DE4220722A1

DE4220722A1 - Verfahren zur korrektur eines magnetisierungsvektors

Info

Publication number: DE4220722A1
Application number: DE4220722A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Masumoto; Satoshi Odagawa
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1993-01-07
Also published as: JPH051914A; GB2257251A; GB2257251B; GB9213431D0; US5349529A

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 S_A 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 V_xmax, V_xmin einer Magnetisierung V_x in einer X-Richtung bekannt sind, und wenn der Maximal- und Minimalwert V_ymax, V_ymin einer Magnetisierung V_y 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 V_x, V_y umgewandelt, die dann auf der Ebene des geomagnetischen Sensors aufgezeichnet werden, wie in Fig. 11(B) gezeigt ist.

Der aufgezeichnete Punkt weist die Koordinaten v_x, v_y auf.

Der Unterschied oder die Abweichung zwischen den Ausgangssignalen des geomagnetischen Sensors und des Winkelgeschwindigkeitssensors wird ständig überwacht. Die Koordinaten V_x, V_y von Ausgangssignalen des geomagnetischen Sensors sind in Fig. 11(A) dargestellt. Die Abweichungen σ_x, σ_y in der X- und Y-Richtung zwischen den Ausgangssignalen von dem geomagnetischen Sensor und dem Winkelgeschwindigkeitssensor ergeben sich wie folgt:

σ_x=V_x-v_x (2)

σ_y=V_y-v_y (3)

Wenn keine magnetische Störung auf den geomagnetischen Sensor einwirkt, dann gilt σ_x=k₁ (konstant) und σ_y=k₂ (konstant). Diese Abweichungen werden initialisiert, also auf σ_x=0 und σ_y=0 gesetzt, und dann überwacht. Wenn dann σ_x, σ_y<k ist (k: eine Konstante, welche einen Schwellenwert repräsentiert), so wird ermittelt, daß die Fahrzeugkarosserie nicht magnetisiert ist, und wenn σ_x, σ_yk ist, so wird ermittelt, daß die Fahrzeugkarosserie magnetisiert wurde.

Wie in Fig. 12 beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, wird ein Abweichungsvektor Σ (dessen Komponenten σ_x, σ_y sind) einem Magnetisierungsvektor M_n-1 vor der Magnetisierung der Kraftfahrzeugkarosserie hinzuaddiert, wodurch sich ein neuer Magnetisierungsvektor M_n, wie nachstehend angegeben, ergibt:

M_n=M_n-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 σ_x, σ_y 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 M_n-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 S_n, der sich von der Bezugsposition aus in der Richtung erstreckt, in welcher sich der bewegbare Körper bewegt; Berechnung einer momentanen Orientierung R_n, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der bewegbare Körper weiter bewegt, und welche einen Orientierungswinkel R_mn aufweist, entsprechend der Gleichung R_n=S_n-M_n-1; Berechnung einer gemittelten geomagnetischen Intensität r_on aus dem Mittelwert vergangener Werte der Größe r_n der momentanen Orientierung R_n, und aus einem Gewichtungskoeffizienten h_n, der eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der gemittelten geomagnetischen Intensität r_on; Berechnung eines im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors H_n zur Korrektur des Magnetisierungsvektors M_n-1 entsprechend der Gleichung H_n= S_n-r_onexp(jR_mn); und Berechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors M_n aus dem Magnetisierungsvektor M_n-1, dem Gewichtungskoeffizienten h_n, und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor H_n entsprechend der Gleichung M_n=(1-h_n)M_n-1+H_nH_n.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Ermittlung eines Magnetisierungsvektors zur Verfügung gestellt, mit folgenden Schritten: Ermittlung eines Magnetisierungsvektors M_n-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 S_n, 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 (σ_x, σ_y), der die Abweichung des Ausgangssignals des Winkelgeschwindigkeitssensors von dem geomagnetischen Vektor anzeigt, und Ermittlung, ob die Komponente σ_x oder σ_y größer oder gleich einer Konstanten k ist oder nicht; wenn die Komponente σ_x oder σ_y größer oder gleich der Konstanten k ist, Berechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors M_n entsprechend der Gleichung M_n= M_n+1+Σ; wenn die Komponente σ_x oder σ_y kleiner als die Konstante k ist, Berechnung einer instantanten Orientierung R_n, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt, und welche einen Orientierungswinkel R_mn hat entsprechend der Gleichung R_n=S_n-R_n-1; Berechnung einer gemittelten geomagnetischen Intensität r_on aus dem Mittelwert vergangener Werte der Größe r_n der instantanen Orientierung R_n, und eines Gewichtungskoeffizienten h_n, der eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der gemittelten geomagnetischen Intensität r_on; Berechnung eines im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors H_n zur Korrektur des Magnetisierungsvektors M_n-1 gemäß der Gleichung: H_n=S_n-r_on(jR_mn); und Berechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors M_n aus dem Magnetisierungsvektor M_n-1; des Gewichtungskoeffizientens h_n, und des im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors H_n entsprechend der Gleichung: M_n=(1- h_n) M_n-1=h_nH_n.

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 M_n-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 S_n 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 R_n berechnet, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt, und welche einen Orientierungswinkel R_mn aufweist, und zwar anhand der Gleichung R_n= S_n-M_n-1. Dann wird in einem Schritt 104 eine gemittelte geomagnetische Intensität r_on berechnet aus dem Mittelwert vergangener Werte der Größe r_n der instantanen Orientierung R_n, und es wird ein Gewichtungskoeffizient h_n, welcher eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der mittleren geomagnetischen Intensität r_on berechnet. In einem Schritt 105 wird ein im wesentlichen instantaner Magnetisierungsvektor H_n zur Korrektur des Magnetisierungsvektors M_n-1 berechnet entsprechend der Gleichung: H_n =S_n-r_onexp (jR_mn). Daraufhin wird in einem Schritt 106 ein korrigierter Magnetisierungsvektor M_n berechnet aus dem Magnetisierungsvektor M_n-1, dem Gewichtungskoeffizienten h_n, und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor H_n gemäß der Gleichung: M_n=(1 h_n) M_n-1+h_nH_n.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Vorgang wird der instantane Orientierungsvektor R_n aus dem Magnetisierungsvektor M_n-1 berechnet, der einfach gemessen und ermittelt werden kann, und aus dem ermittelten geomagnetischen Vektor S_n. Die durchschnittliche geomagnetische Intensität r_on wird aus früheren Werten der Größe r_n des instantanen Orientierungsvektors R_n berechnet, und der Gewichtungskoeffizient h_n wird aus der durchschnittlichen geomagnetischen Intensität r_on berechnet. Der im wesentlichen instantane Magnetisierungsvektor H_n wird aus dem geomagnetischen Intensität r_on, und dem Orientierungswinkel R_mn des instantanen Orientierungsvektors R_n. Der wahre Magnetisierungsvektor M_n wird dadurch ermittelt, daß der Magnetisierungsvektor M_n-1 durch den im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor H_n und den Gewichtungskoeffizienten h_n korrigiert wird.

In Fig. 2 wird in einem Schritt 101 ein Magnetisierungsvektor M_n-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 S_n 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 (σ_x, σ_y) berechnet, der die Abweichung des Ausgangssignals des Winkelgeschwindigkeitssensors von dem geomagnetischen Vektor anzeigt. Dann stellt ein Schritt 108 fest, ob die Komponente σ_x oder σ_y größer oder gleich einer Konstanten k ist oder nicht. Ist die Komponente σ_x oder σ_y größer oder gleich der Konstanten k, dann wird ein korrigierter Magnetisierungsvektor M_n berechnet entsprechend der Gleichung M_n=M_n-1+Σ, in einem Schritt 109. Wenn die Komponente σ_x oder σ_y kleiner als die Konstante k ist, dann wird eine instantane Orientierung R_n, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises aus in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt, und welche einen Orientierungswinkel R_mn aufweist, entsprechend der Gleichung R_n=S_n-M_n-1, in einem Schritt 103 berechnet. Dann wird in einem Schritt 104 eine gemittelte geomagnetische Intensität r_on berechnet aus dem Durchschnitt vergangener Werte der Größe Rr_n der instantanen Orientierung R_n, und es wird ein Gewichtungskoeffizient h_n, der eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der gemittelten geomagnetischen Intensität r_on berechnet. In einem Schritt 105 wird ein im wesentlichen instantaner Magnetisierungsvektor H_n zur Korrektur des Magnetisierungsvektors M_n-1 berechnet entsprechend der Gleichung: H_n=S_n-r_onexp (jR_mn). Daraufhin wird in einem Schritt 106 ein korrigierter Magnetisierungsvektor M_n berechnet aus dem Magnetisierungsvektor M_n-1, dem Gewichtungskoeffizienten h_n, und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor H_n, gemäß der Gleichung:

M_n=(1-h_n) M_n-1+h_nH_n.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Verfahren wird dann, wenn die Komponente σ_x oder σ_y des Abweichungsvektors Σ größer oder gleich der Konstanten k ist, der korrigierte Magnetisierungsvektor M_n entsprechend der Gleichung M_n=M_n-1+Σ berechnet. Ist die Komponente σ_x oder σ_y kleiner als die Konstante k, dann wird der wahre Magnetisierungsvektor M_n aus dem Magnetisierungsvektor M_n-1, dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor H_n, und dem Gewichtungskoeffizienten h_n 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 M_n-1 repräsentiert wird, und daß ein neuer, unbekannter Magnetisierungsvektor, der ermittelt werden soll, durch M_n repräsentiert wird. Ein instantaner Orientierungsvektor R_n ist gegeben durch:

R_n=r_nexp (jR_mn) (5)

wobei r_n die Größe des Vektors ist, und R_mn die Richtung des Vektors ist. Ein gemittelter Orientierungsvektor R_on ist gegeben durch:

R_on=r_onexp (jR_on) (6)

wobei r_on die Größe des Vektors ist, und R_on die Richtung des Vektors. Der instantane Orientierungsvektor R_n ist ein Vektor, dessen Größe und Richtung sich erheblich ändern können. Der gemittelte Orientierungsvektor R_on 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 H_n repräsentiert, und ein geomagnetischer Vektor, der durch Beobachtungen oder Messungen ermittelt werden kann, wird durch S_n repräsentiert. Da der im wesentlichen instantane Magnetisierungsvektor H_n und der geomagnetische Vektor S_n in Fig. 3 auf folgende Weise miteinander in Beziehung stehen:

S_n=H_n+r_onexp (jR_mn) (7)

wird der im wesentlichen instantane Magnetisierungsvektor H_n wie nachstehend angegeben bestimmt:

H_n=S_n-r_onexp (jR_mn) (8)

Der im wesentlichen instantane Magnetisierungsvektor H_n kann daher so ermittelt werden, daß von dem ermittelten geomagnetischen Vektor S_n ein Vektor r_onexp (jR_mn) substrahiert wird, dessen Richtung dieselbe ist wie die Richtung R_mn des instantanen Orientierungsvektors R_n, und dessen Größe dieselbe ist wie die Größe r_on des gemittelten Orientierungsvektors R_on.

Der Magnetisierungsvektor M_n kann aus dem bekannten Magnetisierungsvektor M_n-1 und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor H_n gemäß nachstehender Gleichung ermittelt werden:

M_n=(1-h_n) M_n-1+h_nH_n (9)

wobei h_n ein Gewichtungskoeffizient ist, der eine variable reelle Zahl in dem Bereich 0h_n1 ist. Nimmt man an, daß r′_on, r_on Durchschnitte mehrerer Werte der Vektorgröße r_n in der Vergangenheit anzeigen, so wird der Gewichtungskoeffizient h_n so ausgewählt, daß er proportional ist zu (r_n · r_on), oder zu (r′_onr-r_on), 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 h_n durch die folgende Gleichung gegeben sein:

h_n=(J-γ) h_n-1+γ · |r′_on-r_on)/r_on| (10)

wobei γ eine Konstante von beispielsweise 0,005 ist. Der Gewichtungskoeffizient h_n weist einen Anfangswert h₀ von 1 auf. Die Werte r_n, r′_on, und h_n variieren mit der Zeit, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ändern sich der Gewichtungskoeffizient h_n und daher der Magnetisierungsvektor M_n abhängig von dem magnetischen Zustand. Ist die magnetische Störung größer, so nimmt die Gewichtung des im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors H_n in der Gleichung (9) zu, und wenn die magnetische Störung stabiler ist, so erhöht sich die Gewichtung des bekannten Magnetisierungsvektors M_n-1.

Zwar werden voranstehend die früheren Mittelwerte r′_on, r_on verwendet, jedoch kann auch nur der Mittelwert r_on verwendet werden, um den Gewichtungskoeffizienten h_n zu ermitteln, und zwar auf folgende Weise:

h_n=(1-γ) h_n-1+γ · |(r′_n-r_on)/r_on| (11)

Anstelle der einfachen Mittelwerte r′_on, r_on können die folgenden Werte verwendet werden:

r′_on=(1-h_n-1) r′_on-1+h_n-1 r_n (12)

r_on(1-h_n-1) r_on-1+h_n-1 r′_on (13)

Anfangswerte r′₀₀, r₀₀ für die jeweiligen Mittelwerte r′_on, r_on 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 S_n in einem Schritt 1 gelesen. Dann wird in einem Schritt 2 ein instantaner Orientierungsvektor R_n berechnet gemäß der Gleichung: R_n-S_n-M_n-1. In einem Schritt 3 werden durchschnittliche geomagnetische Intensitäten berechnet gemäß der jeweiligen Gleichung:

r′_on=(1-h_n-1) · r′_on-1+h_n-1 · r_n, oder r_on=(1-H_n-1) · r_on-1+h_n-1 · r′_on

Auf den Schritt 3 folgt ein Schritt 4, in welchem ein Gewichtungskoeffizient h_n gemäß nachstehender Gleichung berechnet wird:

h_n=(1-γ) · h_n-1 γ · |(r′_n-r_on)/r_on|.

In einem nächsten Schritt 5 wird ein im wesentlichen instantaner Magnetisierungsvektor H_n berechnet gemäß der Gleichung:

H_n=S_n-r_on exp (jR_mn).

Ein zu ermittelnder Magnetisierungsvektor M_n wird schließlich gemäß folgender Gleichung berechnet:

M_n=(1-h_n) · M_n-1+h_nH_n.

Fig. 6 zeigt die Art und Weise, in welcher sich der simultan instantane Vektor H_n 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 H_n zu einem Vektor H_nU. Dann ändert sich der simultan instantane Vektor H_n auf N_n1, H_n2, während das Kraftfahrzeug daraufhin zweimal nach links abbiegt L₁, L₂. Auf diese Weise nähert sich der im wesentlichen instantane Vektor H_n 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 A_E, in welcher neue und alte magnetische Kreise einander überlagert werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist, dann werden der im wesentlichen instantane Vektor H_n und der bekannte Magnetisierungsvektor M_n-1 einander gleich (H_n=M_n-1), und der im wesentlichen instantane Vektor H_n würde sich nicht an den bekannten Magnetisierungsvektor M_n-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 M_n ausgeführt, und dann verläßt man sich auf das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform zur Feineinstellung zur Annäherung an den Magnetisierungsvektor M_n.

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 S_n (V_x, V_y) gelesen. Dann wird ein Ausgangssignal von dem Winkelgeschwindigkeitssensor in einem Schritt S8 eingelesen, und daraufhin in einem Schritt 9 in Winkelausgangssignale v_x, v_y umgewandelt, die dann in einem Schritt 10 auf der Ebene des geomagnetischen Sensors aufgezeichnet werden. Daraufhin werden in einem Schritt 11 die Abweichungen σ_x, σ_y in der X- und Y-Richtung zwischen den Ausgangssignalen von dem geomagnetischen Sensor und dem Winkelgeschwindigkeitssensor berechnet nach den Gleichungen:

σ_x=V_x · v_x, σ_y=V_y-v_y.

Ein nächster Schritt 12 ermittelt, ob die Abweichungen σ_x, σ_y größer oder gleich einer Konstanten k sind oder nicht (σ_x, σ_yk). Sind die Abweichungen σ_x, σ_y 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 σ_x, σ_y größer oder gleich k, dann verzweigt die Steuerung zu einem Schritt 13, in welchem der Magnetisierungsvektor M_n entsprechend folgender Gleichung berechnet wird: M_n=M_n-1+Σ, wobei Σ ein Abweichungsvektor (Deviationsvektor) ist, dessen Komponenten σ_x, σ_y 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

1. Verfahren zur Bestimmung eines Magnetisierungsfaktors, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Ermittlung eines Magnetisierungsvektors M_n-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 S_n, der von dem Bezugspunkt aus in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt;
Berechnung einer instantanen Orientierung R_n, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises aus in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt, und welche einen Orientierungswinkel R_mn gemäß der Gleichung R_n=S_n-M_n-1 aufweist;
Berechnung einer gemittelten geomagnetischen Intensität r_on aus dem Mittelwert vergangener Werte der Größe r_n der instantanen Orientierung R_n, und Berechnung eines Gewichtungskoeffizienten h_n, der eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der gemittelten geomagnetischen Intensität r_on;
Berechnung eines im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors H_n zur Korrektur des Magnetisierungsvektors M_n-1 gemäß der Gleichung: H_n=S_n-r_on · exp (jR_mn); undBerechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors M_n aus dem Magnetisierungsvektor M_n-1, dem Gewichtungskoeffizienten h_n, und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor H_n entsprechend der Gleichung:M_n=(1-h_n) · m_n-1+h_nH_n.

2. Verfahren zur Ermittlung eines Magnetisierungsvektors, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Ermittlung eines Magnetisierungsvektors M_n-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 S_n, 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 (σ_x, σ_y), welcher die Abweichung des Ausgangssignals des Winkelgeschwindigkeitssensors von dem geomagnetischen Vektor anzeigt;
Ermittlung, ob die Komponente σ_x oder σ_y größer oder gleich einer Konstante k ist oder nicht;
wenn die Komponente σ_x oder σ_y größer oder gleich der Konstante k ist, Berechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors M_n gemäß der Gleichung: M_n=M_n-1+Σ;wenn die Komponente σ_x oder σ_y kleiner als die Konstante k ist, Berechnung einer instantanen Orientierung R_n, die von dem Zentrum des magnetischen Kreises aus in die Richtung gerichtet ist, in welcher sich der mobile Körper bewegt, und welche einen Orientierungswinkel R_mn gemäß der Gleichung:R_n=S_n-M_n-1aufweist;
Berechnung einer gemittelten geomagnetischen Intensität r_on aus dem Mittelwert vergangener Werte der Größe r_n der instantanen Orientierung R_n, und eines Gewichtungskoeffizientens h_n, der eine positive reelle Zahl kleiner oder gleich 1 ist, auf der Grundlage der gemittelten geomagnetischen Intensität r_on;
Berechnung eines im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektors H_n zur Korrektur des Magnetisierungsvektors M_n-1 gemäß der Gleichtung:H_n=S_n-r_on · exp (jR_mn); undBerechnung eines korrigierten Magnetisierungsvektors M_n aus dem Magnetisierungsvektor M_n-1, dem Gewichtungskoeffizienten h_n, und dem im wesentlichen instantanen Magnetisierungsvektor H_n gemäß der Gleichung:M_n=(1-h_n) · M_n-1+h_nH_n.