Erfassungssignale xv und yv, die durch den Erdmagnetfeld-Sensor 2 auf dem Fahrzeug 1 während einer Umlaufbewegung desselben erhalten werden in Abhängigkeit zu einem magnetisierenden Feld Hv entsprechend den Gleichungen (6a) und (6b), um sie als ein Paar von Korrekturwerten xo und yo zur Eliminierung des Einflusses des Feldes Hv zu setzen. Ferner werden Radien Kx und Ky in x- und y-Richtung eines Ellipsen einschließenden Kreises erhalten auf der Grundlage von Maximumwerten x max und y max sowie Minimumwerten x min und y min auf den jeweiligen Achsen in einem x-y-Koordinatensystem entsprechend den folgenden Gleichungen:

Kx = (x max - x min)/2 (7a)

Ky = (y max - y min)/2 (7b)

Eine Einrichtung 4 zur Korrektur der erfaßten Feldsignale Hx und Hy wirkt dahingehend, daß die Erfassungssignale x und y auf der Basis der Korrekturwerte xo und yo und der Radien Kx und Ky entsprechend den folgenden Gleichungen

X = (x - xo)/Kx (8a)

Y = (y - yo)/Ky (8b)

korrigiert werden, und liefert ein Paar von berichtigten Erfassungssignalen X und Y. Eine zweite Korrektureinrichtung 6 empfängt die Erfassungssignale X und Y von der Einrichtung 4 und berichtigt die Korrekturwerte xo und yo in geeigneter Weise.

Ein Prinzip der Wirkungsweise der zweiten Korrektureinrichtung 6 wird nachfolgend beschrieben. Die Koordinaten entsprechend den korrigierten Erfassungssignalen aus der Einrichtung 4 werden gemäß Fig. 7b auf einem Kreis verteilt mit einem Mittelpunkt an einem ursprünglichen Punkt eines X-Y-Koordinatensystems und mit einem Radius 1, wenn die Korrekturwerte xo und yo zutreffend gesetzt werden. Wenn jedoch das magnetisierende Feld in einer Weise gemäß Fig. 5 sich ändert, können die Koordinaten im X-Y-Koordinatensystem entsprechend den Korrektursignalen aus der Einrichtung 4 beispielsweise auf einem Kreis P gemäß Fig. 8 verteilt werden. Es wird angenommen, daß die Koordinatenpunkte im X-Y-Koordinatensystem entsprechend den korrigierten Erfassungssignalen, die vor und nach einem Wechsel der Fahrtrichtung des Fahrzeuges erhalten werden, jeweils (X1, Y1) und (Xj, Yj) sind. Es gibt zwei Kreise mit einem Radius 1, welche durch diese beiden Punkte hindurchlaufen. Wenn jedoch ein Koordinatenpunkt (Xi, Yi) entsprechend dem korrigierten Erfassungssignal, das während des Wechsels der Fahrtrichtung des Fahrzeuges erhalten wird, vorhanden ist, der näher an einem der zwei Kreise liegt, z. B. dem Kreis P, wird der Korrekturwert (xo, yo) berichtigt durch Verwendung der jeweiligen Komponenten Xp und Yp der Mittelpunktkoordinaten (Xp, Yp) des Kreises P, jeweils multipliziert mit den Radien Kx bzw. Ky des Kreises, als Größe für die Veränderung des magnetisierenden Feldes.

In einem Fall, wo der Koordinatenpunkt (Xi, Yi) keinem der Kreise nahe ist oder ein Abstand zwischen den Koordinatenpunkten (X1, Y1) und (Xj, Yj) einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird der Korrekturwert (xo, yo) zur Eliminierung des Einflusses des magnetisierenden Feldes nicht berichtigt.

Der Richtungssucher gemäß Fig. 6 umfaßt ferner eine Winkeloperationseinrichtung 7, welche die berichtigten Erfassungssignale X und Y aus der Einrichtung 4 erhält, um den Bewegungswinkel THETA h auszuweisen entsprechend der folgenden Gleichung

THETA h = tan^-1(X/Y) (9)

sowie eine Anzeigeeinrichtung 8 zur Anzeige der Bewegungsrichtung THETA h aus der Winkeloperationseinrichtung 7.

Fig. 9 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild des Richtungssuchers gemäß Fig. 6. Darin bezeichnet das Bezugszeichen 9 einen Schaltungsaufbau entsprechend einer Kombination der ersten Korrektureinrichtung 3, der Einrichtung 4, der zweiten Korrektur­ einrichtung 6 und der Winkeloperationseinrichtung 7, wie in Fig. 6 gezeigt. Der Schaltungsaufbau 9 enthält einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 10 zur Umwandlung der analogen Erfassungssignale x und y aus dem Erdmagnetfeld-Sensor 2 in digitale Werte, einen Mikrocomputer 11, der auf Ausgangssignale des A/D-Wandlers 10 anspricht wie auch auf ein Signal vom Schalter 5, um Operationen entsprechend den jeweiligen Einrichtungen auszuführen, sowie eine Anzeigetreiberschaltung 12 zum Treiben der Anzeigeeinrichtung 8 entsprechend der Information vom Mikrocomputer 11. In bekannter Weise umfaßt der Mikrocomputer 11 eine Eingangsschaltung 11a, einen Speicher 11b, eine Zentraleinheit (CPU) 11c und eine Ausgangsschaltung 11d. Die Anzeigeeinrichtung 8 kann eine Flüssigkristall-Anzeigetafel enthalten, die aus Anzeigesegmenten 8a bis 8h zusammengesetzt ist, und die auf ein Signal aus der Anzeigetreiberschaltung 12 anspricht, um eines der Segmente zu aktivieren, damit die Bewegungsrichtung THETA h angezeigt wird. Der Richtungssucher gemäß Fig. 9 ist selbstverständlich auf dem Fahrzeug 1 angebracht. Ein Programm zum Betreiben des Mikrocomputers 11 bzw. von dessen CPU 11c entsprechend dem Flußdiagramm gemäß Fig. 10 wird vorher im Speicher 11b gespeichert.

Die Wirkungsweise des Richtungssuchers gemäß Fig. 9 wird nachfolgend an Hand von Fig. 10a und 10b beschrieben, worin Flußdiagramme den Arbeitsablauf im Mikrocomputer 11 zeigen.

Wenn eine Energiequelle (nicht dargestellt) angeschlossen wird, werden der Erdmagnetismus-Sensor 2, die Steuerschaltung 9 und die Anzeigeeinrichtung 8 in Betrieb gesetzt. Das heißt, der Erdmagnetfeld-Sensor 2 detektiert den Erdmagnetismus H und liefert die Erfassungssignale x und y, die über den A/D-Wandler 10 an den Mikrocomputer 11 weitergeleitet werden. Der Mikrocomputer 11 ist nach dem Anschluß an die Energiequelle ebenfalls betriebsbereit und arbeitet von Schritt 101 ausgehend schrittweise nach einem Hauptprogramm (Hauptroutine) gemäß Fig. 10a.

Wenn der Schalter 5 durch einen Bediener betätigt und diese Maßnahme wie in Schritt 101 gezeigt bestätigt ist, wird durch die erste Korrektureinrichtung 3 ein erster Korrektur-Programmlauf durchgeführt, wie in Schritt 102 dargestellt ist. Im ersten Korrektur-Programmlauf werden die Korrekturwerte xo und yo und die Radien Kx und Ky in beiden Achsenrichtungen des Kreises ermittelt auf gleiche Weise, wie sie in der DE 32 08 481 A1 offenbart ist.

Dann reagiert die Einrichtung 4, wie in Schritt 103 gezeigt, auf die Erfassungssignale x und y zur Ermittlung der korrigierten Erfassungssignale X und Y entsprechend den Gleichungen (7a) und (7b), wie in Schritt 104 dargestellt ist. Die Winkeloperationseinrichtung 7 wird wirksam, um die Bewegungsrichtung THETA h entsprechend der Gleichung (9) zu ermitteln, wie in Schritt 105 dargestellt ist, wonach, wie in Schritt 106 gezeigt, ein die Bewegungsrichtung THETA h kennzeichnendes Signal an die Anzeigetreiberschaltung 12 geliefert wird. Die Anzeigetreiberschaltung 12 treibt das jeweils entsprechende der Anzeigesegmente 8a bis 8h, um die Bewegungsrichtung THETA h anzuzeigen. Danach wird während einer Zeitspanne, in der das Fahrzeug 1 eine vorbestimmte Entfernung d nicht überschreitet, das Programm zum Schritt 101 zurückgeführt und die gleichen Operationen, wie sie oben beschrieben sind, werden wiederholt. Die Überprüfung, ob das Fahrzeug 1 die Distanz d überschreitet oder nicht, wird vom Mikrocomputer 11 durchgeführt an Hand des Signals des Distanzsensors bzw. Wegstreckenzählers, der im Fahrzeug montiert ist.

Wenn während der Zeit, in der der Arbeitsgang der Einrichtung 4 wiederholt wird, wie in Schritt 107 dargestellt, das Fahrzeug die vorbestimmte Strecke d zurücklegt, führt die zweite Korrektureinrichtung 6, wie in Schritt 108 dargestellt, einen Programmlauf zur Berichtigung des Korrekturwertes aus. Dieser Programmlauf ist in Fig. 10b gezeigt. Gemäß Fig. 10b wird zunächst in einem Schritt 201 bestimmt, ob oder ob nicht eine Begrenzungszahl k von korrigierten Erfassungssignalpaaren im Speicher einer gespeicherten Zahl j von korrigierten Erfassungssignalpaaren gleich ist, um zu wissen, ob der Speicher voll ist oder nicht. Falls er voll ist, wird das älteste korrigierte Signalpaar X1, Y1 gelöscht und alle korrigierten Signalpaare Xm + 1, Ym + 1 (m = 1, . . ., j-1) werden jeweils in einem Schritt verschoben und als neue korrigierte Erfassungssignalpaare Xm, Ym gespeichert. Dann wird das neueste korrigierte Erfassungssignalpaar X und Y als Xj, Yj gespeichert, wie Schritt 202 zeigt. Falls der Speicher nicht voll ist, wird das neueste Paar X, Y als Xj, Yj gespeichert, wie Schritt 203 zeigt, und dann wird in einem Schritt 204 entschieden, ob oder ob nicht die Zahl j gleich oder größer ist als 3. Falls sie gleich oder größer ist als 3, wird das Programm zum Hauptprogramm gemäß Fig. 10a zurückgeführt.

Nachdem entschieden ist, daß die Zahl j gleich oder größer ist als 3 oder der Ablauf in Schritt 202 abschließt, wird in einem Schritt 205 entschieden, ob oder ob nicht der Abstand [(Xj - X1)² + (Yj - Y1)²]^1/2 zwischen dem neuesten Paar Xj, Yj und dem ältesten Paar X1, Y1 gleich oder größer ist als ein erster vorbestimmter Wert P1 und, falls entschieden wird, daß er kleiner ist als P1, wird der Programmablauf zum Hauptprogramm gemäß Fig. 10a zurückgeführt. Falls er gleich oder größer ist als P1, wird in einem Schritt 206 entschieden, ob oder ob nicht er gleich oder kleiner ist als ein zweiter vorbestimmter Wert P2. Falls der Abstand über dem zweiten Wert P2 liegt, werden alle korrigierten Erfassungssignalpaare gelöscht mit Ausnahme des neuesten Paares Xj, Yj, das als X1, Y1 gespeichert wird, wie Schritt 214 zeigt, und der Programmablauf wird zum Hauptprogramm gemäß Fig. 10a zurückgeführt.

Falls der Abstand zwischen zwei Koordinatenpunkten innerhalb eines vorbestimmten Wertes ist, und gleich oder kleiner als P2, werden in einem Schritt 207 Mittelpunkte (Xp, Yp) und (Xq, Yq) von Kreisen P und Q, welche einen gemeinsamen Radius 1 haben und durch die Koordinatenpunkte (X1, Y1) und (Xj, Yj) entsprechend den ältesten und neuesten korrigierten Erfassungssignalpaaren hindurchlaufen, nach folgenden Gleichungen ermittelt:

Xp = (X1 + Xj)/2 + (Y1 - Yj)[[1/[(X1 - Xj)² + (Y1 - Yj)²] - 0,25]]^1/2 (10a)

Yp = (Y1 + Yj)/2 + (X1 - Xj)[[1/[(X1 - Xj)² + (Y1 - Yj)²] - 0,25]]^1/2 (10b)

Xq = (X1 + Xj)/2 - (Y1 - Yj)[[1/[(X1 - Xj)² + (Y1 - Yj)²] - 0,25]]^1/2 (10a)

Yq = (Y1 + Yj)/2 - (X1 - Xj)[[1/[(X1 - Xj)² + (Y1 - Yj)²] - 0,25]]^1/2 (10b)

Dann werden in einem Schritt 208 Maximumwerte lp und lq der Abstände vom Koordinatenpunkt (Xi, Yi) entsprechend den anderen korrigierten Erfassungssignalpaaren Xi, Yi, die im Speicher zu den jeweiligen Kreisen P und Q gespeichert sind, nach folgenden Gleichungen berechnet:

lp = max|[(Xi - Xp)² + (Yi - Yp)²]^1/2 - 1| (11a)

lq = max|[(Xi - Xq)² + (Yi - Yq)²]^1/2 - 1| (11b)

Danach wird in Schritten 209 und 210 entschieden, ob einer der Werte lp und lq gleich oder kleiner ist als ein dritter vorbestimmter Wert P3 und ob der andere Wert über dem dritten Wert P3 liegt. Falls ja, wird der Korrekturwert berichtigt auf der Basis der Mittelpunkt-Koordinaten und dem Radius des einen Kreises durch Anwendung des Korrekturwertes xo, yo, der Werte Xp, Yp entsprechend den Mittelpunkt-Koordinaten (Xp, Yp) des Kreises P und seiner Radien Kx und Ky in den beiden Achsenrichtungen in einem Schritt 212 entsprechend

xo ← xo + Kx.Xp (12a)

yo ← yo + Ky.Yp (12b)

oder durch Anwendung der Korrekturwerte xo und yo, der Werte Xq und Yq entsprechend den Mittelpunktkoordinaten (Xq, Yq) des Kreises Q und seiner Radien Kx und Ky in einem Schritt 211 entsprechend

xo ← xo + Kx.Xq (12c)

yo ← yo + Ky.Yq (12d)

Nachdem der Korrekturwert berichtigt ist, werden alle korrigierten Erfassungssignalpaare, die im Speicher gespeichert sind, gelöscht und die Operation zum Hauptprogramm gemäß Fig. 10a zurückgeführt, wie in Schritt 213 gezeigt ist.

Wenn der Korrekturwert auf Grund von negativen Entscheidungen in den Schritten 209 und 210 nicht berichtigt wird, werden alle korrigierten Erfassungssignalpaare gelöscht mit Ausnahme des neuesten Paares Xj, Yj und die Operation wird in einem Schritt 214 zum Hauptprogramm zurückgeführt. Wenn nach der Rückführung der Operation zum Hauptprogramm der Schalter 5 nicht in Einschaltstellung ist, wird die gleiche Operation durchgeführt, wobei der Schritt 102 übersprungen wird.

Somit kann, wenn sich das magnetisierende Feld ändert, der Korrekturwert automatisch berichtigt werden ohne besondere Manöver seitens des Fahrzeuges, vorausgesetzt, daß dieses die Fahrtrichtung um einen Winkel ändert, der größer ist als ein vorbestimmter Wert.

Wie in den Schritten 205 und 206 gezeigt ist, werden die Mittelpunkt-Koordinaten (Xp, Yp) und (Xq, Yq) der Kreise P und Q im Schritt 207 nur berechnet, wenn der Abstand zwischen den Koordinaten (X1, Y1) und (Xj, Yj) im X-Y-Koordinatensystem innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, so daß Fehler in den Mittelpunkt-Koordinaten (Xp, Yp) und (Xq, Yq) auf Grund möglicher Fehler in den Erfassungssignalen x und y minimiert werden. Die Entscheidungen in den Schritten 209 und 210 dienen dazu, einen Fehler in der Auswahl eines der Kreise P und Q zu vermeiden, wobei mögliche Fehler in den Erfassungssignalen x und y in Betracht gezogen werden.

Wie oben erwähnt, wird der Korrekturwert, der notwendig ist, um im Erfassungssignal von der Magnetisierung des Fahrzeuges verursachte Komponenten zu eliminieren, berichtigt auf der Basis des Erfassungssignals, das erhalten wird, wenn das Fahrzeug seine Fahrtrichtung ändert (durch Änderung der Position seines Frontteiles). Selbst wenn das magnetisierende Feld sich von Zeit zu Zeit ändert, wird daher der Korrekturwert zur Eliminierung der von diesem magnetisierenden Feld ausgehenden Komponenten im Erfassungssignal automatisch in geeigneter Weise berichtigt, um das Erfassungssignal genau zu korrigieren, so daß die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges genau bestimmt werden kann.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Bewegungsrichtung eines Fahrzeuges mit Richtungssucher, mit:

   • - einem Erdmagnetfeld-Sensor als Richtungssucher zur Erfassung von Feldsignalen Hx und Hy des Erdmagnetfelds,
   • - einer Einrichtung zur Korrektur der erfaßten Feldsignale Hx und Hy des Richtungssuchers mit Hilfe von in einer ersten Korrektureinrichtung berechneten Korrektur-Signalen (Hxo, Hyo, Kx, Ky), die während einer Kreisbewegung des Fahrzeuges in der ersten Korrektureinrichtung in einem rechtwinkligen Koordinatensystem als Mittelpunktskoordinaten (Hxo, Hyo) eines Kreises, der eine Ellipse einschließt und der durch die während der Kreisbewegung erfaßten Feldsignalpaare Hx und Hy festgelegt wird, und ferner als Kreisradien (Kx, Ky) des Kreises in den beiden Koordinateneinrichtungen bestimmt werden, und
   • - einer zweiten Korrektureinrichtung und einer Einrichtung zur Ermittlung der Bewegungsrichtung THETA des Fahrzeuges,
2. dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Korrektureinrichtung (6) ausgebildet ist

   • - zur Abspeicherung eines erfaßten Feldsignalpaares (Hx, Hy) in jeweils einem Speicher für Feldsignalpaare, solange die Anzahl (j) der gespeicherten Feldsignalpaare kleiner ist als die Anzahl (k) der Plätze im Speicher,
   • - zur Löschung des ältesten abgespeicherten Feldsignalpaares und zur Abspeicherung des zuletzt erfaßten Feldsignalpaares in dem Speicher, wenn die Anzahl (j) der abgespeicherten Feldsignalpaare gleich der Anzahl (k) der Plätze im Speicher ist,
   • - zum Unverändertlassen der abgespeicherten Korrektur-Signale (Hxo, Hyo) solange die Anzahl (j) der abgespeicherten Feldsignalpaare kleiner als drei ist oder der Abstand in dem rechtwinkeligen Koordinatensystem zwischen dem zuletzt erfaßten Feldsignalpaar und dem ältesten Feldsignalpaar kleiner als ein erster vorbestimmter Wert (P1) ist,
   • - zur Löschung aller gespeicherten Feldsignalpaare und zur Abspeicherung des zuletzt erfaßten Feldsignalpaares, wenn der Abstand in dem rechtwinkeligen Koordinatensystem zwischen dem zuletzt erfaßten Feldsignalpaar und dem ältesten Feldsignalpaar größer als ein zweiter vorbestimmter Wert (P2) ist,
   • - zur Ermittlung der Mittelpunkte von Kreisen (P, Q) mit dem Radius eins, auf denen die Werte des ältesten und des zuletzt erfaßten Feldsignalpaares liegen, und zur Ermittlung der maximalen Abstände (lp, lq) zwischen den ermittelten Mittelpunkten und den Werten der abgespeicherten Feldsignalpaare in dem rechtwinkeligen Koordinatensystem,
   • - zum Ersetzen der abgespeicherten Korrektur-Signale (Hxo, Hyo)
     • - auf der Grundlage der Mittelpunktskoordinaten des Kreises (P) und der Kreisradien (Kx, Ky) in den beiden Achsrichtungen, wenn der maximale Abstand (lp) kleiner oder gleich einem dritten vorbestimmten Wert (P3) und der maximale Abstand (lq) größer als der dritte vorbestimmte Wert (P3) ist,
       oder
     • - auf der Grundlage der Mittelpunktskoordinaten des Kreises (Q) und der Kreisradien (Kx, Ky) in den beiden Achsrichtungen, wenn der maximale Abstand (lq) kleiner oder gleich dem dritten vorbestimmten Wert (P3) und der maximale Abstand (lp) größer als der dritte vorbestimmte Wert (P3) ist,
   • wobei zu den abgespeicherten Korrektur-Signalen (Hxo, Hyo) jeweils das Produkt aus Kreisradius (Kx, Ky) in der entsprechenden Koordinatenrichtung und der entsprechenden Mittelpunktskoordinate des Kreises addiert wird und die abgespeicherten Feldsignalpaare gelöscht werden.