專利名稱：方位角計測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用地磁檢測方式的方位角計測裝置。
背景技術：
通過檢測地磁得到方位角的方位角計測裝置被使用在移動電話的導向用途等中。在這樣的方位角計測裝置中，已知如果不減去偏移部分來求方位角，則會顯示出錯誤的方位，其中偏移部分是磁傳感器檢測的地磁以外的環(huán)境磁場引起的信號輸出、或無信號輸入時的信號處理電路的輸出部分。
作為求出偏移部分的方法，已知有如下等的方法如專利文獻1中所公開的那樣，將方位角計測裝置水平旋轉一周，求出其最大/最小點，將其中點作為偏移點來求出的方法，或者如專利文獻2中所公開的那樣，根據(jù)將方位角裝置朝向正交的任意的3點而取得的地磁信息，求出將方位計旋轉一周時的輸出軌跡的方程式，計算偏移部分的方法。并且，還有根據(jù)方位角計測裝置的朝向在3維空間上任意變化時取得的地磁數(shù)據(jù)算出偏移信息的方法(上述的方法能夠從專利文獻3中找出，這里通過參照該文獻編入本說明書中)。
圖3是說明在方位角計測裝置中獲取偏移信息的方法的概念圖。該方法在專利文獻3中公開。
在圖3中，在3維空間內任意變化方位角計測裝置1的朝向，在此期間反復獲取x軸地磁測定數(shù)據(jù)Sx、y軸地磁測定數(shù)據(jù)Sy以及z軸地磁測定數(shù)據(jù)Sz，直至到達規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N。并且，只要以后沒有特別說明，Sx、Sy和Sz指通過方位角計測裝置1所具有的靈敏度校正計算部進行靈敏度校正后的地磁計測數(shù)據(jù)。
并且，設反復獲取的Sx、Sy和Sz的各個數(shù)據(jù)分別為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…，如圖3所示，配置在將Sx、Sy和Sz的值作為各軸的方向成分的3維空間上。
這里，Sx、Sy和Sz可以用下式表示。
Sx＝a·Mx+Cx(1)Sy＝a·My+Cy(2)Sz＝a·Mz+Cz(3)其中，a是x軸霍爾元件HEx、y軸霍爾元件HEy以及z軸霍爾元件HEz的靈敏度校正后的靈敏度，Cx、Cy和Cz分別為Sx、Sy和Sz的偏移。
另一方面，Mx、My、Mz和M的關系如下。
M=Mx2+My2+Mz2---(4)]]>因此，如果設[數(shù)式2]r=aMx2+My2+Mz2---(5)]]>則推導出下式。
(Sx-Cx)2+(Sx-Cx)2+(Sx-Cx)2＝r2(6)即，(Sx，Sy，Sz)必定在離基準點OP(Cx，Cy，Cz)一定距離r的位置上。
因此，通過計算與P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…的任意點都距離相等的點，能夠推算基準點OP，從其坐標值能夠求出偏移Cx、Cy和Cz。
雖然推算基準點OP有各種計算方法，但因為實際獲取的Sx、Sy和Sz為0.01mT級的非常微弱的地磁測定數(shù)據(jù)，并且疊加了相當多的噪聲，所以優(yōu)選使數(shù)據(jù)獲取數(shù)N盡量多，并采用統(tǒng)計方法來計算。所以例如，根據(jù)專利文獻3記載的方法，如下式所示通過計算關于Cx、Cy、Cz的聯(lián)立一次方程式的解，能夠抑制計算時間的增大并且高精度地推算出基準點OP。

ΣSix(Six-Sx‾)ΣSiy(Six-Sx‾)ΣSiz(Six-Sx‾)ΣSix(Siy-Sy‾)ΣSiy(Siy-Sy‾)ΣSiz(Siy-Sy‾)ΣSix(Siz-Sz‾)ΣSiy(Siz-Sz‾)ΣSiz(Siz-Sz‾)CxCyCz]]>=12Σ(Six2+Siy2+Siz2)(Six-Sx‾)Σ(Six2+Siy2+Siz2)(Siy-Sy‾)Σ(Six2+Siy2+Siz2)(Siz-Sz‾)---(7)]]>其中，[數(shù)式4]Sx‾=1NΣSix---(8)]]>[數(shù)式5]Sy‾=1NΣSiy---(9)]]>[數(shù)式6]Sz‾=1NΣSiz---(10)]]>此外，r利用Cx、Cy和Cz表示如下。
r2=1NΣ{(Six-Cx)2+(Siy-Cy)2+(Siz-Cz)2}---(11)]]>圖4是表示在方位角計測裝置中獲取偏移信息的方法的流程圖。該方法在專利文獻3中公開。
在圖4中，方位角測定裝置所具有的數(shù)據(jù)緩沖部獲取地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz并存入到緩沖器中。(步驟S1)接著，判斷數(shù)據(jù)緩沖部所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz是否達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N。(步驟S2)在數(shù)據(jù)緩沖部所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz尚未達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N的情況下，返回到步驟S1。
另一方面，在數(shù)據(jù)緩沖部所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N的情況下，方位角測定裝置1所具有的數(shù)據(jù)處理部從數(shù)據(jù)緩沖部僅讀取規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N個地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz，推算出與各個數(shù)據(jù)P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…的距離的標準離差最小的基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz。
(步驟S3)另外，基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz作為地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz的偏移，存儲在方位角計測裝置所具有的偏移信息存儲部中。(步驟S4)專利文獻1美國專利第1,422,942號說明書專利文獻2日本國特開2000-131068號公報專利文獻3國際申請第JP03/08293號說明書但是，在專利文獻3所公開的偏移信息獲取方法中，在數(shù)據(jù)獲取期間方位角計測裝置的朝向不任意變化，如圖5所示在對特定方向的軸W的姿勢保持一定來變化的情況下，如圖6所示，各個數(shù)據(jù)P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在以基準點OP為中心、以距離r為半徑的球面S與特定平面P交叉所形成的圓周C上。因此，存在上式(7)的解變得無法計算，或者計算誤差很大，計算出錯誤的解的缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決了以上這樣的問題的方位角計測裝置。
為了達成這樣的目的，本發(fā)明的第1實施方式的發(fā)明的特征在于，具有檢測地磁的3軸的地磁檢測單元；輸出數(shù)據(jù)獲取單元，其按照大于等于規(guī)定次數(shù)，反復獲取所述地磁檢測單元的朝向在3維空間中變化時的來自所述地磁檢測單元的3軸輸出數(shù)據(jù)；基準點推算單元，其在將所述3軸輸出數(shù)據(jù)作為各軸方向成分的3維坐標上，通過統(tǒng)計方法推算與所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群的距離的標準離差最小的位置的坐標，并將其作為基準點；偏移信息算出單元，其根據(jù)所述基準點推算單元所得到的基準點的坐標，算出相對于所述地磁檢測單元的輸出數(shù)據(jù)的偏移信息；以及平面判斷單元，其判斷所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的輸出數(shù)據(jù)群是否分布在特定的平面附近，在所述平面判斷單元判斷為所述輸出數(shù)據(jù)群分布在所述特定的平面附近的情況下，不進行通過所述基準點推算單元進行的基準點坐標的推算，或者舍棄通過所述基準點推算單元所推算的基準點的坐標。
本發(fā)明的第2實施方式的發(fā)明的特征在于，在第1實施方式中，所述平面判斷單元通過以所述基準點為未知數(shù)的聯(lián)立一次方程式的系數(shù)項所組成的矩陣是否為奇異矩陣或者是與奇異矩陣相近的矩陣來進行所述判斷。
本發(fā)明的第3實施方式的發(fā)明的特征在于，在第1實施方式中，所述平面判斷單元從所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的輸出數(shù)據(jù)群中推算所述特定的平面，算出所述輸出數(shù)據(jù)群與所述特定平面的相關，以所述相關是否大于規(guī)定值來進行所述判斷。
本發(fā)明的第4實施方式的發(fā)明的特征在于，在第1實施方式中，所述平面判斷單元通過由所述特定的平面所分隔開的2個區(qū)域的一方的區(qū)域的所述輸出數(shù)據(jù)群中距離所述特定的平面最遠的點到所述特定的平面的距離、與另一方的區(qū)域的所述輸出數(shù)據(jù)群中距離所述特定的平面最遠的點到所述特定的平面的距離之和是否大于規(guī)定值來進行所述判斷。
本發(fā)明的第5實施方式的發(fā)明的特征在于，在第1至第4實施方式的任一方式中，還具有警報顯示單元，其在通過所述平面判斷單元判斷為所述輸出數(shù)據(jù)群分布在所述特定的平面附近的情況下顯示警報。
本發(fā)明的第6實施方式的發(fā)明的特征在于，具有檢測地磁的3軸地磁檢測單元；輸出數(shù)據(jù)獲取單元，其按照大于等于規(guī)定次數(shù)，反復獲取所述地磁檢測單元的朝向在3維空間中變化時的來自所述地磁檢測單元的3軸輸出數(shù)據(jù)；基準點推算單元，其在將所述3軸輸出數(shù)據(jù)作為各軸方向成分的3維坐標上，通過統(tǒng)計方法推算與所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群的距離的標準離差最小的位置的坐標，并將其作為基準點；偏移信息算出單元，其根據(jù)所述基準點推算單元所得到的基準點的坐標，算出相對于所述地磁檢測單元的輸出數(shù)據(jù)的偏移信息；平面判斷單元，其判斷所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群是否分布在特定的平面附近；平面推算單元，其從所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的輸出數(shù)據(jù)群中推算所述特定的平面，并將其作為基準平面；臨時基準點推算單元，其在所述平面推算單元所得到的基準平面上，通過統(tǒng)計方法推算與所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群投影在所述基準平面上的投影點群的距離的標準離差最小的位置的坐標，并將其作為臨時基準點；以及基準點校正單元，其對所述臨時基準點推算單元所得到的臨時基準點進行校正，并將其作為基準點，在所述平面判斷單元判斷為所述輸出數(shù)據(jù)群分布在所述特定的平面附近的情況下，通過所述平面推算單元推算所述基準平面，通過所述臨時基準點推算單元推算臨時基準點，通過所述基準點校正單元算出基準點，所述偏移信息算出單元根據(jù)所述基準點校正單元所算出的基準點的坐標，算出相對于所述地磁檢測單元的輸出數(shù)據(jù)的偏移信息。
本發(fā)明的第7實施方式的發(fā)明的特征在于，在第6實施方式中，所述平面判斷單元通過以所述基準點為未知數(shù)的聯(lián)立一次方程式的系數(shù)項所組成的矩陣是否為奇異矩陣或者是與奇異矩陣相近的矩陣來進行所述判斷。
本發(fā)明的第8實施方式的發(fā)明的特征在于，在第6實施方式中，所述平面判斷單元從所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的輸出數(shù)據(jù)群中推算所述特定的平面，算出所述輸出數(shù)據(jù)群與所述特定的平面的相關，以所述相關是否大于規(guī)定值來進行所述判斷。
本發(fā)明的第9實施方式的發(fā)明的特征在于，在第6實施方式中，所述平面判斷單元通過由所述特定的平面所分隔開的2個區(qū)域的一方的區(qū)域的所述輸出數(shù)據(jù)群中距離所述特定的平面最遠的點到所述特定的平面的距離、與另一方的區(qū)域的所述輸出數(shù)據(jù)群中距離所述特定的平面最遠的點到所述特定的平面的距離之和是否大于規(guī)定值來進行所述判斷。
本發(fā)明的第10實施方式的發(fā)明的特征在于，在第6至第9實施方式的任一方式中，還具有警報顯示單元，其在通過所述平面判斷單元判斷為所述輸出數(shù)據(jù)群分布在所述特定的平面附近的情況下顯示警報。
本發(fā)明的第11實施方式的發(fā)明的其特征在于，在第6至第9實施方式的任一方式中，所述基準點校正單元把經過所述臨時基準點且與所述基準平面垂直的直線上離以前所推算的基準點最近的位置作為所述基準點。
本發(fā)明的第12實施方式的發(fā)明的特征在于，在第6至第9實施方式的任一方式中，所述基準點校正單元通過統(tǒng)計方法推算從所述投影點群到所述臨時基準點的距離的代表值，將與以所述臨時基準點為中心、以所述距離的代表值為半徑的所述基準平面上的圓周的距離等于規(guī)定值的位置作為所述基準點。
本發(fā)明的第13實施方式的發(fā)明的特征在于，具有檢測地磁的3軸地磁檢測單元；輸出數(shù)據(jù)獲取單元，其按照大于等于規(guī)定次數(shù)，反復獲取所述地磁檢測單元的朝向在3維空間中變化時的來自所述地磁檢測單元的3軸輸出數(shù)據(jù)；平面推算單元，其在將所述3軸輸出數(shù)據(jù)作為各軸方向成分的3維坐標上，推算使所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群位于附近的平面，并將其作為基準平面；臨時基準點推算單元，其通過統(tǒng)計方法推算在所述平面推算單元所得到的基準平面上，與所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群投影在所述基準平面上的投影點群的距離的標準離差最小的位置的坐標，并將其作為臨時基準點；基準點校正單元，其對所述臨時基準點推算單元所得到的臨時基準點進行校正，并將其作為基準點；以及偏移信息算出單元，其根據(jù)所述基準點校正單元所得到的基準點的坐標，算出相對于所述地磁檢測單元的輸出數(shù)據(jù)的偏移信息。
本發(fā)明的第14實施方式的發(fā)明的特征在于，在第13實施方式中，所述基準點校正單元把經過所述臨時基準點且與所述基準平面垂直的直線上離以前所推算的基準點最近的位置作為所述基準點。
本發(fā)明的第15實施方式的發(fā)明的特征在于，在第13實施方式中，所述基準點校正單元通過統(tǒng)計方法推算從所述投影點群到所述臨時基準點的距離的代表值，將與以所述臨時基準點為中心、以所述距離的代表值為半徑的所述基準平面上的圓周的距離等于規(guī)定值的位置作為所述基準點。
根據(jù)本發(fā)明，當在數(shù)據(jù)獲取期間方位角計測裝置的朝向不任意變化，對特定方向的軸的姿勢保持一定來變化的情況下，能夠防止獲取錯誤的偏移信息的問題，并且，能夠得到相當于方位角計測裝置的朝向任意變化的情況下的偏移信息。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式之一的方位角計測裝置中的磁傳感器的安裝結構的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式之一的方位角計測裝置的結構的方框圖。
圖3是說明在以往的方位角計測裝置中獲取偏移信息的方法的概念圖。
圖4是表示在以往的方位角計測裝置中獲取偏移信息的流程圖。
圖5是表示本發(fā)明的對特定方向的軸W的姿勢保持一定的磁傳感器的圖。
圖6是說明以往的方位角計測裝置的課題的圖。
圖7是說明本發(fā)明的實施方式之一的避免獲取錯誤的偏移信息的方法的概念圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施方式之一的避免獲取錯誤的偏移信息的方法的流程圖。
圖9是說明本發(fā)明的實施方式之一的獲取偏移信息的方法的概念圖。
圖10是說明本發(fā)明的實施方式之一的獲取偏移信息的方法的概念圖。
圖11是說明本發(fā)明的實施方式之一的獲取偏移信息的方法的概念圖。
圖12是表示本發(fā)明的實施方式之一的獲取偏移信息的方法的流程圖。
圖13是說明本發(fā)明的實施方式之一的方位角計測裝置的設置狀況的圖。
圖14是說明本發(fā)明的實施方式之一的獲取偏移信息的方法的概念圖。
圖15是表示本發(fā)明的實施方式之一的獲取偏移信息的方法的流程圖。
圖16是說明本發(fā)明的實施方式之一的獲取偏移信息的方法的概念圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示方位角計測裝置中的磁傳感器的安裝結構的立體圖。
在圖1中，坐標軸x，y，z基于方位角計測裝置1，x軸與方位角計測裝置1的縱向，y軸與方位角計測裝置1的橫向，z軸與方位角計測裝置1的厚度方向分別平行。方位角計測裝置1中設有x軸磁傳感器HEx、y軸磁傳感器HEy以及z軸磁傳感器HEz，并對它們進行定向配置，使得x軸磁傳感器HEx、y軸磁傳感器HEy以及z軸磁傳感器HEz分別檢測地磁M的x方向成分Mx、地磁M的y方向成分My以及地磁M的z方向成分Mz。
圖2是表示以下的各實施方式共同的方位角計測裝置的結構的方框圖。
在圖2中，方位角計測裝置1中設有3軸磁傳感器11、磁傳感器驅動電源部12、多路復用器部13、放大部14、A/D轉換部15、靈敏度校正信息存儲部16、靈敏度校正計算部17、數(shù)據(jù)緩沖部18、數(shù)據(jù)處理部19、偏移信息存儲部20、偏移校正部21以及方位角計算部22。
3軸磁傳感器11設有x軸磁傳感器HEx、y軸磁傳感器HEy以及z軸磁傳感器HEz，分別輸出檢測出地磁M的x方向成分Mx、y方向成分My以及z方向成分Mz的傳感器信號。
磁傳感器驅動電源部12輸出x軸磁傳感器HEx、y軸磁傳感器HEy以及z軸磁傳感器HEz的動作所需的驅動電壓。
多路復用器部13用于切換x軸磁傳感器HEx、y軸磁傳感器HEy以及z軸磁傳感器HEz，向x軸磁傳感器HEx、y軸磁傳感器HEy以及z軸磁傳感器HEz時分地施加磁傳感器驅動電源部12的輸出電壓，并且依次輸出從x軸磁傳感器HEx、y軸磁傳感器HEy以及z軸磁傳感器HEz所輸出的傳感器信號。放大部14依次放大從多路復用器部13輸出的傳感器信號。A/D轉換部15依次對放大部14所放大的傳感器信號進行A/D轉換，并作為x軸地磁測定數(shù)據(jù)、y軸地磁測定數(shù)據(jù)以及z軸地磁測定數(shù)據(jù)依次輸出。
靈敏度校正信息存儲部16存儲規(guī)定的靈敏度校正信息。靈敏度校正計算部17根據(jù)存儲在靈敏度校正信息存儲部16中的靈敏度校正信息，對從A/D轉換部15輸出的地磁計測數(shù)據(jù)進行靈敏度校正。
數(shù)據(jù)緩沖部18以規(guī)定數(shù)量保持由靈敏度校正計算部17進行了靈敏度校正、并用于計算偏移信息的地磁計測數(shù)據(jù)。
符號19是數(shù)據(jù)處理部，根據(jù)數(shù)據(jù)緩沖部18內的數(shù)據(jù)，進行以下詳細敘述的各項處理。這里進行的各項處理，通過CPU執(zhí)行保存在ROM內的規(guī)定的程序(例如，包括如圖8、12以及15所示的控制步驟)來達成。RAM提供CPU的作業(yè)區(qū)域。CPU、ROM和RAM能夠構成為還達成執(zhí)行符號16～18以及20～22所表示的構成要素的功能。數(shù)據(jù)處理部19讀出保持在數(shù)據(jù)緩沖部18中的地磁計測數(shù)據(jù)，執(zhí)行后述的處理以算出偏移信息。
偏移信息存儲部20存儲從數(shù)據(jù)處理部19輸出的偏移信息。
偏移校正部21根據(jù)存儲在偏移信息存儲部20中的偏移信息，校正由靈敏度校正計算部17進行了靈敏度校正的地磁計測數(shù)據(jù)的偏移。
方位角計算部22根據(jù)由偏移校正部21進行了偏移校正后的地磁計測數(shù)據(jù)算出方位角。
(第1實施方式)
圖7是說明在本發(fā)明的第1實施方式中避免獲取錯誤的偏移信息的方法的概念圖。
在圖7中，改變方位角計測裝置1的朝向，在此期間反復獲取x軸地磁測定數(shù)據(jù)Sx、y軸地磁測定數(shù)據(jù)Sy以及z軸地磁測定數(shù)據(jù)Sz，直至規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N。優(yōu)選方位角計測裝置1的朝向任意變化，但假設有如圖5所示對特定方向的軸W的姿勢保持一定來變化的情況。
并且，如圖7所示，將反復獲取的Sx、Sy和Sz的各個數(shù)據(jù)分別設為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…，并配置在以Sx、Sy、Sz的值為各軸的方向成分的3維空間上。
接著，因為方位角計測裝置1的朝向對特定方向的軸W的姿勢保持一定來變化，所以判斷P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…是否分布在特定的平面P的附近。作為判斷方法，只要判斷由上式(7)的關于Cx、Cy和Cz的聯(lián)立一次方程式的系數(shù)項組成的矩陣[數(shù)8]A=ΣSix(Six-S‾x)ΣSiy(Six-S‾x)ΣSiz(Six-S‾x)ΣSix(Siy-S‾y)ΣSiy(Siy-S‾y)ΣSiz(Siy-S‾y)ΣSix(Siz-S‾z)ΣSiy(Siz-S‾z)ΣSiz(Siz-S‾z)---(12)]]>是否為奇異矩陣或者與之相近的矩陣即可，具體地計算上式(12)的行列式的值的絕對值|det(A)|，如果接近零則判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近。
這里，式(12)的行列式的值在不存在數(shù)值舍入時發(fā)生的量子化誤差等計算誤差的情況下一定為正。因此，計算行列式的值，如果是接近零或為負值，則可以判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近。
并且，地磁的大小根據(jù)場所不同而發(fā)生變化。特別是在人工建筑物的內部、周圍，地磁的變化大。所述行列式的值大體上與地磁的大小(＝r)的6次方成正比，因此計算det(A)/r6，如果是接近零或為負值，則可以判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近。
并且，作為判斷P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…是否分布在特定的平面P附近的其它方法，能夠從P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…推算平面P，計算從P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…至推算平面P的距離，通過算出的距離是否小于等于規(guī)定值來判斷。推算的平面P的式子為aSx+bSy+cSz+d＝0(13)其中，a2+b2+c2＝1(14)求出上述a、b、c。
此外，從P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…至推算平面P的距離ε例如能夠用下式算出。
ϵ=1NΣ(aSix+bSiy+cSiz+d)2---(15)]]>設推算平面P的式子為aSx+bSy+cSz+d＝0(A)上式(A)的各系數(shù)按照以下這樣求解。
設[數(shù)式10]XX=Six(Six-Six‾)]]>YY=Siy(Siy-Siy‾)]]>ZZ=Siz(Siz-Siz‾)]]>XY=Six(Siy-Siy‾)=Siy(Six-Six‾)]]>YZ=Siy(Siz-Siz‾)=Siz(Siy-Siy‾)]]>ZX=Siz(Six-Six‾)=Six(Siz-Siz‾)]]>時，計算 Det0＝YY×ZZ-YZ×YZDet1＝ZZ×XX-ZX×ZXDet2＝XX×YY-XY×XY找出最大值。根據(jù)哪個式子成為最大值，分別求解以下的聯(lián)立一次方程式，以算出各個系數(shù)。各個方程式為設a＝1、或b＝1、或c＝1時的推算平面P的式子，Det0、Det1、Det2對應各個系數(shù)矩陣的行列式。一般情況下，因為行列式的值越大數(shù)值計算的精度越高，所以通過求解行列式的值取最大值的方程式求出系數(shù)a、b、c。
Det0最大時(此時a＝1)[數(shù)式12]YYYZYZZZbc=-XYZX]]>Det1最大時(此時b＝1)[數(shù)式13]ZZZXZXXXca=-YZXY]]>Det2最大時(此時c＝1)[數(shù)式14]XXXYXYYYab=-ZXYZ]]>并且，[數(shù)式15]d=-1NΣ(aSix+bSiy+cSiz)]]>從P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…的各點至推算平面P的距離di通過di=aSix+bSiy+cSiz+da2+b2+c2---(16)]]>可以求得。各點的距離di的正負，因屬于被推算平面P分割的兩個區(qū)域中的哪一個區(qū)域而不同。即，設從屬于被分為2個區(qū)域的區(qū)域一方的點到指定平面P的距離di為正，從屬于另一方的點到指定平面P的距離di為負。求出這些各點的距離di的最大值和最小值(圖16)，根據(jù)該差值是否小于等于規(guī)定值，也可以判斷P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…是否分布在特定的平面P的附近。
換言之，根據(jù)被指定平面P分割為2個區(qū)域的一方的區(qū)域中的離指定平面P最遠的點到該平面P的距離的絕對值，與另一方的區(qū)域中的離指定平面最遠的點到該平面P的距離的絕對值之和是否小于等于規(guī)定值來進行上述判斷。
而且，在判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的情況下，不進行上式(7)的解的計算。或者在上式(7)的解的計算已經進行的情況下舍棄算出的解，且不進行偏移信息的算出。另一方面，在未判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的情況下，計算上式(7)的解以推算基準點OP，從其坐標值得到偏移Cx、Cy以及Cz。
由此，當在數(shù)據(jù)獲取期間方位角計測裝置的朝向不任意變化，對特定方向的軸的姿勢保持一定來變化的情況下，能夠防止獲取錯誤的偏移信息的問題。
此外，在判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的情況下，也可以在方位角計測裝置1的顯示部上顯示警報。由此，方位角計測裝置1的使用者能夠知道在Sx、Sy和Sz的獲取中改變方位角計測裝置1的朝向的操作不恰當。
圖8是表示在本發(fā)明的第1實施方式中避免獲取錯誤的偏移信息的方法的流程圖。
在圖8中，數(shù)據(jù)緩沖部18獲取地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz并存入到緩沖器中。并且，在由于噪聲的混入等而使獲取的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz被認為不恰當時，也可以不將所獲取的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz存入到緩沖器中。(步驟S11)接著，判斷數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz是否已經達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N。(步驟S12)當數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx，Sy和Sz尚未達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N的情況下，返回到步驟S11。
另一方面，當數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz已經達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N的情況下，數(shù)據(jù)處理部19從數(shù)據(jù)緩沖部18中僅讀取規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N個地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz，判斷所讀取的各個數(shù)據(jù)P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…是否分布在特定的平面P的附近。并且，從數(shù)據(jù)緩沖部18僅讀取規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N個地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz之后，可以根據(jù)情況清除數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz中的最舊的數(shù)據(jù)，也可以僅清除所讀取個數(shù)的數(shù)據(jù)。(步驟S13)在判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的情況下，停止推算基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz。并且，根據(jù)情況也可以清除數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz。(步驟S14)另一方面，在未判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的情況下，推算與各自的數(shù)據(jù)P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…的距離的標準離差為最小的基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz。(步驟S15)然后，將基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz作為地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz的偏移存儲在偏移信息存儲部20中。并且，在由于噪聲的混入或環(huán)境磁場的存在等而使推算的基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz被認為不恰當時，可以不將推算的基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz存儲到偏移信息存儲部20中，或者也可以根據(jù)情況清除數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz。(步驟S16)并且，也可以在步驟13之前進行相當于步驟15的步驟，首先求出基準點OP的坐標，再判斷是否分布在平面P的附近。
(第2實施方式)圖9是說明在本發(fā)明的第2實施方式中獲取偏移信息的方法的概念圖。
省略與第1實施方式重復部分的說明。
在判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的情況下，進行特定的平面P的推算。平面P的推算方法與第1實施方式中記載的方法相同，因此省略說明。
接著，將P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…投影到所推算的平面P上，利用統(tǒng)計方法算出相對于在平面P上投影的P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…的距離的標準離差最小的位置，作為臨時基準點OC。
接著，對臨時基準點OC進行校正，以作為基準點OR，取得其坐標值ORx、ORy、ORz以分別作為相當于偏移Cx、Cy、Cz的值。作為校正方法，合適的是如圖10所示，將在經過臨時基準點OC且與平面P垂直的直線L上離以前推算的基準點OQ最近的點設為OR。
并且，如圖11所示，算出從投影在平面P上的P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…至臨時基準點OC的距離的平均值rc，定義平面P上的中心為OC、半徑為rc的圓周C，可以選擇與圓周C的距離等于規(guī)定值M的位置OR1、OR2的任意一個作為基準點OR。作為選擇方法，例如有選擇與以前推算的基準點OQ近的一方的方法。并且作為M的值，合適的是設定與地磁全磁力相當?shù)臄?shù)值。
另一方面，在未判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的情況下，計算上式(7)的解以推算基準點OP，從其坐標值得到偏移Cx、Cy以及Cz。
由此，即使在數(shù)據(jù)獲取期間方位角計測裝置的朝向不任意變化，對特定方向的軸的姿勢保持一定來變化的情況下，也能夠獲取相當于方位角計測裝置的朝向任意變化時的偏移信息。
此外，在判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的情況下，也可以在方位角計測裝置1的顯示部上顯示警報。由此，方位角計測裝置1的使用者能夠知道在Sx、Sy和Sz的獲取中改變方位角計測裝置1的朝向的操作不恰當。
圖12是表示在本發(fā)明的第2實施方式中獲取偏移信息的方法的流程圖。
在圖12中，數(shù)據(jù)緩沖部18獲取地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz并存入到緩沖器中。并且，在由于噪聲的混入等而使所獲取的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz被認為不恰當時，也可以不將所獲取的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz存入到緩沖器中。(步驟S21)接著，判斷數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz是否已經達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N。(步驟S22)在數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz尚未達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N的情況下，返回到步驟S21。
另一方面，在數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz已經達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N的情況下，數(shù)據(jù)處理部19從數(shù)據(jù)緩沖部18中僅讀取規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N個地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz，判斷所讀取的各個數(shù)據(jù)P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…是否分布在特定的平面P的附近。并且，從數(shù)據(jù)緩沖部18中僅讀取規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N個地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz之后，可以根據(jù)情況清除數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz中的最舊的數(shù)據(jù)，也可以僅清除所讀取個數(shù)的數(shù)據(jù)。(步驟S23)在判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的情況下，推算特定的平面P。(步驟S24)接著，將P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…投影到所推算的平面P上，推算出使相對于在平面P上投影的P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…的距離的標準離差最小的臨時基準點OC的坐標OCx、OCy、OCz。(步驟S25)接著，對臨時基準點OC的坐標OCx、OCy、OCz進行校正，以作為基準點OR，并算出該坐標值ORx、ORy、ORz。(步驟S26)然后，將基準點OR的坐標ORx、ORy和ORz作為地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz的偏移，存儲在偏移信息存儲部20中。并且，在由于噪聲的混入或環(huán)境磁場的存在等而使所推算的基準點OR的坐標ORx、ORy和ORz被認為不恰當?shù)那闆r下，可以不將所推算的基準點OR的坐標ORx、ORy和ORz存儲在偏移信息存儲部20中，或者也可以根據(jù)情況清除數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz。(步驟S27)另一方面，在未判斷為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的情況下，推算與各自的數(shù)據(jù)P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…的距離的標準離差為最小的基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz。(步驟S28)然后，將基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz作為地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz的偏移，存儲在偏移信息存儲部20中。并且，在由于噪聲的混入或環(huán)境磁場的存在等而使所推算的基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz被認為不恰當時，可以不將所推算的基準點OP的坐標Cx、Cy和Cz存儲在偏移信息存儲部20中，或者也可以根據(jù)情況清除數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz。(步驟S29)(第3實施方式)圖13是說明本發(fā)明的第3實施方式中的方位角計測裝置的設置狀況的圖。
在圖13中，方位角計測裝置1設置在汽車22中，相對于垂直方向軸V以傾斜角α固定。通過汽車22的移動使方位角計測裝置1的朝向變化。因此方位角計測裝置1相對于垂直方向軸V的姿勢以傾斜角α保持一定。
圖14是說明在本發(fā)明的第3實施方式中獲取偏移信息的方法的概念圖。
在圖14中，改變方位角計測裝置1的朝向，在此期間反復獲取x軸地磁測定數(shù)據(jù)Sx、y軸地磁測定數(shù)據(jù)Sy以及z軸地磁測定數(shù)據(jù)Sz直至規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N。
并且，將反復獲取的Sx、Sy、Sz的各個數(shù)據(jù)分別設為P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…如圖14所示，配置在以Sx、Sy、Sz的值為各軸的方向成分的3維空間上。
此時，因為方位角計測裝置1的姿勢相對于垂直方向的軸V保持一定，所以P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近。因此，不可能通過計算上式(7)的解來推算基準點OP，從其坐標值得到偏移Cx、Cy以及Cz。因此，通過以下的步驟得到相當于偏移Cx、Cy以及Cz的值。
首先，進行特定的平面P的推算。平面P的推算方法與第1實施方式中記載的方法相同，因此省略說明。
接著，將P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…投影到所推算的平面P上，利用統(tǒng)計方法算出相對于在平面P上投影的P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…的距離的標準離差最小的位置，作為臨時基準點OC。具體的方法與第2實施方式中記載的方法相同，因此省略說明。
接著，對臨時基準點OC進行校正，以作為基準點OR，取得其坐標值ORx、ORy、Orz以分別作為與偏移Cx、Cy、Cz相當?shù)闹怠＞唧w的校正方法與第2實施方式中記載的方法相同，因此省略說明。
由此，即使在方位角計測裝置設置在汽車等的移動物體中，且方位角計測裝置的朝向對特定方向的軸的姿勢保持一定來變化的情況下，也能夠獲取相當于方位角計測裝置的朝向任意變化時的偏移信息。
并且，當設置在汽車等的移動物體中，且設置姿勢大致保持一定的情況下，也可以不求出校正基準點OR，而將臨時基準點OC的坐標直接作為偏移Cx、Cy和Cz。原因在于，臨時基準點OC雖然有時在特定的平面P的法線方向包含大的誤差，但該誤差不影響方位角的計算精度。
圖15是表示在本發(fā)明的第3實施方式中獲取偏移信息的方法的流程圖。
在圖15中，數(shù)據(jù)緩沖部18獲取地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz并存入緩沖器中。并且，在由于噪聲的混入等而使所獲取的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz被認為不恰當時，也可以不將所獲取的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz存入到緩沖器中。(步驟S31)接著，判斷數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz是否已經達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N。(步驟S32)在數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz尚未達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N的情況下，返回到步驟S31。
另一方面，在數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz已經達到規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N的情況下，數(shù)據(jù)處理部19從數(shù)據(jù)緩沖部18中僅讀取規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N個地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz，并進行所讀取的各個數(shù)據(jù)P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…分布在特定的平面P的附近的推算。并且，從數(shù)據(jù)緩沖部18僅讀取規(guī)定的數(shù)據(jù)獲取數(shù)N個地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz之后，可以根據(jù)情況清除數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz中的最舊的數(shù)據(jù)，也可以僅清除所讀取個數(shù)的數(shù)據(jù)。(步驟S33)接著，將P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…投影到所推算的平面P上，推算出使相對于在平面P上投影的P1(S1x，S1y，S1z)、P2(S2x，S2y，S2z)、P3(S3x，S3y，S3z)、…的距離的標準離差最小的臨時基準點OC的坐標OCx、OCy、OCz。(步驟S34)接著，對臨時基準點OC的坐標OCx、OCy、OCz進行校正，以作為基準點OR，并算出其坐標值ORx、ORy、ORz。(步驟S35)然后，將基準點OR的坐標ORx、ORy和ORz作為地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz，存儲在偏移信息存儲部20中。并且，在由于噪聲的混入或環(huán)境磁場的存在等而使所推算的基準點OR的坐標ORx、ORy和ORz被認為不恰當?shù)那闆r下，所推算的基準點OR的坐標ORx、ORy和ORz可以不存儲在偏移信息存儲部20中，或者也可以根據(jù)情況清除數(shù)據(jù)緩沖部18中所保持的地磁測定數(shù)據(jù)Sx、Sy和Sz。(步驟S36)并且，當設置在汽車等的移動物體中，且設置姿勢大致保持一定的情況下，也可以不求出校正基準點OR，而將臨時基準點OC的坐標直接作為偏移。
產業(yè)上的可利用性在根據(jù)地磁檢測方式的方位角計測裝置中，在磁傳感器的周圍配置有揚聲器等的磁化部件時，由于從磁化部件泄漏的磁場而使磁傳感器的輸出發(fā)生偏移。因此，為了防止由于偏移而使方位角的計算產生誤差，有必要進行偏移的校正。
本發(fā)明提供方位角計測裝置，其能夠在各種情況下簡單地進行獲取該校正所需的偏移信息。
權利要求
1.一種方位角計測裝置，其特征在于，具有檢測地磁的3軸的地磁檢測單元；輸出數(shù)據(jù)獲取單元，其按照大于等于規(guī)定次數(shù)，反復獲取所述地磁檢測單元的朝向在3維空間中變化時的來自所述地磁檢測單元的3軸輸出數(shù)據(jù)；基準點推算單元，其在將所述3軸輸出數(shù)據(jù)作為各軸方向成分的3維坐標上，通過統(tǒng)計方法推算與所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群的距離的標準離差最小的位置的坐標，并將其作為基準點；偏移信息算出單元，其根據(jù)所述基準點推算單元所得到的基準點的坐標，算出相對于所述地磁檢測單元的輸出數(shù)據(jù)的偏移信息；以及平面判斷單元，其判斷所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的輸出數(shù)據(jù)群是否分布在特定的平面附近，在所述平面判斷單元判斷為所述輸出數(shù)據(jù)群分布在所述特定的平面附近的情況下，不進行通過所述基準點推算單元進行的基準點坐標的推算，或者舍棄通過所述基準點推算單元所推算的基準點的坐標。
2.根據(jù)權利要求1所述的方位角計測裝置，其特征在于，所述平面判斷單元通過以所述基準點為未知數(shù)的聯(lián)立一次方程式的系數(shù)項所組成的矩陣是否為奇異矩陣或者是與奇異矩陣相近的矩陣來進行所述判斷。
3.根據(jù)權利要求1所述的方位角計測裝置，其特征在于，所述平面判斷單元從所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的輸出數(shù)據(jù)群中推算所述特定的平面，算出所述輸出數(shù)據(jù)群與所述特定平面的相關，以所述相關是否大于規(guī)定值來進行所述判斷。
4.根據(jù)權利要求1所述的方位角計測裝置，其特征在于，所述平面判斷單元通過由所述特定的平面所分隔開的2個區(qū)域的一方的區(qū)域的所述輸出數(shù)據(jù)群中距離所述特定的平面最遠的點到所述特定的平面的距離、與另一方的區(qū)域的所述輸出數(shù)據(jù)群中距離所述特定的平面最遠的點到所述特定的平面的距離之和是否大于規(guī)定值來進行所述判斷。
5.根據(jù)權利要求1至4的任一項所述的方位角計測裝置，其特征在于，還具有警報顯示單元，其在通過所述平面判斷單元判斷為所述輸出數(shù)據(jù)群分布在所述特定的平面附近的情況下顯示警報。
6.一種方位角計測裝置，其特征在于，具有檢測地磁的3軸的地磁檢測單元；輸出數(shù)據(jù)獲取單元，其按照大于等于規(guī)定次數(shù)，反復獲取所述地磁檢測單元的朝向在3維空間中變化時的來自所述地磁檢測單元的3軸輸出數(shù)據(jù)；基準點推算單元，其在將所述3軸輸出數(shù)據(jù)作為各軸方向成分的3維坐標上，通過統(tǒng)計方法推算與所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群的距離的標準離差最小的位置的坐標，并將其作為基準點；偏移信息算出單元，其根據(jù)所述基準點推算單元所得到的基準點的坐標，算出相對于所述地磁檢測單元的輸出數(shù)據(jù)的偏移信息；平面判斷單元，其判斷所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群是否分布在特定的平面附近；平面推算單元，其從所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的輸出數(shù)據(jù)群中推算所述特定的平面，并將其作為基準平面；臨時基準點推算單元，其在所述平面推算單元所得到的基準平面上，通過統(tǒng)計方法推算與所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群投影在所述基準平面上的投影點群的距離的標準離差最小的位置的坐標，并將其作為臨時基準點；以及基準點校正單元，其對所述臨時基準點推算單元所得到的臨時基準點進行校正，并將其作為基準點，在所述平面判斷單元判斷為所述輸出數(shù)據(jù)群分布在所述特定的平面附近的情況下，通過所述平面推算單元推算所述基準平面，通過所述臨時基準點推算單元推算臨時基準點，通過所述基準點校正單元算出基準點，所述偏移信息算出單元根據(jù)所述基準點校正單元所算出的基準點的坐標，算出相對于所述地磁檢測單元的輸出數(shù)據(jù)的偏移信息。
7.根據(jù)權利要求6所述的方位角計測裝置，其特征在于，所述平面判斷單元通過以所述基準點為未知數(shù)的聯(lián)立一次方程式的系數(shù)項所組成的矩陣是否為奇異矩陣或者是與奇異矩陣相近的矩陣來進行所述判斷。
8.根據(jù)權利要求6所述的方位角計測裝置，其特征在于，所述平面判斷單元從所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的輸出數(shù)據(jù)群中推算所述特定的平面，算出所述輸出數(shù)據(jù)群與所述特定的平面的相關，以所述相關是否大于規(guī)定值來進行所述判斷。
9.根據(jù)權利要求6所述的方位角計測裝置，其特征在于，所述平面判斷單元通過由所述特定的平面所分隔開的2個區(qū)域的一方的區(qū)域的所述輸出數(shù)據(jù)群中距離所述特定的平面最遠的點到所述特定的平面的距離、與另一方的區(qū)域的所述輸出數(shù)據(jù)群中距離所述特定的平面最遠的點到所述特定的平面的距離之和是否大于規(guī)定值來進行所述判斷。
10.根據(jù)權利要求6至9的任一項所述的方位角計測裝置，其特征在于，還具有警報顯示單元，其在通過所述平面判斷單元判斷為所述輸出數(shù)據(jù)群分布在所述特定的平面附近的情況下顯示警報。
11.根據(jù)權利要求6至9的任一項所述的方位角計測裝置，其特征在于，所述基準點校正單元把經過所述臨時基準點且與所述基準平面垂直的直線上離以前所推算的基準點最近的位置作為所述基準點。
12.根據(jù)權利要求6至9的任一項所述的方位角計測裝置，其特征在于，所述基準點校正單元通過統(tǒng)計方法推算從所述投影點群到所述臨時基準點的距離的代表值，將與以所述臨時基準點為中心、以所述距離的代表值為半徑的所述基準平面上的圓周的距離等于規(guī)定值的位置作為所述基準點。
13.一種方位角計測裝置，其特征在于，具有檢測地磁的3軸的地磁檢測單元；輸出數(shù)據(jù)獲取單元，其按照大于等于規(guī)定次數(shù)，反復獲取所述地磁檢測單元的朝向在3維空間中變化時的來自所述地磁檢測單元的3軸輸出數(shù)據(jù)；平面推算單元，其在將所述3軸輸出數(shù)據(jù)作為各軸方向成分的3維坐標上，推算使所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群位于附近的平面，并將其作為基準平面；臨時基準點推算單元，其通過統(tǒng)計方法推算在所述平面推算單元所得到的基準平面上，與所述輸出數(shù)據(jù)獲取單元所得到的3軸輸出數(shù)據(jù)群投影在所述基準平面上的投影點群的距離的標準離差最小的位置的坐標，并將其作為臨時基準點；基準點校正單元，其對所述臨時基準點推算單元所得到的臨時基準點進行校正，并將其作為基準點；以及偏移信息算出單元，其根據(jù)所述基準點校正單元所得到的基準點的坐標，算出相對于所述地磁檢測單元的輸出數(shù)據(jù)的偏移信息。
14.根據(jù)權利要求13所述的方位角計測裝置，其特征在于，所述基準點校正單元把經過所述臨時基準點且與所述基準平面垂直的直線上離以前所推算的基準點最近的位置作為所述基準點。
15.根據(jù)權利要求13所述的方位角計測裝置，其特征在于，所述基準點校正單元通過統(tǒng)計方法推算從所述投影點群到所述臨時基準點的距離的代表值，將與以所述臨時基準點為中心、以所述距離的代表值為半徑的所述基準平面上的圓周的距離等于規(guī)定值的位置作為所述基準點。
全文摘要
提供方位角計測裝置，其在特定方向上將姿勢保持一定來變化的情況下，不獲取錯誤的偏移信息，在任意的方向上變化時，能夠得到相當?shù)钠菩畔?。?shù)據(jù)處理部(19)處理來自檢測地磁的3軸的傳感器的數(shù)據(jù)。在處理部(19)中，以大于等于規(guī)定次數(shù)反復獲取地磁的朝向在3維空間中變化時的3軸輸出數(shù)據(jù)，在將3軸輸出數(shù)據(jù)作為各軸方向成分的3維坐標上，通過統(tǒng)計方法推算與3軸輸出數(shù)據(jù)群的距離的標準離差最小的位置的坐標，并作為基準點，根據(jù)基準點的坐標，算出3軸輸出數(shù)據(jù)的偏移信息，判斷3軸輸出數(shù)據(jù)群是否分布在特定的平面附近，在判斷為3軸輸出數(shù)據(jù)群分布在特定的平面附近的情況下，不進行基準點的坐標的推算，或者進行舍棄已推算的基準點坐標的處理。
文檔編號G01R33/02GK1898526SQ20048003852
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權日2003年12月22日
發(fā)明者疋田浩一, 北村徹, 山下昌哉 申請人:旭化成電子材料元件株式會社