JPH08505235A

JPH08505235A - 電子コンパスに対する補償システム

Info

Publication number: JPH08505235A
Application number: JP7512748A
Authority: JP
Inventors: ブランク，ロドニー・ケイ; ガーハン，リチャード・ジェイ; ハセルハン，ハワード・ジェイ・ジュニア; スキアビーク，ケニス・エル; ショフィールド，ケニス
Original assignee: ドネリー・コーポレイション
Priority date: 1993-10-25
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1996-06-04
Also published as: WO1995012108A1; US5632092A; US20020083605A1; US6173501B1; US6427349B1; EP0676035A4; EP0676035A1; US5644851A; US5802727A

Abstract

(57)【要約】移動体（２６）において使用するための電子コンパスについて述べられる。コンパスは、地球磁界を検出するための磁気抵抗センサ（１０、１０′）を採用し、センサはセット／リセットバイアスモードで交互に動作する。コンパスには、センサ出力信号の測定、および移動体の偏差磁界を無効にするためのオフセット電流ストラップを含む閉ループシステムによる偏差補償が与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】電子コンパスに対する補償システム発明の分野この発明は移動体のための磁気コンパスに関する。より特定的には、電子磁界センサを利用する型式のコンパスに関する。発明の背景磁気コンパスは通常、陸上移動体、船および航空機を含む移動体において、方向探知およびナビゲーションの際の補助装置として用いられる。特に乗用車において使用するための磁気コンパスに対する需要が高まりつつある。このような使用の分野では、正確度および信頼性が非常に高く、小さくかつ軽量である低コストのコンパスに対する要求が大きくなっている。移動体のための磁気コンパスは、磁界センサの型式に従って分類され得る。１つの型は磁気回転センサであり、回転するように装着され周囲の磁界と整列する磁化素子を利用する。この型式の移動体コンパスの例は、１９８９年９月５日に付与されたスキアビーク（Schierbeek）らの米国特許第４、８６２、５９４号、および現在は１９９２年７月２１日に付与された米国特許第５、１３１、１５４号である１９９０年１０月１５日に出願されたスキアビークらによる同時継続の出願番号第０７／５９７、８５４号に開示されている。前記特許はこの出願と同じ譲受人に譲渡される。別の型はフラックスゲートセンサであり、励磁を伴なう可飽和の磁心ならびに周囲の磁界の方向および磁界強度を検出するための検出巻線を利用する。フラックスゲートセンサを用いる移動体のコンパスの例は、１９７２年８月１５日に付与されたベーカー（Baker）らの米国特許第３、６８３、６６８号、１９８８年３月２２日に付与されたバウアー（Bower）らの米国特許第４、７３３、１７９号、１９８８年１月２６日に付与されたホーメル（Hormel）の米国特許第４、７２０、９９２号、および１９９０年９月４日に付与されたバンレンテ（Van Le nte）らの米国特許第４、９５３、３０５号に表わされている。特に乗用車のための移動体コンパスにおいて、正確度、信頼性、小型軽量および低コストという目標を達成するための改良された磁界センサが必要である。しかしながら、これらの目標を達成する際の問題の１つは、多大なコストの増加を伴わずに、高度の正確性をもたらすのに必要な、コンパスに対する偏差の補償を提供する問題である。移動体内に設置された磁気コンパスは移動体内で較正して移動体の磁界の外乱効果を補償しなければならないことは周知である。移動体は、強磁性物質および電流搬送ワイヤなどが存在するために磁界を発生し、この磁界は移動体のボディ内およびボディに近接するロケーションでは地球磁界に干渉することは周知である。コンパスの磁界センサは地球磁界に関する方向探知のために、局在する磁界内に置かれ、この磁界に応答する。この明細書中では偏差磁界ベクトルと称される、移動体により発生される磁界ベクトルは、地球磁界ベクトルと結合し、合成のまたは外部磁界ベクトルを生成し、これは較正または補償を行なわなければ、信頼性および正確度を有する方向探知には不適切である。乗用車に対する今日の要求を満たすためには、全自動偏差補償が必要である。電流によりエネルギが与えられて偏差を発生する磁界と同じ大きさで方向が反対の磁界を発生する１対の補償コイルを用いて、回転型センサを伴なう磁気コンパスにおける偏差補償を提供することは周知である。偏差補償のこの方法には、移動体が磁北に対してある基本方向に配向されることが必要であり、それからコイル電流の調整が行なわれねばならない。この調整は移動体の運転者により実行されてもよく、またはコンピュータ制御されたコンパスにおいて自動化されてもよい。移動体の機首方位が磁北に対して正確に整列していなければ、結果が不正確性なものとなる。このタイプの偏差補償は、先に引用されたスキアビークの特許第４、８６２、５９４号に開示される。移動体のコンパスに対する偏差補償の別の方法は、１８０度補償法と称される。この方法では、合成の磁界は磁北に対する何らかの選択された配向において移動体と比較され、次に合成の磁界は第１の配向から１８０度の所に位置づけらた配向において移動体と比較される。合成の磁界の大きさおよび方向の測定値を用いて、偏差磁界は大きさおよび方向の両方について計算される。計算値はストアされ、磁界測定から減算され、次にコンパスが方向探知を行ない偏差の補償を行なうために取入れられる。フラックスゲートコンパスに対するこの方法の使用は、先に引用されたバウアーの特許第４、７３３、１７９号、ホーメルの特許第４、７２０、９９２号、およびベーカーらの特許第３、６８３、６６８号に開示される。移動体コンパスのための全自動偏差補償システムは、手動による介在を必要としないものとして提案されている。１９８４年５月１日に付与されたツシモ（Ts ushimo）の米国特許第４、４４５、２７９号においては、フラックスゲートセンサを用いる自動システムが開示されている。アナログディジタルコンバータおよびマイクロプロセッサが用いられて、オフセット修正を計算し、車を１周して駆動した後の移動体の偏差磁界の補償を行なう。全自動補償システムは、１９８９年２月２８日に付与されたアル−アッター（Al-Attar）の米国特許第４，８０７，４６２号に述べられる。この特許のシステムにおいては、フラックスゲートセンサは車が移動する際に３つの機首方位を測定し、この機首方位を用いて、地球磁界の円の中心に対する座標か導かれ、この座標を用いて方向のオフセット値が計算される。別の全自動偏差補償システムは、先に引用されたバンレンテの特許第４、９５３、３０５号に述べられる。このシステムでは、フラックスゲートセンサが用いられ、移動体が閉ループで駆動される間の最大および最小信号値が記録される。次に、移動体の偏差磁界の値はこの記録された値から計算される。補償電流はフラックスゲートセンサのそれぞれのＸおよびＹ軸検出コイルに与えられ、偏差磁界を無効にする。先行技術では、磁気コンパスにおいて磁気抵抗センサを用いることが提案される。このようなコンパスは、１９３４年２月１３日に付与されたピカード（Pica rd）の米国特許第１、９４６、１７０号に示され、ここでは磁気抵抗素子はブリッジ回路で接続される。薄膜磁気抵抗センサを用いるコンパスは、１９７６年３月９日に付与されたスタッキ（Stucki）らの特許第３、９４２、２５８号に述べられる。このシステムでは、３つの磁気抵抗センサが直交する関係で配置され、コンパスのプラットホームと磁北との間の角度の関係に対応する信号を発生する。センサには、膜の周りに互いに９０度で巻付けられたポンピングコイルおよび出力コイルが設けられる。ポンピングコイルは磁気抵抗膜に交流バイアス磁界を与える。１９８５年６月２５日に付与されたサンソム（Sansom）の米国特許第４、５２５、６７１号は、磁界の２つの成分を検出できる単一の磁気抵抗素子を伴なう磁気抵抗センサについて述べている。電流ストラップが磁気抵抗素子に平行に延び、他方の電流ストラップは磁気抵抗素子と直角に延びる。電流ストラップの一方は周期的サイクルの間交流する方向に電流を搬送し、他方のストラップは単一の方向に電流を搬送する。磁気抵抗薄膜を含む別の磁気コンパスは、１９８８年９月２８日に公開された、英国特許出願第８７０７２１８号に開示される。２対の磁気抵抗薄膜が互いに直角で配列される。バイアス磁界を発生し、磁気抵抗物質の電気抵抗率の変化を測定する手段が与えられる。１９８５年８月６日に付与されたボード（Boord）らの米国特許第４、５３３、８７２号は、コンパスにおいて電子センサとして用いるための特定の構成の磁気抵抗薄膜センサについて述べている。上記のように、先行技術には詳細にわたる移動体コンパス技術が充実している。先行技術においてコンパスのための磁気抵抗センサの使用が提案されるが、実際の応用には移動体における全自動偏差補償に相応しい技術が必要である。先行技術は移動体コンパスのための偏差補償の多くの異なる方法を含むが、この技術には磁気抵抗センサのための偏差補償が欠けている。この発明の包括的な目的は、先行技術のいくつかの欠点を克服する磁気抵抗センサを用いる、改良された移動体コンパスを提供するこである。発明の概要この発明に従って、小型、軽量、および低コストで、高い正確度および信頼性をもたらす移動体コンパスが提供される。これは、スイッチ可能な磁気バイアスを与えるための導体および偏差磁界を無効にするための導体を備える、薄膜磁気抵抗センサを用いて達成される。さらに、この発明の第１の実施例に従って、閉ループシステムを採用して偏差磁界を無効にする電子コンパスが提供される。さらに、この発明の第２の実施例に従って、自動的に、初期較正モードで動作して特定の移動体装置に対する初期補償を決定し、必要なときに較正を調整するための通常コンパス動作の間作用する通常較正モードで動作する、電子コンパスが提供される。初期較正モードでは、信号のピーク値が、オフセット電流を変化させることにより、公称地球磁界レベルに調整される。各々の軸に対する補償信号基準値は、その軸に対する各ピークが決定されるときに決定される。通常補償モードでは、センサ信号はコンパス動作の方向表示モードの間にサンプリングされ、ストアされる。直交軸における信号基準値で発生するはずである新しいピークが１つの軸に対して得られるとき、調整値がストアされ、後に用いられて補償信号基準値を調整する。各軸に対する信号基準値は、移動体の点火スイッチのターンオンとターンオフとのインターバルに、直交軸の各ピークに対して少なくとも１回調整される。添付の図面を用いて行なわれる詳細な説明から、この発明の十分な理解が得られるだろう。図面の説明図１は、単軸磁気抵抗センサを示す。図２は、単軸磁気抵抗センサの動作をグラフで表わしたものである。図３は、この発明のコンパスが設置される移動体の方向軸とともに、コンパスセンサとある磁界ベクトルとの典型的な関係を表わす。図４は、この発明を実施するコンパスのブロック図である。図５Ａおよび５Ｂは、図４のコンパスの動作をグラフで表わしたものである。図６は、説明を補助するためのタイミング図である。図７は、コンパスのマイクロコンピュータにより実行されるプログラムを表わすフローチャートである。図８は、この発明を実施するコンパスのＹ軸の信号チャネルの概略図である。図９は、Ｘ軸信号チャネルの概略図である。図１０Ａおよび１０Ｂは合体して、図８および９のコンパスの回路に結合される、マイクロコンピュータを含む電子回路の概略図を形成する。図１１は、センサのセットおよびリセットのためのバイアス電流回路の概略図である。図１２Ａおよび１２Ｂは合体して、この発明の第２の実施例の電子コンパスの概略的な回路を構成する。図１３は、電子回路の修正である。図１４Ａおよび１４Ｂは合体して、マイクロコンピュータにより実行される制御プログラムのメインループを表わすフローチャートである。図１５Ａおよび１５Ｂは合体して、動作の初期較正モードに対しマイクロコンピュータにより実行されるプログラムを表わすフローチャートを構成する。図１６は、動作の通常較正モードに対しマイクロコンピュータにより実行されるプログラムを表わすフローチャートである。図１７は、センサオフセットの例を示すグラフである。図１８は、センサのオフセットを計算するためのマイクロコンピュータにより実行されるプログラムを表わすフローチャートである。図１９は、この発明のコンパスが設置された移動体内部バックミラーの側面立面図である。図２０は、ミラーの上方にコンパスディスプレイのある内部バックミラーの正面立面図である。図２１は、ミラーの後方にコンパスディスプレイのある内部バックミラーの正面立面図である。図２２Ａは、ミラーサポートブラケットの上に装着された集積コンパスモジュールを有する内部バックミラーの正面立面図である。図２２Ｂは、図２２Ａのミラーおよびコンパスの側面立面図である。発明の実行のためのべストモード図面を参照すれば、磁気抵抗センサを利用する移動体のための磁気コンパスにおけるこの発明の実施例が示される。説明の進行に従って、この発明はその他の応用においても有効であり、異なる実施例においても実現され得ることが理解されるであろう。発明の第１の実施例磁気抵抗センサこの発明のコンパスについて述べる前に、コンパスにおいて使用される磁気抵抗センサについて考慮することが役立つであろう。図１において単軸の磁気抵抗センサが概略的に示される。センサ１０は、ブリッジ回路内で接続される４つの磁気抵抗素子１４のセットを備えるブリッジ回路１２を含む。磁気抵抗素子１４は、パーマロイと言った、磁気抵抗効果を示し、外部磁界に直面する際にその抵抗率が変化する磁気材料からなる。ブリッジ回路１２は、入力端子を通るＤＣ電圧で励磁し、外部磁界に応答して出力端子で出力信号電圧Ｖ。が発生する。センサ１０にはバイアス電流ストラップ１６が設けられており、これはその入力端子でのセット／リセット電圧によりエネルギが与えられ、入力電圧に従う可逆極性を有するバイアス磁界Ｍ_Bを発生する。センサ１０にはまたオフセット電流ストラップ１８が設けられており、これはその入力端子に印加される可逆極性を有するオフセット電圧によりエネルギが与えられる。電流ストラップ１８は、入力信号電圧に従い可逆極性であるオフセット磁界Ｍ。を発生する。バイアス電流ストラップ１６およびオフセット電流ストラップ１８の機能は、後に説明される。好ましくは、センサ１０は、シリコン基板の上に製造され、シリコン基板の上には磁気抵抗素子１４が薄膜として設けられる。この構成において、バイアス電流ストラップ１６は導電性の層として形成される。それは軟磁性層の上に重なり、その下にはまた素子１４が重なる。電流ストラップ１６を通る１方向の電流のパルスは、磁気層を飽和させ、正のバイアス磁界を与えるのに十分な強さの磁界を発生する。電流が取除かれるとき、この装置は磁気層の影響のもとでバイアスされた状態に留まる。同様に、反対方向の電流のパルスは、負のバイアスを与える。オフセット電流ストラップ１８は、その下に磁気抵抗素子１４が重なる導電性の層として形成され、ストラップ１６の電流を搬送する方向に垂直の方向に電流を搬送する。電流ストラップ１８により発生されるオフセット磁界Ｍ。は磁気抵抗素子１４がさらされる外部磁界に対抗するのに効果的である。薄膜の強磁性物質をシリコン基板の上に堆積することにより構成される磁気抵抗センサは、ボード（Boord）の米国特許第４、５３３、８７２号に示されるように、当該技術では周知である。センサ１０の動作は、図２のグラフを参照して説明される。曲線Ｖは、磁気抵抗素子１４における電流の流れに垂直方向の磁界強度の関数として、センサ１０の出力電圧を示す。磁界強度が０のとき、出力電圧Ｖは最大値を有し、磁界強度がいずれかの方向に０から増大するにつれ、出力電圧は対称形で減少する。（「正」および「負」ならびにそれらを表わす記号は、反対の方向または磁化の極性を示すために相対的な意味で用いられる。）ピーク近くの電圧曲線は非常に非線形的であり、電圧の変化の中心範囲では実質的に線形的になる傾向がある。外部磁界に関する方向の情報を得るために、磁界強度が＋Ｍ_B と−Ｍ_Bとの間で交互に変わるバイアス磁界が磁気抵抗素子１４に与えられる。これは、バイアス電流ストラップ１６と、電流ストラップ１６を通して極性が交互に変わる電流パルスにより交互に磁気飽和に駆動される、関連する軟磁性層とにより達成される。電流のパルスが１つの方向に与えられるとき、この装置は正のバイアス、つまり＋Ｍ_Bで動作し、これはこの明細書中では軟鉄磁性層の飽和が逆にされるまでの「セットモード」と称される。反対方向の電流パルスは、飽和の方向を逆にし、この装置は負のバイアス、すなわち−Ｍ_Bで動作し、これはこの明細書中で「リセットモード」と称される。装置が交互に発生するセット／リセットモードで動作し、０の磁界強度にさらされるとき、出力電圧Ｖは、セットモードのおよびまたリセットモードのＶ_Rという値を有し、そのため出力電圧は、Ｖ_Rで一定のままである。センサ１０が外部磁界Ｍ_eにさらされるとき、外部磁界はバイアス磁界Ｍ_Bと組合される。図２に示されるように、もし外部磁界が正の極性を有すれば、すなわち＋Ｍ_eであれば、バイアス磁界＋Ｍ_Bに加えられ、Ｍ_B＋Ｍ_eという合成の磁界強度を発生し、これは結果として出力電圧−Ｖ_eとなる。リセットモードでは、外部磁界＋Ｍ_eは、バイアス磁界− Ｍ_Bを減少させ、−Ｍ_B＋Ｍ_eという正味の磁界強度を発生する。これは、＋Ｖ_eというリセットモードにおける出力電圧を発生する。したがって、センサ１０の出力電圧は、外部磁界＋Ｍ_eにさらされるとき、バイアス電流ストラップ１６に印加される交流する方形波電圧と同じ周波数を有する交流する方形波電圧である。出力電圧は、リセットモードの正のピーク値＋Ｖ_eからセットモードの負のピーク値−Ｖ_eへと変化する。図２に示されるように、出力電圧Ｖ_oのピークピーク値は、外部磁界Ｍ_eを表わす。以降説明されるように、電圧Ｖ_Rは、交流結合により出力電圧Ｖ_oから取除かれるオフセット電圧である。もし出力電圧Ｖ_oがリセットモードで正であれば、外部磁界Ｍ_eは正であり、もし出力電圧Ｖ。がセットモードで正であれば、外部磁界は負であることがさらに注目される。出力電圧Ｖ。の正の部分を測定し、外部磁界の大きさを決定することのみが必要であり、外部磁界Ｍ_eの方向は、その極性から、およびセットモードにあるのかリセットモードにあるのかということから、わかるであろう。移動体コンパスシステムここで、図３に示されるように、乗用車といった移動体２６内に設置されるセンサ１０について考察する。外部磁界Ｍ_eの方向を決定するためには、互いに直交するように配向された２つの単軸のセンサ１０および１０′を用いることが必要である。センサ１０は、その感度軸ＳＡを方向基準軸すなわち移動体２６の縦方向の軸Ｙ−Ｙに平行するようにして、移動体内に装着される。センサ１０′はセンサ１０と同じ構成で、移動体のＸ−Ｘ軸に平行に延びる感度軸を伴いセンサ１０に近接して装着される。このような装置においては、センサは地球に対して定常的である地球磁界Ｍ_Nにさらされ、また移動体に対して定常的である移動体磁界Ｍ_vにさらされる。センサ１０がさらされる外部磁界Ｍ_eは、地球磁界と移動体磁界とのベクトル総和である。したがって、センサ１０は移動体磁界のＹ−軸成分に応答し、センサ１０′はＸ−軸成分に応答する。移動体の磁界Ｍ_vは、移動体２６の機首方位にかかわらず一定のままである。しかしながら、以下に説明するように、外部磁界Ｍ_eは地球磁界Ｍ_Nによる成分を含み、センサ１０および１０′の出力電圧は、磁北方向に関する移動体の機首方位に伴い変化する。この発明の電子コンパスは、図４のブロック図に示される。一般的に、コンパスは、センサ回路板３６上に装着される二軸センサ３２およびマルチプレクサ３４を含む。マザーボード４６は、マイクロコンピュータ３８、アナログディジタルコンバータ４２、および定電流源４８を制御するディジタルアナログコンバータ４４を装備する。図４の回路は、ＸおよびＹ−軸出力信号の測定を行ない、信号を処理してＤＣ電圧オフセットを排除し、移動体の偏差磁界の効果を無効にしてコンパスの偏差補償を得るように動作する。マイクロコンピュータ３８は、制御プログラムのもとで動作し、信号を処理して偏差補償を達成し、移動体の磁気機首方位を計算するが、このことについては以降に説明される。ここで図４の回路についてより詳細に説明する。二軸センサ３２は、上記のように、互いに、および移動体２６に関して装着されたＹ−軸センサ１０およびＸ −軸センサ１０′を含む。マイクロコンピュータ３８はセンサバイアス回路６０のスイッチングを制御し、交互にセットおよびリセットモードでセンサをバイアスする。マルチプレクサ３４は、ＸまたはＹ−軸出力信号の選択のためのアドレス選択入力５２を有する。Ｙ−軸センサ１０の出力信号は、マルチプレクサの入力５６に与えられ、センサ１０′のＸ−軸出力信号は、マルチプレクサの入力５４に与えられる。マルチプレクサの出力５８での出力信号は、コンデンサ６２を通してＡ／Ｄコンバータ４２の入力６４に結合される。コンデンサ６２は、マルチプレクサ出力５８とＡ／Ｄコンバータ入力６４との間のＡＣ結合をもたらし、図２との関連で先に述べたＤＣオフセット電圧Ｖ_Rをブロックする。したがって、Ａ／Ｄコンバータ４２により測定されねばならないセンサ１０および１０′の出力電圧の振幅は、ＤＣオフセット電圧の値により低減される。Ａ／Ｄコンバータ４２の出力は、マイクロコンピュータ３８の入力６３に与えられる。マイクロコンピュータ３８は、Ｘ−軸およびＹ−軸センサ１０′および１０それぞれに対して無効にする磁界を決定し、センサ上の移動体の偏差磁界の効果をオフセットし、無効にするためのアルゴリズムに従い、Ａ／Ｄコンバータ４２のディジタル信号出力を処理する。このアルゴリズムは、マイクロコンピュータ３８のプログラム（図７参照）において実施されるが、このことについては以降説明する。偏差補償移動体の磁界による偏差に対しコンパスが補償される態様は、包括的に、図５Ａおよび５Ｂを参照して説明される。図３の参照で示される移動体２６内に設置される図４に表わされたコンパスを用いれば、ＡＣ結合を通してＡ／Ｄコンバータ４２の入力に与えられる時のセンサ１０の出力信号は、図５Ａにおいて波形Ｖ_ey により示される。この信号Ｖ_eyは、偏差の補償に先行し、一定値であり、移動体の磁界のＹ−軸成分により発生するオフセット成分Ｄ_yを有する。Ｙ−軸出力信号Ｖ_eyは、移動体２６の機首方位に従い地球磁界により発生される交互に変わる成分Ｅ_Yを有する。成分Ｅ_Yは、図５Ａに示されるように、移動体が磁北に関して様々な方向に駆動されるにつれ、信号レベルＤ_yに対して正弦状の態様で変化する。Ｙ−軸出力信号の波形Ｖ_eyは、比較的短い時間をかけて、または長い時間をかけて発生されてもよく、これは時間に関係なく図５Ａに示されている。その代わりとして出力信号が、移動体の方向の関数として示される。移動体が磁北の方向に指向されるとき、出力信号Ｖ_eyは、その最大値Ｖ_eymaxであり、磁南方向に指向されるとき、最小値Ｖ_eyminである。機首方位が西または東のいずれかであるとき、Ｙ−軸信号の値Ｖ_eyは、最大値と最小値との中ほどにある偏差成分Ｄ_Yの値である。偏差磁界のＹ−軸成分を無効にするためには、偏差オフセットストラップ１８における電流を決定することが要求される。この目的のために、Ａ／Ｄコンバータ４２は、移動体が動作されると思われる北米大陸といった地理的な範囲において発生する地球磁界成分ＥYの最大値に等しいかまたはわずかにそれよりも大きな、フルスケール範囲の読出能力を有するように設定される。Ａ／Ｄコンバータ４２のこのフルスケール範囲は、図５ＡにおいてＡ／Ｄとして指定される信号電圧レベルにより表わされる。センサ１０のストラップ１８における偏差オフセット電流を達成するためのコンパスの動作は、以降に述べられる。図５Ａを参照して、センサ１０のＹ−軸出力信号に対して先に述べたのと同じ態様で、Ｘ−軸センサ１０′は、図５Ｂに示されるようにＸ−軸出力信号Ｖ_exを発生する。この信号Ｖ_exは、移動体の偏差磁界のＸ−軸成分の結果として一定である、成分Ｄ_Xを有することが注目される。この信号はまた、移動体の機首方位に従い変化する地球の磁界による交互に変わる成分Ｅxを有する。しかしながら、交互に変わる成分は、正弦状の態様で変化する間、Ｙ− 軸センサ１０の出力信号における可変の成分Ｅ_Yについて９０°位相が異なる。Ｘ−軸センサ１０′の出力信号Ｖ_exの偏差成分Ｄ_Xは典型的に、Ｙ−軸センサ１０の出力信号Ｖ_eyの偏差成分Ｄ_Yと大きさにおいて異なり、相対的な大きさは移動体の磁界ベクトルＭ_vの方向次第であり、ベクトルが移動体の縦方向の軸に対して４５°またはその奇数倍であるときのみ、それらは互いにに等しいことが注目される。他方、Ｘ−軸センサ出力信号Ｖ_exにおける交互に変わる成分Ｅ_Xは、Ｙ−軸センサ１０の出力信号Ｖ_eyにおける交互に変わる成分Ｅ_Yと同じ振幅を有する。図５Ｂに示されるように、信号レベルＡ／Ｄにより指定されるＡ／Ｄコンバータ４２のフルスケール範囲は、Ａ／Ｄコンバータ４２によるＹ−軸およびＸ −軸出力信号のサンプリングに対し、同じである。コンパス動作電子コンパスの動作は、図４、５Ａ、５Ｂ、６および７を参照して説明される。移動体の磁気機首方位の正確な決定は、移動体の偏差磁界の影響が無効にされる場合のみ可能である。このような無効化が達成されるとき、Ｙ−軸およびＸ−軸出力信号は、地球磁界の成分のみに対応し、周知の関数的な関係と組み合されて、磁北ベクトルの方向を決定する。コンパスの偏差補償に対し、偏差磁界の無効化を達成するための磁気コンパスの動作は、以下に説明される。移動体の偏差磁界の無効化および地球磁界の測定に対する動作を示すタイミング図が、図６で表わされる。センサ１０および１０′は、マイクロコンピュータ３８からのタイミング制御信号のもとで、代わる代わるにセットモードおよびリセットモードで、互いに同時に動作する。特に、センサ１０および１０′のバイアス電流ストラップ１６および１６′はそれぞれ、直列で接続され、仮に５ミリ秒のリセット周期の間リセット方向の同じ電流パルスでエネルギが与えられ、仮に５ミリ秒のセット周期の間セット方向の同じ電流パルスでエネルギが与えられる。リセットモードの間、図６に示されるように、Ｘ−軸センサ１０′の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ４２により測定される。図５Ｂに示されるように、初期には出力信号Ｖ_exの振幅は、Ａ／Ｄコンバータのフルスケールよりも大きい。このような測定の結果として、マイクロコンピュータ３８は出力信号をＤ／Ａコンバータ４４に対して発生し、センサ１０′の偏差オフセット電流ストラップ１８ ′内に極性を有する偏差オフセット電流の増分を生じさせ、そのため移動体の偏差磁界のＸ−軸の増分を無効にする。さらに、図６に示されるように、セットモードの間、Ｙ−軸センサ１０の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ４２により測定される。図５Ａに示されるように、最初は出力信号Ｖ_eyの値は、Ａ／Ｄコンバータのフルスケールよりも大きい。この測定の結果として、マイクロコンピュータ３８は制御信号をＤ／Ａコンバータ４４に与え、電源４８は極性を有するＹ−軸センサ１０のオフセット電流ストラップ１８内に偏差オフセット電流の増分を発生し、そのため移動体の偏差磁界のＹ−軸成分の増分を無効にする。次に、図６に示されるように、Ｙ− 軸センサ１０の出力信号は、リセットサイクルの間に測定される。それに続いて、Ｘ−軸センサ１０′の出力信号は、セットモードの間に測定され、次にリセットモードの間に測定される。信号の大きさはＡ／Ｄコンバータ４２のフルスケールよりも大きいと判断する出力信号測定の各々に対し、対応する偏差オフセット電流ストラップ１８または１８′における電流は増分するように増大する。このプロセスは、Ｙ−軸センサの電流ストラップ１８における偏差オフセット電流が、移動体の偏差磁界のＹ−軸成分が実質的に無効化されるような値である、Ａ／Ｄコンバータ４２のフルスケール内のレベルとなるまで続く。同じことがＸ−軸センサに対しても行なわれる。この条件において、Ｙ−軸出力信号とＸ−軸出力信号の値は、測定が行なわれる間の特定的な移動体の機首方位に対する地球磁界に正確に対応する。偏差補償プロセスは、移動体の動作の間絶え間なく続き、補償の第１のサイクルは、移動体が何らかの任意の始発点から１周したとき完了する。１周して回転することは、Ｙ−軸センサの最大および最小出力信号に対応するピーク値Ｖ_eymaxおよびＶ_e _ymin の発生、ならびにＸ−軸センサの出力信号の最大および最小値に対応するＶ_exmax およびＶ_exminの発生により示される。図７は、マイクロコンピュータ３８のプログラムを表わすフローチャートである。ブロック１００において、このプログラムの実行が開始し、Ｘ−軸センサ１０′の出力信号を読出すというブロック１０２に進行する。ブロック１０４において、プログラムはＸ−軸信号の値がＡ／Ｄコンバータ４２のフルスケール範囲内であるかどうかを決定する。もしそうでなければ、プログラムはブロック１０６に進み、ここでＸの値がＡ／Ｄコンバータ４２のフルスケールよりも大きいかどうかを決定する。もしそうであれば、ブロック１０８において−Ｘ方向に無効化磁界を増大し、プログラムはブロック１０２にループバックする。もしブロック１０６においてＸがフルスケールよりも大きくないことが決定されれば、ブロック１１２において＋Ｘ方向に無効化磁界を増大し、プログラムはブロック１０２にループバックする。もしブロック１０４においてＸ−軸出力信号の測定値がＡ／Ｄコンバータ４２のフルスケール範囲内であることが決定されれば、プログラムはブロック１４４に進み、ここでＹ−軸センサ１０の出力信号の測定を読出す。次に、ブロック１１６においてＹ−軸信号の値がＡ／Ｄコンバータ４２のフルスケール範囲内であるかどうかを決定する。もしそうでなければ、ブロック１１８においてその値がフルスケール範囲よりも大きいかどうかを決定する。もしそうであれば、ブロック１２２において−Ｙ方向にＹ−軸センサ１０における無効化磁界を増大する。次に、プログラムはブロック１０２にループバックする。もしブロック１１８においてＹ−軸センサの出力信号がＡ／Ｄコンバータのフルスケール範囲よりも大きくないことが決定されれば、ブロック１２４において＋Ｙ方向にＹ−軸センサの無効化磁界を増大し、プログラムはブロック１０２にループバックする。このプログラムの実行は、ブロック１０４においてＸ−軸出力信号がＡ／Ｄコンバータ４２のフルスケール範囲内であることが決定され、さらにブロック１１６においてＹ−軸センサの出力信号がフルスケール範囲内であることが決定されるまで続行する。次に、プログラムは、ブロック１２６に進み、ここでＸ−軸センサ１０′の出力信号の最大値または正のピークが識別されたかどうかを決定する。もし識別されていなければ、プログラムはブロック１０２にループバックする。もし識別されていれば、プログラムはブロック１２８に進み、Ｘ−軸センサの出力信号の最小値または負のピークが識別されたかどうかを決定する。もし識別されていなければ、プログラムはブロック１０２にループバックする。もし識別されていれば、プログラムはブロック１３２に進む。ブロック１３２では、Ｙ−軸センサの出力信号の最大値または正のピークが識別されたかどうかを決定する。もし識別されていなければ、プログラムはブロック１０２にループバックする。もし識別されていれば、プログラムはブロック１３４に進む。ブロック１３４ではＹ− 軸センサの出力信号の最小値または負のピークが識別されたかどうかを決定する。もし識別されていなければ、プログラムはブロック１０２にループバックする。もし識別されていれば、偏差補償手続がフルサイクルで完了したと決定される。この状態において、Ｘ−軸およびＹ−軸出力信号は実質的に地球磁界に対応し、移動体の磁気機首方位を計算するのに適している。説明されたプロセスは絶え間なく繰返され、起こり得る移動体の磁界の変化に従い偏差補償の調整を行ない、機首方位の表示の正確度を絶えず向上させることが理解されるだろう。ブロック１３４においてフルサイクルの偏差補償が実行されたと決定されれば、プログラムはブロック１３６に進み、移動体の磁気機首方位を計算する。次に、ブロック１３８においてバリエーションの補償のストアされた値を加え、移動体の真の機首方位を得る。ブロック１４２において、真の機首方位は、移動体のドライバのための情報としてディスプレイされる。コンパスの電子回路電子コンパスの回路は、図８、９、１０Ａ、１０Ｂ、および１１の概略図で示される。図８は、出力センサ１０より出力信号Ｖ_eyを発生するためのＹ−軸信号チャネル７０Ｙを示す。センサ１０のブリッジ回路は、Ｄ／Ｃ電圧Ｖ_ccで励磁する。ブリッジ回路の出力は、約１０または１２の電圧利得を提供する第１段増幅器２０４の入力に与えられる。増幅された出力は、ＡＣ結合コンデンサ２０６を通し、約２０の利得を提供する第２段増幅器２０８の入力に与えられる。増幅器２０８の出力は、ＡＣ結合コンデンサ２１２を通し、以下で説明される図１０Ａに示される回路に信号Ｖ_eyを与えるための端子２１４に与えられる。出力センサ１０′から出力信号Ｖ_exを発生するためのＸ−軸チャネル７０Ｘは、図９に示され、これは図８のものと同様である。センサ１０′のブリッジ回路は、ＤＣ電圧Ｖ_ccで励磁する。ブリッジ回路の出力は、約１０または１２の電圧利得を提供する第１段増幅器２２４の入力に与えられる。増幅された出力は、ＡＣ結合コンデンサ２２６を通し、約２０の利得を提供する第２段増幅器２２８の入力に与えられる。増幅器２２８の出力は、ＡＣ結合コンデンサ２３２を通し、以下で説明される図１０Ａに示される回路に信号Ｖ_exを与えるために端子２３４に与えられる。図１０Ａおよび１０Ｂは結合されて、先に説明した図８および９の回路および以下に説明される図１１の回路に結合される、マイクロコンピュータ３８を含む電子回路の概略図を形成する。示される例において、マイクロコンピュータ３８は、カリフォルニア州、パロアルト（Palo Altｏ）に在するナショナルセミコンダクタ社（National Semiconductor，Inc.）より入手可能な、８ビットマイクロプロセッサ、ＣＯＰ８８１Ｃタイプである。図１０Ａに示されるように、マイクロコンピュータ３８には、図示のとおり、ピンＶｃｃ、Ｒｅｓｅｔ、およびＧｒｏｕｎｄと結合される従来の設計のリセット回路７２が与えられている。マイクロコンピュータにはまた、ピンＣＫ１およびＣＫ０と接続される従来の設計のクロック回路７４が与えられる。図１０Ｂに示されるように、マイクロコンピュータ３８は、ピンＧ１、Ｇ５、Ｇ４、Ｇ６でＥＥＰＲＯＭ２４６と結合される。ＥＥＰＲＯＭ２４６は、電子回路への電力が妨害されるときデータを記憶するための永久メモリとして働く。真空蛍光ディスプレイといったコンパス機首方位ディスプレイ７６は、ピンＧ５、Ｇ４およびＧ６に結合される。ディスプレイは、運転者に好都合な移動体内のいかなる場所にでも、もし所望されればマザーボード４６の場所から遠隔的に設置されてもよい。再ぴ図１０Ａを参照すれば、マニュアルスイッチング回路２５２が、マイクロコンピュータのピン１０、１１、１２および１３と結合される。マニュアルスイッチ２５４は、バリエーションに対するコンパスの補償に関連づけて用いられるために提供される。マニュアルスイッチ２５５がまた、ディスプレイ２４８の明るさを変化させるために示されるが、自動手段も設けられ得る。マイクロコンピュータ３８に関連する残余の回路は、間もなく説明されるが、センサ１０および１０′を制御し、その出力信号を処理し、偏差補償を与え、機首方位方向信号を発生するように動作する。機首方位はディスプレイ２４８上に英数字の形式で提示され、移動体の運転者に基本のコンパス点および基本点間のコンパス点機首方位を示す。センサ１０および１０′のセット／リセット電流ストラップ１６および１６′ のためのドライバ回路２８２が、図１１に示される。ドライバ回路２８２に対するスイッチング信号は、出力ピンＤ０においてマイクロコンピュータ３８により発生され、入力端子２８４に与えられる。ドライバ回路２８２は、コネクタ２８４のスイッチング信号に応答して、導電性および非導電性に代わる代わるスイッチする、１対のダーリントントランジスタ２８６および２８８を含む。したがって、電流ストラップ１６および１６′は、図６のタイミング図に示され上述された電流パルスでエネルギが与えられ、Ｙ−軸センサ出力信号およびＸ−軸センサ出力信号のそれぞれの測定に対し、センサ１０および１０′のためのセットおよびリセットモードを提供する。図１０Ａに示されるように、マルチプレクサ５２は端子２１４でＹ−軸センサ出力信号を受取り、端子２３４でＸ −軸センサ出力信号を受取る。マルチプレクサ５２には、マルチプレクサ５２のピンＡおよびＢに与えられる、マイクロコンピュータ３８のデータ出力ピンＤ１およびＤ２からのアドレス信号が与えられる。したがって、Ｙ−軸およびＸ−軸センサ１０および１０′の出力信号は、図６と関連して説明したようにセットおよびリセットモードとタイミングづけられた関係で代わる代わるアクセスされる。センサ出力信号は、マルチプレクサのピン０／１を通し、図１０Ａに示されるようにＡ／Ｄコンバータ４２に代わる代わる出力される。Ａ／Ｄコンバータは、マルチプレクサ５２の０／１出力ピンに接続された反転入力を有する比較器２５６を含む。比較器２５６の非反転入力は、マイクロコンピュータ３８のピンＤ３からパルスで表わされる入力を受取るランプ発生器２５８の出力に接続される。クランプ回路２６２は、ランプ発生器２５８と結合され、ある電圧レベルでランプ発生器の出力を固定する。そのためその出力は、各ランプの後、ランプ基準電圧へと増加する際に時間の遅延を必要とするであろう接地まで届くことはない。比較器２５６は、非反転入力でたとえば約２．５ボルトの基準電圧で動作する。Ａ／Ｄコンバータは、フルスケールで基準値以上の約２．０ボルトの範囲を有し、例えばクランプ電圧は約２．３ボルトである。ランプ電圧は、マイクロ秒あたり１ミリボルトのレートで増分し、比較器２５６で信号電圧レベルに到達するために必要なパルスカウントは、レジスタにストアされ、比較器２５６でＡ／Ｄコンバータに与えられるセンサ電圧の測定値を表わす。パルスカウントレジスタが、信号測定がＡ／Ｄコンバータ４２のフルスケール範囲よりも大きいとき表示する。図１０Ｂに示されるように、Ｄ／Ａコンバータ４４は出力ピンＬ０からＬ７に結合される。Ｄ／Ａコンバータ４４は、Ｒ２Ｒ回路網として周知である梯子型開路網であり、たとえば１２７のレジスタカウントで２．５ボルトの出力電圧を発生する。Ｄ／Ａコンバータの出力は、増幅器２６２および２６６を含む電圧−電流コンバータを通して与えられる。電流増幅器２６６は、図１０Ａに示されるオフセット電流ストラップ１８および１８′に対しコネクタ２６８でオフセット電流供給を発生する。図１０Ａのオフセット電流リターン回路２７２は、マルチプレクサ５２のピン２と結合された非反転入力を有する増幅器２７４を含む。増幅器２７４の出力は、端子２７６でオフセット電流リターンを与える。Ａ／Ｄコンバータ４２およびＤ／Ａコンバータ４４の、偏差補償を提供するために必要なオフセット電流を発生するための動作は、図５Ａおよび５Ｂを参照して先に説明したとおりである。発明の第２の実施例この発明の第２の実施例は、図１２から２２を参照して以下に説明される。第２の実施例は、長期ベースの高度に正確なコンパスの偏差補償を提供する。これは、初期較正モード、次に長期または通常較正モードで動作することにより達成される。初期較正モードにおいて、各軸に対するセンサ出力信号は、Ａ／Ｄコンバータのフルスケール内または読取可能な範囲内になるまで代わる代わる調整される。これは、もし必要であれば比較的大幅に増分して各センサに対するオフセット電流を変化させ、読取可能なセンサ信号を発生することにより行なわれる。センサ信号はまた、増分するようにセンサオフセット電流を変化させ、各センサ信号ピーク値を調整し、予め定められた公称地球磁界の値におよそ等しくなるように、代わる代わる調整される。予め定められた公称地球磁界の値は、出合うであろう公称地球磁界に対応するように、各センサに対して選択される。一旦センサ信号のピーク値が、センサオフセット電流調整により公称レベルに調整され、Ａ／Ｄにより読取可能になれば、各軸に対する信号基準補償値は、各ピークが各軸に対し得られるときの最大および最小信号ピーク値を用いて決定される。Ｘ−軸およびＹ−軸センサの各々に対する信号基準値は、それが決定されるときにストアされる。通常較正モードは、通常コンパス動作、すなわち方向または機首方位の情報に対する動作モードで使用される時、作用する。通常動作の間、センサは既に公称地球磁界の値に調整され、補償信号基準値は決定されているため、補償信号基準値は各軸に対し、固定されたステップサイズにより、好ましくは２カウントで反対のまたは直交する軸で各新しいピークが決定されるとき、調整される。軸は新しいピークの発生ごとに較正できる。通常の補償の間、各軸に対する補償信号基準値は一度、好ましくは反対の軸における新しいピーク各々に対し一度、すなわち二度、コンパス動作の各点火またはパワーアップサイクルの間、調整され得る。初期較正モードおよび通常動作較正モードの十分な説明は以下に行なわれる。電子回路第２の実施例の電子回路のある部分は、上記の第１の実施例に対応するため、簡潔な説明のみを以下に行なう。図１２Ａおよび１２Ｂに示されるように、コンパス電子回路は、サポート回路を伴なうマイクロコンピュータ３８′、単一スロープＡ／Ｄコンバータ４２′、定電流源４８′を駆動する８ビットのＤ／Ａコンバータ４４′を含むオフセット回路５０′、ＥＥＰＲＯＭ４６′、二軸磁気抵抗（ＭＲ）センサ３２′、センサバイアス回路６０′およびマルチプレクサ５２′を伴なう増幅回路７０Ｙ′および７０Ｘ′を含む。マイクロコンピュータ３８′は、ナショナルセミコンダクタ社より入手可能な８ビットのＣＯＰ８８１Ｃマイクロコンピュータであり、Ｖ_cc 、ＲｅｓｅｔおよびＧｒｏｕｎｄピンと結合されたリセット回路７２′、ならびにピンＣＫＩおよびＣＫＯに接続されたクロック回路７４′が設けられる。マイクロコンピュータ３８′は、データ記憶のための不揮発性ＥＥＰＲＯＭメモリ４６′と結合される。真空蛍光ディスプレイといったコンパス機首方位ディスプレイ７６′がまた、マイクロコンピュータ３８′に結合される。機首方位は、英数字のフォーマットで提示され移動体の操作者に八分円（基本および基本間）のコンパス機首方位をディスプレイしてもよい。この明細書中で述べられる較正スイッチ８２およびゾーンスイッチ８４はまた、スイッチング回路８０内でマイクロコンピュータ３８′と結合される。センサセット／リセットドライバ回路６０′は、マイクロコンピュータのスイッチング信号により導電性および非導電性状態の間で代わる代わるスイッチされ、以下に述べるようにＭＲセンサをバイアスするために用いられる、１対のダーリントントランジスタＱ２およびＱ３を含む。二軸センサ３２′は、検出された磁界のＸ（東／西）およびＹ（北／南）の成分を決定するための、２つの磁気抵抗（ＭＲ）センサ１０および１０′（図４参照）を含む。ＭＲセンサの各々は、図１および４を参照して前述したように、バイアスストラップ１６および電流ストラップ１８を有する。バイアスストラップ１６は、セット／リセット信号を与えて２つの状態にＭＲセンサをバイアスするために用いられる。ＭＲセンサは２つの状態にバイアスされるため、１２ビットのコンバータであるＡ／Ｄコンバータ４２′は、正のデータを読出すことのみが必要である。読出可能なＡ／Ｄ範囲は、約３００Mgaussの地球磁界の最大値よりもわずかに大きくなるように設定される。１２ビットのＡ／Ｄの約３０００ステップ（すなわち３０００ｍｖ）のみが、読出可能なＡ／Ｄ範囲として用いられる。電流ストラップは、ＭＲセンサ出力信号を読出可能なＡ／Ｄ範囲内の公称地球磁界レベルに調整するのに用いられる。ＸおよびＹセンサ出力信号は、第１および第２段増幅器３０２および３０４を通し、マルチプレクサ５２′の入力に結合され、そこから増幅されたＸおよびＹ出力は（温度補償を有する）共用第２段増幅器３０６に結合される。多重化されたＸおよびＹセンサ信号は次に、共用Ａ／Ｄコンバータ４２′を通してマイクロコンピュータ３８′に結合される。マイクロコンピュータ３８′は、ＸおよびＹセンサ信号のいずれかが読出可能なＡ／Ｄ範囲外にあるかどうかを決定する。もしそうであれば、信号は、センサ信号が読出可能な範囲内になるまでＤ／Ａコンバータ４４′での値を変化させることにより、繰返し増大または減少される。もしＸまたはＹセンサ信号のいずれかが公称地球磁界に等しくなければ、マイクロコンピュータはカウント（ステップ）の数を決定し、Ｄ／Ａコンバータ４４′に与え、ＭＲセンサ信号を読出可能なＡ／Ｄ範囲内の公称地球磁界レベルに調整するために、各ＭＲセンサに対し電流ストラップ１８に供給される電流を減少または増加させる。公称地球磁界レベルは、たとえば約２００Mgaussでもよい。コンパスには、手動で駆動される較正スイッチ８２および手動で駆動されるゾーンスイッチ８４が設けられる。較正スイッチは、予め定められた時間、たとえば約２分の１秒間較正ボタンを押圧および維持することにより初期較正モードを投入するのに用いられる。一旦活性化されれば、記号「ＣＡＬ」が、真の移動体の機首方位のディスプレイのためにそのロケーションに近接してディスプレイ７６′上に示され、較正スイッチの駆動によりコンパスを初期較正モードに設定したことを操作者に確認する。操作者は次に適切なコースで移動体を駆動し、十分なピーク（たとえは北）およびピークのセット（たとえは北／南、または東／西）情報を得て、そうしてマイクロコンピュータ３８′は、（北／南、または東／西軸に対する）各ピークセットが得られたときに較正データを更新できる。移動体がこのようなコースで、たとえばおよそ２周して駆動された後、マイクロコンピュータはカウントされた６つのピーク（たとえば北または南）を有するだろう。下記のとおり、予め定められた初期較正基準が達成されたとき、コンパスは次に自動的に初期較正モードから脱出し、「ＣＡＬ」はもはやディスプレイされない。上記の初期較正をさらに、以下のように説明する。もし測定されたＹ−軸センサ信号が１２ビットＡ／Ｄ範囲（３０００ステップを用いて）外であれば、Ｙ− 軸センサ信号は、Ｙ−軸センサ信号が読出可能なＡ／Ｄ範囲内となるまでＤ／Ａ４４′での値を変化させることにより、繰返し増大または減少される。もしＹ−軸センサ信号が公称地球磁界レベルと等しくなければ、Ｙ−軸センサ信号のレベルは再び、公称地球磁界と等しくなるまでＤ／Ａ４４′を用いてシフトされる。Ｙ−軸に対する北／南ピークセットが得られたとき、読出可能なセンサ信号を修正するための補償信号基準値は、北および南のピーク値の平均をとることにより決定される。上記のステップはＸ−軸に対して繰返され、そうしてＸ−軸センサ信号は公称地球磁界レベルに調整され、次に補償信号基準値が、東および西のピークの平均をとることにより決定される。最後に、コンパスはより低い最大出力信号を有する軸に対する基準化因子を決定し、Ｘ−軸およびＹ−軸センサ間のいかなる出力の分散も補償する。これで初期較正モードが完了する。通常較正モードは、コンパスがその方向表示モードで動作するときはいつでも有効である。通常の較正に対し、ＭＲセンサは既に公称地球磁界レベルに調整され、初期補償信号基準値は決定されているため、補償信号基準値は自動的に、新しいピークが反対のまたは直交する軸に対して決定されるときはいつでも、各軸に対し調整または更新される。通常コンパス動作の間、移動体が駆動されているとき、Ｘ−軸およびＹ−軸センサデータは、サンプリングされストアされる。Ｙ −軸ピーク（たとえば北または南）が得られるとき、Ｙ−軸ピークはＸ−軸の基準値に対応するはずであるため、対抗するＸ−軸（東／西）信号基準値は調整または更新され得る。したがって、対抗する軸に対し新しいピークが得られるときはいつでも、北／南または東／西軸は補償される。これは各ピークに対し一度行なわれ、そのため各軸はどんな点火またはパワーアップサイクルの間にも、二度調整または補償され得る。ゾーンスイッチ８４が、磁界と真の北との間の角度の違いを補償するために用いられる。１５のゾーン（ゾーン１ないし１５）があり、そのうち１１が米国をカバーする。コンパスは、センターゾーン（ゾーン８）から約±２８゜変化するゾーンを提供する。米国内では、センターゾーンからのばらつきは、約−１２゜ないし＋２８°（ゾーン１ないし１１）の範囲である。ゾーンエントリモードは、電流ゾーンの設定がディスプレイに現れるまで、ゾーンスイッチ８４を駆動し維持することにより投入される。ディスプレイが次に、ゾーンスイッチ８４を繰返し駆動することにより、ゾーン１ないし１５へと循環してもよい。所望のゾーンがディスプレイされたとき、ゾーンスイッチ８４を解放することにより、ゾーンエントリモードを脱出し、不揮発性メモリ内に新しいゾーン設定をストアするだろう。以下に説明するように、ＭＲセンサデータをフィルタ処理するために、コンパスにはディジタル遅れフィルタの形式のソフトウェアフィルタが設けられている。付加えて、コンパスのディスプレイが「Ｎ」および「ＮＥ」といった２つの八分円の間で振動することを防ぐために、ディスプレイは時間に関し鈍化されており、そのため新しい機首方位は同じ機首方位データが約１．５秒間存続するまでディスプレイされるだろう。この実施例のディスプレイダンピング技術は、以下に述べられる。代替の電子回路は図１３に示される。この回路はサポート回路の多くを、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に組入れる。図１３の図面より自明である。第２の実施例の動作第２の実施例の動作は、図１４ないし１８を参照して述べられる。説明および理解の便宜を図るため、制御プログラムのメインループが、図１４Ａおよび１４Ｂを参照して最初に説明される。初期較正モードは図１５Ａおよび１５Ｂのフローチャートにルーチンとして示される。通常較正モードは、図１６のフローチャートに示される。さらに、センサオフセット電圧の計算は、図１７を参照して説明され、図１８のフローチャートに示される。メインループ動作図１４Ａおよび１４Ｂを参照して、コンパス動作がマイクロコンピュータ３８ ′の制御プログラムのメインループとの関連で述べられる。プログラムはスタートブロック４００で開始する。ブロック４０２で、マイクロコンピュータは、添加スイッチがターンオンされマイクロコンピュータが制御プログラムの実行のために初期化されるとき、リセットされる。ブロック４０３で、マイクロコンピュータは以下に説明するとおりいかなるユーザの入力も通訳する。プログラムは、検索データブロック４０４に進み、マイクロコンピュータにＡ／Ｄコンバータ４２′の出力で代わる代わるＹ−軸およびＸ−軸信号の読出しをさせる。センサオフセット電圧を計算するためのサブルーチンは、検索データブロック４０４内に組入れられ、これについては図１８を参照して以下に述べる。プログラムはテストブロック４０６に進み、データは検索の準備ができているかどうかを決定する。もしそうでなければ、図示のようにプログラムはブロック４０３にループバックする。もしデータが検索に対する準備ができていれば、プログラムはテストブロック４０８に進み、新しい信号データがＡ／Ｄコンバータ４２′の読出可能な範囲外であるかどうかを決定する。もしそうであれば、プログラムはブロック４１０に進む。もしコンパスが初期較正モードにあれば、Ｄ／Ａコンバータ４４′の設定において８カウントの変化を引起こし、対応するＹ−軸センサまたはＸ−軸センサの電流ストラップ１８を通るオフセット電流を変化させ、センサ信号を調整し、そのようにしてＡ／Ｄコンバータの読出可能な範囲内となる。もしコンパスが通常動作モードにあれば、ブロック４１０における動作はない。次に、プログラムはブロック４０３にループバックする。もしテストブロック４０８において、センサ信号がＡ／Ｄコンバータ４２′による読出が可能でなければ、プログラムはブロック４１２に進み、センサ信号におけるノイズを減少させるために、ディジタル遅れフィルタにより適切にデータがフィルタ処理される。説明した実施例の通り、ディジタル遅れフィルタは、以下の形を有する。Ｘ_p（t）＝Ｘ_p（t-1）＋Ｋ^★（Ｘ_u（t）−Ｘ_p（t-1））ここで、Ｘ_F（ｔ）は、時間（ｔ）でフィルタ処理された値であり、Ｘ_F（ｔ−１）は、時間（ｔ−１）でフィルタ処理された値であり、Ｘ_u（ｔ）は、時間（ｔ）でフィルタ処理されていない値であり、もしコンパスが初期較正モードにあれば、以下の通りとなる。またはもしコンパスが通常動作モードにあれば以下のとおりとなる。次に、プログラムはブロック４１４に進み、移動体の磁界から生じる偏差に対しコンパスを補償する。ブロック４１４は、以下に詳細に説明する図１５Ａ、１５Ｂおよび１５Ｃのフローチャートで示されるサブルーチンを表わす。ブロック４１４から、プログラムはテストブロック４１６に進み、ブロック４１４の偏差補償手順がＤ／Ａコンバータ４４′の出力を変化させ、したがってセンサの電流ストラップ１８におけるオフセット電流を変化させたかどうかを決定する。もしそうであれば、プログラムはブロック４０３にループバックする。もしそうでなければ、プログラムはブロック４１８に進み、より低い最大出力を有するＹ−軸またはＸ−軸信号に対し、基準化因子を与えてＸ−軸およびＹ−軸信号のピーク値間の大きさの違いを補なうことにより、データを基準化する。ブロック４２０で、動作しているレジスタからマイクロコンピュータ３８′のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）内の割当てられたロケーションにデータをコピーすることにより、新しい信号データがストアされる。次に、プログラムはブロック４２２に進み、マイクロコンピュータは、各軸における信号の傾向を調べることにより、それらが各軸に対する信号データのピーク値を発生するときに検出し、対抗する軸の信号基準値と実際の信号の値との間の違いを検出し、２つのカウントの基準調整のサインを決定する。各軸に対するピーク値および信号基準調整値は次に、決定されたときにＲＡＭ内にストアされる。次に、プログラムはブロック４２４に進み、機首方位の角度がＸ−軸およびＹ−軸信号のアークタンジェント関数として表わされる既知の関数の関係を用いて、マイクロコンピュータに移動体の機首方位の角度を決定させる。ブロック４２６において、度数の単位で表わされる機首方位の角度は、ＲＡＭ内にストアされる。ブロック４２６において機首方位の角度がストアされた後、プログラムはテストブロック４２８に進み、コンパスがゾーン設定モードにあるかどうかを決定する。もしあれば、プログラムはブロック４０３に進み、ユーザの入力を通訳してそのような入力に従ってディスプレイを制御する。こうして操作者は地理的なゾーンおよび対応するバリエーションの角度を選択し、移動体の地理的なロケーション次第である、真の北からの地球磁界の磁気的な角度のバリエーションに対する補償をする。もしブロック４２８でコンパスがゾーン設定モードにないと決定されれば、プログラムはブロック４３２に進み、バリエーションの補償角度をブロック４２６によりストアされた磁気機首方位に加算する。こうしてマイクロコンピュータは移動体の真の機首方位に対応する出力信号を発生することができる。プログラムは次にブロック４３４に進み、ディスプレイのメモリにストアされた真の機首方位の信号を更新する。このブロックではまた、度数で表わされた機首方位を、８つの主要コンパス点、すなわち基本のおよび中間基本点の１つで表わされる機首方位の角度に変換する。コンパスのディスプレイにおける変化は、４レベルのプログレッシブダンピング技術を用いて鈍化される。各レベルは次第に長くなる持続時間を利用する。各レベルに対する典型的な時間の長さは、１から４までそれぞれ、１．３秒、１．８秒、２．２秒、および２．８秒である。ディスプレイ更新に対して用いられるダンピングレベルは、新しいディスプレイが既存のディスプレイと異なる八分円の数に対応する。ブロック４３４から、プログラムはブロック４０３にループバックする。偏差補償の初期較正モード初期較正モードにおけるこのシステムの動作を、図１５Ａおよび１５Ｂを参照して以下に述べる。上記のように、初期較正モードにおいて、センサオフセット電流は、予め定められた測定範囲内である読出可能なセンサ信号を発生するのに必要なものとして最初に変化させられる。信号のピーク値はまた、センサのオフセット電流を変化させることにより公称地球磁界レベルに調整される。補償信号基準値は次に、それぞれの軸に対しピークセット値が決定されるときに、各軸に対し決定される。初期較正モードを開始するために、操作者はたとえば約２分の１秒という予め定められた時間較正スイッチ８２を押圧し閉じ続けて駆動する。これに従いディスプレイは「ＣＡＬ」を表示し、操作者にコンパスが初期較正モードにあることを確認する。次に操作者は移動体をおよそ２周駆動してコンパスを較正してもよい。移動体がこのようなコースを通過するにつれて、ピーク（たとえば北）およびピークセット（たとえば北／南または東／西）の値を得る。マイクロコンピュータ３８′は次に、各軸に対しその軸に対する各ピークが決定されるときに補償信号基準値を決定する。移動体が２周して駆動された後、マイクロコンピュータはカウントされた６つのピーク（たとえば北または南）を有することになり、第２および第６が方向的に対応する（北および南）とすれは、自動的に初期較正モードを脱出し、「ＣＡＬ」ディスプレイはターンオフされる。偏差補償を実行するための制御プログラム（図１４Ａのブロック４１４に示される）は、図１５Ａおよび１５Ｂを参照してより詳細に以下述べられる。補償ルーチンはテストブロック４３６で開始し、コンパスが初期較正モードにあるかどうかを決定する。もしそうでなければ、プログラムは、図１６を参照して後に説明される通常較正モード４８０での動作に進行する。もしコンパスが初期較正モードにあれば、プログラムはブロック４３８で示されるそのモードに対するルーチンに進む。第１に、ブロック４４０でコンパスのディスプレイに対し時間の遅延の値を０に設定する。これは、通常コンパス動作において用いられる時間の遅延を不能化し、瞬間的な変化が発生したときのみ表示された方向における変化を鈍化させる。次に、プログラムはテストブロック４４２に進行し、現在の軸においてピークセットが発生したかどうかを決定する。（このルーチンにおいて、プログラムはＸ−軸およびＹ−軸信号に対し代わる代わる実行される。フローチャートでは、「現在の」軸という用語は、その軸に対しプログラムがそのときに実行されていることを意味する。）もし現在の軸においてピークセットがなければ、プログラムはテストブロック４４４に進み、ピークが現在の軸において有効化されたかどうかを決定する。もしそうでなければ、テストブロック４４６において信号がピーク検出範囲外であるかどうかを決定する。もしそうであれば、マイクロコンピュータ３８′はＤ／Ａコンバータ４４′の設定を８カウント調整し、電流ストラップ１８におけるオフセット電流を変化させ、そのためセンサ信号はピーク検出を可能にするのに十分な読出可能Ａ／Ｄ範囲内となるように調整される。これはブロック４４８で行なわれる。次に、プログラムは新しいデータのためにメインループにリターンする。もしブロック４４４において、ピークが現在の軸において有効化されたと決定されれば、プログラムはテストブロック４５２に分岐する。ここで第１のピークが公称地球磁界レベルに調整されたかどうかを決定する。もしそうでなければ、プログラムはブロック４５４に進み、ピークが公称レベルとなるようにセンサに対しオフセット電流を調整する。（上記の公称レベルとは、約２００mGaussの地球磁界に対応する信号である。）次に、ブロック４５６はピーク、ピーク検出および平均値をリセットし、プログラムはブロック４５０での新しいデータのためのメインループにリターンする。もしテストブロック４５２において、第１のピークが公称レベルに調整されたと決定されれば、プログラムは、第２のおよび第６のピークが両方とも発生したかどうかを決定するために、テストブロック４５３に進行する。もしそうでなければ、ブロック４６０においてプログラムはブロック４１６のメインループにリターンし、機首方位を処理する。もし両方のピークが発生していれば、テストブロック４５８でこれらが方向的に対応するかどうかを決定する。もしそうでなければ、ブロック４５５において初期較正を再開し、プログラムは新しいデータのためのメインループであるブロック４５７にリターンする。もし両方のピークが方向的に対応すれば、初期較正脱出基準に達したことになり、較正フラグがブロック４６２で設定される。次に、ブロック４６４において較正カウンタが増分され、コンパスが較正された回数を追跡し続ける。次に、プログラムはブロック４６６に進み、不揮発性メモリ内に較正値をストアする。これはＤ／Ａコンバータ４４′での値、基準化因子、補償信号基準値、ピーク値および較正フラグをストアするレジスタの値を含む。次に、プログラムはブロック４６８に進み、コンパス動作定数を再ロードする。このステップは、ＥＥＰＲＯＭを再ロードし、通常の較正に対する較正のステップサイズ（典型的には２カウント）を含む較正値をそれぞれの記憶ロケーションにストアすることを含む。次に、プログラムはブロック４７０で示される新しいデータのためのメインループにリターンする。もしテストブロック４４２において、ピークセットが現在の軸にあると決定されれば、プログラムはテストブロック４７２に進み現在の軸において新しい有効ピークがあるかどうかを決定する。もし答がノーであれば、プログラムは前述のブロック４５３に進む。もし新しい有効ピークがあれば、プログラムはブロック４７４に進み、ピークセットの値の平均を計算することにより信号基準値を決定する。次に、プログラムはブロック４７６に進み、基準化因子を計算する。基準化因子はＸ−軸およびＹ−軸センサの１方の出力を、他方に整合させるために用いられ、この目的のために、より低い信号レベルを有するその軸からの信号は基準化因子により乗算され、より大きな信号レベルを有するセンサに基準化する。基準化因子は、より大きな信号のピーク値をより低い信号のピーク値で除算することにより計算される。ブロック４７６の後、プログラムはブロック４７８で示される新しいデータのためのメインループにリターンする。通常補償モード周囲の磁界において長期ベースで発生し得るいかなる変化に対する補償も行なうために、初期較正の後の長期の較正をコンパスに設けることが望ましい。この目的のために、コンパスがその方向表示モードで動作するときはいつでも、通常較正が自動的に実行される。コンパスは、点火スイッチが作動され、初期較正モードが作動しないときはいつでもこのモードで動作する。一般的に、通常較正モードにおいて、Ｘ−軸およびＹ−軸センサ信号がサンプリングされストアされる。直交する軸において信号基準値で発生するはずである、新しいピークが１つの軸に対し得られるときはいつでも、調整値はストアされて後に補償信号基準値を調整するために用いられる。これは、ストアされた信号基準調整を既存の信号基準値に加算することにより達成される。通常補償の間、各軸に対する補償信号基準値は、コンパス動作の各点火またはパワーアップサイクルの間、１度、および好ましくは対抗する軸における新しいピーク各々に対して１度ずつ２度調整される得る。この補償は適切にも、下記のようなウォームアップ遅延の後、Ｘ−軸およびＹ− 軸の各々における第１のピークの発生の際に実行される。通常較正モードにおける動作は、図１６のフローチャートを参照してさらに説明される。通常較正モードはブロック４８０で開始し、テストブロック４８２でピークおよび信号基準調整情報が準備状態であるかどうかを決定する。もしそうでなければ、プログラムはブロック４９６で示されるように、データ信号の処理を続ける。もしピークおよび信号基準調整情報が準備されていれば、プログラムはブロック４８４に進み、点火スイッチがターンオンされた後５分間通常較正を遅延させる効果を有するマイクロコンピュータ３８′のパワーアップタイマが、５分よりも長いかどうかを決定する。もしブロック４８４での答かノーであれば、プログラムはブロック４９４に進み、有効ピークフラグをリセットし、次にプログラムはデータ処理を続ける。もしタイマが５分より長ければ、プログラムはテストブロック４８６に進み、既に得ているピーク情報がパワーアップサイクルにおいて既に用いられたかどうかを決定する。もしそうであれば、プログラムはブロック４９４に進み有効ピークフラグをリセットし、データ処理は続行する。もしピーク情報がまだ用いられていなければ、プログラムはブロック４８８に進みフラグを設定し、このピークがこのパワーアップサイクルにおいて用いられたことを示す。次に、ブロック４９０において、信号基準調整値が補償信号基準値に加算される。たとえば、Ｘ−軸ピークにおいて、Ｘ −軸ピークの時点でもしＹ−軸の測定された信号がＹ−軸信号基準値と等しくなければ、信号基準値はＹ−軸測定値に対し２カウント調整される。次に、プログラムはブロック４９２に進み、補償信号基準値、すなわち各軸に対する新しい基準値をストアする。ブロック４９４において、有効ピークフラグがリセットされ、プログラムはしたがってブロック４９６に示されるように、データ処理を続ける。センサオフセット計算Ｘ−軸およびＹ−軸センサの各々は、適切な修正が行なわれなければ結果として不正確なまたは使用できないセンサ信号を生じるかもしれないシステムに固有の信号オフセット電圧を有し得る。センサオフセット電圧は、特定のセンサの内部特性よりある程度は生じるかもしれない。さらに、センサオフセット電圧はいくぶん、センサの外部の信号経路より、およびソフトウェアの待ち時間より誘導されるかもしれない。センサオフセット電圧は、前述の移動体の磁界から生じるオフセットからは独立したものである。センサオフセット電圧の例は、図１７に示される。図１７は、Ｙ−軸センサの信号電圧を、それがＡ／Ｄコンバータ４２′の出力で発生するときの時間の関数としてグラフで示すものである。ラインＣおよびＤは、オフセットを伴わない信号を表わす。ラインＣはリセットモードの間発生する信号電圧を表わし、ラインＤはセットモードの間発生する信号電圧を表わす。リセットモードからのラインＣは、磁南成分を示し、セットモードからのラインＤは磁北成分を示す。ラインＣおよびＤは、東または西の機首方位を示す信号電圧の基準値で交差する。０のセンサオフセット電圧を伴う信号は、曖昧さのない明確な方向を示す。センサは同時にセットおよびリセットモード両方での出力信号を有することはない。センサオフセット電圧には一定の条件があり、ここでは信号はリセットおよびセットモードの間、正確な方向の情報がそこから引出されないような値を有する。この条件の一例は、ラインＥに対応するリセット電圧、およびラインＦに対応するセット電圧により表わされる。この条件においては、Ｙ−軸センサは両方のセンサモードでの０の出力電圧を有する。０の値の間の時間においては、引出し可能な方向情報はない。別の条件の例は、センサが同時に両方のセンサモードでの正の信号を有するものである。これは、ラインＡで示されるリセット電圧およびラインＢで示されるセット電圧により表わされる。このようなオフセット条件を取除くために、オフセット電圧較正値が計算され、センサ信号に加算され、オフセットの補償を行なう。このオフセット較正値は、セットデータとリセットデータとの総和の４分の１プラス先に計算されたオフセット値の２分の１として計算される。センサオフセット電圧計算ルーチンは、図１４Ａの検索データブロック４０４内に埋込まれる。「センサオフセット電圧較正（SENSOR OFFSET VOLTAGE CALIBR ATION）」と題されるこのルーチン４０４′は、図１８のフローチャートにより表わされる。このプログラムにおいて、セットおよびリセットモードデートは、ブロック５１０において現在の軸から検索される。次に、テストブロック５１２において、セットおよびリセットデータ両方が同時に０よりも大きいかどうか、またはこれらが同時に０に等しいかどうかを決定する。もしそうでなければ、プログラムはブロック５１６に示されるようにデータ処理を続ける。もしブロック５１４にあれば、センサオフセット較正値は、セットデータプラスリセットデータの４分の１を先の較正オフセット値の２分の１に加算することにより計算される。上記のように、各Ｘ−軸およびＹ−軸に対するセンサオフセット較正値は、ブロック４０４で示されるプログラムステップにおけるセンサオフセットに対する補償のために用いられる。このようにして、そのブロックの下方に向かって処理される信号デートは、センサオフセットに対し修正される。コンパスおよび移動体のミラーの組合せこの発明に従えば、電子コンパスはその全体または一部分が、移動体の内部バックミラーの構造内に組入れられる。このアプリケーションにおいて、センサボード３６（図４参照）は、内部バックミラーアセンブリに装着されてその位置が移動体に対して、または移動体内の適切な遠隔のロケーションに固定されてもよい。コンパスディスプレイ７６′は、移動体のドライバが見るのに好都合なようにミラー構造内に位置付けられてもよい。いくつかの異なる配置は以下に説明される。図１９に示されるように、図１２Ａおよび１２Ｂのコンパス回路は、バックミラー２３４の装着ブラケット２３２の下に固定されるコンパスモジュール２３０内に設置される。図２０に示されるように、このモジュールは、プリズムミラーまたはエレクトロクロムミラーと連絡し、移動体の機首方位がミラーの上方にディスプレイされるようにしてもよい。その代わりとして、図２１に示されるように、ディスプレイ７６′はミラーの後に設置され、移動体内のすベての乗客が透明の領域を通して見ることができるようにしてもよい。図２２Ａおよび２２Ｂは、統合されたコンパスモジュールを示す。この配置において、コンパスモジュール２３０Ａは、コンパスの電子回路（図１２Ａおよび１２Ｂの回路、または図１３の回路）およびディスプレイを収容する。このモジュールはミラー装着ブラケット２３２で支持され、ディスプレイ７６′はミラー２３４の下で見ることができる。独立操作可能なコンパスモジュールが、同様に装着され、ディスプレイまたはナビゲーション目的のためにその他の移動体システムに方向情報を与えてもよい。結論この発明の説明は、特定の実施例に言及して述べられるが、制限的な意味において構成されるものではない。さまざまな変形および修正が当業者により発案されるであろう。この発明の定義は添付の請求の範囲を参照して行なわれる。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項【提出日】１９９５年４月１１日【補正内容】前記ピークの発生と同時に発生する他方のセンサのセンサ信号の値を測定するステップと、もし測定値と前記基準値との間に差異かあれば、その差異に従って基準値を調整するステップとを含む、移動体コンパスの偏差補償を更新するための方法。６．前記センサは磁気抵抗センサである、請求項５に記載の方法。７．前記コンパスは、移動体が駆動されているとき２つのスイッチ状態のうち１つの状態にあるスイッチを有する移動体内に設置され、前記調整するステップは、前記スイッチが前記１つの状態にあり別の状態にスイッチされない時間の間に予め定められた回数実行される、請求項５に記載の方法。８．磁気コンパス内の磁気抵抗センサに対するオフセット較正値を決定する方法であって、前記コンパスは電子回路および前記センサからの出力信号を処理するためのマイクロコンピュータを含み、前記センサはリセットモードとセットモードとの間で代わる代わるバイアスされ、前記方法は、リセット信号およびセット信号の両方が、同時に０に等しいかまたは０よりも大きいかどうかを決定するステップと、もしそうであれば、センサオフセット較正値を計算するステップとを含む、オフセット較正値を決定する方法。９．計算する前記ステップは、セット信号値とリセット信号値との総和の４分の１を、前回較正値が計算されたのと同じ方法で計算された先のセンサオフセット較正値の２分の１に加算するステップを含む、請求項８に記載の方法。１０．互いにおよび移動体のそれぞれの軸に対し予め定められた角度の関係で配向された第１および第２のセンサを含む型の移動体内電子コンパスを補償するための方法であって、前記方法は、各センサに対する補償基準信号値を決定するステップと、センサのうち１方のセンサ信号におけるピークの発生を検出するステップと、前記ピークの発生と同時に発生する他方のセンサのセンサ信号の値を測定するステップと、もし測定値と基準値との間に差異があれば、その差異に従って基準値を調整するステップとを含む、電子コンパスを補償するための方法。１１．移動体内で使用するための、地球の磁界を検出するための磁気抵抗センサを備える電子コンパスと、前記センサに結合され、前記移動体の方向を示す信号を発生するための電子回路と、前記回路に結合され、前記方向をディスプレイするための電子ディスプレイと、バックミラーとの組合せであり、前記電子ディスプレイは前記移動体の駆動者が見るために前記ミラー上に配置される、システム。１２．前記センサおよび前記電子回路は前記ミラー上に装着される、請求項１１に記載のシステム。１３．移動体における電子コンパスを補償するための方法であって、前記コンパスは、互いに予め定められた角度の関係で、および移動体のそれぞれの軸に関して予め定められた角度の関係で配向された第１および第２のセンサを備え、第１および第２のセンサは各々、オフセット磁界を発生するための調整可能なオフセット磁界発生器を有し、前記オフセット磁界と外部磁界とに応答し、前記磁界の組合せをそれぞれが表わす第１および第２の電子信号を発生するためのものであり、前記外部磁界は地球磁界と移動体の偏差磁界との組合せであり、前記方法は、磁界発生器を各センサのセンサ信号の値がおよそ公称値と等しくなるように調整するステップと、各センサのセンサ信号の最大および最小ピーク値を測定するステップと、各センサに対する補償基準信号値を最大および最小ピーク値の平均として決定するステップと、各センサに対して前記基準値をストアするステップと、各センサに対する前記基準値を、各センサに対応する偏差が補償された信号を与えるために、センサ信号の値と組合せるステップとを含む、移動体における電子コンパスを補償するための方法。１４．センサのうち１方の各々のセンサ信号の前記ピーク値の１つの発生を検出するステップと、前記ピークの発生と同時に発生するセンサのうち他方のセンサ信号の値を測定するステップと、もし測定値と基準値との間に差異があれば、その差異に従って基準値を調整するステップとを含む、請求項１３に記載の方法。１５．前記センサの各々にセンサ信号の最大および最小ピーク値のセットを生じさせるようなコースを通して移動体を駆動するステップを含む、請求項１３に記載の方法。１６．前記コースは２周を含む、請求項１５に記載の方法。１７．前記コースは、前記センサに、移動体を同じ方向に配向して両方が発生する第２および第６のピークを伴なう６つのピークを生成させる、請求項１６に記載の方法。１８．測定、決定、ストア、および組合せの前記ステップは、各センサに対する最大および最小ピーク値の各セットに対し、順次的に実行される、請求項１５に記載の方法。１９．調整する前記ステップは、各センサのセンサ信号の第１のピーク値の発生の際に実行される、請求項１５に記載の方法。２０．決定する前記ステップは、各センサのセンサ信号のピーク値の第１のセットの発生の際に、そのようなピーク値の平均を計算することにより実行される、請求項１３に記載の方法。２１．請求項１３に記載の方法であって、前記コンパスは前記方法のステップを実行するためのデジタル電子回路を備え、前記回路は手動による駆動可能な較正スイッチを備え、前記方法は、前記方法を開始するために前記較正スイッチを駆動するステップと、予め定められた基準に応答して前記電子回路により前記方法を自動的に終了させるステップとを含む、請求項１３に記載の方法。２２．前記予め定められた基準は、移動体を同じ方向に配向して両方か発生する第２および第６のピークを伴なうセンサの信号における６つのピークの検出を含む、請求項２１に記載の方法。２３．前記コンパスは、制限された測定範囲を有する信号測定手段を伴うデジタル電子回路を含み、各センサのセンサ信号の最大ピーク値が測定範囲外であるかどうかを決定するステップと、もしそうであれば、磁界発生器の予備調整を行ない、センサ信号が測定範囲内となるようにするステップとを含む、請求項１３に記載の方法。２４．前記電子回路の測定手段はＡ／Ｄコンバータを含み、前記磁界発生器はＤ／Ａコンバータを含み、調整を行なうステップは、予め定められ、固定された増分によりＤ／Ａコンバータの調整を行なうステップを含む、請求項２３に記載の方法。２５．第１のセンサのセンサ信号のピーク値を、第２のセンサのセンサ信号のピーク値で除算することにより得られる量に等しい基準化因子を計算するステップと、第２のセンサからのセンサ信号を前記基準化因子で乗算するステップとを含む、請求項１３に記載の方法。２６．前記コンパスは、調整、測定、決定、ストア、および組合せのステップを実行するためのデジタル電子回路を含み、前記回路は、バリエーションの補償を開始して真の北に関する機首方位の表示を生成するためのゾーンスイッチを含み、磁気機首方位角度を前記センサの偏差補償された信号の予め定められた関数として計算するステップと、各々が、関連付けられた予め定められたバリエーションの角度を有する複数のゾーンから地理的なゾーンを選択し、選択されたゾーンにおいてコンパスの動作のためのバリエーションの補償を提供するステップと、バリエーション補償角度を磁気機首方位角度の選択されたゾーンに加算するステップとを含む、請求項１３に記載の方法。２７．前記コンパスは、調整、決定、計算、およびストアのステップを実行するためのデジタル電子回路を含み、前記回路は移動体の機首方位をディスプレイするためのディスプレイを含み、移動体の機首方位を計算するステップと、移動体の機首方位をストアするステップと、ストアされた移動体の機首方位をディスプレイ上にディスプレイするステップと、移動体の機首方位の変化が発生した後予め定められた時間のインターバルまでディスプレイの変化を遅延させるステップとを含む、請求項１３に記載の方法。２８．遅延させる前記ステップは、移動体の機首方位の変化とともに直接変化する時間のインターバルによりディスプレイの変化を遅延させることにより実行される、請求項２７に記載の方法。２９．移動体における偏差に対し補償された電子コンパスの偏差補償を維持するための方法であって、前記コンパスは、互いに予め定められた角度の関係で、および移動体のそれぞれの軸に関し予め定められた角度で配向された第１および第２のセンサを含む型であり、前記第１および第２のセンサは外部磁界に応答し、前記外部磁界をそれぞれ表わす第１および第２のセンサ信号を発生するためのものであり、前記外部磁界は地球磁界と移動体の偏差磁界との組合せであり、それぞれのセンサの偏差補償に対し、第１および第２のセンサ信号とそれぞれ結合するための、第１および第２のセンサにそれぞれ対する第１および第２の補償基準信号値をストアするステップと、前記移動体を道路上で駆動するステップと、第１および第２のセンサ信号のうち１方の各々におけるピーク値の発生を検出し、前記発生したときにセンサ信号のうち他方の値を測定するステップと、もしセンサ信号のうちいずれかの測定値とそれぞれの補償基準信号値との間に差異があれば、その差異に従って基準値を調整するステップとを含む、電子コンパスの偏差補償を維持するための方法。３０．検出するステップは、第１および第２のセンサ信号における第１および第２のピーク値の発生を検出するステップを含む、請求項２９に記載の方法。３１．前記調整するステップは、値の増分を加算または除算することにより信号基準値を変化させることにより実行され、測定値により近い新しい基準値を得る、請求項３０に記載の方法。３２．移動体のエンジンが始動された後予め定められた時間のインターバルの間検出するステップの実行を遅延させるステップを含む、請求項２９に記載の方法。３３．移動体における電子コンパスを補償するための方法であって、前記コンパスは、互いに予め定められた角度の関係で、および移動体のそれぞれの軸と予め定められた角度の関係で配向された第１および第２のセンサを備える型のものであり、第１および第２のセンサは各々調整可能なオフセット磁界発生器を有し、前記オフセット磁界および外部磁界に応答し、前記磁界の組合せをそれぞれ示す第１および第２の電子信号を発生するためのものであり、前記外部磁界は地球磁界と移動体の偏差磁界との組合せであり、（１）以下の方法ステップ２、３、４および５を実行することにより、コンパスの初期偏差補償に対し約２周に等しい方向の変化を伴う経路を通して移動体を駆動するステップと、（２）磁界発生器を調整し、各センサのセンサ信号の値がおよそ公称値と等しくなるようにするステップと、（３）各センサのセンサ信号の最大および最小ピーク値を測定するステップと、（４）各センサに対する補償基準信号値を、最大および最小ピーク値の平均として決定するステップと、（５）それぞれセンサの偏差補償のために、第１および第２のセンサ信号の値とそれぞれ組合せるために、第１および第２のセンサに対しそれぞれ第１および第２の補償基準信号をストアするステップと、（６）以下の方法ステップを実行することにより、コンパスの偏差補償を更新するために、方向の変化を伴う経路を通して移動体が駆動されている間にコンパスを動作するステップとを含み、以下の方法ステップとは、（７）第１および第２のセンサ信号のうち１方の各々におけるピーク値の発生を検出し、前記発生のときにセンサ信号のうち他方の値を測定するステップと、（８）もしセンサ信号のいずれかの測定値とそれぞれの補償基準信号値との間に差異があれば、その差異に従って基準値を調整するステップである、移動体における電子コンパスを補償するための方法。３４．デジタル遅れフィルタにより前記センサの各々のセンサ信号をフィルタ処理するステップを含む、請求項３３に記載の方法。３５．前記フィルタ処理ステップは、以下の形式の伝達関数を有するデジタル遅れフィルタにより実行され、それは、Ｘ_P（t）＝Ｘ_P（t-1）＋Ｋ^★（Ｘ_u（t）−Ｘ_P（t-1）），ここでＸ_F（ｔ）は時間（ｔ）でフィルタ処理された値であり、Ｘ_F（ｔ−１）は時間（ｔ−１）てフィルタ処理された値てあり、Ｘ_u（ｔ）は時間（ｔ）でフィルタ処理されていない値であり、ここで、もし初期偏差補償が実行されていれば、または、もし更新偏差袖償が実行されていれば、である、請求項３４に記載の方法。３６．移動体における電子コンパスを補償するためのシステムであって、前記コンパスは、互いに予め定められた角度の関係で、および移動体のそれぞれの軸と予め定められた角度の関係て配向される第１および第２のセンサを含む型であり、第１および第２のセンサは各々オフセット磁界を発生するための調整可能なオフセット磁界発生器を有し、前記オフセット磁界と外部磁界とに応答して、前記磁界の組合せをそれぞれ表わす第１および第２の電子信号を発生するためのものであり、前記外部磁界は地球磁界と移動体の偏差磁界との組合せであり、前記システムは、磁界発生器を調整して各センサのセンサ信号の値がおよそ公称値に等しくなるようにするための手段と、移動体の機首方位が変化するときに各センサのセンサ信号の最大および最小値を測定するための手段と、最大および最小ピーク値の平均として各センサに対する補償基準信号値を決定するための手段と、各センサに対する前記基準信号値をストアするための手段と、各センサに対する前記基準信号値をセンサ信号の値と組合せ、各センサに対応する偏差が補償された信号を提供するための手段とを含む、移動体における電子コンパスを補償するためのシステム。３７．移動体における偏差に対する補償が行なわれた電子コンパスの偏差補償を維持するためのシステムであって、前記コンパスは、互いに予め定められた角度の関係で、および移動体のそれぞれの軸と予め定められた角度の関係で配向される第１および第２のセンサを含む型であり、前記第１および第２のセンサは外部磁界に応答し前記外部磁界をそれぞれ表わす第１および第２のセンサ信号を発生するためのものであり、前記外部磁界は地球磁界と移動体の偏差磁界との組合せであり、前記システムは、それぞれのセンサの偏差補償のための、第１および第２のセンサ信号の値とそれぞれ組合わせるための、第１および第２のセンサに対する第１および第２の補償基準信号値をそれぞれストアするための手段と、移動体の動作の間、第１および第２のセンサ信号のうち一方の各々におけるピーク値の発生を検出するため、および前記発生のときにセンサ信号のうち他方の値を測定するための手段と、センサ信号のいずれかの測定値とそれぞれの補償基準信号値との間の差異に従い、基準値を調整するための手段とを含む、電子コンパスの偏差補償を維持するためのシステム。３８．移動体における電子コンパスを補償するためのシステムであって、前記コンパスは、互いに予め定められた角度の関係で、および移動体のそれぞれの軸と予め定められた角度の関係で配向される型のものであり、第１および第２のセンサは各々、オフセット磁界を発生するための調整可能なオフセット磁界発生器を有し、前記オフセット磁界および外部磁界に応答してそれぞれ前記磁界の組合せを表わす第１および第２の電子信号を発生するためのものであり、前記外部磁界は地球磁界と移動体の偏差磁界との組合せであり、前記システムは、磁界発生器を調整して各センサのセンサ信号の値がおよそ公称値と等しくなるようにするための手段と、移動体の機首方位が変化するときに各センサのセンサ信号の最大および最小ピーク値を測定するための手段と、最大および最小ピーク値の平均として各センサに対する補償基準信号値を決定するための手段と、それぞれのセンサの偏差補償のために、第１および第２のセンサに対しそれぞれ第１および第２の補償基準信号値をストアするための手段と、第１および第２のセンサ信号のうち１方の各々におけるピーク値の発生を検出し、前記発生のときにセンサ信号のうち他方の値を測定するための手段を含む、移動体が駆動されている間にコンパス動作の間コンパスの偏差補償を更新するための手段と、センサ信号のいずれかの測定値とそれぞれの補償基準信号値との差異に従い、基準信号値を調整するための手段とを含む、移動体における電子コンパスを補償するためのシステム。３９．磁気コンパスにおける磁気抵抗センサに対するオフセット較正値を決定する方法であって、前記コンパスは電子回路および前記センサからの出力信号を処理するためのマイクロコンピュータを含み、前記センサはリセットモードとセットモードとの間で代わる代わるバイアスされ、前記方法は、リセット信号およびセット信号の両方が同じサインであり同時に非ゼロであるかどうかを決定するステップと、もしそうであれば、センサオフセット較正値を計算するステップとを含む、磁気コンパスにおける磁気抵抗センサに対するオフセット較正値を決定する方法。４０．計算する前記ステップは、セット信号値とリセット信号値との総和の予め定められた少数部を、前回較正値が計算されたのと同じ方法で計算された先行するセンサオフセット較正値の予め定められた少数部に加算するステップを含む請求項３９に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ハセルハン，ハワード・ジェイ・ジュニアアメリカ合衆国、49424 ミシガン州、ホランド、オーク・フォレスト・ドライブ、 2477 (72)発明者スキアビーク，ケニス・エルアメリカ合衆国、49464 ミシガン州、ズィーランド、フェアビュー・レーン、8644 (72)発明者ショフィールド，ケニスアメリカ合衆国、49423 ミシガン州、ホランド、クレストリッジ・コート、4793

Claims

【特許請求の範囲】１．移動体のコンパスにおいて偏差磁界の効果を補償するための方法であって、前記コンパスは、外部磁界に応答し、前記外部磁界を表わす電子信号を発生するための第１および第２の磁気抵抗センサを含み、前記外部磁界は地球磁界と移動体の偏差磁界との組合せであり、前記第１および第２のセンサは互いに予め定められた角度の関係で配向され、前記移動体のそれぞれの軸と予め定められた角度の関係で整列し、前記センサの各々は、そこに当たる偏差磁界の少なくとも一部を無効化するための手段を含み、前記方法は、各センサのセンサ信号の値が地球磁界の値にほぼ対応する公称値と異なるかどうかを決定するステップと、もしそうであれば、各センサに当たる磁界を調整するための前記無効化手段を用いてセンサ信号を公称値におよそ等しい値に調整するステップと、各センサ信号の最大および最小ピーク値を決定するステップと、各センサ信号の前記ピーク値の平均を決定するステップと、それぞれの平均値に従って各センサ信号の実際の値を数学的に補償するステップとを含む、偏差磁界の効果を補償するための方法。２．移動体コンパスにおいて偏差磁界の効果を補償するための方法であって、前記コンパスは、外部磁界に応答して前記外部磁界を表わす電子信号を発生するための第１および第２の磁気抵抗センサを含み、前記外部磁界は地球磁界と移動体の偏差磁界との組合せであり、前記第１および第２のセンサは互いに予め定められた角度の関係で配向され、前記移動体のそれぞれの軸と予め定められた角度の関係で整列し、前記センサの各々は、そこに当たる偏差磁界の少なくとも一部を無効化するための手段を含み、前記コンパスはさらに、前記信号が予め定められた測定範囲内であるとき前記信号を測定するための手段を有するデジタル電子回路を含み、前記方法は、各センサのセンサ信号の値が前記測定範囲内であるかどうかを決定するステップと、もしそうでなければ、前記センサに当たる磁界の少なくとも一部を無効化するための無効化手段を用いてセンサ信号を前記範囲内の値に減少させるステップとを含む、偏差磁界の効果を補償するための方法。３．各センサのセンサ信号の値が、地球磁界におよそ等しい公称値よりも大きいかどうかを決定するステップと、もしそうであれば、各センサに当たる磁界の少なくとも一部を調整するための前記無効化手段を用いてセンサ信号を公称値におよそ等しい値に調整するステップとを含む、請求項２に記載の方法。４．各センサ信号の最大および最小ピーク値を決定するステップと、各センサ信号に対し各センサ信号の前記ピーク値の平均に等しい基準値を決定するステップと、それぞれの基準値に従って各センサ信号の実際の値を数学的に補償するステップとを含む、請求項３に記載の方法。５．移動体コンパスの偏差補償を更新するための方法であって、前記コンパスは、外部磁界に応答して前記外部磁界を表わす電子信号を発生するための第１および第２のセンサを含み、前記外部磁界は地球磁界と移動体の偏差磁界との組合せであり、前記第１および第２のセンサは互いに予め定められた角度の関係で配向され、前記移動体のそれぞれの軸と予め定められた角度の関係で整列し、各センサ信号に対する基準値をストアするメモリを含み、各センサに対する前記基準値は、先行するある時にそれぞれのセンサに対する偏差補償を提供するためのオフセット値に等しく、前記方法は、センサのうち１方のセンサ信号におけるピークの発生を検出するステップと、前記ピークの発生と同時に発生する他方のセンサのセンサ信号の値を測定するステップと、もし測定値と前記基準値との間に差異があれば、その差異に従って基準値を調整するステップとを含む、移動体コンパスの偏差補償を更新するための方法。６．前記センサは磁気抵抗センサである、請求項５に記載の方法。７．前記コンパスは、移動体が駆動されているとき２つのスイッチ状態のうち１つの状態にあるスイッチを有する移動体内に設置され、前記調整するステップは、前記スイッチが前記１つの状態にあり別の状態にスイッチされない時間の間に予め定められた回数実行される、請求項５に記載の方法。８．磁気コンパス内の磁気抵抗センサに対するオフセット較正値を決定する方法であって、前記コンパスは電子回路および前記センサからの出力信号を処理するためのマイクロコンピュータを含み、前記センサはリセットモードとセットモードとの間で代わる代わるバイアスされ、前記方法は、リセット信号およびセット信号の両方が、同時に０に等しいかまたは０よりも大きいかどうかを決定するステップと、もしそうであれば、センサオフセット較正値を計算するステップとを含む、オフセット較正値を決定する方法。９．計算する前記ステップは、セット信号値プラスリセット信号値の４分の１を、前回較正値が計算されたのと同じ方法で計算された先のセンサオフセット較正値の２分の１に加算するステップを含む、請求項８に記載の方法。１０．互いにおよび移動体のそれぞれの軸に対し予め定められた角度の関係で配向された第１および第２のセンサを含む型の移動体内電子コンパスを補償するための方法であって、前記方法は、各センサに対する補償基準信号値を決定するステップと、センサのうち１方のセンサ信号におけるピークの発生を検出するステップと、前記ピークの発生と同時に発生する他方のセンサのセンサ信号の値を測定するステップと、もし測定値と基準値との間に差異があれば、その差異に従って基準値を調整するステップとを含む、電子コンパスを補償するための方法。１１．移動体において使用するための、地球の磁界を検出するための磁気抵抗センサを備える電子コンパスと、前記センサに結合され、前記移動体の方向を示す信号を発生するための電子回路と、前記回路に結合され、前記方向をディスプレイするための電子ディスプレイと、バックミラーとの組合せであり、前記電子ディスプレイは前記移動体の駆動者が見るために前記ミラー上に配置される、システム。１２．前記センサおよび前記電子回路は前記ミラー上に装着される、請求項１１に記載のシステム。