KR20030056407A - 전자 나침반의 방위 오차 보정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

자동차의 속도와 자동차 핸들 조작 각도인 조향각에 따라 나침반의 방위를 정확하게 표시할 수 있는 전자식 나침반의 방위 오차 보정 장치 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명에 따른 전자식 나침반의 방위 오차 보정 장치는, 자동차의 조향각도에 따라 변화하는 자기장 데이터를 측정하는 자기장 검출부; 자동차의 핸들 조작 방향을 감지하여 자동차의 회전 방향을 나타내는 조항값을 발생하는 조향값 입력부; 상기 조향값 입력부로부터 변화된 조향값이 입력될 때 상기 자기장 검출부의 조향각도에 따른 제1 자기장 데이터 및 제2 자기장 데이터로부터 자기장 데이터 변화율을 측정하고, 상기 측정된 자기장 데이터 변화율과 제1 오프셋 자기장 데이터에 따라 제2 오프셋 자기장 데이터를 산출하며, 상기 산출된 제2 오프셋 자기장 데이터과 상기 제2 자기장 데이터에 따라 제2 조향각을 산출하여 상기 제2 조향각에 따라 방위각을 보정하는 마이크로 프로세서; 및 상기 마이크로 프로세서에 의해 보정된 방위각으로 자동차의 진행 방위를 표시하는 디스플레이부를 포함한다.

Description

전자 나침반의 방위 오차 보정 장치 및 방법{ERROR CORRECTING METHOD AND APPARATUS FOR COMPASS}

본 발명은 전자 나침반의 방위 오차 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부 전자장으로 인한 방위 오차를 정확하게 보정할 수 있도록 한 전자 나침반의 방위 오차 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래에는 통산 자기나침반이 주로 사용되었으며, 몇백년동안 항해 및 주행에사용되었다, 그러나 상기 자기 나침반은 도보 여행시나 말을 이용한 여행 혹은 목재 선박에 의한 여행시에는 큰 문제점이 없었으나 최근에는 비행기나 자동차 혹은 철재 선박 등에 사용되므로서, 나침반 주위 근접 위치한 금속 성분의 물질로 인해 오차 발생이 야기되었고, 그로인해 방향을 잘못 판단하는 오류를 범하곤 하였다.

자기 나침반에 대한 상기 문제점을 극복하기 위하여 보안된 나침반들이 제시되었으며 플럭스 게이트(flux gate) 나침반이나 지로스코프(Gyroscope) 나침반이 그것이다.

그러나 불행히도 상기 지로스코프 나침반은 세차(歲差)에 종속적이어서 상기 세차에 따른 오차를 보상해 주시 위하여 자주 수정해야만 하는 문제점이 있었으며, 더우기 상기 개선된 나침반들은 자기 나침반보다 제작비가 휠씬 더 많이 들어서 구입 유지하는데 많은 비용이 드는 단점이 있었다.

또한 나침반을 차량 및 선박 등에 설치 사용전에 주위의 금속 성분 및 기타 외란으로 인한 오차를 수정하기 위한 것으로서 종래에는 자기 수단이 사용되었다.

이러한 자기 수단을 이용한 나침반은 플럭스 게이트 센서를 이용하여 지구 자기장을 검출하고, 이 자기장 데이터를 이용하여 연산 및 필터링 로직을 수행하여 계산된 방위 보정치와 자동차의 조향 각도로부터 입력된 기준 데이터를 통해 예측된 방위 변화를 이용하여 자동차의 진행 방위를 표시한다.

그리고, 정차 시에는 외부 자기장에 의한 자기장의 변화가 발생하여도 현재 방위를 유지하며, 주행 시에는 차속에 따른 지구 자기장의 변화율을 제한하여 방위를 보정한다.

그러나 작은 양의 지구 자기장은 외부 자기장에 의해 자동차 내에서 계측되는 자기장 데이타가 왜곡되고, 이 왜곡된 자기장의 변화를 플럭스 게이트 센서로 검출하여 전자 나침반의 방위가 표시되는데 이 왜곡된 자기장에서 지구 자기장을 분리할 수 없으므로 표시되는 전자 나침반의 방위 표시의 정밀도가 떨어진다. 즉, 그러나 상기한 보정 기술은 때때로 방향에 따라 부분적으로만 보정이 되어서 완전히 오차 보상이 될 수 없었다.

또한, 외부 자기장의 영향 하에서 방향 전환이 연속적으로 변화하는 경우 차속에 의한 자기장 변화 예측 방법으로 방위 변화를 무시하고 있다가 외부 자기장이 제거되면 계측된 자기장 데이터로 진행 방위를 표시하게 되므로 운전자는 계속방위 변화를 즉각적으로 알 수 없는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 외부 자기장의 영향으로 인한 방위 오차를 핸들 조작으로 인해 조향각에 따라 보정하여 자동차의 진행 방위를 정확하게 표시할 수 있는 전자 나침반의 방위 오차 보정 장치 및 방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 기술적 수단은,

자동차의 조향 각도에 따라 변화하는 자기장 데이터를 측정하는 자기장 검출부;

자동차의 핸들 조작 방향을 감지하여 자동차의 회전 방향을 나타내는 조항값을 발생하는 조향값 입력부;

상기 조향값 입력부로부터 변화된 조향값이 입력될 때 상기 자기장 검출부의 자동차의 조향 각도에 따른 제1 자기장 데이터 및 제2 자기장 데이터로부터 자기장 데이터 변화율을 측정하고, 상기 측정된 자기장 데이터 변화율와 제1 오프셋 자기장 데이터에 따라 제2 오프셋 자기장 데이터를 산출하며, 상기 산출된 제2 오프셋 자기장 데이터과 상기 제2 자기장 데이터에 따라 제2 조향각을 산출하여 상기 제2 조향각에 따라 방위각을 보정하는 마이크로 프로세서; 및

상기 마이크로 프로세서에 의해 보정된 방위각으로 자동차의 진행 방위를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 기술적 수단은,

자동차의 자기장, 자동차의 차속, 및 자동차의 방향 변화에 따른 조향에 따른 진행 방위의 오차를 보정하는 전자 나침반에 있어서,

a) 상기 자동차의 자기장으로 발생되는 방위 오차를 보정하는 단계;

b) 상기 자동차의 조향 각도에 따라 변화하는 제1 자기장 데이터를 수신한 후 미리 저장된 제1 오프셋 자기장 데이터와 수신된 제1 자기장 데이터로부터 제1 자기장 데이터 변화율을 산출하여 제1 자기장 변화율 데이터를 발생하고, 상기 제1 자기장 변화율 데이터로부터 제1 조향각을 산출하는 단계; 및

c) 자동차의 핸들 조작을 나타내는 조향값이 발생될 때 상기 b) 단계의 제1 조향각과 제2 조향각이 일치하는 지를 체크하여 상기 제1 조향각과 제2 조향각이 일치하지 않는다고 판단되면, 상기 b) 단계의 제1 자기장 데이터와 제2 자기장 데이터를 수신하여 제2 자기장 데이터 변화율을 산출하는 단계;

d) 상기 제2 자기장 데이터 변화율과 상기 b) 단계의 제1 오프셋 자기장 데이터를 가산하여 제2 오프셋 자기장 데이터를 산출하는 단계;

e) 상기 제2 오프셋 자기장 데이터와 수신된 제2 자기장 데이터로부터 제2 자기장 변화율 데이터를 산출한 후 상기 산출된 제2 자기장 변화율 데이터로부터 제2 조향각을 산출하는 단계; 및

f) 상기 b) 단계의 제1 조향각으로 방위각을 보정한 후 진행 방위를 표시하는 단계 순으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 외부 전자장으로 인한 발생된 방위 오차를 핸들 조작으로 인한 발생된 조향각에 따라 보정하여 정확한 진행 방위를 표시할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 나침반의 구성을 보인 도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예 따른 외부 전자장의 영향으로 발생된 방위 오차를 보인 도이다.

도 3은 본 발명에 따른 방위 오차의 보정 과정을 보인 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 차속 입력부 13 : 자기장 검출부

15 : 조향값 입력부 17 : 마이크로 프로세서

19 : 디스플레이부

이후, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 나침반의 오차 보정 장치의 구성을 보인 도이다. 본 발명에 따른 전자 나침반의 오차 보정 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 차속 입력부(11)로부터 제공된 자동차의 조향 각도에 따라 변화하는 지구 자기장을 측정하여 제1 자기장 데이터(X1, Y1)및 제2 자기장 데이터(X2, Y2)을 출력하는 자기장 검출부(13)와, 자동차의 핸들 조작 방향을 감지하여 자동차의 회전 방향을 나타내는 조항값(ST1)(ST2)(ST3)을 발생하는 조향값 입력부(15)를 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 전자 나침반의 오차 보정 장치는, 상기 조향값 입력부(15)로부터 변화된 조향값(ST2)(ST3)이 입력될 때 상기 자기장 검출부(13)의 자동차의 조향 각도에 따른 제1 자기장 데이터(X1, Y1) 및 제2 자기장 데이터(X2,Y2)로부터 자기장 데이터 변화율(ΔX, ΔY)을 측정하고, 이 측정된 자기장 데이터 변화율(ΔX, ΔY)와 제1 오프셋 자기장 데이터(X1_OFF, Y1_OFF)에 따라 제2 오프셋 자기장 데이터(X2_OFF, Y2_OFF)를 산출하며, 이 산출된 제2 오프셋 자기장 데이터(X2_OFF, Y2_OFF)과 상기 제2 자기장 데이터(X2, Y2)에 따라 제2 조향각(θ2)를 산출하여 상기 제2 조향각(θ2)에 따라 방위각을 보정하는 마이크로 프로세서(17)를 더 포함하며, 상기 마이크로 프로세서(17)의 출력측에는 보정된 방위각으로 자동차의 진행 방위를 표시하는 디스플레이부(19)를 포함한다.

이와 같이 구비된 본 발명에 따른 외부 전자장으로 인해 발생된 방위 오차를 보정 과정을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 외부 전자장의 영향으로 발생된 방위 오차를 도시한 것이고, 본 발명의 실시예는 외부 전자장의 영향으로 발생된 방위 오차로 인한 제1 자기장 데이터(X1, Y1)을 가지는 방향 지시점(P2)을 제2 자기장 데이터(X2, Y2)를 가지는 방향 지시점(P3)으로 보정하는 과정을 예를 들어 설명하고, 첨부된 도면에서 자동차 주행 방향이 수평면(지도 평면)에 대한 벡터로서 도시된다.

우선, 사용자의 선택에 따라 마이크로 프로세서(17)는 자동차의 자기장에 따라 발생된 방위 오차를 미리 설정된 초기값으로 1차 보정된다.

그 후 자동차의 차속에 따라 가변된 자기장을 검출하는 자기장 검출부(13)로부터 제공된 제1 자기장 데이터(X1, Y1)는 상기 마이크로 프로세서(17)에 제공된다.

한편, 상기 조향값 입력부(15)는 운전자의 핸들 조작으로 가변된 조향값을 감지하고, 이 감지된 조향값은 핸들의 중심을 나타내는 제1 위상값(ST1), 핸들의 좌측 방향을 나타내는 제2 위상값(ST2), 및 핸들의 우측 방향을 나타내는 제3 위상값(ST3)로 출력되며, 제 2 위상값(ST2)이 제3 위상값(ST3)보다 큰 값을 가지는 경우 핸들은 좌측으로 조작되었음을 나타내고, 제3 위상값(ST3)이 제2 위상값(ST2) 보다 큰 값을 가지는 경우 핸들은 우측으로 조작되었음을 나타내며 제1 위상값(ST1)은 핸들이 조작되지 않음을 나타낸다.

이러한 상기 제1 위상값(ST1)에 대응되는 조향값인 0인 조향각이 상기 마이크로 프로세서(17)에 입력되면, 상기 마이크로 프로세서(17)는 상기 수신된 제1 자기장 데이터(X1, Y1)과 미리 저장된 제1 오프셋 자기장 데이터(X_OFF, Y_OFF)의 차로 인해 제1 자기장 데이터 변화율(RX1, RY1)를 산출하고, 이 산출된 제1 자기장 데이터 변화율(RX1, RY1)로부터 제1 조향각(θ1)을 산출하고, 이 산출된 제1 조향각(θ1)과 제1 자기장 데이터(X1, Y1)에 따라 방위각을 보정한다. 그리고 보정된 방위각을 디스플레이부(25)에 제공한다. 상기 디스플레이부(25)는 자동차의 진행 방위를 표시한다.

그러나 상기 핸들 조작이 좌측으로 이루어져 제2 위상값(ST2)에 대응되는 조향값이 상기 마이크로 프로세서(17)에 입력되면, 상기 마이크로 프로세서(17)는 상기 제1 자기장 데이터(X1, Y1)와 현재 자기장 검출부(13)로부터 수신된 제2 자기장 데이터(X2, Y2)로부터 미리 설정된 제1 오프셋 자기장 데이터(X1_OFF, Y1_OFF)를 보정한다.

즉, 제1 자기장 데이터(X1, Y1)과 현재 자기장 검출부(13)로부터 수신된 제2 자기장 데이터(X2, Y2)로부터 제2 자기장 데이터 변화율(ΔX, ΔY)을 산출한 후 이 산출된 제2 자기장 데이터 변화율(ΔX, ΔY)과 제1 오프셋 자기장 데이터(X1_OFF, Y1_OFF)를 가산하여 제2 오프셋 자기장 데이터(X2_OFF, Y2_OFF)를 산출한다.

그리고 상기 제2 자기장 데이터(X2, Y2)와 제2 오프셋 자기장 데이터(X2_OFF, Y2_OFF)의 차로 인해 제2 자기장 데이터 변화율(RX2, RY2)를 산출하고, 이 산출된 제2 자기장 데이터 변화율(RX2, RY2)로부터 제2 방위각(θ2)을 산출하며, 이 산출된 제2 조향각(θ2)으로 방위각을 보정한다. 상기 보정된 방위각은 디스플레이부(25)로 제공되고 디스플레이부(25)는 자동차의 진행 방위를 표시한다.

상기에서 설명한 바와 같은 외부 전자장에 의한 방위 오차를 보정하는 과정을 도 3을 참조하여 설명한다.

사용자의 선택에 따라 마이크로 프로세서(17)는 자동차의 자기장에 따라 발생된 방위 오차를 미리 설정된 초기값으로 1차 보정된다(단계 301).

그 후 자동차의 차속에 따라 가변된 제1 자기장 데이터(X1, Y1)를 수신한 마이크로 프로세서(17)는 이 제2 자기장 데이터(X1, Y1)를 디지탈 신호로 변환하고(단계 303), 상기 수신된 제1 자기장 데이터(X1, Y1)과 미리 저장된 제1 오프셋 자기장 데이터(X_OFF, Y_OFF)의 차로 인해 제1 자기장 데이터 변화율(RX1, RY1)를 산출한다(단계 305).

그리고 상기 마이크로 프로세서(17)는 상기 산출된 제1 자기장 데이터 변화율(RX1, RY1)로부터 제1 조향각(θ1)을 산출한다(단계 307).

이때 핸들의 조작 방향을 나타내는 조향값이 변화되었는 지를 체크하고(단계 309), 여기서 조향값이 변화되었다고 판단되면, 상기 수신된 제1 자기장 데이터(X1, Y1)와 현재 자기장 검출부(13)로부터 수신된 제2 자기장 데이터(X2, Y2)로부터 미리 설정된 제1 오프셋 자기장 데이터(X1_OFF, Y1_OFF)를 보정한다.

즉, 상기 제1 자기장 데이터(X1, Y1)과 현재 자기장 검출부(13)로부터 수신된 제2 자기장 데이터(X2, Y2)를 수신하고(단계 311), 수신된 제1 자기장 데이터(X1, Y1)과 현재 자기장 검출부(13)로부터 수신된 제2 자기장 데이터(X2, Y2)로부터 제2 자기장 데이터 변화율(ΔX, ΔY)을 산출한 후(단계 313) 이 산출된 제2 자기장 데이터 변화율(ΔX, ΔY)과 제1 오프셋 자기장 데이터(X1_OFF, Y1_OFF)를 가산하여 제2 오프셋 자기장 데이터(X2_OFF, Y2_OFF)를 산출한다(단계 315).

그리고 상기 제2 자기장 데이터(X2, Y2)와 제2 오프셋 자기장 데이터(X2_OFF, Y2_OFF)의 차로 인해 제2 자기장 데이터 변화율(RX2, RY2)를 산출하고(단계 317), 이 산출된 제2 자기장 데이터 변화율(RX2, RY2)로부터 제2 조향각(θ2)을 산출하고(단계 319), 이 산출된 제2 조향각(θ2)으로 방위각을 보정한다(단계 321). 상기 보정된 방위각은 디스플레이부(25)로 제공되고 디스플레이부(25)는 자동차의 진행 방위를 표시한다(단계 323).

한편, 상기 단계(309)에서 조향값이 변화되지 않았다고 판단되면, 상기 단계(307)에서 산출된 제1 조향각(θ1)으로 방위각을 보정한 후(단계 325) 상기 단계(323)로 진행되어 보정된 방위각이 표시된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자 나침반의 오차 보정 장치및 방법은, 외부 전자장으로 인해 발생되는 방위 오차를 핸들의 조작에 따른 조향각에 따라 정확하게 보정함으로서, 정확한 방위를 표시할 수 있는 효과를 얻는다.

전술한 실시예들은 바람직한 실시예들로서, 본 발명을 한정하지 아니하며 본 발명에서 설명된 실시예들은 이후의 청구범위의 범주로부터 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형이 가능할 수 있고, 이러한 변형들은 본 기술분야의 당업자들에게 주지되어 있는 것이다.

Claims (2)

1. 자동차의 조향 각도에 따라 변화하는 자기장 데이터를 측정하는 자기장 검출부;

   자동차의 핸들 조작 방향을 감지하여 자동차의 회전 방향을 나타내는 조항값을 발생하는 조향값 입력부;

   상기 조향값 입력부로부터 변화된 조향값이 입력될 때 상기 자기장 검출부의 자동차의 조향 각도에 따른 제1 자기장 데이터 및 제2 자기장 데이터로부터 자기장 데이터 변화율을 측정하고, 상기 측정된 자기장 데이터 변화율와 제1 오프셋 자기장 데이터에 따라 제2 오프셋 자기장 데이터를 산출하며, 상기 산출된 제2 오프셋 자기장 데이터과 상기 제2 자기장 데이터에 따라 제2 조향각을 산출하여 상기 제2 조향각에 따라 방위각을 보정하는 마이크로 프로세서; 및

   상기 마이크로 프로세서에 의해 보정된 방위각으로 자동차의 진행 방위를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 니침반의 방위 오차 보정 장치.
2. 자동차의 자기장, 자동차의 차속, 및 자동차의 방향 변화에 따른 조향에 따른 진행 방위의 오차를 보정하는 전자 나침반에 있어서,

   a) 상기 자동차의 자기장으로 발생되는 방위 오차를 보정하는 단계;

   b) 상기 자동차의 조향 각도에 따라 변화하는 제1 자기장 데이터를 수신한후 미리 저장된 제1 오프셋 자기장 데이터와 수신된 제1 자기장 데이터로부터 제1 자기장 데이터 변화율을 산출하여 제1 자기장 변화율 데이터를 발생하고, 상기 제1 자기장 변화율 데이터로부터 제1 조향각을 산출하는 단계; 및

   c) 자동차의 핸들 조작을 나타내는 조향값이 발생될 때 상기 b) 단계의 제1 조향각과 제2 조향각이 일치하는 지를 체크하여 상기 제1 조향각과 제2 조향각이 일치하지 않는다고 판단되면, 상기 b) 단계의 제1 자기장 데이터와 제2 자기장 데이터를 수신하여 제2 자기장 데이터 변화율을 산출하는 단계;

   d) 상기 제2 자기장 데이터 변화율과 상기 b) 단계의 제1 오프셋 자기장 데이터를 가산하여 제2 오프셋 자기장 데이터를 산출하는 단계;

   e) 상기 제2 오프셋 자기장 데이터와 수신된 제2 자기장 데이터로부터 제2 자기장 변화율 데이터를 산출한 후 상기 산출된 제2 자기장 변화율 데이터로부터 제2 조향각을 산출하는 단계; 및

   f) 상기 b) 단계의 제1 조향각으로 방위각을 보정한 후 진행 방위를 표시하는 단계 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 나침반의 방위 오차 보정 방법.