DE3734057A1

DE3734057A1 - Richtungssucher

Info

Publication number: DE3734057A1
Application number: DE19873734057
Authority: DE
Inventors: Mitiyo Suyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1988-04-21
Also published as: KR880005464A; KR900006582B1; JPH0543256B2; DE3734057C2; JPS6394108A; US4841449A

Description

Die Erfindung betrifft einen Richtungssucher zur Verwendung in einem Navigationssystem für ein Fahrzeug, wobei dieser Richtungssucher geeignet ist, die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges auf der Grundlage des Erdmagnetismus zu erkennen.

Es gibt viele Navigationssysteme dieser Art und sie basieren auf einem Prinzip, das in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Gemäß Fig. 1 wird eine horizontale Komponente H (nachfolgend als "Erdmagnetismus H" bezeichnet) des Erdmagnetismus von einem auf einem Fahrzeug 1, z. B. auf einem Kraftfahrzeug, montierten Erdmagnetismus-Sensor 2 ermittelt, dessen Kopfteil einen Winkel THETA zur Richtung des Erdmagnetismus H, d. h. zur Nordrichtung bildet. Das heißt, der Erdmagnetismus-Sensor 2 erfaßt eine Feldkomponente Hy (=cos THETA) des Magnetismus H, welche parallel zur Bewegungsrichtung A des Fahrzeuges 1 ist, und eine Feldkomponente Hx (=sin THETA) senkrecht zur Richtung A, und liefert elektrische Signale x und y beispielsweise in der Form von entsprechenden Spannungssignalen. Die elektrischen Signale x und y werden in geeigneter Weise verstärkt. Somit können die Signale x und y wie folgt ausgedrückt werden:

x = KHx = KH sin THETA (1a)
y = KHy = KH cos THETA (1b)

worin K ein Magnetismus-/Spannungs-Umwandlungs-Koeffizient ist.

Die erfaßten Signale x und y werden auf Null geeicht, wenn die Feldkomponenten Hx und Hy Null sind, so daß die Stärke der Signale x und y proportional ist der Intensität der jeweiligen Komponenten Hx und Hy und als Referenzwerte benutzt werden können.

Fig. 2 zeigt ein x-y-Koordinatensystem, in welchem Punkte, die durch ein Paar von elektrischen Signalen x und y bestimmt sind, eingezeichnet sind. Wenn das Fahrzeug 1 einen Umlauf ausführt, beschreibt ein geometrischer Ort für diese Produkte einen Kreis O 1 und der Winkel THETA, zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges 1 und dem Erdmagnetismus H gestaltet sich nach Fig. 2. Daher wird er bestimmt durch die Gleichung

THETA = tan^-1 (x/y) (2)

Jedoch ist die Richtung des Erdmagnetismus H mit der geografischen Richtung Nord nicht immer übereinstimmend und es gibt einen Fehler, nämlich eine Abweichung zwischen diesen Werten. Die Abweichung ist vom jeweiligen Gebiet auf der Erde abhängig. In dieser Beschreibung wird jedoch zur Vereinfachung der Erklärung angenommen, daß es keine Abweichung gibt.

Es ist bekannt, daß aufgrund der Magnetisierung von magnetischem Material der verschiedenen Teile, aus denen das Fahrzeug zusammengesetzt ist, die Richtung THETA, die nach Gleichung (2) berechnet wird, nicht immer zutreffend ist.

Zur ausführlicheren Darlegung dieses Sachverhaltes wird in Fig. 3 und 4 das Fahrzeug 1 einem magnetischen Feld Hv ausgesetzt ist, das in Fig. 3 gezeigt ist und von solchen magnetisierten Teilen des Fahrzeuges stammt. Unter Berücksichtigung des magnetischen Feldes Hv wird das magnetische Feld, das vom Erdmagnetismus-Sensor 2 detektiert werden kann, zu einem magnetischen Feld He, das sich zusammensetzt aus dem Erdmagnetismus H und dem magnetischen Feld Hv. Die Koordinaten (x, y), (xv, yv) und (xe, ye) der Signale des Sensors 2 entsprechend den Koordinaten (Hx, Hy), (Hvx, Hvy) und (Hex, Hey) der magnetischen Felder H, Hv und He sind in Fig. 4 in einem orthogonalen x-y-Koordinatensystem dargestellt. Somit sind die Signale xe und ye des Sensors 2 darzustellen durch die Gleichungen

xe = x + xv = K1H sin THETA + xv (3a)
ye = y + yv = K2H cos THETA + yv (3b)

und der Winkel THETA e, der aus den Signalen xe und ye abzuleiten ist, wird entsprechend der Gleichung (2) bestimmt durch die Gleichung

THETA e = tang^-1 (xe/ye) (4)

Somit läßt sich ein zutreffender Winkel THETA hieraus nicht bestimmen.

Da jedoch das Feld Hv durch das Fahrzeug 1 erzeugt wird, das selbst als Permanentmagnet wirkt, und dessen Stärke und Richtung in Bezug auf die Bewegungsrichtung A des Fahrzeuges konstant sind, bleiben die in Fig. 4 dargestellten Koordinaten (xv, yv) des dem magnetischen Feld Hv entsprechenden Signals selbst dann unverändert, wenn die Richtung A sich ändert. Deshalb wird der geometrische Ort der Koordinaten (xe, ye) des Erfassungssignals beim einmaligen Umlauf des Fahrzeuges auf einer Kreisspur zu einem Kreis O 2 mit einem Mittelpunkt (xv, yv), wie dies aus den Gleichungen (3a) und (3b) hervorgeht. Daher kann durch Ermittlung der Mittelpunkt-Koordinaten (xv, yv) des Kreises O 2 aus den Erfassungssignalen xe und ye der wahre Winkel THETA durch die folgende Gleichung bestimmt werden:

THETA = tan^-1[(xe-xv)/(ye-yv)] (5)

Die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungs-Nr. 148 210/1982 offenbart eine Technik, durch welche der wahre Winkel THETA ermittelt werden kann durch Eliminierung der Einflüsse des magnetischen Feldes Hv auf der Basis des oben erwähnten Prinzips. Im einzelnen werden aus den Erfassungssignalen x und y, die der Erdmagnetismus-Sensor 2 liefert, wenn das Fahrzeug einmal auf einer Kreisspur umläuft, Maximumwerte x-max und y-max sowie Minimumwerte x-min und y-min auf den entsprechenden Achsen des rechtwinkligen x-y-Koordinatensystems gespeichert. Die Erfassungssignale xv und yv entsprechend dem magnetischen Feld Hv werden erhalten als Koordinaten des Mittelpunktes des Kreises O 2 nach folgenden Gleichungen:

xv = (x max + x min)/2 (6a)
yv = (y max + y min)/2 (6b)

Daher ist es möglich, durch Durchfahren einer Kreisspur mit dem Fahrzeug 1 in einer geeigneten Zeit die Erfassungssignale xv und yv entsprechend dem Magnetfeld Hv zu erhalten und durch Ausführung der Gleichung (5) die wahre Richtung THETA zu bestimmen.

Wenn jedoch das Fahrzeug 1 beispielsweise ein Automobil ist, wird es während seiner Bewegung Erschütterungen ausgesetzt. Deshalb kann das magnetische Feld Hv sich ändern, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, obwohl diese Änderung vernachlässigbar sein kann, wenn sie z. B. über einen Tag ausgemittelt wird. Außerdem kann das Automobil, wenn es einen Schienenstrang eines mit Gleichstrom betriebenen Eisenbahnsystems zu einem Zeitpunkt to kreuzt, magnetisiert werden durch ein magnetisches Feld, das zwischen Schienen und Fahrleitungen der Eisenbahnanlage existiert. Hierdurch können Stärke und Richtung des Feldes Hv beträchtlich verändert werden. Nach einer derartigen Änderung des Feldes Hv muß das Automobil erneut eine Kreisspur durchfahren, um Signale xv und yv entsprechend dem geänderten Feld Hv zu erhalten. Dies ist in der Praxis sehr schwierig ausführbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Richtungssucher für einen beweglichen Körper zu schaffen, bei dem ein Korrekturwert entsprechend einer Änderung des magnetischen Feldes Hv automatisch berichtigt werden kann, ohne daß der bewegliche Körper ein spezielles Manöver durchzuführen hat.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Schaffung einer Korrekturwert-Berichtigungseinrichtung gelöst, die derart wirkt, daß zwei Kreise erhalten werden entsprechend den horizontalen Magnetismus-Detektiersignalen, die vor und nach dem Wechsel der Fahrtrichtung des beweglichen Körpers um einen Winkel größer als ein konstanter Winkel entstehen, und daß ein Korrekturwert zur Eliminierung des Einflusses des Magnetfeldes auf den beweglichen Körper aktualisiert wird auf der Basis von Mittelpunkt-Koordinaten eines der Kreise, welcher dem während des Wechsels der Bewegungsrichtung des beweglichen Körpers erhaltenen Detektiersignal näher ist, und auf der Basis von Radien in beiden Achsrichtungen eines kreisförmigen geometrischen Ortes der Detektiersignale.

Die Korrekturwert-Berichtigungseinrichtung bewirkt die Berichtigung aufgrund einer zeitlichen Veränderung des Magnetfeldes des beweglichen Körpers auf der Basis von Erfassungssignalpaaren, die vor und nach dem Wechsel der Fahrtrichtung (Wechsel der Position des Frontteiles des beweglichen Körpers) erhalten werden, durch Ermittlung von Mittelpunkt-Koordinaten des Kreises, um den Korrekturwert auf der Basis der Mittelpunkt-Koordinaten und seiner Radien zu berichtigen und die Erfassungssignale auf der Basis des berichtigten Korrekturwertes zu berichtigen, um dadurch die wahre Bewegungsrichtung des beweglichen Körpers zu gewinnen.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 und 2 das Prinzip einer herkömmlichen Richtungssuche in dem Fall, daß kein magnetisierendes Feld existiert,

Fig. 3 und 4 das Prinzip einer herkömmlichen Richtungssuche in dem Fall, daß ein magnetisierendes Feld existiert,

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung einer zeitlichen Änderung des magnetisierenden Feldes,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7a und 7b erläuternde Darstellungen zur Wirkungsweise der Magnetisierungs-Korrekturmittel von Fig. 6,

Fig. 8 eine erläuternde Darstellung zur Wirkungsweise der Korrekturwert-Berichtigungsmittel von Fig. 6,

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Hauptteiles der Ausführungsform gemäß Fig. 6 im einzelnen,

Fig. 10a ein Flußdiagramm zur Darstellung eines Hauptprogrammes in einem Mikrocomputer von Fig. 9 zum Detektieren der Bewegungsrichtung und

Fig. 10b ein Flußdiagramm zur Darstellung eines Programmes zur Korrekturwert-Berichtigung im Flußdiagramm von Fig. 10a.

In Fig. 6, das ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, bezeichnet ein Bezugszeichen 2 einen Erdmagnetismus-Sensor, der identisch ist mit dem Sensor 2 von Fig. 1. Eine erste Korrektureinrichtung 3 wird durch Betätigung eines Schalters 5 in Betrieb gesetzt, wie dies im vorgenannten Stand der Technik offenbart ist. Nach dieser Betätigung detektiert und speichert die erste Korrektureinrichtung 3 Erfassungssignale xv und yv, die durch den Erdmagnetismus-Sensor 2 auf dem Fahrzeug 1 während eine Umlaufbewegung desselben erhalten werden in Abhängigkeit zu einem magnetisierenden Feld Hv entsprechend den Gleichungen (6a) und (6b), um sie als ein Paar von Korrekturwerten xo und yo zu Eliminierung des Einflusses des Feldes Hv zu setzen. Ferner werden Radien Kx und Ky in x- und y-Richtung eines Kreises Ellipsen einschließenden Kreises erhalten auf der Grundlage von Maximumwerten x-max und y-max sowie Minimumwerten x-min und y-min auf den jeweiligen Achsen in einem x-y-Koordinatensystem entsprechend den folgenden Gleichungen:

Kx = (x max - x min)/2 (7a)
Ky = (y max - y min)/2 (7b)

Eine Magnetisierungseinrichtung 4 wirkt dahingehend, daß die Erfassungssignale x und y auf der Basis der Korrekturwerte xo und yo und der Radien Kx und Ky entsprechend den folgenden Gleichungen

X = (x - xo)/Kx (8a)
Y = (y - yo)/Ky (8b)

korrigiert werden, und liefert ein Paar von berichtigten Erfassungssignalen X und Y. Eine Korrektur-Berichtigungseinrichtung 6 empfängt die Erfassungssignale X und Y von der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4 und berichtigt die Korrekturwerte xo und yo in geeigneter Weise.

Ein Prinzip der Wirkungsweise der Korrekturwert-Berichtigungseinrichtung 6 wird nachfolgend beschrieben. Die Koordinaten entsprechend den korrigierten Erfassungssignalen aus der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4 werden gemäß Fig. 7b auf einem Kreis verteilt mit einem Mittelpunkt an einem ursprünglichen Punkt eines X-Y-Koordinatensystems und mit einem Radius 1, wenn die Korrekturwerte xo und yo zutreffend gesetzt werden. Wenn jedoch das magnetisierende Feld in einer Weise gemäß Fig. 5 sich ändert, können die Koordinaten im X-Y-Koordinatensystem entsprechend den Korrektursignalen aus der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4 beispielsweise auf einem Kreis P gemäß Fig. 8 verteilt werden. Es wird angenommen, daß die Koordinatenpunkte im X-Y-Koordinatensystem entsprechend den korrigierten Erfassungssignalen, die vor und nach einem Wechsel der Fahrtrichtung des Fahrzeuges erhalten werden, jeweils X 1, Y 1) und (Xj, Yj) sind. Es gibt zwei Kreise mit einem Radius 1, welche durch diese beiden Punkte hindurchlaufen. Wenn jedoch ein Koordinatenpunkt (Xi, Yi) entsprechend dem korrigierten Erfassungssignal, das während des Wechsels der Fahrtrichtung des Fahrzeuges erhalten wird, vorhanden ist, der näher an einem der zwei Kreise liegt, z. B. dem Kreis P, wird der Korrekturwert (xo, yo) berichtigt durch Verwendung der jeweiligen Komponenten Xp und Yp der Mittelpunktkoordinaten (Xp, Yp) des Kreises P, jeweils multipliziert mit den Radien Kx bzw. Ky des Kreises, als Größe für die Veränderung des magnetisierenden Feldes.

In einem Fall, wo der Koordinatenpunkt (Xi, Yi) keinem der Kreise nahe ist oder ein Abstand zwischen den Koordinatenpunkten (X 1, Y 1) und (Xj, Yj) einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird der Korrekturwert (xo, yo) zur Eliminierung des Einflusses des magnetisierenden Feldes nicht berichtigt.

Der Richtungssucher gemäß Fig. 6 umfaßt ferner eine Winkeloperationseinrichtung 7, welche die berichtigten Erfassungssignale X und Y aus der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4 erhält, um den Bewegungswinkel THETA h auszuweisen entsprechend der folgenden Gleichung

THETA h = tan^-1 (X/Y) (9)

sowie eine Anzeigeeinrichtung 8 zur Anzeige der Bewegungsrichtung THETA h aus der Winkeloperationseinrichtung 7.

Fig. 9 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild des Richtungssuchers gemäß Fig. 6. Darin bezeichnet das Bezugszeichen 9 einen Schaltungsaufbau entsprechend einer Kombination der ersten Korrektureinrichtung 3, der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4, der Korrekturwert-Berichtigungseinrichtung 6 und der Winkeloperationseinrichtung 7, wie in Fig. 6 gezeigt. Der Schaltungsaufbau 9 enthält einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 10 zur Umwandlung der analogen Erfassungssignale x und y aus dem Erdmagnetismus-Sensor 2 in digitale Werte, einen Mikrocomputer 11, der auf Ausgangssignale des A/D-Wandlers 10 anspricht wie auch auf ein Signal vom Schalter 5, um Operationen entsprechend den jeweiligen Einrichtungen auszuführen, sowie einen Anzeige-Treiber 12 zum Treiben der Anzeigeeinrichtung 8 entsprechend der Information vom Mikrocomputer 11 zu treiben. In bekannter Weise umfaßt der Mikrocomputer 11 eine Eingangsschaltung 11 a, einen Speicher 11 b, eine Zentraleinheit (CPU) 11 c und eine Ausgangsschaltung 11 d. Die Anzeigeeinrichtung 8 kann eine Flüssigkristall-Anzeigetafel enthalten, die aus Anzeigesegmenten 8 a bis 8 h zusammengesetzt ist, und die auf ein Signal aus der Anzeigetreiberschaltung 12 anspricht, um eines der Segmente zu aktivieren, damit die Bewegungsrichtung THETA h angezeigt wird. Der Richtungssucher gemäß Fig. 9 ist selbstverständlich auf dem Fahrzeug 1 angebracht. Ein Programm zum Betreiben des Mikrocomputers 11 bzw. von dessen CPU 11 c CPU 11 c entsprechend dem Flußdiagramm gemäß Fig. 10 wird vorher im Speicher 11 b gespeichert wird.

Die Wirkungsweise des Richtungssuchers gemäß Fig. 9 wird nachfolgend anhand von Fig. 10a und 10b beschrieben, worin Flußdiagramme den Arbeitsablauf im Mikrocomputer 11 zeigen.

Wenn eine Energiequelle (nicht dargestellt) angeschlossen wird, werden der Erdmagnetismus-Sensor 2, die Steuerschaltung 9 und die Anzeigeeinrichtung 8 in Betrieb gesetzt. Das heißt, der Erdmagnetismus-Sensor 2 detektiert den Erdmagnetismus H und liefert die Erfassungssignale x und y, die über den A/D-Wandler 10 an den Mikrocomputer 11 weitergeleitet werden. Der Mikrocomputer 11 ist nach dem Anschluß an die Energiequelle ebenfalls betriebsbereit und arbeitet von Schritt 101 ausgehend schrittweise nach einem Hauptprogramm (Hauptroutine) gemäß Fig. 10a.

Wenn der Schalter 5 durch einen Bediener betätigt und diese Maßnahme wie in Schritt 101 gezeigt bestätigt ist, wird durch die erste Korrektureinrichtung 3 ein erster Korrektur-Programmlauf durchgeführt, wie in Schritt 102 dargestellt ist. Im ersten Korrektur-Programmlauf werden die Korrekturwerte xo und yo und die Radien Kx und Ky in beiden Achsenrichtungen des Kreises ermittelt auf gleiche Weise, wie sie in der japanischen Offenlegungsschrift 148 201/1982 offenbart ist.

Dann reagiert die Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4, wie in Schritt 103 gezeigt, auf die Erfassungssignale x und y zur Ermittlung der korrigierten Erfassungssignale X und Y entsprechend den Gleichungen (7a) und (7b), wie in Schritt 104 dargestellt ist. Die Winkeloperationseinrichtung 7 wird wirksam, um die Bewegungsrichtung THETA h entsprechend der Gleichung (9) zu ermitteln, wie in Schritt 105 dargestellt ist, wonach, wie in Schritt 106 gezeigt, ein die Bewegungsrichtung THETA h kennzeichnendes Signal an die Anzeige-Treiberschaltung 12 geliefert wird. Die Anzeige-Treiberschaltung 12 treibt das jeweils entsprechende der Anzeigesegmente 8 a bis 8 h, um die Bewegungsrichtung THETA h anzuzeigen. Danach wird während einer Zeitspanne, in der das Fahrzeug 1 eine vorbestimmte Entfernung d nicht überschreitet, das Programm zum Schritt 101 zurückgeführt und die gleichen Operationen, wie sie oben beschrieben sind, werden wiederholt. Die Überprüfung, ob das Fahrzeug 1 die Distanz d überschreitet oder nicht, wird vom Mikrocomputer 11 durchgeführt anhand des Signals des Distanzsensors bzw. Wegstreckenzählers, der im Fahrzeug montiert ist.

Wenn während der Zeit, in der der Arbeitsgang der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung 4 wiederholt wird, wie in Schritt 107 dargestellt, das Fahrzeug die vorbestimmte Strecke d zurückgelegt, führt die Korrekturwert-Berichtigungseinrichtung 6, wie in Schritt 108 dargestellt, einen Programmlauf zur Berichtigung des Korrekturwertes aus. Dieser Programmlauf ist in Fig. 10b gezeigt. Gemäß Fig. 10b wird zunächst in einem Schritt 201 bestimmt, ob oder ob nicht eine Begrenzungszahl k von korrigierten Erfassungssignalpaaren im Speicher einer gespeicherten Zahl j von korrigierten Erfassungssignalpaaren gleich ist, um zu wissen, ob der Speicher voll ist oder nicht. Falls er voll ist, wird das älteste korrigierte Signalpaar X 1, Y 1 gelöscht und alte korrigierte Signalpaare Xm+1, Vm+1 (m=1, . . ., j-1) werden jeweils in einem Schritt verschoben und als neue korrigierte Erfassungssignalpaare Xm, Ym gespeichert. Dann wird das neueste korrigierte Erfassungssignalpaar X und Y als Xj, Yj gespeichert, wie Schritt 202 zeigt. Falls der Speicher nicht voll ist, wird das neueste Paar X, Y als Xj, Yj gespeichert, wie Schritt 203 zeigt, und dann wird in einem Schritt 204 entschieden, ob oder ob nicht die Zahl j gleich oder größer ist als 3. Falls sie gleich oder größer ist als 3, wird das Programm zum Hauptprogramm gemäß Fig. 10a zurückgeführt.

Nachdem entschieden ist, daß die Zahl j gleich oder größer ist als 3 oder der Ablauf in Schritt 202 abschließt, wird in einem Schritt 205 entschieden, ob oder ob nicht der Abstand [(Xj-X 1)²+(Yj-Y 1)²]^1/2 zwischen dem neuesten Paar Xj, Yj und dem ältesten Paar X 1, Y 1 gleich oder größer ist als ein erster vorbestimmter Wert P 1 und, falls entschieden wird, daß er kleiner ist als P 1, wird der Programmablauf zum Hauptprogramm gemäß Fig. 10a zurückgeführt. Falls er gleich oder größer ist als P 1, wird in einem Schritt 206 entschieden, ob oder ob er nicht gleich oder kleiner ist als ein zweiter vorbestimmter Wert P 2. Falls der Abstand über dem zweiten Wert P 2 liegt, werden alle korrigierten Erfassungssignalpaare gelöscht mit Ausnahme des neuesten Paares Xj, Yj, das als X 1, Y 1 gespeichert wird, wie Schritt 214 zeigt, und der Programmablauf wird zum Hauptprogramm gemäß Fig. 10a zurückgeführt.

Falls der Abstand zwischen zwei Koordinatenpunkten ist innerhalb eines vorbestimmten Wertes und gleich oder größer als P 2, werden in einem Schritt 207 Mittelpunkte (Xp, Yp) und (Xq, Yq) von Kreisen P oder Q, welche einen gemeinsamen Radius 1 haben und durch die Koordinatenpunkte (X 1, Y 1) und (Xj, Yj) entsprechend den ältesten und neuesten korrigierten Erfassungssignalpaaren hindurchlaufen, nach folgenden Gleichungen ermittelt:

Xp = (X 1 + Xj)/2 + (Y 1 - Yj)[[1/[(X 1 - Xj)² + (Y 1 - Yj)²] - 0,25]]^1/2 (10a)
Yp = (Y 1 + Yj)/2 + (X 1 - Xj)[[1/[(X 1 - Xj)² + (Y 1 - Yj)²] - 0,25]]^1/2 (10b)
Xq = (X 1 + Xj)/2 + (Y 1 - Yj)[[1/[(X 1 - Xj)² + (Y 1 - Yj)²] - 0,25]]^1/2 (10a)
Yq = (Y 1 + Yj)/2 + (X 1 - Xj)[[1/[(X 1 - Xj)² + (Y 1 - Yj)²] - 0,25]]^1/2 (10b)

Dann werden in einem Schritt 208 Maximumwerte lp und lq der Abstände vom Koordinatenpunkt (Xi, Yi) entsprechend den anderen korrigierten Erfassungssignalpaaren Xi, Yi, die im Speicher zu den jeweiligen Kreisen P und Q gespeichert sind, nach folgenden Gleichungen berechnet:

lp = max|[(Xi - Xp)² + (Yi - Yp)²]^1/2 -1| (11a)
lq = max|[(Xi - Xq)² + (Yi - Yq)²]^1/2 -1| (11b)

Danach wird in Schritten 209 und 210 entschieden, ob einer der Werte lp und lq gleich oder kleiner ist als ein dritter vorbestimmter Wert P 3 und ob der andere Wert über dem dritten Wert P 3 liegt. Falls ja, wird der Korrekturwert berichtigt auf der Basis der Mittelpunkt-Koordinaten und dem Radius des einen Kreises durch Anwendung des Korrekturwertes xo, yo, der Werte Xp, Yp entsprechend den Mittelpunkt-Koordinaten (Xp, Yr) des Kreises P und seiner Radien Kx und Ky in den beiden Achsenrichtungen in einem Schritt 212 entsprechend den Gleichungen

xo = xo + Kx · Xp (12a)
yo = yo + Ky · Yp (12b)

oder durch Anwendung der Korrekturwerte xo und yo, der Werte Xq und Yq entsprechend den Mittelpunktkoordinaten (Xq, Yq) des Kreises Q und seiner Radien Kx und Ky in einem Schritt 211 entsprechend den Gleichungen

xo = xo + Kx · Xq (12c)
yo = yo + Ky · Yq (12d)

Nachdem der Korrekturwert berichtigt ist, werden alle korrigierten Erfassungssignalpaare, die im Speicher gespeichert sind, gelöscht und die Operation zum Hauptprogramm gemäß Fig. 10a zurückgeführt, wie in Schritt 213 gezeigt ist.

Wenn der Korrekturwert aufgrund von negativen Entscheidungen in den Schritten 209 und 210 nicht berichtigt wird, werden alle korrigierten Erfassungssignalpaare gelöscht mit Ausnahme des neuesten Paares Xj, Yj und die Operation wird in einem Schritt 214 zum Hauptprogramm zurückgeführt. Wenn nach der Rückführung der Operation zum Hauptprogramm der Schalter 5 nicht in Einschaltstellung ist, wird die gleiche Operation durchgeführt, wobei der Schritt 102 übersprungen wird. Somit kann, wenn sich das magnetisierende Feld ändert, der Korrekturwert automatisch berichtigt werden ohne besondere Manöver seitens des Fahrzeuges, vorausgesetzt, daß dieses die Fahrtrichtung um einen Winkel ändert, der größer ist als ein vorbestimmter Wert.

Wie in den Schritten 205 und 206 gezeigt ist, werden die Mittelpunkt-Koordinaten (Xp, Yp) und (Xq, Yq) der Kreise P und Q im Schritt 207 nur berechnet, wenn der Abstand zwischen den Koordinaten (X 1, Y 1) und (Xj, Yj) im X-Y-Koordinatensystem innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, so daß Fehler in den Mittelpunkt-Koordinaten (Xp, Yp) und (Xq, Yq) aufgrund möglicher Fehler in den Erfassungssignalen x und y minimiert werden. Die Entscheidungen in den Schritten 209 und 210 dienen dazu, einen Fehler in der Auswahl eines der Kreise P und Q zu vermeiden, wobei mögliche Fehler in den Erfassungssignalen x und y in Betracht gezogen werden.

Wie oben erwähnt, wird erfindungsgemäß der Korrekturwert, der notwendig ist, um im Erfassungssignal von der Magnetisierung des Fahrzeuges verursachte Komponenten zu eliminieren, berichtigt auf der Basis des Erfassungssignals, das erhalten wird, wenn das Fahrzeug seine Fahrtrichtung ändert (durch Änderung der Position seines Frontteiles). Selbst wenn das magnetisierende Feld sich von Zeit zu Zeit ändert, wird daher der Korrekturwert zur Eliminierung der von diesem magnetisierenden Feld ausgehenden Komponenten im Erfassungssignal automatisch in geeigneter Weise berichtigt, um das Erfassungssignal genau zu korrigieren, so daß die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges genau bestimmt werden kann.

Claims

Richtungssucher zur Anwendung bei einem beweglichen Körper, gekennzeichnet durch
- a) ein Erdmagnetismus-Sensor (2), der an dem beweglichen Körper (1) angeordnet ist sowie die horizontale Komponente des Erdmagnetismus als ein Paar von zueinander senkrechten Magnetfeldkomponenten erfaßt und ein Paar von dementsprechenden Erfassungssignalen liefert,
- b) eine erste Korrektureinrichtung (3), die auf der Basis von Maximum- und Minimumwerten der bei Umlauf des beweglichen Körpers (1) auf einem Kreis erhaltenen Erfassungssignalpaare aus dem Erdmagnetismus-Sensor (2) folgende Werte ermittelt:
  - - Radien des kreisförmigen geometrischen Ortes des beweglichen Körpers (1) in einem orthogonalen Koordinatensystem, das Koordinaten des Erfassungssignalpaares enthält, in beiden Achsrichtungen und
  - - ein Paar von Korrekturwerten zur Eliminierung von Komponenten des Erfassungssignals, die vom Magnetfeld des beweglichen Körpers verursacht werden, in Mittelpunkt-Koordinaten des kreisförmigen geometrischen Ortes,
- c) eine Magnetisierungs-Korrektureinrichtung (4) zur Berichtigung eines Paares von Erfassungssignalen aus dem Erdmagnetismus-Sensor (2) auf der Basis der Korrekturwerte und zur Abgabe eines Paares von berichtigten Erfassungssignalen, und
- d) eine Korrekturwert-Berichtigungseinrichtung (6)
  - - zur Ermittlung zweier Kreise (P, Q) mit einem gemeinsamen Radius, der identisch ist mit dem Radius eines Kreises entsprechend dem kreisförmigen geometrischen Ort, der durch die erste Korrektureinrichtung (3) gebildet wird, wobei die beiden Kreise (P, Q) hindurchlaufen durch jeweilige Koordinatenpunkte im orthogonalen Koordinatensystem entsprechend dem jeweiligen korrigierten Erfassungssignalpaar aus der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung (4) vor und nach dem Wechsel der Bewegungsrichtung des beweglichen Körper (1), und
  - - zur Berichtigung der Korrekturwerte auf der Basis der Mittelpunkt-Koordinaten und der Radien des Kreises, der aus der Anwendung der korrigierten Erfassungssignalpaare erhalten wird, welche vor und nach dem Wechsel der Bewegungsrichtung des beweglichen Körpers (1) erwachsen, wenn der Koordinatenpunkt entsprechend dem korrigierten Erfassungssignalpaar aus der Magnetisierungs-Korrektureinrichtung (4) während des Wechsels der Fahrtrichtung des beweglichen Körpers (1) innerhalb eines vorbestimmten Abstandes von einem der zwei Kreise (P, Q) liegt.