JPS6342202B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ホール効果利用磁気コンパス用補償
装置、ことに自動的に更新されてゆく乗物位置推
算方式による乗物位置決め装置に利用するホール
効果利用磁気コンパス用の補償装置に関する。

乗物位置推算法及び自動位置更新を行う積載の
コンパス及び距離測定装置を利用することにより
乗物位置決め機能を果す若干の装置が提案されて
いる。更新は、乗物がその位置を伝える標柱を過
ぎるときはつねに行われる。これ等の装置は一般
に米国特許第3749893号及び同第3961166号の各明
細書に記載してある。実際の操作ではこのような
装置には若干の問題がある。これ等の問題には、
乗物の金属製本体と、走行方向センサの付近の永
久磁化した鉄材と、地磁界中の自差とにより生ず
るコンパス誤差がある。

すなわち既存の乗物位置決め装置に利用する磁
気コンパス用の誤差補償装置が必要とされてい
る。

本発明はホール効果利用磁気コンパスにおい
て、ホール効果ゼネレータを囲み局部的磁界成分
すなわち水平地磁界を除いた成分を相殺する磁界
を発生する、補償コイルを備えた補償装置を提供
する。

本発明の補償装置は、相互に直交する縦方向及
び横方向に取付けたホール効果ゼネレータ各各を
囲む補償コイルと、各補償コイルに電流を流す第
１及び第２の補償駆動装置とを含んで成る。

第１の補償駆動装置は、(イ)コンパス付近に存在
する磁性体による縦方向ホール効果ゼネレータへ
の影響を補償する電流成分を、縦方向ホール効果
ゼネレータ用補償コイル（以下、縦方向コイルと
略称することがある）に発生させる手段と、(ロ)揺
動抵抗体を含みその揺動に従つて、縦方向ホール
効果ゼネレータへの水平からの傾斜による影響を
補償する電流成分を、縦方向コイルに発生させる
手段と、(ハ)コンパス付近に存在する軟鉄による縦
方向ホール効果ゼネレータへの影響を補償する電
流成分を、縦方向コイルに発生させる手段と、を
含み、各電流成分の合計電流が、縦方向コイルに
水平地磁界以外の局部的磁界成分とは強さは等し
いが方向は反対の磁界を生成する。

第２の補償駆動装置は同様に、(イ)コンパス付近
に存在する磁性体による横方向ホール効果ゼネレ
ータへの影響を補償する電流成分を、横方向ホー
ル効果ゼネレータ用補償コイル（以下、横方向コ
イルと略称することがある）に発生させる手段
と、(ロ)揺動抵抗体を含みその揺動に従つて、横方
向ホール効果ゼネレータへの水平からの傾斜によ
る影響を補償する電流成分を、縦方向コイルに発
生させる手段と、(ハ)コンパス付近に存在する軟鉄
による横方向ホール効果ゼネレータへ影響を補償
する電流成分を、横方向コイルに発生させる手段
と、を含み、各電流成分の合計電流が、横方向コ
イルに水平地磁界以外の局部的磁界成分とは強さ
は等しいが方向は反対の磁界を生成する。

各補償駆動装置において、(イ)の手段はコンパス
の設置場所に応じて適当に定めた一定値の電流成
分を発生させるものであり、(ロ)の手段はコンパス
の水平からの縦方向又は横方向への傾きに従つて
揺動し抵抗値が変化する揺動抵抗体の作用により
変化する値の電流成分を発生させるものであり、
そして(ハ)の手段はコンパスにより検出した進行方
向角の余弦に従つて変化する値の電流成分を発生
させるものである。これらの手段(イ)(ロ)(ハ)をもつ各
補償駆動装置により縦方向コイルと横方向コイル
とに補償電流を流すことによつて、コンパスの示
す進行方向角は修正され正しい値を示す。特に手
段(ロ)による修正は傾きの検出から修正電流の発生
までを常時自動的に行うことを可能とするもので
あり、乗物位置決め装置に利用する磁気コンパス
にとつて非常に効果的である。

以下本発明による補償装置の実施例を添付図面
について詳細に説明する。

第１図に示したブロツク図は車両位置決め装置
の機能動作を示す。ホール効果進行方向センサ３
は乗物の進行方向の角度すなわち乗物の磁気的進
行方向角Ａを定めホール効果ゼネレータ駆動装置
７により駆動する。横方向及び縦方向の補償は進
行方向センサ３に対し駆動装置２，５により行
う。横方向及び縦方向の両要素に対する補償の大
きさ及び極性は選択スイツチ１，４により与えら
れる。ホール効果進行方向センサ３の出力は、符
号器８でデイジタル化する進行方向角Ａのアナロ
グ値である。余弦ゼネレータ９は、位置計算論理
単位１０への入力である前記角Ａの余弦を生ず
る。現在の乗物位置はレジスタ２７に記憶する。
この位置は乗物位置送信機２８により中央受信場
所４０に送信する。

角Ａのアナログ値はスイツチ６により選定した
量だけ回転する。乗物車輪の回転はセンサ１９に
より検出し位置計算論理単位１０に入れる。Ｋ係
数選択スイツチ２０は位置計算論理単位１０に、
変化する車輪直径を補償し乗物の位置を報告する
縮尺率を定めるように値を入れる。

標柱位置単位５０は、標柱更新論理変調器４８
に一連の更新データを送る位置ゼネレータ４７か
ら成つている。このデータは次で標柱送信機４９
により乗物更新位置受信機２９に送る。この受信
データは標柱更新論理復調器３０に次で乗物位置
記憶レジスタ２７に送る。

本乗物位置決め装置の動作を第１図について述
べる。ホール効果進行方向センサ３は各駆動装置
２，５により与えられる補償によつて真の磁方位
を定める。この補償は自然の水平地磁界を除いて
局部的磁気成分を最少にする。補償の大きさ及び
極性は、選択スイツチ１，４への入力と測定した
進行方向角Ａの余弦とにより定める。

電子回転選択スイツチ６により、乗物内の進行
方向センサ３の物理的不整合と局部的磁気偏差と
を補償する方法が得られる。電子的回転選択スイ
ツチ６で選択した数値は符号器８により生ずる進
行方向角Ａを進め又は遅らせる。

Ｋ係数選択スイツチ２０は１及び63 63/64の各
値の間の数字を入れる。この係数は位置計算論理
単位１０により利用して、車輪回転センサ１９に
より得られる距離測定値を受入れ所定の地図縮尺
率によつて位置出力を生ずる。

乗物位置記憶レジスタ２７は、位置計算論理単
位１０により定めた現在の乗物位置を含む。しか
し乗物が標柱更新単位５０の付近内を通すとき
は、更新した乗物位置は乗物位置記憶レジスタ２
７への入力である。

標柱位置ゼネレータ４７は、標柱の逐次更新位
置を繰返し生ずる。標柱更新データ論理変調器４
８は、自動時刻を行う書式で更新データを変調し
正確な発振器の必要が減る。このデータは標柱送
信機４９により乗物更新位置受信機２９に送る。
受信機２９の出力は標柱更新データ論理復調器３
０で復調する。復調器３０は次で乗物位置記憶レ
ジスタ２７に標柱位置を送り、入力データの復調
に必要な刻時機能を生ずる。

第２図に第１図のホール効果進行方向センサの
補償回路をさらに詳しく示す。第２図に示すよう
に進行方向角Ａの正又は負の余弦は２位置スイツ
チ１１により増幅器１５の負の入力端子に可変抵
抗器１２及び直列入力抵抗体１４を経て選択的に
接続する。又増幅器１５の入力回路内には、一方
の端子を接地したコンデンサ１３を設けてある。
２位置スイツチ２１により増幅器１５の負の入力
端子に可変抵抗器２２及び逐次入力抵抗体２４を
経て正又は負の直流電圧を加える。又この入力回
路の一部に、一方の端子を接地したコンデンサ２
３を設けてある。揺動抵抗体４１の自由揺動部片
は入力抵抗体４２を経て増幅器４４の負の入力端
子に接続してある。揺動抵抗体４１の抵抗部分の
各端部端子は正及び負の直流電圧源に接続してあ
る。増幅器４４の正の入力端子には、第２の端子
を接地した入力抵抗体４３を接続してある。増幅
器４４の帰還ループではその出力端子及びその負
の入力端子の間に、各コンデンサ３３，３４の直
列の組合わせに並列に抵抗体３５を接続してあ
る。増幅器４４の出力端子は、抵抗体３２、可変
抵抗器３１及び抵抗体３９の直列の組合わせを経
て又増幅器１５の負の入力端子に接続してある。
又増幅器１５のこの入力回路の一部として、一方
の端子を接地したコンデンサ３８を設けてある。
増幅器１５の正の入力端子には、第２の端子を接
地した入力抵抗体１６を接続してある。

増幅器１５の帰還ループの形成のために、増幅
器１５の出力端子及びその負の入力端子の間に帰
還コンデンサ１７を接続してある。又増幅器１５
の出力端子には、電力トランジスタ３６，３７の
ベース端子に接続した入力抵抗体２６を接続して
ある。各トランジスタ３６，３７は入力抵抗体４
５を経て横方向コイル４６に対する駆動増幅器を
構成する。各トランジスタ３６，３７のエミツタ
電極における出力電圧は、帰還抵抗体２５を経て
増幅器１５の負の入力端子に接続してある。

進行方向角Ａの正又は負の余弦は又２位置スイ
ツチ５４により増幅器７５の負の入力端子に可変
抵抗体５１及び直列入力抵抗体５３を経て選択的
に接続する。又増幅器７５へのこの入力回路の一
部として、一方の端子を接地したコンデンサ５２
を設けてある。又２位置スイツチ６８により増幅
器７５の負の入力端子に可変抵抗器５５及び直列
入力抵抗体５７を経て正又は負の直流電圧を選択
的に加える。増幅器７５へのこの入力回路はさら
に、一方の端子を接地したコンデンサ５６を備え
ている。

揺動抵抗体６５は、乗物の縦方向軸線内で自由
に揺動する揺動腕を持ち、正及び負の直流電圧源
に接続した抵抗性部片を備えている。揺動抵抗体
６５は直列入力抵抗体６６を経て増幅器７３の負
の入力端子に接続してある。直列抵抗体７２は一
方の端子を増幅器７３の正の入力端子に接続され
他方の端子を接地してある。増幅器７３の帰環部
片は、増幅器７３の出力端子及び負の入力端子の
間に接続されコンデンサ６７に並列の抵抗体７１
を備えている。

増幅器７３の出力端子は、抵抗体６２、可変抵
抗器６１及び抵抗体６４の直列の組合わせを経て
増幅器７５の負の入力端子に接続してある。コン
デンサ６３は一方の端子を増幅器７５の負の入力
回路に接続され他方の端子を接地してある。抵抗
体７４は一方の端子を増幅器７５の正の入力端子
に接続され他方の端子を接地してある。

増幅器７５の出力信号は直列抵抗体７９を経て
駆動トランジスタ８１，８２のベース電極に送
る。この出力信号は又帰還コンデンサ７６を経て
増幅器７５の負の入力端子に送る。エミツタ電極
を相互に接続したトランジスタ８１，８２は、縦
方向コイル８４を負荷抵抗体８３を経て駆動する
増幅器を構成する。各トランジスタ８１，８２か
ら成るこの駆動増幅器の出力端子は帰還抵抗体７
７を経て増幅器７５の負の入力端子に接続してあ
る。

第１図と第２図とに関連して、第２図の横方向
コイル４６及び縦方向コイル８４は第１図のホー
ル効果進行方向センサ３の一部分を構成する。ま
た、第２図のトランジスタ３６，３７、増幅器１
５，４４、これらに付随する回路及び揺動抵抗体
４１は第１図の横方向補償駆動装置２に対応し、
第２図の可変抵抗器１２，２２，３１は横方向要
素選択スイツチ１に対応する。同様に第２図のト
ランジスタ８１，８２、増幅器７３，７５、これ
らに付随する回路及び揺動抵抗体６５は第１図の
縦方向補償駆動装置５に対応し、第２図の可変抵
抗器５１，５５，６１は第１図の縦方向要素選択
スイツチ４に対応する。

補償回路の動作は第２図から明らかである。半
導体コンパスの検出器部分は、水平面内で直交し
て取付けた２個のホール効果ゼネレータから成
る。このような半導体コンパスの検出器部分それ
自体は公知であり、その機械的構成を含めてたと
えば米国特許第3425648号の明細書及び図面に記
載されている。約200回巻きのコイルを各ホール
効果ゼネレータのまわりに位置させる。これ等の
コイルは横方向コイル４６及び縦方向コイル８４
に対応する。２個のコイル４６，８５に、各ゼネ
レータに影響を及ぼす望ましくない磁界に対し強
さは等しいが方向は反対の磁界を生ずる電流を流
す。これ等の誘起磁界により望ましくない磁界を
相殺し、検出器が自然の水平の地磁界だけを測定
するようにする。望ましくない磁界は３種類であ
る。すなわちコンパス付近の永久磁化した磁性体
の存在により生ずる基本干渉磁界と、コンパス付
近の軟鉄の存在により生ずる２次調和干渉磁界
と、コンパスの水平からの縦方向又は横方向への
傾きにより生ずる地磁界からの傾きである。

横方向コイル４６は、基本干渉磁界、２次調和
干渉磁界及び横謡れ干渉磁界を補償する。基本干
渉磁界のための補償電流は可変抵抗器２２により
定められる一定値である。２次調和干渉のための
補償電流は進行方向角Ａの関数である。角Ａの余
弦をスイツチ１１を経て供給し、可変抵抗器１２
を調節して、２次調和干渉磁界に対する補償電流
の強さを適当に定める。横方向傾き補償電流は揺
動抵抗体４１により定める。揺動抵抗体４１の揺
動部片は横方向平面内だけで自由に揺動する。可
変抵抗器４１の出力は増幅器４４とその協働する
回路とを経て次いで抵抗体３２と横揺れ補償の大
きさを定める可変抵抗器３１とを経て送る。これ
等の３種類の補償電流すなわち基本干渉磁界、２
次調和干渉磁界及び横揺れに対する補償電流は点
１８で加算される。これ等の加算した補償電流
は、次いで増幅器１５により増幅され次いでトラ
ンジスタ３６，３７の組合わせに加え、得られる
電流を横方向コイル４６に差向ける。横方向コイ
ル４６の電流は次いで適当な相殺磁界を生じスプ
リアス磁界成分を相殺する。

同様に基本干渉磁界、２次調和干渉磁界及び縦
方向傾きに対する補償電流を生じ加算点７８に送
る。揺動抵抗体６５の揺動部片は縦方向平面内だ
けで揺動する。得られる電流を次いで増幅し縦方
向コイル８４に送り適当な相殺磁界を生じ縦方向
コイル８４に協働するスプリアス磁界を相殺す
る。

このようにしてホール効果ゼネレータは自然の
地磁界の水平成分だけに応答することになり正確
な進行方向磁方位が得られる。

第３図に示した協働装置の補償回路では地図縮
尺率及び車輪直径の調節定数Ｋは本補償装置内に
１群の入力スイツチ１０１，１０２，１０３，１
０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０
９，１１０，１１１，１１２によりプログラムを
入れる。これ等の各スイツチは正電圧源に接続し
てある。これ等のスイツチの接触腕はそれぞれ抵
抗体１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，
１２６，１２７，１２８，１２９，１３０，１３
１，１３２を経て接地してある。すなわち各スイ
ツチを開くときは論理単位に通ずる道線は低電圧
になるが、各スイツチを閉じると線電圧が高準位
になる。各入力スイツチ１０５〜１１２はシフト
レジスタ１４０に接続され、入力スイツチ１０１
〜１０４はシフトレジスタ１４１，１４２に接続
してある。シフトレジスタ１４２の出力端子に導
線１４５のよりインバータ１４４の入力端子を接
続してある。フリツプ・フロツプ１４３は各レジ
スタ１４０，１４１，１４２に接続してある。

刻時信号は導線１５２による入力であり、ビツ
トタイミング信号は導線１５１による入力であ
る。

本実施例ではシフトレジスタ１４０は集積回路
CD4014型チツプであり、各レジスタ１４１，１
４２は集積回路CD4035型であり、フリツプ・フ
ロツプ１４３はCD4027型チツプである。ピン接
続は第３図に示してある。

作動時には定数Ｋは本装置に、対応スイツチの
そばのかつこ内に示すように２のベき数でプログ
ラムを入れる。本実施例の定数Ｋは最小１から最
大63 63/64の範囲である。各スイツチ１０１〜１
０２は−６から＋５までの範囲の２のべきに対応
する。たとえば定数Ｋが２ 3/16であればスイツ
チ１０８，１０４，１０３が閉じ残りのスイツチ
は開いたままになる。各スイツチ１０５〜１１２
の論理レベルはシフトレジスタ１４０内で並列に
桁移動する。スイツチ１０１〜１０４の論理レベ
ルはシフトレジスタ１４１，１４２で並列に桁移
動する。Ｋは直列形に変換され導線１４５による
出力になる。導線１５３によるインバータ１４４
の出力はにより表わすようにＫの１に対する補
数である。−Ｋで表わしたＫの２に対する補数は
導線１４６に生ずる。

乗物位置決め装置のＫの機能演算は第４図に示
してある。進行方向センサ１６１は乗物の進行方
向磁方位すなわち首部角Ａを定める。この角Ａの
アナログ値は符号器１６２に送る。符号器１６２
でこの値はデイジタル化され、このデイジタル化
した角な次で、角Ａの余弦を生ずる角関数回路１
６６に加える。角Ａの余弦は次でスイツチ１６３
を経てデイジタル加算器１６４の上部入力端子に
送り、デイジタル加算器１６４の出力は累算レジ
スタ１６５に進む。累算レジスタ１６５の一方の
出力は２を乗ずる回路１７１に進む、２を乗ずる
回路１７１の出力は各デイジタル加算器１７２，
１７５の一方の入力端子に送る。加算器１７２の
出力はインバータ１７４を経てＤ形フリツプ・フ
ロツプ１７３の入力端子に送る。加算器１７５の
出力はＤ形フリツプ・フロツプ１７６の入力端子
に送る。各フリツプ・フロツプ１７３，１７６の
出力はレジスタ１８１に選択的に送る。

Ｋの２に対する補数は導線１８２による入力で
ある。Ｋの１に対する補数は導線１８３による入
力である。又Ｋの数値は導線１８５による入力で
ある。フリツプ・フロツプ１７３，１７６に対す
るビツトタイミング信号はビツトタイミング信号
源からの導線１８４による入力である。

本実施例ではデイジタル加算器１６４，１７
２，１７５及びインバータ１７４はCD4032型AE
集積回路内にある。各フリツプ・フロツプ１７
３，１７６はCD4013型集積回路内にある。

値Ｋは、乗物の移動を報告するのに使う地図単
位縮尺率を定める。これは地図縮尺単位を車輪円
周で割つた商である。Ｋの値は又次のように計算
できる。乗物は、距離を1/2％以内までの精度で
測ることのできる場合に少くとも10マイルの距離
だけ駆動する。この駆動中に車輪回転数を計算す
る。次に任意の縮尺率たとえば10ft又は10ｍを選
ぶ。次でＫは、縮尺率で移動距離を割つた商より
回転数を割ることによつて計算する。値Ｋの一部
分を次で1/64の部分に変換する。たとえば移動距
離が11マイルであり、車輪回転数が8249であり、
縮尺率が10ftであれば、得られるＫの軸は１ 27/
６４である。すなわちタイヤ直径を本補償装置に協
働させ乗物の移動をftの10倍の単位で報告する。

第４図について車輪１回転ごとに進行方向角Ａ
の余弦の値を累算レジスタ１６５に加える。累算
レジスタ１６５は角Ａの余弦の各値を記憶する累
算器として作用し、累算レジスタ１６５内の各単
位の距離値が１目盛の車輪円周に第しい。加算器
１７２、インバータ１７４及びフリツプ・フロツ
プ１７３の組合わせは、レジスタ１６５に記憶し
た値がＫの値の1/2より大きいときに導線１７７
に出力を生ずることにより監視機能を果す。監視
機能は又、加算器１７５及びフリツプ・フロツプ
１７６により、レジスタ１６５に記憶した値がＫ
の負の値の1/2より小さくなるときに導線１７８
に出力として生ずる。

レジスタ１８１は、導線１７７，１７８による
Ｋのあふれ値に対し累算機能を果し、Ｋの値を定
めるように選んだ単位で乗物の北／南の場所を指
示する。レジスタ１８１に記憶する数字は所定の
基準点から乗物が移動する距離である。これは普
通のＸ−Ｙ直角座標系におけるＹの値である。導
線１７７に出力があると、レジスタ１８１に１単
位を加える。導線１７８に出力があると、レジス
タ１８１から１単位を差引く。

レジスタ１８１に変化があるときは、レジスタ
１６５に記憶する値はスイツチ１６３により選定
したＫの＋又は−の値を加えることにより変調す
る。−Ｋ値は、正の単位をレジスタ１８１に加え
た場合にスイツチ１６３により選び、Ｋの＋の値
は、負の単位をレジスタ１８１に加えた場合にス
イツチ１６３により選ぶ。レジスタ１６５の古い
値と＋Ｋ又は−Ｋとからなるこの新らたな値はレ
ジスタ１６５は累算する。この演算の全結果は累
算首部向き値を定数Ｋで割つた商であり、この商
はＫの値を定める際に選んだ地図縮尺率単位でレ
ジスタ１８１に記憶した乗物場所である。

レジスタ１６５に対するＫの加算又は減算の処
理により、レジスタ１６５内の値を＋Ｋ又は−Ｋ
の範囲内に保つ。この方法により与えられた寸法
のレジスタでできるだけ高い精度を保つ。

レジスタ１８１は中央基準点からの乗物の北／
南の位置を生ずる。単位１６６内で進行方向角Ａ
の正弦を角Ａの余弦の代りに使えば、レジスタ１
８１はＫの値を定めるように選んだ単位を使い
東／西座標で乗物位置を累算する。

更新データ変調デイジタル回路とこの回路対す
る信号波形とはそれぞれ第５図及び第６図に示し
てある。発振器２１１は２つの外部部器すなわち
可変抵抗体２２１及びコンデンサ２２２により制
御する割合を持つ集積回路である。発振器２１１
からの出力は導線２３１により２で割る集積回路
２１２に送る。２で割る集積回路２１２の出力は
導線２３２によりＤ形フリツプ・フロツプ２１
３，２１４の刻時パルス入力端子に送る。フリツ
プ・フロツプ２１３の補数出力は導線２３３によ
り否定論理積ゲート２１６の第２の入力端子に送
る。フリツプ・フロツプ２１３の第２の出力端子
は導線２３８を経てフリツプ・フロツプ２１４の
入力端子と否定論理積ゲート２１５の一方の出力
端子とに接続してある。フリツプ・フロツプ２１
４の出力端子は導線２３４により否定論理積ゲー
ト２１５の一方の入力端子に送る。

逐次データは導線２３５により否定論理積ゲー
ト２１６の第２の入力端子への入力になる。否定
論理積ゲート２１６の出力は導線２４１により否
定論理積ゲート２１７の一方の入力端子に送る。
否定論理積ゲート２１７は第２の入力端子を導線
２３６により否定論理積ゲート２１５の出力端子
に接続してある。否定論理積ゲート２１７の出力
は、導線２３７を経て更新送信機の変調増幅器に
送る論理変調逐次データである。

本実施例では発振器２１１はCD4047型チツプ
である。２で割る回路２１２はCD4020型チツプ
であり、フリツプ・フロツプ２１３，２１４は
CD4013型チツプに組合わせる。

第６図は第５図の回路のそれぞれ各導線２３
６，２３３，２３４と導線２３５（データ論理値
１）と導線２３５（データ論理値０）と導線２３
７（変調論理値１）と導線２３７（変調論理値
０）との１データ周期に対するデータ波形を示
す。データは周期１／Ｆを持つ割合Ｆにおける入
力である。

第５図の回路は論理データ伝送における変調演
算を行う作用をする。送信機刻時パルスは発振器
２１１により生ずる。１実施例では発振器２１１
の出力は導線２３１により２で割る回路２１２に
送る18kHz信号である。２で割る回路２１２は２
の割り算を行いその出力は導線２３２による9k
Hzの信号である。導線２３２による信号はＤ形フ
リツプ・フロツプ２１３，２１４に送り否定論理
積ゲート２１５に加える。否定論理積ゲート２１
５でこの信号は３で割り第６図の線２３６，２３
３，２３４として示した種種の信号波形を生ず
る。これらの各波形は1/3ｍsecの周期を持つ3k
Hzの割合である。1/3ｍsecの周期はさらに３つの
１／９ｍsecの周期に両分割する。

第６図に示すように導線２３６による信号は、
基本周期の第１の1/3に対し論理値０であり、こ
の基本周期の残りの２部分に対し論理値１であ
る。導線２３３による信号は、第１の部分に対し
論理値０であり、中間部分に対し論理値１であ
り、最後の部分に対し論理値０である。導線２３
４による信号は、第１の２部分中は論理値１であ
り、最後の第３の部分中は論理値０である。この
データ伝送方式により乗物位置決め装置全体が水
晶発振器のような正確な発振器に一層依存しなく
なり、そしてこの方式により自動刻時性が得られ
る。

論理値１及び０から成る逐次データは導線２３
５に入れる。このデータは全ビツト周期すなわち
１／３ｍsecに対し論理値１又は０である。導線２３
６による信号は否定論理積ゲート２１７の出力を
ビツト周期の第１の1/3の間につねに論理値１に
なるようにする。導線２３７によりビツト周期の
最後の第３部分は、導線２３３がこの1/3の間に
論理値０であり否定論理積ゲート２１６の出力を
論理値１にするからつねに論理値０である。論理
積ゲート２１７への他方の入力は周期のこの最後
の1/3の間に論理値１である。従つて導線２３７
によるゲート２１７の出力はビツト周期の最後の
１／３の間につねに論理値０でなければならない。
ビツト周期の中間の1/3はすなわち導線２３５へ
の入力によるデータである。ビツト周期の中間部
分中に導線２３３，２３６は共に論理値１であ
る。すなわち導線２３５によるデータが論理値１
であれば、否定論理積ゲート２１６の出力は論理
値０である。この場合否定論理積ゲート２１７の
出力は論理値１である。導線２３５によるデータ
が論理値０であれば、否定論理積ゲート２１６の
出力は論理値１であり、否定論理積ゲート２１７
の得られる出力は論理値０である。すなわち導線
２３７によるビツト周期の中間部分は、導線２３
５による逐次データ入力の１又は０のレベルに対
応する。各導線２３５，２３７に対する対応する
論理値１及び０も又第６図に示してある。

更新データ復調論理単位は第７図に示され関連
するデータ復調波形は第８図に示してある。第８
図の線の参照数字は第７図の波形に対応する。デ
ータは導線３４１による各Ｄ形フリツプ・フロツ
プ３１１，３３２への入力である。100kHzの刻
時信号は、導線３４２による入力であり各フリツ
プ・フロツプ３１１，３１２，３２３，３２４の
刻時入力端子に供給される。フリツプ・フロツプ
３１１の出力は導線３４３によりフリツプ・フロ
ツプ３１２の入力端子と否定論理積ゲート３１３
の一方の入力端子とに伝送する。フリツプ・フロ
ツプ３１２の補数出力は導線３４４により否定論
理積ゲート３１３の第２の入力端子に伝送する。
否定論理積ゲート３１３の出力は導線３４５によ
り単安定マルチバイブレータ３１４の刻時入力端
子に伝送する。単安定マルチバイブレータ３１４
は、抵抗体３１５、可変抵抗器３２２及びコンデ
ンサ３２１から成るRC回路網の時定数の関数で
ある持続時間を持つ出力を生ずる。単安定マルチ
バイブレータ３１４の補数ストローブ出力は導線
３４６によりフリツプ・フロツプ３２３の入力端
子に伝送する。フリツプ・フロツプ３２３の出力
は導線３４７によりフリツプ・フロツプ３２４の
の出力端子と否定論理積ゲート３２５の一方の入
力端子とに伝送する。Ｄ形フリツプ・フロツプ３
２４の補数出力は導線３４８により否定論理積ゲ
ート３２５の第２の入力端子に伝送する。否定論
理積ゲート３２５の出力は導線３４９によりイン
バータ３３１に、又導線３５０を経てＤ形フリツ
プ・フロツプ３３２の刻時入力端子に伝送する。
導線３５１によるフリツプ・フロツプ３３２の出
力は復調更新論理データである。

本実施例では各フリツプ・フロツプ３１１，３
１２，３２３，３２４，３３２はCD4013型チツ
プである。単安定マルチバイブレータ３１４は
CO4047型チツプである。

復調論理単位の機能演算は第７図及び第８図に
ついて述べる。導線３４１によるデータ入力は第
６図に１及び０の各波形線として第５図に述べた
形である。各変調論理ビツトは互に等しい３つの
区分から成つている。第１の区分はつねに論理値
１であり、中央の区分はビツトが１であるか又は
０であるかを定め、第３の区分はつねに論理値０
である。復調論理単位の目的は、入力データから
刻時パルス列を誘導しビツト周期の中央の1/3の
区間の１又は０の状態を定めることである。

導線３４２により発振器から108kHzの刻時パ
ルスを生ずる。入力データ割合は約3000ビツド／
secである。従つて各データビツト中に約36の刻
時パルスがある。フリツプ・フロツプ３１１は波
形線３４３として示した入り変調に対し１刻時ビ
ツトの遅延を生ずる。フリツプ・フロツプ３１２
は、別の１刻時ビツトの遅延を生じ波形線３４４
で示すようにデータを変換する。否定論理積ゲー
ト３１３は２個のフリツプ・フロツプ３１１，３
１２の各出力を比較し正の転移を検出しこの転移
時に変換した１刻時ビツトパルスを生ずる。これ
は波形線３４５として示してある。

単安定マルチバイブレータ３１４は、否定論理
積ゲート３１３からパルスを受けた後に一定の遅
延時間にわたつて続く出力を生ずる。これは波形
線３４６として示してある。フリツプ・フロツプ
３２３は、波形線３４７として示した１刻時ビツ
トの遅延を生ずる。フリツプ・フロツプ３２４は
信号を変換し別の１刻時ビツトの遅延を加える。
これは波形線３４８として示してある。否定論理
積ゲート３２５は各フリツプ・フロツプ３２３，
３２４の出力を比較し、入力波形が波形線３４９
により示すように共に論理値１であるときに０出
力を生ずる。

インバータ３３１を通る否定論理積ゲート３２
５の出力は、復調データの各ビツトの始動時に生
ずるパルスである更新刻時パルスである。変調デ
ータは導線３４１によるフリツプ・フロツプ３３
２への入力である。更新刻時パルスはフリツプ・
フロツプ３３２に対する刻時機能を生じ各受信デ
ータビツト時間の中央で入力データをストローブ
する。

抵抗体３１５，３２２及びコンデンサ３２１の
時定数は、1/2のデータ周期遅延約0.17ｍsecの後
に更新刻時パルスが生ずるように設定する。従つ
てフリツプ・フロツプ３３２は、３要素の変調デ
ータ周期の中間の1/3周期の中央で刻時信号を受
ける。この場合データ周期の中央の1/3が高いか
低いかを定める標本化機能を生じ、従つてビツト
は１又は０である。復調データは導線３５１によ
る出力である。このデータは、入力変調データか
ら1/2周期の遅延を持つ。

第１の要素からつねに高く、最後の要素はつね
に低くて、中央の要素は１又は０の状態を定める
３つの要素によるこのデータ伝送法の目的は、送
信機及び受信機に必要な発振器精度を下げること
である。この構造は、データ標本が中間の高い又
は低い区分の中央で取られるようにしてある。し
かし標本は、この中間区間中に任意のときに取る
ことができる。すなわち発振器の全ドリフトはデ
ータ割合周波数の±1/6にもなる。

本乗物位置決め装置は進行方向角を電子的に回
転する能力を持つ。この回路は第９図に示してあ
る。第９図ではスイツチ４２１，４２２，４２
３，４２４，４２５，４２６，４２７，４２８は
電子的回転の値に対する数値入力を生する。各抵
抗体４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，
４３６，４３７，４３８は前記の各スイツチに接
続され、スイツチを開くと低い論理レベルを生
じ、スイツチを閉じると高い論理レベルを生ず
る。各スイツチ４２１〜４２８の出力端子は可変
遅延回路４４１に接続してある。1.08MHzの装置
刻時パルスは導線４５０による除算回路４４３へ
の入力である。除算回路４４３は360で割る機能
を生ずる。この装置刻時パルスは又回路４４１，
４４２，４４７にも送る。導線４５１による除算
回路４４３の出力は増幅器４４４及びパルス発生
器４４５に送る。増幅器４４４の出力は導線４５
３により、２個のホールゼネレータから成る進行
方向センサ４４６に加える。又パルス発生器４４
５の出力は導線４５２により一定遅延回路４４７
に伝送する。一定遅延回路４４７の出力は導線４
５５により位相差測定回路４４２の入力端子に送
る。進行方向センサ４４６からの出力は導線４５
４により前置増幅器４４８に送る。前置増幅器４
４８の出力は導線４４９により可変遅延回路４４
１の一方の入力端子に送る。回路４４１は導線４
５６により位相差測定回路４４２に遅延出力を送
る。

電子的回転関数の演算は第９図及び第１０図に
示してある。装置刻時パルスは1.08MHzで動作し
導線４５０により除算回路４４３に送る。除算回
路４４３は360で割る演算を行い第１０図に示す
ように線４５１で3kHzで弦波を生ずる。この波
形は増幅器４４４への入力である。増幅器４４４
は横方向ホールゼネレータに基準駆動信号を送
り、縦方向ホールゼネレータに余弦基準駆動信号
を送る。各ゼネレータ出力は加算して進行方向セ
ンサ４４６の出力を生ずる。導線４５４による進
行方向センサ４４６の出力は進行方向角に等しい
位相遅延を持つ正弦波である。進行方向センサ４
４６の出力は前置増幅器４４８により増幅し、進
行方向角Ａの関数でもある位相を持つ方形波を生
ずる。

回路４４１の遅延の数値は適当なスイツチ４２
１〜４２８を閉じることにより本装置内に設定す
る。各スイツチに対し度で表わした位相遅延値は
かつこ内に示してある。これ等のスイツチは可変
遅延回路４４１に接続してある。可変遅延回路４
４１は、進行方向センサ前置増幅器４４８の方形
波出力信号をこのようにプログラムした量だけ遅
らせる。この遅延した進行方向センサ出力は位相
差測定回路４４２への入力の一方である。

導線４５１による信号は又、第９図に示すよう
に導線４５２により3kHzパルス割合を生ずる。
遅延回路４４７は3kHz入力信号に対し一定の遅
延を生ずる。この実施例で生ずる位相遅延は約
60゜である。この遅延した3kHzパルス信号は回路
４４２への入力である。

回路４４２は、導線４５６による正転移と導線
４５５によるパルスとの間の位相差を測定する。
導線４６０による回路４４２の出力である位相差
は補償した進行方向角Ａの測定値である。

動作時に進行方向角の補償が望ましくなければ
スイツチ４２１〜４２８は60゜の角度で設定しな
ければならない。この場合首部向きセンサ４４６
の出力を導線４５５によるタイミング信号の一定
の遅延と同じ量だけ遅延させる。すなわちセンサ
が磁北を指したときに各導線４５６，４５５によ
る各信号間には時間差がない。進行方向センサ出
力を電子的に回転し逆時計回りに10゜の物理的回
転に相当する信号を生ずることが望ましい場合に
は、スイツチ４２１〜４２８は50゜の値に設定し
なければならない。この等の条件のもとでは導線
４５６による進行方向センサ出力信号は、このセ
ンサが磁北に向けば導線４５５によるタイミング
信号を10゜だけ進める。同センサの時計回りの10゜
の物理的回転を模そうとすれば、スイツチ４２１
〜４２８は70゜の値に設定しなければならない。
又このセンサが磁北に向けば、この場合各導線４
５５，４４６による信号間に10゜の差を生じ進行
方向センサ信号が遅延信号になる。すなわち進行
方向センサ４４６が乗物内で物理的に不適正に取
付けられ磁北に向いていなければ、補償は物理的
でなく電子的に行う。さらにこの回路はプログラ
ム動作をして地磁界の局部的磁気偏差を補償す
る。

第１０図では波形４５１は増幅器４４４及びパ
ルス発生器４４５への入力である。波形４５２は
パルス発生器４４５の出力である。パルスは入力
信号の正の零転移で生ずる。波形４５１は又首部
向きセンサ４４６への入力の一方である。波形４
４９は45゜の進行方向角Ａに対する進行方向セン
サ４４６の標本出力である。波形４５５は遅延回
路４４７の出力である。波形４５６は45゜の角Ａ
に対する可変遅延回路４４１の出力の例であり可
変遅延スイツチは60゜に設定する。

以上本発明をその実施例について詳細に説明し
たが本発明はなおその精神を逸脱しないで種種の
変化変型を行うことができるのはもちろんであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は乗物位置決め装置の１実施例のブロツ
ク図、第２図は第１図の位置決め装置に使う本発
明補償装置の１実施例の電気配線図、第３図は第
１図の位置決め装置に使う地図縮尺率及び車論直
径の補償回路の電気配線図、第４図は第３図の補
償回路のブロツク図である。第５図は更新伝送変
調器の論理ブツク図、第６図は第５図の論理ブロ
ツク図の波形図、第７図は位置決め装置の更新デ
ータ変調器の論理線図、第８図は第７図の論理線
図の波形図、第９図は電子的回転回路の１実施例
のブロツク図、第１０図は第９図の回転回路の波
形図である。 １……横方向要素選択スイツチ、４……縦方向
要素選択スイツチ、２……横方向補償駆動装置、
５……縦方向補償駆動装置、７……ホール効果ゼ
ネレータ駆動装置、３……ホール効果進行方向セ
ンサ、４１，６１……揺動抵抗体、４６……横方
向コイル、８４……縦方向コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相互に直交する縦方向及び横方向に取付けた
   ホール効果ゼネレータ各各を囲む補償コイルと、
   各補償コイルに電流を流す第１及び第２の補償駆
   動装置とを含んで成るホール効果利用磁気コンパ
   ス用補償装置であつて、 第１の補償駆動装置として、(イ)コンパス付近に
   存在する磁性体による縦方向ホール効果ゼネレー
   タへの影響を補償する電流成分を、縦方向ホール
   効果ゼネレータ用補償コイルに発生させる手段
   と、(ロ)揺動抵抗体を含みその揺動に従つて、縦方
   向ホール効果ゼネレータへの水平からの傾斜によ
   る影響を補償する電流成分を、縦方向ホール効果
   ゼネレータ用補償コイルに発生させる手段と、(ハ)
   コンパス付近に存在する軟鉄による縦方向ホール
   効果ゼネレータへの影響を補償する電流成分を、
   縦方向ホール効果ゼネレータ用補償コイルに発生
   させる手段と、を含み、各電流成分の合計電流
   が、縦方向ホール効果ゼネレータ用補償コイルに
   水平地磁界以外の局部的磁界成分とは強さは等し
   いが方向は反対の磁界を生成するように成した装
   置を、そして、 第２の補償駆動装置として、(イ)コンパス付近に
   存在する磁性体による横方向ホール効果ゼネレー
   タへの影響を補償する電流成分を、横方向ホール
   効果ゼネレータ用補償コイルに発生させる手段
   と、(ロ)揺動抵抗体を含みその揺動に従つて、横方
   向ホール効果ゼネレータへの水平からの傾斜によ
   る影響を補償する電流成分を、横方向ホール効果
   ゼネレータ用補償コイルに発生させる手段と、(ハ)
   コンパス付近に存在する軟鉄による横方向ホール
   効果ゼネレータへの影響を補償する電流成分を、
   横方向ホール効果ゼネレータ用補償コイルに発生
   させる手段と、を含み、各電流成分の合計電流
   が、横方向ホール効果ゼネレータ用補償コイルに
   水平地磁界以外の局部的磁界成分とは強さは等し
   いが方向は反対の磁界を生成するように成した装
   置を、 含むことを特徴とする前記補償装置。