专利名称：方位仪的自动归零及方位量测方法
技术领域：
本发明是一种方位仪的自动归零及方位量测方法，尤指一种精确校调方位仪量测所在的正确经、纬度的方法。
背景技术：
一般方位仪产品是概可分为机械式或电子式两种，前者是早期的产品，其优点是价位低廉但其方位指向性及可读较差，而后者由于具有高量测准度及高可读性等优点，故深受登山客及车商者喜爱。
以电子式方位的量测精确度技术，是主要藉由两组互呈九十度位置设置的磁感组件，对所在的地磁进行检测而输出对应的弦波信号，再配合电路处理计算出磁感组件输出弦波信号的代表方位，并予以显示之，于使用上省略机械式方位仪的校调指针与方位表相对位置的动作，即能读出正确方位。然而，电子式方位仪因采用电路进行方位运算，故需设定换算基值，才能依据磁感组件输入的弦波信号进行计算，亦即，方位仪需具备有归零功能，以正确判读出所在位置的方位。
依目前方位仪的归零方式是令两磁感组件呈采正交设置，以对两个相互垂直的方向量测，由于量测两垂直方向的弦波信号具有正交特性，利于之后移动的方位的计算，故此两相互垂直的量测值，即作为零方位角的基准值。由于磁感组件的输出弦波信号是正比于量测经、纬度地磁强度，因此，当量测所在地是位于高经、纬度位置，则其输出弦波信号振幅相对增大，然而，当所在地是为经、纬度差异大时，则两磁感组件输出弦波信号的振幅差亦大，若以于此位置进行归零调整，所计算出归零基准值(X0，Y0)，则会令移动后位置(X，Y)的方位计算，因数值过大而造成运算误差，如图5所示，此方位仪会降低方位指示的精确度。

发明内容
为此，本发明是提供一种可允许经、纬度差异大的位置进行归零作业的归零方法，并可确保之后方向量测值仍相当准确，不受影响。
欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该归零方法是藉由方位仪的两正交设置的磁感组件，可依复数不同量测的相位角对应输出的两正交的第一、第二弦波信号，再对第一弦波信号及第二弦波信号中之一进行调整，令第一弦波信号的振幅与第二弦波信号的振幅相等，再分别根据该第一弦波信号与该第二弦波信号的最大值与最小值，计算出两弦波信号的平均值，此平均值即可作为方位仪的归零基准值。
上述归零方法是预先将两磁感组件输出的弦波信号进行最大最小值的取样，为避免两弦波信号取样值相差过大影响方位的判读，是将第一、第二弦波信号的振幅调整至相同，之后才进行归零基准值(两垂直方向的基准值)的计算。当经过归零调整的方位仪在移动后开始进行量测时，两磁感组件同样输出量测方位角的两正交的弦波信号，并且对两待量测的正交弦波信号进行振幅调整，再与对应的归零基准值的振幅进行比较，以求得目前量测位置的方位角。


图1是本发明的一流程图。
图2是本发明两正交弦波信号取样波形图。
图3是发明的方位量测的流程图。
图4是本发明的一量测方位角的角度示意图。
图5是习用方位仪的方位量测示意图。
具体实施例方式
本发明是提供一种应用于方位仪的新归零方法，是藉由方位仪中两正交设置的磁感组件，检知经度、纬度并输出对应经度、纬度的信号，以此信号进行归零计算，求得归零基准值。
首先请参阅图1所示，是为本发明的一流程图，是主要依据方位仪中正交设置的两磁感组件进行归零程序令两个正交设置的磁感组件分别于复数个不同方位角，以取样输出一第一弦波信号与一第二弦波信号，其中第一弦波信号相位与第二弦波信号相位是相差90度；放大或缩小该第一弦波信号与该第二弦波信号中之一，使得该第一弦波信号SX的振幅与该第二弦波信号SY的振幅相等，如图2所示；分别根据该第一弦波信号与该第二弦波信号的最大值XmaxYmax与最小值XminYmin，计算得该第一弦波信号与该第二弦波信号的平均值XbaseYbase；及以第一弦波信号与该第二弦波信号的平均值XbaseYbase作为第一弦波信号与第二弦波信号的零值，藉以使各弦波信号的正、负振幅相同。
上述第一步骤中，至少要每间隔九十度方位角，以两正交磁感组件分别取样出四磁感值(X1X2X3X4)(Y1Y2Y3Y4)，再以此四磁感值进行比较，以确实取得最大值XmaxYmax与最小值XminYmin，并提供予第三步骤中进行平均值的计算。
又，上述第二步骤进行调整第一、第二弦波信号的振幅为相等的方式，是比较该第一弦波信号的最大值X4与该第二弦波信号的最大值Y3，获得一比例R1＝X4/Y3，则将该第二弦波信号乘上该比例，使得该第一弦波信号的振幅与该第二弦波信号的振幅相等。亦或可取得一比例R2＝Y3/X4，如此，则将该第一弦波信号乘上该比例，使得该第一弦波信号的振幅与该第二弦波信号的振幅相等。
而上述第三步骤中的平均值计算，诚如下列两表达式Xbase=Xmax+XMIN2]]>Ybase=Ymax+YMIN2]]>请再参阅图3所示，是为本发明应用于方位仪的方位计算流程，其包含有令两个正交设置的磁感组件于待测方位角，分别量测并输出一第一磁感值与一第二磁感值；将该第一磁感值或第二磁感值经由该比例作用，亦即，将第一磁感值乘上第一、第二弦波信号的比例R2，或将第二磁感值乘第一、第二弦波信号的比例R1，将第一、第二磁感值振幅与第一、第二弦波信号相同；将该第一磁感值与该归零后的第一弦波信号的振幅比较，且将该第二磁感值与该归零后第二弦波信号的振幅比较，即可获得该待测方位角的角度。
以上为本发明的方位角量测步骤，以下即举一例进行方位角的角度计算由于两归零后的第一、第二弦波信号正、负振幅相同，故可描绘出一正圆方位空间，此正圆方位空间进一步区隔成四个象限区间。请配合图4，以下详细说明方位量测的原理将两磁感值的振幅同样进行比例调整，令两磁感值可落于正圆的位置上；两磁感值的振幅值与平均值(Xbase，Ybase)相减，以判断两量测数值(X，Y)座落于那一象限区间，如相较两基准值皆为正值，则判断为第一象限区间；
计算方位角，由于量测数值(X，Y)是可标示于正圆上，故可预先判断两磁感值的振幅值是否相同，若相同则该方位角位于其象限的四十五度角，若否，则将两量测数值带入三角函数进行角度(θ)的换算。
由上述可知，本发明藉由取样、等化等步骤，可于不同经、纬位置进行归零作业，将不会影响移动后指示方位的准确度。又，目前方位仪计算方位是以具有记忆及运算能力的微处理器处理，有鉴于方位仪仅提供方位信息，故可与雷射测距仪合并，以提供登山者更为完善的移动信息(方位、距离)，除更为方便外，亦可改善目测的误差，相当实用。
为此，本发明确实为具有产业上利用性，亦符合发明专利新颖性、创造性等要件，爰依法具文提出申请。
权利要求
1.一种方位仪的自动归零方法，其特征在于，包含下列步骤藉由两个正交设置的磁感组件，分别于复数个方位角取样得一第一弦波信号与一第二弦波信号；放大或缩小该第一弦波信号与该第二弦波信号中之一，使得该第一弦波信号的振幅与该第二弦波信号的振幅相等；分别根据该第一弦波信号与该第二弦波信号的最大值与最小值，计算得该第一弦波信号与该第二弦波信号的平均值；及以第一弦波信号与该第二弦波信号的平均值作为第一弦波信号与第二弦波信号的零值，使第一、第二弦波信号的正、负振幅相同，其中具有相同正、负振幅的第一、第二弦波信号为归零基准值。
2.如权利要求第1项所述的方位仪的自动归零方法，其特征在于，其中，至少每间隔九十度方位角，藉由该等磁感组件进行取样。
3.如权利要求第1项所述的方位仪的自动归零方法，其特征在于，其中，更包括下列步骤比较该第一弦波信号的最大值Xmax与该第二弦波信号的最大值Ymax，获得一比例R＝Xmax/Ymax；以及将该第二弦波信号乘上该比例，使得该第一弦波信号的振幅与该第二弦波信号的振幅相等。
4.如权利要求第1项所述的方位仪的自动归零方法，其特征在于，其中，更包括下列步骤比较该第一弦波信号的最大值Xmax与该第二弦波信号的最大值Ymax，获得一比例R＝Ymax/Xmax；以及将该第一弦波信号乘上该比例，使得该第一弦波信号的振幅与该第二弦波信号的振幅相等。
5.一种方位仪的方位角量测方法，其特征在于，其中该方位仪已根据权利要求第3项所述的自动归零方法完成归零，该方位角量测方法包含下列步骤藉由两个正交设置的磁感组件，于待测方位角，分别量测得一第一磁感值与一第二磁感值；将该第二磁感值与比例R相乘；以及将该第一磁感值与该第一弦波信号的振幅比较，且将该第二磁感值与该第二弦波信号的振幅比较，获得该待测方位角的角度。
6.一种方位仪的方位角量测方法，其特征在于，其中该方位仪已根据权利要求第4项所述的自动归零方法完成归零，该方位角量测方法包含下列步骤藉由两个正交设置的磁感组件，于待测方位角，分别量测得一第一磁感值与一第二磁感值；将该第一磁感值与比例R相乘；以及将该第一磁感值与该第一弦波信号的振幅比较，且将该第二磁感值与该第二弦波信号的振幅比较，获得该待测方位角的角度。
全文摘要
本发明是一种方位仪的自动归零及方位量测方法，藉由方位仪中两正交设置的磁感组件，对不同方位角进行经、纬度量测，以取样输出对应的两弦波信号，此两正交弦波信号的振幅值进行比对后求得其间比例，并予以进行等化作业，令两弦波信号振幅值相同，尔后，再将以各正交弦波信号的最大及最小值取出，以进行平均值计算，令两弦波信号的正、负振幅相同；经前述步骤调整后的两弦波信号，即为方位仪的量测基准信号；之后，该两正交磁感组件进行方位角量测，其输出磁感信号同样经等化后再与基准信号值比较，即能准确且快速的计算方位角。
文档编号G01C1/00GK1553145SQ03137998
公开日2004年12月8日 申请日期2003年6月3日 优先权日2003年6月3日
发明者林艾玲, 杨国华 申请人:亚洲光学股份有限公司