DE3734064A1

DE3734064A1 - Richtungssucher fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3734064A1
Application number: DE19873734064
Authority: DE
Inventors: Mitiyo Suyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1988-04-21
Also published as: DE3734064C2; JPS6394109A; KR910001251B1; JPH0629732B2; US4852012A; KR880005465A

Description

Die Erfindung betrifft einen Richtungssucher für ein Fahrzeug, in welchem eine Bewegungsrichtung durch die Feststellung von Erdmagnetismus ermittelt wird.

Das Prinzip der Richtungssuche eines herkömmlichen Richtungssuchers für ein Fahrzeug wird mit Bezug auf Fig. 1 und 2 beschrieben. Wie Fig. 1 zeigt, wird eine horizontale Komponente H (nachfolgend als "Erdmagnetismus H" bezeichnet) des Erdmagnetismus von einem auf einem Fahrzeug 1 montierten Erdmagnetismus-Detektor 2 ermittelt.

Es sei angenommen, daß die Bewegungsrichtung A des Fahrzeuges 1 einen Winkel THETA zur Richtung des Erdmagnetismus H, beispielsweise zur Richtung Nord, bildet. Das heißt, der Erdmagnetismus-Detektor 2 erfaßt vom Erdmagnetismus H eine Komponente Hy (=H cos THETA) in der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges und eine Komponente Hx (=H sin THETA) senkrecht zur Bewegungsrichtung A des Fahrzeuges. Diese Komponenten werden durch den Erdmagnetismus-Detektor 2 jeweils in elektrische Signale umgewandelt und dann verstärkt, um ein Paar von Detektionssignalen x und y zu liefern entsprechend den folgenden Gleichungen

x = KHx = KH sin THETA (1a)
y = KHy = KH cos THETA (1b)

worin K eine Magnetismus-/Spannungs-Umwandlungs-Konstante darstellt. Die Signale x und y können Gleichspannungssignale sein. Aus den Gleichungen 1a und 1b ist ersichtlich, daß die detektierten Signale x und y auf Null eingestellt sind, wenn die Feldkomponenten Hx und Hy Null sind, so daß die Stärke der Signale x und y zu den Intensitäten der Komponenten Hx und Hy jeweils proportional sind. Sie können als Referenzwerte benutzt werden.

Fig. 2 zeigt ein rechtwinkliges x-y-Koordinatensystem, in welchem Punkte, die durch die Werte der elektrischen Signale x und y bestimmt sind, eingezeichnet sind. Ein geometrischer Ort für diese Punkte bildet einen Kreis O1 und der Winkel THETA, z. B. die Richtung THETA des Fahrzeuges 1, ist gegeben durch die Gleichung

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

Obgleich die Richtung des Erdmagnetismus H mit der geografischen Richtung Nord nicht übereinstimmt und es einen Fehler gibt, nämlich eine Abweichung zwischen diesen Werten, die von Gebieten abhängig ist, wird zur Vereinfachung der Erklärung angenommen, daß es keine Abweichung gibt.

Es ist bekannt, daß aufgrund 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 ist, 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. Koordinatenpunkte (x, y), (xv, yv) und (xe, ye) der Signale des Sensors 2 entsprechend den Koordinaten (Hx, Hy), (Hvx, Hvy) und (Hex, Hey) sind in Fig. 4 dargestellt. Somit sind die Signale xe und ye des Sensors 2 darzustellen durch die Gleichungen

xe = x + xv = K 1H sin THETA + xv (3a)
ye = y + yv = K 2H cos THETA + yv (3b)

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

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

Somit läßt sich die zutreffende Richtung THETA hieraus nicht bestimmen.

Da jedoch das Feld Hv, das durch das Fahrzeug 1 erzeugt wird, ein permanentes Magnetfeld darstellt 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 einer Ellipse O3 mit einem Mittelpunkt (xv, yv) und eine Exzentrizität K 2/K 1, wie dies aus den Gleichungen (3a) und (3b) hervorgeht. Daher kann durch Ermittlung der Mittelpunkt-Koordinaten (xv, yv) und der Exzentrizität K 1/K 2 der Ellipse O3 aus den Erfassungssignalen xe und ye die wahre Richtung THETA durch die folgende Gleichung bestimmt werden:

THETA=tan^-1[(xe - xv)/(ye - yv) · K 2/K 1] (5)

Die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungs-Nr. 24811/1983 offenbart ein typisches Beispiel für einen Richtungssucher, der nach diesem Prinzip arbeitet. Gemäß dieser offengelegten Anmeldung werden aus den Erfassungssignalen x und y, die der Erdmagnetismus-Sensor 2 liefert, wenn das Fahrzeug einmal herumgefahren ist, Maximumwerte x-max und y-max sowie Minimumwerte x-min und y-min auf den entsprechenden Achsen des rechtwinkligen x-y-Koordinatensystems gespeichert und die Mittelpunktkoordinaten (xo, yo) sowie x- und y-Radien Kx und Ky der Ellipse O3 werden nach den folgenden Gleichungen erhalten:

xo = (x max + x min)/2 (6a)
yo = (y max + y min)/2 (6b)
Kx = (x max - x min)/2 (6c)
Ky = (y max - y min)/2 (6d)

Daher ist es möglich, durch Ausführen der obigen Operationen zu einer geeigneten Zeit und dadurch, daß man K 2/k 1 den Wert Ky/Kx sowie xv und yv den Werten xo bzw. yo entsprechend anpaßt, die wahre Bewegungsrichtung THETA entsprechend der Gleichung (5) zu bestimmen.

Beim herkömmlichen Richtungssucher wird der geometrische Ort der Ellipse durch Verwendung der Maximum- und Minimumwerte der entsprechenden Erfassungssignale, die bei der ersten Umlaufbewegung des Fahrzeuges als erste Korrekturwerte gewonnen wurden, bestimmt und die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges wird anschließend von den Richtungssignalen auf der Basis des geometrischen Ortes der Ellipse wie oben beschrieben festgestellt. Daher kann die tatsächliche Bewegungsrichtung ermittelt werden, falls die Bewertungsbedingungen für den geometrischen Ort der Ellipse, der durch die erste Korrektur erhalten wurde, sich danach nicht ändern. Da sich das magnetische Feld Hv des Fahrzeuges aufgrund von Erschütterungen innerhalb des Fahrzeuges und/oder aufgrund einer Veränderung der Stärke des äußeren magnetischen Feldes sich ändern kann, was zu Fehlern in den ersten Bewertungsbedingungen für den geometrischen Ort der Ellipse führt, ist es jedoch normalerweise schwierig, die tatsächliche Bewegungsrichtung zu ermitteln. Dies kann dadurch überwunden werden, daß das Fahrzeug nach einer Änderung der Bewertungsbedingungen einen erneuten Umlauf durchführt. Jedoch ist es für den Fahrzeuglenker sehr mühsam, eine solche Operation nach einer jeden derartigen Änderung durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Richtungssucher für einen beweglichen Körper zu schaffen, der in der Lage ist, die Wirkung des Erfassungsfehlers in den jeweiligen Erfassungspaaren auf den Fehler im geometrischen Ort der Ellipse zu vermindern durch Verwendung der Erfassungssignalpaare nach der ersten Korrektur, um nachfolgend auch den durch die ersten Bewertungsbedingungen bestimmten geometrischen Ort der Ellipse zu korrigieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Richtungssucher gelöst mit einer Einrichtung zur Berichtigung eines geometrischen Ortes, die derart wirkt, daß, wenn berichtigte Erfassungssignalpaare, die durch Berichtigung von Erfassungssignalpaaren nach einer ersten Korrektur auf der Basis von Koordinatenwerten eines Mittelpunktes eines ellipsenförmigen geometrischen Ortes und dessen Radien in x- und y-Richtung ermittelt werden, nicht auf einem Kreis liegen in einem orthogonalen Koordinatensystem entsprechend dem ellipsenförmigen geometrischen Ort, Abstände vom Kreis zu den Koordinaten des berichtigten Signalpaares als Vektorkomponentenpaar in senkrechte Koordinaten-Komponenten aufgeteilt werden und die Mittelpunkt-Koordinaten des ellipsenförmigen geometrischen Ortes und dessen Radien berichtigt und aktualisiert werden auf der Basis der Vektorkomponentenpaare und der Radien, wobei die Magnetisierungs-Erfassungssignale unter Benutzung der berichtigten Werte korrigiert werden.

Das heißt, wenn die Stärke des mit dem Fahrzeug verbundenen magnetisierenden Feldes sich ändert, verändern sich ebenfalls die Werte der Mittelpunkt-Koordinaten des ellipsenförmigen geometrischen Ortes und seiner Radien, die in einer vorangegangenen Richtungssuche benutzt worden sind, und die berichtigten Erfassungssignalpaare liegen nicht mehr auf dem Kreis. Erfindungsgemäß werden in den Berichtigungsmitteln für den geometrischen Ort die vorherigen Mittelpunkt-Koordinaten und die vorherigen Radienwerte für den ellipsenförmigen geometrischen Ort mittels der Vektorkomponentenpaare und der vorher ermittelten Radien berichtigt, um Mittelpunkt-Koordinaten und Radien des ellipsenförmigen geometrischen Ortes zu liefern als aktuelle Ortseingabe, die der laufenden Veränderung des magnetischen Feldes Rechnung trägt, womit auf der Basis der berichtigten Werte der Berichtigungseinrichtung für den geometrischen Ort die Erfassungssignale des magnetischen Feldes berichtigt werden, um ein Paar von berichtigten Erfassungssignalen zu erhalten, mit Hilfe derer die wahre Bewegungsrichtung des Fahrzeuges genauestens durch ein Paar von berichtigten Erfassungssignalen ermittelt wird, die lediglich auf Komponenten des Erdmagnetismus beruhen.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 und 2 die Prinzipien der herkömmlichen Richtungssuche unter der Voraussetzung, daß nur Erdmagnetismus vorhanden ist,

Fig. 3 und 4 das Prinzip der herkömmlichen Richtungssuche unter der Voraussetzung, daß ein (zusätzliches) magnetisches Feld vorhanden ist,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6a und 6b die Wirkungsweise der Korrekturmittel von Fig. 5 zur Korrektur des geometrischen Ortes,

Fig. 7 ein Blockschaltbild mit einer Mikrocomputer-Funktion zur Umsetzung entsprechender Komponenten aus Fig. 5,

Fig. 8a und 8b Flußdiagramme zur Darstellung der Wirkungsweise des Mikrocomputers aus Fig. 7,

Fig. 9a die örtliche Beziehung eines ellipsenförmigen geometrischen Ortes zu Erfassungssignalen im x-y-Koordinatensystem und

Fig. 9b die örtliche Beziehung eines kreisförmigen geometrischen Ortes zu korrigierten Erfassungssignalen nach Transformierung von Fig. 9a in ein senkrechtes x-y-Koordinatensystem.

Bei der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform bezeichnet in Fig. 5 ein Bezugszeichen 2 einen Erdmagnetismus-Sensor, der identisch ist mit dem Sensor 2 von Fig. 2. Eine erste Korrektureinrichtung 3 ist der herkömmlichen ähnlich, die in der bereits erwähnten japanischen Offenlegungsschrift Nr. 24811/1983 gezeigt ist, und wird durch Betätigung eines Schalters 5 in Betrieb gesetzt, um die durch die Bewegung eines Fahrzeuges 1 erhaltenen Erfassungssignale x und y zu speichern und um einen ellipsenförmigen geometrischen Ort abzuschätzen bzw. zu ermitteln, der aus Mittelpunktkoordinaten (xo, yo) der Ellipse und deren Radien Kx und Ky in x- bzw. y-Richtung unter Zugrundelegung der vorerwähnten Gleichungen (6a) und (6b) erhalten wird. Eine Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4 dient zur Korrektur der von den Mitteln 2 zur Erfassung des Erdmagnetismus erfaßten Signale x und y auf der Grundlage des ellipsenförmigen geometrischen Ortes entsprechend den folgenden Gleichungen:

X = (x - xo)/Kx (7a)
Y = (y - yo)/Ky (7b)

und zur Erzeugung eines Paares von korrigierten Erfassungssignalen X und Y. Ein Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Einrichtung zur Korrektur eines geometrischen Ortes in Abhängigkeit von den korrigierten Erfassungssignalen X und Y aus der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4, um den geometrischen Ort in geeigneter Weise zu korrigieren.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4 näher beschrieben. In dem in Fig. 6a dargestellten Fall ist die x-Koordinate des Erfassungssignals weder mit der x-max- noch mit der x-min-Komponente koinzident, während dessen y-Koordinate mit der y-Koordinate des Mittelpunktes des ellipsenförmigen geometrischen Ortes übereinstimmt, wobei aber in der maximalen x-Komponente x-max ein Fehler enthalten sein kann, da in diesem Fall die x-Koordinate des Erfassungssignals näher an der maximalen x-Komponente x-max liegt als an der minimalen x-Komponente x-min. Darüber hinaus kann sich möglicherweise ein Fehler im Erfassungssignal selbst befinden. Unter Berücksichtigung dieser Fehler kann es gelingen, den Fehler der maximalen x-Komponente x-max durch wiederholte Berichtigung der maximalen x-Komponente x-max entsprechend der folgenden Gleichung

x max = x max + Z(x - x max) (8)

zu verringern, vorausgesetzt, daß ein vorbestimmter Gewichtskoeffizient Z (0 kleiner Z kleiner 1) passend gewählt wird. Jedoch kommt es praktisch kaum vor, daß eine der Koordinaten x und y des Erfassungssignals mit dem Mittelpunkt des ellipsenförmigen geometrischen Ortes übereinstimmt. Daher ist es praktisch sinnvoll, einen der Kreuzungspunkte (x 1, y 1) des ellipsenförmigen geometrischen Ortes mit einer Geraden durch die Mittelpunkt-Koordinaten (xo, yo) des geometrischen Ortes als einen Referenzpunkt zu benutzen, und zwar den Kreuzungspunkt, der näher an den Koordinaten (x, y) des Erfassungssignals liegt. Die maximale x-Komponente x-max oder die minimale x-Komponente x-min und die maximale y-Komponente y-max oder die minimale y-Komponente y-min werden auf der Basis der jeweiligen Koordinaten-Komponenten von Vektoren berichtigt, die den Referenzpunkt (x 1, y 1) und die Koordinaten (x, y) des Erfassungssignals miteinander verbinden. In dem in Fig. 6b dargestellten Fall ist z. B. die x-Koordinate des Erfassungssignals näher an der maximalen x-Komponente x-max als an der minimalen x-Komponente x-min und dessen y-Koordinate näher an der maximalen y-Komponente y-max als an der minimalen y-Komponente y-min. Deshalb werden die Maximalwerte x-max und y-max gemäß den folgenden Gleichungen

x max = x max + Z(x - x 1) (9a)
y max = y max + Z(y - y 1) (9b)

berichtigt und zusammen hiermit werden die oben erwähnten Gleichungen (6a) und (6b) ausgeführt, um dadurch den ellipsenförmigen geometrischen Ort zu berichtigen.

In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 7 eine Einrichtung zur Winkelbestimmung in Abhängigkeit von den korrigierten Erfassungssignalen x und y aus der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4, um die Bewegungsrichtung THETAh gemäß der folgenden Gleichung

THETAh = tang^-1(X/Y) (9c)

zu bestimmen und um ein dementsprechendes Signal abzugeben. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet Anzeigemittel zur Anzeige des letzteren Signals aus der Einrichtung 7 zur Winkelbestimmung.

In Fig. 7, wo die Bauweise von Fig. 5 ausführlicher dargestellt ist, entspricht die Steuerschaltung 9 einer Kombination der ersten Korrektureinrichtung 3, der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4, der Einrichtung 6 zur Korrektur des ellipsenförmigen geometrischen Ortes und der Winkelbestimmungseinrichtung 7. Die Steuerschaltung 9 enthält einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 10 zur Umwandlung der analogen Erfassungssignale x und y aus der Erdmagnetismus-Erfassungseinrichtung 2 in digitale Werte, einen Mikrocomputer 11, der auf Ausgangssignale des A/D-Wandlers 10 anspricht wie auch auf ein Signal vom Schalter, um Operationen entsprechend den jeweiligen Einrichtungen auszuführen, sowie eine Anzeige-Treiberschaltung 12, die auf ein Ausgangssignal des Mikrocomputers 11 anspricht, um die Anzeigemittel 8 entsprechend zu treiben. In bekannter Weise umfaßt der Mikrocomputer 11 eine Eingangsschaltung 11 a, einen Speicher 11 b, eine Zentraleinheit (CPU) 11 c und eine Ausgangsschaltung 11 d.

Die Anzeigemittel 8 enthalten eine Flüssigkristall-Anzeigetafel, die in die Anzeigebereiche 8 a bis 8 h unterteilt ist, um die Bewegungsrichtung THETAh durch Aktivierung eines der Bereiche 8 a bis 8 h entsprechend dem Signal aus der Anzeige-Treiberschaltung 12 sichtbar zu machen. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die Vorrichtung gemäß Fig. 7 auf dem Fahrzeug 1 angebracht ist und daß ein Programm zum Betreiben der CPU 11 c entsprechend den Flußdiagrammen aus Fig. 8a und 8b vorher im Speicher 11 b gespeichert wird.

Die Wirkungsweise ist folgendermaßen. Nach Einschalten eines die Betriebsenergie zuführenden Hauptschalters (nicht dargestellt) werden die Einrichtung 2 zum Detektieren des Erdmagnetismus, die Steuerschaltung 9 und die Anzeigemittel 8 in Betrieb gesetzt. Das heißt, der Erdmagnetismus-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 letztere ist nach dem Umlegen des Hauptschalters ebenfalls betriebsbereit und arbeitet ausgehend von Schritt 101 schrittweise nach einer Hauptroutine gemäß Fig. 8a. Zuerst wird die Arbeitsweise der ersten Korrektureinrichtung 3 beschrieben. Wenn der Schalter 5 durch einen Bediener betätigt und diese Maßnahme wie in Schritt 101 gezeigt bestätigt ist, wird ein erster Korrektur-Programmlauf durchgeführt, wie in Schritt 102 dargestellt ist. Im ersten Korrekturlauf wird der gleiche Arbeitsgang vollzogen, der in der bereits erwähnten japanischen Offenlegungsschrift Nr. 24811/1983 offenbart ist, so daß entsprechende Werte xo und yo für die Mittelpunkt-Koordinaten des ellipsenförmigen geometrischen Ortes und dessen Radien Kx und Ky jeweils in x- und y-Richtung erhalten werden.

Die Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4 empfängt, wie in Schritt 103 gezeigt, die Erfassungssignale x und y und ermittelt die korrigierten Erfassungssignale X und Y entsprechend den Gleichungen (7a) und (7b), wie in Schritt 104 dargestellt ist. Dann berechnet die Winkelberechnungseinrichtung 7 die Bewegungsrichtung auf der Basis der Gleichung (9c), wie in Schritt 105 dargestellt ist, und liefert sie, wie in Schritt 106 gezeigt, an die Anzeige-Treiberschaltung 12. Die Anzeige-Treiberschaltung 12 reagiert auf das Richtungssignal THETAh, um den entsprechenden der Anzeigebereiche 8 a bis 8 h zu aktivieren und danach die Bewegungsrichtung THETAh anzuzeigen. Danach wird während einer Zeitspanne, in der das Fahrzeug 1 nicht eine vorbestimmte Entfernung d zurücklegt, das Programm, wie in Schritt 107 gezeigt, zum Schritt 101 zurückgeführt und der gleiche Arbeitsablauf wird wiederholt. Ob das Fahrzeug 1 die Distanz d zurückgelegt hat oder nicht, kann anhand des Signals beurteilt werden, das der Distanzsensor bzw. Wegstreckenzähler des Fahrzeuges an den Mikrocomputer 11 liefert, in dem die Entscheidung getroffen wird.

Wenn während der Zeit, in der der Arbeitsgang der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4 wiederholt wird, wie in Schritt 107 dargestellt, das Fahrzeug die vorbestimmte Strecke d zurücklegt, führt die Korrekturwert-Berichtigungseinrichtung 6, wie in Schritt 108 dargestellt, einen Programmlauf zur Berichtigung des ellipsenförmigen geometrischen Ortes aus. Der Programmlauf wird anhand von Fig. 8b und 1 beschrieben. Um die Berechnung der Vektorkomponenten DELTA x und DELTA y zu erleichtern, welche die Koordinaten des Erfassungssignals und einen der Kreuzungspunkte des ellipsenförmigen geometrischen Ortes mit einer durch den Mittelpunkt der Ellipse verlaufenden Geraden, der näher an den Koordinaten des Erfassungssignals liegt als der andere, miteinander verbinden, wird das Koordinatensystem des Korrektursignalpaares aus Fig. 1b, das aus dem Koordinatensystem des Erfassungssignalpaares aus Fig. 1a entsprechend den Gleichungen (7a) und (7b) konvertiert wird, berücksichtigt. Wie in Schritt 201 dargestellt ist, bedeutet das, daß die jeweiligen Komponenten DELTA X und DELTA Y, die aus der Umwandlung der Vektoren in das Koordinatensystem des Korrektursignalpaares gewonnen werden, unter Zugrundelegung der folgenden Gleichungen

DELTA X = X - X/(X² + Y²)^1/2 (10a)

DELTA Y = Y - Y/(X² + Y²)^1/2 (10b)

ermittelt werden.

Da sich bei der Rückumwandlung der Gleichungen (7a) und (7b) folgende Gleichungen ergeben:

x = Kx · X + xo (11a)

y = Ky · Y + yo (11b)

werden die jeweiligen Vektorkomponenten DELTA x und DELTA y, wie in Schritt 202 dargestellt, durch die folgenden Gleichungen

DELTA x = Kx · DELTA X (12a)

DELTA y = Ky · DELTA Y (12b)

ermittelt. Dann werden die maximale x-Komponente x-max oder die minimale x-Komponente x-min mit Hilfe der Vektorkomponente x berichtigt. Um das zu tun, muß entschieden werden, ob die maximale x-Komponente x-max oder die minimale x-Komponente x-min sich näher an den x-Koordinaten des Erfassungssignals befindet. Da sich gemäß den Gleichungen (6a), (6b), (7a) und (7b) und einer Bedingung

x-max größer x-min

die folgenden Gleichungen

| x - x max | kleiner | x - x min | = X größer 0 (13a)

| x - x max | = | x - x min | = X = 0 (13b)

| x - x max | größer | x - x min | = X kleiner 0 (13a)

ergeben, wird ein Zeichen des Korrektur-Erfassungssignals X, das auf der x-Komponente des Erfassungssignals x basiert, entschieden, wie durch Schritt 203 dargestellt. Wenn X größer 0 ist, wird die maximale x-Komponente x max berichtigt unter Berücksichtigung der folgenden Gleichung, wobei die mit Hilfe des vorbestimmten Gewichtskoeffizienten Z und der Gleichungen (6) und (6b) ermittelte Vektorkomponente DELTA x benutzt wird:

x max = x max + Z · DELTA x (14)

Durch Ausführung der Gleichungen (6a) und (6b) ergeben sich, wie durch Schritt 204 dargestellt, die folgenden Gleichungen:

xo = xo + Z · DELTA x/2 (14a)

Kx = Kx + Z · DELTA x/2 (14b)

Auf diese Weise werden in der x-Richtung eine neue Mittelpunkt-Koordinate xo und ein neuer Radius Kx erhalten.

Wenn X kleiner 0 ist, wird die minimale x-Komponente x-min gemäß der folgenden Gleichung

x min = x min + Z · DELTA x (15)

berichtigt.

Wenn man die Gleichungen (6a) und (6b) auf dieser Grundlage ausführt, ergeben sich

xo = xo + Z · DELTA x/2 (15a)

Kx = Kx - Z · DELTA x/2 (15b)

wodurch in der x-Richtung eine neue Mittelpunkt-Koordinate xo und ein neuer Radius Kx erhalten werden, wie durch Schritt 205 dargestellt. Falls X =0 ist, wird weder die maximale x-Komponente x-max noch die minimale x-Komponente x-min berichtigt.

Schließlich werden, wie in den Schritten 206 bis 208 dargestellt, die maximale y-Komponente y-max oder die minimale y-Komponente y-min berichtigt durch Anwendung der y-Komponente DELTA y der Vektoren in der gleichen Weise wie in den Schritten 203 bis 205, um eine neue Mittelpunkt-Koordinate yo und einen neuen Radius Ky in der y-Richtung zu erhalten, womit der Berichtigungsvorgang für den ellipsenförmigen geometrischen Ort abgeschlossen ist und der Arbeitsablauf zum Hauptprogramm gemäß Fig. 8a zurückgeführt wird. Wenn nach der Rückführung des Arbeitsablaufes auf das Hauptprogramm der Schalter 5 nicht in Einschaltstellung ist, wird der Schritt 204 übersprungen und der gleiche oben erwähnte Arbeitsdurchgang wird durchgeführt.

Somit wird durch die Wiederholung des oben beschriebenen Berichtigungsprogrammes mit der Bewegung des Fahrzeuges der geometrische Ort durch eine große Anzahl von Erfassungssignalen geschätzt bzw. ermittelt. Wenn man den Gewichtungskoeffizienten in geeigneter Weise auswählt, werden daher die Fehler in den jeweiligen Erfassungssignalen untereinander ausgeglichen, was zu einer Verminderung des Fehlereinflusses und zu einer genauen Bestimmung des ellipsenförmigen geometrischen Ortes führt.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird das Berichtigungsprogramm für den ellipsenförmigen geometrischen Ort jedesmal ausgeführt, wenn das Fahrzeug, wie in Schritt 107 gezeigt, eine konstante Streckenlänge zurücklegt. Es ist ebenso möglich, den Berichtigungsablauf nach konstanten Zeitspannen durchzuführen. Weiterhin ist es möglich, obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform der Gewichtungskoeffizient Z konstant ist, nach der ersten Korrektur den Koeffizienten als Funktion der Anzahl der Durchläufe zur Berichtigung des ellipsenförmigen geometrischen Ortes oder als Funktion der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges zu gestalten.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Berichtigung des ellipsenförmigen geometrischen Ortes durch Verwendung des tatsächlichen Erfassungssignalpaares x und y durchgeführt. Es ist aber möglich, den geometrischen Ort unter Verwendung eines Durchschnitts von n Paaren von Korrekturerfassungssignalen durchzuführen, vorausgesetzt, daß die Koordinaten von n Paaren von Erfassungssignalen innerhalb eines begrenzten kleinen Bereiches konzentriert sind.

Wie oben ausgeführt, wird erfindungsgemäß der bei der ersten Korrektur ermittelte ellipsenförmige Ort in aufeinanderfolgenden Stufen berichtigt durch Verwendung von Erfassungssignalpaaren, so daß die Wirkung des Magnetfeldes des sich bewegenden Körpers aus den Erfassungssignalpaaren vollständig eliminiert wird. Daher ist es möglich, selbst wenn das Magnetfeld von Mal zu Mal und dementsprechend der ellipsenförmige geometrischen Ort sich ändern, die Mittelpunkt-Koordinaten und die Radien in den jeweiligen Richtungen nach und nach zu berichtigen. Auf diese Weise ist es möglich, im Erfassungssignal Komponenten, die auf das Magnetfeld zurückzuführen sind, aus den Erfassungssignalpaaren unter Anwendung dieser Bedingungen vollständig zu eliminieren, was zur Folge hat, daß man genaue Erfassungssignale erhält, die zur Bestimmung der wahren Bewegungsrichtung notwendig sind, und somit die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges genau detektiert wird.

Claims

1. Richtungssucher für einen beweglichen Körper, gekennzeichnet durch

a) eine Erdmagnetismus-Detektoreinrichtung (2), die magnetisierbar und an dem beweglichen Körper (1) angeordnet ist, wobei sie in der Lage ist, die horizontale Komponente des Magnetismus als ein Paar von zueinander senkrechten Komponenten zu erfassen, und ein Paar von dementsprechenden Erfassungssignalen liefert,
b) eine erste Korrektureinrichtung (3) zur Ermittlung von Mittelpunkt-Koordinaten eines ellipsenförmigen geometrischen Ortes und von dessen Radien in jeweiligen Achsenrichtungen dieses ellipsenförmigen geometrischen Ortes in einem orthogonalen Koordinatensystem einschließlich der Koordinatenpunkte der Erfassungssignalpaare auf der Basis jeweiliger Maximum- und Minimumwerte der Erfassungssignale, die von der Erdmagnetismus-Detektoreinrichtung (2) bei einer Umlaufbewegung des Körpers (1) ermittelt werden,
c) eine Magnetisierungs-Korrektureinrichtung (4) zur Berichtigung des Paares von Erfassungssignalen aus der Erdmagnetismus-Detektoreinrichtung (2) auf der Basis der Mittelpunkt-Koordinaten und der Radien des ellipsenförmigen geometrischen Ortes zum Tilgen von Erfassungssignalkomponenten, die von einem magnetischen Feld des Körpers (1) stammen, um ein Paar von berichtigten Erfassungssignalen zu liefern, und
d) eine Berichtigungseinrichtung (6) für den geometrischen Ort zur Ermittlung eines Paares von Komponenten eines Vektors in einem orthogonalen Koordinatensystem jedesmal, wenn der Körper (1) eine konstante Streckenlänge zurücklegt oder eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, wobei
- - das Koordinatensystem das berichtigte Erfassungssignalpaar an Koordinatenpunkten enthält,
- - der Vektor sich erstreckt von einem der Kreuzungspunkte zwischen einer Geraden, welche die dem berichtigten Erfassungssignalpaar entsprechenden Koordinatenpunkte und die Mittelpunkt-Koordinaten eines Kreises entsprechend dem ellipsenförmigen geometrischen Ort verbindet, und dem Kreis,
- - einer der Kreuzungspunkte näher am Koordinatenpunkt entsprechend dem berichtigten Erfassungssignalpaar ist als der andere, wenn die Koordinaten entsprechend dem berichtigten Erfassungssignalpaar auf dem Kreis entsprechend dem ellipsenförmigen geometrischen Ort liegen,
- - durch Ausführen einer vorbestimmten Operation auf der Basis des berichtigten Erfassungssignalpaares und
- - durch Berichtigen und Aktualisieren des Wertes der Mittelpunkt-Koordinaten des ellipsenförmigen geometrischen Ortes und der Werte seiner Radien auf der Basis des Paares der Vektorkomponenten und der Radien des ellipsenförmigen geometrischen Ortes, der von der ersten Korrektureinrichtung ermittelt wurde.

2. Richtungssucher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6) zur Berichtigung des ellipsenförmigen geometrischen Ortes einen Gewichtungskoeffizienten verwendet, der mit dem Paar der Vektorkomponenten multipliziert wird, um die Mittelpunkt-Koordinatenwerte und die Radien des ellipsenförmigen geometrischen Ortes zu berichtigen.