CN1816730B - 方位角计测装置和方位角计测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用来实现根据在方位角的测定中所取得的数据所计算的偏移的更新的方位角计测装置和方位角计测方法。通过3轴磁传感器(10)测定的地磁输出，在放大部(13)中被放大后输入到A/D转换部(14)。斩波部(11)用于切换驱动X轴磁传感器(2)和Y轴磁传感器(3)和Z轴磁传感器(4)的端子，把从驱动电源部(12)输出的驱动电压施加到X轴磁传感器(2)和Y轴磁传感器(3)和Z轴磁传感器(4)上。在放大器(13)放大的输出放大值在A/D转换部(14)从模拟信号转换成数字信号后，输入到灵敏度·偏移修正计算部(16)。该到灵敏度·偏移修正计算部(16)的输出数据，输入到方位角计算部(20)，而且其方位角信息被输出。可靠性信息计算部(19)输出可靠性信息。

Description

方位角计测装置和方位角计测方法

技术领域

本发明涉及方位角计测装置和方位角计测方法，尤其涉及由为了进行方位角的计测而取得的磁数据组，根据情况迅速地或高精度地计算偏移(offset)的方位角计测装置和方位角计测方法。

背景技术

在检测地磁以计算方位角的方位角计测装置中，区别地磁(恒定磁场)和固定到方位角计测装置上的磁铁等发生的地磁以外的磁场是重要的。可根据磁测定数据组用适当的手段将地磁以外的磁场作为偏移(基准点)进行计算。采用从磁测定值中减去该偏移的办法就可以求得地磁。

该偏移会因附随在方位角计测装置上的磁性体(例如，存储器卡)的装设或拆卸等而发生大的变化。或者也有方位角计测装置的使用者把偏移的计算值判定为不适当而有意识地要求重新计算的情况。

作为现有技术的方位角计测装置，提出有专利文献1所述的方位角计测装置的方案。该方位角计测装置根据使用霍尔元件所检测到的地磁来计测方位。在修正值存储部内存储X轴霍尔元件和Y轴霍尔元件的基准值。修正计算部通过使用该基准值对X轴霍尔元件和Y轴霍尔元件的输出放大值进行修正，仅仅取出与地磁的各个轴成分成比例的值。

此外，在专利文献2中所述的方位角计测装置，对地磁传感器的输入轴的方向和姿势检测装置的基准轴的方向之间的安装角误差进行修正，提供高精度的方位角计测装置。具备：对于地磁数据进行安装角误差修正，计算修正后的地磁数据的安装角修正计算部；用姿势数据对地磁数据进行坐标变换，输出地磁数据的坐标变换电路；根据地磁数据计算方位角的方位角计算电路。

此外，在专利文献3中所述的方位角计测装置，是基于地磁传感器的方位角计测装置。用彼此正交的磁检测线圈把地磁的水平成分分成2个成分的电压输出信号进行检测。向具备信号校正计算装置的微型计算机输入该电压输出信号，计算相对于地磁的磁北极的方位角数据。而且，设置有计算与来自微型计算机的各个方位角数据对应的修正值并进行与各个方位角数据的加法计算的修正处理装置。

此外，除去上述文献以外，还公知有专利文献4、专利文献5、专利文献6所述的方位角计测装置。

作为先行专利的专利文献7的方位角计测装置，是对方位角计测装置的磁传感器的偏移进行修正的方位角计测装置，所以仅仅通过任意地变化移动电话的方向，就可以计算出相对于磁传感器的各个轴的输出的偏移信息。因此，使得偏移的校准操作变得容易，可以减轻进行偏移校准时的使用者的负担。

在该申请中，计算所推断的基准点的离散(偏差)，在其大于等于规定值的情况下就丢弃所推断的基准点。如果把该规定值(以下，叫做判定值)设定得大，虽然存在着会计算出误差大的偏移的可能性，但是由于偏移易于更新，所以即便是在偏移变化得大的情况下也可以即时进行修正。

相反，在判定值小的情况下，由于偏移难于更新，所以在已经计算出误差小的偏移的情况下，就可以丢弃比之误差更大的偏移推断值以确保高精度。但是，在偏移变化得大的情况下，需要不少时间才能采用正确的偏移。出于这样的理由，若总是用1个判定值决定基准点的采用、丢弃，则很难同时满足方位角计测装置所追求的响应速度、精度等的多种技术规格要求。

[专利文献1]特开2003-065791号公报

[专利文献2]特开2003-042766号公报

[专利文献3]特开平10-132568号公报

[专利文献4]特开昭61-147104号公报

[专利文献5]特开昭62-255814号公报

[专利文献6]特开平8-105745号公报

[专利文献7]特开2003-035010号公报

发明内容

本发明就是鉴于这样的问题而完成的，目的在于提供用为进行方位角的测定而取得的磁数据组，根据情况迅速地或高精度地计算偏移的方位角计测装置和方位角计测方法。

本发明的方位角计测装置，其特征在于，具备：检测地磁的2轴或3轴的地磁检测装置；多次取得规定次数或规定次数以上的在使上述2轴的检测方向保持在规定的平面上的同时上述地磁检测装置的方向发生变化时的2轴的输出数据、或上述地磁检测装置的方向在3维空间内发生变化时的3轴输出数据的输出数据取得装置；根据规定的测定参数，选择上述2轴或3轴的输出数据，把基准点设定到以上述所选择的2轴的输出数据为成分的2维坐标上或以上述所选择的3轴的输出数据为成分的3维坐标上，以从上述所选择的2轴或3轴的输出数据组到基准点的距离的离散成为最小的方式通过统计方法推断基准点的坐标的基准点推断装置；根据用上述基准点推断装置所推断的多个基准点为基础计算针对上述地磁检测装置的输出数据的偏移信息的偏移信息计算装置；根据上述输出数据和上述偏移信息计算方位角的方位角计算装置；根据上述2轴或3轴的输出数据组和上述多个基准点中的至少一方，按照用来计算规定的偏移信息的可靠性信息的计算参数，计算上述偏移信息的可靠性信息的可靠性信息计算装置。

而且，优选上述偏移信息计算装置，将上述可靠性信息与判定阈值进行比较，判断是否将其采用为在方位角的计算中使用的偏移信息。

并且，更优选随着上述偏移信息被采用了预先规定的次数，使上述判定阈值更为严格。

另外，优选本发明的方位角计测装置，还具备检测方位角计测装置内外的磁环境已经变化的情况的检测部，上述检测部，在检测到了上述磁环境已经变化的情况时，放宽上述判定阈值。

上述检测部，在通过上述输出数据取得装置所取得的数据超过了规定的范围的情况下，能够对磁环境已经变化的情况进行检测。

优选本发明的方位角计测装置，还具备检测方位角计测装置的环境的变化或操作者的操作的事件检测装置，在发生了该事件的情况下，使上述判定阈值变化。上述环境的变化例如是温度变化。

优选本发明的方位角计测装置，在使上述判定阈值变化，并且至少使上述测定参数和上述计算参数中的任何一方变化。

在这里，上述偏移信息的可靠性信息，包括用多个基准点的离散计算的信息，用构成上述2轴或3轴的输出数据组的数据离散算出的信息，通过上述输出数据取得装置所取得的2轴或3轴的输出数据到基准点的距离。

再有，上述测定参数还包括测定间隔和上述基准点推断装置用来推断基准点的坐标的数据的数量。

此外，上述测定参数包括数据的变化量，上述变化量是上述输出数据取得装置所取得的输出数据与上述基准点推断装置所选择的数据的差，上述基准点推断装置选择上述变化量大于等于预先规定的值的数据。

此外，上述计算参数包括用来计算上述基准点的离散的基准点的数量。

本发明的方位角计测装置，具备向外部输出上述判定阈值、上述测定参数和上述计算参数之中至少任意一个的输出装置。

再有，本发明的方位角计测装置，优选上述地磁检测装置是取得上述3轴的输出数据的装置，此外，与方位角计测装置的姿势角有关的信息取得装置，根据上述输出数据、上述偏移信息和与姿势角有关的信息计算地磁俯角信息的俯角信息计算装置以及上述方位角计算装置，是根据上述输出数据、上述偏移信息和上述与姿势角有关的信息计算装置的方位角的装置，根据上述俯角信息的值计算算出的方位角的可靠性的指标。

本发明的方位角计测方法，其特征在于，包括：利用检测地磁的2轴或3轴的地磁检测装置，多次取得在使上述2轴的检测方向保持在规定的平面上的同时上述地磁检测装置的方向发生变化时的2轴的输出数据、或上述地磁检测装置的方向在3维空间内发生变化时的3轴输出数据的输出数据取得步骤；根据规定的测定参数，选择上述2轴或3轴的输出数据的步骤；把基准点设定到以上述所选择的2轴的输出数据为成分的2维坐标上或以上述所选择的3轴的输出数据为成分的3维坐标上，以从上述2轴或3轴的输出数据组到基准点的距离的离散成为最小的方式，通过统计方法推断基准点的坐标的步骤；根据所推断的多个基准点，计算针对上述地磁检测装置的输出数据的偏移信息的步骤；根据上述输出数据和上述偏移信息计算方位角的步骤；根据上述2轴或3轴的输出数据组和上述多个基准点中的至少一方，按照用来计算规定的偏移信息的可靠性信息的计算参数，计算上述偏移信息的可靠性信息的步骤。

此外，优选上述偏移信息计算步骤，将上述可靠性信息与判定阈值进行比较，判断是否将其采用为在方位角的计算中使用的偏移信息。

优选随着上述偏移信息被采用了预先规定的次数，使上述判定阈值更为严格。

此外，优选本发明的方位角计测方法，还具备检测方位角计测装置内外的磁环境已经变化的情况的检测步骤，和在检测到了上述磁环境已经变化的情况时，放宽上述判定阈值的步骤。

优选本发明的方位角计测方法，还具备检测方位角计测装置的环境的变化或操作者的操作的步骤，和在发生了该事件的情况下，使上述判定阈值变化的步骤。

这时，优选在使上述判定阈值变化，并且使上述测定参数和上述计算参数的至少任意一个变化。

再有，本发明的方位角计测方法，还具备向外部输出上述判定阈值、上述测定参数和上述计算参数的至少任意一个的步骤。

再有，本发明的方位角计测方法，优选上述地磁检测装置，是取得3轴的输出数据的装置，还具有取得与方位角计测装置的姿势角有关的信息的步骤；根据上述输出数据、上述偏移信息和与姿势角有关的信息计算磁俯角信息的步骤。上述方位角计算步骤，是根据上述输出数据、上述偏移信息和上述与姿势角有关的信息计算装置的方位角的步骤，具有根据上述俯角信息计算所算出的方位角的可靠度的指标的步骤。

如果采用本发明的方位角计测装置或方位角计测方法，则可以根据用可靠性信息计算装置计算出来的可靠性信息使计算偏移信息时的判定阈值逐渐变得严格起来，在系统开始动作时等要求系统响应迅速时，采用首先把上述判定值设定得大(放宽)，再逐渐减小(增严)判定值的办法，提高计算精度。同时，通过使构成用来计算偏移的磁数据组的数据的数量或数据变化量的最小值变化的办法，也可以与状况相一致地改变系统的响应性或测定精度等。

附图说明

图1是用来说明本发明的具有3轴磁传感器的方位角计测装置的一个实施例的构成图。

图2是用来说明本发明的具有3轴磁传感器的方位角计测装置的一个实施例的方框图。

图3示出了构成磁测定数据组的数据的离散(偏差)和基准点的离散(偏差)。

图4示出了磁化状态的变化和地磁的大小以及地磁的大小的分类。

图5示出了偏移计算点数量和计算精度。

图6示出了偏移更新表。

图7示出了用来说明偏移更新的流程图。

图8示出了水平地放置方位角计测装置时的测定输出数据分布。

图9是用来说明本发明的具有3轴磁传感器的方位角计测装置的其它实施例的方框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1是用来说明本发明的具有3轴磁传感器的方位角计测装置的一个实施例的构成图。图中的符号1表示方位角计测装置，2表示X轴磁传感器，3表示Y轴磁传感器，4表示Z轴磁传感器。如图1所示，在该方位角计测装置1中，为了测定X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的地磁，把使传感面朝向各自的方向的X轴磁传感器2和Y轴磁传感器3和Z轴磁传感器4配置为使得它们彼此正交。并构成为使得可以从X轴磁传感器2得到其输出Mx，可以从Y轴磁传感器3得到其输出My，可以从Z轴磁传感器4得到其输出Mz。而且，作为磁传感器，只要是霍尔元件等可以测定磁的磁传感器什么方式都行。

图2是用来说明本发明的具有3轴磁传感器的方位角计测装置的一个实施例的方框图。图中符号10表示3轴磁传感器(地磁检测装置)，11表示斩波部，12表示驱动电源部，13表示放大部，14表示A/D转换部，15表示数据取得部，16表示灵敏度·偏移修正计算部，17表示特定事件检测部，18表示阈值·参数设定部，19表示可靠性信息计算部，20表示方位角计算部。另外，对于那些具有与图1相同的功能的构成要素都赋予了同一符号。

由作为3轴磁传感器10的X轴磁传感器2和Y轴磁传感器3和Z轴磁传感器4所测定的地磁输出，通过被驱动电源部12驱动的斩波部11，在放大部13中放大后输入到A/D转换部14。在这里，X轴磁传感器2和Y轴磁传感器3和Z轴磁传感器4是用来检测地磁的部件，优选例如InSb或InAs、GaAs等的化合物半导体系的霍尔元件。

斩波部11，用来切换驱动X轴磁传感器2和Y轴磁传感器3和Z轴磁传感器4的端子，把从驱动电源部12输出的驱动电压施加到X轴磁传感器2和Y轴磁传感器3和Z轴磁传感器4上。该斩波部11，例如可以使用90°斩波驱动或360°斩波驱动等。在进行360°驱动的情况下，不仅可以消除被包含在X轴磁传感器2和Y轴磁传感器3和Z轴磁传感器4的输出中的霍尔元件自身的偏移项，还可以消除由后级的放大器所产生的电偏移项。

从X轴磁传感器2和Y轴磁传感器3和Z轴磁传感器4输出的信号，用放大器13放大，用A/D转换部14把在这里被放大的输出放大值从模拟信号转换成数字信号。在转换成数字信号后，取得并存储转换后的数据，通过根据需要进行输出的数据取得部15输入到灵敏度·偏移修正计算部16。该灵敏度·偏移修正计算部16根据来自数据取得部15的磁测定数据组，计算X、Y、Z轴磁传感器2、3、4的偏移和灵敏度修正系数，并根据所计算的偏移和灵敏度修正系数对X、Y、Z轴磁测定数据进行修正。该输出数据输入到方位角计算部16并输出其方位角信息。方位角计算的方法，可以使用在作为申请人的先行专利的PCT专利申请公开WO2004/003476号中所示的方法。

上述灵敏度·偏移修正计算部16，根据来自数据取得部15的数据，按照数据测定条件选择取得数据，并且根据所选择的数据组计算磁传感器的灵敏度修正系数、基准点、磁数据分布的球的半径、偏移、地磁的大小(从取得数据的基准点算起的距离)。此外，还要根据所计算的灵敏度修正系数以及偏移修正磁测定数据。

另一方面，来自特定事件部17的信号，输入到阈值·参数设定部18。该阈值·参数设定部18是根据第1、第2、第3可靠性信息中的任何一方或其组合，设定判定阈值、数据测定参数、偏移计算参数的部分。该阈值·参数设定部18的输出被输入到灵敏度·偏移修正计算部16和可靠性信息计算部19。该可靠性信息计算部19是根据最近的规定数量的取得数据和/或最近的规定数量的偏移计算第1、第2可靠性信息，并且根据数据测定参数、偏移测定计算参数计算第3可靠性信息的部分。从该可靠性信息计算部19输出可靠性信息。

该可靠性信息还要向灵敏度·偏移修正计算部16输出。灵敏度.偏移修正计算部16对由阈值·参数设定部18输入的阈值和来自可靠性信息计算部19的可靠性信息进行比较，判断是否要采用所计算的偏移，并向方位角计算部20输出所采用的偏移。

地磁(恒定磁场)以外的磁成分，可采用把方位角计测装置所取得的N(≥4)个或以上的磁数据组应用于球面，求出球的中心坐标(偏移、基准点)的办法得到(参照PCT专利申请公开WO2004/003476号)。同时所求得的球的半径表示地磁的大小。在这里，所谓磁数据就是磁传感器通过一次的测定所取得的2轴或3轴的测定值，所谓磁数据组就是磁传感器通过多次的测定所取得的2轴或3轴的测定值的集合。

图3示出了构成磁测定数据组的数据的离散和基准点的离散。

基准点由于构成测定磁数据组的数据的分布可能会包括大的误差。如在电源接通时，或周围的磁化状态发生了大的变动时那样，在不存在测定数据组或到目前为止的数据组是无效的时候，由于有时候如果把偏移更新的判定值设定得过小(严)，则到可以计算出正确的值之前要用不少时间，所以最初要把判定值设定得大(宽)。如果在使构成磁测定数据组的数据在球面上适当地分布，并确认了所计算的基准点的变动幅度已减小之后，逐渐使判定值减小(变严格)，则可以逐步提高计算的偏移的精度。离散(偏差)只要使用能够表现数据分布的指标即可，例如，可以使用磁数据组的各轴的最大值与最小值之差或各轴的测定值的标准偏差等。

图4示出了磁化状态的变化和地磁的大小以及地磁的大小的分类。

在周围的磁化状态变化得大的情况下，如果以到目前为止所使用的中心坐标为基础计算地磁向量的大小，则其值就将变成为与球面的半径大不相同的值。在该情况下，就必须丢弃所取得的磁数据组，用重新取得的数据组对中心坐标和半径进行再计算(或者也可以采用使用到目前为止所取得的磁数据组不断计算中心坐标的办法，平滑地更新中心坐标)。

作为得知磁化状态的手段，如上所述，既可以对从基准点到所要计算的磁数据的距离和所采用的球的半径进行比较，也可以对从基准点到所要计算的磁数据的距离和所预测的地磁的大小(在日本为从45到50微特斯拉(μT))进行比较。

在发生了磁化状态的变化时，偏移将大幅度地变化，大多不能利用之前采用的偏移。在该情况下，如果放宽用来求发生磁化状态的变化之前的高精度的偏移的判定值，使其为能够更为快速地求出偏移的判定值，则可以迅速地应对偏移的变化。多数情况下使判定值返回到初始值效果较好。

作为得知磁化状态发生了变化的手段，除去计算地磁的大小(地磁的绝对值、与半径之比)以外，还可以用俯角(伏角)(图8)、A/D值的范围、基准点的离散的范围、与最近所计算的基准点之间的差、引起磁化状态的变化的既知的事件等进行判断。但是，基准点的离散的范围或基准点的差，由于要用根据包括磁化状态变化前后的磁数据的数据组所推断的基准点进行计算，所以检测灵敏度将降低。在存在着产生磁化状态的变化的既知的事件时，设置检测事件的装置，就可以通过事件检测信号得知磁化状态的变化。

例如，在方位角计测装置内置在折叠式移动电话中的情况下，磁化状态会因移动电话的折叠而变化。此外，在最近的移动电话中，还有可以使用用来存储图像数据或音乐数据的外部存储卡的移动电话，其磁化状态还会因存储器卡的取出放入而变化。也可以设置用使用者的判断使方位角计测装置知道磁化状态的变化的那样的按钮。此外，在磁检测器具有霍尔元件那样的温度特性的情况下，也可以在检测到的温度的变化大于等于一定值的情况下，对偏移进行再计算。

图5示出了偏移计算点数量和计算精度。

若在使判定值变化的同时，使构成计算基准点的磁数据组的数据的数量变化，则可以进一步控制响应速度和计算精度。在电源接通时，减小构成磁数据组的数据的数量，即使降低计算精度也要使响应特性好，通过逐渐减小判定值，并且增大构成磁数据组的数据的数量，不断提高计算精度。

如上所述，通过在更新判定值的同时使作为数据测定条件或偏移计算条件的参数也变化，可以与环境的变化相一致地控制方位角计测装置。作为参数，除去构成计算基准点的磁数据组的数据的数量之外，还有连续的磁数据的最小变化量、磁数据测定时间间隔、用来计算基准点的离散的基准点的数量、磁数据判定时间(规定数A、规定数B)以及磁传感器放大器的放大倍数等。

在方位角计测装置的位置在2维或3维空间上没怎么变化的情况下，从磁传感器输出的磁测定数据也不会有多大变化。即便是根据把变化不大的磁数据集合起来的数据组计算基准点，有时也会因数据的起伏或噪声的影响较大使得基准点不正确。因此，对于从磁传感器输出的数据，先进行选择，评价距离所采用的数据的变化量，仅仅采用进行了规定值或规定值以上的变化的数据构成数据组，这对于提高偏移的精度是重要的。但是，如果提高了变化量的阈值，因为在方位角计测装置发生了大的动作时能够采用数据，要花费不少时间来算出偏移。就是说，要设定为：虽然偏移的可靠度低但是在要迅速地求偏移时，也要采用数据变化量小的数据；虽然在偏移的计算上花费时间，但是在要提高可靠度时仅仅采用数据变化量大的数据。

磁数据的测定时间间隔，虽然由于与方位角计测装置的功耗有关而要设定得尽可能地长，但是，在想要迅速地计算偏移时，就要缩短测定时间间隔，以在短时间内取得必要的数据。

为了判定偏移的可靠度，就要对所推断的多个基准点的离散进行评价。虽然希望进行评价的基准点的数量尽可能地多，但是，就像电源接通时或周围的磁化状态发生了大的变动时那样，在不存在测定数据组或到目前为止的数据组是无效的时候等，为了迅速地计算偏移，就需要减少要进行评价的基准点的数量。

在磁化状态突发性地变化并很快就返回原状的情况下(例如，误使磁铁靠近方位角计测装置等)，立即丢弃中心坐标是草率的。只要地磁等的大小在某一定时间以内返回到容许值，就没有必要丢弃偏移(规定数A)。

有在等到以某一判定值计算大于等于一定次数的偏移之后，使判定值变得严格起来的方法(规定数B)。由于在判定值不严的情况下的偏移的值的可靠度低，所以可以采用对多次的偏移求平均等的方法，防止采用错误的偏移。

图7示出了用来说明偏移的更新的流程图。

另外图中的参数JM表示地磁判定值，JO表示偏移判定值，k、l表示判定值未变更次数。

以下，对图7所示的更新流程图进行说明。

首先，使系统开始动作(S1)，设定参数的初始值(S2)。其次，取得磁数据(S3)，判断地磁是正常或是异常(第2可靠性信息)(S4)。在是异常的情况下，就对规定数A(k)进行判断(S5)，如果大于等于一定期间，放宽参数(S6)。如果是小于一定期间，则转移到后述的方位角计算(S13)。

在地磁是正常的情况下，进行基准点计算(S7)，判断基准点是否存在离散(第1可靠性信息)(S8)。如果该离散处于异常范围，则不采用基准点(S9)，如果处于正常范围，则采用基准点作为偏移(S10)。其次，对规定数B(l)进行判断(S11)，若是大于等于一定期间，则要使参数变得严格起来(第1到第3可靠性信息)(S12)，进行方位角计算(S13)，若小于一定期间，则直接进行方位角计算(S13)，返回上述步骤3。

地磁的大小，可以用做偏移的可靠度的指标。在计算偏移时，虽然可以计算出磁数据分布的球的半径，但是，在该球的半径处于根据通常认为的地磁的大小(在日本为从45到50微特斯拉)而设定的判定值的范围之外的情况下，可以认为偏移的值的可靠度低而不采用偏移。

判定值和作为数据测定条件或偏移计算条件的参数，如图6所示，既可以预先制作成表准备好，也可以根据地磁的大小或基准点的离散的值用公式算出。另外，在已经准备好表的情况下，更新顺序既可以是每次一个地更新状态，也可以是跳过若干个状态地进行更新。

例如，在判定值不断变窄的情况下，使判定值和参数一步一步地变窄是妥当的。此外，在判断为所计算的地磁的大小异常地大等可靠度低的情况下，妥当的是把判定值和参数一下子放宽到初始值，再次进行偏移的计算。根据时间和情况也可以使判定值和参数多步地不断变窄。

方位角计测装置，如果可以输出其经常使用的判定值(第1可靠性、第2可靠性)和作为第3可靠性信息的测定参数(数据测定条件、偏移信息计算条件)，则方位角计测装置的使用者或使用装置就可以知道所输出的方位角的精度和可靠度。例如，如图6的表所示，在存在表现可靠性的4个状态的情况下，采用使用数字或颜色在方位角计测装置的显示部上显示该状态的办法使用者就可以容易地知道方位角计测装置所显示的方位角的精度和可靠度。

或者，使用方位角计测装置的输出的其它系统能够知道方位角的精度或可靠度，使得在上位应用中也能够根据方位角的精度或可靠度进行应用操作。

具体地说，在根据方位角信息使地图显示旋转的应用中，在所计算的方位角的可靠度低的情况下，通过采用不更新方位角的显示，或者不进行地图的旋转等的应对的办法，可以降低把错误的方位信息提供给使用者的概率，防止使用者的混乱。

除去地磁的大小以外，采用例如监视俯角的办法，如图8所示，还可以得知周围的磁化状态的变化。再有，如果具有监视俯角的功能，则在方位角计测装置要求使用者设置规定的姿势(例如，水平)时，通过判定根据所得到的输出数据计算的俯角是否处于正常的范围(在日本大约为45°)的办法，就可以判断方位角计测装置是否是规定的姿势。

在计测方位角的情况下，在方位角计测装置没有计测方位角计测装置的倾斜角的功能且如果未在水平方向上保持方位角计测装置测定精度就要变差时，通过上述装置判别方位角计测装置是否水平来判断数据的可靠度。或者，也可以采取指示使用者方位角计测装置放置为水平等的使用方法。

在这里，所谓第1可靠性信息，就是基准点的离散的范围、构成测定数据组的数据的离散(2维或3维空间上的离散)的范围、从输出数据到基准点的距离。此外，规定数A，是多次或在一定时间内计测基准点的离散、构成测定数据组的数据的离散，以其倾向进行判断时的次数或时间长度。此外，所谓第2可靠性信息，就是根据所采用的基准点与最新的测定数据计算的地磁向量的大小、俯角、A/D值。此外，规定数B，是多次或在一定时间内计测地磁向量的大小、俯角、A/D值、最近的基准点的离散，并以其倾向进行判断时的次数或时间长度。此外，所谓数据测定条件、偏移信息计算条件(即参数)，就是构成用来计算基准点的数据组的数据的数量、连续的输出数据的最小变化量、输出数据测定时间间隔、用来计算基准点的离散的基准点的数量、上述规定数A、规定数B。

图9是用来说明本发明的具有3轴磁传感器的方位角计测装置的其它实施例的方框图，图中符号21表示磁环境变化检测部，除此之外，对于那些与图2具有相同的功能的构成要素都赋予了同一符号。

磁环境变化检测部21，连接到数据取得部15上，并且，分别连接到灵敏度·偏移修正计算部16和阈值·参数设定部18和可靠性信息计算部19上，在由数据取得部15所取得的数据超过了规定的范围的情况下，检测磁化状态已经变化的情况。阈值·参数设定部18的构成为：在磁环境变化检测部21检测到了磁环境已经变化的情况的情况下，放宽阈值·参数设定部18的判定阈值。

通过像这样地构成，在通过数据取得部所取得的数据超过了规定的范围的情况下，可以通过磁环境变化检测部检测磁化状态已经变化的情况。

本发明涉及方位角计测装置和方位角计测方法，尤其涉及用来从为了测定方位角而取得的磁数据组根据情况迅速或高精度地计算偏移的方位角计测装置和方位角计测方法。

Claims (46)

1.一种方位角计测装置，是用于根据为了方位角测定而取得的磁数据组计算偏移的方位角计测装置，其特征在于，具备：

检测地磁的2轴或3轴的地磁检测装置；

反复地取得规定次数或规定次数以上的在使上述2轴的检测方向保持在规定的平面上的同时上述地磁检测装置的方向发生变化时的2轴的输出数据、或上述地磁检测装置的方向在3维空间内发生变化时的3轴的输出数据的输出数据取得装置；

把基准点设定到以上述2轴的输出数据为成分的2维坐标上或以上述3轴的输出数据为成分的3维坐标上，以从由上述输出数据取得装置得到的上述2轴或3轴的输出数据组到基准点的距离的离散成为最小的方式，通过统计方法推断基准点的坐标的基准点推断装置；

根据用上述基准点推断装置所推断的上述基准点的坐标，计算针对上述地磁检测装置的输出数据的偏移信息的偏移信息计算装置；以及

与由该偏移信息计算装置计算的偏移信息的可靠性有关的第1可靠性信息计算装置；

其中，根据用该第1可靠性信息计算装置计算的最近的第1规定数量的第1可靠性信息，使计算上述偏移信息时的判定阈值逐渐变严。

2.根据权利要求1所述的方位角计测装置，其特征在于：

具备根据最新取得的输出数据获得与偏移信息的可靠性有关的第2可靠性信息的第2可靠性信息计算装置；根据用该第2可靠性信息计算装置所计算的最近的第2规定数量的第2可靠性信息，在该第2可靠性信息变差时，放宽计算上述偏移信息时的判定阈值。

3.根据权利要求1所述的方位角计测装置，其特征在于：使计算上述偏移信息时的判定阈值变化，并且使数据测定条件和/或偏移信息计算条件变化。

4.根据权利要求1、2或3所述的方位角计测装置，其特征在于：根据最近的基准点的离散计算上述第1可靠性信息。

5.根据权利要求1、2或3所述的方位角计测装置，其特征在于：根据最近的上述2轴或3轴的输出数据组的数据的离散计算上述第1可靠性信息。

6.根据权利要求2所述的方位角计测装置，其特征在于：上述第2可靠性信息是从由上述输出数据取得装置取得的2轴或3轴的输出数据到基准点的距离。

7.根据权利要求2所述的方位角计测装置，其特征在于：根据由通过上述输出数据取得装置所取得的3轴的输出数据计算的倾角信息，计算上述第2可靠性信息。

8.根据权利要求3所述的方位角计测装置，其特征在于：在上述数据测定条件和/或上述偏移信息计算条件中包括测定时间间隔。

9.根据权利要求3所述的方位角计测装置，其特征在于：在上述数据测定条件和/或上述偏移信息计算条件中包括用来计算偏移信息的数据个数。

10.根据权利要求3所述的方位角计测装置，其特征在于：在上述数据测定条件和/或上述偏移信息计算条件中包括上述第1规定数量。

11.根据权利要求2所述的方位角计测装置，其特征在于：具备向外部输出第1和第2可靠性信息的第1和第2外部输出装置。

12.根据权利要求1或3所述的方位角计测装置，其特征在于：具备向外部输出第1可靠性信息的外部输出装置。

13.根据权利要求3所述的方位角计测装置，其特征在于：具备根据上述数据测定条件和/或上述偏移信息计算条件计算第3可靠性信息的第3可靠性信息计算装置；具备向外部输出来自该第3可靠性信息计算装置的上述第3可靠性信息的第3外部输出装置。

14.根据权利要求1、2或3所述的方位角计测装置，其特征在于：具备检测特定的事件的装置，在发生了该事件的情况下，使计算偏移信息时的判定阈值变化。

15.根据权利要求14所述的方位角计测装置，其特征在于：上述特定的事件是由操作者进行的特定的操作。

16.一种方位角计测装置，是用于根据为了方位角测定而取得的磁数据组计算偏移的方位角计测装置，其特征在于，具备：

检测地磁的3轴的地磁检测装置；

输出数据取得装置，反复取得规定次数或规定次数以上的该地磁检测装置的方向在3维空间内发生了变化时的3轴的输出数据；

基准点推断装置，把基准点设定到以上述3轴的输出数据为成分的3维坐标上，根据由上述输出数据取得装置所得到的3轴的输出数据组推断基准点的坐标；

偏移信息计算装置，根据用上述基准点推断装置所推断的上述基准点的坐标，计算针对上述地磁检测装置的输出数据的偏移信息；以及

第2可靠性信息计算装置，根据由上述输出数据取得装置最新取得的输出数据获得与偏移信息的可靠性有关的第2可靠性信息；

其中，用该第2可靠性信息计算装置所计算的第2可靠性信息，根据在水平地保持方位角计测装置的前提下所期待的地磁倾角信息和由通过上述输出数据取得装置所最新取得的输出数据计算的倾角信息而算出。

17.一种方位角计测装置，是用于根据为了方位角测定而取得的磁数据组计算偏移的方位角计测装置，其特征在于，具备：

检测地磁的2轴或3轴的地磁检测装置；

多次取得在使上述2轴的检测方向保持在规定的平面上的同时上述地磁检测装置的方向发生变化时的2轴的输出数据、或上述地磁检测装置的方向在3维空间内发生变化时的3轴的输出数据的输出数据取得装置；

根据规定的测定参数，选择上述2轴或3轴的输出数据，把基准点设定到以上述所选择的2轴的输出数据为成分的2维坐标上或以上述所选择的3轴的输出数据为成分的3维坐标上，以从上述所选择的2轴或3轴的输出数据组到基准点的距离的离散成为最小的方式，通过统计方法推断基准点的坐标的基准点推断装置；

以通过上述基准点推断装置所推断的多个基准点为基础，计算针对上述地磁检测装置的输出数据的偏移信息的偏移信息计算装置；

根据上述输出数据和上述偏移信息计算方位角的方位角计算装置；以及

根据上述2轴或3轴的输出数据组和上述多个基准点中的至少一方，按照用来计算规定的偏移信息的可靠性信息的计算参数，计算上述偏移信息的可靠性信息的可靠性信息计算装置；

其中，上述偏移信息计算装置，将上述可靠性信息与判定阈值进行比较，判断上述方位角计算装置是否采用作为在方位角的计算中使用的偏移信息；并且随着上述偏移信息被采用了预先规定的次数，使上述判定阈值更为严格。

18.根据权利要求17所述的方位角计测装置，其特征在于：还具备检测方位角计测装置内外的磁环境、和该磁环境已经变化的情况的检测部，

上述检测部，在检测到了上述磁环境已经变化的情况时，放宽上述判定阈值。

19.根据权利要求18所述的方位角计测装置，其特征在于：上述检测部，在通过上述输出数据取得装置所取得的数据超过了规定的范围时，对磁环境已经变化的情况进行检测。

20.根据权利要求17所述的方位角计测装置，其特征在于：具备检测方位角计测装置的环境的变化或操作者的操作的事件检测装置，在发生了该事件的情况下，使上述判定阈值变化。

21.根据权利要求20所述的方位角计测装置，其特征在于：上述环境的变化是温度变化。

22.根据权利要求17到21中的任意一项所述的方位角计测装置，其特征在于：使上述判定阈值变化，并且使上述测定参数和上述计算参数中的至少任意一方变化。

23.根据权利要求17到21中的任意一项所述的方位角计测装置，其特征在于：上述偏移信息的可靠性信息包括根据多个基准点的离散计算的信息。

24.根据权利要求17到21中的任意一项所述的方位角计测装置，其特征在于：上述偏移信息的可靠性信息包括根据构成上述2轴或3轴的输出数据组的数据的离散计算的信息。

25.根据权利要求17到21中的任意一项所述的方位角计测装置，其特征在于：上述偏移信息的可靠性信息包括从通过上述输出数据取得装置所取得的2轴或3轴的输出数据到基准点的距离。

26.根据权利要求17到21中的任意一项所述的方位角计测装置，其特征在于：上述测定参数包括测定间隔。

27.根据权利要求17到21中的任意一项所述的方位角计测装置，其特征在于：上述测定参数包括数据的变化量，上述变化量是上述输出数据取得装置所取得的输出数据与上述基准点推断装置所选择的数据的差，上述基准点推断装置选择上述变化量大于等于预先规定的值的数据。

28.根据权利要求17到21中的任意一项所述的方位角计测装置，其特征在于：上述测定参数包括上述基准点推断装置用来推断上述基准点的坐标的数据的个数。

29.根据权利要求17到21中的任意一项所述的方位角计测装置，其特征在于：上述计算参数包括用来计算上述基准点的离散的、在上述2维坐标上或上述3维坐标上设定的基准点的数量。

30.根据权利要求17到21中的任意一项所述的方位角计测装置，其特征在于：具备向外部输出上述判定阈值、上述测定参数和上述计算参数之中至少任意一个的输出装置。

31.根据权利要求17到21中的任意一项所述的方位角计测装置，其特征在于：上述地磁检测装置是取得3轴的输出数据的装置，

该方位角计测装置进一步具备：

与方位角计测装置的姿势角有关的信息取得装置，以及

根据上述输出数据、上述偏移信息和与姿势角有关的信息计算地磁倾角信息的倾角信息计算装置，

其中，上述方位角计算装置是根据上述输出数据、上述偏移信息和上述与姿势角有关的信息计算装置的方位角的装置，

上述可靠性信息计算装置，根据由上述倾角信息计算装置计算的地磁倾角信息的值，计算由上述方位角计算装置算出的方位角的可靠性的指标。

32.一种方位角计测方法，是用于根据为了方位角测定而取得的磁数据组计算偏移的方位角计测方法，其特征在于，包括：

利用检测地磁的2轴或3轴的地磁检测装置，多次取得在使上述2轴的检测方向保持在规定的平面上的同时上述地磁检测装置的方向发生变化时的2轴的输出数据、或上述地磁检测装置的方向在3维空间内发生变化时的3轴的输出数据的步骤；

根据规定的测定参数，选择上述2轴或3轴的输出数据的步骤；

把基准点设定到以上述所选择的2轴的输出数据为成分的2维坐标上或以上述所选择的3轴的输出数据为成分的3维坐标上，以从所选择的上述2轴或3轴的输出数据组到基准点的距离的离散成为最小的方式，通过统计方法推断基准点的坐标的步骤；

以所推断的多个基准点为基础，计算针对上述地磁检测装置的输出数据的偏移信息的步骤；

根据上述输出数据和上述偏移信息计算方位角的步骤；

根据上述2轴或3轴的输出数据组和上述多个基准点中的至少一方，按照用来计算规定的偏移信息的可靠性信息的计算参数，计算上述偏移信息的可靠性信息的步骤；

其中，计算上述偏移信息的步骤，将上述可靠性信息与判定阈值进行比较，判断是否将其采用为在方位角的计算中使用的偏移信息；并且随着上述偏移信息被采用了预先规定的次数，使上述判定阈值更为严格。

33.根据权利要求32所述的方位角计测方法，其特征在于：还包括检测方位角计测装置内外的磁环境已经变化的情况的检测步骤；和在检测到了上述磁环境已经变化的情况时，放宽上述判定阈值的步骤。

34.根据权利要求33所述的方位角计测方法，其特征在于：上述检测步骤，在所取得的数据超过了规定的范围时，检测磁环境已经变化的情况。

35.根据权利要求32所述的方位角计测方法，其特征在于：还包括检测方位角计测装置的环境的变化或操作者的操作的步骤，和在发生了该事件的情况下，使上述判定阈值变化的步骤。

36.根据权利要求35所述的方位角计测方法，其特征在于：上述环境的变化是温度变化。

37.根据权利要求32到36中的任意一项所述的方位角计测方法，其特征在于：使上述判定阈值变化，并且使上述测定参数和上述计算参数的至少任何一方变化。

38.根据权利要求32到36中的任意一项所述的方位角计测方法，其特征在于：上述偏移信息的可靠性信息包括根据多个基准点的离散计算的信息。

39.根据权利要求32到36中的任意一项所述的方位角计测方法，其特征在于：上述偏移信息的可靠性信息包括根据构成上述2轴或3轴的输出数据组的数据的离散计算的信息。

40.根据权利要求32到36中的任意一项所述的方位角计测方法，其特征在于：上述偏移信息的可靠性信息包括从通过上述输出数据取得装置所取得的2轴或3轴的输出数据到基准点的距离。

41.根据权利要求32到36中的任意一项所述的方位角计测方法，其特征在于：上述测定参数包括测定间隔。

42.根据权利要求32到36中的任意一项所述的方位角计测方法，其特征在于：上述测定参数包括由来自地磁检测装置的输出数据与在选择步骤中所选择的数据的差构成的数据的变化量，并选择上述变化量大于等于预先规定的值的数据。

43.根据权利要求32到36中的任意一项所述的方位角计测方法，其特征在于：上述测定参数包括用来推断上述基准点的坐标的数据的个数。

44.根据权利要求32到36中的任意一项所述的方位角计测方法，其特征在于：上述计算参数包括用来计算上述基准点的离散的、在上述2维坐标上或上述3维坐标上设定的基准点的个数。

45.根据权利要求32到36中的任意一项所述的方位角计测方法，其特征在于：还包括向外部输出上述判定阈值、上述测定参数和上述计算参数之中至少任何一个的步骤。

46.根据权利要求32到36中的任意一项所述的方位角计测方法，其特征在于：

上述地磁检测装置是取得3轴的输出数据的装置，

该方法还包括，取得与方位角计测装置的姿势角有关的信息的步骤；以及

根据上述输出数据、上述偏移信息和与姿势角有关的信息计算地磁倾角信息的步骤；

其中，上述方位角计算步骤，是根据上述输出数据、上述偏移信息和与上述姿势角有关的信息计算装置的方位角的步骤；

包括根据上述倾角信息的值计算所算出的方位角的可靠性指标的步骤。

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