CN1249453C - 3轴磁传感器、全方位磁传感器及使用它们的方位测定方法 - Google Patents

Abstract

提供一种混合型磁传感器200，其包括以基片为本体形成的、检测与基片平行平面所规定磁场矢量的2轴分量的磁通门式传感器100，检测磁场矢量的与基片垂直方向分量的霍尔元件24，检测基片横摇角的倾斜传感器22及CPU20，构成为一体为混合型IC。测出的3维磁场矢量是考虑了基片的倾斜进行修正的，所以能算出地磁场的正确方位。装入手机，即使因使用者的姿势或携带方式变化使该地磁传感器发生倾斜时，也能正确测定方位。

Description

3轴磁传感器、全方位磁传感器及使用它们的方位测定方法

技术领域

本发明涉及地磁测定技术。尤其是，本发明涉及能修正方位计算误差的地磁传感器及方位测定方法。

背景技术

地磁传感器用于测定观测地点的方位。地磁传感器在观测地点设置在水平面上，检测水平面上的地磁场矢量的2轴分量。根据地磁传感器测出的2轴分量计算出磁场方位。地磁传感器也可用于汽车的导航系统，为修正磁化带来的影响，预先进行校准之后出厂。

另一方面，越来越多的手机及便携式终端用来显示地图信息。鉴于这种状况，本申请人首先设想将地磁传感器组装入手机及便携式终端等便携式设备，在探讨其实现的阶段终于认识到以下的问题。即，由于持有者携带便携式设备时的姿势及携带方式的不同，便携式设备可以朝向所有方向，或者便携式设备的方向是不定的、不断变化的。因此，装在便携式设备中的地磁传感器相对水平位置以各种倾斜角倾斜，该倾斜角是不断变动的。因此，在这样的使用环境下，必须实时排除磁化带来的影响、姿势及携带方式变化的影响，自动修正地磁场矢量的检测信号。

发明内容

本申请人基于以上认识完成了本发明。其目的在于，提供一种小型且对磁化及倾斜能自动进行修正的地磁传感器及使用该地磁传感器的方位测定方法。

本申请人在日本发明专利2000年第104689号申请中，提出了一种装有2轴磁传感器的便携式终端装置，并提出了一种能对地图上进行加工、使便携式终端装置所显示的地图方位对准便携式终端装置方位的位置信息显示系统。还有，本申请人为了提高系统的方便性，还提出了一种在磁传感器中装入倾斜传感器、能自动对倾斜进行修正的全方位磁传感器。

本发明的一种形态涉及3轴磁传感器。3轴磁传感器是将2轴磁传感器与磁检测元件构成一体的混合型IC装置。2轴磁传感器将基板形成为本体，检测与所述基板平行的平面所规定的磁场矢量的2轴分量。磁检测元件检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向的分量。由此，3轴磁传感器能对地磁的磁场矢量测出3轴分量。作为磁检测元件，可以使用根据霍尔效应测量磁场的霍尔元件等磁感应元件，或者利用随着强磁性体的磁化其电阻发生变化这一现象检测磁性的MR元件等磁阻效应元件。

2轴磁传感器也可以将检测磁场矢量的2轴分量用的线圈图形在整个层叠基片形成。2轴磁传感器也可以是磁通门式磁传感器，该磁通门式磁传感器以非晶态环状线圈为核心，在励磁用线圈基片的外面层叠检测与所述基片平行平面的X轴方向磁场分量的线圈基片及检测所述平面的Y轴方向磁场分量的线圈基片而构成。

将2轴磁传感器与磁检测元件安装成一体的方式，可以采用下述的方法，即形成2轴磁传感器的基片具有传递从磁检测元件输出的检测信号用的图形，在磁检测元件安装到基片上时，所述检测信号通过所述图形直接引入到基片上。

也可以还含有处理所述2轴磁传感器和所述磁检测元件的输出信号的信号处理部分，所述信号处理部分计算测出的磁性强度，对所述2轴磁传感器测出的磁场矢量的2轴分量进行修正。该信号处理部分可以与该3轴磁传感器在基础上成一体，也可以位于该3轴磁传感器之外，接收输出信号并进行规定的信号处理。

本发明的另一形态涉及全方位磁传感器。全方位磁传感器是将形成在基片上、检测3维磁场矢量的3轴磁传感器与检测所述基片倾斜角的倾斜传感器构成为一体的混合型IC装置。所谓“形成在基片上”，包括几种情况，一种情况是例如3轴磁传感器的至少一部分构成要素以基片为本体形成，而3轴磁传感器的其它构成要素安装在基片外侧，另一种情况是3轴磁传感器的全部构成以基片为本体形成等。作为一个例子也可以是这样，检测与基片平行平面所规定的磁场矢量2轴分量的2轴磁传感器以基片为本体形成，而检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向分量的磁检测元件与形成在基片上的图形连接，以这样的方式安装。

倾斜传感器也可以检测与所述基片平行平面所规定的x轴方向倾斜角和y轴方向倾斜角。倾斜传感器也可以检测因3轴方向的倾斜导致的位移。这样的倾斜传感器也可以是检测2轴方向或3轴方向位移的加速度传感器或角速度传感器。

所述基片也可以具有传递从所述倾斜传感器输出的检测信号用的图形，当所述倾斜传感器已安装在所述基片上时，所述检测信号通过所述图形直接引入所述基片。

也可以这样形成，它还包括以从所述基片向外延伸的形式装在该基片上的薄膜基片，将所述倾斜传感器安装在所述薄膜基片之上，将所述薄膜基片向所述基片侧弯折，并将整体粘接固定。

所述3轴磁传感器也可以含有以所述基片为本体形成的、检测与所述基片平行平面所规定的磁场矢量2轴分量的2轴磁传感器，以及检测所述磁场矢量的与所述平面的垂直方向分量的磁检测元件。所述磁检测元件也可以安装在所述薄膜基片之上。将元件安装在所述薄膜基片之上的方式也可以是倒装片方式。

还含有处理所述3轴磁传感器和所述倾斜传感器的输出信号的信号处理部分，所述信号处理部分也可以根据所述3轴磁传感器测出的3维磁场矢量和所述倾斜传感器测出的倾斜角计算水平磁场分量。所述信号处理部分也可以根据所述倾斜传感器测出的3轴方向的倾斜引起的位移，修正所述倾斜角，并根据所述3轴磁传感器测出的3维磁场矢量和修正后的所述倾斜角，计算水平磁场分量。所述信号处理部分也可以根据由所述3维磁场矢量算出的磁性强度，修正所述水平磁场分量。

本发明的另一形态涉及方位测定方法。方位测定方法包括：接收3维磁场矢量的检测信号的过程；接收规定所述磁场矢量的3维坐标与地平面所夹倾斜角的检测信号的过程；使用根据所述3维磁场矢量算出的磁场强度来修正3维磁场矢量的检测信号的过程；根据所述倾斜角对修正后的所述3维磁场矢量进行坐标变换并计算水平磁场分量的过程。在接收所述倾斜角检测信号的过程中，也可以检测重力的3轴分量来修正所述倾斜角的检测信号。也可以还含有根据所述水平磁场分量计算方位角的过程。

根据本发明的第一方面，提供了一种3轴磁传感器，其特征在于，将2轴磁传感器与磁检测元件构成一体为混合型IC，所述2轴磁传感器以基板为本体而形成，检测与所述基板平行的平面所规定的磁场矢量的2轴分量，所述磁检测元件检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向的分量，所述2轴磁传感器是将检测磁场矢量的2轴分量用的线圈图形在整个层叠基片而形成。

根据本发明的第二方面，提供了一种3轴磁传感器，其特征在于，将2轴磁传感器与磁检测元件构成一体为混合型IC，所述2轴磁传感器以基板为本体而形成，检测与所述基板平行的平面所规定的磁场矢量的2轴分量，所述磁检测元件检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向的分量，所述基片具有传递从所述磁检测元件输出的检测信号用的图形，在所述磁检测元件安装到所述基片上时，所述检测信号通过所述图形直接引入到所述基片上。

根据本发明的第三方面，提供了一种3轴磁传感器，其特征在于，将2轴磁传感器与磁检测元件构成一体为混合型IC，所述2轴磁传感器以基板为本体而形成，检测与所述基板平行的平面所规定的磁场矢量的2轴分量，所述磁检测元件检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向的分量，还含有处理所述2轴磁传感器和所述磁检测元件的输出信号的信号处理部分，所述信号处理部分计算测出的磁性强度，对所述2轴磁传感器测出的磁场矢量的2轴分量进行修正。

根据本发明的第四方面，提供了一种全方位磁传感器，其特征在于，将形成在基片上的检测3维磁场矢量的3轴磁传感器与检测所述基片倾斜角的倾斜传感器构成为一体形成混合型IC，所述基片具有传递从所述倾斜传感器输出的检测信号用的图形，当所述倾斜传感器已安装在所述基片上时，所述检测信号通过所述图形直接引入所述基片。

根据本发明的第五方面，提供了一种全方位磁传感器，其特征在于，将形成在基片上的检测3维磁场矢量的3轴磁传感器与检测所述基片倾斜角的倾斜传感器构成为一体形成混合型IC，还可以这样形成，它包括以从所述基片向外延伸的形式装在该基片上的薄膜基片，所述倾斜传感器安装在所述薄膜基片之上，所述薄膜基片向所述基片侧弯折，并对整体加以粘接固定。

根据本发明的第六方面，提供了一种全方位磁传感器，其特征在于，将形成在基片上的检测3维磁场矢量的3轴磁传感器与检测所述基片倾斜角的倾斜传感器构成为一体形成混合型IC，还含有处理所述3轴磁传感器和所述倾斜传感器的输出信号的信号处理部分，所述信号处理部分根据所述3轴磁传感器测出的3维磁场矢量和所述倾斜传感器测出的倾斜角算出水平磁场分量。

另外，以上构成要素的任意组合以及将本发明以方法、传感器、系统等不同形式表现，这些作为本发明的形态都是有效的。

附图说明

图1所示为第1实施形态的全方位磁传感器所使用的磁通门式传感器的分解说明图。

图2所示为全方位磁传感器使用的倾斜传感器的原理说明图。

图3所示为全方位磁传感器之一例的混合型磁传感器的构成图。

图4所示为由另一制造工序实现的混合型磁传感器的示意图。

图5所示为混合型磁传感器的功能构成图。

图6所示为混合型磁传感器的CPU进行的修正计算流程图。

图7所示为第3实施形态的混合型磁传感器的俯视图。

图8所示为使用第4实施形态的混合型磁传感器的方位测定系统说明图。

图9所示为内装混合型磁传感器的手机功能构成图。

图10所示为方位测定方法的流程图。

具体实施方式

下面说明本发明的第1实施形态。使用图1至图3，说明第1实施形态的全方位磁传感器的构成。在图1中，说明全方位磁传感器所使用的2轴磁传感器的构成，在图2中，说明全方位磁传感器所使用的倾斜传感器的构成，在图3中示出全方位磁传感器整体构成。

图1为2轴地磁传感器之一例即磁通门式传感器100的分解说明图。磁通门式传感器100是日本发明专利公开1997年第43322号公报和日本发明专利公开1999年第118892号公报所公开的磁通门式传感器，以环状非晶态磁心形成的环状磁心9为核心，在其上下面上，按该图所示顺序，层叠刻蚀有励磁线圈图形12的励磁线圈用基片8、刻蚀有Y线圈图形11的Y轴方向磁场检测线圈基片7、刻蚀有X线圈图形10的X轴方向磁场检测线圈基片6而构成。

图2为倾斜传感器22的原理说明图。是由压电元件之一例的压电晶体元件32A-D将重锤体34支承在筐体30上的结构，通过压电晶体元件32A-D检测重锤体34的位移，能测定倾斜。

图3(A)、(B)为全方位磁传感器之一例即混合型磁传感器200的构成图。在图3(A)示出混合型磁传感器200的俯视图，图3(B)示出混合型磁传感器200的剖视图。混合型磁传感器200将磁通门式传感器100作为基片，在该基片所形成的图形上，通过键合28装上作为运算处理部的CPU20、倾斜传感器22及作为磁检测元件之一例的霍尔元件24，用硅树脂26将整体固定，形成一体，构成混合型磁传感器。构成的混合型磁传感器200能将倾斜传感器22和霍尔元件24输出的检测信号经图形直接引入基片，CPU20在接收磁通门式传感器100输出的检测信号的同时，接收倾斜传感器22和霍尔元件24的检测信号，进行后面将叙述的修正计算，并输出修正后的信号。霍尔元件24检测与基片垂直方向的磁场分量。通过磁通门式传感器100与霍尔元件24组合，就构成可进行3维磁场矢量检测的3轴磁传感器。作为磁检测元件，可以使用霍尔元件24等的磁感应元件，也可以使用MR元件等的磁阻效应元件。

图4为另一制造工序实现的混合型磁传感器200的示意图。在磁通门式传感器100的端部装有薄膜基片40A-C，在薄膜基片40A-C形成的图形上安装有CPU20、倾斜传感器22及霍尔元件24。薄膜基片40A-C向磁通门式传感器100侧折叠，并整体粘接固定。元件对薄膜基片40A-C的配置在设计上很自由，包括CPU20、倾斜传感器22及霍尔元件24在内的元件可安装在任一个薄膜基片40A-C上，也可以不必使用所有的薄膜基片40A-C，至少在一个薄膜基片上安装这些元件就行。这样使用薄膜基片形成混合型磁传感器200时，没有键合部分，就可以相应降低厚度。

采用图3、图4中的任一种构成，混合型磁传感器200是一种IC混合型构成，它是在安装有检测2维平面中2轴磁场分量的2轴磁传感器的基片上，安装检测与基片垂直方向的磁场分量的磁检测元件和检测基片倾斜的倾斜传感器，构成一体，利用多个传感器的融合实现了小型化。

图5为混合型磁传感器200的功能构成图。从磁通门式传感器100输出由基片的平面规定的2维坐标轴中的X轴、Y轴方向的磁场分量x、y。从霍尔元件24输出与基片平面垂直方向的Z轴方向的磁场分量z。从倾斜传感器22输出X轴方向的倾斜角α(以下也称为“纵摇角”)和Y轴方向的倾斜角β(以下也称为“横摇角”)。

混合型磁传感器200装入手机内，使用时用户以任意的角度手持手机。在这样的状况下，水平磁场入射到磁通门式传感器100的角度即地磁场仰角的不同对检测灵敏度有显著影响。因此，求出混合型磁传感器200的基片倾斜，进行坐标变换成水平面，求出水平时的磁场矢量。

CPU20具有坐标变换部分202和方位角计算部分204。坐标变换部分202根据磁场矢量(x、y、z)和纵摇角α、横摇角β，进行修正计算以排除倾斜造成的影响，算出混合型磁传感器200的基片相对地平面水平放置时测出的水平时的磁场矢量(xh、yh、zh)。方位角计算部分204输入水平时的磁场矢量(xh、yh、zh)，算出地磁场方位角θ。方位角计算部分204也可以再算出地磁场仰角φ。

图6所示为混合型磁传感器200的CPU20进行修正计算的流程图。坐标变换部分202从倾斜传感器22取得纵摇角α和横摇角β(S10)，从磁通门式传感器100取得磁场矢量的X轴方向、Y轴方向的分量x、y，并从霍尔元件24取得磁场矢量的Z轴方向分量z(S12)。坐标变换部分202求出混合型磁传感器200的基板相对地平面水平放置时的水平时的磁场矢量(xh、yh、zh)(S14)。具体的修正计算如下进行。

因为混合型磁传感器200的基片绕水平时的空间坐标系的X轴倾斜α并绕Y轴倾斜β时的磁场矢量为(x、y、z)，因此，水平时的磁场矢量(xh、yh、zh)通过如下式那样使磁场矢量(x、y、z)绕Y轴旋转-β、并绕X轴旋转-α就可获得。

【数学式1】

$\left[\begin{array}{ccc}x& y& z\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\ϵ}\\ 0& -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}x& y& z\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\α}\\ 0& \cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}\\ -\sin \mathrm{\β}& -\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\α}\end{array}\right]---\left(1\right)$

由此，水平时的磁场矢量(xh、yh、zh)可以如下求出。

【数学式2】

xh＝xcosβ-zsinβ

yh＝-xsinβsinα+ycosα-zcosβsinα        (2)

zh＝xsinβcosα+ysinα+zcosβcosα

方位角计算部分204根据坐标变换后的磁场矢量的X轴分量xh和Y轴分量yh，用下式求出地磁场方位角θ(S16)。

θ＝arctan(yh/xh)              (3)

方位角计算部分204也可以再用下式求出地磁场仰角，即地磁场矢量与水平磁场矢量(xh、yh)所夹的角φ。

φ＝arccos(H/r)                 (4)

其中，H为水平磁场矢量(xh、yh)的大小，r为磁场矢量(xh、yh、zh)的大小，即磁场强度。

磁场强度r用于对磁化等引起的地磁检测误差进行修正。一般情况下，因为磁传感器受到磁传感器本身磁化带来的影响及磁传感器安装的装置所带磁场的影响，故必须对输出值进行修正。尤其是，因为混合型磁传感器200装在手机及便携式终端内，用户携带着行走，因此常常在都市及交通网发达的地区等处，装置会带有磁场，或在钢筋结构物附近，会检测列对方物体所带的磁性，会混入自然界不会产生的动态磁场。这样的自然界磁场之外的强磁场入射到磁传感器并使其呈饱和状态，就发生不能进行地磁检测的情况。

为了除去磁传感器被磁化等的影响，一般是在使用场所进行校准。进行校准的方法是，在将磁传感器水平设置的状态下，使磁传感器沿垂直方向即绕Z轴旋转360度，求出X轴方向的输出值和Y轴方向的输出值构成的圆的中心点，并将该中心点的坐标值用作修正的补偿是。但是，因为混合型磁传感器200是装在手机或便携式终端等内，用户携带着在任意场所使用，所以，要用户每次使用都进行校准是不合适的。

因此，利用所测定的磁场强度r，发现磁化等强磁场的影响，将强磁场的X轴分量、Y轴分量用作混合型磁传感器200的输出值的补偿量，消除强磁场的影响。为了从测定的磁场强度中排除强磁场，预先以表格形式将初始磁场强度及有可能测出的磁场强度的范围存储在存储器中。实际测定的磁场强度与存储在表中的数据相互对照，消除自然界磁场之外的磁场分量的影响，进行检测值的修正处理。此外，当测出超过设定的磁场强度范围的强磁场时，也可以放弃检测值，使测定无效。

一般来说，如果每次使用磁传感器时不进行校准，就不能正确求出地磁场强度及方位，但由于本实施形态的混合型磁传感器200具有能检测Z轴方向磁场分量的霍尔元件24，所以能检测强磁场，能用CPU通过修正处理，正确算出自然界磁场。因此，混合型磁传感器200具有相当于使用时自动进行校准的效果。这对将混合型磁传感器200装到便携式设备内是非常有利的。

下面说明本发明的第2实施形态。在第1实施形态中，为了检测混合型磁传感器200的倾斜，使用了检测绕X轴、绕Y轴的倾斜角的2轴倾斜传感器22。在第2实施形态中，与第1实施形态不同点在于，设有还能检测绕Z轴的倾斜角的3轴倾斜传感器，其它构成与第1实施形态相同。

在第1实施形态中，通过使用3轴的磁传感器来测定因磁化等引起的强磁场，就能够自动进行校准。在第2实施形态中，为了使倾斜传感器也能自动进行校准，使用了3轴的倾斜传感器。

在第2实施形态使用的3轴倾斜传感器与在第1实施形态说明过的图2的倾斜传感器22构成相同，检测因重力引起的重锤体34位移的3轴分量。由此，能在与混合型磁传感器200的基片一起运动的动坐标系中获得重力矢量(gx、gy、gz)。因此可以知道混合型磁传感器200的基片的倾斜，即基片的法线方向与垂直方向所夹的角ψ。使用该信息，对倾斜传感器的X轴、Y轴的输出信号进行修正。若获得的重力矢量是(0、0、g)，Z轴的输出信号为零，则基片是水平的，不需修正。

一般情况下，对于倾斜传感器，为了获得倾斜角的正确值，也必须在将倾斜传感器水平设置的状态下进行校准，进行输出值的修正。使用2轴倾斜传感器，因为只能获得X轴和Y轴的输出值，所以，倾斜传感器自身是否倾斜是不知道的，故必须在水平状态下进行校准。通过使用3轴倾斜传感器，能获得Z轴的输出信号，将Z轴的输出信号用作基准，就能对绕X轴和Y轴的倾斜角进行修正。因此，不必在水平设置的状态下在使用前进行校准，具有相当于使用时进行自动校准的效果。

以下说明本发明第3实施形态。图7是第3实施形态的混合型磁传感器200的俯视图。以磁通门式传感器100为基片，在上部安装有CPU20、倾斜传感器23及霍尔元件24。本实施形态的倾斜传感器23与第1实施形态说明过的图2的倾斜传感器22构成相同，但不同点是，用柔性的硅胶50覆盖，利用外气压与传感器内的内压之差，还能测出外气压。混合型磁传感器200的其它构成与在第1实施形态说明过的图3相同，除了倾斜传感器22之外，整体用硅树脂26进行固定。这样安装的混合型磁传感器200能够测量观测地点的方位，同时根据外气压测量高度。

以下说明使用第1至第3实施形态之一的混合型磁传感器200的方位测定系统，作为本发明第4实施形态。图8为第4实施形态的方位测定系统的说明图。手机110内装有混合型磁传感器200和GPS接收部分102。手机110从多个GPS卫星114接收位置信息。位置信息包括观测地点的纬度和经度。手机110将接收到的位置信息发送给地面台112。地面台112有服务器116、地图数据118和GPS天线120。已正确知道地面台112的纬度和经度，服务器116将地面台112的已知经和纬度用作参照数据，使用GPS天线120从多个GPS卫星114接收到的位置信息，修正手机110发送的位置信息，将正确的位置信息发送给手机110。此外，服务器116从地图数据118中抽取手机110要求的目前位置的全磁力数据，并将其发送给手机110。此外，服务器116根据手机110的目前位置，从地图数据118提取地图信息发送给手机110。手机110根据由混合型磁传感器200测定的地磁场方位加工地图信息并进行显示。

图9为手机110的功能构成图。省略了手机110的通话等功能，示出与本发明的方位测定技术有关的功能。手机110具有从GPS卫星114接收GPS信号的GPS接收部分102、从地面台112取得全磁力数据的全磁力取得部分104、混合型磁传感器200、地图信息处理部分206及显示部分208。混合型磁传感器200具有磁通门式传感器100、倾斜传感器22、坐标变换部分202及方位角计算部分204。

GPS接收部分102从GPS卫星114接收观测地点的位置信息，全磁力取得部分104将GPS接收部分102接收的位置信息发送给地面台112，从地面台112接收观测地点的全磁力r。全磁力取得部分104将全磁力r输入到坐标变换部分202。磁通门式传感器100测出并输出的磁场矢量的X轴、Y轴分量x、y及倾斜传感器22输出的纵摇角α和横摇角β输入坐标变换部分202。坐标变换部分202根据磁场矢量的X轴分量x和Y轴分量y及全磁力r，求出磁场矢量的Z轴分量z，并使用纵摇角α和横摇角β，通过坐标变换，求出水平时的磁场矢量(xh、yh、zh)。方位角计算部分204根据水平时的磁场矢量算出地磁场方位角θ，并输出到地图信息处理部分206。

地图信息处理部分206根据方位角θ对从地面台112接收到的地图数据进行加工，显示部分208将加工后的地图数据显示在屏幕上。例如，地图信息处理部分206使地图旋转以使地图的方位对准所测定的地磁场方位角θ。手机110的画面上显示与手机110携带者朝向的方位一致的地图。

图10为本实施形态的方位测定方法的流程图。坐标变换部分202从倾斜传感器22取得纵摇角α和横摇角β(S20)，从磁通门式传感器100取得磁场矢量的X轴分量x、Y轴分量y(S22)。GPS接收部102取得目前位置信息(S24)，全磁力取得部分104将目前位置信息发送给地面台112的服务器116，并从服务器116接收目前位置的全磁力r(S26)。坐标变换部分202根据全磁力r和磁场矢量的X轴分量x、Y轴分量y，用下式算出Z轴分量z(S28)。

【数学式3】

$Z=\sqrt{r^2-x^2-y^2}---\left(5\right)$

坐标变换部分202使用纵摇角α和横摇角β，通过上述式(2)的坐标变换，求水平时的磁场矢量(xh、yh、zh)(S30)。方位角计算部分204根据坐标变换后的磁场矢量的X轴分量xh和Y轴分量yh，由上述式(3)算出方位角θ(S32)。

作为混合型磁传感器200也可以使用在第3实施形态说明过的、图7的可检测高度的混合型磁传感器200，将观测地点的高度与观测地点的经、纬度一并发送给地面台112的服务器116。此外，也可以服务器116保持有每一地区当前的气压数据，向手机110提供气压数据，并使用气压数据对混合型磁传感器200测出的高度检测值进行修正。

此外，在上述说明中，混合型磁传感器200未检测Z轴方向的磁场分量，但也可以使用霍尔元件24检测Z轴方向的磁场分量，求磁场强度，与从服务器116获得的全磁力r进行比较，从而对磁化等引起的强磁场影响进行修正。

如上所述，上述实施形态的混合型磁传感器200因为磁通门式传感器100是以基片为本体形成的，并在基片上安装霍尔元件24和倾斜传感器22成为一体，所以能实现小型化。

此外，混合型磁传感器200由于对倾斜进行自动修正，故即使混合型磁传感器200向任何方向倾斜，或者横摇角并非是固定不变的，也能自动进行修正以排除倾斜带来的影响，在构成手机及便携式终端等便携式设备时就很方便。与传统的磁方位传感器利用振子等机械性水平保持功能进行校准时相比，这样形成的混合型磁传感器200因为是纯电子式的，故响应快，无机械性接点，可半永久性使用，并且其结构能适应所有的姿势。

以上根据实施形态说明了本发明。本行业人员应该知道，实施形态所示的是例子，各构成要素及各处理程序的组合可以有各种各样的变形例子，另外这些变形例子也在本发明范围之内。

下面说明一下这样的变形例子。在上述说明中，在混合型磁传感器200设有CPU20，但也可以再设置存储器，存储修正用的表格。此外，也可以将CPU20及存储器不安装在混合型磁传感器200中，而是将混合型磁传感器200测出的信号取出到外部，通过外部设置的微机进行修正等的计算处理。此外，在上述说明中，用同一基片将磁传感器与倾斜传感器形成为一体，但也可以将磁传感器与倾斜传感器不做成一体而是设置在另外的基片上，用一个CPU20处理两者的输出信号。

根据本发明，进行修正以排除倾斜带来的影响，能正确测定地磁场方位。

Claims (11)

1.一种3轴磁传感器，其特征在于，

将2轴磁传感器与磁检测元件构成一体为混合型IC，

所述2轴磁传感器以基板为本体而形成，检测与所述基板平行的平面所规定的磁场矢量的2轴分量，

所述磁检测元件检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向的分量，

所述2轴磁传感器是将检测磁场矢量的2轴分量用的线圈图形在整个层叠基片而形成。

2.一种3轴磁传感器，其特征在于，

将2轴磁传感器与磁检测元件构成一体为混合型IC，

所述2轴磁传感器以基板为本体而形成，检测与所述基板平行的平面所规定的磁场矢量的2轴分量，

所述磁检测元件检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向的分量，

基片具有传递从所述磁检测元件输出的检测信号用的图形，在所述磁检测元件安装到所述基片上时，所述检测信号通过所述图形直接引入到所述基片上。

3.一种3轴磁传感器，其特征在于，

将2轴磁传感器与磁检测元件构成一体为混合型IC，

所述2轴磁传感器以基板为本体而形成，检测与所述基板平行的平面所规定的磁场矢量的2轴分量，

所述磁检测元件检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向的分量，

还含有处理所述2轴磁传感器和所述磁检测元件的输出信号的信号处理部分，所述信号处理部分计算测出的磁性强度，对所述2轴磁传感器测出的磁场矢量的2轴分量进行修正。

4.一种全方位磁传感器，其特征在于，将形成在基片上的检测3维磁场矢量的3轴磁传感器与检测所述基片倾斜角的倾斜传感器构成为一体形成混合型IC，

所述基片具有传递从所述倾斜传感器输出的检测信号用的图形，当所述倾斜传感器已安装在所述基片上时，所述检测信号通过所述图形直接引入所述基片。

5.一种全方位磁传感器，其特征在于，将形成在基片上的检测3维磁场矢量的3轴磁传感器与检测所述基片倾斜角的倾斜传感器构成为一体形成混合型IC，

还可以这样形成，它包括以从所述基片向外延伸的形式装在该基片上的薄膜基片，所述倾斜传感器安装在所述薄膜基片之上，所述薄膜基片向所述基片侧弯折，并对整体加以粘接固定。

6.根据权利要求4至5中的任一项所述的全方位磁传感器，其特征在于，所述3轴磁传感器包括：以所述基片为本体形成的、检测与所述基片平行平面所规定的磁场矢量2轴分量的2轴磁传感器，

以及检测所述磁场矢量的与所述平面的垂直方向分量的磁检测元件。

7.根据权利要求4至5中的任一项所述的全方位磁传感器，其特征在于，所述倾斜传感器检测与所述基片平行平面所规定的X轴方向横摇角和Y轴方向横摇角。

8.根据权利要求4至5中的任一项所述的全方位磁传感器，其特征在于，所述倾斜传感器检测3轴方向的倾斜引起的位移。

9.一种全方位磁传感器，其特征在于，将形成在基片上的检测3维磁场矢量的3轴磁传感器与检测所述基片倾斜角的倾斜传感器构成为一体形成混合型IC，

还含有处理所述3轴磁传感器和所述倾斜传感器的输出信号的信号处理部分，所述信号处理部分根据所述3轴磁传感器测出的3维磁场矢量和所述倾斜传感器测出的倾斜角算出水平磁场分量。

10.根据权利要求8所述的全方位磁传感器，其特征在于，还含有处理所述3轴磁传感器和所述倾斜传感器的输出信号的信号处理部分，所述信号处理部分根据所述倾斜传感器测出的3轴方向倾斜引起的位移修正所述横摇角，并根据所述3轴磁传感器测出的3维磁场矢量和修正后的所述倾斜角来算出水平磁场分量。

11.根据权利要求9所述的全方位磁传感器，其特征在于，所述信号处理部分根据从所述3维磁场矢量算出的磁性强度，修正所述水平磁场分量。

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