KR100408120B1 - 자기컴퍼스에의해지시방향을안정화시키는방법 - Google Patents

Abstract

자기적인 간섭원에 대해서, 자기장내에서, 특히 지자기장내에서 움직이는 물체에 장치된 자기컴퍼스에 의해 지시방향을 안정화시키는 방법이 기재되어 있다. 간섭되지 않는 제1 측정영역내의 1개의 측정점에서 자기장 벡터의 공간적인 성분이 측정된다. 측정된 성분의 시간에 따른 변화를 고려하여, 자기장의 세기의 절대값이 결정되고 이의 함수로서, 측정되는 자기장의 벡터 성분의 시간상의 분산의 정도 및 자기장 세기값의 질의 정도인 질의 함수가 결정된다. 추가의 측정점에 대해 질의 함수와 측정된 성분값을 이용하여 측정점에서의 자기장 벡터의 평가와 당해 자기장 벡터의 공간성분의 측정이 실시된다. 이러한 측정량으로부터 제1 질의 함수와 조합되어 가중의 함수를 형성하는 추가의 질의 함수가 결정되는데, 이 가중 함수에 의해 새로운 자기장 벡터의 성분들은 안정화된 성분들을 갖는 안정화된 자기장 벡터가 얻어지도록 가중된다. 이 방법은 반복에 의해 계속될 수 있다.

Description

자기컴퍼스에 의해 지시방향을 안정화시키는 방법{PROCESS FOR STABILISING THE DIRECTION INDICATED BY MAGNETIC COMPASSES}

US 제5,235,514 A호에는 차량용 항법 시스템이 기재되어 있다. 이러한 시스템의 구성성분들로는 움직이는 물체의 움직이는 방향 및 조향 각속도를 검출하기 위한 센서 및 지자기장(earth magnetic field)을 측정하기 위한 자기장 센서가 있다. 지자기장의 측정값으로부터 움직이고 있는 물체의 절대적인 진로방향이 결정된다. 움직이고 있는 물체가 자화되는 경우, 지자기장에 겹쳐지게 되고 자기장 센서에 출력오차가 발생한다. 이러한 오차를 방지하기 위해, 자기장 센서의 눈금을 초기에 조정한다. 그러나 철도 건널목, 철도 지하통로, 지면 아래에 설치된 고압전류 케이블, 철근 콘크리트벽 등과 같은 자기 간섭이 존재하는 영역을 통과해 물체가 움직이는 경우, 움직이는 물체는 강한 자기 간섭에 노출되어 움직이는 물체의 자화성이 변하게 된다.

다른 한편으로는 언급한 US 제5,235,514 A호에 상세히 개시되어 있는 바와 같이 움직이는 물체의 진로방향을 결정하기 위해 조향 각속도용 센서를 사용하면 목적하는 정확성과 관련하여 어려운 점이 발생한다.

이러한 어려운 점을 극복하기 위해 상술한 US 제5,235,514 A호는 진로방향 검출장치를 제안하고 있는데, 자기 센서의 진로방향 데이타 및 각속도 센서의 각속도 데이타에 각각 포함되는 오차인자를 분석하고 판정함으로써 움직이는 물체의 현재 진로방향을 정확히 평가할 수 있다. 또한 이미 얻어진 측정 데이타에 대한 각속도 센서 및 자기 센서의 순간순간의 진로방향 데이타의 기여정도가 판정된다. 산출에 있어서, 움직이는 물체의 예측되는 진로방향에 대한 기대값과 평가값을 결정하는 데에 칼만 필터(Kalman Filter)가 사용된다.

독일연방공화국 몬스터에서 1984년 "육상 차량 항법" 심포지움에서 방향측정 및 항법을 위한 독일의 공익협회의 보고서에서 로게의 논문(페이지 18.23 및 18.24)에 지자기장상의 철도 교량과 같은 강한 간섭원의 영향의 문제가 논의되었다. 하나의 가능성으로서 이러한 간섭을 억제하기 위해 플럭스 게이트에 더하여 단기간에 안정한 간단한 센서를 사용하는 것이 제안되어 있다. 플럭스 게이트와 부가 센서의 측정 결과 사이에 큰 차이가 발생하는 경우 부가 센서의 측정결과를 신뢰해야 한다.

간섭을 억제하기 위한 또다른 가능성은 상기 협회 보고서에 따라 차량에 있어서 서로 거리를 두고 있는 2개의 플럭스 게이트에 의해 제공된다. 간섭원이 양쪽 플럭스 게이트에서 상이한 영향력을 갖는다고 가정하면, 간섭 벡터는 차감에 의해 제거될 수 있다.

간섭받지 않는 지자기장의 수평성분이 높은 측정치로 일정한 사실로부터 간섭을 억제하는 추가의 가능성이 존재한다. 이러한 성분의 급작스런 변화는 지자기장이 간섭을 받고 있다고 결론내리는 데 사용될 수 있다. 이러한 간섭이 지속되면, 각도 값은 진로방향의 결정에 사용되지 않는다. 종결된 후, 간섭 전의 진로방향 각도와 간섭 후의 진로방향 각도 사이의 보간이 실시된다. 하지만, 이러한 처리는 정확하지 않다. 도시에서의 차량운행시 일반적으로 양쪽 각도는 동일한 크기이다.

DE 제40 03 563 C2호에는 지자기 센서를 사용하여 차량의 운행방향을 결정하는 방법이 기재되어 있다. 센서는 서로 직각으로 교차하고 환형코어상의 수평 위치에 배열된 2개의 와인딩을 가지고 있다. 차량이 균일한 지자기장에서 최대한의 조향회전하고 센서의 와인딩에 의해 기록되는 측정 데이타를 점으로서 평면 좌표계에 나타내는 경우, 측정점 전체는 측정값의 원으로서 도시되는 원을 형성한다. 일반적으로 차량이 운행하는 동안, 운행방향은 측정값 원의 영점으로부터 현재의 측정점으로의 방향에 의해 나타난다. 그러나 차체가 지자기장의 간섭 때문에 자화되는 경우, 이는 측정값 원의 중심점의 변화 또는 이동에 그리고 그에 따른 방향측정의 오차를 초래한다. 이러한 오차를 교정하기 위해 차량에 새로이 최대한의 조향회전이 실시되어져야만 하고 새로운 중심점이 결정되어야 한다. 또한 불리한 자기장 환경에서도 교정을 보다 정확하게 수행할 수 있기 위해 간섭받지 않는 환경 및 간섭받는 환경에서 얻게되는 측정 데이타들이 신뢰성과 관련하여 평가되고, 중심점의 새로운 결정시에 이전의 중심점 및 새로운 데이타에 근거하여 결정되는 순간적인 중심점에 데이터의 신뢰성에 따라서 가중을 주는 것이 행해진다.

EP 제0 226 653 A1호에는 항공기에 영구장착된 3축 자력계를 사용하여 진로방향각을 결정하는 방법이 기재되어 있다. 센서로서 철심을 갖고 교류가 흐르는 코일이 사용된다. 자기 간섭장 때문에 항공기에 생기는 차량에 진로방향의 정확성의 오차는 자동눈금조정에 의해 보정된다. 이를 위해 특정된 비행조종을 포함한 눈금조정비행이 간섭받지 않는 환경에서 결정된 초기 기준방향으로부터 실시된다. 이로써 기준성분으로부터의 순간 자기장 성분의 편차가 연속적으로 검출되고 연산장치내로 입력된다. 적합한 눈금조정함수에 따라, 연산장치는 비행조건의 비행각도의 함수로서 보정계수를 결정한다. 산출식은 특히 귀납적인 산출에 적합한 불연속 칼만필터의 식에 기초한다. 각각 새로운 편차를 조사한 후 언급한 계수로부터 새로운 계수를 산출한다.

EP 제0 145 950 A1호로부터 도로주행 차량용 복합 항법이 공지되어 있는데, 이 방법에서 지자기장 벡터는 차량에 공간적으로 서로 분리되어 배치되어 있는 2개의 자기장 탐침을 사용하여 측정되고, 각각의 탐침에 대해 분리되어 축적되어 있는 간섭장 벡터를 사용하여 교정된다. 비교장치에서 지자기장 벡터에 대한 2개의 값이 비교된다. 2개의 값이 일치하지 않는다면 간섭장 벡터는 최후의 일치하여 산출된 지자기장 벡터의 사용하에 새로 산정된다.

본 발명의 과제는 비영구적인 외부간섭원에 대해 자기컴퍼스에 의해 지시방향을 안정화시키는 방법으로서 보다 정확하게 수행되는 방법을 제공하는 것에 있다.

이러한 과제는 첨부되는 특허청구의 범위 제1항 내지 제3항에 제공되는 특징적 구성에 의해 해결된다.

본 발명에 따른 방법의 기본적인 개념은 지자기장과의 연관 속에서 기술되고보충적으로 간단하고 구체적인 실시예가 명확한 설명을 위해 사용된다.

본 발명은 자기컴퍼스에 의해 지시방향을 안정화시키는 방법에 관한 것이다.

제1 단계:

제공되는 공간 좌표계에서 자기 간섭받지 않는 영역의 내부에 존재하는 초기 측정점에서 지자기장의 장 벡터의 장 성분을 예를 들면 10회와 같이 연속적으로 여러회 측정한다. 이렇게 측정된 장 성분으로부터 장 성분의 시간변화 정보가 얻어진다. 시간에 따른 변화를 고려하여 측정된 장 성분으로부터 초기 장 벡터의 장 성분 및 이 초기 장 벡터 성분으로부터 장 세기의 절대값이 산정된다.

지자기장의 추이를 분명히하여 출발값을 얻기위한 가능한 방법은 다음을 포함한다:

1) 지점에 의존하는 장 구배의 측정(다수의 지점에서의 측정);

2) 위치의 인식하에 수학적 모델에 의한 산출을 통해 장 특성곡선의 결정; 지면상의 대략적인 위치를 인식하고 있는 경우에는 지자기장의 장 특성곡선을 산정하기 위해 알고리즘이 주어질 수 있다(예를 들면 GEOMAG; MAGVAR; IGRF와 같은 공지의 것). 인공적으로 발생시킨 준정적인 유도장의 기하는 바이오트-사바첸 법칙 또는 직접 맥스웰-방정식의 도움으로 산정될 수 있다.

3) GPS 시스템(GPS: Geophysical Positioning System: MAGVAR-Model)에 의한 장 특성곡선의 결정;

4) 디지탈 지도로부터의 장 특성곡선의 결정;

5) 또다른 부가적 센서에 의한 장 특성곡선의 결정: 예를 들면 또다른 차량에 대한 거리가 광학적 거리 센서를 사용하여 산정되고 이로부터 장의 변형이 적어도 정성적으로 산정될 수 있다.

6) 사용자 입력(간섭받는/간섭받지 않는)에 의한 자기장 특성곡선의 확정: 최종적으로 사용자 입력(간섭받는/간섭받지 않는)에 의해 명백하게 자기 간섭받는 주변지역을 시스템에 정성적인 형태로 알리는 것이 가능하다.

제1 단계로서 구체적인 실시예에서 각각의 장 성분의 각 측정값으로부터 이들의 평균값과 이들의 분산을 결정한다. 분산값은 각각 지자기장이 불변할수록 장 성분값의 분산이 작아지기 때문에 초기 측정점에서의 장 성분의 시간적인 변동의 크기에 대한 정보를 포함한다. 장 성분의 평균값으로부터 장 세기에 대한 초기 절대값이 산출된다. 장 성분의 각 측정값으로부터 각각의 측정전체에 대해 장 세기에 관한 각각의 절대값이 산출된다.

제2 단계:

일반적인 경우에 있어서 초기 측정점의 장 벡터의 질, 즉 불변성의 정도를 얻기 위해 이 시점의 질의 함수가 산정된다.

질의 함수의 산출은 다음과 같은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다

1) 칼만-필터의 사용;

2) 최적화 작업법(Maximun Likelihood Operation)의 사용;

3) 경험적으로 산출된 분산(분포)의 적용;

4) 뉴런네트워크(Neuron Network)의 사용;

5) 퍼지 논리의 사용;

6) 제어에 기반한 시스템의 사용;

7) 또다른 전문가 시스템의 사용

실시예의 구체적인 경우에서 질의 함수가 획득되고, 이러한 경우 장 세기의 각각의 절대값과 장 세기의 초기 절대값의 차가 제곱되어 더해지고 생성되는 합계가 측정 수로 나누어지고 이 값의 역수가 질의 함수로서 사용되어지는 것에 의해 질의 함수가 획득된다. 이러한 경우, 이 질의 함수는 단순한 수, 즉 스칼라이다. 측정시 장 성분의 불안정성이 클수록 각각의 형성되는 차가 커지고 질의 함수 값이 더 작아진다.

제3 단계:

다음 새로운 측정점에 대해, 새로운 측정점에서의 장 세기의 절대값 및/또는 각 장 성분에 대한 평가값 또는 기대값이 산정된다. 이것은 장 세기의 각각의 산출된 절대값 및/또는 각각의 측정된 장 성분으로부터 도출된다.

또한 이 새로운 측정점에서, 초기 측정점에서와 같이 지자기장의 장 벡터의 장 성분이 수회 측정된다. 이렇게 측정된 장 성분으로부터 장 성분의 시간에 따른 변화의 정보가 획득된다. 이 시간에 따른 변화를 고려하여 측정된 장 성분으로부터 새로운 장 벡터의 장 성분이 산정되고, 새로운 장 벡터성분으로부터의 장 세기의 절대값이 산출된다.

3개의 장 성분에 대한 진(眞)목표값의 평가는 다음중 하나의 방법에 의해 이루어질 수 있다:

1) 이전 값을 부여, 즉 이전값을 진 목표값으로서 사용;

2) 과거의 측정값으로부터 수학적인 외삽(외삽법)

3) KI법

실시예에 따른 구체적인 예에 있어서, 제3 단계에서 새로운 측정점에 관한 그때 그때의 장 성분의 각 측정값으로부터 이들의 평균값과 분산이 산정된다. 분산값은 이 경우에도 새로운 측정점에서의 장 성분의 시간적 변동의 크기에 대한 정보를 포함한다. 장 성분의 평균값으로부터 새로운 측정점에서의 장 세기에 대한 절대값이 산출된다. 장 성분의 측정값으로부터 전체의 각각의 측정에 관해 장 세기에 대한 각각의 절대값이 산출된다.

제4 단계:

초기 측정점에서와 같이 새로운 측정점에서의 측정에 근거하여 새로운 질의 함수가 결정된다. 얻어진 2개의 질의 함수로부터 질의 함수의 형태에 의존하여 스칼라 또는 매트릭스일 수 있는 가중 함수가 결정된다.

구체적인 실시예에 따른 경우에 있어서, 상기 새로운 측정점에서의 장 벡터에 대한 기대값 또는 평가값으로서 초기 측정점에서의 장 벡터가 사용된다. 위에서 언급한 바와 같이 초기 측정점은 측정된 장 성분의 평균값으로부터 산출된다.

다른 한편으로, 새로운 측정점에서 각각 측정된 장 성분에 근거하여 이들의 평균값 및 분산이 산출되고, 이로부터 새로운 측정점에서의 장 벡터의 절대값이 산출된다. 새로운 질의 함수는 위에서 기술한 바와 같은 동일한 것이며, 단지 새로운 측정점으로부터 시작되어 산출된다.

2개의 질의 함수로부터 가중 함수가 산정된다. 이를 위해 새로운 질의 함수가 그 이전의 질의 함수 및 새로운 질의 함수의 합에 의해 나누어진다. 여기서 가중 함수는 스칼라이다.

제5 단계:

새로운 측정점에서의 장 벡터의 성분은 가중 함수에 의해 장 벡터의 초기 측정지점에서 얻은 장 벡터의 성분을 사용하여 가중되고, 이때 안정화된 장 벡터가 획득된다.

구체적인 실시예에서 새로운 측정점에서의 장 벡터의 그때 그때의 장 성분과 초기 측정점에서의 장 벡터의 그때 그때의 장 성분 사이의 각각의 차가 형성되고 여기에 스칼라인 가중 함수를 곱한다. 이때 얻어진 값은 초기 측정점에서의 장 벡터의 상응하는 장 성분에 더해진다. 이를 통해 안정화된 장 벡터로서 나타나는 새로운 장 벡터가 형성된다.

추가의 측정점에서 안정화된 벡터성분을 얻기 위해 이러한 계산 알고리즘이 계속될 수 있다.

초기 측정점과 추가의 측정점에 대해 각각의 측정값에 동일한 계산처리가 가능하고, 이로써 질의 함수가 획득된다. 질의 함수들은 조합되어, 안정화된 장 벡터를 얻기 위해 추가의 측정점에서 산정된 장 벡터가 초기 측정점의 장 벡터를 변화시키는 정도를 산정하는 데 사용되는 가중함수를 형성한다.

[실시예 1]

추가의 설명을 위해 상기의 구체화된 실시예를 수학적으로 더욱 상세히 나타낸다.

제1 단계:

정지된 초기점 P_a에서 차량에 장착된 자기컴퍼스를 사용하여 시점 t=t₁으로부터 시점 t=t₁₀까지 장 벡터 B₁의 3개의 장 성분 B¹ _1+i, B² _1+i, B³ _1+i의 10회의 측정이 실시된다.

제2 단계:

차량은 정지하고 있기 때문에, 장 성분의 측정값은 사실상 일정하다. 장 세기 B₁의 실제 성분 B¹ ₁, B² ₁, B³ ₁은 개별값의 평균값을 취함으로써 산정된다:

여기에서, m은 1,..., 3이며 3개의 성분의 인덱스이다.

장 세기 B₁의 산출된 평균값 B¹ ₁, B² ₁, B³ ₁로부터 절대값 │B₁│이 산출된다.

│B₁│=[(B¹ ₁)²+(B² ₁)²+(B³ ₁)²]^1/2

제3 단계:

여러 가지 측정시간에 대해 측정된 자기장의 각 성분 B¹ _i, B² _i, B³ _i로부터 측정된 장 벡터의 크기 │B₁│의 분산의 역수에 의해 제공되는 질의 함수 Q₁이 획득된다.

여기서, │B_1+i│=[(B¹ _1+i)²+(B² _1+i)²+(B³ _1+i)²]^1/2

질의 함수는 초기점에서의 장의 질에 대한 정도를 제공한다. 개별값의 변동이 클수록 Q₁의 값은 더 작다. 여기서 Q₁은 스칼라 크기이다. 불확실 정도는 ±1/Q₁ ^1/2이다.

제4 단계:

차량은 시간 t_j에 도달되는 새로운 측정점 P로 이동한다. 산출된 절대값 │B₁│및 질의 함수 Q₁에 따라 새로운 측정점에서의 장 세기 B_j의 절대값 │B₁│에 대한 기대값이 B_j의 이전 값의 절대값과 동일하게, 즉 │B_j│=│B₁│으로 설정된다.

제5 단계:

새로운 측정점에서 초기점의 시점의 후속시점 t_j에 대해 3개의 장 성분에 대한 10회의 측정이 실시된다. 전술한 제2 내지 제4 단계가 상응하게 반복되고, 새로운 측정점에 대한 3개의 성분 B¹ _j, B² _j, B³ _j, 절대값 │B_j│ 및 질의 함수 Q_j가 얻어진다.

제6 단계:

산출된 질의 함수 Q₁과 질의 함수 Q_j의 함수로서 가중 함수 또는 가중 매트릭스가 다음과 같이 산정된다.

G_j=Q_j/(Q₁+Q_j)

제7 단계:

장 벡터 B_j의 성분 B¹ _j, B² _j, B³ _j는, 초기 측정점에서 얻게되는 장 세기 B_i의 성분 B¹ _i, B² _i, B³ _i을 사용하여 가중 매트릭스에 의해 가중되어, 성분 B^stab1 _j, B^stab2 _j, B^stab3 _j를 가진 안정화된 장 벡터 B^stab가 획득된다.

추가의 측정점에서 안정화된 벡터성분을 얻기 위해, 이 계산 알고리즘이 계속될 수 있다.

[실시예 2]

본 발명에 따른 방법의 추가의 실시예로서, 센서로서 2개의 디지탈 자기컴퍼스를 사용하여 데카르트 좌표계에서 지자기장의 3개의 성분을 측정하는 경우가 제공된다. 2개의 자기컴퍼스는 측정영역 I에 있어서 차량의 2개의 상이한 위치 P^K(K=1, 2)에 도입된다.

제1 단계:

각각의 센서에 의해, 정지된 시작점에서 시점 t=t₁으로부터 시점 t=t₁₀까지 장 벡터 B¹ ₁및 B² ₁의 측정위치 P¹에서의 3개의 장 성분 B¹¹ _1+i, B²¹ _1+i, B³¹ _1+i및 측정위치 P²에서의 3개의 장 성분 B¹² _1+i, B²² _1+i, B³² _1+i를 10회 측정한다.

제2 단계:

차량은 정지해 있기 때문에, 장 성분의 측정값은 초기점의 영역에서 사실상 일정하고, 각각 측정 위치 P^K(K=1, 2)에 독립적이다. 따라서, 장 세기 B₁의 실제 성분 B¹ ₁, B¹ ₂, B¹ ₃은 개별값을 평균냄에 의해 산정된다:

여기에서, m은 3개의 성분의 인덱스이다.

경험적으로 개별의 성분들은 2개의 센서 사이에서 쌍쌍이 일정한 차를 나타냄이 확정적이고, 쌍쌍으로 일정한 차는 2개의 센서에 있어 약간 다른 센서들의 노이즈에 기초하여 변한다. 따라서, 2개의 센서 사이에 평균을 내는 것이 정당하다.

장 세기 B₁의 산출된 평균값 B¹ ₁, B² ₁, B³ ₁로부터 절대값 │B₁│이 산출된다.

│B₁│=[(B¹ ₁)²+(B² ₁)²+(B³ ₁)²]^1/2

제3 단계:

2개의 상이한 측정위치에서 측정된 것으로서 측정위치 P¹에서의 각각의 장 성분 B¹¹ _1+i, B²¹ _1+i, B³¹ _1+i및 측정위치 P²에서의 장 성분 B¹² _1+i, B²² _1+i, B³² _1+i를 사용하여 질의 함수 Q₁이 산정되며, 이 질의 함수 Q₁은 센서1 및 2를 사용하여 쌍으로 측정된 성분들 사이의 편차의 제곱의 합산에 의해 산정된다.

질의 함수는 균일성의 정도를 나타내며, 따라서 초기점에서의 측정된 장 벡터 B₁의 질의 정도를 나타낸다. 측정된 개별값의 차가 클수록 Q₁의 값은 더 작다. 여기서 Q₁은 스칼라 크기이다. 불확실 정도는 ±1/Q₁ ^1/2이다.

제4 단계:

차량은 시간 t_j에 도달되는 새로운 측정영역 II로 이동된다. 산출된 절대값 │B₁│및 질의 함수 Q₁에 따라 새로운 측정영역에서의 장 세기 B_j의 절대값 │B_j│에 대한 기대값이 B₁의 이전 값의 절대값과 동일하게, 즉 │B_j│=│B₁│으로 설정된다.

제5 단계:

새로운 측정영역 II에서 초기점의 시점 t_i의 후속시점 t_j에 있어 장 벡터 B¹ _j및 B² _j의 측정위치 P¹에서의 장 성분 B¹¹ _j+i, B²¹ _j+i, B³¹ _j+i및 측정위치 P²에서의 장 성분 B¹² _j+i, B²² _j+i, B³² _j+i를 2개의 센서를 사용하여 각각 10회 측정한다.

전술한 제2 내지 제4 단계가 상응하게 반복되어 새로운 측정점에 대한 3개의 성분 B¹ _j, B² _j, B³ _j, 절대값 │B_j│및 질의 함수 Q_j가 얻어진다.

여기에서 m은 3개의 성분의 인덱스이다.

│B₁│=[(B¹ _j)²+(B² _j)²+(B³ _j)²]^1/2

다른 한편, 질의 함수 Q_n에 의해 새로운 측정영역에서의 장 벡터의 질의 정도가 얻어진다.

제6 단계:

산출된 질의 함수 Q₁과 질의 함수 Q_j로서 가중 함수 G_j가 다음과 같이 획득된다.

G_j=Q_j/(Q₁+Q_j)

제7 단계:

장 벡터 B_j의 성분 B¹ _j, B² _j, B³ _j는, 측정영역에서 얻게되는 장 세기 B_i의 성분 B¹ _i, B² _i, B³ _i을 사용하여 가중 매트릭스 G_j에 의해 가중되어 성분 B^stab1 _j, B^stab2 _j, B^stab3 _j를 가진 안정화된 장 벡터 B^stab가 획득된다.

이 계산 알고리즘은 추가의 기간 t_i+j+p에 대해 및/또는 추가의 측정영역에 대해 계속될 수 있다. 그때 그때의 가중함수 또는 가중매트릭스 및 안정화된 벡터성분들이 얻어진다.

Claims (3)

1. a) 제1 측정영역 내부에 설정된 공간 좌표계 R(x₁, x₂, x₃)에서 자기장에 간섭받지 않는 영역내에 존재하는 적어도 하나의 측정점 P_a에서 연속하는 시점 t_i에서 자기장의 그때 그때의 벡터 B_ai의 3개의 공간성분 B¹ _ai, B² _ai, B³ _ai의 i(i≥2)회의 측정이 행해지고,

   b) 측정된 각 성분의 시간 변화를 고려하여, 그때 그때의 자기장 벡터B_ai의 측정된 성분 B¹ _ai, B² _ai, B³ _ai로부터 각각의 성분 B¹ _a, B² _a, B³ _a가 산출되고 이로부터 적어도 하나의 측정점 P_a에서의 자기장의 세기의 절대값 │B_a│가 산출되고,

   c) 적어도 하나의 측정점 P_a에서의 각각의 시점 t_i에 대해 측정된 자기장 벡터의 성분 B¹ _ai, B² _ai, B³ _ai로부터 각각의 측정에 대한 자기장 세기의 절대값 │B_ai│가 산출되고,

   d) 산출된 절대값 │B_ai│ 및/또는 자기장 벡터의 그때 그때의 측정된 성분 B¹ _ai, B² _ai, B³ _ai에 근거하여, 시점 t_i에 있어 측정점 P_a에서 측정된 자기장 벡터의 성분 B¹ _ai, B² _ai, B³ _ai의 시간상의 분산의 정도 및 자기장 세기값의 질의 정도인 질의 함수 Q_i가 산정되고,

   e) 측정된 각 성분의 시간에 따른 변화를 고려하여, 제1 측정영역으로부터 이격된 제2 측정영역에 존재하는 추가의 측정점 P_b에 있어서 및/또는 시점 t_i의 후속 시점 t_j에 있어서 추가의 측정점 P_b에서의 장 벡터의 평가된 절대값│B_bj│및/또는 평가된 성분 B¹ _bj, B² _bj, B³ _bj가, 산출된 절대값│B_ai│ 및/또는 장 벡터의 제1 측정영역에서 측정된 각각의 자기장 벡터의 성분 B¹ _ai, B² _ai, B³ _ai에 근거하여, 산정되고,

   f) 시점 t_i의 후속시점 t_k에 대해 제2 측정영역에서의 추가의 측정점 P_b에서 자기장 벡터 B_k의 성분 B¹ _bk, B² _bk, B³ _bk가 측정되고,

   g) 각각의 시점 t_k에 대한 측정지점 P_b에서의 측정된 자기장 벡터 B_k의 성분 B¹ _bk, B² _bk, B³ _bk로부터 각 측정의 자기장의 세기의 절대값│B_bk│가 산출되고,

   h) 자기장 벡터의 산출된 절대값│B_bk│및/또는 그때 그때의 측정된 성분 B¹ _bk, B² _bk, B³ _bk에 근거하여 측정점 P_b에서 시점 t_k에 대해 측정된 자기장 벡터의 성분 B¹ _bk, B² _bk, B³ _bk의 시간상의 분산의 정도 및 자기장 세기값의 질의 정도인 질의 함수 Q_k가 산정되고,

   i) 측정점 P_a에서의 시점 t_i에서의 질의 함수 Q_i와 측정점 P_b에서의 시점 t_k에서의 질의 함수 Q_k의 함수로서 가중함수 또는 가중 매트릭스 G_k가 산정되고,

   j) 새로운 자기장 벡터 B_b의 성분 B¹ _bk, B² _bk, B³ _bk은 제2 측정영역에 대한 평가값으로서 얻어진 자기장 세기의 성분 B¹ _aj, B² _aj, B³ _aj에 관한 가중함수 또는 가중 매트릭스 G_k를 사용하여 가중되어, 안정화된 성분 B^stab1 _k, B^stab2 _k, B^stab3 _k를 가진 안정화된 자기장 벡터 B^stab가 획득되고,

   k) 단계 e) 내지 j)가 추가의 측정점 P 및/또는 추가의 측정영역에서의 후속되는 시점에 대한 추가의 측정을 위해 반복되고, 추가의 안정화된 성분을 얻기 위해 각각 가중함수 또는 가중 매트릭스가 산정되는 것을 특징으로 하는 강한 자기장 간섭 또는 약한 자기장 간섭에 대해, 자기장, 특히 지자기장 또는 발생된 유도자기장내에서 움직이는 물체에 장치된 자기컴퍼스에 의해 지시방향을 안정화시키는 방법.
2. a) 제1 측정영역 I 내부에 설정된 공간 좌표계 R(x₁, x₂, x₃)에서 자기장에 간섭받지 않는 영역내에 존재하는 하나의 측정점 P_I에서 연속하는 시점 t_i에서 자기장의 그때 그때의 벡터 B_i의 3개의 공간성분 B¹ _i, B² _i, B³ _i의 nI(nI≥2)회의 측정이 행해지고,

   b) 그때 그때의 자기장 벡터 B_i의 측정된 성분 B¹ _i, B² _i, B³ _i로부터 장 세기 B₁의 실제 성분 B¹ ₁, B² ₁, B³ ₁은 개별값의 평균값을 취함으로써 산출되고,

   

   c) 장 세기 B₁의 성분의 산출된 평균값 B¹ ₁, B² ₁, B³ ₁로부터 절대값│B₁│이 산출되고,

   │B₁│=[(B¹ ₁)²+(B² ₁)²+(B³ ₁)²]^1/2

   d) 자기장 벡터의 그때 그때의 측정된 각 성분 B¹ _i, B² _i, B³ _i를 기초하여, 측정된 장 벡터의 크기│B_i│의 분산의 역수에 의해 제공되는 질의 함수 Q₁이 산정되고,

   

   여기서, │B_1+i│=[(B¹ _1+i)²+(B² _1+i)²+(B³ _1+i)²]^1/2

   e) 제1 측정영역으로부터 이격된 제 2 측정영역 II에서의 새로운 측정점 P_II에 대해 시점 t_i에 비해 후속 시점 t_j에 있어서 새로운 측정점에서의 장 세기 B_j의 절대값│B_j│에 관한 기대값이 이전의 값 B₁의 절대값과 동일하게 설정되고,

   │B_j│=│B₁│

   f) 시점 t_i보다 후속시점 t_j에 대해 제2 측정영역 II에 있어서 새로운 측정점 P_II에서 자기장 벡터 B_j의 성분 B¹ _j, B² _j, B³ _j가 연속하는 시점 t_j+k에 대해 nII(nII≥2)회 측정되고,

   g) 각각의 측정에 의한 시점 t_j+k에 대해 측정지점 P_II에서 측정된 자기장 벡터 B_j의 각각의 성분 B¹ _j+k, B² _j+k, B³ _j+k로부터 각 자기장 세기 B_j의 절대값│B_j│가 산출되고,

   

   h) 측정점 P_I에서의 시간 t_i에 대한 질의 함수 Q₁과 측정점 P_II에서의 시간 t_j+k에 대한 질의 함수 Q_j의 함수로서 가중 함수 G_j가 산정되고,

   G_j=Q_j/(Q₁+Q_j)

   i) 새로운 자기장 벡터 B_j의 성분 B¹ _j, B² _j, B³ _j는 제1 측정영역 I에서 얻어진 장 세기의 성분 B¹ _i, B² _i, B³ _i를 가진 가중 함수 G_j에 의해 가중되어, 안정화된 성분 B^stab1 _j, B^st1ab2 _j, B^stab3 _j를 가진 안정화된 자기장 벡터 B^stab가 획득되고,

   

   k) 단계 e) 내지 i)가 추가의 측정점 P 및/또는 추가의 측정영역에서의 후속되는 시점에 대한 추가의 측정을 위해 반복되고, 추가의 안정화된 성분을 얻기 위해 각각 가중함수가 산정되는 것을 특징으로 하는 강한 자기장 간섭 또는 약한 자기장 간섭에 대해, 자기장, 특히 지자기장 또는 발생된 유도자기장내에서 움직이는 물체에 장치된 자기컴퍼스에 의해 지시방향을 안정화시키는 방법.
3. a) 제1 측정영역 I 내부에 설정된 공간 좌표계 R(x₁, x₂, x₃)에서 자기장에 간섭받지 않는 영역내에 존재하는 2개의 상이한 측정지점 P_I1및 P_I2의 측정 위치에서 각각의 측정점 P_I1에서의 장 벡터 B^l ₁의 3개의 장 성분 B¹¹ _1+i, B²¹ _1+i, B³¹ _1+i및 측정점 P_I2에서의 장 벡터 B² ₁의 3개의 장 성분 B¹² _1+i, B²² _1+i, B³² _1+i이 연속하는 시점 t_i에서 nI(nI≥2)회 측정되고,

   b) 자기장 세기 B₁의 실제 성분 B¹ ₁, B² ₁, B³ ₁은 개별값의 평균값에 의해 산정되고,

   

   여기에서 m은 3개의 성분의 인덱스이며,

   c) 장 세기 B₁의 산출된 평균값 B¹ ₁, B² ₁, B³ ₁로부터 절대값│B₁│이 산출되고,

   │B₁│=[(B¹ ₁)²+(B² ₁)²+(B³ ₁)²]^1/2

   d) 측정점 P_I1에서의 측정된 각 장 성분 B¹¹ _1+i, B²¹ _1+i, B³¹ _1+i및 측정점 P_I2에서의 장 성분 B¹² _1+i, B²² _1+i, B³² _1+i를 사용하여 질의 함수 Q₁이 산정되며, 이 질의 함수 Q₁은 쌍으로 측정된 성분들 사이의 편차의 제곱의 합산에 의해 산정되고,

   

   e) 제1 측정영역 I와 상이한 제2 측정영역 II에서 2개의 측정점 P_II1, P_II2를 포함한 새로운 측정위치에 대해 새로운 측정영역에서 시점 t_i에 비해 후속 시점 t_j에 대한 장 세기 B_j의 절대값│B_j│에 관한 기대값이 제1 측정영역 I에서의 이전 값B₁의 절대값과 동일하게 설정되고,

   │B_j│=│B₁│

   f) 제2 측정영역 II에 있어서 새로운 측정위치에서 보다 후속하는 시점 t_j에, 새로운 측정위치의 2개의 측정점 P_II1, P_II2에서 연속하는 시점 T_j+k에 대해 측정위치 P_II1에서의 장 벡터 B¹ _j의 3개의 장 성분 B¹¹ _j+k, B²¹ _j+k, B³¹ _j+k및 측정위치 P_II2에서의 장 벡터 B² _j의 3개의 장 성분 B¹² _j+k, B²² _j+k, B³² _j+k가 nII(nII≥2)회 측정되고, 전술한 단계(b) 내지 (d)가 상응하게 반복되고, 그 결과 새로운 측정위치에 대해 3개의 성분 B¹ _j, B² _j, B³ _j, 절대값│B_j│및 질의 함수 Q_j가 획득되고,

   

   m은 3개의 성분의 인덱스이며.

   │B_j│=[(B¹ _j)²+(B² _j)²+(B³ _j)²]^1/2

   

   g) 산출된 질의 함수 Q₁과 질의 함수 Q_j의 함수로서 가중 함수 G_j가 산정되고,

   G_j=Q_j/(Q₁+Q_j)

   h) 장 벡터 B_j의 성분 B¹ _j, B² _j, B³ _j는 가중 함수 G_j에 의해 그리고 측정영역 I에서 얻어진 장 세기 B_i의 성분 B¹ _i, B² _i, B³ _i에 의해 가중되어, 성분 B^stab1 _j, B^stab2 _j, B^stab3 _j를 가진 안정화된 장 벡터 B^stab가 획득되고,

   

   i) 단계 e) 내지 g)가 추가의 측정위치에서 후속 되는 시점에 대한 추가의 측정을 위해 반복되고, 추가의 안정화된 성분을 얻기 위해 각각 가중 함수가 결정되는 것을 특징으로 하는 강한 자기장 간섭 또는 약한 자기장 간섭에 대해, 자기장, 특히 지자기장 또는 발생된 유도자기장내에서 움직이는 물체에 장치된 자기컴퍼스에 의해 지시방향을 안정화시키는 방법.