JPS61500745A - 電子コンパスを用いた交通体の妨害磁界の検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に記載のような、交通体の磁界の測 定のための磁気計全備えｆｃ電子コンパスを出発点とする。ドイツ連邦共和国特 許第１６２３５７７号明細書から、妨害磁界の測定のために時間コード化構＃： 全備えた磁気計を用いることは公知である。磁気計は、２つの水平に設けられた 磁化可能な棒状コアを備えたゾンデを有しており、コアの各々を交番磁界と、地 磁界の棒の軸線方向の成分とが通過する。さらに、２つの互いに９０’ねじれ比 測定コイルにより各々地磁界のＸ成分ないしはＹａ：分を。

乗り物の縦軸線に関して検出し、そこから、加わっている磁界の大きさおよび方 向を検出することも公知である。しかしその場合、その都度検出すべき地磁界に 。

交通体若しくは通行体（乗り物）中に生ずる妨害磁界が重畳され、それにより測 定精度が著しく影響されることがあるという欠点がある。航行の場合、船の妨害 磁界を、逆方向で同じ強さの磁界を発生させることによりコンパスから直接に取 除くことが公知である。

本発明による解決法では、交通体に生ずる妨害磁界の大きさおよび方向をコンノ ξスで検出し、それを地磁界の測定ま之は測定後の電子コンノξスにおける評価 のための補正量として考えることができるようにすること金めざした。

発明の利点 特許請求の範囲第１項記載の！！！ｊ徴を有する本発明の方法は、自動車の妨害 磁界の大きさおよび方向が、電子コンパスにより大きさおよび方向を単に２回測 定すれば検出できるという利点を有する。別の利点は、妨害磁界の検出のための 別の測定装置が必要ないということである。さらに、交通体の、互いに１８０° ずれた２つの位置において、各々測定された値全較正キーの操作により電子的に 記憶することも簡単に出来る。

実施態様項記載の構成により特許請求の範囲第１項記載の方法の有利な変形およ び改善が可能である。殊に、交通体を妨害磁界の検出のために３６０°回転させ ると有利である。その場合磁気計によって、測定された互いに１８０°ずれた均 等磁界の補償が、１つの回路により検出さｎ、妨害磁界はその大きさが両側定値 から算術的手段によってめられ妨害磁界の方向シよ最大直流磁界の位置からめら れる。この場合も交通体の検出された妨害磁界が補正量として、先に述べた較正 キーの操作によりメモリに書込まれ、交通体の走行方向の検出時に妨害磁界が、 大きさおよび方向につき各々、磁気計で測定された均等磁界から減算される。

図面 本発明の実旅例を図面に示し、後に詳細に説明する。

第１図は、ＦＩｉ気計を備えた電子コンパスにより地磁界を測定することによっ て走行方向が検出される自動車を示し、第２図は、ゾンデにより検出された磁界 取分を測定する磁気計の回路を示し、第３図は第２図の回路の種々異なる点にお ける電圧経過を示し、第４図は。

妨害磁界と地磁界のベルクトルと、それらから構成された。コックぐスの較正時 にゾンデにより検出される均等磁界とを示すう 第１’ｌ？には自動車が平面図で示され、参照番号１０がふっである。走行方向 の測定のために、自動車ｌＯは電子コンノクスを備えており、電子コンパスは磁 気計１１と評価回路１２とから成る。磁気計１１は車体の中心辺りの自動車１０ の屋根の下に配置されているか。

まｆｃはレアウィンドの下のトランクに配置されており。

ケーブル１３を介して自動車１０のコックピット中に設けられている評価回路１ ２と接続されている。計算＠を備え次評価回路１：ｌｌｊ光学表示装＃Ｌ１４に 接続されており、この装置は運転者に瞬時の走行方向を示し。

又は場合により、予め設定され次目標地点に違するために提示さｎる方向を表示 する。磁気計１１は地磁界の方向を自動車ｌＯの縦軸に関して測定するのに用い られる。このために磁気計１１には２つの、水平方向に配置され且つ互いに９０ °ずらされたゾンデが設けられている。そのうちの１）ｔ−第２図に示す。両ゾ ンデのうちの１つＦｉＸ軸方向に、つまりは自動車ｌＯの縦軸方向に配置され、 他の１つはそれに交叉してＹ軸方向に配置される。地磁界±のベクトルはＸ軸と 角度ψを成している。この角度の検出のために、磁気計１１の両ゾンデにおいて 各々地磁界ＨｅのＸ成分ないしＹ成分が測定され、相応の測定値が評価回路１２ に供給され、そこにおいて、それ自体公知の方法で計算機シでよって角度ψ旙； 算出され、同１時く走行力；司ないしは所定の目標地点へ向う方向からの走行方 向の偏位を検出することができる。

、第２図は、磁気計１１の回路構造を示し、その際Ｙ軸の方向に配置されたゾン デ１５′ｆ！：備えた回路分岐につき詳細に示し１次に詳細に説明する。同様に 構成された。Ｘ軸方向に配置されたゾンデ用の回路分岐は。

回路ブロック１６として簡略に示す。両回路分岐は三角波発信器１７によって給 電され、三角波発信器の出力側には第３図に示されるような、振幅５００ｍＶで 周波数ｆ＝１ｋＨｚの補助交流電圧ｕｈが現ゎｎる。三角波発信器１７の出方側 は電圧制御電流源１８の入力側と接続されている。電流源１８の出方側は、ゾン デ１５の高透磁性の棒状コア２ｏに巻回された巻線１９に接続されている。巻線 １９も一方の端部がアース電位に接続されている。さらに巻線１９の他方の端部 は減算増幅器２１のプラス入力側に接続されており、そのマイナス入力側は、三 角波発信器１７のアースされていない出力側と接続されている。減算増幅器２１ の出力側は、互いに対称な切換閾値を有するシュミットトリガ回路２５から成る 閾値スイッチの入力側に接続されている。シュミットトリガ回路は演算増幅器２ ２がら収り、そのマイナス入力側は減算増幅器２１の出力側と、またプラス入力 側は、抵抗２３および２４から放る分圧器のタップと接続されており、さらにプ ラス入力側は、演算増幅器２２の出力側とアース電位との間に接続されている。

回路ブロック１６は、Ｘ軸方向に配置されている図示していないゾンデに対して も、やはり電圧制御電流源１８と、減算増幅器２１と、シュミットトリガ２５と を相応の回路で有している。回路装置の出力側２６および２７はケーブル１３を 介して評価装置１１１２，１４（第１図）に接続される。

次に第３図に示された電圧波形を用いて、磁気計１１の動作全詳細に説明する。

三角波発信器１７の出力側に生ずる補助交流電圧ｕｈは１時間軸ｔ１にて示され ている。この電圧は電流源１８ｆ：次のようにして制御する。即ち、電流源の出 力側に接続さｆ′Ｌｆｃ巻線１９に。

相応の三角波状の補助交流電流が生じ、この電流がゾンデ１５の磁化可能なコア ２０に補助交番磁界を発生させるようにする。この補助交番磁界により、コア２ ０が交番的に、即ち交互に異る方向に飽和状態になるまで磁化される。コア２０ はさらに地磁界撫のＹ成分（第１図２が通過するので、コア２０において両磁界 が重畳される。その際地磁界ＨｅのＹ成分は、ゾンデ１５を用いて測定すべき磁 界ｔ−ｉしており、この磁界ハコア２０を一方向にのみ通過し、これによりコア ２゜が一方の磁化方向においてよシ速く飽和領域になるようにし、他方逆の磁化 方向における飽和は遅延させる。

測定すべき磁界と、交流電流により発生された補助交番磁界とは、磁化電流を駆 動する印加電圧と共に巻線１９に測定電圧Ｕｍを発生する。この測定電圧を第３ 図に時間軸ｔ２にで示す。次に減算増幅器２１により。

三角波発生器１７の補助交流電圧ｕｈ　が測定電圧Ｕｍから次のような程度に減 算され、そして減算増幅器２１の出力側からは時間軸ｔ３に示された増幅された 測定電圧Ｕｍｘが生ずるような程度に減じられる。この電圧は全磁界によシ巻線 １９に誘起さｔ′した電圧に相応する。

測定電圧Ｕｍのないしは減算増幅器２１の出方側の増幅された測定電圧Ｕｍｘの 正の半波と負の半波とは、測定すべき磁界に依存して互いに偏位している。その 際偏差の大きさはゾンデ１５で測定された磁界の尺度であや、従って地磁界士の Ｙｇ分に対する尺度である。

この正の半波と負の半波との間の偏差を検出するために、減算増幅器２１の出、 方何の増幅された測定電圧Ｕｍ１がシュミットトリガ２５の入力側に供給される 。

これにより出力側２６に発生される１時間軸ｔ３に示さ九た方形の出力電圧Ｕｙ が評価回路１２（Ｍ１図〕に供給される。その際方形電圧の衝撃係数、即ち負の 振幅の時間長Ｔ２に対する正の振幅の時間長Ｔ１が。

地磁界±のＹａ：分の大きさに対する尺度を表わす。

衝撃係数ＴＩ／σ１＋Ｔ２）はその際計算機、有利には評価回路１２のマイクロ コンピュータによって検出されて、さらに処理ないし記憶される。

同様にして回路ブロック１６において地磁界Ｈｅ０ｘＨ分が検出され、出力側２ ７ｔ−介して、ノ々ルス幅変調された。地磁界のＸ成分に相応する衝撃係数全有 する方形電圧の形で、評価回路１２（第１図）に供給される。検出さｆ′した地 磁界がちょうど走行方向にあるとき、つまりＸ軸方向かまたはそれに直角な方向 、つまりＹ軸方向でちるとき、１つのゾンデでのみ磁界が測定される。他方のゾ ンデでは磁界成分はほぼ零である。

従ってこのゾンデから発生される測定電圧の正・負の半波は互いに正確に同じで あり、従って測定電圧に対応する出力電圧ＵｙないしＵｘの衝撃係数は５０％に 等しい。

以上述べた実施例の説明では、きわたった妨害磁界が地Ｓ界Ｈｅに重畳していな いことが前提となっており、このような状態は、＠底樹脂車体を有し、鉄の部分 が僅かな自動車で場曾によって生ずる。しかし通常は、地磁界には自動車におけ る妨害磁界か重畳されており、この妨害磁界は、主に車体の板金とその他の車の 鉄の部分とにおける固定的磁気により惹起され、その大きさが全く地磁界の強さ の中に含まれることがある。この妨害磁界を電子コンノξスの動作の際に除去す る九めに、コンノぞスを自動車に取付けた後に較正を行わなければならない。こ のために自動車における妨害磁界を検出し、検出した値を記憶装置に書込んでお く。

その後、電子コン／ｅスが動作する際、ｍ気計により測定された径値を記憶値を 用いて修正する。

次に第４図を用いて、評価回路１２とそこに含まれているマイクロコンピュータ とを備え′ｆｃＥＢ気計１１によって、妨害磁界測定と電子コンノξスでの漂遊 磁界補償とを簡単且つ便利な方法で行なえることを示す。その際、既に第１図に 示されている。自動車に固定的に関連づけられている座標系を用いる。さらに自 動車が平たんな場所に在るものと仮定する。両磁界ゾンデにせ成されている。そ の際グは地磁界旦ｅ′の走行方向に対する。即ちＸ軸に対する検出された角度で ある。自動車の妨害磁界Ｈｓは次のような簡単な較正過程によって正確（で測定 できる。即ち、先ず任意の自動車位置で第１の測定Ｍｔｉ用いて、磁気計１１に より検出される全均等磁界Ｈｇ１ｔ−測定し、この均等磁界の測定されたＸ値と Ｙ値とを較正キーの操作により評価回路１２に記憶する。次に自動車を正確７ｃ １８０°回転させて全均等磁界Ｈｇ２　の第２の測定Ｍ２を行う。座像系との関 係では、自動車を回転させたことにより地磁界Ｈｅの方向のみが変わり、自動車 の妨害磁界は大きさも方同も変化しないままである。その際、均等磁界の両測定 値旦ｇ１　およびＨｇ２　から１次のようなベクトル式に従って妨害磁界Ｈｓが められる。

Ｈｓ　；”　／２　（、匣ｇ１　＋υｇ２）この計算は評価回路１２のマイクロ コンピュータによって１次のようにして簡単に行なえる。即ち均等磁界Ｈｇ１と ）−１ｇ２の測定された値ＭｌおよびＭ２のＸ成分およびＹ成分を各々加算して ２で割るのである。このようにして、妨害磁界ＨｓのＸおよびＹ成分が検出され 、補正値として記憶され、その後のすべての測定の際に、との測定値から減じら れる。

第４図はさらに、自動車を直角軸を中心に回転させたことにより、妨害磁界Ｈｓ のベクトルの終点全中心に地磁界Ｈｅのベクトルが回転することも示している。

その際地磁界ベクトルによって描かれる円を破線で示す。地磁界Ｈｅと自動車の 走行方向との間の角度ψ′は従ってやはり評価回路１２のマイクロコンピュータ により行なわれる次式に従った計算によりめらハる。

磁界ＨｓのＹ成分であり、ならびにＨｇｘおよびＨｓｘはこれらの測定値のＸ成 分である。

さらに信頼性の高く簡単な電子コンノス較正が、自動車を較正のために全直流磁 界の測定の間に少なくとも３６０°回転させることにより行なえる。この回転の 際に地磁界Ｈｅが１度は正確に妨害磁界Ｈｓと同じ方向になり且つ１度は正確に 妨害磁界と反対の方向になるので、この測定法では互いに１８０°ずれた２つの 。

均等磁界の値の極値が得られる。この極値は評価回路１２により検出され、その 際妨害磁界は数学的方法で、極値のＸ＃：分とＹ成分とから大きさおよび方向が 検出され、記憶される。この解決法は、電子コンノξスの較正時に自動車を正確 に１８０°回転させなくてもよいという利点全有する。このようにして検出され る測定され次均等磁界の極値を第４図に測定点Ｍ３およびＭ４を破線で示す。

均等磁界のＸ成分およびＹａ：分の電子コンノξスによる測定は、簡単に次のよ うにして行うこともできる。

即ち磁気計１１の２つの互いに９０°ずらされｔゾンデを交互に、電圧制御電流 源１８およびシュミットトリガ回路２５の後置接続された減算増幅器２１に接続 する。このとき相応の時間クロックで、測定信号線を介して送られる測定値を評 価回路１２において再びふるい分けなければならない。

国際調葺報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．交通体に固定的に設けられた、時間コード化構成を備えた磁気計が設けられ ている電子コンパスを用いた交通体の妨害磁界の検出方法であつて、前記磁気計 は、各々１つの水平に設けられた磁化可能な棒状コアを有する２つのゾンデから 成り、前記コアは互いに９０°回動した位置関係におかれていて各々１つの補助 交番磁界を発生するための少なくとも１つの巻線が取付けられており、前記補助 交番磁界により各コアが交互に飽和状態になるまで磁化され、またこの補助交番 磁界が地磁界と交通体の妨害磁界とから形成される均等磁界と共に測定電圧を発 生し、該測定電圧の種々異なる正・負の半波を、均等磁界の大きさと方向を乗り 物の縦軸線に関して測定するために評価する、電子コンパスを用いた交通体の妨 害磁界の検出方法において、交通体（１０）を直角軸を中心にして少なくとも１ ８０°回転させ、その場合交通体（１０）の互いに１８０°ずれた２つの位置で 均等磁界（Ｈｇ１，Ｈｇ２）の大きさと方向を検出し、検出された値（Ｈｇ１， Ｈｇ２）からベクトル式Ｈｓ＝１／２（Ｈｇ１＋Ｈｇ２）に従って妨害磁界（Ｈ ｓ）の大きさと方向とを検出することを特徴とする、交通体の妨害磁界の検出方 法。 ２．交通体（１０）を均等磁界の測定の間に少なくとも３６０°回転させ、その 際均等磁界の値における互いに１８０℃ずれた極値（Ｍ３，Ｍ４）を検出し、妨 害磁界（Ｈｓ）を算術的手法により前記極値（Ｍ３，Ｍ４）から求める特許請求 の範囲第１項記載の方法。 ３．自動車（１０）の妨害磁界（ＨＳ）の検出された値を補正量として評価回路 （１２）のメモリに書込み、自動車（１０）の走行方向の検出のために、妨害磁 界（Ｈｓ）を各々測定された均等磁界（Ｈｇ）から大きさおよび方向において減 算する特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。