DE4220722A1 - Verfahren zur korrektur eines magnetisierungsvektors - Google Patents

Verfahren zur korrektur eines magnetisierungsvektors

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DE4220722A1
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Yutaka Masumoto
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur eines Magnetisierungsvektors, und insbesondere ein Verfahren zur Ermittlung des Vektors einer unbekannten Magnetisierung aus dem Vektor einer bekannten Magnetisierung, wenn eine Mobileinheit, welche ein selbständig arbeitendes Navigationssystem aufweist, durch externen Magnetismus magnetisiert wird.
Wenn im Stand der Technik ein Kraftfahrzeug mit einem selbständig arbeitenden Navigationssystem einen Bahnübergang überquert oder eine Eisenbahnbrücke oder dergleichen durchquert, so kann es geschehen, daß der Magnetisierungszustand der Karosserie des Kraftfahrzeuges sich ändert, oder daß die Kraftfahrzeugkarosserie magnetisiert wird.
Wird die Kraftfahrzeugkarosserie magnetisiert, so wird ebenfalls ein geometrischer Sensor des Navigationssystems magnetisiert, so daß - wie in Fig. 9 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist - ein magnetischer Kreis sich von C₁ auf C₂ verschiebt, oder der Magnetisierungsvektor sich von M₁ auf M₂ verschiebt. Das selbständig arbeitende Navigationssystem muß zu jeder Zeit einen Orientierungsvektor aus einem neuen Magnetisierungsvektor ermitteln. Wenn daher ein Orientierungsvektor aus dem Magnetisierungsvektor M₁ ermittelt werden würde, bevor der geometrische Sensor durch eine Brücke oder dergleichen beeinflußt wird, so kann der Magnetisierungszustand des Kraftfahrzeugs geändert werden, oder die Kraftfahrzeugkarosserie kann magnetisiert werden.
Wenn die Kraftfahrzeugkarosserie magnetisiert wird, so wird ein geometrischer Sensor des Navigationssystems ebenfalls magnetisiert, so daß - wie in Fig. 9 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist - sich ein magnetischer Kreis von C₁ auf C₂ verschiebt, oder sich der Vektor der Magnetisierung von M₁ auf M₂ verschiebt. Das selbsttätig arbeitende Navigationssystem muß einen Orientierungsvektor jederzeit aus einem neuen Magnetisierungsvektor ermitteln. Wenn daher ein Orientierungsvektor aus dem Magnetisierungsvektor M₁ ermittelt werden würde, bevor der geometrische Sensor magnetisiert wird, dann würde der Orientierungsvektor den Wert R₁ annehmen, wogegen der korrekte Orientierungsvektor tatsächlich durch R₂ bezeichnet wird. Dies führt dazu, daß die ermittelte Orientierung fehlerhaft sein würde. Ein festgestellter geometrischer Vektor von einem Bezugspunkt O aus wird in Fig. 9 durch SA repräsentiert.
Um den voranstehend erwähnten Fehler zu vermeiden, ist eine Umdrehungskorrektur oder ein Korrekturvorgang mit einer Umdrehung bekannt, bei welchem die Kraftfahrzeugkarosserie um 360° gedreht wird, um den neuen Magnetisierungsvektor festzustellen. Das Korrekturverfahren mit einer einmaligen Drehung wird nachstehend unter Bezg auf Fig. 10 der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, werden dann, wenn der Maximalwert und der Minimalwert Vxmax, Vxmin einer Magnetisierung Vx in einer X-Richtung bekannt sind, und wenn der Maximal- und Minimalwert Vymax, Vymin einer Magnetisierung Vy in einer Y-Richtung bekannt sind, die Koordinaten des Zentrums P eines magnetischen Kreises, also die Koordinaten des spitzen Endes eines Magnetisierungsvektors M wie nachstehend angegeben ermittelt:
Daher läßt sich der Magnetisierungsvektor M bestimmen. Dieser Korrekturvorgang mit einer einzigen Drehung erfordert einen Raum, in welchem das Kraftfahrzeug gedreht werden kann, und erfordert darüber hinaus einen mühsamen und zeitaufwendigen Vorgang, der für die Ermittlung des Magnetisierungsvektors M ausgeführt werden muß. Daher führte der Korrekturvorgang mit einer einzigen Drehung zu einer Belastung für den Benutzer des Navigationssystems.
Ein weiteres bekanntes Korrekturverfahren, welches nicht die Schwierigkeiten des Korrekturverfahrens mit einer vollständigen Drehung aufweist, verwendet einen Winkelgeschwindigkeitssensor, der mit einem geomagnetischen Sensor kombiniert ist. Dieser Korrekturvorgang wird nachstehend unter Bezug auf die Fig. 11(A) und 11(B) der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Zuerst wird ein Ausgangssignal des Winkelgeschwindigkeitssensors integriert, und daraufhin in Winkelausgangssignale Vx, Vy umgewandelt, die dann auf der Ebene des geomagnetischen Sensors aufgezeichnet werden, wie in Fig. 11(B) gezeigt ist.
Der aufgezeichnete Punkt weist die Koordinaten vx, vy auf.
Der Unterschied oder die Abweichung zwischen den Ausgangssignalen des geomagnetischen Sensors und des Winkelgeschwindigkeitssensors wird ständig überwacht. Die Koordinaten Vx, Vy von Ausgangssignalen des geomagnetischen Sensors sind in Fig. 11(A) dargestellt. Die Abweichungen σx, σy in der X- und Y-Richtung zwischen den Ausgangssignalen von dem geomagnetischen Sensor und dem Winkelgeschwindigkeitssensor ergeben sich wie folgt:
σx=Vx-vx (2)
σy=Vy-vy (3)
Wenn keine magnetische Störung auf den geomagnetischen Sensor einwirkt, dann gilt σx=k₁ (konstant) und σy=k₂ (konstant). Diese Abweichungen werden initialisiert, also auf σx=0 und σy=0 gesetzt, und dann überwacht. Wenn dann σx, σy<k ist (k: eine Konstante, welche einen Schwellenwert repräsentiert), so wird ermittelt, daß die Fahrzeugkarosserie nicht magnetisiert ist, und wenn σx, σyk ist, so wird ermittelt, daß die Fahrzeugkarosserie magnetisiert wurde.
Wie in Fig. 12 beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, wird ein Abweichungsvektor Σ (dessen Komponenten σx, σy sind) einem Magnetisierungsvektor Mn-1 vor der Magnetisierung der Kraftfahrzeugkarosserie hinzuaddiert, wodurch sich ein neuer Magnetisierungsvektor Mn, wie nachstehend angegeben, ergibt:
Mn=Mn-1+Σ (4)
Das voranstehend angegebene Korrekturverfahren, welches den Winkelgeschwindigkeitssensor verwendet, kann einen neuen Magnetisierungsvektor ermitteln, ohne den Benutzer übermäßig zu belasten.
Eine Schwierigkeit bei diesem Korrekturverfahren stammt von der Auswahl eines Wertes für die Schwelle k. Während nicht angenommen wird, daß eine Kraftfahrzeugkarosseriemagnetisierung aufgetreten ist, wenn die Werte von σx, σy kleiner als die Schwelle k sind, wird im allgemeinen ein magnetischer Körper in einem gewissen Ausmaß durch ein kleines magnetisches Feld magnetisiert, da er eine Hysterese zeigt, es sei denn, er würde einer sehr geringen Magnetisierungskraft ausgesetzt. Daher ist das Korrekturverfahren nicht wirksam bei der Korrektur sehr geringer Änderungen der Magnetisierungsvektoren.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Korrektur einer sehr geringen Änderung eines Magnetisierungsvektors zur Ermittlung eines neuen Magnetisierungsvektors, ohne dem Benutzer eines Systems, welches durch den Magnetisierungsvektor beeinflußt wird, übermäßige Belastungen aufzuerlegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Magnetisierungsfaktors zur Verfügung gestellt, welches folgende Schritte aufweist: Ermittlung eines Magnetisierungsvektors Mn-1, der von einer Bezugsposition auf das Zentrum eines magnetischen Kreises gerichtet ist, der den magnetischen Zustand eines bewegbaren Körpers anzeigt; Feststellung eines geomagnetischen Vektors Sn, der sich von der Bezugsposition aus in der Richtung erstreckt, in welcher sich der bewegbare Körper bewegt; Berechnung einer momentanen Orientierung Rn, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der bewegbare Körper weiter bewegt, und welche einen Orientierungswinkel Rmn aufweist, entsprechend der Gleichung Rn=Sn-Mn-1; Berechnung einer gemittelten geomagnetischen Intensität ron aus dem Mittelwert vergangener Werte der Größe rn der momentanen Orientierung Rn, und aus einem Gewichtungskoeffizienten hn, der eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der gemittelten geomagnetischen Intensität ron; Berechnung eines im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors Hn zur Korrektur des Magnetisierungsvektors Mn-1 entsprechend der Gleichung Hn= Sn-ronexp(jRmn); und Berechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors Mn aus dem Magnetisierungsvektor Mn-1, dem Gewichtungskoeffizienten hn, und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor Hn entsprechend der Gleichung Mn=(1-hn)Mn-1+HnHn.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Ermittlung eines Magnetisierungsvektors zur Verfügung gestellt, mit folgenden Schritten: Ermittlung eines Magnetisierungsvektors Mn-1, der von einer Bezugsposition in Richtung auf das Zentrum eines magnetischen Kreises gerichtet ist, der den magnetisierten Zustand eines mobilen Körpers anzeigt; Ermittlung eines geomagnetischen Vektors Sn, der sich von der Bezugsposition aus in die Richtung erstreckt, in welcher sich der mobile Körper bewegt; Lesen eines Ausgangssignals von einem Winkelgeschwindigkeitssensor, und Berechnung eines Abweichungsvektors Σ (σx, σy), der die Abweichung des Ausgangssignals des Winkelgeschwindigkeitssensors von dem geomagnetischen Vektor anzeigt, und Ermittlung, ob die Komponente σx oder σy größer oder gleich einer Konstanten k ist oder nicht; wenn die Komponente σx oder σy größer oder gleich der Konstanten k ist, Berechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors Mn entsprechend der Gleichung Mn= Mn+1+Σ; wenn die Komponente σx oder σy kleiner als die Konstante k ist, Berechnung einer instantanten Orientierung Rn, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt, und welche einen Orientierungswinkel Rmn hat entsprechend der Gleichung Rn=Sn-Rn-1; Berechnung einer gemittelten geomagnetischen Intensität ron aus dem Mittelwert vergangener Werte der Größe rn der instantanen Orientierung Rn, und eines Gewichtungskoeffizienten hn, der eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der gemittelten geomagnetischen Intensität ron; Berechnung eines im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors Hn zur Korrektur des Magnetisierungsvektors Mn-1 gemäß der Gleichung: Hn=Sn-ron(jRmn); und Berechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors Mn aus dem Magnetisierungsvektor Mn-1; des Gewichtungskoeffizientens hn, und des im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors Hn entsprechend der Gleichung: Mn=(1- hn) Mn-1=hnHn.
Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung von Grundlagen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung von Grundlagen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Diagramm, welches ein Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Art und Weise, auf welche in Fig. 2 gezeigte Koeffizienten sich zeitlich ändern;
Fig. 5 ein Flußdiagramm des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 6 ein Diagramm mit einer Darstellung der Art und Weise, auf welche das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform arbeitet;
Fig. 7 ein Diagramm mit der Darstellung eines bei dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform auftretenden Problem;
Fig. 8 ein Flußdiagramm eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein Diagramm mit einer Darstellung der Art und Weise, auf welche sich ein magnetischer Kreis ändert, wenn eine Kraftfahrzeugkarosserie magnetisiert wird;
Fig. 10 ein Diagramm mit einer Erläuterung eines Verfahrens zur Ermittlung eines Magnetisierungsvektors gemäß einem konventionellen Korrekturvorgang mit einer Drehung;
Fig. 11(A) und 11(B) Diagramme zur Erläuterung von Abweichungen zwischen Ausgangssignalen von geomagnetischen und Winkelgeschwindigkeitssensoren; und
Fig. 12 ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Ermittlung eines Magnetisierungsvektors unter Verwendung eines Winkelgeschwindigkeitssensors in Kombination mit einem geomagnetischen Sensor.
Zunächst werden unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 die Grundlagen der vorliegenden Erfindung nachstehend erläutert.
In Fig. 1 wird in einem Schritt 101 ein Magnetisierungsvektor Mn-1 ermittelt, der von einer Bezugsposition in Richtung auf das Zentrum eines magnetischen Kreises gerichtet ist, welcher den magnetisierten Zustand eines mobilen Körpers anzeigt, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. Dann wird in einem Schritt 102 ein geomagnetischer Vektor Sn ermittelt, der von dem Bezugspunkt aus in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt. In einem Schritt 103 wird eine instantane Orientierung Rn berechnet, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt, und welche einen Orientierungswinkel Rmn aufweist, und zwar anhand der Gleichung Rn= Sn-Mn-1. Dann wird in einem Schritt 104 eine gemittelte geomagnetische Intensität ron berechnet aus dem Mittelwert vergangener Werte der Größe rn der instantanen Orientierung Rn, und es wird ein Gewichtungskoeffizient hn, welcher eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der mittleren geomagnetischen Intensität ron berechnet. In einem Schritt 105 wird ein im wesentlichen instantaner Magnetisierungsvektor Hn zur Korrektur des Magnetisierungsvektors Mn-1 berechnet entsprechend der Gleichung: Hn =Sn-ronexp (jRmn). Daraufhin wird in einem Schritt 106 ein korrigierter Magnetisierungsvektor Mn berechnet aus dem Magnetisierungsvektor Mn-1, dem Gewichtungskoeffizienten hn, und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor Hn gemäß der Gleichung: Mn=(1 hn) Mn-1+hnHn.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Vorgang wird der instantane Orientierungsvektor Rn aus dem Magnetisierungsvektor Mn-1 berechnet, der einfach gemessen und ermittelt werden kann, und aus dem ermittelten geomagnetischen Vektor Sn. Die durchschnittliche geomagnetische Intensität ron wird aus früheren Werten der Größe rn des instantanen Orientierungsvektors Rn berechnet, und der Gewichtungskoeffizient hn wird aus der durchschnittlichen geomagnetischen Intensität ron berechnet. Der im wesentlichen instantane Magnetisierungsvektor Hn wird aus dem geomagnetischen Intensität ron, und dem Orientierungswinkel Rmn des instantanen Orientierungsvektors Rn. Der wahre Magnetisierungsvektor Mn wird dadurch ermittelt, daß der Magnetisierungsvektor Mn-1 durch den im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor Hn und den Gewichtungskoeffizienten hn korrigiert wird.
In Fig. 2 wird in einem Schritt 101 ein Magnetisierungsvektor Mn-1 ermittelt, der von einem Bezugspunkt in Richtung auf das Zentrum eines magnetischen Kreises hin gerichtet ist, der den magnetisierten Zustand eines mobilen Körpers anzeigt, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges. Dann wird in einem Schritt 102 ein geomagnetischer Vektor Sn ermittelt, der von dem Bezugspunkt in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt. In einem Schritt 107 wird ein Ausgangssignal von einem Winkelgeschwindigkeitssensor gelesen, und es wird ein Abweichungsvektor Σ (σx, σy) berechnet, der die Abweichung des Ausgangssignals des Winkelgeschwindigkeitssensors von dem geomagnetischen Vektor anzeigt. Dann stellt ein Schritt 108 fest, ob die Komponente σx oder σy größer oder gleich einer Konstanten k ist oder nicht. Ist die Komponente σx oder σy größer oder gleich der Konstanten k, dann wird ein korrigierter Magnetisierungsvektor Mn berechnet entsprechend der Gleichung Mn=Mn-1+Σ, in einem Schritt 109. Wenn die Komponente σx oder σy kleiner als die Konstante k ist, dann wird eine instantane Orientierung Rn, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises aus in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt, und welche einen Orientierungswinkel Rmn aufweist, entsprechend der Gleichung Rn=Sn-Mn-1, in einem Schritt 103 berechnet. Dann wird in einem Schritt 104 eine gemittelte geomagnetische Intensität ron berechnet aus dem Durchschnitt vergangener Werte der Größe Rrn der instantanen Orientierung Rn, und es wird ein Gewichtungskoeffizient hn, der eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der gemittelten geomagnetischen Intensität ron berechnet. In einem Schritt 105 wird ein im wesentlichen instantaner Magnetisierungsvektor Hn zur Korrektur des Magnetisierungsvektors Mn-1 berechnet entsprechend der Gleichung: Hn=Sn-ronexp (jRmn). Daraufhin wird in einem Schritt 106 ein korrigierter Magnetisierungsvektor Mn berechnet aus dem Magnetisierungsvektor Mn-1, dem Gewichtungskoeffizienten hn, und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor Hn, gemäß der Gleichung:
Mn=(1-hn) Mn-1+hnHn.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Verfahren wird dann, wenn die Komponente σx oder σy des Abweichungsvektors Σ größer oder gleich der Konstanten k ist, der korrigierte Magnetisierungsvektor Mn entsprechend der Gleichung Mn=Mn-1+Σ berechnet. Ist die Komponente σx oder σy kleiner als die Konstante k, dann wird der wahre Magnetisierungsvektor Mn aus dem Magnetisierungsvektor Mn-1, dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor Hn, und dem Gewichtungskoeffizienten hn ermittelt, wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Verfahren.
Erste Ausführungsform
Die Fig. 3 bis 5 zeigen ein Verfahren zur Ermittlung eines Magnetisierungsvektors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren wird bei einem geomagnetischen Sensor in einem Navigationssystem eines Kraftfahrzeuges verwendet. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird angenommen, daß ein bekannter Magnetisierungsvektor durch Mn-1 repräsentiert wird, und daß ein neuer, unbekannter Magnetisierungsvektor, der ermittelt werden soll, durch Mn repräsentiert wird. Ein instantaner Orientierungsvektor Rn ist gegeben durch:
Rn=rnexp (jRmn) (5)
wobei rn die Größe des Vektors ist, und Rmn die Richtung des Vektors ist. Ein gemittelter Orientierungsvektor Ron ist gegeben durch:
Ron=ronexp (jRon) (6)
wobei ron die Größe des Vektors ist, und Ron die Richtung des Vektors. Der instantane Orientierungsvektor Rn ist ein Vektor, dessen Größe und Richtung sich erheblich ändern können. Der gemittelte Orientierungsvektor Ron ist ein Vektor, dessen Größe und Richtung sich nicht stark ändern, und der so beurteilt wird, daß er im Durchschnitt eine korrekte Orientierung anzeigt.
Hier wird nunmehr das Konzept eines im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors eingeführt. In Fig. 3 wird der im wesentlichen instantane Magnetisierungsvektor durch Hn repräsentiert, und ein geomagnetischer Vektor, der durch Beobachtungen oder Messungen ermittelt werden kann, wird durch Sn repräsentiert. Da der im wesentlichen instantane Magnetisierungsvektor Hn und der geomagnetische Vektor Sn in Fig. 3 auf folgende Weise miteinander in Beziehung stehen:
Sn=Hn+ronexp (jRmn) (7)
wird der im wesentlichen instantane Magnetisierungsvektor Hn wie nachstehend angegeben bestimmt:
Hn=Sn-ronexp (jRmn) (8)
Der im wesentlichen instantane Magnetisierungsvektor Hn kann daher so ermittelt werden, daß von dem ermittelten geomagnetischen Vektor Sn ein Vektor ronexp (jRmn) substrahiert wird, dessen Richtung dieselbe ist wie die Richtung Rmn des instantanen Orientierungsvektors Rn, und dessen Größe dieselbe ist wie die Größe ron des gemittelten Orientierungsvektors Ron.
Der Magnetisierungsvektor Mn kann aus dem bekannten Magnetisierungsvektor Mn-1 und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor Hn gemäß nachstehender Gleichung ermittelt werden:
Mn=(1-hn) Mn-1+hnHn (9)
wobei hn ein Gewichtungskoeffizient ist, der eine variable reelle Zahl in dem Bereich 0hn1 ist. Nimmt man an, daß r′on, ron Durchschnitte mehrerer Werte der Vektorgröße rn in der Vergangenheit anzeigen, so wird der Gewichtungskoeffizient hn so ausgewählt, daß er proportional ist zu (rn · ron), oder zu (r′onr-ron), so daß er sich also "1" annähert, wenn die magnetische Störung groß ist, und sich "0" annähert, wenn die magnetische Störung klein und stabil ist. Beispielsweise kann der Gewichtungskoeffizient hn durch die folgende Gleichung gegeben sein:
hn=(J-γ) hn-1+γ · |r′on-ron)/ron| (10)
wobei γ eine Konstante von beispielsweise 0,005 ist. Der Gewichtungskoeffizient hn weist einen Anfangswert h₀ von 1 auf. Die Werte rn, r′on, und hn variieren mit der Zeit, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ändern sich der Gewichtungskoeffizient hn und daher der Magnetisierungsvektor Mn abhängig von dem magnetischen Zustand. Ist die magnetische Störung größer, so nimmt die Gewichtung des im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors Hn in der Gleichung (9) zu, und wenn die magnetische Störung stabiler ist, so erhöht sich die Gewichtung des bekannten Magnetisierungsvektors Mn-1.
Zwar werden voranstehend die früheren Mittelwerte r′on, ron verwendet, jedoch kann auch nur der Mittelwert ron verwendet werden, um den Gewichtungskoeffizienten hn zu ermitteln, und zwar auf folgende Weise:
hn=(1-γ) hn-1+γ · |(r′n-ron)/ron| (11)
Anstelle der einfachen Mittelwerte r′on, ron können die folgenden Werte verwendet werden:
r′on=(1-hn-1) r′on-1+hn-1 rn (12)
ron(1-hn-1) ron-1+hn-1 r′on (13)
Anfangswerte r′₀₀, r₀₀ für die jeweiligen Mittelwerte r′on, ron werden auf bekannte geomagnetische Intensitäten gesetzt (magnetische Kreisradien).
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Ermittlung eines Magnetisierungsvektors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zuerst wird ein ermittelter geomagnetischer Vektor Sn in einem Schritt 1 gelesen. Dann wird in einem Schritt 2 ein instantaner Orientierungsvektor Rn berechnet gemäß der Gleichung: Rn-Sn-Mn-1. In einem Schritt 3 werden durchschnittliche geomagnetische Intensitäten berechnet gemäß der jeweiligen Gleichung:
r′on=(1-hn-1) · r′on-1+hn-1 · rn, oder ron=(1-Hn-1) · ron-1+hn-1 · r′on
Auf den Schritt 3 folgt ein Schritt 4, in welchem ein Gewichtungskoeffizient hn gemäß nachstehender Gleichung berechnet wird:
hn=(1-γ) · hn-1 γ · |(r′n-ron)/ron|.
In einem nächsten Schritt 5 wird ein im wesentlichen instantaner Magnetisierungsvektor Hn berechnet gemäß der Gleichung:
Hn=Sn-ron exp (jRmn).
Ein zu ermittelnder Magnetisierungsvektor Mn wird schließlich gemäß folgender Gleichung berechnet:
Mn=(1-hn) · Mn-1+hnHn.
Fig. 6 zeigt die Art und Weise, in welcher sich der simultan instantane Vektor Hn bewegt, wenn das Kraftfahrzeug einen Bahnübergang überquert und dann zweimal nach links abbiegt, wie durch L₁, L₂ angedeutet ist. Wenn das Kraftfahrzeug den Bahnübergang passiert, so ändert sich der simultan instantane Vektor Hn zu einem Vektor HnU. Dann ändert sich der simultan instantane Vektor Hn auf Nn1, Hn2, während das Kraftfahrzeug daraufhin zweimal nach links abbiegt L₁, L₂. Auf diese Weise nähert sich der im wesentlichen instantane Vektor Hn allmählich dem zu ermittelnden Magnetisierungsvektor an.
Daher weist das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform nicht die Schwierigkeiten des konventionellen Korrekturvorgangs mit einer Drehung auf, und des Verfahrens, welches einen Winkelgeschwindigkeitssensor verwendet.
Zweite Ausführungsform
Wenn bei der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform das Kraftfahrzeug geradeaus fährt mit einer Richtung von beispielsweise AE, in welcher neue und alte magnetische Kreise einander überlagert werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist, dann werden der im wesentlichen instantane Vektor Hn und der bekannte Magnetisierungsvektor Mn-1 einander gleich (Hn=Mn-1), und der im wesentlichen instantane Vektor Hn würde sich nicht an den bekannten Magnetisierungsvektor Mn-1 annähern, es sei denn, das Kraftfahrzeug würde nach links oder rechts abbiegen. Um ein derartiges Problem zu lösen, verwendet ein Verfahren zur Ermittlung eines Magnetisierungsvektors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorgehensweise, welche einen Winkelgeschwindigkeitssensor bei dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform einsetzt. Die Vorgehensweise unter Verwendung des Winkelgeschwindigkeitssensors wird zum Zwecke einer Grobeinstellung zur Annäherung an den Magnetisierungsvektor Mn ausgeführt, und dann verläßt man sich auf das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform zur Feineinstellung zur Annäherung an den Magnetisierungsvektor Mn.
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Ermittlung eines Magnetisierungsvektors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zuerst wird in einem Schritt 7 ein festgestellter geomagnetischer Vektor Sn (Vx, Vy) gelesen. Dann wird ein Ausgangssignal von dem Winkelgeschwindigkeitssensor in einem Schritt S8 eingelesen, und daraufhin in einem Schritt 9 in Winkelausgangssignale vx, vy umgewandelt, die dann in einem Schritt 10 auf der Ebene des geomagnetischen Sensors aufgezeichnet werden. Daraufhin werden in einem Schritt 11 die Abweichungen σx, σy in der X- und Y-Richtung zwischen den Ausgangssignalen von dem geomagnetischen Sensor und dem Winkelgeschwindigkeitssensor berechnet nach den Gleichungen:
σx=Vx · vx, σy=Vy-vy.
Ein nächster Schritt 12 ermittelt, ob die Abweichungen σx, σy größer oder gleich einer Konstanten k sind oder nicht (σx, σyk). Sind die Abweichungen σx, σy nicht größer oder gleich der Konstanten k, dann geht die Steuerung zu den Schritten 1 bis 6 über, welche dieselben Schritte sind wie die Schritte 1 bis 6 in Fig. 5. Sind die Abweichungen σx, σy größer oder gleich k, dann verzweigt die Steuerung zu einem Schritt 13, in welchem der Magnetisierungsvektor Mn entsprechend folgender Gleichung berechnet wird: Mn=Mn-1+Σ, wobei Σ ein Abweichungsvektor (Deviationsvektor) ist, dessen Komponenten σx, σy sind.
Die Erfindung läßt sich in anderen spezifischen Formen verwirklichen, ohne dem Wesen oder den wesentlichen Eigenschaften der Erfindung abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen sollen daher in sämtlichen Aspekten als erläuternd und nicht einschränkend verstanden werden, wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Patentansprüche und die Gesamtheit der Anmeldeunterlagen bestimmt wird, und die Erfindung soll sämtliche Abänderungen einschließen, die sich innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereiches der Ansprüche bewegen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Bestimmung eines Magnetisierungsfaktors, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Ermittlung eines Magnetisierungsvektors Mn-1, der von einem Bezugspunkt in Richtung auf das Zentrum eines magnetischen Kreises gerichtet ist, welcher den Magnetisierungszustand eines mobilen Körpers anzeigt;
Ermittlung eines geomagnetischen Vektors Sn, der von dem Bezugspunkt aus in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt;
Berechnung einer instantanen Orientierung Rn, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises aus in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt, und welche einen Orientierungswinkel Rmn gemäß der Gleichung Rn=Sn-Mn-1 aufweist;
Berechnung einer gemittelten geomagnetischen Intensität ron aus dem Mittelwert vergangener Werte der Größe rn der instantanen Orientierung Rn, und Berechnung eines Gewichtungskoeffizienten hn, der eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der gemittelten geomagnetischen Intensität ron;
Berechnung eines im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors Hn zur Korrektur des Magnetisierungsvektors Mn-1 gemäß der Gleichung: Hn=Sn-ron · exp (jRmn); undBerechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors Mn aus dem Magnetisierungsvektor Mn-1, dem Gewichtungskoeffizienten hn, und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor Hn entsprechend der Gleichung:Mn=(1-hn) · mn-1+hnHn.
2. Verfahren zur Ermittlung eines Magnetisierungsvektors, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Ermittlung eines Magnetisierungsvektors Mn-1, der von einem Bezugspunkt aus auf das Zentrum eines magnetischen Kreises gerichtet ist, welcher den Magnetisierungszustand eines mobilen Körpers anzeigt;
Ermittlung eines geomagnetischen Vektors Sn, der von dem Referenzpunkt aus in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt;
Lesen eines Ausgangssignals von einem Winkelgeschwindigkeitssensor, und Berechnung eines Abweichungsvektors Σ (σx, σy), welcher die Abweichung des Ausgangssignals des Winkelgeschwindigkeitssensors von dem geomagnetischen Vektor anzeigt;
Ermittlung, ob die Komponente σx oder σy größer oder gleich einer Konstante k ist oder nicht;
wenn die Komponente σx oder σy größer oder gleich der Konstante k ist, Berechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors Mn gemäß der Gleichung: Mn=Mn-1+Σ;wenn die Komponente σx oder σy kleiner als die Konstante k ist, Berechnung einer instantanen Orientierung Rn, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises aus in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt, und welche einen Orientierungswinkel Rmn gemäß der Gleichung:Rn=Sn-Mn-1aufweist;
Berechnung einer gemittelten geomagnetischen Intensität ron aus dem Mittelwert vergangener Werte der Größe rn der instantanen Orientierung Rn, und eines Gewichtungskoeffizientens hn, der eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der gemittelten geomagnetischen Intensität ron;
Berechnung eines im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors Hn zur Korrektur des Magnetisierungsvektors Mn-1 gemäß der Gleichtung:Hn=Sn-ron · exp (jRmn); undBerechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors Mn aus dem Magnetisierungsvektor Mn-1, dem Gewichtungskoeffizienten hn, und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor Hn gemäß der Gleichung:Mn=(1-hn) · Mn-1+hnHn.
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