Um die Funktionsfähigkeit und die Genauigkeit des Kompasses zu prüfen wurden einige Messungen durchgeführt. Dazu wurde zunächst auf freiem Feld die Hardwarekalibrierung durchgeführt und der Kompaß anschließend an Marvin, dem mobilen Roboter des Lehrstuhls für Realzeit-Computersysteme montiert. Die Montage erfolgte so, das sich nicht in direkter Umgebung des Kompasses (<10 cm) Eisen- oder Stahlteile befanden, aber in nur etwa 20cm Abstand vom ebenfalls auf Marvin montierten Lautsprecher, so daß mit gewissen Störfeldern zu rechnen war.

Die Messung fand im Neubau im TU-Innenhof statt, ein Gebäude, das aufgrund seiner modernen Architektur sehr viele Stahl enthält und das mit einem Metalldach gedeckt ist.

Bei der ersten Messung rotierte Marvin um seine Achse mit konstanter Geschwindigkeit, dabei wurden in gleichbleibenden Zeitintervallen die Orientierungswerte aufgezeichnet. Abbildung 5.1 zeigt für eine Umdrehung die Abhängigkeit des gemessenen Winkels von realen Winkel (durchgezogene Linie). Der Wunschverlauf ist durch die Diagonale (gepunktete Linie) angegeben.

Bei dieser Messung ist noch eine deutliche Abweichung des gemessenen Winkels vom realen Winkel zu erkennen.

Der ebenfalls eingezeichnete Gültigkeitswert (gestrichelte Linie, rechte Y-Achse) deutet aufgrund seiner Amplitude von nur etwa 0,5 darauf hin, daß das Magnetfeld um den Roboter nicht dem im Freifeld entspricht.

Vor der zweiten Messung wurde eine Kalibrierung durchgeführt. Für die weitere Bestimmung der Orientierung wurde dann die erzeugte Kalibriertabelle verwendet.

Ebenso wie Abb. 5.1 zeigt Abb. 5.2 den gemessenen Winkel (linke x-Achse) in Abhängigkeit des realen Winkels. Allerdings sieht man hier deutlich, daß die Abweichungen des gemessenen Winkels vom realen Winkel weniger als zwei Grad betragen.

Außerdem ist zu erkennen, daß der Gültigkeitswert (gestrichelte Linie, rechte y-Achse) nun immer eins ist. Das resultiert daher, daß bei Verwendung der Kalibriertabelle auch der Gültigkeitswert korrigiert wird. Dieser bezieht sich nun nicht mehr auf die Feldstärke im Freifeld, sondern auf die Feldstärke, die bei der Kalibrierung für den jeweiligen Drehwinkel gemessen wurde (relative Gültigkeit).

Auch bei der letzten Meßreihe wurde die Kalibriertabelle verwendet. Dabei fuhr Marvin etwa 12m geradeaus während die Meßwerte aufgenommen wurden. Abb. 5.3 zeigt den gemessenen Winkel über die abgefahrene Strecke (durchgezogene Linie, linke Y-Achse).

Die hier ebenfalls aufgetragene relative Gültigkeit (gestrichelte Linie, rechte y-Achse) deutet auf starke Schwankungen in der Feldamplitude hin.

Die große Streuung in den Werten ist auf eine sehr inhomogene Feldverteilung im Umfeld des Roboters zurückzuführen. Diese wird durch die eingangs erwähnte moderne Architektur mit vielen Stahlelementen verursacht. Auch die Verifikation der Meßergebnisse mit einem mechanischen Kompaß führte zu den gleichen Ergebnissen

Ein normaler Betrieb des Kompasses ist in dieser Umgebung praktisch nicht möglich .

Wie die Messungen zeigen, kann ein magnetischer Kompaß nur präzise Ergebnisse liefern, wenn das ihn umgebende Magnetfeld homogen ist.

Ein stark inhomogenes Magnetfeld muß die Verwendung eines magnetischen Kompasses jedoch nicht von vornherein ausschließen. Es ist nur nötig eine andere Meßmethode heranzuziehen. Dazu ist eine Karte der Magnetfeldlinien des Gebäudes anzulegen. Fährt der Roboter nun ein gewisses Areal (grob bestimmt durch seine Odometrie) ab, so kann er mit Hilfe des Kompasses den Verlauf der Magnetfeldlinien in diesem kleinen Bereich bestimmen. Das sich so ergebende Muster wird mit der gespeicherten Karte verglichen und kann nun, falls es eindeutig zuweisbar ist, sowohl zur Bestimmung der absoluten Orientierung, als auch zur Bestimmung der absoluten Position herangezogen werden.

5 Messergebnisse und Ausblicke