JP4073715B2 - Azimuth measuring device, calibration method, and calibration program - Google Patents
Azimuth measuring device, calibration method, and calibration program Download PDFInfo
- Publication number
- JP4073715B2 JP4073715B2 JP2002169911A JP2002169911A JP4073715B2 JP 4073715 B2 JP4073715 B2 JP 4073715B2 JP 2002169911 A JP2002169911 A JP 2002169911A JP 2002169911 A JP2002169911 A JP 2002169911A JP 4073715 B2 JP4073715 B2 JP 4073715B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic sensor
- output
- axis
- information
- offset
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
- Navigation (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は方位角計測装置、キャリブレーション方法およびキャリブレーションプログラムに関し、特に、磁気センサのオフセットおよび感度比を補正する場合に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の磁気センサは、携帯機器内部に搭載されると、近くにあるスピーカや着磁した金属パッケージの電子部品などから漏れる磁場が存在するため、これら携帯機器内部に起因する磁場が前記磁気センサの信号として出力される。
この結果、磁気センサを携帯機器に搭載して地磁気を検出する方位角計測装置において、前記携帯機器内部に起因する磁場が地磁気に対するオフセットとなるため、方位角の計測精度が劣化することがある。
【０００３】
しかも、前記携帯機器内部に起因する磁場は、温度変化や経時変化によって強度や方向が変化するため、従来の方位角計測装置では、磁気センサのオフセット変動を補正するキャリブレーションが行われている。
図１４は、従来の方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【０００４】
図１４において、移動機器のキャリブレーション開始ボタンを押す（ステップＳ１２１）。
そして、Ｘ軸、Ｙ軸の磁気センサが搭載された移動機器を水平に保ったまま、ゆっくり等速度で移動機器を１周以上回転させる（ステップＳ１２２）。
そして、移動機器を１周以上回転させたら、移動機器のキャリブレーション終了ボタンを押す（ステップＳ１２３：このステップは省略可）。
【０００５】
ここで、移動機器を１周以上回転させる間に、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれの磁気センサにおいて信号出力の最大値と最小値を検出し、その値を減算して２で割った値をそれぞれ磁気センサの感度情報とし、加算して２で割った値をオフセット情報とすることで、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれの磁気センサに対するキャリブレーションを行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のキャリブレーション方法では、磁気センサの現在の最大値、最小値を求めるため、移動機器を平面上で１周以上回転させる必要があり、移動機器の回転速度が速すぎると、最大値、最小値を見落とすこととなり、逆に遅すぎると、読み取りデータ数が膨大で、メモリがオーバフローするなど、回転速度が一定の範囲から外れた場合に、キャリブレーション精度が劣化したり、キャリブレーション不能になるという問題があった。
【０００７】
このため、利用者は、キャリブレーションが成功するまでに試行錯誤を繰り返し、何度も移動機器を回転させるよう要求された。
そこで、本発明の目的は、回転速度に依存することなく、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能な方位角計測装置、キャリブレーション方法およびキャリブレーションプログラムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の方位角計測装置によれば、地磁気を検出する２軸以上の磁気センサと、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、前記磁気センサが地磁気を検出する軸の内、少なくとも１つ以上の軸が１８０度回転する間隔で取得した前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を更新するオフセット情報更新部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、１８０度の回転間隔で磁気センサの出力を２回収集することで、磁気センサの現在のオフセット情報を算出することが可能となる。
このため、磁気センサの現在のオフセット情報を算出するために、移動機器を等速度で回転させる必要がなくなり、回転速度に依存することなく、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の方位角計測装置によれば、地磁気を検出する２軸以上の磁気センサと、前記磁気センサの各軸出力に対する感度情報を記憶する感度情報記憶部と、前記感度情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、前記磁気センサが地磁気を検出する軸の内、少なくとも１つ以上の軸が９０度回転する間隔で取得した前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対する感度情報を更新する感度情報更新部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、９０度の回転間隔で磁気センサの出力を少なくとも２回収集することで、磁気センサの現在の感度情報を算出することが可能となる。
このため、磁気センサの現在の感度情報を算出するために、移動機器を等速度で回転させる必要がなくなり、回転速度に依存することなく、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
また、請求項３記載の方位角計測装置によれば、地磁気を検出する２軸以上の磁気センサと、前記磁気センサの出力に基づいて更新された前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、少なくとも前記磁気センサの部分を携帯機器から脱離装着可能とする脱離装着手段とを備え、前記オフセット情報記憶部は、前記磁気センサの部分が携帯機器から脱離した状態においても前記オフセット情報を記憶していることを特徴とする。
【００１２】
これにより、方位角計測装置を端末に後付けすることが可能となり、端末に方位角計測機能が備わっていない場合においても、装着時に発生するオフセットのキャリブレーションを可能としつつ、方位角計測機能を端末に付加することができる。
また、請求項４記載の方位角計測装置によれば、地磁気を検出する２軸以上の磁気センサと、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、現在地における地磁気偏角情報を取得する偏角情報取得部と、前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、現在地の地図情報を表示画面に表示する表示部と、前記地図情報の地磁気上の東西が前記磁気センサにおける地磁気を検出する軸のいずれかと一致するように、前記地図情報を回転表示させる表示制御部と、前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転させた時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を更新するオフセット情報更新部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、地図を利用して、磁気センサの感磁軸を水平かつ東西に向けることが可能となり、ほぼ地磁気のない状態にすることができる。
このため、東西方向を向いている磁気センサのオフセットキャリブレーションを１回の測定で済ませることが可能となり、キャリブレーション作業を簡便化することが可能となる。
【００１４】
また、請求項５記載の方位角計測装置によれば、地磁気を検出する２軸以上の磁気センサと、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、現在地における地磁気偏角情報を取得する偏角情報取得部と、前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、現在地の地図情報を表示画面に表示する表示部と、前記地図情報の地磁気上の東西が前記磁気センサにおける地磁気を検出する軸のいずれかと一致するように、前記地図情報を回転表示させる表示制御部と、前記表示部に表示されている地図情報を９０度または１８０度間隔で回転させる回転制御部と、前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転させた時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するオフセット／感度情報更新部を備えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、１軸目の磁気センサ感磁軸を東西に合わせて、そのオフセットを測定する際に、もう一方の２軸目の磁気センサ出力を記憶しておき、次に２軸目の磁気センサ感磁軸を東西に合わせて、そのオフセットを測定する際に、１軸目の磁気センサ出力を記憶するという測定を行うことによって、２軸のオフセット情報と感度情報の４つに対するキャリブレーションを、２回の測定だけで終了させることができる。
【００１６】
また、請求項６記載のキャリブレーション方法によれば、平面内の回転角を検出するための磁気センサが搭載されたセンサモジュールを前記平面内に保った状態で、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で１８０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、１８０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値との減算結果に基づいて、前記磁気センサのオフセット値を更新するステップとを備えることを特徴とする。
【００１７】
これにより、平面内の任意の位置から開始して、１８０度だけ向きを変えて、磁気センサの出力を収集することで、磁気センサの現在のオフセット情報を算出することが可能となる。
このため、人間の方向感覚を有効利用して、磁気センサの出力を収集することが可能となり、ユーザの負担を軽減しつつ、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００１８】
また、請求項７記載のキャリブレーション方法によれば、平面内の回転角を検出するための磁気センサが搭載されたセンサモジュールを前記平面内に保った状態で、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で９０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で１８０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、１８０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値との減算結果に基づいて、前記磁気センサのオフセット値を更新するステップと、最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値から前記オフセット値を減算した値と、９０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値から前記オフセット値を減算した値との自乗和に基づいて、前記磁気センサの感度情報を更新するステップとを備えることを特徴とする。
【００１９】
これにより、平面内の任意の位置から開始して、９０度および１８０度だけ向きを変えて、磁気センサの出力を収集することで、磁気センサの現在のオフセット情報および感度情報を算出することが可能となる。
このため、人間の方向感覚を有効利用して、磁気センサの出力を収集することが可能となり、ユーザの負担を軽減しつつ、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００２０】
また、請求項８記載のキャリブレーション方法によれば、地磁気上の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第１の軸と一致するように、現在地の地図情報を前記表示画面上に表示させるステップと、前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、磁気センサを回転するステップと、前記地図情報の向きが前記景観の向きに一致した時の前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、地磁気上の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第２の軸と一致するように、前記表示画面上に表示されている現在地の地図情報を回転させるステップと、前記表示画面で前記第２の軸と一致するように回転表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転するステップと、前記表示画面で前記第２の軸と一致するように回転表示された地図情報の向きが前記景観の向きに一致した時の前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、第２の位置で記憶された前記磁気センサの出力値とに基づいて、前記磁気センサのオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとを備えることを特徴とする。
【００２１】
これにより、現在地の景観を基準にして、磁気センサの向きを変えることが可能となるとともに、磁気センサのオフセット情報および感度情報の両方のキャリブレーションを行う場合においても、磁気センサの出力の収集回数を２回で済ますことが可能となり、ユーザの負担を軽減しつつ、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００２２】
また、請求項９記載のキャリブレーションプログラムによれば、磁気センサが地磁気を検出する軸の内、少なくとも１つ以上の軸が９０度または１８０度間隔で回転した磁気センサの各軸出力を取得するステップと、前記取得した磁気センサの各軸出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２３】
これにより、キャリブレーションプログラムを移動機器にインストールすることで、移動機器を等速度で回転させることなく、磁気センサの現在のオフセット情報または感度情報の少なくとも一方を算出することが可能となり、回転速度に依存することなく、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００２４】
また、請求項１０記載のキャリブレーションプログラムによれば地磁気上の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第１の軸と一致するように、現在地の地図情報を前記表示画面上に表示させるステップと、前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサが回転された時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサのオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとを備えることを特徴とする。
【００２５】
これにより、キャリブレーションプログラムを移動機器にインストールすることで、地図を利用して、磁気センサの感磁軸を水平かつ東西に向けることが可能となり、ほぼ地磁気のない状態にすることができる。
このため、東西方向を向いている磁気センサのオフセットキャリブレーションを１回の測定で済ませることが可能となり、キャリブレーション作業を簡便化することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る方位角計測装置およびキャリブレーション方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る方位角計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１において、方位角計測装置には、３軸磁気センサ１、磁気センサ駆動電源部２、チョッパ部３、差動入力アンプ４、Ａ／Ｄ変換部５、補正計算部６、方位角計算部７、補正値更新部８および補正値記憶部９が設けられ、３軸磁気センサ１には、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚが設けられている。
【００２８】
ここで、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚはセンサモジュールＳＭ内に配置され、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙは水平面内の回転角を検出するように配置され、ｚ軸ホール素子ＨＥｚは鉛直方向の磁気を検出するように配置されている。
なお、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚは地磁気を検出するためのもので、例えば、ＩｎＳｂやＩｎＡｓ、ＧａＡｓなどの化合物半導体系あるいはＳｉモノリシック系であることが好ましい。
【００２９】
チョッパ部３はｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚをそれぞれ駆動する端子を切り換えるためのもので、磁気センサ駆動電源部２から出力された駆動電圧をｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚにそれぞれ印加する。
ここで、チョッパ部３は、例えば、９０°チョッパ駆動や３６０°チョッパ駆動などを用いることができる。なお、９０°チョッパ駆動では、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚを駆動する際に、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの出力に含まれるホール素子自身のオフセット項を大部分キャンセルすることができる。
【００３０】
また、３６０°チョッパ駆動では、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの出力に含まれるホール素子自身のオフセット項だけでなく、後段の差動入力アンプ４自身による電気的なオフセット項も容易にキャンセルすることができる。
次に、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚから出力された信号は、差動入力アンプ４でそれぞれ増幅され、ここで増幅された出力増幅値がＡ／Ｄ変換部５でデジタル信号に変換された後、補正計算部６に入力される。
【００３１】
ここで、補正値記憶部９には、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚのオフセット値および感度値がそれぞれ記憶され、補正計算部６は、これらのオフセット値および感度値を用いることにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの出力増幅値をそれぞれ補正し、地磁気の各軸成分に比例した値α、β、γだけを取り出す。
【００３２】
ここで、補正値更新部８は、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚを所定面内で回転させた時のｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚからの出力増幅値をそれぞれ取得する。
そして、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚのからの出力増幅値に基づいて、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの現在のオフセット値および感度値をそれぞれ算出し、補正値記憶部９に記憶されているオフセット値および感度値を更新する。
【００３３】
補正計算部６において、地磁気の各軸成分に比例した値α、β、γが取り出されると、この値α、β、γは方位角計算部７に出力される。
そして、例えば、Ｘ軸とＹ軸が水平面内にある時は、方位角計算部７は、地磁気の各軸成分に比例した値α、βの符号と、θ＝ａｒｃＴＡＮ（β／α）の式に基づいて、方位角θを算出する。
【００３４】
また、Ｘ軸とＹ軸が水平面から傾いている時には、地磁気の各軸成分に比例した値α、β、γを用いて傾斜角を補正した上で、方位角θを算出することもできる。
ここで、補正値更新部８は、例えば、補正値記憶部９に記憶されているｘ軸ホール素子ＨＥｘのオフセット値および感度値を更新する場合、携帯機器が同一面内で２回以上９０度ずつ回転させられた際のボタン入力により、ｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号Ｘiを取得する。
【００３５】
そして、以下の（１−１）式、（１−２）式を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔxおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅxを求めることができる。
ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚについても、同様に、現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔy、Ｏｆｆｓｅｔzおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅy、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅzをそれぞれ求めることができる。
【００３６】
【数１】
【数２】
そして、補正計算部６は、これらのオフセット値Ｏｆｆｓｅｔx、Ｏｆｆｓｅｔy、Ｏｆｆｓｅｔzおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅx、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅy、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅzを用いて、以下の（１−３）〜（１−５）を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚのオフセットのキャンセルと、感度補正を行うことができる。
Ｙnorm＝（Ｙ−Ｏｆｆｓｅｔy）／Ａｍｐｌｉｔｕｄｅy ・・・（１−３）
Ｘnorm＝（Ｘ−Ｏｆｆｓｅｔx）／Ａｍｐｌｉｔｕｄｅx ・・・（１−４）
Ｚnorm＝（Ｘ−Ｏｆｆｓｅｔz）／Ａｍｐｌｉｔｕｄｅz ・・・（１−５）
図２は、本発明の第１実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【００３９】
図２において、図１のセンサモジュールＳＭを水平に置き（ステップＳ１）、水平面内で９０度ずつ回転させながら、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ２〜Ｓ４）。
そして、補正値更新部８は、（１−１）式および（１−２）式を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔx、Ｏｆｆｓｅｔyおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅx、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅyをそれぞれ求める（ステップＳ５）。
【００４０】
次に、図１のセンサモジュールＳＭを縦に置き（ステップＳ６）、鉛直方向を軸にして９０度ずつ回転させながら、ｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ７〜Ｓ９）。
そして、補正値更新部８は、（１−１）式および（１−２）式を適用することにより、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔzおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅzをそれぞれ求める（ステップＳ１０）。
【００４１】
これにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの現在のフセット値Ｏｆｆｓｅｔx、Ｏｆｆｓｅｔy、Ｏｆｆｓｅｔzおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅx、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅy、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅzを算出するために、移動機器を一定範囲の速度で回転させる必要がなくなり、回転速度に依存することなく、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００４２】
ここで、携帯機器をＸＹ平面内で、任意の方位角θから９０度ずつ回転させる場合を考える。
携帯機器を回転させる前の任意の方位角θにおける、ｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号をＸθ、携帯機器をＸＹ平面内で９０度だけ回転させた時のｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号をＸθ+90°、携帯機器をＸＹ平面内で１８０度だけ回転させた時のｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号をとすると、
【００４３】
同様に、
Ｘθ＝Ａx・ｃｏｓθ＋Ｏｆｆｓｅｔx
とすると、
（Ｘθ−Ｏｆｆｓｅｔx）2＋（Ｘθ+90°−Ｏｆｆｓｅｔx）2
＝（Ａx・ｃｏｓθ）2＋（Ａx・ｓｉｎθ）2
＝（Ａx）2
となり、（１−２）式が得られる。
【００４４】
このため、携帯機器を直角方向に回転させて５回だけ測定することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚのキャリブレーションをそれぞれ行うことが可能となり、人間の方向感覚を有効利用して、キャリブレーション作業を行う際のユーザの負担を軽減することが可能となる。
【００４５】
図３は、本発明の第２実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
図３において、図１のセンサモジュールＳＭを水平に置き（ステップＳ１１）、水平面内で９０度ずつ回転させながら、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。
【００４６】
そして、補正値更新部８は、（２−１）式および（２−２）式を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔx、Ｏｆｆｓｅｔyおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅx、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅyをそれぞれ求める（ステップＳ１５）。
次に、図１のセンサモジュールＳＭを縦に置き（ステップＳ１６）、鉛直方向を軸にして９０度ずつ回転させながら、ｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ１７〜Ｓ１９）。
【００４７】
そして、補正値更新部８は、（２−１）式および（２−２）式を適用することにより、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔzおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅzをそれぞれ求める（ステップＳ２０）。
図４は、本発明の第３実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【００４８】
図４において、図１のセンサモジュールＳＭを水平に置き（ステップＳ４１）、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ４２）。
次に、センサモジュールＳＭを水平面からη方向（携帯機器の短手方向の傾き方向）に９０度だけ回転させた後（ステップＳ４３）、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ４４）。
【００４９】
次に、センサモジュールＳＭを水平面からη方向（携帯機器の短手方向の傾き方向）に−９０度だけ回転させた後（ステップＳ４５）、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ４６）。
次に、センサモジュールＳＭを水平面からφ方向（携帯機器の長手方向の傾き方向）に９０度だけ回転させた後（ステップＳ４７）、ｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ４８）。
【００５０】
次に、センサモジュールＳＭを水平面からφ方向（携帯機器の長手方向の傾き方向）に−９０度だけ回転させた後（ステップＳ４９）、ｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ５０）。
そして、補正値更新部８は、（２−１）式および（２−２）式を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔx、Ｏｆｆｓｅｔy、Ｏｆｆｓｅｔzおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅx、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅy、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅzをそれぞれ求める（ステップＳ５１）。
【００５１】
これにより、携帯機器を直角方向に回転させて５回だけ測定することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚのキャリブレーションをそれぞれ行うことが可能となる。
図５は、本発明の第４実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【００５２】
図５において、図１のセンサモジュールＳＭを水平に置き（ステップ６１）、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ６２）。
次に、センサモジュールＳＭを水平面からφ方向に１８０度だけ回転させた後（ステップＳ６３）、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ６４）。
【００５３】
次に、センサモジュールＳＭを水平面からη方向に１８０度だけ回転させた後（ステップＳ６５）、ｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ６６）。
そして、補正値更新部８は、（２−１）式を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔx、Ｏｆｆｓｅｔy、Ｏｆｆｓｅｔzをそれぞれ求める（ステップＳ６７）。
【００５４】
これにより、携帯機器を直角方向に回転させて３回だけ測定することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚのオフセット値Ｏｆｆｓｅｔx、Ｏｆｆｓｅｔy、Ｏｆｆｓｅｔzのキャリブレーションをそれぞれ行うことが可能となる。
図６は、本発明の第５実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【００５５】
図６において、図１のセンサモジュールＳＭを水平に置き（ステップＳ７１）、水平面内で９０度ずつ回転させながら、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ７２〜Ｓ７４）。
そして、補正値更新部８は、（２−１）式および（２−２）式を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔx、Ｏｆｆｓｅｔyおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅx、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅyをそれぞれ求める（ステップＳ７５）。
【００５６】
これにより、携帯機器を直角方向に回転させて３回だけ測定することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙのキャリブレーションをそれぞれ行うことが可能となる。
図７は、本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【００５７】
図７において、方位角計測装置には、３軸磁気センサ１１、磁気センサ駆動電源部１２、チョッパ部１３、差動入力アンプ１４、Ａ／Ｄ変換部１５、補正計算部１６、方位角計算部１７、補正値更新部１８、補正値記憶部１９、表示制御部２０および表示部２１が設けられ、３軸磁気センサ１には、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚが設けられている。
【００５８】
ここで、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙは水平面内の回転角を検出するように配置され、ｚ軸ホール素子ＨＥｚは垂直面内の回転角を検出するように配置されている。
チョッパ部１３はｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚをそれぞれ駆動する端子を切り換えるためのもので、磁気センサ駆動電源部１２から出力された駆動電圧をｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚにそれぞれ印加する。
【００５９】
そして、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚから出力された信号は、差動入力アンプ１４でそれぞれ増幅され、ここで増幅された出力増幅値がＡ／Ｄ変換部１５でデジタル信号に変換された後、補正計算部１６に入力される。
ここで、補正値記憶部１９には、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚのオフセット値および感度値がそれぞれ記憶され、補正計算部１６は、これらのオフセット値および感度値を用いることにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの出力増幅値をそれぞれ補正し、地磁気の各軸成分に比例した値α、β、γだけを取り出す。
【００６０】
ここで、表示制御部２０は、現在地の地図情報を取得し、その地図情報が表示部２１の表示画面の所定方向に向くように、地図情報を回転させる。
例えば、表示制御部２０は、現在地の地図情報の北が表示部２１の表示画面の上を向くように、地図情報を回転させることができる。
そして、補正値更新部１８は、表示部２１に表示されている現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、自分自身が回転するか、または携帯機器を回転させた時のボタン入力により、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚからの出力増幅値をそれぞれ取得する。
【００６１】
また、表示制御部２０は、表示部２１に表示されている現在地の地図情報を表示画面内で９０度だけ回転させる。
そして、補正値更新部１８は、表示画面内で９０度だけ回転させた現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、自分自身が回転するか、または携帯機器を回転させた時のボタン入力により、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚからの出力増幅値をそれぞれ取得する。
【００６２】
そして、この時取得したｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚからの出力増幅値に基づいて、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの現在のオフセット値および感度値をそれぞれ算出し、補正値記憶部１９に記憶されているオフセット値および感度値を更新する。
【００６３】
なお、表示制御部２０は、現在地の地図情報を取得する場合、ＧＰＳを使って現在位置を算出し、その現在位置に対応した地図情報をサーバからダウンロードするようにしてもよい。
また、現在地周辺のランドマークを入力し、そのランドマークで特定される地図情報をサーバからダウンロードするようにしてもよい。
【００６４】
また、表示制御部２０は、現在地に対応した地磁気偏角情報を取得し、地図情報の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第１の軸と一致するように、地図情報を回転させてもよい。
ここで、現在地に対応した地磁気偏角情報の取得を容易化するために、地図情報の経度・緯度に対応させて、地磁気偏角情報をデータベースに記憶するようにしてもよい。
【００６５】
そして、補正計算部１６において地磁気の各軸成分に比例した値α、βが取り出されると、この値α、βは方位角計算部１７に出力される。そして、方位角計算部１７は、地磁気の各軸成分に比例した値α、βの符号と、θ＝ａｒｃＴＡＮ（β／α）の式に基づいて、方位角θを算出する。
図８〜１１は、本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【００６６】
図８において、ユーザは、表示部２１に現在地の周辺地図を表示させた後（ステップＳ８１）、キャリブレーション開始ボタンを押す（ステップＳ８２）。
次に、表示制御部２０は、現在地の地磁気偏角情報を取得し（ステップＳ８３）、地図情報の地磁気上の北（または南）が表示部２１の上に向くように、地図情報を回転させることで（ステップＳ８４）、キャリブレーションの第１画面を表示する（ステップＳ８５）。
【００６７】
次に、ユーザは、センサモジュールを水平に置き（ステップＳ８６）、道路などの周囲の実際の風景を見ながら、表示部２１に表示されている地図情報の向きが、周囲の実際の風景の向きと一致するように、センサモジュール（または携帯機器）を回す（ステップＳ８７）。なお、センサモジュールを持ったまま、ユーザ自身が回転してもよい。
【００６８】
次に、ユーザは、地図情報の向きが周囲の実際の風景の向きと一致したら、そのことを知らせるためのボタン入力を行う（ステップＳ８８）。
そして、補正値更新部１８は、ステップＳ８８のボタン入力が行われると、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号Ｘ１、Ｙ１をそれぞれ記憶する（ステップＳ８９）。
【００６９】
次に、表示制御部２０は、地図情報の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第２の軸と一致するように、地図情報を９０度だけ回転させることで（ステップＳ９０）、キャリブレーションの第２画面を表示する（ステップＳ９１）。
次に、ユーザは、道路などの周囲の実際の風景を見ながら、表示部２１に表示されている地図情報の向きが、周囲の実際の風景の向きと一致するように、センサモジュール（または携帯機器）を回す（ステップＳ９２）。なお、センサモジュールを持ったまま、ユーザ自身が回転してもよい。
【００７０】
次に、ユーザは、地図情報の向きが周囲の実際の風景の向きと一致したら、そのことを知らせるためのボタン入力を行う（ステップＳ９３）。
そして、補正値更新部１８は、ステップＳ９３のボタン入力が行われると、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号Ｘ２、Ｙ２をそれぞれ記憶する（ステップＳ９４）。
【００７１】
そして、補正値更新部１８は、ｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号Ｘ１に基づいて、ｘ軸ホール素子ＨＥｘのオフセット値Ｏｆｆｓｅｔxを求めるとともに、ｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号Ｙ２に基づいて、ｙ軸ホール素子ＨＥｙのオフセット値Ｏｆｆｓｅｔyを求める（ステップＳ９５）。
また、補正値更新部１８は、ｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号Ｘ２、Ｘ１の差分に基づいて、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅxを求めるとともに、ｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号Ｙ１、Ｙ２の差分に基づいて、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅyを求める（ステップＳ９６）。
【００７２】
なお、上述した実施形態では、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙから、Ｘ・Ｙ方向の地磁気情報を得る方法について説明したが、例えば、Ｚ方向に配置された４つの磁気センサの出力から演算によって求めるようにしてもよい。
また、キャリブレーションは、北と東の２方向だけの情報を用いてもよいが、さらに、南と西の４方向の情報を用いてもよく、これにより、キャリブレーション精度を高めることができる。
【００７３】
また、ｚ軸ホール素子ＨＥｚのキャリブレーションについても、４方向の情報を用いるようにしてもよい。
また、ｚ軸ホール素子ＨＥｚのキャリブレーションでは、北（または南）と東（または西）の２方向で鉛直に立てることにより、オフセットと感度比の両方を求めることができるが、感度比のキャリブレーションが必用ない場合、東（または西）の１方向だけで鉛直にして測定することにより、オフセットだけのキャリブレーションを行うようにしてもよい。
【００７４】
図１２は、本発明の第７実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示す平面図、図１３は、本発明の第７実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
図１２、１３において、携帯電話の長手方向（初めの表示画面における上下方向）をＸ軸、短手方向（初めの表示画面における左右方向）をＹ軸とする２軸の磁気センサが装着されている。
【００７５】
そして、ユーザは、現在地の実際の風景３１の向きと表示画面３３に表示されている現在地の地図の向きがずれている場合、キャリブレーション開始スイッチ３４ａを押す（ステップＳ１０１）。
次に、図１２のＫ１に進み、表示制御部２０は、現在地の地磁気偏角情報を考慮し、表示画面３３に表示されている地図の地磁気上の東西が表示画面３３の左右（Ｙ軸方向）に向くように、表示画面３３に表示されている地図を回転させる（ステップＳ１０２）。
【００７６】
次に、図１２のＫ２に進み、ユーザは、現在地の実際の風景３１を見ながら、表示画面３３に表示されている地図の向きが、現在地の実際の風景３１の向きと一致するように、携帯機器３２を回した後、測定ボタン３４ｂを押す（ステップＳ１０３）。
次に、図１２のＫ３に進み、表示制御部２０は、表示画面３３に表示されている地図の地磁気上の東西が表示画面３３の上下（Ｘ軸方向）を向くように、表示画面３３に表示されている地図を９０度だけ回転させる（ステップＳ１０４）。
【００７７】
次に、図１２のＫ４に進み、ユーザは、現在地の実際の風景３１を見ながら、表示画面３３に表示されている地図の向きが、現在地の実際の風景３１の向きと一致するように、携帯機器３２を回した後、測定ボタン３４ｂを押す（ステップＳ１０５）。
次に、図１２のＫ５に進み、補正値更新部１８は、ステップＳ１０３、Ｓ１０５の時に出力されたｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号に基づいて、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙのオフセット値および感度値をそれぞれ算出し、補正値記憶部１９に記憶されているｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙのオフセット値および感度値をそれぞれ更新する。
【００７８】
そして、ユーザは、現在地の実際の風景３１の向きと表示画面３３に表示されている現在地の地図の向きが一致するようになった場合、キャリブレーション終了スイッチ３４ｃを押す（ステップＳ１０６）。
なお、ステップＳ１０３では、ｙ軸ホール素子ＨＥｙは東向きになり、地磁気信号が０になるため、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの出力からは、オフセット値を得ることができる。
【００７９】
また、ステップＳ１０３では、ｘ軸ホール素子ＨＥｘは北向きになり、地磁気信号が最大になるため、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの出力からは、振幅値を得ることができる。
一方、ステップＳ１０５では、ｙ軸ホール素子ＨＥｙは北向きになり、地磁気信号が最大になるため、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの出力からは、振幅値を得ることができる。
【００８０】
また、ステップＳ１０５では、ｘ軸ホール素子ＨＥｘは東向きになり、地磁気信号が０になるため、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの出力からは、オフセット値を得ることができる。
なお、上述した実施形態では、方位角計測装置が携帯機器に組み込まれていることを前提に説明したが、ＰＤＡやノートパソコンなどの携帯機器に対して抜き差し（脱着）可能な容器に方位角計測装置を収容し、この方位角計測装置を携帯機器に装着して使用するようにしてもよい。
【００８１】
例えば、ノートパソコンに標準装備されているＰＣカードスロットに挿入されるＰＣＭＣＩＡカードの中に、方位角計測装置とそのデータ処理ＩＣ、インターフェースＩＣなどを設け、そのドライバとして、上述したキャリブレーション機能を組み込むようにしてもよい。
ＰＣカードスロットは、機械的かつ電気的な規格であり、スロット内部の漏洩磁束密度について磁気的な規程をしていないため、汎用のＰＣＭＣＩＡカードの中に設けた方位角計測装置は、事前に漏洩磁束密度を想定することができない。
【００８２】
ここで、ＰＣＭＣＩＡカードの中に方位角計測装置のキャリブレーション機能を組み込むことにより、ＰＣカードスロットの漏洩磁場が携帯機器ごとにばらつく場合においても、方位角計測装置のオフセットを精度よく補正することができ、特定の携帯機器に限られることなく、位角計測装置を自由に装着して使用することが可能となる。
【００８３】
なお、ＰＣＭＣＩＡカードには、方位角計測装置以外にも、傾斜角センサや、ＧＰＳの信号処理ＩＣ、アンテナなどを一緒に搭載するようにしてもよいし、カード形式も、ＰＣＭＣＩＡカードに限られることなく、ＣＦカードスロットに対応させるようにしてもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定の回転間隔で磁気センサの出力を収集することにより、移動機器を等速度で回転させることなく、磁気センサの現在のオフセット情報を算出することが可能となり、回転速度に依存することなく、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る方位角計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第４実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第５実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示す平面図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図１４】従来の方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１、１１ ３軸磁気センサ
ＳＭ センサモジュール
ＨＥｘ Ｘ軸ホール素子
ＨＥｙ Ｙ軸ホール素子
ＨＥｚ Ｚ軸ホール素子
２、１２ 磁気センサ駆動電源部
３、１３ チョッパ部
４、１４ 差動入力アンプ
５、１５ Ａ／Ｄ変換部
６、１６ 補正計算部
７、１７ 方位角計算部
８、１８ 補正値更新部
９、１９ 補正値記憶部
２０ 表示制御部
２１、３３、４３ 表示部
３１、４１ 風景
３２、４２ 携帯機器
３４ａ、４４ａ 開始スイッチ
３４ｂ、４４ｂ 測定スイッチ
３４ｃ、４４ｃ 終了スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an azimuth measuring device, a calibration method, and a calibration program, and is particularly suitable for application to correcting an offset and a sensitivity ratio of a magnetic sensor.
[0002]
[Prior art]
When a conventional magnetic sensor is mounted inside a mobile device, there is a magnetic field that leaks from nearby speakers or magnetized metal package electronic components. Output as a signal.
As a result, in the azimuth measuring device that detects the geomagnetism by mounting the magnetic sensor in the portable device, the magnetic field due to the inside of the portable device becomes an offset with respect to the terrestrial magnetism, and the azimuth measurement accuracy may deteriorate.
[0003]
In addition, since the strength and direction of the magnetic field caused by the inside of the portable device changes due to temperature change or change with time, the conventional azimuth measuring device is calibrated to correct the offset fluctuation of the magnetic sensor.
FIG. 14 is a flowchart showing a calibration method of a conventional azimuth measuring device.
[0004]
In FIG. 14, the calibration start button of the mobile device is pressed (step S121).
Then, while the mobile device on which the X-axis and Y-axis magnetic sensors are mounted is kept horizontal, the mobile device is slowly rotated one or more times at a constant speed (step S122).
When the mobile device is rotated one or more times, the calibration end button of the mobile device is pressed (step S123: this step can be omitted).
[0005]
Here, while the mobile device is rotated one or more times, the maximum and minimum values of the signal output are detected in the X-axis and Y-axis magnetic sensors, and the values obtained by subtracting these values and dividing by 2 are each magnetic. By using the value obtained by adding the sensor sensitivity information and dividing by 2 as offset information, the X-axis and Y-axis magnetic sensors can be calibrated.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional calibration method, in order to obtain the current maximum value and minimum value of the magnetic sensor, it is necessary to rotate the mobile device one or more times on a plane. If the rotational speed of the mobile device is too high, the maximum value If the rotation speed is out of a certain range, such as the number of read data is huge and the memory overflows, the calibration accuracy will be degraded or the calibration will not be possible. There was a problem of becoming.
[0007]
For this reason, the user has been required to repeat the trial and error until the calibration is successful and to rotate the mobile device many times.
Therefore, an object of the present invention is to provide an azimuth measuring device, a calibration method, and a calibration program that can accurately calibrate a magnetic sensor without depending on the rotation speed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, according to the azimuth angle measuring apparatus according to
[0009]
Thereby, the current offset information of the magnetic sensor can be calculated by collecting the output of the magnetic sensor twice at a rotation interval of 180 degrees.
For this reason, in order to calculate the current offset information of the magnetic sensor, it is not necessary to rotate the mobile device at a constant speed, and the magnetic sensor can be accurately calibrated without depending on the rotational speed. .
[0010]
In addition, according to the azimuth measuring apparatus according to
[0011]
As a result, the current sensitivity information of the magnetic sensor can be calculated by collecting the output of the magnetic sensor at least twice at a rotation interval of 90 degrees.
Therefore, it is not necessary to rotate the mobile device at a constant speed in order to calculate the current sensitivity information of the magnetic sensor, and the magnetic sensor can be accurately calibrated without depending on the rotational speed. .
In addition, according to the azimuth measuring apparatus according to
[0012]
This makes it possible to retrofit the terminal with an azimuth measuring device, and even when the terminal is not equipped with an azimuth measuring function, it is possible to calibrate the offset that occurs at the time of wearing, while providing the terminal with an azimuth measuring function. Can be added to.
According to the azimuth angle measuring apparatus of claim 4, the magnetic sensor having two or more axes for detecting geomagnetism, an offset information storage unit for storing offset information for each axis output of the magnetic sensor, and the offset information A correction calculation unit that corrects the output of the magnetic sensor based on the above, a declination information acquisition unit that acquires geomagnetic declination information at the current location, and an azimuth angle calculation unit that calculates an azimuth based on an output correction value by the correction calculation unit A display unit that displays map information of the current location on a display screen, and a display for rotating and displaying the map information so that the east-west on the geomagnetism of the map information coincides with one of the axes for detecting geomagnetism in the magnetic sensor. When the magnetic sensor is rotated so that the direction of the map information of the current location displayed on the control unit and the display screen matches the direction of the landscape of the current location. Based on the output of the magnetic sensor, characterized by comprising an offset information updating unit for updating the offset information for each axis output of the magnetic sensor.
[0013]
Thereby, it becomes possible to orient the magnetosensitive axis of a magnetic sensor horizontally and east-west using a map, and it can be made into a state without a geomagnetism.
For this reason, the offset calibration of the magnetic sensor facing the east-west direction can be completed by one measurement, and the calibration work can be simplified.
[0014]
Further, according to the azimuth measuring apparatus according to
[0015]
As a result, when the magnetic sensor axis of the first axis is aligned with east and west and the offset is measured, the output of the other second axis magnetic sensor is stored, and then the second axis magnetic sensor is stored. When measuring the offset by aligning the magnetosensitive axis to the east and west, the measurement for storing the magnetic sensor output of the first axis is performed, thereby performing calibration for four of the offset information and sensitivity information of the two axes. It can be completed with only two measurements.
[0016]
According to the calibration method of the sixth aspect, the output of the magnetic sensor is stored in a state where the sensor module on which the magnetic sensor for detecting the rotation angle in the plane is mounted is kept in the plane. Rotating the sensor module by 180 degrees in the plane from the initial position and storing the output of the magnetic sensor; and the output value of the magnetic sensor stored at the initial position; And updating the offset value of the magnetic sensor based on the subtraction result with the output value of the magnetic sensor stored at the position rotated only by the rotation amount.
[0017]
Thus, the current offset information of the magnetic sensor can be calculated by collecting the output of the magnetic sensor by starting from an arbitrary position in the plane and changing the direction by 180 degrees.
Therefore, it is possible to collect the output of the magnetic sensor by effectively using the human sense of direction, and it is possible to accurately calibrate the magnetic sensor while reducing the burden on the user.
[0018]
According to the calibration method of
[0019]
Thus, the current offset information and sensitivity information of the magnetic sensor can be calculated by collecting the output of the magnetic sensor by changing the direction by 90 degrees and 180 degrees starting from an arbitrary position in the plane. It becomes possible.
Therefore, it is possible to collect the output of the magnetic sensor by effectively using the human sense of direction, and it is possible to accurately calibrate the magnetic sensor while reducing the burden on the user.
[0020]
According to the calibration method of
[0021]
As a result, the orientation of the magnetic sensor can be changed based on the landscape of the current location, and the number of times the output of the magnetic sensor is collected even when both the offset information and sensitivity information of the magnetic sensor are calibrated. It is possible to perform the calibration of the magnetic sensor with high accuracy while reducing the burden on the user.
[0022]
According to the calibration program of the ninth aspect, at least one axis among the axes for detecting the geomagnetism by the magnetic sensor is obtained for each axis output of the magnetic sensor rotated at intervals of 90 degrees or 180 degrees. And causing the computer to execute a step and a step of updating at least one of offset information and sensitivity information for each axis output of the magnetic sensor based on the acquired axis output of the magnetic sensor.
[0023]
As a result, by installing the calibration program in the mobile device, it is possible to calculate at least one of the current offset information or sensitivity information of the magnetic sensor without rotating the mobile device at a constant speed. The magnetic sensor can be accurately calibrated without depending on it.
[0024]
According to the calibration program of claim 10, displaying the map information of the current location on the display screen so that east and west on geomagnetism coincides with the first axis for detecting geomagnetism in the magnetic sensor; The offset information of the magnetic sensor based on the output of the magnetic sensor when the magnetic sensor is rotated so that the orientation of the map information of the current location displayed on the display screen matches the orientation of the landscape of the current location. Or updating at least one of the sensitivity information.
[0025]
As a result, by installing the calibration program in the mobile device, it becomes possible to turn the magnetic sensitive axis of the magnetic sensor horizontally and east and west by using a map, and it is possible to make it almost free from geomagnetism.
For this reason, the offset calibration of the magnetic sensor facing the east-west direction can be completed by one measurement, and the calibration work can be simplified.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an azimuth measuring device and a calibration method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an azimuth measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0027]
In FIG. 1, the azimuth measuring device includes a three-axis
[0028]
Here, the x-axis hall element HEEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz are arranged in the sensor module SM, and the x-axis hall element HEEx and the y-axis hall element HEy detect the rotation angle in the horizontal plane. The z-axis Hall element HEz is arranged so as to detect the magnetism in the vertical direction.
The x-axis Hall element HEEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are for detecting geomagnetism, and are preferably a compound semiconductor system such as InSb, InAs, and GaAs, or a Si monolithic system. .
[0029]
The
Here, the
[0030]
In the 360 ° chopper drive, not only the offset term of the Hall element itself included in the outputs of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy and the z-axis Hall element HEz, but also the electric power generated by the differential input amplifier 4 in the subsequent stage. A typical offset term can be easily canceled.
Next, the signals output from the x-axis hall element HEEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz are respectively amplified by the differential input amplifier 4, and the amplified output amplification value is A / D converted. After being converted to a digital signal by the
[0031]
Here, the correction
[0032]
Here, the correction
Based on the output amplification values from the x-axis hall element HEEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz, the current offset of the x-axis hall element HEEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz Each value and sensitivity value are calculated, and the offset value and sensitivity value stored in the correction
[0033]
When the correction calculation unit 6 extracts values α, β, and γ proportional to each axis component of geomagnetism, these values α, β, and γ are output to the
For example, when the X-axis and the Y-axis are in the horizontal plane, the
[0034]
Further, when the X axis and the Y axis are inclined from the horizontal plane, the azimuth angle θ can be calculated after correcting the inclination angle using the values α, β, γ proportional to the geomagnetic axis components.
Here, for example, when the offset value and the sensitivity value of the x-axis Hall element HEx stored in the correction
[0035]
Then, by applying the following equations (1-1) and (1-2), the current offset value Offset of the x-axis Hall element HExxAnd sensitivity value AmplitudexCan be requested.
For the y-axis Hall element HEy and the z-axis Hall element HEz, the current offset value Offset is similarly applied.y, OffsetzAnd sensitivity value Amplitudey, AmplitudezCan be obtained respectively.
[0036]
[Expression 1]
[Expression 2]
The correction calculation unit 6 then calculates these offset values Offset.x, Offsety, OffsetzAnd sensitivity value Amplitudex, Amplitudey, AmplitudezThe following (1-3) to (1-5) are used to cancel the offset of the x-axis hall element HEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz and perform sensitivity correction. be able to.
Ynorm= (Y-Offsety) / Amplitudey ... (1-3)
Xnorm= (X-Offsetx) / Amplitudex ... (1-4)
Znorm= (X-Offsetz) / Amplitudez ... (1-5)
FIG. 2 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0039]
In FIG. 2, the sensor module SM of FIG. 1 is placed horizontally (step S1), and signals from the x-axis hall element HEx and the y-axis hall element HEy are acquired while being rotated 90 degrees in a horizontal plane (steps S2 to S2). S4).
Then, the correction
[0040]
Next, the sensor module SM of FIG. 1 is placed vertically (step S6), and a signal from the z-axis hall element HEz is acquired while rotating 90 degrees about the vertical direction (steps S7 to S9).
Then, the correction
[0041]
As a result, the current offset value Offset of the x-axis hall element HEEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz.x, Offsety, OffsetzAnd sensitivity value Amplitudex, Amplitudey, AmplitudezIn order to calculate the accuracy of the calibration of the x-axis hall element HEEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz without depending on the rotational speed. It can be done well.
[0042]
Here, consider a case where the mobile device is rotated 90 degrees from an arbitrary azimuth angle θ in the XY plane.
A signal from the x-axis hall element HEx at an arbitrary azimuth angle θ before rotating the portable device is Xθ, and a signal from the x-axis hall element HEx when the portable device is rotated by 90 degrees in the XY plane is Xθ.+90° When taking a signal from the x-axis Hall element HEx when the portable device is rotated 180 degrees in the XY plane,
[0043]
Similarly,
Xθ = Ax・ Cos θ + Offsetx
Then,
(Xθ-Offsetx)2+ (Xθ+90° -Offsetx)2
= (Ax・ Cos θ)2+ (Ax・ Sin θ)2
= (Ax)2
Thus, equation (1-2) is obtained.
[0044]
For this reason, by rotating the mobile device in a right angle direction and measuring only five times, the x-axis hall element HEEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz can be respectively calibrated. By effectively using the sense of direction, it is possible to reduce the burden on the user when performing calibration work.
[0045]
FIG. 3 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 3, the sensor module SM of FIG. 1 is placed horizontally (step S11), and signals from the x-axis hall element HEx and the y-axis hall element HEy are acquired while being rotated by 90 degrees in the horizontal plane (steps S12 to S12). S14).
[0046]
Then, the correction
Next, the sensor module SM of FIG. 1 is placed vertically (step S16), and a signal from the z-axis hall element HEz is acquired while rotating 90 degrees about the vertical direction (steps S17 to S19).
[0047]
Then, the correction
FIG. 4 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention.
[0048]
4, the sensor module SM of FIG. 1 is placed horizontally (step S41), and signals from the x-axis hall element HEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz are acquired (step S42).
Next, after rotating the sensor module SM by 90 degrees in the η direction (inclination direction in the short direction of the portable device) from the horizontal plane (step S43), signals from the x-axis hall element HEx and the y-axis hall element HEy are obtained. Obtain (step S44).
[0049]
Next, after rotating the sensor module SM by −90 degrees in the η direction (inclination direction in the short direction of the portable device) from the horizontal plane (step S45), signals from the x-axis hall element HEx and the y-axis hall element HEy Is acquired (step S46).
Next, the sensor module SM is rotated by 90 degrees in the φ direction (inclination direction in the longitudinal direction of the portable device) from the horizontal plane (step S47), and then a signal from the z-axis hall element HEz is acquired (step S48).
[0050]
Next, the sensor module SM is rotated by −90 degrees in the φ direction (inclination direction in the longitudinal direction of the portable device) from the horizontal plane (step S49), and then a signal from the z-axis hall element HEz is acquired (step S50). .
Then, the correction
[0051]
As a result, the x-axis Hall element HEEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz can be calibrated by rotating the portable device in a right angle direction and measuring only five times.
FIG. 5 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
[0052]
5, the sensor module SM of FIG. 1 is placed horizontally (step 61), and signals from the x-axis hall element HEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz are acquired (step S62).
Next, after rotating the sensor module SM by 180 degrees in the φ direction from the horizontal plane (step S63), signals from the x-axis hall element HEx and the y-axis hall element HEy are acquired (step S64).
[0053]
Next, after rotating the sensor module SM by 180 degrees in the η direction from the horizontal plane (step S65), a signal from the z-axis hall element HEz is acquired (step S66).
Then, the correction
[0054]
As a result, the offset value Offset of the x-axis hall element HEEx, the y-axis hall element HEy, and the z-axis hall element HEz is measured by rotating the portable device in a right angle direction and measuring only three times.x, Offsety, OffsetzIt is possible to perform each calibration.
FIG. 6 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
[0055]
In FIG. 6, the sensor module SM of FIG. 1 is placed horizontally (step S71), and signals from the x-axis hall element HEx and the y-axis hall element HEy are acquired while being rotated 90 degrees in the horizontal plane (steps S72 to S72). S74).
Then, the correction
[0056]
As a result, the x-axis hall element HEEx and the y-axis hall element HEy can be calibrated by rotating the portable device in the right-angle direction and measuring only three times.
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of an azimuth measuring apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
[0057]
In FIG. 7, the azimuth angle measuring device includes a three-axis
[0058]
Here, the x-axis hall element HEEx and the y-axis hall element HEy are arranged so as to detect the rotation angle in the horizontal plane, and the z-axis hall element HEz is arranged so as to detect the rotation angle in the vertical plane.
The
[0059]
The signals output from the x-axis Hall element HEEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are respectively amplified by the
Here, the correction
[0060]
Here, the
For example, the
Then, when the correction
[0061]
Further, the
Then, the correction
[0062]
Then, based on the output amplification values from the x-axis hall element HEx, y-axis hall element HEy, and z-axis hall element HEz acquired at this time, the x-axis hall element HEx, y-axis hall element HEy, and z-axis hall element HEz The current offset value and sensitivity value are respectively calculated, and the offset value and sensitivity value stored in the correction
[0063]
In addition, when acquiring the map information of the current location, the
Alternatively, a landmark around the current location may be input, and map information specified by the landmark may be downloaded from the server.
[0064]
Further, the
Here, in order to facilitate acquisition of geomagnetic declination information corresponding to the current location, the geomagnetic declination information may be stored in a database in correspondence with the longitude and latitude of the map information.
[0065]
When the values α and β proportional to each axis component of geomagnetism are extracted in the
FIGS. 8-11 is a flowchart which shows the calibration method of the azimuth angle measuring apparatus based on 6th Embodiment of this invention.
[0066]
In FIG. 8, the user displays a map around the current location on the display unit 21 (step S81), and then presses a calibration start button (step S82).
Next, the
[0067]
Next, the user places the sensor module horizontally (step S86), and while viewing the actual surrounding scenery such as a road, the orientation of the map information displayed on the display unit 21 is the orientation of the surrounding actual scenery. The sensor module (or portable device) is rotated so as to match (step S87). The user himself / herself may rotate while holding the sensor module.
[0068]
Next, when the orientation of the map information matches the orientation of the actual surrounding landscape, the user inputs a button for informing that (step S88).
Then, when the button input in step S88 is performed, the correction
[0069]
Next, the
Next, the user observes the actual scenery around the road or the like, and the sensor module (or mobile phone) so that the orientation of the map information displayed on the display unit 21 matches the orientation of the surrounding actual scenery. The device is turned (step S92). The user himself / herself may rotate while holding the sensor module.
[0070]
Next, when the direction of the map information matches the direction of the actual surrounding landscape, the user performs a button input to notify that (step S93).
Then, when the button input in step S93 is performed, the correction
[0071]
Then, the correction
The correction
[0072]
In the above-described embodiment, the method of obtaining geomagnetic information in the X and Y directions from the x-axis hall element HEx and the y-axis hall element HEy has been described. For example, the outputs of four magnetic sensors arranged in the Z direction From the above, it may be obtained by calculation.
The calibration may use information in only two directions of north and east, but may further use information in four directions of south and west, thereby improving the calibration accuracy.
[0073]
Also, information on four directions may be used for the calibration of the z-axis Hall element HEz.
In the calibration of the z-axis Hall element HEz, both the offset and the sensitivity ratio can be obtained by standing vertically in two directions of north (or south) and east (or west). If no calibration is required, calibration may be performed only for the offset by measuring vertically in only one direction of east (or west).
[0074]
FIG. 12 is a plan view showing a calibration method of an azimuth measuring apparatus according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. It is.
12 and 13, a two-axis magnetic sensor having a longitudinal direction (vertical direction on the initial display screen) of the mobile phone as the X axis and a short side direction (horizontal direction on the initial display screen) as the Y axis is mounted. Yes.
[0075]
Then, when the orientation of the
Next, proceeding to K1 of FIG. 12, the
[0076]
Next, proceeding to K2 in FIG. 12, the user looks at the
Next, proceeding to K3 in FIG. 12, the
[0077]
Next, proceeding to K4 in FIG. 12, the user looks at the
Next, proceeding to K5 in FIG. 12, the correction
[0078]
Then, when the orientation of the
In step S103, since the y-axis hall element HEy faces east and the geomagnetic signal becomes 0, an offset value can be obtained from the output of the y-axis hall element HEy.
[0079]
In step S103, since the x-axis hall element HEx faces north and the geomagnetic signal is maximized, an amplitude value can be obtained from the output of the x-axis hall element HEx.
On the other hand, in step S105, since the y-axis hall element HEy faces north and the geomagnetic signal is maximized, an amplitude value can be obtained from the output of the y-axis hall element HEy.
[0080]
In step S105, the x-axis hall element HEx faces east, and the geomagnetic signal becomes 0. Therefore, an offset value can be obtained from the output of the x-axis hall element HEx.
In the above-described embodiment, the description has been made on the assumption that the azimuth measuring device is incorporated in a portable device. A device may be housed and the azimuth measuring device may be mounted on a portable device for use.
[0081]
For example, an azimuth measuring device, its data processing IC, an interface IC, etc. are provided in a PCMCIA card inserted into a PC card slot provided as standard in a notebook personal computer, and the above-described calibration function is incorporated as its driver. You may do it.
The PC card slot is a mechanical and electrical standard, and since there is no magnetic regulation for the leakage magnetic flux density inside the slot, the azimuth measuring device provided in the general-purpose PCMCIA card is leaked in advance. The magnetic flux density cannot be assumed.
[0082]
Here, by incorporating the calibration function of the azimuth measuring device into the PCMCIA card, it is possible to accurately correct the offset of the azimuth measuring device even when the leakage magnetic field of the PC card slot varies for each portable device. The position angle measuring device can be freely mounted and used without being limited to a specific portable device.
[0083]
In addition to the azimuth measuring device, the PCMCIA card may be mounted with an inclination angle sensor, a GPS signal processing IC, an antenna, etc., and the card format is limited to the PCMCIA card. Instead, it may correspond to the CF card slot.
[0084]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the current offset information of the magnetic sensor can be calculated without rotating the mobile device at a constant speed by collecting the output of the magnetic sensor at a predetermined rotation interval. Thus, the magnetic sensor can be accurately calibrated without depending on the rotation speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an azimuth measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a calibration method of an azimuth measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a calibration method of an azimuth measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of an azimuth measuring apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a calibration method of an azimuth measuring apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a calibration method of an azimuth measuring apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a flowchart showing a calibration method of the azimuth measuring apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart showing a calibration method of a conventional azimuth measuring device.
[Explanation of symbols]
1,11 3-axis magnetic sensor
SM sensor module
HEx X-axis Hall element
HEy Y-axis Hall element
HEz Z-axis Hall element
2,12 Magnetic sensor drive power supply
3, 13 Chopper part
4, 14 Differential input amplifier
5, 15 A / D converter
6,16 Correction calculator
7, 17 Azimuth calculation unit
8, 18 Correction value update unit
9, 19 Correction value storage
20 Display controller
21, 33, 43 Display section
31, 41 scenery
32, 42 Mobile devices
34a, 44a Start switch
34b, 44b Measurement switch
34c, 44c End switch
Claims (10)
前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、
前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、
前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、
前記磁気センサが地磁気を検出する軸の内、少なくとも１つ以上の軸が１８０度回転する間隔で取得した前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を更新するオフセット情報更新部とを備えることを特徴とする方位角計測装置。Two or more axis magnetic sensors for detecting geomagnetism,
An offset information storage unit for storing offset information for each axis output of the magnetic sensor;
A correction calculator for correcting the output of the magnetic sensor based on the offset information;
An azimuth angle calculation unit that calculates an azimuth based on an output correction value by the correction calculation unit;
An offset for updating offset information for each axis output of the magnetic sensor based on the output of the magnetic sensor acquired at intervals of rotation of at least one of the axes for detecting geomagnetism by the magnetic sensor by 180 degrees. An azimuth measuring device comprising: an information updating unit.
前記磁気センサの各軸出力に対する感度情報を記憶する感度情報記憶部と、
前記感度情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、
前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、
前記磁気センサが地磁気を検出する軸の内、少なくとも１つ以上の軸が９０度回転する間隔で取得した前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対する感度情報を更新する感度情報更新部とを備えることを特徴とする方位角計測装置。Two or more axis magnetic sensors for detecting geomagnetism,
A sensitivity information storage unit for storing sensitivity information for each axis output of the magnetic sensor;
A correction calculator for correcting the output of the magnetic sensor based on the sensitivity information;
An azimuth angle calculation unit that calculates an azimuth based on an output correction value by the correction calculation unit;
Sensitivity for updating sensitivity information for each axis output of the magnetic sensor based on the output of the magnetic sensor acquired at intervals of rotation of at least one of the axes for detecting geomagnetism by 90 degrees among the axes for detecting the geomagnetism. An azimuth measuring device comprising: an information updating unit.
前記磁気センサの出力に基づいて更新された前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、
少なくとも前記磁気センサの部分を携帯機器から脱離装着可能とする脱離装着手段とを備え、
前記オフセット情報記憶部は、前記磁気センサの部分が携帯機器から脱離した状態においても前記オフセット情報を記憶していることを特徴とする方位角計測装置。Two or more axis magnetic sensors for detecting geomagnetism,
An offset information storage unit for storing offset information for each axis output of the magnetic sensor updated based on the output of the magnetic sensor;
Detachable mounting means that enables at least a part of the magnetic sensor to be detached from a portable device,
The azimuth angle measuring apparatus characterized in that the offset information storage unit stores the offset information even when the magnetic sensor portion is detached from a portable device.
前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、
前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、
現在地における地磁気偏角情報を取得する偏角情報取得部と、
前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、
現在地の地図情報を表示画面に表示する表示部と、
前記地図情報の地磁気上の東西が前記磁気センサにおける地磁気を検出する軸のいずれかと一致するように、前記地図情報を回転表示させる表示制御部と、
前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転させた時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を更新するオフセット情報更新部とを備えることを特徴とする方位角計測装置。Two or more axis magnetic sensors for detecting geomagnetism,
An offset information storage unit for storing offset information for each axis output of the magnetic sensor;
A correction calculator for correcting the output of the magnetic sensor based on the offset information;
A declination information acquisition unit for acquiring geomagnetic declination information at the current location;
An azimuth angle calculation unit that calculates an azimuth based on an output correction value by the correction calculation unit;
A display unit that displays map information of the current location on the display screen;
A display control unit for rotating and displaying the map information so that the east-west on the geomagnetism of the map information coincides with any of the axes for detecting geomagnetism in the magnetic sensor;
Each axis of the magnetic sensor based on the output of the magnetic sensor when the magnetic sensor is rotated so that the orientation of the map information of the current location displayed on the display screen matches the orientation of the landscape of the current location. An azimuth angle measuring apparatus comprising: an offset information updating unit that updates offset information with respect to the output.
前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、
前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、
現在地における地磁気偏角情報を取得する偏角情報取得部と、
前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、
現在地の地図情報を表示画面に表示する表示部と、
前記地図情報の地磁気上の東西が前記磁気センサにおける地磁気を検出する軸のいずれかと一致するように、前記地図情報を回転表示させる表示制御部と、
前記表示部に表示されている地図情報を９０度または１８０度間隔で回転させる回転制御部と、
前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転させた時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するオフセット／感度情報更新部を備えることを特徴とする方位角計測装置。Two or more axis magnetic sensors for detecting geomagnetism,
An offset information storage unit for storing offset information for each axis output of the magnetic sensor;
A correction calculator for correcting the output of the magnetic sensor based on the offset information;
A declination information acquisition unit for acquiring geomagnetic declination information at the current location;
An azimuth angle calculation unit that calculates an azimuth based on an output correction value by the correction calculation unit;
A display unit that displays map information of the current location on the display screen;
A display control unit for rotating and displaying the map information so that the east-west on the geomagnetism of the map information coincides with any of the axes for detecting geomagnetism in the magnetic sensor;
A rotation control unit that rotates the map information displayed on the display unit at intervals of 90 degrees or 180 degrees;
Each axis of the magnetic sensor based on the output of the magnetic sensor when the magnetic sensor is rotated so that the orientation of the map information of the current location displayed on the display screen matches the orientation of the landscape of the current location. An azimuth angle measuring apparatus comprising an offset / sensitivity information updating unit that updates at least one of offset information and sensitivity information for output.
前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で１８０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、
最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、１８０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値との減算結果に基づいて、前記磁気センサのオフセット値を更新するステップとを備えることを特徴とするキャリブレーション方法。Storing the output of the magnetic sensor in a state where a sensor module mounted with a magnetic sensor for detecting a rotation angle in the plane is kept in the plane;
Rotating the sensor module by 180 degrees in the plane from an initial position and storing the output of the magnetic sensor;
Updating the offset value of the magnetic sensor based on a subtraction result between the output value of the magnetic sensor stored at the initial position and the output value of the magnetic sensor stored at the position rotated by 180 degrees; A calibration method comprising:
前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で９０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、
前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で１８０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、
最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、１８０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値との減算結果に基づいて、前記磁気センサのオフセット値を更新するステップと、
最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値から前記オフセット値を減算した値と、９０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値から前記オフセット値を減算した値との自乗和に基づいて、前記磁気センサの感度情報を更新するステップとを備えることを特徴とするキャリブレーション方法。Storing the output of the magnetic sensor in a state where a sensor module mounted with a magnetic sensor for detecting a rotation angle in the plane is kept in the plane;
Rotating the sensor module from the initial position by 90 degrees in the plane and storing the output of the magnetic sensor;
Rotating the sensor module by 180 degrees in the plane from an initial position and storing the output of the magnetic sensor;
Updating the offset value of the magnetic sensor based on a subtraction result between the output value of the magnetic sensor stored at the initial position and the output value of the magnetic sensor stored at the position rotated by 180 degrees; When,
A value obtained by subtracting the offset value from the output value of the magnetic sensor stored at the first position, and a value obtained by subtracting the offset value from the output value of the magnetic sensor stored at a position rotated by 90 degrees. And a step of updating sensitivity information of the magnetic sensor based on a sum of squares.
前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、磁気センサを回転するステップと、
前記地図情報の向きが前記景観の向きに一致した時の前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、
地磁気上の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第２の軸と一致するように、前記表示画面上に表示されている現在地の地図情報を回転させるステップと、
前記表示画面で前記第２の軸と一致するように回転表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転するステップと、
前記表示画面で前記第２の軸と一致するように回転表示された地図情報の向きが前記景観の向きに一致した時の前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、
最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、第２の位置で記憶された前記磁気センサの出力値とに基づいて、前記磁気センサのオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとを備えることを特徴とするキャリブレーション方法。Displaying the map information of the current location on the display screen so that the east and west on the geomagnetism coincides with the first axis for detecting the geomagnetism in the magnetic sensor;
Rotating the magnetic sensor so that the orientation of the map information of the current location displayed on the display screen matches the orientation of the landscape of the current location;
Storing the output of the magnetic sensor when the orientation of the map information matches the orientation of the landscape;
Rotating the map information of the current location displayed on the display screen so that the east and west on the geomagnetism coincides with the second axis for detecting geomagnetism in the magnetic sensor;
Rotating the magnetic sensor so that the orientation of the map information of the current location rotated and displayed to match the second axis on the display screen matches the orientation of the landscape of the current location;
Storing the output of the magnetic sensor when the orientation of the map information rotated and displayed to coincide with the second axis on the display screen coincides with the orientation of the landscape;
Update at least one of the offset information and the sensitivity information of the magnetic sensor based on the output value of the magnetic sensor stored at the first position and the output value of the magnetic sensor stored at the second position. A calibration method comprising the steps of:
前記取得した磁気センサの各軸出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするキャリブレーションプログラム。Obtaining each axis output of the magnetic sensor in which at least one of the axes from which the magnetic sensor detects geomagnetism is rotated at intervals of 90 degrees or 180 degrees;
A calibration program causing a computer to execute a step of updating at least one of offset information and sensitivity information for each axis output of the magnetic sensor based on the acquired axis output of the magnetic sensor.
前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサが回転された時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサのオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとを備えることを特徴とするキャリブレーションプログラム。Displaying the map information of the current location on the display screen so that the east and west on the geomagnetism coincides with the first axis for detecting the geomagnetism in the magnetic sensor;
Based on the output of the magnetic sensor when the magnetic sensor is rotated so that the orientation of the map information of the current location displayed on the display screen matches the orientation of the landscape of the current location, offset information of the magnetic sensor Or a step of updating at least one of the sensitivity information.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002169911A JP4073715B2 (en) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | Azimuth measuring device, calibration method, and calibration program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002169911A JP4073715B2 (en) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | Azimuth measuring device, calibration method, and calibration program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004012416A JP2004012416A (en) | 2004-01-15 |
| JP4073715B2 true JP4073715B2 (en) | 2008-04-09 |
Family
ID=30436333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002169911A Expired - Fee Related JP4073715B2 (en) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | Azimuth measuring device, calibration method, and calibration program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4073715B2 (en) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100535593C (en) * | 2002-07-01 | 2009-09-02 | 旭化成电子材料元件株式会社 | Azimuth measuring device and azimuth measuring method |
| EP1605232A3 (en) | 2004-06-11 | 2010-12-29 | Yamaha Corporation | Method and apparatus for measuring magnetic offset of geomagnetic sensor and portable electronic apparatus |
| JP4639672B2 (en) * | 2004-07-12 | 2011-02-23 | ヤマハ株式会社 | Geomagnetic sensor correction method |
| WO2006011276A1 (en) | 2004-07-23 | 2006-02-02 | Yamaha Corporation | Direction processing device, direction processing method, direction processing program, direction measuring device, and geographic information display |
| EP1793200A4 (en) * | 2004-07-23 | 2012-01-04 | Yamaha Corp | Direction processor, direction processing method, direction processing program, direction measuring instrument, inclination offset correcting method, direction measuring method, direction sensor unit and portable electronic device |
| US8065083B2 (en) | 2004-07-23 | 2011-11-22 | Yamaha Corporation | Azimuth processing device, azimuth processing method, azimuth processing program, direction finding device, tilt offset correcting method, azimuth measuring method, compass sensor unit, and portable electronic device |
| WO2006011184A1 (en) * | 2004-07-23 | 2006-02-02 | Yamaha Corporation | Azimuth processing device, azimuth processing method, azimuth processing program, azimuth measurement device, and geographical information display device |
| WO2006011238A1 (en) | 2004-07-29 | 2006-02-02 | Yamaha Corporation | Azimuth data arithmetic method, azimuth sensor unit, and mobile electronic device |
| CN100541125C (en) | 2004-08-10 | 2009-09-16 | 雅马哈株式会社 | Orientation data generation method, azimuth sensor unit and portable electron device |
| JP5137229B2 (en) * | 2004-08-12 | 2013-02-06 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | Accelerometer |
| EP1795864A4 (en) * | 2004-09-29 | 2011-11-02 | Amosense Co Ltd | Magnetic sensor control method, magnetic sensor controller and portable terminal device |
| JP4729917B2 (en) * | 2004-12-16 | 2011-07-20 | ヤマハ株式会社 | Portable information processing device |
| JP4525332B2 (en) * | 2004-12-20 | 2010-08-18 | ヤマハ株式会社 | Portable information processing device |
| JP4552658B2 (en) * | 2005-01-13 | 2010-09-29 | 日立金属株式会社 | Attitude detection method using two-axis magnetic sensor and program thereof |
| JP4657742B2 (en) | 2005-01-27 | 2011-03-23 | パナソニック株式会社 | Mobile terminal device |
| JP4879495B2 (en) * | 2005-02-15 | 2012-02-22 | 日本電信電話株式会社 | Accelerometer |
| JP4586596B2 (en) * | 2005-03-23 | 2010-11-24 | ヤマハ株式会社 | Program for correcting portable information terminal and geomagnetic sensor |
| JP4734997B2 (en) * | 2005-03-29 | 2011-07-27 | ヤマハ株式会社 | Portable terminal device, portable terminal system, and calibration method |
| JP4609151B2 (en) * | 2005-03-29 | 2011-01-12 | ヤマハ株式会社 | Portable terminal device and method for controlling portable terminal device |
| JP4645263B2 (en) * | 2005-03-29 | 2011-03-09 | ヤマハ株式会社 | Game system and portable device |
| EP1715292A1 (en) | 2005-04-21 | 2006-10-25 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method of compensating tilt using two-axis geomagnetic sensor and acceleration sensor, and apparatus thereof |
| KR100831373B1 (en) * | 2006-04-19 | 2008-05-21 | 삼성전자주식회사 | Electronic device for checking error and method thereof |
| JP2010197123A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Casio Computer Co Ltd | Electronic azimuth meter and azimuth correction control method |
| KR101210394B1 (en) * | 2009-03-10 | 2012-12-11 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | geomagnetism detection device |
| US20130237255A1 (en) * | 2010-11-25 | 2013-09-12 | Nec Casio Mobile Communications, Ltd. | Mobile terminal with electronic compass, and orientation calculation method |
| EP2530429A1 (en) * | 2011-05-10 | 2012-12-05 | Research In Motion Limited | System and Method for Obtaining Magnetometer Readings for Performing a Magnetometer Calibration |
| US8432156B2 (en) | 2011-05-10 | 2013-04-30 | Research In Motion Limited | System and method for obtaining magnetometer readings for performing a magnetometer calibration |
| CN102798832B (en) * | 2011-05-27 | 2014-12-31 | 美新半导体（无锡）有限公司 | Magnetic sensor test method and system |
| CN103090900B (en) * | 2011-11-08 | 2015-07-01 | 美新半导体（无锡）有限公司 | Test method and test system for integrated sensor |
| CN102927984B (en) * | 2012-10-26 | 2015-03-11 | 哈尔滨工程大学 | Method of eliminating influence of carrier magnetizing field on geomagnetic measurement |
| CN112762915B (en) * | 2020-12-21 | 2023-05-09 | 深圳酷派技术有限公司 | Compass precision optimization method and device, storage medium and electronic equipment |
-
2002
- 2002-06-11 JP JP2002169911A patent/JP4073715B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004012416A (en) | 2004-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4073715B2 (en) | Azimuth measuring device, calibration method, and calibration program | |
| KR100477511B1 (en) | Electronic apparatus | |
| JP2007500350A (en) | System using 2-axis magnetic sensor for 3-axis compass solution | |
| JP4047335B2 (en) | Geomagnetic sensor and method for supporting depression angle detection function | |
| KR20050057011A (en) | Mobile terminal device | |
| WO2006035505A1 (en) | Magnetic sensor control method, magnetic sensor controller and portable terminal device | |
| KR20110081205A (en) | Electronic compass | |
| KR20040013439A (en) | Attitude error compensation system of fluxgate and method thereof | |
| JP2017166895A (en) | Electronic apparatus, sensor calibration method, and sensor calibration program | |
| JP3551176B2 (en) | Electronic equipment | |
| EP1770406A1 (en) | Magnetic sensor assembly, geomagnetic sensor, element assembly and portable terminal | |
| JP4621835B2 (en) | Portable navigation device | |
| JP3975781B2 (en) | Mobile terminal device | |
| JP5079952B2 (en) | Azimuth measuring device | |
| KR100743250B1 (en) | Portable terminal having for function of navigation | |
| JP2005207799A (en) | Stereoscopic image display system and stereoscopic navigation system | |
| JP4923339B2 (en) | Map display system, memory device, information terminal device, direction information transmission program, map information display program, and program recording medium | |
| JP3675393B2 (en) | Electronic equipment | |
| JP2005249554A (en) | Magnetic field detector | |
| CA2802226C (en) | Single package imaging and inertial navigation sensors, and methods of manufacturing the same | |
| JP2002164987A (en) | Mount method for attitude angle detector for mobile terminal | |
| JP2006133154A (en) | Geomagnetic sensor and mobile body display device provided with the geomagnetic sensor | |
| KR100674194B1 (en) | Method of controlling magnetic sensor, control device therefor, and portable terminal | |
| CN109716064B (en) | Electronic compass | |
| JP4548102B2 (en) | Portable terminal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050609 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070410 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080108 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080123 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110201 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4073715 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110201 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110201 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120201 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120201 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130201 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140201 Year of fee payment: 6 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |