JP2003065791A - Azimuth angle measuring device and azimuth angle measuring method - Google Patents

Azimuth angle measuring device and azimuth angle measuring method

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JP2003065791A
JP2003065791A JP2001252997A JP2001252997A JP2003065791A JP 2003065791 A JP2003065791 A JP 2003065791A JP 2001252997 A JP2001252997 A JP 2001252997A JP 2001252997 A JP2001252997 A JP 2001252997A JP 2003065791 A JP2003065791 A JP 2003065791A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure an azimuth based on terrestrial magnetism detected using a Hall element. SOLUTION: The reference values Lx, Ly of an x-axis Hall element HEx and a y-axis Hall element HEy are stored in the memory 7 of a correction value, and a correction calculator 6 corrects the output amplifying values Dx, Dy of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy and then fetches only values α, βproportional to each axis component of the terrestrial magnetism using these reference values Lx, Ly.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は方位角計測装置およ
び方位角計測方法に関し、特に、地磁気を検出して方位
を求める場合に適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an azimuth angle measuring device and an azimuth angle measuring method, and is particularly suitable for application in the case of detecting an azimuth by detecting geomagnetism.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話やPDAなどの普及によ
り、歩行者用ナビゲーションシステムのニーズが高まっ
ており、歩行者の現在位置と共に進行方向を計測するた
めの方位センサシステムの需要が高まっている。歩行者
の進行方向を計測するために、従来から行われている方
法として、感度の高いフラックスゲートセンサにより地
磁気を検出して方位を求める方法があった。
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of mobile phones and PDAs, the needs for navigation systems for pedestrians have increased, and the demand for direction sensor systems for measuring the pedestrian's current position as well as the direction of travel has increased. . As a conventional method for measuring the traveling direction of a pedestrian, there has been a method of detecting the terrestrial magnetism by a highly sensitive fluxgate sensor to obtain the azimuth.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フラッ
クスゲートセンサでは、コア材や巻線が使われるため、
装置が大型化するとともに、価格も高価になり、さら
に、携帯電話内で近くにスピーカ等磁気を発生する物が
あった場合には、その磁気によってコア材が飽和してし
まい、地磁気の測定ができなくなるため、歩行者用ナビ
ゲーションシステムなどに用いるには不向きであった。
However, in the fluxgate sensor, since the core material and the winding are used,
The size of the device becomes large and the price becomes expensive. Furthermore, if there is a speaker or other nearby magnet that produces magnetism in the mobile phone, the magnet will saturate the core material, and the measurement of geomagnetism will be possible. Since it cannot be used, it was not suitable for use in a pedestrian navigation system or the like.

【0004】そこで、本発明の目的は、感度の低い磁気
センサを用いたか、近くに地磁気より大きな磁気を発生
する物がある移動機器内に搭載された場合においても、
地磁気から方位を計測することが可能な方位角計測装置
および方位角計測方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to use a magnetic sensor having a low sensitivity or even when the magnetic sensor is mounted in a mobile device having an object which generates a magnetic field larger than the earth's magnetic field nearby.
An azimuth measuring device and an azimuth measuring method capable of measuring the azimuth from the earth's magnetism.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1記載の方位角計測装置によれば、移動
機器内に搭載される方位角計測装置であって、地磁気を
検出する2軸以上の磁気センサと、前記磁気センサの各
軸出力に対する基準値を記憶する第1の補正値記憶部
と、前記磁気センサの出力増幅値から前記基準値を減算
する第1の補正計算部を備えると共に、前記第1の補正
計算部による出力補正値に基づいて、前記移動機器が向
かっている方位を計算する方位角計算部を備えることを
特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the azimuth measuring device according to claim 1 is an azimuth measuring device mounted in a mobile device for detecting geomagnetism. A magnetic sensor having two or more axes, a first correction value storage unit that stores reference values for each axis output of the magnetic sensor, and a first correction calculation unit that subtracts the reference value from an output amplification value of the magnetic sensor. And an azimuth angle calculation unit that calculates the azimuth in which the mobile device is heading, based on the output correction value by the first correction calculation unit.

【0006】また、請求項2記載の方位角計測装置によ
れば、移動機器内に搭載される方位角計測装置であっ
て、地磁気を検出する3軸以上の磁気センサと、前記磁
気センサの各軸出力に対する基準値を記憶する第1の補
正値記憶部と、前記磁気センサの出力増幅値から前記基
準値を減算する第1の補正計算部を備えると共に、2軸
の傾斜センサと、前記傾斜センサの各軸出力値に基づい
て、前記移動機器が水平面に対して傾いている傾斜角を
計算する傾斜角計算部を備えると共に、前記第1の補正
計算部による3軸の磁気センサ出力補正値および前記2
軸の傾斜角計算値に基づいて、前記移動機器が向かって
いる方位を計算する方位角計算部を備えることを特徴と
する。
According to another aspect of the azimuth measuring device of the present invention, the azimuth measuring device is mounted in a mobile device, wherein each of the magnetic sensors has three or more axes for detecting geomagnetism. A first correction value storage unit that stores a reference value for the axis output, a first correction calculation unit that subtracts the reference value from the output amplification value of the magnetic sensor, a two-axis tilt sensor, and the tilt A three-axis magnetic sensor output correction value by the first correction calculation unit is provided, including a tilt angle calculation unit that calculates a tilt angle at which the mobile device is tilted with respect to a horizontal plane based on output values of each axis of the sensor. And the above 2
An azimuth angle calculation unit that calculates an azimuth in which the mobile device is heading based on a calculated value of the tilt angle of the axis is provided.

【0007】また、請求項3記載の方位角計測装置によ
れば、移動機器内に搭載される方位角計測装置であっ
て、地磁気を検出する3軸以上の磁気センサと、前記磁
気センサの各軸出力に対する基準値を記憶する第1の補
正値記憶部と、前記磁気センサの出力増幅値から前記基
準値を減算する第1の補正計算部と、傾斜角を設定する
傾斜角設定手段と、前記第1の補正計算部による3軸以
上の磁気センサ出力補正値および前記傾斜角設定手段に
より設定された傾斜角に基づいて、前記移動機器が向か
っている水平面の方位を計算する方位角計算部を備える
ことを特徴とする。
According to another aspect of the azimuth measuring device of the present invention, the azimuth measuring device is mounted in a mobile device, and the magnetic sensor has three or more axes for detecting geomagnetism, and each of the magnetic sensors. A first correction value storage unit that stores a reference value for the shaft output, a first correction calculation unit that subtracts the reference value from the output amplification value of the magnetic sensor, and an inclination angle setting unit that sets an inclination angle, An azimuth angle calculation unit that calculates the azimuth of a horizontal plane on which the mobile device is heading, based on the output values of the magnetic sensor outputs of three or more axes corrected by the first correction calculation unit and the tilt angle set by the tilt angle setting unit. It is characterized by including.

【0008】また、請求項4記載の方位角計測装置によ
れば、前記第1の補正値記憶部は、前記移動機器の使用
状態に対応した複数の基準値を記憶し、前記第1の補正
計算部は、前記移動機器の使用状態に対応した基準値を
選択して減算を行うことを特徴とする。また、請求項5
記載の方位角計測装置によれば、移動機器内に搭載され
る方位角計測装置であって、前記2軸以上の磁気センサ
の感度比を記憶する第2の補正値記憶部をさらに備える
と共に、前記磁気センサの出力値に記感度比を乗算する
第2の補正計算部を備えることを特徴とする。
Further, according to the azimuth angle measuring device of the fourth aspect, the first correction value storage unit stores a plurality of reference values corresponding to a usage state of the mobile device, and the first correction value storage unit stores the plurality of reference values. The calculation unit is characterized by selecting a reference value corresponding to the usage state of the mobile device and performing the subtraction. In addition, claim 5
According to the azimuth measuring device described in the above, the azimuth measuring device is mounted in a mobile device, and further includes a second correction value storage unit that stores a sensitivity ratio of the magnetic sensors of two or more axes, It is characterized by further comprising a second correction calculation unit that multiplies the output value of the magnetic sensor by the sensitivity ratio.

【0009】また、請求項6記載の方位角計測装置によ
れば、移動機器内に搭載される方位角計測装置であっ
て、前記2軸以上の磁気センサの出力増幅値から前記基
準値を減算した出力補正値を積算平均する積算平均部を
備えることを特徴とする。また、請求項7記載の方位角
計測装置によれば、前記磁気センサの内少なくとも1つ
は、ホール素子であることを特徴とする。
According to another aspect of the azimuth measuring device of the present invention, the azimuth measuring device is installed in a mobile device, and the reference value is subtracted from the output amplified values of the magnetic sensors of two or more axes. An integrated averaging unit that integrates and averages the output correction values is provided. Further, according to the azimuth measuring device of the seventh aspect, at least one of the magnetic sensors is a Hall element.

【0010】また、請求項8記載の方位角計測装置によ
れば、前記ホール素子を駆動する電源の入力端子と、前
記ホール素子の電圧出力端子の接続を切り替えるチョッ
パ部を備えると共に、前記チョッパ部を利用して前記ホ
ール素子の出力に含まれるオフセットの大部分を相殺し
た後に、前記基準値を減算する第3の補正計算部を備え
ることを特徴とする。
Further, according to the azimuth measuring device of the present invention, a chopper part for switching the connection between the input terminal of the power source for driving the hall element and the voltage output terminal of the hall element is provided, and the chopper part is provided. Is used to offset most of the offset included in the output of the Hall element, and then the third correction calculation unit that subtracts the reference value is provided.

【0011】また、請求項9記載の方位角計測方法によ
れば、移動機器内に搭載された、地磁気を検出する2軸
以上の磁気センサの各軸出力から、あらかじめ記憶して
いた各軸の基準値を減算した補正値に基づいて、前記移
動機器が向かっている方位を計算することを特徴とす
る。
Further, according to the azimuth measuring method of the ninth aspect, from the respective axis outputs of the magnetic sensors of two or more axes which detect the geomagnetism, which are installed in the mobile equipment, the respective axes stored in advance are stored. The azimuth in which the mobile device is heading is calculated based on the correction value obtained by subtracting the reference value.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る方
位角計測装置および方位角計測方法について図面を参照
しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係
る方位角計測装置の構成を示すブロック図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An azimuth measuring device and an azimuth measuring method according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an azimuth angle measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【0013】図1において、2軸磁気センサ1、チョッ
パ部2、磁気センサ駆動電源部3、差動入力アンプ4、
A/D変換部5、補正計算部6、補正値記憶部7および
方位角計算部8が設けられ、2軸磁気センサ1には、x
軸ホール素子HExおよびy軸ホール素子HEyが設け
られている。ここで、x軸ホール素子HExおよびy軸
ホール素子HEyは地磁気を検出するためのもので、例
えば、InSbやInAs、GaAsなどの化合物半導
体系であることが好ましい。
In FIG. 1, a biaxial magnetic sensor 1, a chopper section 2, a magnetic sensor drive power source section 3, a differential input amplifier 4,
An A / D conversion unit 5, a correction calculation unit 6, a correction value storage unit 7, and an azimuth angle calculation unit 8 are provided, and the biaxial magnetic sensor 1 has x
An axial Hall element HEx and a y-axis Hall element HEy are provided. Here, the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are for detecting geomagnetism, and are preferably compound semiconductors such as InSb, InAs, and GaAs.

【0014】チョッパ部2はx軸ホール素子HExおよ
びy軸ホール素子HEyを駆動する端子を切り換えるた
めのもので、磁気センサ駆動電源部3から出力された駆
動電圧をx軸ホール素子HExおよびy軸ホール素子H
Eyに印加する。ここで、チョッパ部2は、例えば、9
0°チョッパ駆動や360°チョッパ駆動などを用いる
ことができる。なお、90°チョッパ駆動では、x軸ホ
ール素子HExおよびy軸ホール素子HEyを駆動する
際に、x軸ホール素子HExおよびy軸ホール素子HE
yの出力に含まれるホール素子自身のオフセット項を大
部分キャンセルすることができる。
The chopper section 2 is for switching the terminals for driving the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy, and the drive voltage output from the magnetic sensor drive power source section 3 is applied to the x-axis Hall element HEx and the y-axis. Hall element H
Apply to Ey. Here, the chopper unit 2 is, for example, 9
A 0 ° chopper drive or a 360 ° chopper drive can be used. In the 90 ° chopper drive, when driving the x-axis hall element HEx and the y-axis hall element HEy, the x-axis hall element HEx and the y-axis hall element HEy are driven.
Most of the offset term of the Hall element itself included in the output of y can be canceled.

【0015】また、360°チョッパ駆動では、x軸ホ
ール素子HExおよびy軸ホール素子HEyの出力に含
まれるホール素子自身のオフセット項だけでなく、後段
のアンプ自身による電気的なオフセット項もキャンセル
することができる。図2は、本発明の一実施形態に係る
チョッパ部2の360°チョッパ駆動方法および出力信
号を示す図である。
Further, in the 360 ° chopper drive, not only the offset term of the Hall element itself included in the outputs of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy but also the electrical offset term of the amplifier itself in the subsequent stage is canceled. be able to. FIG. 2 is a diagram showing a 360 ° chopper driving method and output signals of the chopper unit 2 according to the embodiment of the present invention.

【0016】図2において、x軸ホール素子HExおよ
びy軸ホール素子HEyには4つの端子T1〜T4が設
けられている。そして、360°チョッパ駆動方法で
は、4つの位相ごとに、入力端子および出力端子を切り
換えながら、x軸ホール素子HExおよびy軸ホール素
子HEyを駆動する。ここで、位相が0°の場合は、x
軸ホール素子HExおよびy軸ホール素子HEyの各端
子T1、T3を入力端子として使い、端子T3をLOW
レベルに設定するとともに、端子T1をHighレベル
に設定する。そして、x軸ホール素子HExおよびy軸
ホール素子HEyの各端子T2、T4を出力端子として
使い、端子T2から電圧V1を取り出すとともに、端子
T4から電圧V2を取り出すことにより、差動増幅後の
出力D0=(V1−V2)として、D0=(H1+H2
+F1+F2)+F3という値を得ることができる。
In FIG. 2, the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are provided with four terminals T1 to T4. Then, in the 360 ° chopper driving method, the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are driven while switching the input terminal and the output terminal for every four phases. Here, when the phase is 0 °, x
The terminals T1 and T3 of the axial Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are used as input terminals, and the terminal T3 is LOW.
The terminal T1 is set to the high level while being set to the level. Then, by using the terminals T2 and T4 of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy as output terminals, and taking out the voltage V1 from the terminal T2 and taking out the voltage V2 from the terminal T4, the output after differential amplification is obtained. As D0 = (V1-V2), D0 = (H1 + H2
The value + F1 + F2) + F3 can be obtained.

【0017】ただし、H1は、地磁気等移動機器外部に
起因する磁界のホール素子感磁軸成分に比例するホール
電圧、H2は、スピーカの磁石等移動機器内部に起因す
る磁気のホール素子感磁軸成分に比例するホール電圧、
F1は、入力端子・出力端子の位相を90度回転させた
時に、ホール電圧に対して符号が反転するx軸ホール素
子HExおよびy軸ホール素子HEyのオフセット電
圧、F2は、入力端子・出力端子の位相を90度回転さ
せた時に、ホール電圧に対して符号が変わらないx軸ホ
ール素子HExおよびy軸ホール素子HEyのオフセッ
ト電圧であり、通常は、F1≫F2であって、F1がホ
ール素子自身のオフセット電圧の大部分を占めている。
また、F3は、差動入力アンプ4のオフセット電圧であ
る。
However, H1 is a Hall voltage proportional to the Hall element magnetic sensitive axis component of the magnetic field originating outside the mobile equipment such as the earth magnetism, and H2 is a magnetic Hall element magnetic sensitive axis originating inside the mobile equipment such as the magnet of the speaker. Hall voltage proportional to the component,
F1 is an offset voltage of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy whose sign is inverted with respect to the Hall voltage when the phase of the input terminal / output terminal is rotated by 90 degrees, and F2 is an input terminal / output terminal. Is an offset voltage of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy whose sign does not change with respect to the Hall voltage when the phase is rotated by 90 degrees. Usually, F1 >> F2, and F1 is the Hall element. It accounts for most of its own offset voltage.
Further, F3 is an offset voltage of the differential input amplifier 4.

【0018】位相が90°の場合は、x軸ホール素子H
Exおよびy軸ホール素子HEyの各端子T2、T4を
入力端子として使い、端子T4をLOWレベルに設定す
るとともに、端子T2をHighレベルに設定する。そ
して、x軸ホール素子HExおよびy軸ホール素子HE
yの各端子T1、T3を出力端子として使い、端子T1
から電圧V1を取り出すとともに、端子T3から電圧V
2を取り出すことにより、差動増幅後の出力D90=
(V1−V2)として、D90=(H1+H2−F1+
F2)+F3という値を得ることができる。
When the phase is 90 °, the x-axis Hall element H
The terminals T2 and T4 of the Ex and y-axis Hall element HEy are used as input terminals, the terminal T4 is set to the LOW level, and the terminal T2 is set to the High level. Then, the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HE
Using each terminal T1 and T3 of y as an output terminal,
Voltage V1 from the terminal T3
By taking 2 out, the output D90 after differential amplification =
As (V1-V2), D90 = (H1 + H2-F1 +
A value of F2) + F3 can be obtained.

【0019】位相が180°の場合は、x軸ホール素子
HExおよびy軸ホール素子HEyの各端子T3、T1
を入力端子として使い、端子T1をLOWレベルに設定
するとともに、端子T3をHighレベルに設定する。
そして、x軸ホール素子HExおよびy軸ホール素子H
Eyの各端子T2、T4を出力端子として使い、端子T
2から電圧V1を取り出すとともに、端子T4から電圧
V2を取り出すことにより、差動増幅後の出力D180
=(V1−V2)として、D180=−(H1+H2+
F1+F2)+F3という値を得ることができる。
When the phase is 180 °, the respective terminals T3 and T1 of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy.
Is used as an input terminal, the terminal T1 is set to the LOW level, and the terminal T3 is set to the High level.
The x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element H
Using each terminal T2 and T4 of Ey as an output terminal,
By taking out the voltage V1 from the terminal 2 and the voltage V2 from the terminal T4, the output D180 after the differential amplification is obtained.
= (V1-V2), D180 =-(H1 + H2 +
The value F1 + F2) + F3 can be obtained.

【0020】位相が270°の場合は、x軸ホール素子
HExおよびy軸ホール素子HEyの各端子T4、T2
を入力端子として使い、端子T2をLOWレベルに設定
するとともに、端子T4をHighレベルに設定する。
そして、x軸ホール素子HExおよびy軸ホール素子H
Eyの各端子T1、T3を出力端子として使い、端子T
1から電圧V1を取り出すとともに、端子T3から電圧
V2を取り出すことにより、差動増幅後の出力D360
=(V1−V2)として、D360=−(H1+H2−
F1+F2)+F3という値を得ることができる。
When the phase is 270 °, the respective terminals T4 and T2 of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy.
Is used as an input terminal, the terminal T2 is set to the LOW level, and the terminal T4 is set to the High level.
The x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element H
Using each terminal T1 and T3 of Ey as an output terminal,
By taking out the voltage V1 from the terminal 1 and the voltage V2 from the terminal T3, the output D360 after the differential amplification is obtained.
= (V1-V2), D360 =-(H1 + H2-
The value F1 + F2) + F3 can be obtained.

【0021】そして、これらの出力を以下の式で計算す
ることにより、x軸ホール素子HExおよびy軸ホール
素子HEyのオフセット項の大部分およびアンプの電気
的オフセット項をキャンセルして、x軸ホール素子HE
xおよびy軸ホール素子HEyの出力から、回路的にキ
ャンセル可能なオフセット項を減じて、温度変化等によ
る出力の変化を少なくすることができる。
Then, by calculating these outputs by the following equations, most of the offset terms of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy and the electrical offset term of the amplifier are canceled, and the x-axis Hall element HEx is canceled. Element HE
It is possible to reduce an offset term that can be canceled in terms of a circuit from the output of the x- and y-axis Hall element HEy, and reduce a change in the output due to a temperature change or the like.

【0022】(D0+D90−D180−D360)=
H1+H2+F2 次に、図1において、x軸ホール素子HExおよびy軸
ホール素子HEyから出力された信号は、差動入力アン
プ4で増幅され、ここで増幅された出力増幅値Dx、D
yがA/D変換部5でデジタル信号に変換された後、補
正計算部6に入力される。
(D0 + D90-D180-D360) =
H1 + H2 + F2 Next, in FIG. 1, the signals output from the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are amplified by the differential input amplifier 4, and the output amplification values Dx, D amplified here.
After y is converted into a digital signal by the A / D converter 5, it is input to the correction calculator 6.

【0023】ここで、補正値記憶部7には、上記H2+
F2に相当するx軸ホール素子HExおよびy軸ホール
素子HEyの基準値Lx、Lyが記憶され、補正計算部
6は、この基準値Lx、Lyを用いることにより、x軸
ホール素子HExおよびy軸ホール素子HEyの出力増
幅値Dx、Dyを補正し、上記H1に相当する地磁気の
各軸成分に比例した値α、βだけを取り出す。
Here, the correction value storage unit 7 stores the above H2 +
The reference values Lx and Ly of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy corresponding to F2 are stored, and the correction calculation unit 6 uses the reference values Lx and Ly to calculate the x-axis Hall element HEx and the y-axis. The output amplification values Dx and Dy of the Hall element HEy are corrected, and only the values α and β proportional to each axial component of the geomagnetism corresponding to the above H1 are extracted.

【0024】なお、補正値記憶部7に記憶される基準値
Lx、Lyとして、方位角計測装置を携帯機器に入れた
状態で、チョッパ駆動して測定したx軸ホール素子HE
xおよびy軸ホール素子HEyの基準値Lx、Lyを記
憶させることができる。そして、補正計算部6は、x軸
ホール素子HExおよびy軸ホール素子HEyの出力増
幅値Dx、Dyから、この基準値Lx、Lyを減算する
ことにより、x軸ホール素子HExおよびy軸ホール素
子HEyの出力から、地磁気の各軸成分に比例した値
α、βだけを取り出すことができる。
As the reference values Lx and Ly stored in the correction value storage unit 7, the x-axis Hall element HE measured by driving the chopper with the azimuth angle measuring device in a portable device.
The reference values Lx and Ly of the x- and y-axis Hall element HEy can be stored. Then, the correction calculation unit 6 subtracts the reference values Lx and Ly from the output amplification values Dx and Dy of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy to obtain the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element. From the output of HEy, only the values α and β proportional to each axial component of the earth's magnetism can be extracted.

【0025】補正計算部6において地磁気の各軸成分に
比例した値α、βが取り出されると、この値α、βは方
位角計算部7に出力される。そして、方位角計算部7
は、地磁気の各軸成分に比例した値α、βの符号と、θ
=arcTAN(β/α)の式に基づいて、方位角θを
算出する。これにより、たとえ地磁気から得られる信号
が微弱なため、チョッパ部2でオフセットをキャンセル
した後の残留オフセット値が、信号成分と同等レベル以
上残っている場合においても、また、携帯機器の近く
に、スピーカ等地磁気より大きい磁気を発生するものが
ある場合においても、方位角の算出を行うことが可能と
なる。
When the correction calculator 6 obtains the values α and β proportional to the axial components of the earth's magnetism, the values α and β are output to the azimuth calculator 7. And the azimuth calculator 7
Is the sign of the values α and β proportional to each axial component of the geomagnetism, and θ
= ArcTAN (β / α), the azimuth angle θ is calculated. As a result, even if the residual offset value after canceling the offset in the chopper unit 2 remains at a level equal to or higher than the signal component, even if the signal obtained from the geomagnetism is weak, it is It is possible to calculate the azimuth angle even when there is a speaker or the like that generates a magnetism larger than the earth magnetism.

【0026】図3は、図1の補正計算部6および方位角
算出部8の動作例を示すフローチャートである。図3に
おいて、補正計算部6は、x軸ホール素子HExおよび
y軸ホール素子HEyの出力増幅値Dx、Dyを取得す
ると(ステップS1)、x軸ホール素子HExおよびy
軸ホール素子HEyの基準値Lx、Lyを補正値記憶部
7から取得する(ステップS2)。
FIG. 3 is a flow chart showing an operation example of the correction calculator 6 and the azimuth calculator 8 of FIG. In FIG. 3, when the correction calculation unit 6 acquires the output amplification values Dx and Dy of the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy (step S1), the x-axis Hall elements HEx and y are obtained.
The reference values Lx and Ly of the axial Hall element HEy are acquired from the correction value storage unit 7 (step S2).

【0027】次に、補正計算部6は、x軸ホール素子H
Exおよびy軸ホール素子HEyの出力増幅値Dx、D
yから基準値Lx、Lyを減算することにより、地磁気
の各軸成分に比例した値α、βだけを取り出し(ステッ
プS3)、方位角算出部8に出力する。次に、方位角算
出部8は、地磁気の各軸成分に比例した値α、βを用い
ることにより、方位角θを算出し(ステップS4)、算
出した方位角θを出力する(ステップS5)。
Next, the correction calculator 6 determines the x-axis Hall element H.
Output amplification values Dx, D of the Ex and y-axis Hall element HEy
By subtracting the reference values Lx and Ly from y, only values α and β proportional to each axial component of the earth's magnetism are extracted (step S3) and output to the azimuth angle calculation unit 8. Next, the azimuth angle calculation unit 8 calculates the azimuth angle θ by using the values α and β proportional to each axial component of the geomagnetism (step S4), and outputs the calculated azimuth angle θ (step S5). .

【0028】図4は、本発明の第2実施形態に係る方位
角計測装置の構成を示すブロック図である。図4におい
て、図1の補正計算部6の後段には、補正計算部6から
出力された信号を積算平均するための積算平均部9が設
けられている。そして、方位角計算部8は、この積算平
均値に基づいて方位角θを算出する。
FIG. 4 is a block diagram showing the arrangement of an azimuth angle measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, a cumulative averaging unit 9 for cumulatively averaging the signals output from the correction calculation unit 6 is provided at the subsequent stage of the correction calculation unit 6 in FIG. 1. Then, the azimuth calculation unit 8 calculates the azimuth θ based on the integrated average value.

【0029】通常、携帯機器、特に、携帯電話等電源容
量に限りがある機器の場合には、消費電力を抑えたり、
計算速度を速めたりするために、固定小数点演算を行う
ことが多い。このような場合、ホール素子の出力から基
準値を減算して、絶対値を小さくした後に積算平均を行
うことにより、計算のオーバーフローを防ぎ、計算精度
を高く保つことが容易になる。
Usually, in the case of a portable device, especially a device such as a mobile phone having a limited power supply capacity, the power consumption is suppressed,
Fixed-point arithmetic is often performed to speed up the calculation. In such a case, by subtracting the reference value from the output of the Hall element, reducing the absolute value, and then performing the integration averaging, it is easy to prevent calculation overflow and keep the calculation accuracy high.

【0030】これにより、地磁気の各軸成分に比例した
値α、βのみを積算平均して、S/N比を向上させるこ
とができ、感度の低いx軸ホール素子HExおよびy軸
ホール素子HEyを用いた場合においても、歩行者の進
行方向を計測するために必要な角度分解能を確保するこ
とができる。図5は、本発明の第3実施形態に係る方位
角計測装置の構成を示すブロック図である。
As a result, only the values α and β proportional to each axial component of the earth's magnetism are integrated and averaged to improve the S / N ratio, and the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy with low sensitivity can be improved. Even in the case of using, the angular resolution necessary for measuring the traveling direction of the pedestrian can be secured. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the azimuth angle measuring device according to the third embodiment of the present invention.

【0031】図5において、3軸磁気センサ11、チョ
ッパ部12、磁気センサ駆動電源部13、差動入力アン
プ14、A/D変換部15、補正計算部16、補正値記
憶部17、方位角計算部18、積算平均部19、傾斜角
計算部2F2軸傾斜センサ21および傾斜センサ駆動電
源部22が設けられ、3軸磁気センサ11には、x軸ホ
ール素子HEx、y軸ホール素子HEyおよびz軸ホー
ル素子HEzが設けられている。
In FIG. 5, the triaxial magnetic sensor 11, the chopper unit 12, the magnetic sensor driving power supply unit 13, the differential input amplifier 14, the A / D conversion unit 15, the correction calculation unit 16, the correction value storage unit 17, the azimuth angle. A calculation unit 18, an integrated averaging unit 19, a tilt angle calculation unit 2F, a biaxial tilt sensor 21 and a tilt sensor drive power supply unit 22 are provided, and the triaxial magnetic sensor 11 includes an x-axis Hall element HEx, a y-axis Hall element HEy, and a z-axis Hall element HEy. A shaft Hall element HEz is provided.

【0032】なお、x軸ホール素子HEx、y軸ホール
素子HEyおよびz軸ホール素子HEzは地磁気を検出
するためのもので、例えば、InSbやInAs、Ga
Asなどの化合物半導体系であることが好ましい。ここ
で、x軸ホール素子HEx、y軸ホール素子HEyおよ
びz軸ホール素子HEzはチョッパ部12により駆動端
子が入れ換えられる。そして、x軸ホール素子HEx、
y軸ホール素子HEyおよびz軸ホール素子HEzから
出力された信号は、差動入力アンプ14で増幅され、こ
こで増幅された出力増幅値Dx、Dy、DzがA/D変
換部15でデジタル信号に変換された後、補正計算部1
6に入力される。
The x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are for detecting the earth's magnetism, for example, InSb, InAs, Ga.
A compound semiconductor system such as As is preferable. Here, the drive terminals of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are replaced by the chopper section 12. Then, the x-axis Hall element HEx,
The signals output from the y-axis Hall element HEy and the z-axis Hall element HEz are amplified by the differential input amplifier 14, and the output amplification values Dx, Dy, Dz amplified here are digital signals by the A / D converter 15. After being converted to
6 is input.

【0033】また、2軸傾斜センサ21は、方位角計測
装置が搭載される携帯端末の傾きを計測し、その計測結
果Ka、Kbを補正計算部16に出力する。ここで、補
正値記憶部17には、x軸ホール素子HEx、y軸ホー
ル素子HEyおよびz軸ホール素子HEzの基準値L
x、Ly、Lzに加え、x軸ホール素子HEx、y軸ホ
ール素子HEyおよびz軸ホール素子HEzの感度比G
x、Gy、Gzが記憶される。
The biaxial tilt sensor 21 measures the tilt of the mobile terminal equipped with the azimuth measuring device and outputs the measurement results Ka and Kb to the correction calculator 16. Here, the correction value storage unit 17 stores the reference value L of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz.
In addition to x, Ly, and Lz, the sensitivity ratio G of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz
x, Gy, and Gz are stored.

【0034】そして、補正計算部16は、これらの基準
値Lx、Ly、Lzおよび感度比Gx、Gy、Gzを用
いることにより、x軸ホール素子HEx、y軸ホール素
子HEyおよびz軸ホール素子HEzの出力増幅値D
x、Dy、Dzを補正し、地磁気の各軸成分に比例した
値α、β、γだけを取り出す。図6は、本発明の一実施
形態に係る基準値Lx、Ly、Lzおよび感度比Gx、
Gy、Gzの一例を示す図である。
Then, the correction calculator 16 uses the reference values Lx, Ly, Lz and the sensitivity ratios Gx, Gy, Gz to determine the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy and the z-axis Hall element HEz. Output amplification value D
x, Dy, Dz are corrected, and only the values α, β, γ proportional to each axial component of the earth's magnetism are extracted. FIG. 6 shows reference values Lx, Ly, Lz and a sensitivity ratio Gx according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows an example of Gy and Gz.

【0035】図6において、各ホール素子HEx、HE
y、HEzの地磁気感度値(地磁気水平成分の最大値に
対応する各ホール素子HEx、HEy、HEzの出力
値)は、17.3、15.9、18.0である。また、
方位角計測装置を携帯機器に入れる前の状態で、チョッ
パ駆動なしで測定した各ホール素子HEx、HEy、H
Ezのオフセット値(mV)は、−164.5、3F
1.1、1064.0、方位角計測装置を携帯機器に入
れる前の状態で、チョッパ駆動ありで測定した各ホール
素子HEx、HEy、HEzのオフセット値(mV)
は、25.3、22.8、16.8、方位角計測装置を
携帯機器に入れた後の状態で、チョッパ駆動なしで測定
した各ホール素子HEx、HEy、HEzのオフセット
値(mV)は、−58.1、253.8、774.7、
方位角計測装置を携帯機器に入れる前の状態で、チョッ
パ駆動ありで測定した各ホール素子HEx、HEy、H
Ezのオフセット値(mV)は、131.7、−24.
4、−272.5である。
In FIG. 6, each Hall element HEx, HE
The geomagnetic sensitivity values of y and HEz (output values of the Hall elements HEx, HEy, and HEz corresponding to the maximum value of the geomagnetic horizontal component) are 17.3, 15.9, and 18.0. Also,
Hall elements HEx, HEy, H measured without driving the chopper in a state before putting the azimuth measuring device into the portable device.
The offset value (mV) of Ez is -164.5, 3F
1.1, 1064.0, offset value (mV) of each Hall element HEx, HEy, HEz measured with a chopper driven in a state before the azimuth angle measuring device is put in the portable device.
25.3, 22.8, 16.8, the offset value (mV) of each Hall element HEx, HEy, HEz measured without the chopper drive in the state after the azimuth angle measuring device is put in the portable device. , -58.1, 253.8, 774.7,
Hall elements HEx, HEy, H measured with a chopper driven in a state before the azimuth measuring device is put in a portable device.
The offset values (mV) of Ez are 131.7, -24.
4 and -272.5.

【0036】なお、ホール素子HEx、HEy、HEz
は、旭化成電子(株)製:HW105Cを用い、駆動電
圧:1.0V、差動入力アンプゲイン:500倍とし
た。また、地磁気感度値として、ホール素子感磁軸が水
平になるように配置し、水平面で1周等速回転させて、
この時の最大出力と最小出力との差を2で割った値を用
いた。
Hall elements HEx, HEy, HEz
Was manufactured by Asahi Kasei Denshi KK: HW105C, and the driving voltage was 1.0 V and the differential input amplifier gain was 500 times. Also, as the geomagnetic sensitivity value, the Hall element is arranged so that the magnetic sensitive axis is horizontal, and is rotated at a constant speed on the horizontal plane for one revolution,
A value obtained by dividing the difference between the maximum output and the minimum output at this time by 2 was used.

【0037】また、オフセット値として、ホール素子感
磁軸が水平になるように配置し、水平面で1周等速回転
させて、この時の出力を1周積分平均した値を用いた。
このように、ホール素子の地磁気感度値は、同一製品を
用いた場合においても、各ホール素子HEx、HEy、
HEzごとにばらつきがあり、地磁気などのように微弱
な信号を計測する場合には無視できない。
Further, as the offset value, a value obtained by arranging the Hall element magnetic sensitive axis so as to be horizontal, rotating at a constant speed on the horizontal plane for one revolution, and integrating and averaging the outputs at this time for one revolution was used.
As described above, even if the same product is used, the geomagnetic sensitivity values of the Hall elements are equal to those of the Hall elements HEx, HEy,
There is a variation for each HEz, which cannot be ignored when a weak signal such as geomagnetism is measured.

【0038】また、携帯機器のスピーカなどに使用され
る磁石からの磁気の影響のため、方位角計測装置を携帯
機器に入れる前後で、各ホール素子HEx、HEy、H
Ezのオフセット値は大きく異なり、その差はチョッパ
を用いた場合においても、地磁気を測定した場合の各ホ
ール素子HEx、HEy、HEzの信号成分と同等レベ
ルかそれ以上ある。
Further, due to the influence of magnetism from the magnet used for the speaker of the portable equipment, the Hall elements HEx, HEy, H are placed before and after the azimuth measuring device is put in the portable equipment.
The offset value of Ez is greatly different, and the difference is equal to or higher than the signal components of the Hall elements HEx, HEy, and HEz when the earth magnetism is measured even when the chopper is used.

【0039】このため、方位角計測装置を携帯機器に搭
載して使用する場合、各ホール素子HEx、HEy、H
Ezの感度補正値(比率の逆数)および位角計測装置を
携帯機器に入れた後の状態で測定した基準値を補正値記
憶部17に記憶する。そして、図5の補正計算部16
は、x軸ホール素子HEx、y軸ホール素子HEyおよ
びz軸ホール素子HEzの出力増幅値Dx、Dyを、補
正値記憶部17に記憶されている感度補正値および方位
角計測装置を携帯機器に入れた後の状態で測定した基準
値を用いて補正する。
Therefore, when the azimuth angle measuring device is mounted on a portable device for use, the Hall elements HEx, HEy, H
The correction value storage unit 17 stores the Ez sensitivity correction value (reciprocal of the ratio) and the reference value measured after the position angle measuring device is put in the portable device. Then, the correction calculator 16 of FIG.
Is a sensitivity correction value and an azimuth angle measurement device stored in the correction value storage unit 17 in the portable device, the output amplification values Dx and Dy of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz. Correct using the reference value measured after insertion.

【0040】そして、方位角計算部18は、その補正後
の地磁気の3軸データα、β、γと、傾斜角計算部20
で算出された2軸の傾斜角φ、ηとを用いることによ
り、方位角θを算出する。これにより、方位角計測装置
が搭載された携帯端末が傾いている場合においても、微
弱な地磁気を用いて方位を算出することができる。
Then, the azimuth calculation unit 18 calculates the corrected three-axis geomagnetic data α, β, γ and the inclination angle calculation unit 20.
The azimuth angle θ is calculated by using the inclination angles φ and η of the two axes calculated in step 1. As a result, even when the mobile terminal equipped with the azimuth measuring device is tilted, the azimuth can be calculated using the weak geomagnetism.

【0041】なお、図6の実施形態では、方位角計測装
置を携帯機器に入れる前後で、各ホール素子HEx、H
Ey、HEzのオフセット値が大きく異なる例について
示したが、各ホール素子HEx、HEy、HEzのオフ
セット値は、方位角計測装置を携帯機器に入れる前後ば
かりでなく、携帯機器の使用状態によっても異なる。例
えば、折り畳み式の携帯電話では、携帯電話を折り畳ん
だ状態と、携帯電話を閉じた状態とでは、各ホール素子
HEx、HEy、HEzのオフセット値が異なる。
In the embodiment of FIG. 6, before and after the azimuth measuring device is placed in the portable device, the Hall elements HEx, H
Although the example in which the offset values of Ey and HEz are greatly different is shown, the offset values of the Hall elements HEx, HEy, and HEz are different not only before and after the azimuth measuring device is inserted into the mobile device but also depending on the usage state of the mobile device. . For example, in a foldable mobile phone, the offset values of the Hall elements HEx, HEy, and HEz are different between when the mobile phone is folded and when the mobile phone is closed.

【0042】このため、各ホール素子HEx、HEy、
HEzについて、携帯機器の使用状態ごとの複数のオフ
セット値を補正値記憶部17に記憶し、方位計算部16
が現在の携帯機器の使用状態に対応したオフセット値を
選択して、方位を算出するようにしてもよい。ここで、
感度とオフセットが補正された3軸の地磁気データα、
β、γおよび2軸の傾斜角データφ、ηを用いて方位角
θを算出する場合、以下の計算アルゴリズムを用いるこ
とができる。
Therefore, each Hall element HEx, HEy,
Regarding HEz, a plurality of offset values for each usage state of the mobile device are stored in the correction value storage unit 17, and the azimuth calculation unit 16
May calculate an azimuth by selecting an offset value corresponding to the current usage state of the mobile device. here,
3-axis geomagnetic data α with corrected sensitivity and offset,
When calculating the azimuth angle θ using β, γ and the inclination angle data φ, η of the two axes, the following calculation algorithm can be used.

【0043】図7は、方位角θを算出する場合の地磁気
ベクトルと回転軸の関係を示す図である。図7におい
て、地磁気ベクトル(x、y、z)に対応してTMx軸
を設定し、このTMx軸に直交する2軸をTMy軸、T
Mz軸とする。また、方位角計測装置を携帯端末10に
搭載して用いる場合において、地磁気ベクトル(x、
y、z)に対する携帯端末10の方位をθ、俯角をδと
する。また、携帯端末10は水平面から長手方向にφ、
短手方向にηだけ傾いているものとする。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the geomagnetic vector and the rotation axis when calculating the azimuth angle θ. In FIG. 7, the TMx axis is set corresponding to the geomagnetic vector (x, y, z), and the two axes orthogonal to the TMx axis are TMy axis, T
Let it be the Mz axis. When the azimuth measuring device is mounted on the mobile terminal 10 and used, the geomagnetic vector (x,
The azimuth of the mobile terminal 10 with respect to y, z) is θ, and the depression angle is δ. In addition, the mobile terminal 10 is φ from the horizontal plane in the longitudinal direction,
It is assumed that η is inclined in the lateral direction.

【0044】そして、俯角δを補正するために、TMy
軸の周りに、−δだけ回転させ、この回転後の軸をH
X、HY、HZとする。次に、HZ軸の周りに、θだけ
回転させ、この回転後の軸をM1x、M1y、M1zと
する。次に、M1y軸の周りに、−φだけ回転させ、こ
の回転後の軸をM2x、M2y、M2zとし、さらに、
M2x軸の周りに、−ηだけ回転させる。
Then, in order to correct the depression angle δ, TMy
Rotate -δ around the axis, and rotate the axis after this by H
X, HY, and HZ. Next, it is rotated by θ around the HZ axis, and the axes after this rotation are designated as M1x, M1y, and M1z. Next, rotate by -φ around the M1y axis, and set the axes after this rotation as M2x, M2y, and M2z.
Rotate -η around the M2x axis.

【0045】これらの回転により、地磁気ベクトル
(x、y、z)と各ホール素子H1〜H3からの出力
(α、β、γ)との間には、以下の(1)式が成り立
つ。
By these rotations, the following equation (1) is established between the geomagnetic vector (x, y, z) and the outputs (α, β, γ) from the Hall elements H1 to H3.

【0046】[0046]

【数1】 [Equation 1]

【0047】そして、地磁気ベクトル(x、y、z)=
(1、0、0)の関係より、各ホール素子H1〜H3か
らの出力(α、β、γ)を求めると、以下の(2)式が
得られる。
Then, the geomagnetic vector (x, y, z) =
When the outputs (α, β, γ) from the Hall elements H1 to H3 are obtained from the relationship of (1, 0, 0), the following equation (2) is obtained.

【0048】[0048]

【数2】 [Equation 2]

【0049】次に、(2)式のαの式を変形すると、以
下の(3)式が得られる。
Next, by modifying the expression of α in the expression (2), the following expression (3) is obtained.

【0050】[0050]

【数3】 [Equation 3]

【0051】次に、(3)式を(2)式のβ、γの式に
代入すると、以下の(4)、(5)式が得られる。
Next, by substituting the equation (3) into the equations β and γ in the equation (2), the following equations (4) and (5) are obtained.

【0052】[0052]

【数4】 [Equation 4]

【0053】次に、(4)、(5)式からcos(δ)
を求めると、以下の(6)式が得られる。
Next, from equations (4) and (5), cos (δ)
By obtaining, the following equation (6) is obtained.

【0054】[0054]

【数5】 [Equation 5]

【0055】次に、(6)式を変形して方位角θを求め
ると、以下の(7)式が得られる。
Next, by transforming the equation (6) to obtain the azimuth angle θ, the following equation (7) is obtained.

【0056】[0056]

【数6】 [Equation 6]

【0057】このように、3軸の地磁気データα、β、
γおよび2軸の傾斜角データφ、ηを用いることによ
り、俯角δを用いることなく、方位角θを算出すること
ができる。図8は、図5の補正計算部16、傾斜角計算
部20および方位角算出部18の動作例を示すフローチ
ャートである。
Thus, the triaxial geomagnetic data α, β,
By using γ and biaxial tilt angle data φ and η, the azimuth angle θ can be calculated without using the depression angle δ. FIG. 8 is a flowchart showing an operation example of the correction calculation unit 16, the tilt angle calculation unit 20, and the azimuth angle calculation unit 18 of FIG.

【0058】図8において、補正計算部16は、x軸ホ
ール素子HEx、y軸ホール素子HEyおよびz軸ホー
ル素子HEzの出力増幅値Dx、Dy、Dzを取得する
と(ステップS11)、x軸ホール素子HEx、y軸ホ
ール素子HEyおよびz軸ホール素子HEzの基準値L
x、Ly、Lzを補正値記憶部17から取得する(ステ
ップS12)。
In FIG. 8, the correction calculator 16 acquires the output amplification values Dx, Dy, Dz of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz (step S11), and then the x-axis Hall element HEx. Reference value L of the element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz
x, Ly, and Lz are acquired from the correction value storage unit 17 (step S12).

【0059】次に、補正計算部16は、x軸ホール素子
HEx、y軸ホール素子HEyおよびz軸ホール素子H
Ezの出力増幅値Dx、Dy、Dzから基準値Lx、L
y、Lzを減算する(ステップS13)。そして、x軸
ホール素子HEx、y軸ホール素子HEyおよびz軸ホ
ール素子HEzの感度比Gx、Gy、Gzを用いて減算
結果を補正し、地磁気の各軸成分に比例した値α、β、
γだけを取り出した後(ステップS14)、方位角計算
部18に出力する。
Next, the correction calculator 16 determines the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element H.
From the output amplification values Dx, Dy, Dz of Ez, the reference values Lx, L
y and Lz are subtracted (step S13). Then, the subtraction result is corrected using the sensitivity ratios Gx, Gy, and Gz of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz, and the values α, β proportional to the respective axis components of the earth's magnetism,
After taking out only γ (step S14), it outputs it to the azimuth calculation unit 18.

【0060】次に、傾斜角計算部20は、2軸傾斜セン
サ21の出力値Ka、Kbを取得する(ステップS1
5)。そして、出力値Ka、Kbを用いて傾斜角φ、η
を計算し(ステップS16)、方位角計算部18に出力
する。次に、方位角計算部18は、地磁気の各軸成分に
比例した値α、β、γと傾斜角φ、ηとを用いることに
より、方位角θを算出し(ステップS17)、算出した
方位角θを出力する(ステップS18)。
Next, the tilt angle calculation unit 20 acquires the output values Ka and Kb of the biaxial tilt sensor 21 (step S1).
5). Then, using the output values Ka and Kb, the inclination angles φ and η
Is calculated (step S16) and output to the azimuth angle calculation unit 18. Next, the azimuth angle calculation unit 18 calculates the azimuth angle θ by using the values α, β, γ and the inclination angles φ, η that are proportional to each axial component of the geomagnetism (step S17), and the calculated azimuth angle. The angle θ is output (step S18).

【0061】なお、上述した実施形態では、傾斜角φ、
ηを求めるために、2軸傾斜センサ21の計測値を用い
る方法について説明したが、傾斜角を使用者が設定し、
この設定値を用いて、方位角θを算出するようにしても
よい。
In the above embodiment, the inclination angle φ,
Although the method of using the measurement value of the biaxial tilt sensor 21 to obtain η has been described, the user sets the tilt angle,
The azimuth angle θ may be calculated using this set value.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
感度の低い磁気センサを用いた場合においても、また、
移動機器内の近くに地磁気より大きい磁気を発生する物
がある場合においても、地磁気に基づいて移動機器の方
位を計測することが可能となり、方位角計測装置の小型
・低価格化、並びに搭載可能移動機器の条件緩和を図る
ことできる。
As described above, according to the present invention,
Even when using a magnetic sensor with low sensitivity,
Even if there is an object that generates a magnetic field larger than the earth's magnetism inside the mobile device, it is possible to measure the direction of the mobile device based on the geomagnetism, and the azimuth angle measuring device can be made smaller and less expensive, and can be installed. It is possible to reduce the conditions of mobile devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る方位角計測装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an azimuth angle measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係るチョッパ部の駆動方
法および出力信号を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a driving method and an output signal of the chopper portion according to the embodiment of the present invention.

【図3】図1の補正計算部6および方位角算出部8の動
作例を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an operation example of a correction calculation unit 6 and an azimuth angle calculation unit 8 of FIG.

【図4】本発明の第2実施形態に係る方位角計測装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an azimuth angle measuring device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施形態に係る方位角計測装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an azimuth angle measuring device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態に係る補正値の一例を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a correction value according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施形態に係る地磁気ベクトルと回
転軸の関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a geomagnetic vector and a rotation axis according to the embodiment of the present invention.

【図8】図5の補正計算部16、傾斜角計算部20およ
び方位角算出部18の動作例を示すフローチャートであ
る。
8 is a flowchart showing an operation example of a correction calculation unit 16, a tilt angle calculation unit 20 and an azimuth angle calculation unit 18 of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 2軸磁気センサ 11 3軸磁気センサ HEx x軸ホール素子 HEy y軸ホール素子 HEz z軸ホール素子 2、12 チョッパ部 3、13 磁気センサ駆動電源部 4、14 差動入力アンプ 5、15 A/D変換部 6、16 補正計算部 7、17 補正値記憶部 8、18 方位角計算部 9、19 積算平均部 20 傾斜角計算部 10 携帯端末 21 2軸傾斜センサ 22 傾斜センサ駆動電源部 1 2-axis magnetic sensor 11 3-axis magnetic sensor HEx x-axis Hall element HEy y-axis Hall element HEz z-axis Hall element 2,12 Chopper part 3, 13 Magnetic sensor drive power supply 4,14 Differential input amplifier 5, 15 A / D converter 6, 16 Correction calculator 7, 17 Correction value storage 8, 18 Azimuth calculator 9, 19 Integrated averaging section 20 Tilt angle calculation unit 10 mobile terminals 21 2-axis tilt sensor 22 Tilt sensor drive power supply

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動機器内に搭載される方位角計測装置
であって、 地磁気を検出する2軸以上の磁気センサと、 前記磁気センサの各軸出力に対する基準値を記憶する第
1の補正値記憶部と、 前記磁気センサの出力増幅値から前記基準値を減算する
第1の補正計算部を備えると共に、 前記第1の補正計算部による出力補正値に基づいて、前
記移動機器が向かっている方位を計算する方位角計算部
を備えることを特徴とする方位角計測装置。
1. An azimuth measuring device mounted in a mobile device, comprising a magnetic sensor having two or more axes for detecting geomagnetism, and a first correction value for storing a reference value for each axis output of the magnetic sensor. A storage unit and a first correction calculation unit that subtracts the reference value from the output amplification value of the magnetic sensor are provided, and the mobile device is heading based on the output correction value by the first correction calculation unit. An azimuth angle measuring device comprising an azimuth angle calculating unit for calculating an azimuth.
【請求項2】 移動機器内に搭載される方位角計測装置
であって、 地磁気を検出する3軸以上の磁気センサと、 前記磁気センサの各軸出力に対する基準値を記憶する第
1の補正値記憶部と、 前記磁気センサの出力増幅値から前記基準値を減算する
第1の補正計算部を備えると共に、 2軸以上の傾斜センサと、 前記傾斜センサの各軸出力値に基づいて、前記移動機器
が水平面に対して傾いている傾斜角を計算する傾斜角計
算部を備えると共に、 前記第1の補正計算部による3軸以上の磁気センサ出力
補正値および前記2軸以上の傾斜角計算値に基づいて、
前記移動機器が向かっている水平面の方位を計算する方
位角計算部を備えることを特徴とする方位角計測装置。
2. An azimuth measuring device mounted in a mobile device, comprising a magnetic sensor having three or more axes for detecting geomagnetism, and a first correction value for storing a reference value for each axis output of the magnetic sensor. The storage unit includes a first correction calculation unit that subtracts the reference value from an output amplification value of the magnetic sensor, and an inclination sensor having two or more axes, and the movement based on each axis output value of the inclination sensor. The device includes a tilt angle calculation unit that calculates a tilt angle with respect to a horizontal plane, and the first correction calculation unit sets the magnetic sensor output correction values of three or more axes and the tilt angle calculation values of two or more axes. On the basis of,
An azimuth angle measuring device comprising an azimuth angle calculation unit that calculates an azimuth of a horizontal plane on which the mobile device is heading.
【請求項3】 移動機器内に搭載される方位角計測装置
であって、 地磁気を検出する3軸以上の磁気センサと、 前記磁気センサの各軸出力に対する基準値を記憶する第
1の補正値記憶部と、 前記磁気センサの出力増幅値から前記基準値を減算する
第1の補正計算部と、 傾斜角を設定する傾斜角設定手段と、 前記第1の補正計算部による3軸以上の磁気センサ出力
補正値および前記傾斜角設定手段により設定された傾斜
角に基づいて、前記移動機器が向かっている水平面の方
位を計算する方位角計算部を備えることを特徴とする方
位角計測装置。
3. An azimuth measuring device mounted in a mobile device, comprising a magnetic sensor having three or more axes for detecting geomagnetism, and a first correction value for storing a reference value for each axis output of the magnetic sensor. A storage unit, a first correction calculation unit that subtracts the reference value from the output amplification value of the magnetic sensor, an inclination angle setting unit that sets an inclination angle, and a magnetic field of three or more axes by the first correction calculation unit. An azimuth angle measuring device comprising an azimuth angle calculation unit that calculates an azimuth of a horizontal plane on which the mobile device is heading, based on a sensor output correction value and the tilt angle set by the tilt angle setting means.
【請求項4】 前記第1の補正値記憶部は、前記移動機
器の使用状態に対応した複数の基準値を記憶し、 前記第1の補正計算部は、前記移動機器の使用状態に対
応した基準値を選択して減算を行うことを特徴とする請
求項1〜3に記載の方位角計測装置。
4. The first correction value storage unit stores a plurality of reference values corresponding to the usage state of the mobile device, and the first correction calculation unit corresponds to the usage state of the mobile device. The azimuth measuring device according to claim 1, wherein the reference value is selected and subtraction is performed.
【請求項5】 移動機器内に搭載される方位角計測装置
であって、 前記2軸以上の磁気センサの感度比を記憶する第2の補
正値記憶部をさらに備えると共に、 前記磁気センサの出力値に前記感度比を乗算する第2の
補正計算部を備えることを特徴とする請求項1〜4に記
載の方位角計測装置。
5. An azimuth measuring device mounted in a mobile device, further comprising a second correction value storage section for storing a sensitivity ratio of the magnetic sensors of two or more axes, and the output of the magnetic sensor. The azimuth measuring device according to claim 1, further comprising a second correction calculation unit that multiplies a value by the sensitivity ratio.
【請求項6】 移動機器内に搭載される方位角計測装置
であって、 前記2軸以上の磁気センサの出力増幅値から前記基準値
を減算した出力補正値を積算平均する積算平均部を備え
ることを特徴とする請求項1〜5に記載の方位角計測装
置。
6. An azimuth measuring device mounted in a mobile device, comprising: an integrating and averaging unit for integrating and averaging output correction values obtained by subtracting the reference value from output amplified values of the magnetic sensors of two or more axes. The azimuth measuring device according to claim 1, wherein the azimuth measuring device comprises:
【請求項7】 前記磁気センサの内少なくとも1つは、
ホール素子であることを特徴とする請求項1〜6記載の
方位角計測装置。
7. At least one of the magnetic sensors comprises:
The azimuth measuring device according to claim 1, which is a Hall element.
【請求項8】 前記ホール素子を駆動する電源の入力端
子と、前記ホール素子の電圧出力端子の接続を切り替え
るチョッパ部を備えると共に、 前記チョッパ部を利用して前記ホール素子の出力に含ま
れるオフセットの大部分を相殺した後に、前記基準値を
減算する第3の補正計算部を備えることを特徴とする請
求項7記載の方位角計測装置。
8. An offset included in the output of the Hall element, the chopper section switching connection between an input terminal of a power source for driving the Hall element and a voltage output terminal of the Hall element. The azimuth measuring apparatus according to claim 7, further comprising a third correction calculation unit that subtracts the reference value after canceling most of the above.
【請求項9】 移動機器内に搭載された、地磁気を検出
する2軸以上の磁気センサの各軸出力から、あらかじめ
記憶していた各軸の基準値を減算した補正値に基づい
て、前記移動機器が向かっている方位を計算することを
特徴とする方位角計測方法。
9. The movement is based on a correction value obtained by subtracting a reference value of each axis stored in advance from each axis output of two or more axis magnetic sensors for detecting geomagnetism mounted in a mobile device. An azimuth measuring method, characterized in that the azimuth of a device is calculated.
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