CN101470177B - 磁数据处理装置、磁数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁数据处理装置、磁数据处理方法、以及磁数据处理程序。在该磁数据处理装置中，磁数据输入部分顺次接收从一个三维(3D)磁传感器输出的磁数据。存储部分将多个磁数据存储为一个统计总体数据集。加速度数据输入部分接收从一个三维加速度传感器输出的加速度数据。可靠性确定部分导出可靠性指数，所述可靠性指数是两个方向之间的角度差的函数，这两个方向分别是与表示了所述统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向以及由所述加速度数据所表示的加速度方向。

Description

磁数据处理装置、磁数据处理方法

技术领域

本发明涉及磁数据处理装置、磁数据处理方法以及磁数据处理程序，尤其涉及一种用于确定磁数据可靠性的技术。 

背景技术

传统上，已经将磁传感器用来测量定位等。在利用磁传感器来测量磁性时，磁传感器的输出不仅包括诸如地球磁力(地磁)之类的测量目标的分量，而且包括噪声或偏移量分量。例如，在通过安装在诸如车辆之类的交通工具上的个人导航装置(PND)中的磁传感器来测量地球磁力时，由交通工具或PND本身的磁化会产生偏移量分量，或者磁传感器的温度特性会产生偏移量分量。偏移量分量随着诸如车辆磁化或者温度之类的工作环境变化而变化。因此，可通过从磁传感器的输出中减去根据磁传感器的输出导出的偏移量分量来校正磁传感器的输出(例如，参见专利文献1)。 

[专利文献1]日本专利申请公开No.2007-240270 

但是，在通过安装在交通工具中的PND中的磁传感器来测量地球磁力的情况下，安装在交通工具或PND中的电子电路所产生的磁场会导致偏移量分量，或者当交通工具行进在一个诸如平面交叉之类的强磁场源附近时交通工具所接收到的磁场会引起偏移量分量。于是，很难执行将噪声分量完全消除的校正。因此，在使用此类磁传感器的系统中，从磁传感器的输出得到的数据中会包含误差。然而，在磁传感器的输出包含较大误差时或者在某个磁数据元素中的误差被另一磁数据元素中的误差放大时，系统的可靠性大受妨碍。因此，确定从磁传感器输出的磁数据的可靠性是很重要的。 

发明内容 

本发明的目标是能够使用已确保了其可靠性的磁数据。 

用于实现上述目的的磁数据处理装置包括：磁数据输入部分，其顺次接收从一个三维(3D)磁传感器输出的磁数据；存储部分，其将多个磁数据存储为一个统计总体数据集；加速度数据输入部分，其接收从一个三维加速度传感器输出的加速度数据；以及可靠性确定部分，其导出可靠性指数，所述可靠性指数是两个方向之间的角度差的函数，这两个方向分别是与表示了所述统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向以及由所述加速度数据所表示的加速度方向。 

在3D磁传感器被安装到诸如陆上或海上交通工具之类的基本上在水平面上运动的运动物体的情况下，运动物体绕一个几乎垂直的轴旋转，因此用来测量运动物体旋转时的地磁的3D磁传感器的输出分布在3D坐标系中的一个平面范围上。因此，与一个表示统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向几乎平行于垂直轴，其中该统计总体数据集包括从3D磁传感器输出的多个磁数据。 

另一方面，从安装在静止或匀速直线运动的运动物体上的加速度传感器输出的加速度数据表示重力加速度。因此，在运动物体在水平面上旋转而对应于离心力的加速度分量相对于重力加速度而言在一个相当小的范围内的情况下，与一个表示统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向几乎平行于由加速度数据表示的加速度的方向，其中该统计总体数据集包括从3D磁传感器输出的多个磁数据。 

另外，在磁数据包含很大误差的情况下，重力加速度的方向与表示统计总体数据集(该统计总体数据集包括从3D磁传感器输出的多个磁数据)分布的近似平面的垂线方向以及加速度数据所表示的加速度方向之间的角度差很大。也就是说，重力加速度的方向与表示统计总体数据集(该统计总体数据集包括从3D磁传感器输出的多个磁数据)分布的近似平面的垂线方向之间的角度差表示出了作为代表地磁的数据的磁数据的可靠性。因此，在本发明中，可靠性指数，其作为重力加速度的方向与表示统计总体数据集(该统计总体数据集包括从3D磁传感器输出的多个磁数据)分布的近似平面的垂线方向之间 的角度差的一个函数，被导出为表示了磁数据可靠性的指数。这样，根据本发明就可以确定作为代表地磁的数据的磁数据的可靠性。 

可以由加速度数据导出加速度的方向。例如，可以使用多个加速度数据来导出指标向量，并且还可以使用作为加速度方向的所述指标向量的方向来导出可靠性指数，该可靠性指数是与表示了所述统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向和加速度方向间的角度差的一个函数。通过对多个加速度数据加权并对多个加权后的加速度数据求和来获得指标向量。 

通常，由于车辆之类的运动物体在运动时会向不同方向加速，所以某一时刻的重力加速度与动态加速度间的差可能很大。如果使用多个加速度数据，可以消除已通过求平均或平滑而从中减去了运动物体的重力加速度分量的加速度变化，并且可以导出与重力加速度接近的指标向量。使用这样的指标向量来导出可靠性指数能够增加磁数据可靠性确定的精确度。 

可靠性指数可以是由加速度数据所表示的加速度方向与表示了统计总体数据集的近似平面的垂线方向之间的角度差的一个函数。例如，可以将指标向量与一个特征向量的内积的函数导出为该可靠性指数，其中的特征向量与所述统计总体数据集的方差协方差矩阵的最小特征值相对应。 

可以考虑使用根据本发明导出的可靠性指数的不同方法。例如，可以在统计总体数据集中所包含的一个磁数据元素被用作表示物体方向的数据时使用可靠性指数。更重要的是，根据已由可靠性指数确保了其可靠性的统计总体数据集来导出磁数据的偏移量是非常实用的。如上所述，磁数据的偏移量随着诸如车辆磁场或温度之类的工作环境的变化而变化并被用于偏移量校正处理，在该处理中，从磁数据中减去由这样的偏移量因素所引起的偏移量分量。在这样的偏移量中包括一个较大误差的情况下，所有经偏移量校正后的磁数据都将包含一个较大的误差。因此，根据已经确定了其可靠性可接受的统计总体数据集来导出磁数据的偏移量是非常重要的。因此，优选的是，磁数据处理装置进一步包括偏移量导出部分，其依据可靠性指数用所述统 计总体数据集来导出磁数据的偏移量。在一种形式中，偏移量导出部分只有在可靠性指数指示出数据集可接受时才用统计总体数据集导出磁数据的偏移量，而在可靠性指数指示出统计总体数据集不可接受时，偏移量导出部分不使用该统计总体数据集。在另一种形式中，偏移量导出部分通过在使用所述统计总体数据集的同时用所述可靠性指数的一个值对所述统计总体数据集进行加权来导出磁数据的偏移量。 

本发明的磁数据处理装置可以配备或未配备3D磁传感器和3D加速度传感器。 

本发明还提供一种导航设备，包括磁数据输入部分、根据所述偏移量来校正所述磁数据的校正部分、以及根据校正后的磁数据来提供关于方位的通知的方位通知部分。 

本发明还提供一种磁数据处理方法，包括步骤：顺次接收从一个3D磁传感器输出的磁数据；将多个磁数据存储为一个统计总体数据集；接收从一个3D加速度传感器输出的加速度数据；以及导出可靠性指数，所述可靠性指数是两个方向之间的角度差的函数，这两个方向分别是与表示了所述统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向以及由所述加速度数据所表示的加速度方向。 

本发明还提供一种机器可读介质，其包含磁数据处理程序，该程序使计算机执行以下处理过程：顺次接收从一个3S磁传感器输出的磁数据；将多个磁数据存储为一个统计总体数据集；接收从一个3D加速度传感器输出的加速度数据；导出可靠性指数，所述可靠性指数是两个方向之间的角度差的函数，这两个方向分别是与表示了所述统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向以及由所述加速度数据所表示的加速度方向。 

除非存在技术问题，否则上述操作的顺序并不限于所描述的顺序，可以同时执行这些操作或者以相反的顺序执行这些操作，并且也不必顺序执行这些操作。上述各个部分的功能可由以其自身结构指定其功能的硬件资源、以程序指定其功能的硬件资源、或以上两种的组合来实现。各个部分的功能并不限于由这些物理上独立的硬件资源所 实现的功能。本发明还提供了机器可读的记录介质，该介质包含磁数据处理程序。当然，包含磁数据处理程序的记录介质可以是磁记录介质或者磁光记录介质，也可能是将来开发出来的其它记录介质。 

附图说明

图1是示出本发明一个实施例的矢量图。 

图2是示出本发明实施例的框图。 

图3是示出本发明实施例的框图。 

图4是示出本发明实施例的流程图。 

图5是示出本发明实施例的矢量图。 

具体实施方式

将参考附图来详细描述本发明的实施例。 

1.由磁数据导出垂直轴的方向的原理 

2.硬件结构 

3.软件结构 

4.磁数据处理流程 

5.其他实施例 

1.由磁数据导出垂直轴的方向的原理 

诸如汽车之类的路上或海上交通工具在一个基本水平的平面上运动。当汽车转弯时，安装在汽车上的3D磁传感器与汽车一起绕一个几乎垂直的轴旋转。虽然在汽车行进在斜面上时由垂直轴导出了3D磁传感器的旋转轴，但由偏离引起的可靠性指数中的误差在本实施例中可被忽略。 

如果在汽车旋转了360度的同时在离散时间点从3D磁传感器顺次输出的多个磁数据被标记在固定到磁传感器的坐标系中，则多个磁数据分布在图1打阴影的圆环形区域上。如上所述，由于汽车在几乎水平的平面上运动，因此汽车的旋转轴的变化很小。因此，3D磁数据的分布变薄并可近似为一个平面。固定至3D磁传感器的坐标系中的垂直轴几乎与上述近似平面的垂线一致。因此，当汽车旋转时，可 以根据磁数据导出固定至磁传感器的坐标系中的垂直轴的方向。在本实施例中，可使用磁数据分布的特征值来导出与分布的近似平面相垂直的直线方向。 

2.硬件结构 

图2是说明根据本发明的导航设备实施例的框图。导航设备1通过获取3个正交(x，y，z)方向上的磁场大小来检测地磁的方向，并且将检测到的地磁的方向通知给用户。导航设备1是安装在诸如汽车之类的车辆中的PND。 

磁数据处理装置10包括磁传感器2、加速度传感器6和控制器4。控制器4从磁传感器2接收磁数据，并且利用图像信息或语音信息来将根据经偏移量校正的磁数据而确定的行进方向或希望的行进路线告知给驾驶员。指示行进方向或希望的行进路线的图像被显示在由控制器4所控制的显示器7上。指示行进方向或希望的行进路线的声音被由控制器4所控制的扬声器8输出。 

磁传感器2是一个3D磁传感器，其包括了对磁向量的x方向分量、y方向分量和z方向分量进行检测的x轴传感器21、y轴传感器22和z轴传感器23。x轴传感器21、y轴传感器22和z轴传感器23均包括磁阻元件、霍尔元件等，并且它们均可能是任何类型的指向性的1D磁传感器。对x轴传感器21、y轴传感器22和z轴传感器23进行固定以使得它们的灵敏度方向彼此正交。将x轴传感器21、y轴传感器22和z轴传感器23的输出以时分方式输入到磁传感器接口20。磁传感器接口20对从x轴传感器21、y轴传感器22和z轴传感器23接收到的信号进行放大，并随后对放大后的信号进行模数转换。通过总线5将从磁传感器接口20输出的数字磁数据输入至控制器4。 

加速度传感器6是一个3D加速度传感器，其输出指示了加速度的加速度数据g_i＝(g_ix，g_iy，g_iz)(i＝1，2，...)，上述加速度是方向平行于重力的静态加速度和加速度传感器的运动所固有的动态加速度的合成。加速度传感器6的坐标轴与磁传感器2的坐标轴一致。加速度传感器6可用诸如电容型、压电型、应变型、或热检测型之类的各种类型中的任何一种构成。通过总线5将从加速度传感器6输出的数字 加速度数据输入到控制器4中。由于从静止的加速度传感器6输出的加速度数据的对应方向指示了垂直轴的方向，因此可将该加速度传感器6的输出用作指示垂直轴方向的数据。 

控制器4是一个计算机，其包括CPU 42、ROM 43、RAM 41以及控制接口40。CPU 42是负责对导航设备1进行整体控制的处理器。控制器4经由控制接口40来将数据发送至诸如磁传感器2和加速度传感器6之类的外围装置以及从外围装置接收数据。ROM 43是机器可读的非易失性存储介质，其存储了CPU 42所执行的磁数据处理程序以及用来实现导航设备的功能的各种程序。RAM 41是易失性存储介质，其暂时地存储了将被CPU 42处理的数据。控制器4和磁传感器2可被构建成单片的磁数据处理装置，或者控制器4、磁传感器2和加速度传感器6可被构建成单片的磁数据处理装置。 

3.软件结构 

图3是说明了磁数据处理程序90的结构的框图。磁数据处理程序90是用于将方位数据输出至导航程序98的程序，其被存储在ROM43中。方位数据是表示了地磁(即地球磁场)的方向的向量数据。磁数据处理程序90包括一组模块，例如缓存管理模块91、可靠性确定模块92、加速度输入模块93、偏移量导出模块94、以及方位导出模块96。 

缓存管理模块91是一个程序模块，其用于以指定的时间间隔来顺次接收从磁传感器2顺次输出的磁数据，并用于将所接收到的磁数据存储在缓存器中以便用所接收到的磁数据来更新偏移量。因此，缓存管理模块91使得控制器4起到磁数据输入部分以及存储部分的作用。存储在作为缓存器的RAM 41中的磁数据集是统计总体数据集。 

加速度输入模块93是一个程序模块，其用于以指定的时间间隔来顺次接收从加速度传感器6顺次输出的加速度数据。 

可靠性确定模块92是一个程序模块，其用于导出可靠性指数，该可靠性指数是与表示了存储在缓存管理模块91中的统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向与从加速度输入模块93接收到的加速度数据所表示的加速度方向间的角度差的一个函数，并且还 用于将可靠性指数与阈值进行比较来确定统计总体数据集的可靠性是否可被接受。因此，可靠性确定模块92使得控制器4起到可靠性确定部分的作用。 

偏移量导出模块94是一个程序模块，其用于根据已被可靠性确定模块92确定为其可靠性可接受的统计总体数据集来导出新的偏移量，并且用于利用新的偏移量来对旧的偏移量进行更新。因此，偏移量导出模块94使得控制器4起到偏移量导出部分的作用。在利用新的偏移量来对旧的偏移量进行更新时，该新的偏移量变成旧的偏移量。因此，在文章中将旧的偏移量简称为“偏移量”不会引起误解。实际上，用于方位数据校正的偏移量被设置成一个变量，而新的偏移量被导出为一个不同的变量，并且在导出新的偏移量时，这个不同的变量被设置为用于方位数据校正的变量。 

方位导出模块96是一个程序模块，其用于利用存储在偏移量导出模块94中的偏移量来对由缓存管理模块91顺次接收的磁数据进行校正，从而产生方位数据。因此，方位导出模块96使得控制器4起到校正部分的作用。具体地说，方位导出模块96从磁数据(向量数据)的分量中减去偏移量分量，并且将已经从中减去了偏移量的向量数据输出为方位数据。 

导航程序98是一种公知的程序，用于根据当前位置、地图信息以及定位数据所代表的当前行进方位来将用于在预期交叉口处转弯的转弯方向通知给驾驶员。因此，导航程序98使得控制器4起到方位通知部分的功能。方位数据可仅仅被用来通过字符、箭头或语音将北、南、东和西行进方向通知给驾驶员，并且方位数据可还被用来对显示在显示器7上的地图执行带路处理。 

4.磁数据处理流程 

图4是说明了用于导出偏移量的处理的流程图。在发出偏移量更新请求时，随着CPU 42对磁数据处理处理程序90执行操作，图4所示的处理被执行。可以以定期的时间间隔发出偏移量更新请求，或者响应于来自驾驶员的直接指令来发出偏移量更新请求。 

首先，在步骤S100，缓存管理模块91接收磁数据，并且将其存 储在缓存器中。当汽车的行进方向发生少许改变时，如果缓存管理模块91在较短的时间间隔内从磁传感器2顺次接收磁数据，那么连续接收到的磁数据之间的距离较小。将彼此相距较近的多个磁数据存储在容量有限的缓存器中会浪费存储器资源，并且会造成不必要的缓存器更新处理。并且，如果根据相互之间相距较近的磁数据集来导出新的偏移量，可能会根据具有偏态分布的统计总体数据集而导出精确度较低的新的偏移量。因此，可以按照以下方式确定是否需要更新缓存器。例如，如果最新近存储在缓存器中的磁数据和最后收到的磁数据之间的距离小于一个阈值，则确定没有必要更新缓存器，并且抛弃最后接收到的磁数据而不将其存储在缓存器中。 

随后，在步骤S110，缓存管理模块91确定是否已经在缓存器中存储了导出新的偏移量所要求的预定数量的磁数据。也就是说，统计总体数据集的元素个数是预定的。对步骤S100和步骤S110的处理进行重复，直到在缓存器中存储了预定数目的磁数据。 

当在缓存器中存储了预定数目的磁数据时，可靠性确定模块92确定统计总体数据集的可靠性是否可接受(步骤S120)。具体地说，可靠性确定模块92根据统计总体数据集和加速度数据来导出可靠性指数，并且根据可靠性指数和预定阈值p来确定统计总体数据集的可靠性是否可接受。 

在步骤S120，首先，可靠性确定模块92导出与表示了统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线平行的向量，其中每个磁数据均由下面的等式(1)来表示。 

q_i＝(q_ix，q_iy，q_iz)  (i＝1，2，...)    (1) 

由等式(1)所表示的统计总体数据集的分布可以使用在等式(2)、等式(3)和等式(4)中使用向量总和所定义的对称矩阵A的特征值作为指标来表示，其中所述向量的每一个都以统计总体数据集的中心开始、到相应的磁数据结束。 

A＝X^TX    (2) 

其中 

$X=\left[\begin{array}{c}{(q_1-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_2-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_3-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ ...\\ {(q_N-\stackrel{\‾}{q})}^T\end{array}\right]---\left(3\right)$

$\stackrel{\‾}{q}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i---\left(4\right)$

由于矩阵A可写成等式(5)，所以矩阵A是N倍的方差-协方差矩阵。 

$A=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(q_i-\stackrel{\‾}{q}){(q_i-\stackrel{\‾}{q})}^T---\left(5\right)$

矩阵A的特征值是依次减小的λ₁、λ₂和λ₃。使l₁、l₂和l₃为对应于λ₁、λ₂和λ₃的特征向量，它们已被归一化为1并且彼此正交。随后，对应于最小特征值λ₃的特征向量l₃的方向平行于与图1所示包含了统计总体数据集的圆环形分布的大部分的平面(即，表示了统计总体数据集的分布的近似平面)相垂直的直线。因此，在步骤S120，可靠性确定模块92导出特征向量l₃。 

随后，可靠性确定模块92导出特征向量l₃的方向与由加速度数据所表示的加速度的方向间的角度差来作为可靠性指数。这里，为了增加磁数据可靠性确定的精确度，可靠性确定模块92使用多个加速度数据来导出与重力加速度对应的指标向量G，并将所导出的指标向量G的方向与特征向量l₃的方向间的角度差的函数导出为可靠性指数，而不是直接使用作为3D向量数据的加速度数据的方向来导出可靠性指数。 

指标向量G是具有与加速度数据g_i＝(g_ix，g_iy，g_iz)(i＝1，2，...)的分量g_ix、g_iy和g_iz对应的x、y和z分量的向量，其中，已通过将该加速度数据通过无限脉冲响应(IIR)滤波器或有限脉冲响应(FIR)滤波器来将该加速度数据g_i平坦化。在IIR滤波器中，多个顺次输入的加速度数据被加权并求和，并且多个加权后的和再被加权并求和，并将所得结果值反馈。在FIR滤波器中，多个顺次输入的加速度数据被加权并求和。如果安装了导航设备1的运动物体是汽车，则IIR滤波器 和FIR滤波器的截止频率可能非常小。 

特征向量l₃与指标向量G的内积是特征向量l₃的方向与加速度数据所表示的加速度方向间的角度差的一个函数。因此，可靠性确定模块92导出由下面等式(6)所表示的可靠性指数S，并且将可靠性指数S与预定阈值p进行比较，并在可靠性指数S等于或大于阈值p时确定统计总体数据集的可靠性是可接受的。 

$S=\left|l_3^{T}G\right|---\left(6\right)$

当可靠性确定模块92已确定统计总体数据集的可靠性可接受时，偏移量导出模块94根据统计总体数据集导出一个新的偏移量(步骤S130) 

发明人已经提出了一种用于根据包括了从磁传感器2顺次接收的多个磁数据的统计总体数据集来导出磁数据的偏移量的方法(参见日本专利申请公开No.2007-240270、No.2007-205944、No.2007-139715、及No.2007-107921)。用于从统计总体数据集(其可靠性被确定为可接受)导出偏移量的方法可以是也可以不是统计方法。以下是统计方法的示例。 

当统计总体数据集包括不在一条线上的3个磁数据时，可以在不采用统计方法的情况下唯一地指定出统计总体数据集所分布的球。通过求解联立方程(7)获得球心的位置向量c＝(c_x，c_y，c_z)。虽然针对3个变量的等式约束的个数为4，但是方程(7)必然有解，这是因为4个等式约束之一是多余的。 

$\left[\begin{array}{c}{(q_1-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_2-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_3-\stackrel{\‾}{q})}^T\end{array}\right]c=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c}{q_1}^T{q}_1-R\\ {q_2}^T{q}_2-R\\ {q_3}^T{q}_3-R\end{array}\right]---\left(7\right)$

其中 $R=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{q_i}^T{q}_i---\left(8\right)$

当统计总体数据集的元素个数等于4或者更大，可根据下面的等式(9)来定义j。 

$j=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c}{q_1}^T{q}_1-R\\ {q_2}^T{q}_2-R\\ {q_3}^T{q}_3-R\\ ...\\ {q_N}^T{q}_N-R\end{array}\right]---\left(9\right)$

此处，如果针对“c”的联立线性方程(10)有解，那么该解就是统计总体数据集所分布的球的球心。 

Xc＝j    (10) 

但是，在考虑磁传感器2的测量误差时，方程(10)可能实际上并没有解。因此，我们引入下面的等式(11)所定义的向量“e”，以便利用统计方法获取灵活的解法。 

e＝Xc-j    (11) 

使得‖e‖₂ ²(即e^Te)最小的“c”的值很可能是统计总体数据集分布最接近的球的球心。当矩阵A为正则矩阵时，获取使得‖e‖₂ ²最小的“c”的值的问题就变成了使得下面的等式(12)的目标函数变得最小的优化问题。 

f(c)＝(Xc-j)^T(Xc-j)    (12) 

也就是说，使得等式(12)的目标函数f(c)变得最小的“c”的值被推导为新的偏移量。当X^TX如在本实施例中所假设的那样为正则矩阵时，使得目标函数f(c)变得最小的“c”的值可写成下面的等式(13)。 

c＝(X^TX)^-1X^Tj    (13) 

当完成了步骤S130的处理时，处理程序返回到步骤S100的处理以重复上述处理。当确定统计总体数据集的可靠性不可接受时，统计总体数据集被丢弃而不导出新的偏移量。方位导出模块96根据需要使用通过上面的处理程序所导出的新的偏移量来校正磁数据以导出方位数据，并且将该方位数据输出到导航程序98。 

5.其它实施例 

虽然上述实施例中在磁数据的可靠性低或者不可接受时，也就是当可靠性指数S小时，不用磁数据来导出偏移量，但是即使磁数据的可靠性低，也可以用磁数据来导出偏移量。例如，不考虑可靠性指 数S的大小，根据统计总体数据集导出的临时偏移量c₁可依照可靠性指数S来加权，并且临时偏移量c₁与旧的偏移量c₀的加权平均可被导出作为新的偏移量c。具体来说，例如，当根据下面的等式(14)导出新的偏移量c时，如图5所示，新的偏移量c是在临时偏移量c₁与旧的偏移量c₀中间的点。 

c＝Sc₁+(1-S)c₀    (14) 

当与表示了所述总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向和由加速度数据所表示的加速度方向间的角度差较大时，也就是当统计总体数据集的可靠性较低时，新的偏移量接近旧的偏移量，从而使得偏移量不会根据可靠性较低的统计总体数据集而发生显著变化。当与表示了所述总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向和由加速度数据所表示的加速度方向间的角度差较小时，也就是当统计总体数据集的可靠性较高时，新的偏移量接近临时偏移量，从而使得偏移量根据可靠性较高的统计总体数据集而精确更新。 

本发明的范围并不限于上述实施例，可以在不脱离本发明范围的情况下做出各种修改。例如，虽然通过便携式导航装置(PND)来示例说明了应用了本发明的导航设备，但是本发明可以应用至固定导航装置以及步行导航装置。 

Claims (10)

1.一种磁数据处理装置，包括：

磁数据输入部分，其顺次接收从一个三维(3D)磁传感器输出的磁数据；

存储部分，其将多个磁数据存储为一个统计总体数据集；

加速度数据输入部分，其接收从一个三维加速度传感器输出的加速度数据；以及

可靠性确定部分，其导出可靠性指数，所述可靠性指数是两个方向之间的角度差的函数，这两个方向分别是与表示了所述统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向以及由所述加速度数据所表示的加速度方向。

2.根据权利要求1所述的磁数据处理装置，其中所述可靠性确定部分使用多个加速度数据来导出指标向量，并且还导出作为两个方向之间的角度差的函数的可靠性指数，所述的两个方向分别是与表示了所述统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向以及表示了加速度方向的所述指标向量的方向。

3.根据权利要求2所述的磁数据处理装置，其中所述可靠性确定部分通过对多个加速度数据加权并对加权后的加速度数据求和来导出所述指标向量。

4.根据权利要求2所述的磁数据处理装置，其中所述可靠性确定部分导出所述指标向量与一个特征向量的内积的函数来作为所述可靠性指数，其中的特征向量与所述统计总体数据集的方差协方差矩阵的最小特征值相对应，所述最小特征值的特征向量指示出与表示了所述统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向。

5.根据权利要求1所述的磁数据处理装置，还包括偏移量导出部分，其依据所述可靠性指数用所述统计总体数据集来导出磁数据的偏移量。

6.根据权利要求5所述的磁数据处理装置，其中所述偏移量导出部分只有在所述可靠性指数指示出所述统计总体数据集可接受时才用所述统计总体数据集导出磁数据的偏移量，而在所述可靠性指数指示出所述统计总体数据集不可接受时，所述偏移量导出部分不使用所述统计总体数据集。

7.根据权利要求5所述的磁数据处理装置，其中所述偏移量导出部分通过在使用所述统计总体数据集的同时用所述可靠性指数的一个值对所述统计总体数据集进行加权来导出磁数据的偏移量。

8.根据权利要求1所述的磁数据处理装置，还包括：三维磁传感器，其输出磁数据；以及三维加速度传感器，其输出加速度数据。

9.一种导航设备，包括：

磁数据输入部分，其顺次接收从一个三维磁传感器输出的磁数据；

存储部分，其将多个磁数据存储为一个统计总体数据集；

加速度数据输入部分，其接收从一个三维加速度传感器输出的加速度数据；

可靠性确定部分，其导出可靠性指数，所述可靠性指数是两个方向之间的角度差的函数，这两个方向分别是与表示了所述统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向以及由所述加速度数据所表示的加速度方向；

偏移量导出部分，其依据所述可靠性指数用所述统计总体数据集来导出磁数据的偏移量；

校正部分，其根据所述偏移量来校正所述磁数据；以及

方位通知部分，其根据校正后的磁数据来提供关于方位的通知。

10.一种磁数据处理方法，包括步骤：

顺次接收从一个三维磁传感器输出的磁数据；

将多个磁数据存储为一个统计总体数据集；

接收从一个三维加速度传感器输出的加速度数据；

导出可靠性指数，所述可靠性指数是两个方向之间的角度差的函数，这两个方向分别是与表示了所述统计总体数据集的分布的近似平面相垂直的直线方向以及由所述加速度数据所表示的加速度方向。

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