CN1724975A - 移动终端及移动终端主体的倾斜角度计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供可以抑制用户的步行等的影响而测定自身的倾斜度的移动电话等的移动终端及倾斜角度计算方法。主控制部(220)在应用程序的处理执行中需要移动电话(100)自身的倾斜角度时，从磁场传感器控制部(211)取得与磁场和加速度相关的数据，从与加速度相关的数据求得移动电话(100)的倾斜角度，并基于与磁场相关的数据求得地磁场仰角。然后，主控制部(220)从求得的地磁场仰角和与磁场相关的数据再次计算并修正倾斜角度，仅在基于得到的磁场的倾斜角度可以使用的情况下，基于该倾斜角度进行处理，在基于得到的磁场的倾斜角度不能使用的情况下，基于从与之前求得的与加速度相关的数据求得的倾斜角度进行处理。

Description

移动终端及移动终端主体的倾斜角度计算方法

技术领域

本发明涉及测量自身的倾斜度的移动电话等的移动终端及移动终端主体的倾斜角度计算方法。

背景技术

在移动电话等的移动终端中，有的具有检测自身的倾斜角度的倾斜传感器。这种倾斜传感器检测重力加速度的分量，移动终端基于检测到的加速度计算倾斜角度。但是，移动终端的用户有时在会在步行中使用该移动终端，这种情况下，因为倾斜传感器也检测由步行产生的加速度，所以存在不能正确地得到倾斜角度的问题点。

此外，作为现有技术，已知特开平10-185608号公报和特开平11-160349号公报所述的装置。但是，特开平10-185608号公报所述的装置是修正由地磁场的地域差对姿态检测装置的影响的装置，不能解决上述的由步行等的影响而产生的问题点。此外，特开平11-160349号公报所示的小型的加速度传感器也不能解决上述的问题点。

发明内容

本发明考虑到上述问题，其目的是提供可以抑制用户步行等的影响同时测定自身倾斜度的移动电话等的移动终端及移动终端主体的倾斜角度计算方法。

用于解决上述课题的本发明的移动终端，具备：

磁场传感器，该磁场传感器固定于前述移动终端上，输出与施加于该移动终端的磁场对应的值；

倾斜传感器，该倾斜传感器固定于前述移动终端上，输出与施加于该移动终端的力相对应的值，该力包含重力；

地磁场数据取得单元，该单元基于前述磁场传感器的输出，取得用于表示地磁场的数据；

第1倾斜角度计算单元，该单元基于前述倾斜传感器的输出，计算用于表示3维空间中的前述移动终端主体倾斜状态的第1角度数据；

仰角计算单元，该单元基于前述计算的第1角度数据及前述取得的用于表示地磁场的数据，计算地磁场仰角的值；

第2倾斜角度计算单元，该单元基于前述计算的地磁场仰角的值、表示地磁场的大小的规定值以及前述取得的用于表示地磁场的数据，计算用于表示前述3维空间中的前述移动终端主体倾斜状态的第2角度数据；以及

输出单元，该单元输出前述第1角度数据或前述第2角度数据。

由此，通过第1倾斜角度计算单元，基于前述倾斜传感器的输出计算用于表示3维空间(例如地面坐标系)内的移动装置主体的倾斜状态的第1角度数据。倾斜传感器的输出不只体现重力加速度，还体现了由用户对移动终端施加的加速度的影响。因此，第1角度数据的精度未必高。

另一方面，在上述移动终端中，通过仰角计算单元，基于前述计算的第1角度数据及前述测定的用于表示地磁场的数据，计算地磁场仰角的值。此外，通过第2倾斜角度计算单元，基于前述计算的前述地磁场仰角的值、表示地磁场大小的规定值(已知的值)以及前述取得的用于表示地磁场的数据，计算用于表示前述3维空间中前述移动终端主体倾斜状态的第2角度数据。

也就是说，第2角度数据不是如第1角度数据这样仅包含从倾斜传感器求得的值，而是由也基于磁场传感器的输出而求得的值组成。因此，因为第2角度数据是即使在用户步行等的情况下，也可以抑制这个步行的影响的数据，所以很多情况下，比第1角度数据精度高。其结果，移动终端即使是用户步行中，也能取得更高精度的表示移动终端主体倾斜状态的数据，可以将该数据在应用程序等中使用。此外，在具有检测方位功能的移动终端中，因为基于由上述结构得到的精度高的表示倾斜状态的数据可以得到更正确的方位，所以也可以正确地表示方位。

这种情况下，优选：

前述第2倾斜角度计算单元的构成方式为，使前述第2角度数据的一部分的值是规定的假定值，来计算该第2角度数据中的其他的值；

前述输出单元的构成方式为，在判断与前述第2角度数据的一部分的值相当的前述第1角度数据的一部分的值属于包含前述假定值的规定范围内的情况下，输出前述第2角度数据；在判断该第1角度数据的一部分的值不属于包含前述假定值的规定范围内的情况下，输出前述第1角度数据。

这样，如果使第2角度数据的一部分的值是规定的假定值来计算第2角度数据中的其他的值，则可以简化求第2角度数据时的计算。一方面，判断与前述第2角度数据的前述一部分的值相当的前述第1角度数据的一部分的值属于包含前述假定值的规定范围内的情况，是“使第2角度数据的一部分的值是规定的假定值”的假定成立的情况。因此，这种情况下，因为第2角度数据的可靠性高，所以输出单元输出第2角度数据。另一方面，判断与前述第2角度数据的前述一部分的值相当的前述第1角度数据的一部分的值不从属于包含前述假定值的规定范围内的情况，是“使第2角度数据的一部分的值是规定的假定值”的假定不成立的情况。因此，这种情况下，因为第2角度数据的可靠性低，所以输出单元输出第1角度数据。由此，可以避免出现角度数据的精度低下的问题。

这种情况下，优选前述第2角度数据的一部分的值是以前述移动终端主体的规定轴为中心的、该主体的旋转角度的值。

移动电话等的移动终端多以主体的上表面等保持在规定的面(例如水平面)内的状态使用。因此，如果使前述第2角度数据的一部分的值是以前述移动终端主体的规定轴(例如，移动终端主体的上表面的上下方向的轴，即Y轴)为中心的、该主体的旋转角度的值，则可以减少前述“使第2角度数据的一部分的值是规定的假定值”的假定不成立的频率。其结果，因为增大了可以使用第2角度数据的频率，所以可以得到更高精度的角度数据。

此外，前述第1角度数据及前述第2角度数据可以分别至少包含以下两个值，即前述移动终端主体相对于前述3维空间内的规定的平面的仰角的值，以及以前述移动终端主体的规定轴为中心的、该主体的旋转角度的值。所谓前述3维空间内的规定的平面，例如是水平面。

此外，前述第1角度数据及前述第2角度数据分别可以包含以前述3维空间内的规定轴为中心的、前述移动终端主体的旋转角度的值。所谓前述3维空间内的规定轴，例如是垂直于水平面的轴(铅直上下方向的轴)。

另外，前述移动终端具备存储单元，

前述仰角计算单元优选以以下方式构成，例如，以产生计算测量请求时或经过规定时间的每个规定的定时，基于前述计算的第1角度数据的最新值及前述取得的用于表示地磁场的数据的最新值，计算地磁场仰角值，将该计算的地磁场仰角的值顺次写入前述存储单元中，求得存储于该存储单元中的多个仰角的值的平均值，作为在前述第2倾斜角度计算单元计算前述第2角度数据时使用的前述地磁场仰角值。由此，因为通过取顺次计算的地磁场仰角的平均值，可以提高第2倾斜角度计算单元使用的前述地磁场仰角的值的精度，所以可以进一步提高第2角度数据的精度。

此外，前述存储单元优选以以下方式构成，即按照先进先出方式进行数据的写入。由此，因为可以删除存储于存储单元中的地磁场仰角的旧数据，所以可以更进一步提高求得的仰角的精度。

此外，前述倾斜传感器可以以下方式构成，输出与3轴的各个轴方向的力对应的值，该3轴是对于前述移动终端主体而确定的、互相正交的3轴。

此外，前述倾斜传感器可以以下方式构成，输出与2轴的各个轴方向的力对应的值，该2轴是对于前述移动终端主体而确定的、互相正交的3轴中的2轴。

前述第1倾斜角度计算单元也可以以下方式构成，基于从前述倾斜传感器输出的与前述2轴的各个轴方向的力对应的值，以及已知的重力加速度的值，求得用于计算前述第1角度数据的与前述3轴中剩余的1轴的轴方向的力对应的值。由此，因为可以将倾斜传感器作为输出与2个轴方向各个力对应的值的传感器，所以与使用输出与3个轴方向各个力对应的值的倾斜传感器的情况相比，可以使电路进一步小型化，因而可以提供价廉的移动终端。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的移动终端的结构的框图。

图2是表示本发明的实施方式中的移动终端的功能结构的图。

图3是表示本发明的实施方式中的移动终端的倾斜的图。

图4是表示本发明的实施方式中的移动终端的使用的数据的图。

图5是表示本发明的实施方式中的移动终端的处理的流程的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1的移动电话100具有终端单元200及终端单元300的2个壳体，是折叠式的移动电话。在本说明书中，有时将终端单元200的壳体称之为移动终端(移动电话100)的主体。天线235a是用于与无线基站之间进行电波信号的发送和接收的天线。RF(Radio Frequency)部201将经由天线235a接收的接收信号变换为中间频率的接收信号，并向调制解调部202输出。此外，RF部201将从调制解调部202输入的发送信号调制成发送频率的信号，并向天线235a输出而发送。调制解调部202进行从RF部201输入的接收信号的解调处理和从CDMA(CodeDivision Multiple Access：码分多址)部204输入的发送信号的调制处理。CDMA部204进行发送信号的编码处理及接收信号的解码处理。

音频处理部205将从麦克风206输入的音频信号变换成数字信号后向CDMA部204输出，此外，从CDMA部204输入数字音频信号后变换成模拟音频信号，并向扬声器301输出使其发声。GPS接收部207对天线235b从GPS卫星接收的电波信号进行解调，并基于电波信号，计算以3维空间上的纬度、经度或高度等表示的自身的位置。

磁场传感器部210具备：磁场传感器212a～磁场传感器212c，这些磁场传感器检测互相正交的规定的X轴、Y轴、Z轴的各个轴方向的磁场，这些轴限定了移动电话100主体(壳体200)的3维坐标系；以及磁场传感器控制部211，它对各个传感器212a～212c的检测结果进行A/D变换等的处理。换言之，磁场传感器部210包含磁场传感器，该磁场传感器固定于移动电话110的主体(壳体200)上，输出与施加于移动电话100上的磁场相对应的值。此外，移动电话100具有倾斜传感器231a～倾斜传感器231c，这些倾斜传感器检测X轴、Y轴、Z轴的各个轴方向的由重力等引起的加速度。磁场传感器控制部211对倾斜传感器231a～倾斜传感器231c的检测结果进行A/D变换等的处理。换言之，移动电话100具备倾斜传感器，该倾斜传感器固定于移动电话100的主体(壳体200)上，输出与施加于移动电话100上的包含重力的力相对应的值(由重力加速度及施加于移动电话100上的力在移动电话100上产生的加速度合成后的加速度)。

主控制部220控制移动电话100总体。主控制部220的详细说明如后所述。ROM(Read Only Memory)208存储主控制部220执行的程序，以及在移动电话100出厂时预先设定的表示地磁场大小的正实数G。作为存储单元的RAM(Random Access Memory)209形成暂时地存储主控制部220的数据等的非易失性存储区域。

RAM209存储：偏移量数据，该偏移量数据表示从搭载于移动电话100上的扬声器301、麦克风206及磁化了的电子部件的金属外壳等泄漏的磁场的大小；以及如图4所示形式的地磁场仰角表。该地磁场仰角表存储地磁场仰角的大小和进行地磁场仰角的计算时的时间即数据取得的时间。此外，图4的n是预先确定的自然数，是当计算存储于地磁场仰角表中的地磁场仰角的平均值时，提高到可以信赖地磁场仰角的精度的程度的数。

通知单元232具有扬声器、振动器以及发光二极管，通过声音、振动及光通知用户来电或接收邮件等。时钟部233具有被主控制部220使用的计时功能。主操作部234将用户的指示向主控制部输出。电子照相部302将被拍摄物体的影像变换成数字信号后向主控制部输出。

显示部303是基于从主控制部输入的显示用信号，显示图像和文字等的液晶显示器。触摸屏304安装于显示部303的液晶显示器的表面，将表示用户按下的操作内容的信号向主控制部输出。副操作部305是用于显示切换的按钮开关。

此外，图2是将图1的一部分以功能框图替换后表示的图。图2的A/D变换电路-1、切换单元、扫描范围设定单元具有与图1的磁场传感器部210、倾斜传感器231a～c相当的功能。此外，图2的方位运算单元具有与图1的主控制部220和RAM209相当的功能。此外，图2的方位显示单元具有与图1的显示部303相当的功能。

接下来，参照附图说明本实施方式中的处理流程。图5表示本实施方式中的移动电话100的处理流程。该移动电话100在主控制部220的应用程序的执行处理中，需要移动电话100的主体(壳体200)的倾斜角度(表示倾斜角度的数据)。该倾斜角度是如图3所示的角度。图3表示了移动电话100的主体(壳体200)在3维空间中倾斜的姿态。

图3的Vx、Vy、Vx表示移动电话100的主体(该情况下，是壳体200)的3维坐标系中的X轴、Y轴、Z轴。α、β、γ是表示角度的实数，是用于表示3维空间内的移动电话100的倾斜状态的数据(用于确定倾斜状态的参数)。α是移动电话100相对于水平面上北方向的旋转角度，即表示方位。β表示移动电话100相对于水平面的仰角。γ是以Vy(Y轴，即移动电话100的上表面的上下轴)为中心的旋转角度，例如，相当于用户以手持移动电话100的状态，进行扭转手腕等动作的情况下的旋转角度。应用程序在执行该程序时，需要移动电话100的主体(壳体200)的倾斜角度，即这些α、β及γ，这时生成倾斜角度测量请求。

以下，参照图5的流程图对在移动电话100中执行的用于倾斜角度的计算及输出的处理流程进行说明。对应于执行中的应用程序生成的倾斜角度测量请求，主控制部220为了得到图3的α、β、γ而取得作为该计算的基础的数据。即，主控制部220对磁场传感器控制部211输出磁场及加速度测量结果的取得请求。由此，主控制部220将倾斜传感器231a～倾斜传感器231c向磁场传感器控制部211输出的、作为加速度的测定结果的信号变换成数字数据，得到g＝(gx，gy，gz)(图5的步骤S01)。该gx、gy、gz分别是表示与移动电话100(壳体200)相关的3维坐标中的X轴、Y轴、Z轴方向加速度大小的实数。在这里，得到的gx、gy、gz不仅是由重力产生的加速度的大小，也包含由用户的步行等产生的加速度的大小。

然后，主控制部220将磁场传感器212a～磁场传感器212c向磁场传感器控制部211输出的磁场测定结果的信号变换成数字数据，取得磁场数据。这时，主控制部220访问RAM209，读取偏移量数据，从取得的磁场数据中减去偏移量数据，得到表示仅是地磁场的大小的数据(用于表示地磁场的数据)，即h＝(hx，hy，hz)(图5的步骤S02)。该hx、hy及hz是分别表示与移动电话100(壳体200)相关的3维坐标中的X轴、Y轴及Z轴方向地磁场的大小的实数。换言之，主控制部220具有基于前述磁场传感器的输出，取得用于表示地磁场的数据的地磁场数据取得单元(地磁场测定单元)的功能。

接下来，主控制部220基于之前输入的g，进行图3所示的β、γ的计算。也就是说，主控制部220具有作为第1倾斜角度计算单元的功能。式(1)～式(6)表示主控制部220在求β、γ时的计算公式。

(Gx，Gy，Gz)BC＝(gx，gy，gz)...(1)

$\left.\begin{array}{c}B=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\β}\\ 0& -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\\ C=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& 0& -\sin \mathrm{\γ}\\ 0& 1& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& 0& \cos \mathrm{\γ}\end{array}\right]\end{array}\right\}\·\·\·\left(2\right)$

$\mathrm{BC}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& 0& -\sin \mathrm{\γ}\\ \sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}\\ \cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}\end{array}\right]\·\·\·\left(3\right)$

$\begin{array}{c}(\mathrm{gx},\mathrm{gy},\mathrm{gz})=(\mathrm{0,0},\mathrm{Gz})\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& 0& -\sin \mathrm{\γ}\\ \sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}\\ \cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}\end{array}\right]\\ =\mathrm{Gz}(\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ},-\sin \mathrm{\β},\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ})\·\·\·\left(4\right)\end{array}$

$r=\left\{\begin{array}{cc}\arctan \left(\frac{\mathrm{gx}}{\mathrm{gz}}\right)& \mathrm{gz}\&GreaterEqual;0\\ 180\left(\mathrm{deg}\right)+\arctan \left(\frac{\mathrm{gx}}{\mathrm{gz}}\right)& \mathrm{gz}<0\end{array}\right.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(5\right)$

$\mathrm{\&beta;}=\arctan (-\frac{\mathrm{gy}}{\sqrt{{\mathrm{gx}}^2+{\mathrm{gz}}^2}})\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(6\right)$

式(1)是计算对移动电话100产生的重力加速度的大小的公式。在式(1)中，(Gx，Gy，Gz)表示3维地面坐标系中的重力的各个轴的分量。Gx、Gy、Gz是实数。式(1)的矩阵B和矩阵C是根据β和γ，以式(2)的方式表示的旋转矩阵。因为重力在垂直方向上发生，所以表示水平面上的角度的α对式(1)无影响。然后，主控制部220通过式(2)的矩阵B和矩阵C的乘法运算得到式(3)。此外，主控制部220基于就重力而言Gx和Gy分别是0，以及式(3)，以式(4)所示的方式求得式(1)的左边。

然后，主控制部220以gz除由式(4)得到的gx，得到γ的正切(tanγ)，从得到的γ的正切基于式(5)得到γ。此外，主控制部220通过以式(4)得到的gx和gz的平方和的平方根除gy，得到β的正切(tanβ)。主控制部220从得到的β的正切，基于式(6)得到β(图5的步骤S03)。

接着，主控制部220以如下方式进行图3的α的计算(图5的步骤S04)。因为地磁场是仅在南北方向和垂直方向产生的，所以可以使Hy和Hz为实数，相对于东西方向的坐标轴、南北方向的坐标轴和垂直方向的坐标轴，以(0，Hy，Hz)表示地磁场的大小。另一方面，移动电话100的表示3维坐标系中的地磁场的矢量的h＝(hx，hy，hz)，如式(7)所示，可以由表示地面坐标系中地磁场的矢量即(0，Hy，Hz)、矩阵B、矩阵C、以及由水平面上的移动电话100的旋转角度α得到的表示旋转的矩阵A计算。

(0，Hy，Hz)ABC＝(hx，hy，hz)

$A=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\&alpha;}& \sin \mathrm{\&alpha;}& 0\\ -\sin \mathrm{\&alpha;}& \cos \mathrm{\&alpha;}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$ $B=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\&beta;}& \sin \mathrm{\&beta;}\\ 0& -\sin \mathrm{\&beta;}& \cos \mathrm{\&beta;}\end{array}\right]$ $C=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\&gamma;}& 0& -\sin \mathrm{\&gamma;}\\ 0& 1& 0\\ \sin \mathrm{\&gamma;}& 0& \cos \mathrm{\&gamma;}\end{array}\right]$

                                             …(7)

如果在该式(7)的(0，Hy，Hz)ABC＝(hx，hy，hz)的两边乘矩阵C的逆矩阵和矩阵B的逆矩阵，则得到式(8)。式(8)的各边的值以(hx′，hy′，hz′)表示。主控制部220基于之前得到的β求得矩阵B的逆矩阵，基于之前得到的γ求得矩阵C的逆矩阵，通过将这些逆矩阵应用于式(8)中(即，通过对(hx，hy，hz)乘矩阵C的逆矩阵和矩阵B的逆矩阵)，得到(hx′，hy′，hz′)的值。

(0，Hy，Hz)A＝(hx，hy，hz)C^-1B^-1≡(hx’，hy’，hz’)  …(8)

另一方面，如果展开式8的(0，Hy，Hz)A，则因为(0，Hy，Hz)A＝(-Hysinα，Hycosα，Hz)，所以(hx′，hy′，hz′)＝(-Hysinα，Hycosα，Hz)成立。因此，主控制部220将地面坐标系中的地磁场的大小作为已知(即，Hy及Hz已知)而进行处理，通过解(hx′，hy′，hz′)＝(-Hysinα，Hycosα，Hz)而得到α(图5的步骤S04)。

具有作为第1倾斜角度计算单元功能的主控制部220通过在这之前的计算，得到了α、β和γ。该得到的α、β和γ的各个值被称之为第1角度数据。但是，得到的计算结果主要是基于倾斜传感器231a～倾斜传感器231c检测的加速度得到的(β和γ是仅基于倾斜传感器的输出值得到的值)，因而在用户是步行中的情况等，有时精度低。因此，主控制部220基于之前得到的数据(表示仅是从取得的磁场数据减去偏移量数据后的地磁场的大小的数据)h＝(hx，hy，hz)，再次(通过不同的方法)尝试α、β和γ的计算。也就是说，通过不仅是从倾斜传感器231a～倾斜传感器231c检测后的加速度得到倾斜角度(β，γ)，也基于地磁场(基于磁场传感器212a～磁场传感器212c输出的磁场测定结果得到的数据)得到倾斜角度(α，β，γ)，而使精度提高。在以下的处理中，主控制部220首先求得当前地点的地磁场仰角即θ，再基于该θ和之前得到的数据h＝(hx，hy，hz)，得到α、β和γ。

更具体地说，因为用hx′和hy′的平方和的平方根除hz′，可以得到θ的正切(tanθ)，所以主控制部220进行式(9)的计算而得到θ(图5的步骤S05)。式(9)的右边的hx′、hy′及hz′如上所述，是按照式(8)，通过对(hx，hy，hz)乘之前求得的矩阵C的逆矩阵及矩阵B的逆矩阵而得到的值。也就是说，主控制部220具有作为仰角计算单元的功能，该仰角计算单元是基于前述计算的第1角度数据的一部分(本情况下，是β及γ)以及前述取得的用于表示地磁场的数据(hx，hy，hz)，计算地磁场仰角的值。

$\mathrm{\&theta;}=\arctan \frac{{\mathrm{hz}}^{,}}{\sqrt{{\mathrm{hx}}^{,2}+{\mathrm{hy}}^{,2}}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(9\right)$

接下来，主控制部220按照先进先出方式，将由式(9)的计算得到的θ的值写入作为存储单元的RAM209中的地磁场仰角表。主控制部220在该写入前，检查地磁场仰角表中的表示θ值的数据的个数(图5的步骤S06)。这时，主控制部220在检测到地磁场仰角表中已经存储了n个数据的情况下(图5的步骤S06为“大于或等于n”)，删除最旧的数据(图5的步骤S07)，从时钟部233得到当前的时间，将之前计算的θ值的数据和当前时间写入地磁场仰角表(图5的步骤S09)。

此外，主控制部220在检测到如果加上现在要写入的数据，地磁场仰角表的数据就为n个的情况下(图5的步骤S06为“n”)，从时钟部233得到当前的时间，将之前计算的θ值的数据和当前时间写入地磁场仰角表(图5中的步骤S09)。

此外，主控制部220在检测到即使加上现在要写入的数据，地磁场仰角表的数据也不足n个的情况下(图5的步骤S06为“不足n”)，从时钟部233得到当前的时间后，将之前计算的θ值的数据和当前时间写入地磁场仰角表(图5中的步骤S08)，并再次向磁场传感器控制部211输出磁场和倾斜的测量结果的取得请求，求得θ并写入地磁场仰角表。主控制部220在地磁场仰角表的数据达到n个之前反复这个动作。

接着，主控制部220在以下的处理中，为了基于地磁场求得并修正α、β、γ，在RAM209中设定之前求得的α，β及γ(第1角度数据)分别为α0、β0及γ0，并使其暂时保存(图5的步骤S10)。主控制部220从RAM209中的地磁场仰角表读出全部的θ的计算结果，求得其平均值即θa(图5的步骤S11)。

也就是说，主控制部220具有作为仰角平均值计算单元的功能，该仰角平均值计算单元的构成方式为，以规定的定时，即请求倾斜角度测量时，基于前述计算的第1角度数据的最新值及前述取得的用于表示地磁场的数据的最新值，计算地磁场仰角的值，将该计算的地磁场仰角的值顺次写入前述存储单元，求得该存储单元中存储的多个仰角的值的平均值。

然后，主控制部220从ROM208中读出实数G，基于求得的θa，计算当前地点的地磁场即G(0，cos(θa)，sin(θa))。在这里，当假定大部分的情况下为用户在接近平行水平面的状态，即γ0的状态下使用移动电话100时(即，当假定角度数据的一部分的值γ是规定的假定值“0”时)，则在式(7)的(0，Hy，Hz)ABC＝(hx，hy，hz)中，矩阵C为单位矩阵，从而得到(0，Hy，Hz)AB＝(hx，hy，hz)的式子。

此外，因为(0，Hy，Hz)＝G(0，cos(θa)，sin(θa))，所以G(0，cos(θa)，sin(θa))AB＝(hx，hy，hz)成立。由此，主控制部220解由G(0，cos(θa)，sin(θa))AB＝(hx，hy，hz)得到的联立方程式，求得β。此外，主控制部220从相同的联立方程式也求得α(图5的步骤S12)。将这样得到的α、β及为0的γ称之为用于表示移动电话100的主体倾斜状态的第2角度数据。因此，主控制部220具有作为第2倾斜角度计算单元的功能，其基于前述计算的地磁场仰角的值(θ或者其平均值θa)、表示地磁场大小的规定值(G)以及前述取得的用于表示地磁场的数据(hx，hy，hz)，求得前述3维空间中的第2角度数据(α、β及γ)。

在这里，具有作为判断单元功能的主控制部220从RAM209读出之前得到的γ0，检查该值(图5的步骤S13)。然后，主控制部220在检测到γ0不被包含在±10度的范围内的情况(即，判断与前述第2角度数据的一部分的值(γ)相当的前述第1角度数据的一部分的值(γ0)不属于包含前述假定值(“0”)的规定范围内的情况)下，判断前述的γ0的前提完全不成立。这种情况下，具有作为输出单元功能的主控制部220为了进行需要倾斜角度的应用程序的处理，从RAM209读出α0、β0及γ0(第1角度数据)(图5的步骤S 14)，将这些值作为α、β及γ的值输出(图5的步骤S15)。输出的这些值被使用于需要倾斜角度的执行中的应用程序的处理。

此外，主控制部220在步骤S13中检测到γ0被包含在±10度的范围内的情况下，则判断前述的γ0的前提成立，将在步骤S12中计算的α、β及为0的γ(第2角度数据)作为α、β及γ的值输出(图5的步骤S15)。即，主控制部220具有作为输出单元的功能。输出的这些值被使用于需要倾斜角度的应用程序的处理。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细的说明，但具体的结构并不限于本实施方式，也可以在不脱离本发明要旨的范围内进行设计变更等。例如，主控制部220也可以在需要倾斜角度的应用程序正在工作的期间，以可以保持地磁场仰角表的数据为最新的程度的预先确定的时间间隔，进行θ的计算和数据向地磁场仰角表的写入。在应用程序多次参照倾斜角度的情况下，因为通过该方法θ的平均值的可靠性高，所以具有可以得到可靠性高的倾斜角度的效果。

此外，主控制部220也可以在需要倾斜角度的应用程序不工作的情况下，以预先确定的可以保持地磁场仰角表的数据为最新的程度的时间间隔，进行θ的计算和数据向地磁场仰角表的写入。具有θ的平均值总是可靠性高的效果。此外，因为地磁场仰角表总是存在n个数据，所以在应用程序需要倾斜角度的情况下，图5的步骤S06不反复进行“不足n”的情况的这种计算，所以具有缩短应用程序的处理时间的效果。

此外，在本实施方式中，为了对应于与移动电话100的主体相关的3轴的正交坐标系而使用3个倾斜传感器，但也可以将其替换为对应于除了垂直方向之外的2轴的2个倾斜传感器。这种情况下，垂直方向的加速度gz将重力加速度作为g，通过下述的式(10)得到。

即，前述倾斜传感器的构成方式为，输出与2轴(例如X轴及Y轴)的各个轴方向的力对应的值，该2轴是对于前述移动终端主体确定的、互相正交的3轴中的2轴，前述第1倾斜角度计算单元的构成方式为，基于从前述倾斜传感器输出的与前述2轴的各个轴方向的力对应的值(例如gx及gy)，以及已知的重力加速的值(g)，求出与用于计算前述第1角度数据的前述3轴中剩余的1轴(Z轴)的轴方向的力对应的值(gz)。因为通过该方法减少了传感器的数量，所以具有可以使电路更小型化的效果。

$\mathrm{gz}=\sqrt{g^2-{\mathrm{gx}}^2-{\mathrm{gy}}^2}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(10\right)$

此外，本实施方式的说明涉及移动电话100，但也可以将本实施方式用于PDA(Personal Digital Assistants)等的移动终端中。

此外，在图5中，也可以在地磁场仰角的数据不足n个的情况下，不返回至步骤S01，而输出通过步骤S04求得的α、β、γ。这样可以迅速输出结果。

此外，在图5中，也可以在步骤S05之前进行步骤S13的判断。在这里，-10度≤γ≤10度的情况下，也可以将通过步骤4求出的α作为方位输出。这样可以迅速地输出结果。

此外，也可以取代从ROM中读出作为地磁场强度的实数G而使用通过测定得到的(Hx，Hy，Hz)的强度。这样不易由地点引起的地磁场强度差异的影响。

此外，上述的实施方式包含以下的概念(发明)。

(1)一种移动终端，具备基于磁场传感器的输出测定地磁场的方向的地磁场测定单元，以及基于倾斜传感器的输出测定倾斜角度的倾斜角度测定单元，其特征在于，具备：

仰角计算单元，该单元在收到来自于应用程序的倾斜角度测量请求时，从由前述倾斜角度测定单元得到的第1倾斜角度，以及前述地磁场测定单元的输出，计算地磁场仰角并输出；

累积单元，该单元输入前述地磁场仰角，并写入存储单元，从前述存储单元读出全部的地磁场仰角，求出仰角的平均值，并将该仰角的平均值输出；以及

倾斜角度运算单元，该单元输入前述仰角的平均值，从前述仰角的平均值和表示地磁场大小的规定数值得到地磁场矢量，计算并输出第2倾斜角度，该第2倾斜角度是用于将前述地磁场测定单元的输出变换为前述地磁场矢量的角度。

(2)如(1)所述的终端装置，其特征在于，前述累积单元具备：

检查单元，该单元在输入前述地磁场仰角并写入前述存储单元时，检查前述存储单元中的地磁场仰角的个数，仅在检测到前述存储单元中的地磁场仰角的个数不足规定的个数时，向前述仰角计算单元输出倾斜角度测量请求。

(3)如(1)或(2)所述的终端装置，其特征在于，前述倾斜角度运算单元还具备判断单元，该单元检查前述第1倾斜角度是否在规定范围内，仅在判断前述第1倾斜角度在前述规定范围内时，输出前述第2倾斜角度，仅在判断前述第1倾斜角度不在前述规定范围内时，输出前述第1倾斜角度。

(4)如(1)至(3)任一项所述的终端装置，其特征在于，前述存储单元是先进先出的存储单元。

(5)如(1)至(4)任一项所述的终端装置，其特征在于，还具备第2累积单元，该单元以规定的时间间隔向前述仰角计算单元输出倾斜角度测量请求，得到地磁场仰角，并将该地磁场仰角写入前述存储单元。

(6)如(1)至(5)任一项所述的终端装置，前述倾斜传感器是2轴用的传感器，

前述仰角计算单元从规定的表示重力加速度大小的数值和前述倾斜传感器的输出得到关于3轴的倾斜角度。

(7)一种倾斜角度测量方法，其特征在于，在具备基于磁场传感器的输出测定地磁场的方向的地磁场测定单元，以及基于倾斜传感器的输出测定倾斜角度的倾斜角度测定单元的移动终端中，

在收到来自于应用程序的倾斜角度测量请求时，从由前述倾斜角度测定单元得到的第1倾斜角度，以及前述地磁场测定单元的输出计算地磁场仰角；

将前述地磁场仰角写入存储单元；

从前述存储单元读取全部的地磁场仰角，并计算仰角的平均值；

从前述仰角的平均值和表示地磁场大小的规定数值得到地磁场的矢量；

计算并输出第2倾斜角度，该第2倾斜角度是用于将前述地磁场测定单元的输出变换为前述地磁场的矢量的角度。

(8)如(7)所述的倾斜角度测量方法，其特征在于，在计算前述仰角的平均值之前检查前述存储单元中地磁场仰角的个数，仅在检测到前述存储单元中的地磁场仰角不足规定的个数时，输出倾斜角度测量请求。

由上述(1)或(7)的发明，因为可以基于从磁场传感器得到的磁场检测倾斜(角度数据)，所以具有即使是用户步行等情况下也可以抑制其影响的效果。因此，即使是用户步行中也可以得到正确的倾斜，此外，在具备检测已有方位功能的移动终端中，因为基于得到的正确的倾斜可以得到正确的方位，所以具有可以正确地表示方位的效果。

此外，由上述(2)或(8)的发明，在存储于存储单元中的地磁场仰角不是规定个数的情况下，通过多次求该值后平均化，具有可以提高测量精度的效果。此外，由上述(3)的发明，在由磁场测定倾斜困难的情况下，倾斜传感器的结果优先，由此具有可以高精度地测量倾斜的效果。此外，由上述(3)的发明，因为可以基于更新的数据进行测量，所以具有可以进一步提高测量精度的效果。

此外，由上述(4)的发明，因为删除存储单元中的地磁场仰角的旧的数据，所以具有可以进一步提高测量精度的效果。此外，由上述(5)的发明，因为通过以规定的时间间隔进行地磁场仰角，使测定结果保持总是新的，可以总是进行正确的倾斜的测量，所以具有进一步提高测量精度的效果。此外，由上述(6)的发明，因为使用2轴的倾斜传感器进行测量，所以具有可以控制电路的大小而使其变小的效果。

Claims (10)

1.一种移动终端，具备：

磁场传感器，该磁场传感器固定于前述移动终端上，输出与施加于该移动终端的磁场相对应的值；

倾斜传感器，该倾斜传感器固定于前述移动终端上，输出与施加于该移动终端的力相对应的值，该力包含重力；

地磁场数据取得单元，该单元基于前述磁场传感器的输出，取得用于表示地磁场的数据；

第1倾斜角度计算单元，该单元基于前述倾斜传感器的输出，计算用于表示3维空间中的前述移动终端主体倾斜状态的第1角度数据；

仰角计算单元，该单元基于前述计算的第1角度数据及前述取得的用于表示地磁场的数据，计算地磁场的仰角的值；

第2倾斜角度计算单元，该单元基于前述计算的地磁场的仰角的值、表示地磁场的大小的规定值以及前述取得的用于表示地磁场的数据，计算用于表示前述3维空间中的前述移动终端主体倾斜状态的第2角度数据；以及

输出单元，该单元输出前述第1角度数据或前述第2角度数据。

2.如权利要求1所述的移动终端，

前述第2倾斜角度计算单元的构成方式为，使前述第2角度数据的一部分的值是规定的假定值，来计算该第2角度数据中的其他的值；

前述输出单元的构成方式为，在判断与前述第2角度数据的一部分的值相当的前述第1角度数据的一部分的值属于包含前述假定值的规定范围内的情况下，输出前述第2角度数据；在判断该第1角度数据的一部分的值不属于包含前述假定值的规定范围内的情况下，输出前述第1角度数据。

3.如权利要求2所述的移动终端，

前述第2角度数据的一部分的值是以前述移动终端主体的规定轴为中心的、该主体的旋转角度的值。

4.如权利要求1至3任一项所述的移动终端，

前述第1角度数据及前述第2角度数据分别至少包含以下两个值，即前述移动终端的主体相对于前述3维空间内规定的平面的仰角的值，以及以前述移动终端主体的规定轴为中心的、该主体的旋转角度的值。

5.如权利要求4所述的移动终端，

前述第1角度数据及前述第2角度数据还分别包含以前述3维空间内的规定轴为中心的、前述移动终端主体的旋转角度的值。

6.如权利要求1至5任一项所述的移动终端，还具备存储单元，

前述仰角计算单元的构成方式为，以规定的定时，基于前述计算的第1角度数据的最新值及前述取得的用于表示地磁场的数据的最新值，计算地磁场的仰角值，将该计算的地磁场的仰角的值顺次写入前述存储单元中，求得存储于该存储单元中的多个仰角的值的平均值，作为在前述第2倾斜角度计算单元计算前述第2角度数据时使用的前述地磁场的仰角值。

7.如权利要求6所述的移动终端，

前述存储单元的构成方式为，按照先进先出方式进行数据的写入。

8.如权利要求1至7任一项所述的移动终端，

前述倾斜传感器的构成方式为，输出与3轴的各个轴方向的力对应的值，该3轴是对于前述移动终端主体而确定的、互相正交的3轴。

9.如权利要求1至7任一项所述的移动终端，

前述倾斜传感器的构成方式为，输出与2轴的各个轴方向的力对应的值，该2轴是对于前述移动终端主体而确定的、互相正交的3轴中的2轴，

前述第1倾斜角度计算单元的构成方式为，基于从前述倾斜传感器输出的与前述2轴的各个轴方向的力对应的值，以及已知的重力加速度的值，求得用于计算前述第1角度数据的与前述3轴中剩余的1轴的轴方向的力对应的值。

10.一种移动终端主体的倾斜角度计算方法，该方法计算具备磁场传感器和倾斜传感器的移动终端的主体的倾斜角度，其中磁场传感器固定于前述移动终端上，输出与施加于该移动终端的磁场对应的值；倾斜传感器固定于前述移动终端上，输出与施加于该移动终端的力相对应的值，该力包含重力，该方法包括以下步骤：

基于前述磁场传感器的输出，取得用于表示地磁场的数据；

基于前述倾斜传感器的输出，计算用于表示3维空间中的前述移动终端主体倾斜状态的第1角度数据；

基于前述计算的第1角度数据及前述取得的用于表示地磁场的数据，计算地磁场仰角的值；

基于前述计算的地磁场仰角的值、表示地磁场的大小的规定值以及前述取得的用于表示地磁场的数据，计算用于表示前述3维空间中的前述移动终端主体倾斜状态的第2角度数据。

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