JPH0823495B2 - 磁気センサの補正値制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気センサの補正値制
御方法であって、前記磁気センサは車両に固定的に接続
され、前記磁気センサはその周囲を取り巻く磁界の少な
くとも車両の走行路平面に並行に存在し相互に直交する
２つの成分をセンシングし、前記磁気センサはその測定
データを電子メモリに供給し、該メモリは車両に配設さ
れたデータ検出装置の構成部である、磁気センサの補正
値制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、車両の２次元の運動軌道の再現
を目的に、車両が移動する外部定常磁界の磁束密度ベク
トルを、少なくとも車両の移動面にある成分に関して検
知し、かつそれぞれの空間軸に対応する測定値を電子メ
モリを用いて記憶し、このようにして基本データを準備
して、これらの基本データから通常他の車両移動データ
を用いて車両の運動軌道を求めることができる方法及び
装置が提案されている。

【０００３】移動面の２つの空間軸に対応する、磁界に
依存する測定値は、例えば周波数信号ｆ１とｆ２とから
なる測定値対（ｆ１；ｆ２）としてクロック制御され、
そのデジタル化の後マトリクスメモリに記憶され、その
マトリクスセルの形態は有利には直交する格子面を形成
する。車両の運転中に連続して求められる測定値対を、
測定値の値が座標軸対にアナログ的に一致するメッシュ
領域に合致するそれぞれのメモリセルに割当て、その各
々のメモリセルにおいて計数器の減分あるいは増分によ
り事象頻度として検出される。このようなデータ検出方
法及び記憶方法は、マトリクスメモリにおいて車両に連
結された測定装置の完全な回転に従って、リング状の頻
度分布を生じる。運動軌道の再現のために、一般にはこ
の幾何学的でほぼ楕円形の図形の中心点を求めることが
必要であるが、それは通例では車両のコスト的な理由か
らもあまりに大きな計算能力を課する必要のないよう
に、車両に設けられていない手段を用いて行われる。

【０００４】しかし近傍及び遠方における電磁界の相互
作用のため、さらには測定場所における磁界の歪みや用
いられる構成部品の特性の変化に応じて、測定装置が車
両の通常の作動状態の下に測定データを供給し、この測
定データにより中心点位置の連続的な移動に対して、頻
度分布により形成されるリング状の図形が生じ、それに
より次に簡略化するために述べるリング形の測定値円
が、いわばメモリセルの限られた数から成るマトリクス
メモリの格子面から外に出ると、場合により情報が失わ
れる。これら車両特有の作動状態の下で避けられないノ
イズによる影響により、たいてい車両特有の調整や測定
装置の規則的な較正が必要となり、それは実際には莫大
なコストがかかる。

【０００５】格子面の真中にあり、その直径が検知され
る磁束密度の強さに依存しかつひいては例えば変化する
磁気遮断のために、変動を受ける測定値円は一般には格
子面を平面的に最適には利用せず、それによりマトリク
スメモリの広いメモリ領域が利用されず不利である。２
つの欠点からマトリクスメモリはとても高いメモリ容量
を備えなければならず、その上完全に非実用的であれ
ば、それは車両技術的にひいてはコストのかかる用途の
ため、不利となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、非常
にわずかなメモリコストで、電子的に非常に簡単に実施
可能な計算機演算を用いて磁気センサの補正値を追従制
御することのできる方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、メモリ内で測定センサの各測定方向にそれぞれ所定
の数のメモリセルを対応させ、この場合各メモリセルは
測定データの１つの所定の値領域に対応しており、各メ
モリセルにて、所定の観察期間内に当該メモリセルに対
応する値領域の測定データがどのくらいの頻度で生じて
いるかを計数し、各検出方向毎に、全てのメモリセルの
計数状態を行毎ないし列毎に加算し、比較によって、測
定領域のどの個所において計数状態が予め定められたし
きい値を最初にないしは最後に上回ったかを求め、各検
出方向毎に、しきい値の最初のないし最後の超過（上回
り）によって検出された間隔の中心にあるメモリセルを
求め、瞬時の間隔中心と、測定領域の中央にある目標中
心点の差から得られるベクトルを新たな補正値として先
行の補正値と置き換えることにより解決される。

【０００８】その結果測定値円の中心点が常に格子面の
幾何学的な中心と重なり、かつそれから変位するそれぞ
れの傾向が自動的に抑制されることにより達成される。
このようにして車両においてマトリクスメモリのために
必要とされるメモリ容量はわずかとなり、かつ格子面を
越えてドリフトする測定値円による情報の損失の危険は
避けられる。

【０００９】本発明の方法は、それぞれ実際の測定値円
の中心座標を直接に準備するものではないので、補正値
の追従制御のために必要なこの座標は、断続的にあるい
は少なくとも１回は前もって決められた時間間隔内でマ
トリクスメモリに連続的に書き込まれる測定値から本発
明の方法により求められる。すなわち、格子面のメモリ
セルに書き込まれたすべての事象頻度を行毎及び列毎に
合計し、格子面の２つの座標軸上で加算された事象頻度
を特徴付けるプロフィールを形成し、２つの座標軸に対
して別々にこれらプロフィールの側縁のどの目盛スケー
ル値で加算値が初めてないし最後に、前もって定められ
たしきい値を上回るかを求め、プロフィールから求めら
れた２つの目盛スケール値から、格子面の２つの座標軸
に対して側縁値により形成される間隔の中間点を算術平
均値を形成することにより求め、かつ間隔の中間の２つ
の目盛スケール値が１つの座標対を形成し、該座標対は
測定値円の中心点の実際の位置を表わすことにより求め
られる。

【００１０】これら座標対の２つの値は、有利には格子
面の中心にある目標中心点座標と比較される。比較によ
り制御偏差がある場合、補正値が制御すべき量として変
化される。実際の中心点座標を目標値座標に整合するた
めに、２つの座標軸に対するそれまでの補正値は本発明
の方法により制御される。それにより補正値は、実際の
測定データから求められる中心点座標を、有利には格子
面の幾何学的な中心点を表わしている目標中心点座標に
移すために２次元の変位ベクトルとして示すことができ
る。その後、上述の方法で補正された補正値は続くすべ
ての測定値対により、補正値の新たな整合が必要である
限り減算される。

【００１１】はじめて運転を開始する際に有効である補
正値は、装置が製造中に求められた値により、工場側で
前もって与えられる。制御量として用いられる補正値を
定めるためのはじめての初期化の際に用いられる方法
は、車両の非直線移動を再現するために重要なデータを
検出し記憶しかつそのために磁界を検知する測定装置
と、マトリクスメモリと、該マトリクスメモリに書き込
まれた測定値円の自動的な位置安定化のために補正値を
追従制御する制御装置とを有する装置全体が任意の方向
に水平状態において移動され、磁界を検知する測定装置
で第１の磁界の測定がなされ、かつ測定データはそのデ
ジタル化の後でマトリクスメモリに記憶され、さらに装
置全体が水平状態において１８０°回転され、第２の磁
界測定が行われ、引き続き測定データをデジタル化し記
憶し、その後、２つの測定点によりその位置が決定され
る“測定値円”の中心点を簡略化して求めるために、２
つの測定点の算術平均値を座標軸毎に求め、かつそのよ
うに求められた中心点座標と格子面の中心にある目標中
心点座標との間の変位ベクトルが初期化の補正値を形成
する。

【００１２】

【発明の効果】本発明の方法によれば、非常に簡単でメ
モリコストのかからない磁気センサの補正値制御が可能
となる。

【００１３】

【実施例】次に図を用いて本発明につき詳細に説明す
る。

【００１４】図１にはマトリクスメモリ１８の格子面１
に記録された測定値円２が示されている。車両の非直線
移動軌道を再現するために重要なデータを検出し記憶す
る装置の作動中に、測定値円２は周囲の影響および測定
装置において用いられる構成部分の特性の変化のため
に、その位置を変化し（例えば３，４，５）、それによ
り中心点６は例えば曲線７に沿って移動し、例えば座標
８，９あるいは１０をとる。測定値円は場合によっては
部分的にあるいは完全に格子面から外に出ることがり
（５参照）、測定点は失なわれる可能性がある。格子面
の外側にある測定値は、格子面の縁部でメモリセルに記
憶される。さらにこの図では、例えば測定値円の直径は
装置の作動中の磁界の強さが異なるため変化することが
ある、それにより多かれ少なかれ格子面の良好な利用が
なされる。

【００１５】図２により測定値円２１の位置の安定化の
ための原理を説明する。存在する測定データ１５のマト
リクスメモリ１８への書き込みのために、特に閉ループ
制御回路において追従制御される補正値１６が減算器１
７において成分に応じて減算される。そのように補正さ
れた測定値のみがマトリクスメモリ１８に記憶するため
に供給される。

【００１６】図３はもとの中心点位置２２からすでに変
位した測定点により形成される連続した測定値円２１の
中心点２０を求めるための方法を示している。マトリク
スメモリ１８の格子面１のメモリセルにおいて、磁界を
検知する測定装置により検出されかつデジタル化された
測定値を事象頻度として計数器のセットにより記憶す
る。測定値のメモリセルに対する対応は、直交座標系に
おける測定点の記録のためにアナログ的に行われる。す
べてのメモリセルの計数状態は行毎にかつ列毎に加算さ
れ、それにより格子面の２つの座標軸に対して加算され
た事象頻度を特徴付けるプロフィールが生じる。プロフ
ィール側縁の決定のため、計数状態、例えば２５はそれ
ぞれの目盛スケール、例えば目盛スケール２６において
各々の座標軸に対して前もって定められたしきい値２
３，２４と比較され、加算値が初めて（２７，２９）な
いし最後に（２８，３０）当該軸上でしきい値（２３，
２４）を上回る目盛スケール値が求められる。それぞれ
の座標軸の側縁スケール値について算術平均値を形成す
ることにより、測定値円の実際の中心点の座標（Ｘｍ；
Ｙｍ）が求められる。新しい中心点の座標２０と成分Ｘ
ｓとＹｓとを有する目標中心点座標２２との間の差を形
成することにより、変位ベクトル５２、すなわち新しい
補正値が求められる。

【００１７】図４を用いて前述の形式の装置を出荷する
前、すなわち通常製造業者のもとで、制御ループの初期
化のための補正値を求める方式を説明する。磁界を検知
する測定装置とマトリクスメモリ及び補正値を追従制御
する制御装置とを含む全体の装置は、任意の方向に水平
状態に来らされる。測定装置で磁界データが検出され、
それをデジタル化した後にマトリクスメモリ１８に書き
込まれ、その結果測定値対に対応するメモリセル、例え
ば５０において計数状態が１だけ変化される。引き続い
て装置全体が１８０゜だけ垂直な軸線の周りに回転さ
れ、第２の測定点５１をとり、この第２の測定点も同様
に記憶される。その際に格子面１の第１の測定点は座標
（Ｘ１；Ｙ１）であり、第２の測定点は（Ｘ２；Ｙ２）
である。Ｘ軸およびＹ軸毎にこの座標についての算術平
均値を求め、それにより２つの測定点５０，５１間の直
線５４上の点５３が求められる。この例において中心点
の座標は（Ｘｍ０；Ｙｍ０）である。この座標値は、求
められた中心点座標５３と格子面１の中心にある目標中
心点座標２２との間の変位ベクトル５２として表され
る、初期化のための補正値を決めるために用いられる。
装置が多数の小さなステップにおいて連続的に磁界を測
定しかつデータを記憶しながら垂直な軸線の周りで完全
に回転すると、閉じた測定円５５が得られることがわか
る。しかし初期化のために補正値を決めるための中心点
を求めるには、この製造過程において完全に自動的に実
施可能な、直径方向に対向している２つの測定点を用い
る簡略化された“円の検出”で十分である。

【００１８】図５は補正値１６の追従制御のための閉ル
ープ制御回路の簡単なブロック回路図である。被制御部
４１では連続的にノイズを含んだ測定データ４４が形成
されかつ位置や形の変化を受ける測定値円２１が生ず
る、その場合中心点２０の座標は帰還路４５において円
解析器４２を用いて求められる。実際に測定装置により
検出された測定データが、ノイズの影響を受けることは
避けられない。その結果生ずる測定値円２１の中心点２
０の位置の変化傾向は、制御装置４０において補正値１
６を形成して、測定値円２１の中心点２０が常に格子面
１の中心２２に戻されるようにして抑制される。

【００１９】本発明によれば有利には、制御装置はマイ
クロプロセッサーとして実現される。本発明による解決
の有利な実施例では、制御サイクルが前もって決められ
た時間間隔で、例えば毎日少なくとも１回は行われるよ
うにする時間制御手段が設けられている。さもなけれ
ば、測定データの変化が非常にわずかな場合には、比較
的長時間にわたって補正値の整合がなされない可能性が
ある。例えば部品の老化により徐々に生ずる中心点の位
置の変化や、車両の停止時間の間に進行する中心点の位
置の変化を、例えば毎日作動される制御ルーチンにより
検出して補正することにより、測定精度が高められる。

【００２０】本発明は、自動化が可能であるという他に
も測定値円の中心点座標を求めるために装置の作動中、
すなわち車両に搭載した後にハードウェアの調整を必要
としないという利点を有している。

【００２１】さらに本発明の方法によれば、測定データ
は、常にノイズにより生ずる影響が除去されてマトリク
スメモリに記憶され、制御偏差が検査されることにな
り、その結果マトリクスメモリのメモリ容量が僅かで済
み、現存するメモリ容量を有効に利用しかつ情報の損失
はドリフトが除去された測定値円により回避されること
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両特有の周囲の影響の下で生ずる従来の形式
の装置に対する問題点を示す線図である。

【図２】測定値円の位置安定化の原理を示す概略図であ
る。

【図３】ドリフトする測定値円の中心点を求めるための
方法を示す図である。

【図４】初期化の際の補正値を求めるための方法を示す
ための図である。

【図５】補正値を追従制御する閉ループ制御回路のブロ
ック回路図である。

【符号の説明】

１ 格子面 ２ 測定値円 １５ 測定データ １６ 補正値 １７ 減算器 １８ マトリクスメモリ ４０ 制御装置 ４１ 被制御部 ４２ 円解析器 ５２ 変位ベクトル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルティン グルーラー ドイツ連邦共和国 アイクスハイム ブリ ュールヴェーク ３ (56)参考文献 特開 昭58−151513（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−294906（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−125082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−190711（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−10115（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−17685（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−269014（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気センサの補正値制御方法であって、 前記磁気センサは車両に固定的に接続され、 前記磁気センサはその周囲を取り巻く磁界の少くとも車
   両の走行路平面に並行に存在し相互に直交する２つの成
   分をセンシングし、 前記磁気センサはその測定データを電子メモリ（１８）
   に供給し、該メモリは車両に配設されたデータ検出装置
   の構成部である、磁気センサの補正値制御方法におい
   て、 ａ）前期メモリ（１８）内で測定センサの各測定方向に
   それぞれ所定の数のメモリセルを対応させ、この場合各
   メモリセル（１１）は測定データ（１５）の１つの所定
   の値領域（２６）に対応しており、 ｂ）各メモリセルにて、所定の観察期間内に当該メモリ
   セル（１１）に対応する値領域の測定データ（１５）が
   どのくらいの頻度で生じているかを計数し、 ｃ）各検出方向毎に、全てのメモリセルの計数状態（２
   ５）を行毎ないしは列毎に加算し、 ｄ）比較によって、測定領域のどの個所（２７，２８，
   ２９，３０）において計数状態（２５）が予め定められ
   たしきい値（２３，２４）を最初にないしは最後に上回
   ったかを求め、 ｅ）各検出方向毎に、しきい値の最初のないし最後の超
   過（上回り）によって検出された間隔の中心（Ｘｍ，Ｙ
   ｍ）にあるメモリセル（２０）を求め、 ｆ）瞬時の間隔中心（Ｘｍ，Ｙｍ）と、測定領域の中央
   にある目標中心点（Ｘｓ，Ｙｓ）の差から得られるベク
   トル（５２）を、新たな補正値（１６）として先行の補
   正値と置き換える ことを特徴とする、磁気センサの補正
   値制御方法。