DE2709212A1 - Vehicle course measurement from earths magnetic field - using long and short term probes with vertical component compensation - Google Patents

Abstract

A vehicle course measurement device has a transducer determining the attitude of the vehicle axis w.r.t. north from the earth's magnetic field and a further transducer determining course variations over short periods. The second transducer output is temporarily substituted for that of the first during magnetic field transients. It is designed to encompass compensation for the vertical component of the earth's magnetic field in the region of the transducer. One of the compensation devices associated with the two transducers is used for vertical component compensation up to a given level.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kursmeßgerat für ein Fahr-The invention relates to a course measuring device for a driving

zeug nach Patent 0 ..........................tool according to patent 0 ..........................

(Patentanmeldung P 26 51 678.9), bei dem ein die Richtung der Fahrzeugachse gegenüber der Nordrichtung ermittelnder, auf das Erdmagnetfeld ansprechen der Meßwertgeber und ein in einem kurzen Zeitraum ausreichend genau den Kurs oder die Kursänderung wiedergebender weiterer XeBwertgeber vorgesehen ist, bei dem weiterhin auf Änderungen des auf den Meßwertgeber einwirkenden Magnetfelds ansprechende Meßmittel vorgesehen sind, die ab einer vorgegebenen Änderung ein Ausgangs signal erzeugen und bei dem dieses Ausgangssignal dazu dient, die von dem weiteren Meßwertgeber ermittelten Meßwerte für die Zeitdauer dieses &usgangssignals anstelle der Meßwerte des das Erdfeld ausmessenden Neßwertgebers in den Kurswert eingeben zu lassen bzw. ihn zu bilden.(Patent application P 26 51 678.9), in which the direction of the vehicle axis The transducers that determine the north direction and respond to the earth's magnetic field and a sufficiently accurate course or change of course in a short period of time reproducing further XeBwertgeber is provided, in which continue to changes measuring means responding to the magnetic field acting on the transducer are provided are that generate an output signal from a predetermined change and in the this output signal is used to determine the determined by the further transducer Measured values for the duration of this output signal instead of the measured values of the to have the measuring transducer measuring the earth's field entered into the course value or it to build.

Die Erfindung des Hauptpatents geht davon aus, daß bei Anwendung von auf das Magnetfeld ansprechenden Meßwertgebern in einer Umgebung, die zeitweise Verzerrungen des Erdmagnetfeldes verursacht, sehr große Meßfehler festgestellt werdon. Dies ist z.B. bei einsatz solcher Meßwzrtgeber auf im Stadtbereich verkehrenden Fahrzeugen der Fall, da hier einerseits durch Eisenmassen in den benachbarten Gebäuden Umlenkungen des Magnetfelds und andererseits durch Gleichstrom führende Leiter, z.B. Straßenbahnoberleitungen, verfälschende Feldüberlagerungen zustandekommen können. Dabei können Verfälschungen der Messung bis zu 300 eintreten.The invention of the main patent assumes that when using to the magnetic field responsive transducers in an environment that intermittently Distortions of the earth's magnetic field caused, very large measurement errors were detected. This is, for example, when using such transducers on those driving in urban areas Vehicles the case, because here on the one hand by iron masses in the neighboring buildings Deflections of the magnetic field and, on the other hand, by conductors carrying direct current, E.g. overhead tram lines, falsifying field overlays can occur. The measurement can be falsified by up to 300.

Andererseits ist jedoch der Einsatz solcher preiswerter Meawertgeber z.B. als Richtungsgeber für das aus der deutschen Patentschrift 2 301 054 bekannte Standort anzeigesystem von Fahrzeugen in einer Stadt von größtem Interesse.On the other hand, however, is the use of such inexpensive measurement transmitters e.g. as a direction indicator for the one known from German patent specification 2 301 054 Vehicle location display system in a city of greatest interest.

Um dieses Problem zu lösen, wird im Hauptpatent vorgeschlagen, den zweiten Meßwertgeber zu verwenden und dessen Werte für die Kursermittlung heranzuziehen, wenn das Erdmagnetfeld verfälscht ist. Zur Feststellung der Verfälschung wird dort vorgeschlagen, die Änderung der Vertikalkomponente des Magnetfelds oder aber die Änderung der Summe der Quadrate der Horizontalkomponenten oder aller drei Feldkomponenten als Kriterium für die Verfälschung auszunutzen.To solve this problem, it is proposed in the main patent, the to use a second transducer and to use its values to determine the course, when the earth's magnetic field is falsified. To determine the falsification is there proposed the change in the vertical component of the magnetic field or else the Change the sum of the squares of the horizontal components or all three field components as a criterion for falsification.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Anwendung der Lehre des Hauptpatents auf die Fälle auszudehnen, bei denen die Vertikalkomponente des Erdmagnetfelds im Raum um den Meßwertgeber kompensiert ist.The object of the present invention is the application of the teaching of the main patent to the cases in which the vertical component of the earth's magnetic field in the space around the transducer is compensated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Verwendung einer dem auf das Erdmagnetfeld ansprechenden Meßwertgeber zugeordneten Kompensationseinrichtung zur Kompensation des vertikalen Anteils des Erdmagnetfelds die auf Änderungen des Magnetfelds ansprechenden Meßmittel derart ausgebildet sind, daß sie auf die Änderung des kompensierten Zustands um einen vorgegebenen Wert ansprechen.This object is achieved in that when using a compensation device associated with the transducer responsive to the earth's magnetic field to compensate for the vertical component of the earth's magnetic field based on changes in the Magnetic field responsive measuring means are designed such that they respond to the change of the compensated state respond by a specified value.

Eine solche Kompensation der Vertikalkomponenten des Erdmagnetfeldes, z.B. mittels einer Kompensationswicklung, ist bekannt (sh. z.3. DT-OS 2 516 384). Man muß dabei zwei Fälle unterscheiden, nämlich eine feste Kompensation der Vertikalkomponente für das eben oder wenig geneigt stehende Fahrzeug und eine sich mit der Änderung der Größe der Vertikalkomponenten anpassende Kompensation dieser Komponente.Such a compensation of the vertical components of the earth's magnetic field, e.g. by means of a compensation winding is known (see e.g. 3. DT-OS 2 516 384). A distinction must be made between two cases, namely a fixed compensation of the vertical component for the vehicle that is level or slightly inclined and one that deals with the change the size of the vertical components adapting compensation of this component.

Im ersten Fall kann man das Auftreten einer Vertikalkomponente bestimmter Größe im fest kompensierten Raum als Kriterium für die Verfälschung ansehen und die Umschaltung einleiten, während im zweiten Fall die Änderung des Kompensationsstroms um einen vorgegebenen Wert als Kriterium für die Verfälschung dient.In the first case, the occurrence of a vertical component can be more certain Size in the permanently compensated space as Criterion for adulteration and initiate the switchover, while in the second case the change of the Compensation current around a predetermined value as a criterion for the falsification serves.

Anhand der Zeichnung werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.With the aid of the drawing, two exemplary embodiments of the invention are illustrated explained in more detail.

In Fig. 1 sind zwei rechtwinkelig zueinander stehende Wicklungen 1 und 2 dargestellt, die den Meßwertgeber zur Ausmessung des Horizontalanteils des Erdmagnetfelds darstellen sollen. In einer Horizontalebene um diesen Meßwertgeber liegt eine Kompensationswicklung 3, die hier der Einfachheit halber als eine Windung dargestellt ist, die vom Speisegerät 4 her mit einem solchen Strom beaufschlagt ist, daß bei horizontaler Ausrichtung des Meßwertgebers einschließlich der Kompensationswicklung 3 für den MeB-wertgeber 1/2 die Vertikalkomponente bei unverfälschtem Magnetfeld gerade kompensiert ist. Aus den Komponenten des Meßwertgebers 1/2 wird im Block 5 sin den Kurswert wiedergebendes Signal gewonnen, das über den Schalter 6 zu einem nicht dargestellten Navigationsrechner gelangt.In FIG. 1, there are two windings 1 that are at right angles to one another and 2 shown, which use the transducer for measuring the horizontal portion of the To represent the earth's magnetic field. In a horizontal plane around this transducer is a compensation winding 3, here for the sake of simplicity as one turn is shown, which is applied from the supply device 4 with such a current is that with a horizontal alignment of the transducer including the compensation winding 3 for the MeB value transmitter 1/2 the vertical component with an unadulterated magnetic field is just compensated. The components of the transducer 1/2 become in the block 5 sin the course value reproducing signal obtained via the switch 6 to a navigation computer, not shown, arrives.

Im kompensierten Raum und senkrecht zu dem Meßwertgeber 1/2 und damit normalerweise vertikal angeordnet ist ein auf die Vertikalkomponente des Erdmagnetfelds ansprechender Meßwertgeber 7 angeordnet, der mit der Verstärker- und Schwellwertsohaltung 8 verbunden ist. Liegt ein verfälschtes Brdmagnetfeld vor, so wird die Vertikalkomponente nicht mehr völlig kompensiert; vielmehr wird nun der Meßwertgeber 7 ein Signal abgeben, durch das ab einer vorgegebenen Größe am Ausgang der Schaltung 8 ein Schaltsignal zur Umschaltung des Schalters 6 erzeugt wird. Damit wird bei verfälschtem Magnetfeld auf den zweiten Kurswertgeber 9 umgeschaltet.In the compensated space and perpendicular to the transducer 1/2 and thus normally arranged vertically is one on the vertical component of the earth's magnetic field responsive transducer 7 arranged with the amplifier and Schwellwertsohaltung 8 is connected. If there is a falsified force magnetic field, the vertical component becomes no longer fully compensated; rather, the transducer 7 will now emit a signal, by a switching signal from a predetermined size at the output of the circuit 8 for switching the switch 6 is generated. This means that if the magnetic field is falsified switched to the second course value transmitter 9.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist wiederum der Meßwertgeber 1/2 mit dem Umwandlungsblock 5 verbunden und auch die Blöcke 6 und 9 sowie die Wicklung 3 entsprechen den gleich benannten Teilen der Fig. 1. Die Schaltung 4' zur Kompensation der Vertikalkomponenten des Erdmagnetfelds wird nunmehr aber von dem Meßwertgeber 10, der die Vertikalkomponente an einem umkompensierten Ort mißt, so gesteuert, daß in jedem Fall der senkrecht zur Ebene der Kompensationswicklung 3 einfallende Anteil des Erdmagnetfelds kompensiert wird. Der Meßwertgeber 10 könnte auch innerhalb der Kompensationsspule angeordnet sein und von dort den Kompensationsstrom so regeln, daß die von ihm aufgenommene Vertikalkomponente 0 oder nahe 0 ist.In the embodiment of FIG. 2, the transducer is again 1/2 connected to the conversion block 5 and also the blocks 6 and 9 and the winding 3 correspond to the parts of FIG. 1 with the same names. The circuit 4 'for compensation the vertical components of the earth's magnetic field is now from the transducer 10, which measures the vertical component at an uncompensated location, so controlled, that in each case the incident perpendicular to the plane of the compensation winding 3 Part of the earth's magnetic field is compensated. The transducer 10 could also be within the compensation coil and regulate the compensation current from there in such a way that that the vertical component picked up by it is 0 or close to 0.

Die Änderung des Kompensationsstroms gegenüber dem Normalzustand wird im Detektor 11 festgestellt und es wird ein Schaltsignal erzeugt, wenn und solange eine vorgegebene Änderung überschritten wird. Dieses Schaltsignal bewirkt eine Umschaltung auf den anderen Meßwertgeber 9.The change in the compensation current compared to the normal state is detected in detector 11 and a switching signal is generated if and for as long a specified change is exceeded. This switching signal causes a switchover on the other transducer 9.

Man kann auch eire Kombination der Quadrate der Horizontalkomponenten gemäß Hauptpatent zusammen mit dem linearen oder quadrierten Vertikalanteil des Meßwertgebers 7 oder der linearen oder quadrierten Änderung des Kompensationsstromes vornehmen und die Änderung dieser Kombinationsgröße zur Umschaltung ausnutzen.One can also use a combination of the squares of the horizontal components according to the main patent together with the linear or squared vertical portion of the Transducer 7 or the linear or squared change in the compensation current and use the change in this combination size to switch.

Claims (4)

Kursmeßgerät (Zusatz zu Patentanmeldung P 26 51 678.9) PtansrQche: 1. Kursmeßgerät für ein Fahrzeug nach Patent ............ Course measuring device (addendum to patent application P 26 51 678.9) PtansrQche: 1. Course measuring device for a vehicle according to patent ............ (Patentanmeldung P 26 51 678.9) bei dem ein die Richtung der Fahrzeugachse gegenüber der Nordrichtung ermittelnder, auf das Erdmagnetfeld ansprechender Meßwertgeber und ein in einem kurzen Zeitraum ausreichend genau den Kurs oder die Kursänderung wiedergebender weiterer Meßwertgeber vorgesehen ist, bei dem weiterhin auf Änderungen des auf den Meßwertgeber einwirkenden Magnetfelds ansprechende Meßmittel vorgesehen sind, die ab einer vorgegebenen Änderung ein Ausgangssignal erzeugen und bei dem dieses Ausgangssignal dazu dient, die von dem weiteren Meßwertgeber ermittelten Meßwerte für die Zeitdauer dieses Ausgangssignals anstelle der Meßwerte des das Erdfeld ausmessenden Meßwertgebers in den Kurswert eingeben zu lassen bzw. ihn zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer dem auf das Erdmagnetfeld ansprechenden Meßwertgeber zugeordneten Kompensationseinrichtung zur Kompensation des vertikalen Anteils des Erdmagnetfelds die auf Änderungen des Magnetfelds ansprechenden Meßmittel derart ausgebildet sind, daß sie auf die Änderung des kompensierten Zustands um einen vorgegebenen Wert ansprechen. (Patent application P 26 51 678.9) in which one the direction of the vehicle axis Transducer that detects northward and responds to the earth's magnetic field and a sufficiently accurate course or change of course in a short period of time reproducing further transducers is provided, which continues to respond to changes measuring means responding to the magnetic field acting on the transducer are provided are, which generate an output signal from a predetermined change and in the this output signal is used to determine the determined by the further transducer Measured values for the duration of this output signal instead of the measured values of the das Earth field measuring transducer in to have the exchange rate entered or to form it, characterized in that when using one of the Geomagnetic field responsive transducer associated compensation device for Compensation of the vertical component of the earth's magnetic field based on changes in the magnetic field responsive measuring means are designed in such a way that they respond to the change in the compensated Address the state by a specified value. 2. Kursmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer die Vertikalkomponente lediglich bei horizontaler Aufstellung des Fahrzeugs kompensierenden Einrichtung ein das Auftreten der Vertikalkomponente im kompensierten Raum überwachender Meßwertgeber vorgesehen ist.2. Course measuring device according to claim 1, characterized in that when used one the vertical component only when the vehicle is set up horizontally compensating device the occurrence of the vertical component in the compensated Room monitoring transducer is provided. 3. Kursmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer die Vertikalkomponente durch deren Messung kompensierenden Regeleinrichtung die Änderung der die Kompensation bewirkenden elektrischen Größe um einen entsprechenden Wert als Kriterium für das Auftreten eines Vertikalanteils dient.3. Course measuring device according to claim 1, characterized in that when used a control device that compensates for the vertical component by measuring it the change in the electrical variable effecting the compensation by a corresponding one Value serves as a criterion for the occurrence of a vertical component. 4. Kursmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Zusammenfassung der Quadrat summe der Horizontalkomponenten mit der linearen oder quadrierten Vertikalkomponente gemäß Anspruch 2 oder dem Wert des linearen oder quadrierten Kompensationsstroms, deren Änderung um einen vorgegebenen Betrag als Umschaltkriterium dient.4. Course measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized by the combination of the square sum of the horizontal components with the linear one or squared vertical component according to claim 2 or the value of the linear or squared compensation current, whose change by a predetermined amount serves as a switchover criterion.