CN101950004B - 磁数据处理设备、磁数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁数据处理设备、磁数据处理方法和磁数据处理程序。在磁数据处理设备中，累积部分连续获取从3D磁传感器输出的磁数据以提供磁数据的新近统计总体。过去统计总体存储部分将累积作为新近统计总体的磁数据之前的从3D磁传感器输出的磁数据作为过去统计总体存储。确定部分确定新近统计总体分布是否满足特定条件，当新近统计总体不满足特定条件时，确定过去和新近统计总体的混合统计总体是否满足另一个条件。当新近统计总体满足特定条件时，偏移量导出部分基于新近统计总体导出磁数据偏移量；当混合统计总体满足另一个条件时，偏移量导出部分基于混合统计总体导出磁数据偏移量。过去统计总体存储部分使用新近统计总体更新过去统计总体。

Description

磁数据处理设备、磁数据处理方法

技术领域

本发明涉及一种磁数据处理设备、磁数据处理方法和磁数据处 

理程序，具体而言，本发明涉及三维地磁数据的偏移量校正。 

背景技术

传统三维(3D)地磁传感器安装在可移动物体(诸如移动电话)上来检测地磁场的方向。当磁数据处理设备基于磁数据导出方位(orientation)时，该设备需要执行用于校正磁数据的处理以消除由移动物体的磁化所引起的测量误差。基于多个磁数据导出用于这个校正处理的控制值，并将其称作“偏移量”。 

然而，磁数据不仅包括由移动物体的磁化所引起的偏移量分量，还包括由安装在该移动物体中的电子部件产生的磁场所引起的或者由根据高斯分布的磁传感器的输出起伏所引起的误差分量。从而，为了正确地导出由移动物体的磁化所引起的真实偏移量，需要存储在球体上在很大范围内三维分散(spread)的多个磁数据。然而，由于需要移动物体的特殊移动来存储这种磁数据，因此通常需要用户执行引起移动物体进行这种特殊移动的操作。由于真实偏移量不规则地变化，所以由磁数据处理设备导出的方位很可能不同于实际的方位，除非用户频繁地执行这种操作。 

本发明人之前创造的发明能够导出与真实偏移量接近的偏移量，而无需用户执行这种特殊操作(参见日本专利申请公开第2007-240270号)。日本专利申请公开第2007-240270号说明了一种方法，其中当统计总体(statistical population)的磁数据的分布为三维时，基于磁数据的统计总体三维地导出偏移量，而当统计总体的磁数据的分布为二维时，基于磁数据的统计总体二维地导出偏移量。在统计总体的磁数据不是三维分散的情况下，如果统计总体的磁 数据是二维分散的，则该方法针对平行于磁数据在其中二维分散的平面的方向二维地校正过去导出的偏移量。 

发明内容

本发明试图改进在日本专利申请公开第2007-240270号中说明的技术，并且提出了一种用于导出迅速收敛于真实偏移量的偏移量的方法。 

因此，本发明的一个目的在于使得三维磁数据的偏移量能够迅速收敛于真实偏移量。 

(1)一种用于实现上述目的的磁数据处理设备，包括：累积部分，该累积部分在连续地获取从三维(3D)磁传感器输出的磁数据的同时，重复累积预定数量的磁数据以提供新近(recent)统计总体，预定数量是四个或更多个；过去(past)统计总体存储部分，其将累积作为新近统计总体的磁数据之前的从3D磁传感器输出的磁数据作为过去统计总体来存储；确定部分，其在每次新近统计总体被提供时，使用阈值(第一阈值)确定新近统计总体的分布是否满足特定条件(第一条件)，并且当新近统计总体不满足第一条件时，使用另一个阈值(第三阈值)确定由过去统计总体和新近统计总体组成的混合统计总体是否满足另一个条件(第三条件)；以及偏移量导出部分，当新近统计总体满足第一条件时，该偏移量导出部分基于该新近统计总体导出磁数据的偏移量，而当混合统计总体满足第三条件时，该偏移量导出部分基于该混合统计总体导出磁数据的偏移量，其中过去统计总体存储部分使用新近统计总体的至少一部分对过去统计总体进行更新。 

(2)优选地，确定部分使用再一个阈值(第二阈值)确定新近统计总体的分布是否满足再一个条件(第二条件)，并且当新近统计总体满足第二条件时，过去统计总体存储部分使用新近统计总体的至少一部分对过去统计总体进行更新。 

根据本发明，能够基于混合统计总体导出偏移量，该混合统计总体包括任意时间的新近统计总体和为该任意时间之前获得的统计总体的过去统计总体。从而，即使当任意时间的新近统计总体没有广 泛分散到基于该任意时间的新近统计总体能够导出可能偏移量的程度时，也能够导出偏移量。另外，由于只要新近统计总体不满足第二条件就不对过去统计总体进行更新，所以混合统计总体很可能广泛分散到能够从其中导出可能偏移量的程度。此外，由于当新近统计总体的分散较广泛时，基于新近统计总体能够导出偏移量而不被旧的磁数据所影响，所以能够导出与真实偏移量接近的偏移量。即，根据本发明，使得3D磁数据的偏移量能够迅速收敛于真实偏移量。 

(3)在用于实现上述目的的磁数据处理设备中，第一条件表示包含在新近统计总体中的磁数据是三维分散的，第三条件表示包含在混合统计总体中的磁数据是三维分散的，以及第二条件表示包含在新近统计总体中的磁数据是二维分散的。过去统计总体存储部分使用一份包括在新近统计总体中的三个或更多个磁数据对过去统计总体进行更新。 

根据本发明，由于只要新近统计总体不是二维分散的，就不对过去统计总体进行更新，所以增大了从3D磁传感器输出新近统计总体的磁数据的时间与从3D磁传感器输出过去统计总体的磁数据的时间之间的时间间隔。因此，很可能在存储包括新近统计总体和过去统计总体的混合统计总体期间，从磁传感器输出三维分散的磁数据。另外，与过去统计总体不是二维散布时相比较，当过去统计总体为二维分散时，过去统计总体和加到其上的其他磁数据的总分布很可能是三维的。从而，根据本发明，包括新近统计总体和过去统计总体的混合统计总体的分布很可能是三维的。另外，在这两个统计总体的分布都是二维的情况下，真实偏移量与基于包括这两个统计总体的混合统计总体的三维分散的磁数据进行了一次更新的偏移量之间的区别，小于真实偏移量与使用在日本专利申请公开第2007-240270号中说明的方法基于这两个统计总体进行了两次更新的偏移量之间的区别。 

(4)一种情况：在特定时间处的新近统计总体没有分散到一定程度时不对过去统计总体进行更新，以及对其进行更新以便不会降低新近统计总体的分布的分散程度，在这种情况下，包括过去统计总体和新近统计总体的混合统计总体的分布比新近统计总体的分布更广 泛。因此，将对过去统计总体进行更新之后从磁传感器获取的磁数据添加到过去统计总体增大了混合统计总体的分布为三维的可能性。 

因此，在用于实现上述目的的磁数据处理设备中，过去统计总体存储部分使用从中部分地削减(trim)磁数据的新近统计总体的削减版本对过去统计总体进行更新。 

根据本发明，可以在抑制过去统计总体的分布的分散程度与获得过去统计总体所基于的统计总体的分布的分散程度之间的区别的同时，减少过去统计总体的数据量。 

(5)在用于实现上述目的的磁数据处理设备中，从新近统计总体的削减版本和过去统计总体来收集混合统计总体的磁数据，使得包含在该混合统计总体中的磁数据的总数量被设置为与包含在该新近统计总体中的磁数据的预定数量相等。 

由于用于导出偏移量的每个统计总体的磁数据的数量相等，所以本发明简化了算法。 

由通过配置本身指定其功能的硬件资源、通过程序指定其功能的硬件资源、或者其结合来实现权利要求书中说明的每个部分的功能。每个部分的功能不限于通过物理上独立的硬件资源所实现的那些功能。还可以将本发明应用于磁数据处理方法、磁数据处理程序和包括磁数据处理程序的机器可读存储介质。当然，包括磁数据处理程序的存储介质可以是磁记录介质或磁光记录介质，并且可以是未来开发的任何其他记录介质。 

附图说明

图1是本发明的实施例的框图。 

图2是本发明的实施例的流程图。 

图3是本发明的实施例的示意图。 

图4是本发明的实施例的示意图。 

图5是本发明的实施例的流程图。 

图6是本发明的实施例的示意图。 

具体实施方式

现将结合附图对本发明的实施例进行说明。相似的附图标记表示每个图中相同的元素，并省略其多余的说明。 

1.第一实施例 

(概述) 

在本发明的第一实施例中，当新近统计总体或混合统计总体的磁数据的分布为三维时，基于新近统计总体或混合统计总体三维地导出偏移量。另一方面，当新近统计总体的磁数据的分布为二维时，基于新近统计总体和旧的偏移量这两者来二维地校正过去导出的偏移量(即，旧的偏移量)，并且从新近统计总体和过去统计总体这两者产生混合统计总体。 

(磁数据处理设备的配置) 

图1是示出了本发明的磁数据处理设备的实施例的框图。磁数据处理设备安装在便携式信息终端上，诸如移动电话、个人导航设备(PND)、电子罗盘、或者数字摄像机。 

磁数据处理设备包括磁传感器20和微型计算机。微型计算机包括CPU 40、ROM 42、RAM 44、输入/输出单元(I/O)30等。磁数据处理设备接收从磁传感器20输出的磁数据，并基于校正了偏移量的磁数据输出方位数据，向用户可视地或可听地通知行进方向或所期望的行进路线。显示单元60包括用于显示表示方位的图像的显示面板和显示驱动器。 

磁传感器20是3D磁传感器，包括x轴传感器21、y轴传感器22和z轴传感器23(这三个传感器检测磁场向量的三个正交轴分量)以及接口24。x轴传感器21、y轴传感器22和z轴传感器23每个都包括磁阻元件、霍尔元件或类似元件，并且每个都可以是任何类型的线性1D磁传感器。固定x轴传感器21、y轴传感器22和z轴传感器23，使得它们的感测方向彼此正交。接口24通过时间分配来接收x轴传感器21、y轴传感器22和z轴传感器23的输出，并且对所接收到的三个传感器21、22和23的输出进行放大和AD转换，以输出磁数据q＝(q_x，q_y，q_z)。磁数据q是从接口24输出的数字信号，将 其存储在RAM 44中的特定地址处。非易失性存储介质ROM 42存储被装载到RAM 44之中并被CPU 40执行的磁数据处理程序90，或者用于实现便携式信息终端的功能的各种程序。 

磁数据处理程序90是用于基于磁数据来输出方位数据的程序，并且存储在ROM 42中。方位数据是表示地磁场的方向的向量数据。磁数据处理程序90包括一组模块，诸如累积模块91、确定模块92、过去统计总体存储模块93、3D偏移量更新模块94a、2D偏移量更新模块94b和方位导出模块95。 

累积模块91是程序模块，其实现以下功能：在连续地获取从3D磁传感器输出的磁数据的同时，重复累积N个磁数据q₁、…、q_N(N≤4)作为新近统计总体。即，累积模块91实现以下功能：以规律的时间间隔连续地获取从磁传感器20输出的磁数据，并且将所获取的磁数据存储在新近缓冲器中。新近缓冲器是RAM 44中用于累积预定数量的磁数据的存储区域，预定数量是四个或更多个。 

确定模块92是程序模块，其实现以下功能：每次新近统计总体被提供时，确定新近统计总体的分布是否满足使用第一阈值的第一条件，同时确定新近统计总体的分布是否满足使用第二阈值确定的第二条件，以及在新近统计总体不满足第一条件的情况下确定包括新近统计总体和过去统计总体的混合统计总体是否满足使用第三阈值的第三条件。混合统计总体包括通过将构成最新时间的新近统计总体的多个磁数据按照磁数据被获取的顺序削减为一半而获得的磁数据集合，以及构成过去统计总体的磁数据集合。例如，在新近统计总体包含N个磁数据q₁、q₂、q₃、q₄、q₅、…、q_N的情况下，只提取磁数据q₁、q₃、q₅、…、q_N-1，而将磁数据q₂、q₄、q₆、…、q_N削减掉。过去统计总体包括过去获得的新近统计总体，并且在此实施例中，假设过去统计总体是通过将过去获得的新近统计总体削减为一半而获得的磁数据集合。由于将混合统计总体定义为这样的数据集合，所以混合统计总体的磁数据的数量等于新近统计总体的磁数据的数量，并且因此能够应用公共的程序代码来实现功能，以确定统计总体的分布特征并导出偏移量。 

在此，在下面给出上述注明的新近统计总体和过去统计总体的范例，以便更好地理解这些术语。在连续累积N个磁数据q_1′、q_2′、…、q_N′，然后连续累积N个磁数据q₁、q₂、…、q_N的情况下，过去统计总体由例如从第一组磁数据q_1′、q_2′、…、q_N′中交替提取的N/2个磁数据q_1′、q_3′、q_5′、…、q_N-1′形成，而新近统计总体由最新的一组磁数据q₁、q₂、…、q_N形成。在此情况下，混合统计总体由包含在过去统计总体中的N/2个磁数据q_1′、q_3′、q_5′、…、q_N-1′与例如从包含磁数据q₁、q₂、…、q_N的新近统计总体中交替提取的N/2个磁数据q₁、q₃、q₅、…、q_N-1形成。从而，混合统计总体由N个磁数据q_1′、q_3′、q_5′、…、q_N-1′和q₁、q₃、q₅、…、q_N-1组成。在所公开的示例中，通过从包含N个磁数据的磁数据组中提取奇数编号的磁数据来收集N/2个磁数据。否则，可以提取偶数编号的磁数据来形成过去统计总体或形成混合统计总体，或者可以采用其他方法来提取磁数据。 

在此实施例中，一个统计总体的分布的三个主值之间的比例作为该统计总体的分布的指标，并且确定模块92通过将每个指标与对应的预定阈值进行比较来确定统计总体的分布特征。具体而言，确定模块92以下列方式确定统计总体的分布特征。统计总体q₁、…、q_N的分布的主值分别对应于由下列等式(1)、(2)和(3)所定义的对称矩阵A的特征值λ₁、λ₂和λ₃(λ₁≥λ₂≥λ₃)。 

A＝X^TX…(1) 

其中 

$X=\left[\begin{array}{c}{(q_1-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_2-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_3-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ ...\\ {(q_N-\stackrel{\‾}{q})}^T\end{array}\right]...\left(2\right)$

$\stackrel{\‾}{q}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i...\left(3\right)$

另外，将λ₃/λ₁定义为表示统计总体三维分布的程度的指标。而且，将λ₂/λ₁定义为表示表示统计总体二维分布的程度的指标。当λ₃/λ₁大于预定阈值时，确定模块92确定统计总体是三维分布的。即，确 定模块92确定新近统计总体满足第一条件以及混合统计总体满足第三条件。当λ₃/λ₁不大于预定阈值并且λ₂/λ₁大于另一个预定阈值时，确定模块92确定统计总体是二维分布的。即，确定模块92确定新近统计总体满足第二条件。由于还可以将对称矩阵A写成等式(4)，所以对称矩阵A对应于N倍方差-协方差矩阵。 

$A=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(q_i-\stackrel{\‾}{q}){(q_i-\stackrel{\‾}{q})}^T...\left(4\right)$

过去统计总体存储模块93是程序模块，其实现以下功能：累积作为新近统计总体的磁数据之前的从磁传感器20输出的磁数据作为过去统计总体来存储，并且当新近统计总体满足第二条件时，使用新近统计总体的至少一部分对过去统计总体进行更新。具体而言，当新近统计总体满足第二条件时，过去统计总体存储模块93将构成新近统计总体的磁数据元素按照磁数据元素被获取的顺序削减为一半，并且将经削减的新近统计总体作为过去统计总体存储在过去缓冲器中。例如，在新近统计总体包含N个磁数据q₁、q₂、q₃、q₄、q₅、…、q_N的情况下，只提取磁数据q₁、q₃、q₅、…、q_N-1来对过去统计总体进行更新，而将磁数据q₂、q₄、q₆、…、q_N削减掉。过去缓冲器是在RAM 44中用于存储预定数量的磁数据元素的存储区域，与新近统计总体分离。 

3D偏移量更新模块94a是程序模块，其实现以下功能：基于新近统计总体或混合统计总体来三维地导出偏移量。具体而言，3D偏移量更新模块94a以下列方式导出偏移量。在每个等式中，新近统计总体和混合统计总体每个都将由q₁、…、q_N表示。 

当统计总体包括不在同一行上的四个磁数据元素时，可以唯一指定统计总体在其上分布的球体，而不需要使用统计学方法。通过对联立方程(5)求解来获得该球体的中心的位置向量p＝(p_x，p_y，p_z)。尽管对于三个变量而言等式约束的数量是四个，但由于四个等式约束中的一个等式约束是多余的，所以方程(5)一定有解。 

$\left[\begin{array}{c}{(q_1-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_2-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_3-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_4-\stackrel{\‾}{q})}^T\end{array}\right]p=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c}{q_1}^T{q}_1-R\\ {q_2}^T{q}_2-R\\ {q_3}^T{q}_3-R\\ {q_4}^T{q}_4-R\end{array}\right]...\left(5\right)$

其中 

$R=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{q_i}^T{q}_i...\left(6\right)$

在此，如果在统计总体的数据元素的数量是五个或更多时，联立线性方程(7)对于“p”有解，则该解是统计总体的数据集在其上分布的球体的中心。 

Xp＝j…(7) 

其中 

$j=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c}{q_1}^T{q}_1-R\\ {q_2}^T{q}_2-R\\ {q_3}^T{q}_3-R\\ ...\\ {q_N}^T{q}_N-R\end{array}\right]...\left(8\right)$

然而，当考虑到磁传感器20的测量误差时，方程(7)很少有解。因此，引入在下列等式(9)中定义的向量“e”，以便使用统计学方法获得可行解。 

e＝Xp-j…(9) 

使||e||₂ ²(即，e^Te)最小化的“p”值很可能是统计总体分布最接近的球体的中心。当矩阵A是正则矩阵时，获得使||e||₂ ²最小化的“p”值的问题就是使下列等式(10)的目标函数最小化的优化问题。 

f(p)＝(Xp-j)^T(Xp-j)…(10) 

即，把使等式(10)的目标函数f(p)最小化的“p”值作为偏移量导出。当X^TX如在本实施例中所假设的那样是正则矩阵时，使目标函数f(p)最小化的“p”值可以写成下列等式(11)。 

p＝(X^TX)^-1X^Tj…(11) 

2D偏移量更新模块94b是程序模块，其实现以下功能：基于新近统计总体通过二维地校正过去的偏移量来导出最新的偏移量。即，2D偏移量更新模块94b实现以下功能：基于在累积模块91中存储的新近统计总体和过去的偏移量来导出最新的偏移量，并且使用最新的 偏移量对过去的偏移量进行更新。具体而言，2D偏移量更新模块94b以下列方式导出最新的偏移量。 

当统计总体的分布为二维(即，平面的)时，通过将校正旧的偏移量的方向限制为两个正交的方向来导出新的偏移量。在统计总体集中在特定平面上分布且当从垂直于该平面的方向观察时为分散的情况下，在平行于该平面的方向上的统计总体作为用于偏移量校正的数据集是足够可靠的，而在垂直于该平面的方向上的统计总体作为用于偏移量校正的数据集是不可靠的。在此情况下，不在垂直于该平面的方向上校正旧的偏移量，从而防止基于不可靠的信息来对偏移量进行更新。 

在统计总体集中在特定平面上并且当从垂直于该平面的方向上观察时是分散的情况下，垂直于该平面的方向与对应于最小特征值λ₃的特征向量u₃的方向一致，并且平行于该平面的两个正交方向与分别对应于最大特征值λ₁和中间特征值λ₂的特征向量u₁和u₂的方向一致。从而，为了导出新的偏移量p而不在垂直于该平面的方向上校正旧的偏移量p₀，在通过下列等式(12)表达的约束条件之下得到使等式(10)的目标函数最小化的新的偏移量p。 

p＝p₀+β₁u₁+β₂u₂(β₁、β₂：实数)…(12) 

等式(12)与下列等式(13)等效。 

u₃ ^T(p-p₀)＝0…(13) 

可以使用拉格朗日乘数法将用于在等式(13)的约束条件下解决等式(10)的最优化问题的等式修改为其等效联立方程。当引入拉格朗日未定乘数ρ并且通过下列等式(14)定义“x”时，“x”的联立线性方程(15)为上述联立方程。 

$x=\left[\begin{array}{c}p\\ \mathrm{\ρ}\end{array}\right]...\left(14\right)$

B₄x＝b₄…(15) 

其中 

$B_4=\left[\begin{array}{cc}A& u_3\\ {u_3}^T& 0\end{array}\right]...\left(16\right)$

$b_4=\left[\begin{array}{cc}{X}^T& j\\ {u_3}^T& p_0\end{array}\right]...\left(17\right)$

方位导出模块95是通过使用最新的偏移量对从磁传感器20连续获取的磁数据进行校正来产生方位数据的程序模块。具体而言，方位导出模块95把通过将磁数据(其为向量数据)的分量中减去偏移量的分量而获得的向量数据作为方位数据输出。 

(磁数据处理方法) 

接下来，结合图2说明通过执行磁数据处理程序90而实现的磁数据处理方法。以有规律的时间间隔(例如，10毫秒的间隔)重复执行图2的过程。 

首先，累积模块91获取从磁传感器20输出的磁数据，并在新近缓冲器中存储所获取的磁数据(S100)。 

然后，确定模块92确定是否有预定数量的磁数据在新近缓冲器中累积为新近统计总体(S101)。当还没有预定数量的磁数据在新近缓冲器中累积为新近统计总体时，在经过预定时间之后，将下一个磁数据存储在新近缓冲器中(S100)。 

当预定数量的磁数据在新近缓冲器中存储为新近统计总体时，确定模块92确定该新近统计总体是否是三维分散的(S102)。 

当新近统计总体为三维分散时，仅仅基于新近统计总体对偏移量进行三维更新(S113)。即，3D偏移量更新模块94a使用在新近缓冲器中存储的磁数据作为统计总体来导出最新的偏移量，并且使用该最新的偏移量对过去的偏移量进行更新。 

当仅仅基于新近统计总体三维更新了偏移量时，3D偏移量更新模块94a删除过去统计总体(S112)。其目的在于，当真实偏移量由于磁化状态的改变而改变时，减少基于在真实偏移量改变之前所获取的磁数据导出偏移量的时间，而允许偏移量迅速地收敛于改变的真实偏移量。 

当新近统计总体不为三维分散时，确定模块92确定过去统计总体是否为空(S103)。 

当过去统计总体不为空时，确定模块92从新近统计总体和过去 统计总体这两者产生混合统计总体(S104)。具体而言，将存储在新近和过去缓冲器中的磁数据在一个不同的存储区域中作为混合统计总体来存储。 

当从新近统计总体和过去统计总体产生了混合统计总体时，确定模块92确定该混合统计总体是否是三维分散的(S105)。 

当混合统计总体为三维分散时，仅仅基于该混合统计总体对偏移量进行三维更新(S111)。即，3D偏移量更新模块94a使用过去的新近统计总体和最新的新近统计总体两者的磁数据作为统计总体来导出最新的偏移量，并且使用该最新的偏移量对过去的偏移量进行更新。然后，当使用最新的偏移量更新了过去的偏移量时，3D偏移量更新模块94a删除过去统计总体(S112)。 

当过去统计总体为空时或者当混合统计总体不为三维分散时，确定模块92确定新近统计总体是否是二维分散的(S106)。 

当新近统计总体为二维分散时，基于新近统计总体通过二维校正旧的偏移量来对偏移量进行更新(S108)。即，2D偏移量更新模块94b使用联立线性方程(15)的解“p”对偏移量进行更新。 

当新近统计总体为二维分散时，使用新近统计总体对过去统计总体进行更新(S109)。即，过去统计总体存储模块93从新近统计总体中选择一半磁数据，并且在过去缓冲器中存储所选择的磁数据。 

最后，累积模块91删除新近统计总体(S110)。 

在上述过程中，如果新近统计总体既不是三维散布的也不是二维散布的，则不对过去统计总体进行更新。从而，当磁传感器20既不是三维移动也不是二维移动时，不对过去统计总体进行更新并且也不导出偏移量。由于仅仅当新近统计总体为二维分散时，才将该新近统计总体存储为过去统计总体，所以包括新近统计总体和过去统计总体的混合统计总体很可能是三维分散的。从而，在此实施例中防止了无用的偏移量更新过程。 

在此，假设，当已经存储了多个二维分散的统计总体时，基于每个统计总体二维校正过去的偏移量。在此情况中，如图3所示，当统计总体在其上分散的平面α₁和α₂之间的角度θ较小时，偏移量被 连续地更新为p₀、p₁和p₂，从而偏移量难以逼近真实偏移量O。另一方面，在此实施例中，如图4所示，由于基于三维分布S来三维导出偏移量，所以偏移量被连续地更新为p₀、p₁和p₂，迅速地收敛于真实偏移量O，其中三维分布S包括统计总体在其上分散的平面α₁和α₂。 

2.第二实施例 

在本发明的第二实施例中，当新近统计总体或混合统计总体的磁数据的分布为三维时，基于新近统计总体或混合统计总体三维导出偏移量。另一方面，当新近统计总体的磁数据的分布为二维时，不校正旧的偏移量而从新近统计总体和过去统计总体两者产生混合统计总体。 

图5是示出了根据第二实施例的磁数据处理方法的流程图。即，第二实施例与第一实施例的区别在于，不执行用于基于新近统计总体导出偏移量的步骤S108的过程。 

由于不执行用于二维校正过去的偏移量的过程，在第一实施例中的如图4所示的将偏移量更新为p₀、p₁和p₂的情况中，在此实施例中，如图6所示，偏移量被连续更新为p₀和p₁。 

3.其他实施例 

本发明的范围不限于上述实施例，并且可以在脱离本发明的思想的情况下进行各种修改。 

例如，用于基于统计总体三维导出偏移量的部分和用于基于统计总体二维校正旧的偏移量的部分不限于上述实施例中所描述的部分，而是可以使用任何已知的装置，还可以使用将在未来开发出的任何装置。已知装置的示例包括：使用统计方法二维或三维导出偏移量的装置；用于从统计总体中选择三或四个磁数据并且从所选的统计总体中获取球心作为偏移量或者获取圆心作为用于校正旧的偏移量的临时偏移量的装置等。本发明已在前面建议了多种用于导出磁数据的偏移量的方法(日本专利申请公开第2007-240270号、第2007-205944号、第2007-139715号、第2007-107921号、第2007-339478号等)。 

例如，用于确定统计总体是否为二维或为三维分散的装置不限 于上述实施例中所描述的内容，而是可以使用任何已知的装置，还可以使用将在未来开发出的任何装置。已知装置的示例包括用于将统计总体的方差(或离散度)的大小与一个阈值进行比较的装置。可以使用单独的阈值还可以使用变形的算法来确定过去统计总体和新近统计总体中的每一个统计总体是否是三维分散的。 

另外，例如，在基于统计总体导出偏移量之后，可以使用一个阈值来确定偏移量的可靠性，并且当可靠性较低时，可以删除该导出的偏移量。 

此外，例如，新近统计总体应当满足以对过去统计总体进行更新的条件不限于上述实施例中所描述的内容(磁数据为二维分散)，只要混合统计总体可能是三维分散的，并且没有在超过适当范围的长时间上将旧的磁数据作为过去统计总体保留，就可以采用任何其他条件。即，如果新近统计总体是三维散布的，则对过去统计总体进行更新。否则，即使新近统计总体不是二维分散的，只要在新近统计总体满足某一特定条件的情况下，就可以对过去统计总体进行更新。例如，在将新近统计总体的分布特征用作条件的情况中，还可以将其方差的大小已超过阈值的情况或类似情况用作条件。另外，还可以将存储新近统计总体的时间与存储过去统计总体的时间之间的时间间隔的长度用作条件。即，可以在有规律的时间间隔使用新近统计总体对过去统计总体进行更新。 

此外，例如，可以将通过按照任何顺序对构成新近统计总体的多个磁数据进行削减而获得的磁数据集合定义为过去统计总体，并且还可以将新近统计总体的全部存储为过去统计总体。过去统计总体还可以只包含一个磁数据。例如，可以只将新近统计总体中最旧的磁数据存储为过去统计总体。另外，混合统计总体的磁数据的数量可以不同于新近统计总体的磁数据的数量。例如，可以将这样的组合定义为混合统计总体：该组合是包括过去时间的新近统计总体的所有磁数据的过去统计总体，与最新的新近统计总体的所有磁数据的组合。 

此外，可以在不同于对偏移量进行三维更新的时间处删除过去统计总体。例如，可以以有规律的时间间隔删除过去统计总体。此外， 例如，可以将磁传感器和微型计算机合并为单一封装件，将磁数据处理设备构成为输出方位数据的独立电子部件。此外，例如，可以通过根据磁传感器20的温度特征校正偏移量来导出方位数据。此外，还可以选择要被存储为新近统计总体的磁数据。例如，当两个连续获取的磁数据之间的距离较小时，只将两个连续获取的磁数据中的一个磁数据存储作为新近统计总体。 

Claims (8)

1.一种磁数据处理设备，包括：

累积部分，其在连续地获取从三维磁传感器输出的磁数据的同时重复累积预定数量的磁数据以提供新近统计总体，所述预定数量是四个或更多个；

过去统计总体存储部分，其将累积作为新近统计总体的磁数据之前的从三维磁传感器输出的磁数据作为过去统计总体来存储；

确定部分，其在每次新近统计总体被提供时，使用一个阈值来确定新近统计总体的分布是否满足一个特定条件，并且在新近统计总体不满足所述特定条件时，使用另一个阈值来确定由过去统计总体和新近统计总体组成的混合统计总体是否满足另一个条件；以及

偏移量导出部分，其在新近统计总体满足所述特定条件时，基于新近统计总体导出磁数据的偏移量，以及在混合统计总体满足所述另一个条件时，基于混合统计总体导出磁数据的偏移量，

其中，过去统计总体存储部分使用新近统计总体的至少一部分来对过去统计总体进行更新；以及

其中，所述特定条件表示包含在新近统计总体中的磁数据是三维分散的，而所述另一个条件表示包含在混合统计总体中的磁数据是三维分散的。

2.根据权利要求1所述的磁数据处理设备，

其中，确定部分使用再一个阈值来确定新近统计总体的分布是否满足再一个条件，

其中，当新近统计总体满足所述再一个条件时，过去统计总体存储部分使用新近统计总体的至少一部分来对过去统计总体进行更新，并且

其中，所述再一个条件表示包含在新近统计总体中的磁数据是二维分散的。

3.根据权利要求2所述的磁数据处理设备，

其中，过去统计总体存储部分使用一份包括在新近统计总体中的三个或更多个磁数据对过去统计总体进行更新。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的磁数据处理设备，其中，过去统计总体存储部分使用从中部分地削减磁数据的新近统计总体的削减版本对过去统计总体进行更新。

5.根据权利要求4所述的磁数据处理设备，其中，从新近统计总体的削减版本和过去统计总体收集混合统计总体的磁数据，使得包含在混合统计总体中的磁数据的总数量被设置为与包含在新近统计总体中的磁数据的预定数量相等。

6.根据权利要求1到3和5中的任一项所述的磁数据处理设备，还包括三维磁传感器。

7.根据权利要求4所述的磁数据处理设备，还包括三维磁传感器。

8.一种磁数据处理方法，包括：

在连续地获取从三维磁传感器输出的磁数据的同时，重复累积预定数量的磁数据以提供新近统计总体，该预定数量是四个或更多个；

将累积作为新近统计总体的磁数据之前的从三维磁传感器输出的磁数据作为过去统计总体来存储；

在每次新近统计总体被提供时，使用阈值确定新近统计总体的分布是否满足特定条件，并且当新近统计总体不满足所述特定条件时，使用另一个阈值确定由过去统计总体和新近统计总体组成的混合统计总体是否满足另一个条件；

当新近统计总体满足所述特定条件时，基于新近统计总体导出磁数据的偏移量，并且当混合统计总体满足所述另一个条件时，基于混合统计总体导出磁数据的偏移量；以及

使用新近统计总体的至少一部分对过去统计总体进行更新，

其中，所述特定条件表示包含在新近统计总体中的磁数据是三维分散的，而所述另一个条件表示包含在混合统计总体中的磁数据是三维分散的。

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