JP2004012416A - Azimuth measuring apparatus, calibration method, and calibration program - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は方位角計測装置、キャリブレーション方法およびキャリブレーションプログラムに関し、特に、磁気センサのオフセットおよび感度比を補正する場合に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の磁気センサは、携帯機器内部に搭載されると、近くにあるスピーカや着磁した金属パッケージの電子部品などから漏れる磁場が存在するため、これら携帯機器内部に起因する磁場が前記磁気センサの信号として出力される。
この結果、磁気センサを携帯機器に搭載して地磁気を検出する方位角計測装置において、前記携帯機器内部に起因する磁場が地磁気に対するオフセットとなるため、方位角の計測精度が劣化することがある。
【０００３】
しかも、前記携帯機器内部に起因する磁場は、温度変化や経時変化によって強度や方向が変化するため、従来の方位角計測装置では、磁気センサのオフセット変動を補正するキャリブレーションが行われている。
図１４は、従来の方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【０００４】
図１４において、移動機器のキャリブレーション開始ボタンを押す（ステップＳ１２１）。
そして、Ｘ軸、Ｙ軸の磁気センサが搭載された移動機器を水平に保ったまま、ゆっくり等速度で移動機器を１周以上回転させる（ステップＳ１２２）。
そして、移動機器を１周以上回転させたら、移動機器のキャリブレーション終了ボタンを押す（ステップＳ１２３：このステップは省略可）。
【０００５】
ここで、移動機器を１周以上回転させる間に、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれの磁気センサにおいて信号出力の最大値と最小値を検出し、その値を減算して２で割った値をそれぞれ磁気センサの感度情報とし、加算して２で割った値をオフセット情報とすることで、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれの磁気センサに対するキャリブレーションを行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のキャリブレーション方法では、磁気センサの現在の最大値、最小値を求めるため、移動機器を平面上で１周以上回転させる必要があり、移動機器の回転速度が速すぎると、最大値、最小値を見落とすこととなり、逆に遅すぎると、読み取りデータ数が膨大で、メモリがオーバフローするなど、回転速度が一定の範囲から外れた場合に、キャリブレーション精度が劣化したり、キャリブレーション不能になるという問題があった。
【０００７】
このため、利用者は、キャリブレーションが成功するまでに試行錯誤を繰り返し、何度も移動機器を回転させるよう要求された。
そこで、本発明の目的は、回転速度に依存することなく、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能な方位角計測装置、キャリブレーション方法およびキャリブレーションプログラムを提供することである。
【０００８】
【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、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オフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、前記磁気センサが地磁気を検出する軸の内、少なくとも１つ以上の軸が１８０度回転する間隔で取得した前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を更新するオフセット情報更新部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、１８０度の回転間隔で磁気センサの出力を２回収集することで、磁気センサの現在のオフセット情報を算出することが可能となる。
このため、磁気センサの現在のオフセット情報を算出するために、移動機器を等速度で回転させる必要がなくなり、回転速度に依存することなく、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の方位角計測装置によれば、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感度情報を記憶する感度情報記憶部と、前記感度情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、前記磁気センサが地磁気を検出する軸の内、少なくとも１つ以上の軸が９０度回転する間隔で取得した前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対する感度情報を更新する感度情報更新部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、９０度の回転間隔で磁気センサの出力を少なくとも２回収集することで、磁気センサの現在の感度情報を算出することが可能となる。
このため、磁気センサの現在の感度情報を算出するために、移動機器を等速度で回転させる必要がなくなり、回転速度に依存することなく、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
また、請求項３記載の方位角計測装置によれば、地磁気を検出する２軸以上の磁気センサと、前記磁気センサの出力に基づいて更新された前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、少なくとも前記磁気センサの部分を携帯機器から脱離装着可能とする脱離装着手段とを備え、前記オフセット情報記憶部は、前記磁気センサの部分が携帯機器から脱離した状態においても前記オフセット情報を記憶していることを特徴とする。
【００１２】
これにより、方位角計測装置を端末に後付けすることが可能となり、端末に方位角計測機能が備わっていない場合においても、装着時に発生するオフセットのキャリブレーションを可能としつつ、方位角計測機能を端末に付加することができる。
また、請求項４記載の方位角計測装置によれば、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オフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、現在地における地磁気偏角情報を取得する偏角情報取得部と、前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、現在地の地図情報を表示画面に表示する表示部と、前記地図情報の地磁気上の東西が前記磁気センサにおける地磁気を検出する軸のいずれかと一致するように、前記地図情報を回転表示させる表示制御部と、前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転させた時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を更新するオフセット情報更新部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、地図を利用して、磁気センサの感磁軸を水平かつ東西に向けることが可能となり、ほぼ地磁気のない状態にすることができる。
このため、東西方向を向いている磁気センサのオフセットキャリブレーションを１回の測定で済ませることが可能となり、キャリブレーション作業を簡便化することが可能となる。
【００１４】
また、請求項５記載の方位角計測装置によれば、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オフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、現在地における地磁気偏角情報を取得する偏角情報取得部と、前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、現在地の地図情報を表示画面に表示する表示部と、前記地図情報の地磁気上の東西が前記磁気センサにおける地磁気を検出する軸のいずれかと一致するように、前記地図情報を回転表示させる表示制御部と、前記表示部に表示されている地図情報を９０度または１８０度間隔で回転させる回転制御部と、前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転させた時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するオフセット／感度情報更新部を備えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、１軸目の磁気センサ感磁軸を東西に合わせて、そのオフセットを測定する際に、もう一方の２軸目の磁気センサ出力を記憶しておき、次に２軸目の磁気センサ感磁軸を東西に合わせて、そのオフセットを測定する際に、１軸目の磁気センサ出力を記憶するという測定を行うことによって、２軸のオフセット情報と感度情報の４つに対するキャリブレーションを、２回の測定だけで終了させることができる。
【００１６】
また、請求項６記載のキャリブレーション方法によれば、平面内の回転角を検出するための磁気センサが搭載されたセンサモジュールを前記平面内に保った状態で、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で１８０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、１８０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値との減算結果に基づいて、前記磁気センサのオフセット値を更新するステップとを備えることを特徴とする。
【００１７】
これにより、平面内の任意の位置から開始して、１８０度だけ向きを変えて、磁気センサの出力を収集することで、磁気センサの現在のオフセット情報を算出することが可能となる。
このため、人間の方向感覚を有効利用して、磁気センサの出力を収集することが可能となり、ユーザの負担を軽減しつつ、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００１８】
また、請求項７記載のキャリブレーション方法によれば、平面内の回転角を検出するための磁気センサが搭載されたセンサモジュールを前記平面内に保った状態で、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で９０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で１８０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、１８０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値との減算結果に基づいて、前記磁気センサのオフセット値を更新するステップと、最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値から前記オフセット値を減算した値と、９０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値から前記オフセット値を減算した値との自乗和に基づいて、前記磁気センサの感度情報を更新するステップとを備えることを特徴とする。
【００１９】
これにより、平面内の任意の位置から開始して、９０度および１８０度だけ向きを変えて、磁気センサの出力を収集することで、磁気センサの現在のオフセット情報および感度情報を算出することが可能となる。
このため、人間の方向感覚を有効利用して、磁気センサの出力を収集することが可能となり、ユーザの負担を軽減しつつ、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００２０】
また、請求項８記載のキャリブレーション方法によれば、地磁気上の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第１の軸と一致するように、現在地の地図情報を前記表示画面上に表示させるステップと、前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、磁気センサを回転するステップと、前記地図情報の向きが前記景観の向きに一致した時の前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、地磁気上の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第２の軸と一致するように、前記表示画面上に表示されている現在地の地図情報を回転させるステップと、前記表示画面で前記第２の軸と一致するように回転表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転するステップと、前記表示画面で前記第２の軸と一致するように回転表示された地図情報の向きが前記景観の向きに一致した時の前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、第２の位置で記憶された前記磁気センサの出力値とに基づいて、前記磁気センサのオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとを備えることを特徴とする。
【００２１】
これにより、現在地の景観を基準にして、磁気センサの向きを変えることが可能となるとともに、磁気センサのオフセット情報および感度情報の両方のキャリブレーションを行う場合においても、磁気センサの出力の収集回数を２回で済ますことが可能となり、ユーザの負担を軽減しつつ、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００２２】
また、請求項９記載のキャリブレーションプログラムによれば、磁気センサが地磁気を検出する軸の内、少なくとも１つ以上の軸が９０度または１８０度間隔で回転した磁気センサの各軸出力を取得するステップと、前記取得した磁気センサの各軸出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２３】
これにより、キャリブレーションプログラムを移動機器にインストールすることで、移動機器を等速度で回転させることなく、磁気センサの現在のオフセット情報または感度情報の少なくとも一方を算出することが可能となり、回転速度に依存することなく、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００２４】
また、請求項１０記載のキャリブレーションプログラムによれば地磁気上の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第１の軸と一致するように、現在地の地図情報を前記表示画面上に表示させるステップと、前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサが回転された時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサのオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとを備えることを特徴とする。
【００２５】
これにより、キャリブレーションプログラムを移動機器にインストールすることで、地図を利用して、磁気センサの感磁軸を水平かつ東西に向けることが可能となり、ほぼ地磁気のない状態にすることができる。
このため、東西方向を向いている磁気センサのオフセットキャリブレーションを１回の測定で済ませることが可能となり、キャリブレーション作業を簡便化することが可能となる。
【００２６】
【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キャリブレーション方法について、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概略構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１において、方位角計測装置には、３軸磁気センサ１、磁気センサ駆動電源部２、チョッパ部３、差動入力アンプ４、Ａ／Ｄ変換部５、補正計算部６、方位角計算部７、補正値更新部８および補正値記憶部９が設けられ、３軸磁気センサ１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。
【００２８】
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はセンサモジュールＳＭ内に配置され、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙは水平面内の回転角を検出するように配置され、ｚ軸ホール素子ＨＥｚは鉛直方向の磁気を検出するように配置されている。
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、ＧａＡｓなどの化合物半導体系あるいはＳｉモノリシック系であることが好ましい。
【００２９】
チョッパ部３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をそれぞれ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２から出力された駆動電圧を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にそれぞれ印加する。
ここで、チョッパ部３は、例えば、９０°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、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚを駆動する際に、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。
【００３０】
また、３６０°チョッパ駆動では、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、後段の差動入力アンプ４自身による電気的なオフセット項も容易にキャンセルすることができる。
次に、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４でそれぞれ増幅され、ここで増幅された出力増幅値が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。
【００３１】
ここで、補正値記憶部９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のオフセット値および感度値がそれぞれ記憶され、補正計算部６は、これらのオフセット値および感度値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の出力増幅値をそれぞれ補正し、地磁気の各軸成分に比例した値α、β、γだけを取り出す。
【００３２】
ここで、補正値更新部８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を所定面内で回転させた時の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からの出力増幅値をそれぞれ取得する。
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のからの出力増幅値に基づいて、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の現在のオフセット値および感度値をそれぞれ算出し、補正値記憶部９に記憶されているオフセット値および感度値を更新する。
【００３３】
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、γが取り出されると、この値α、β、γは方位角計算部７に出力される。
そして、例えば、Ｘ軸とＹ軸が水平面内にある時は、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。
【００３４】
また、Ｘ軸とＹ軸が水平面から傾いている時には、地磁気の各軸成分に比例した値α、β、γを用いて傾斜角を補正した上で、方位角θを算出することもできる。
ここで、補正値更新部８は、例えば、補正値記憶部９に記憶されているｘ軸ホール素子ＨＥｘのオフセット値および感度値を更新する場合、携帯機器が同一面内で２回以上９０度ずつ回転させられた際のボタン入力により、ｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号Ｘｉを取得する。
【００３５】
そして、以下の（１−１）式、（１−２）式を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｘおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｘを求めることができる。
ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚについても、同様に、現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｙ、Ｏｆｆｓｅｔｚおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｙ、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｚをそれぞれ求めることができる。
【００３６】
【数１】
【数２】
そして、補正計算部６は、これらのオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｘ、Ｏｆｆｓｅｔｙ、Ｏｆｆｓｅｔｚおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｘ、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｙ、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｚを用いて、以下の（１−３）〜（１−５）を適用することにより、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のオフセットのキャンセルと、感度補正を行うことができる。
Ｙｎｏｒｍ＝（Ｙ−Ｏｆｆｓｅｔｙ）／Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｙ ・・・（１−３）
Ｘｎｏｒｍ＝（Ｘ−Ｏｆｆｓｅｔｘ）／Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｘ ・・・（１−４）
Ｚｎｏｒｍ＝（Ｘ−Ｏｆｆｓｅｔｚ）／Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｚ ・・・（１−５）
図２は、本発明の第１実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【００３９】
図２において、図１のセンサモジュールＳＭを水平に置き（ステップＳ１）、水平面内で９０度ずつ回転させながら、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ２〜Ｓ４）。
そして、補正値更新部８は、（１−１）式および（１−２）式を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｘ、Ｏｆｆｓｅｔｙおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｘ、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｙをそれぞれ求める（ステップＳ５）。
【００４０】
次に、図１のセンサモジュールＳＭを縦に置き（ステップＳ６）、鉛直方向を軸にして９０度ずつ回転させながら、ｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ７〜Ｓ９）。
そして、補正値更新部８は、（１−１）式および（１−２）式を適用することにより、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｚおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｚをそれぞれ求める（ステップＳ１０）。
【００４１】
これにより、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の現在のフセット値Ｏｆｆｓｅｔｘ、Ｏｆｆｓｅｔｙ、Ｏｆｆｓｅｔｚおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｘ、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｙ、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｚを算出するために、移動機器を一定範囲の速度で回転させる必要がなくなり、回転速度に依存することなく、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のキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【００４２】
ここで、携帯機器をＸＹ平面内で、任意の方位角θから９０度ずつ回転させる場合を考える。
携帯機器を回転させる前の任意の方位角θにおける、ｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号をＸθ、携帯機器をＸＹ平面内で９０度だけ回転させた時のｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号をＸθ＋９０°、携帯機器をＸＹ平面内で１８０度だけ回転させた時のｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号をとすると、
【００４３】同様に、
【００４４】
このため、携帯機器を直角方向に回転させて５回だけ測定することにより、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のキャリブレーションをそれぞれ行うことが可能となり、人間の方向感覚を有効利用して、キャリブレーション作業を行う際のユーザの負担を軽減することが可能となる。
【００４５】
図３は、本発明の第２実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
図３において、図１のセンサモジュールＳＭを水平に置き（ステップＳ１１）、水平面内で９０度ずつ回転させながら、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。
【００４６】
そして、補正値更新部８は、（２−１）式および（２−２）式を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｘ、Ｏｆｆｓｅｔｙおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｘ、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｙをそれぞれ求める（ステップＳ１５）。
次に、図１のセンサモジュールＳＭを縦に置き（ステップＳ１６）、鉛直方向を軸にして９０度ずつ回転させながら、ｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ１７〜Ｓ１９）。
【００４７】
そして、補正値更新部８は、（２−１）式および（２−２）式を適用することにより、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｚおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｚをそれぞれ求める（ステップＳ２０）。
図４は、本発明の第３実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【００４８】
図４において、図１のセンサモジュールＳＭを水平に置き（ステップＳ４１）、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からの信号を取得する（ステップＳ４２）。
次に、センサモジュールＳＭを水平面からη方向（携帯機器の短手方向の傾き方向）に９０度だけ回転させた後（ステップＳ４３）、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ４４）。
【００４９】
次に、センサモジュールＳＭを水平面からη方向（携帯機器の短手方向の傾き方向）に−９０度だけ回転させた後（ステップＳ４５）、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ４６）。
次に、センサモジュールＳＭを水平面からφ方向（携帯機器の長手方向の傾き方向）に９０度だけ回転させた後（ステップＳ４７）、ｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ４８）。
【００５０】
次に、センサモジュールＳＭを水平面からφ方向（携帯機器の長手方向の傾き方向）に−９０度だけ回転させた後（ステップＳ４９）、ｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ５０）。
そして、補正値更新部８は、（２−１）式および（２−２）式を適用することにより、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の現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｘ、Ｏｆｆｓｅｔｙ、Ｏｆｆｓｅｔｚおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｘ、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｙ、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｚをそれぞれ求める（ステップＳ５１）。
【００５１】
これにより、携帯機器を直角方向に回転させて５回だけ測定することにより、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のキャリブレーションをそれぞれ行うことが可能となる。
図５は、本発明の第４実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【００５２】
図５において、図１のセンサモジュールＳＭを水平に置き（ステップ６１）、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からの信号を取得する（ステップＳ６２）。
次に、センサモジュールＳＭを水平面からφ方向に１８０度だけ回転させた後（ステップＳ６３）、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ６４）。
【００５３】
次に、センサモジュールＳＭを水平面からη方向に１８０度だけ回転させた後（ステップＳ６５）、ｚ軸ホール素子ＨＥｚからの信号を取得する（ステップＳ６６）。
そして、補正値更新部８は、（２−１）式を適用することにより、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の現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｘ、Ｏｆｆｓｅｔｙ、Ｏｆｆｓｅｔｚをそれぞれ求める（ステップＳ６７）。
【００５４】
これにより、携帯機器を直角方向に回転させて３回だけ測定することにより、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のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｘ、Ｏｆｆｓｅｔｙ、Ｏｆｆｓｅｔｚのキャリブレーションをそれぞれ行うことが可能となる。
図６は、本発明の第５実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【００５５】
図６において、図１のセンサモジュールＳＭを水平に置き（ステップＳ７１）、水平面内で９０度ずつ回転させながら、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号を取得する（ステップＳ７２〜Ｓ７４）。
そして、補正値更新部８は、（２−１）式および（２−２）式を適用することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙの現在のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｘ、Ｏｆｆｓｅｔｙおよび感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｘ、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｙをそれぞれ求める（ステップＳ７５）。
【００５６】
これにより、携帯機器を直角方向に回転させて３回だけ測定することにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙのキャリブレーションをそれぞれ行うことが可能となる。
図７は、本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【００５７】
図７において、方位角計測装置には、３軸磁気センサ１１、磁気センサ駆動電源部１２、チョッパ部１３、差動入力アンプ１４、Ａ／Ｄ変換部１５、補正計算部１６、方位角計算部１７、補正値更新部１８、補正値記憶部１９、表示制御部２０および表示部２１が設けられ、３軸磁気センサ１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。
【００５８】
ここで、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙは水平面内の回転角を検出するように配置され、ｚ軸ホール素子ＨＥｚは垂直面内の回転角を検出するように配置されている。
チョッパ部１３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をそれぞれ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１２から出力された駆動電圧を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にそれぞれ印加する。
【００５９】
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でそれぞれ増幅され、ここで増幅された出力増幅値が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１６に入力される。
ここで、補正値記憶部１９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のオフセット値および感度値がそれぞれ記憶され、補正計算部１６は、これらのオフセット値および感度値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の出力増幅値をそれぞれ補正し、地磁気の各軸成分に比例した値α、β、γだけを取り出す。
【００６０】
ここで、表示制御部２０は、現在地の地図情報を取得し、その地図情報が表示部２１の表示画面の所定方向に向くように、地図情報を回転させる。
例えば、表示制御部２０は、現在地の地図情報の北が表示部２１の表示画面の上を向くように、地図情報を回転させることができる。
そして、補正値更新部１８は、表示部２１に表示されている現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、自分自身が回転するか、または携帯機器を回転させた時のボタン入力により、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からの出力増幅値をそれぞれ取得する。
【００６１】
また、表示制御部２０は、表示部２１に表示されている現在地の地図情報を表示画面内で９０度だけ回転させる。
そして、補正値更新部１８は、表示画面内で９０度だけ回転させた現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、自分自身が回転するか、または携帯機器を回転させた時のボタン入力により、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からの出力増幅値をそれぞれ取得する。
【００６２】
そして、この時取得した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からの出力増幅値に基づいて、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の現在のオフセット値および感度値をそれぞれ算出し、補正値記憶部１９に記憶されているオフセット値および感度値を更新する。
【００６３】
なお、表示制御部２０は、現在地の地図情報を取得する場合、ＧＰＳを使って現在位置を算出し、その現在位置に対応した地図情報をサーバからダウンロードするようにしてもよい。
また、現在地周辺のランドマークを入力し、そのランドマークで特定される地図情報をサーバからダウンロードするようにしてもよい。
【００６４】
また、表示制御部２０は、現在地に対応した地磁気偏角情報を取得し、地図情報の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第１の軸と一致するように、地図情報を回転させてもよい。
ここで、現在地に対応した地磁気偏角情報の取得を容易化するために、地図情報の経度・緯度に対応させて、地磁気偏角情報をデータベースに記憶するようにしてもよい。
【００６５】
そして、補正計算部１６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１７に出力される。そして、方位角計算部１７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。
図８〜１１は、本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【００６６】
図８において、ユーザは、表示部２１に現在地の周辺地図を表示させた後（ステップＳ８１）、キャリブレーション開始ボタンを押す（ステップＳ８２）。
次に、表示制御部２０は、現在地の地磁気偏角情報を取得し（ステップＳ８３）、地図情報の地磁気上の北（または南）が表示部２１の上に向くように、地図情報を回転させることで（ステップＳ８４）、キャリブレーションの第１画面を表示する（ステップＳ８５）。
【００６７】
次に、ユーザは、センサモジュールを水平に置き（ステップＳ８６）、道路などの周囲の実際の風景を見ながら、表示部２１に表示されている地図情報の向きが、周囲の実際の風景の向きと一致するように、センサモジュール（または携帯機器）を回す（ステップＳ８７）。なお、センサモジュールを持ったまま、ユーザ自身が回転してもよい。
【００６８】
次に、ユーザは、地図情報の向きが周囲の実際の風景の向きと一致したら、そのことを知らせるためのボタン入力を行う（ステップＳ８８）。
そして、補正値更新部１８は、ステップＳ８８のボタン入力が行われると、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号Ｘ１、Ｙ１をそれぞれ記憶する（ステップＳ８９）。
【００６９】
次に、表示制御部２０は、地図情報の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第２の軸と一致するように、地図情報を９０度だけ回転させることで（ステップＳ９０）、キャリブレーションの第２画面を表示する（ステップＳ９１）。次に、ユーザは、道路などの周囲の実際の風景を見ながら、表示部２１に表示されている地図情報の向きが、周囲の実際の風景の向きと一致するように、センサモジュール（または携帯機器）を回す（ステップＳ９２）。なお、センサモジュールを持ったまま、ユーザ自身が回転してもよい。
【００７０】
次に、ユーザは、地図情報の向きが周囲の実際の風景の向きと一致したら、そのことを知らせるためのボタン入力を行う（ステップＳ９３）。
そして、補正値更新部１８は、ステップＳ９３のボタン入力が行われると、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号Ｘ２、Ｙ２をそれぞれ記憶する（ステップＳ９４）。
【００７１】
そして、補正値更新部１８は、ｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号Ｘ１に基づいて、ｘ軸ホール素子ＨＥｘのオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｘを求めるとともに、ｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号Ｙ２に基づいて、ｙ軸ホール素子ＨＥｙのオフセット値Ｏｆｆｓｅｔｙを求める（ステップＳ９５）。
また、補正値更新部１８は、ｘ軸ホール素子ＨＥｘからの信号Ｘ２、Ｘ１の差分に基づいて、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｘを求めるとともに、ｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号Ｙ１、Ｙ２の差分に基づいて、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの感度値Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｙを求める（ステップＳ９６）。
【００７２】
なお、上述した実施形態では、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙから、Ｘ・Ｙ方向の地磁気情報を得る方法について説明したが、例えば、Ｚ方向に配置された４つの磁気センサの出力から演算によって求めるようにしてもよい。
また、キャリブレーションは、北と東の２方向だけの情報を用いてもよいが、さらに、南と西の４方向の情報を用いてもよく、これにより、キャリブレーション精度を高めることができる。
【００７３】
また、ｚ軸ホール素子ＨＥｚのキャリブレーションについても、４方向の情報を用いるようにしてもよい。
また、ｚ軸ホール素子ＨＥｚのキャリブレーションでは、北（または南）と東（または西）の２方向で鉛直に立てることにより、オフセットと感度比の両方を求めることができるが、感度比のキャリブレーションが必用ない場合、東（または西）の１方向だけで鉛直にして測定することにより、オフセットだけのキャリブレーションを行うようにしてもよい。
【００７４】
図１２は、本発明の第７実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示す平面図、図１３は、本発明の第７実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
図１２、１３において、携帯電話の長手方向（初めの表示画面における上下方向）をＸ軸、短手方向（初めの表示画面における左右方向）をＹ軸とする２軸の磁気センサが装着されている。
【００７５】
そして、ユーザは、現在地の実際の風景３１の向きと表示画面３３に表示されている現在地の地図の向きがずれている場合、キャリブレーション開始スイッチ３４ａを押す（ステップＳ１０１）。
次に、図１２のＫ１に進み、表示制御部２０は、現在地の地磁気偏角情報を考慮し、表示画面３３に表示されている地図の地磁気上の東西が表示画面３３の左右（Ｙ軸方向）に向くように、表示画面３３に表示されている地図を回転させる（ステップＳ１０２）。
【００７６】
次に、図１２のＫ２に進み、ユーザは、現在地の実際の風景３１を見ながら、表示画面３３に表示されている地図の向きが、現在地の実際の風景３１の向きと一致するように、携帯機器３２を回した後、測定ボタン３４ｂを押す（ステップＳ１０３）。
次に、図１２のＫ３に進み、表示制御部２０は、表示画面３３に表示されている地図の地磁気上の東西が表示画面３３の上下（Ｘ軸方向）を向くように、表示画面３３に表示されている地図を９０度だけ回転させる（ステップＳ１０４）。
【００７７】
次に、図１２のＫ４に進み、ユーザは、現在地の実際の風景３１を見ながら、表示画面３３に表示されている地図の向きが、現在地の実際の風景３１の向きと一致するように、携帯機器３２を回した後、測定ボタン３４ｂを押す（ステップＳ１０５）。
次に、図１２のＫ５に進み、補正値更新部１８は、ステップＳ１０３、Ｓ１０５の時に出力されたｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙからの信号に基づいて、ｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙのオフセット値および感度値をそれぞれ算出し、補正値記憶部１９に記憶されているｘ軸ホール素子ＨＥｘおよびｙ軸ホール素子ＨＥｙのオフセット値および感度値をそれぞれ更新する。
【００７８】
そして、ユーザは、現在地の実際の風景３１の向きと表示画面３３に表示されている現在地の地図の向きが一致するようになった場合、キャリブレーション終了スイッチ３４ｃを押す（ステップＳ１０６）。
なお、ステップＳ１０３では、ｙ軸ホール素子ＨＥｙは東向きになり、地磁気信号が０になるため、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの出力からは、オフセット値を得ることができる。
【００７９】
また、ステップＳ１０３では、ｘ軸ホール素子ＨＥｘは北向きになり、地磁気信号が最大になるため、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの出力からは、振幅値を得ることができる。
一方、ステップＳ１０５では、ｙ軸ホール素子ＨＥｙは北向きになり、地磁気信号が最大になるため、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの出力からは、振幅値を得ることができる。
【００８０】
また、ステップＳ１０５では、ｘ軸ホール素子ＨＥｘは東向きになり、地磁気信号が０になるため、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの出力からは、オフセット値を得ることができる。
なお、上述した実施形態では、方位角計測装置が携帯機器に組み込まれていることを前提に説明したが、ＰＤＡやノートパソコンなどの携帯機器に対して抜き差し（脱着）可能な容器に方位角計測装置を収容し、この方位角計測装置を携帯機器に装着して使用するようにしてもよい。
【００８１】
例えば、ノートパソコンに標準装備されているＰＣカードスロットに挿入されるＰＣＭＣＩＡカードの中に、方位角計測装置とそのデータ処理ＩＣ、インターフェースＩＣなどを設け、そのドライバとして、上述したキャリブレーション機能を組み込むようにしてもよい。
ＰＣカードスロットは、機械的かつ電気的な規格であり、スロット内部の漏洩磁束密度について磁気的な規程をしていないため、汎用のＰＣＭＣＩＡカードの中に設けた方位角計測装置は、事前に漏洩磁束密度を想定することができない。
【００８２】
ここで、ＰＣＭＣＩＡカードの中に方位角計測装置のキャリブレーション機能を組み込むことにより、ＰＣカードスロットの漏洩磁場が携帯機器ごとにばらつく場合においても、方位角計測装置のオフセットを精度よく補正することができ、特定の携帯機器に限られることなく、位角計測装置を自由に装着して使用することが可能となる。
【００８３】
なお、ＰＣＭＣＩＡカードには、方位角計測装置以外にも、傾斜角センサや、ＧＰＳの信号処理ＩＣ、アンテナなどを一緒に搭載するようにしてもよいし、カード形式も、ＰＣＭＣＩＡカードに限られることなく、ＣＦカードスロットに対応させるようにしてもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定の回転間隔で磁気センサの出力を収集することにより、移動機器を等速度で回転させることなく、磁気センサの現在のオフセット情報を算出することが可能となり、回転速度に依存することなく、磁気センサのキャリブレーションを精度よく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る方位角計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第４実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第５実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示す平面図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【図１４】従来の方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１、１１ ３軸磁気センサ
ＳＭ センサモジュール
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 磁気センサ駆動電源部
３、１３ チョッパ部
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 方位角計算部
８、１８ 補正値更新部
９、１９ 補正値記憶部
２０ 表示制御部
２１、３３、４３ 表示部
３１、４１ 風景
３２、４２ 携帯機器
３４ａ、４４ａ 開始スイッチ
３４ｂ、４４ｂ 測定スイッチ
３４ｃ、４４ｃ 終了スイッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an azimuth angle measuring device, a calibration method, and a calibration program, and is particularly suitable for application to a case where an offset and a sensitivity ratio of a magnetic sensor are corrected.
[0002]
[Prior art]
When a conventional magnetic sensor is mounted inside a portable device, a magnetic field leaking from nearby speakers or electronic components of a magnetized metal package is present. Output as a signal.
As a result, in an azimuth angle measuring device that mounts a magnetic sensor on a portable device and detects terrestrial magnetism, the magnetic field due to the inside of the portable device becomes an offset with respect to terrestrial magnetism, so that the azimuth measurement accuracy may deteriorate.
[0003]
In addition, since the intensity and direction of the magnetic field due to the inside of the portable device change due to temperature change and aging, calibration is performed in the conventional azimuth angle measuring device to correct the offset fluctuation of the magnetic sensor.
FIG. 14 is a flowchart showing a calibration method of the conventional azimuth measuring device.
[0004]
In FIG. 14, the calibration start button of the mobile device is pressed (step S121).
Then, while keeping the mobile device on which the X-axis and Y-axis magnetic sensors are mounted horizontally, the mobile device is slowly rotated one or more turns at a constant speed (step S122).
When the mobile device has been rotated one or more turns, the calibration end button of the mobile device is pressed (step S123: this step can be omitted).
[0005]
Here, while the mobile device is rotated one or more turns, the maximum value and the minimum value of the signal output are detected by the magnetic sensors of the X-axis and the Y-axis respectively, and the values are subtracted and divided by 2 to obtain the magnetic values. Calibration can be performed on the X-axis and Y-axis magnetic sensors by setting the value obtained by adding the value to the sensitivity information of the sensor and dividing by 2 as the offset information.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional calibration method, it is necessary to rotate the mobile device one or more rounds on a plane in order to obtain the current maximum value and minimum value of the magnetic sensor. If the rotation speed is out of a certain range, for example, the number of read data is huge and the memory overflows, if the minimum value is overlooked, the calibration accuracy deteriorates or calibration is impossible. Was a problem.
[0007]
Therefore, the user is required to repeat the trial and error until the calibration is successful, and to rotate the mobile device many times.
Therefore, an object of the present invention is to provide an azimuth angle measuring device, a calibration method, and a calibration program capable of accurately performing calibration of a magnetic sensor without depending on a rotation speed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, according to the azimuth angle measuring apparatus according to
[0009]
Thus, the current offset information of the magnetic sensor can be calculated by collecting the output of the magnetic sensor twice at a rotation interval of 180 degrees.
For this reason, in order to calculate the current offset information of the magnetic sensor, it is not necessary to rotate the mobile device at a constant speed, and the calibration of the magnetic sensor can be accurately performed without depending on the rotation speed. .
[0010]
Further, according to the azimuth angle measuring device according to
[0011]
Thus, the current sensitivity information of the magnetic sensor can be calculated by collecting the output of the magnetic sensor at least twice at a rotation interval of 90 degrees.
Therefore, it is not necessary to rotate the mobile device at a constant speed in order to calculate the current sensitivity information of the magnetic sensor, and the calibration of the magnetic sensor can be performed accurately without depending on the rotation speed. .
According to the azimuth angle measuring device of the third aspect, a magnetic sensor having two or more axes for detecting geomagnetism and offset information for each axis output of the magnetic sensor updated based on the output of the magnetic sensor are stored. An offset information storage unit, and a detachable mounting unit that allows at least a part of the magnetic sensor to be detachably mounted from the portable device. The offset information storage unit is configured such that the magnetic sensor part is detached from the portable device. In the state, the offset information is stored.
[0012]
This makes it possible to retrofit the azimuth angle measurement device to the terminal, and even when the terminal does not have the azimuth angle measurement function, enables the calibration of the offset that occurs at the time of mounting, while providing the azimuth angle measurement function to the terminal. Can be added to
Further, according to the azimuth angle measuring device according to claim 4, a magnetic sensor having two or more axes for detecting geomagnetism, an offset information storage unit for storing offset information for each axis output of the magnetic sensor, A correction calculation unit that corrects the output of the magnetic sensor based on the information, a declination information acquisition unit that obtains geomagnetic declination information at the current location, and an azimuth calculation unit that calculates an azimuth based on an output correction value from the correction calculation unit A display unit that displays map information of the current location on a display screen, and a display that rotates and displays the map information so that east and west on the geomagnetism of the map information coincides with one of the axes for detecting geomagnetism in the magnetic sensor. The control unit, before rotating the magnetic sensor, so that the direction of the map information of the current location displayed on the display screen matches the orientation of the landscape of the current location. Based on the output of the magnetic sensor, characterized by comprising an offset information updating unit for updating the offset information for each axis output of the magnetic sensor.
[0013]
As a result, the magnetic sensing axis of the magnetic sensor can be directed horizontally and east-west using the map, and it is possible to achieve a state substantially free of geomagnetism.
For this reason, the offset calibration of the magnetic sensor pointing in the east-west direction can be completed by one measurement, and the calibration work can be simplified.
[0014]
According to the azimuth angle measuring device of the fifth aspect, a magnetic sensor having two or more axes for detecting geomagnetism, an offset information storage unit for storing offset information for each axis output of the magnetic sensor, A correction calculation unit that corrects the output of the magnetic sensor based on the information, a declination information acquisition unit that obtains geomagnetic declination information at the current location, and an azimuth calculation unit that calculates an azimuth based on an output correction value from the correction calculation unit A display unit that displays map information of the current location on a display screen, and a display that rotates and displays the map information so that east and west on the geomagnetism of the map information coincides with one of the axes for detecting geomagnetism in the magnetic sensor. A control unit, a rotation control unit for rotating the map information displayed on the display unit at intervals of 90 degrees or 180 degrees, and a current location displayed on the display screen At least one of offset information or sensitivity information for each axis output of the magnetic sensor based on the output of the magnetic sensor when rotating the magnetic sensor so that the direction of the map information matches the direction of the landscape of the current location. An offset / sensitivity information updating unit for updating one of them is provided.
[0015]
Thus, when the magnetic sensor of the first axis is set to the east-west magnetic sensing axis and the offset is measured, the output of the other magnetic sensor of the second axis is stored, and then the magnetic sensor of the second axis is stored. When the magnetic sensing axis is set to east and west, and the offset is measured, by performing measurement of storing the magnetic sensor output of the first axis, calibration for four of the offset information and sensitivity information of the two axes is performed. The measurement can be completed with only two measurements.
[0016]
According to the calibration method of the sixth aspect, the output of the magnetic sensor is stored in a state where the sensor module on which the magnetic sensor for detecting the rotation angle in the plane is mounted is kept in the plane. Rotating the sensor module by 180 degrees in the plane from the initial position and storing the output of the magnetic sensor; and storing the output value of the magnetic sensor at the initial position and 180 degrees. Updating the offset value of the magnetic sensor based on the result of subtraction from the output value of the magnetic sensor stored at the position rotated only by the rotation of the magnetic sensor.
[0017]
Thus, the current offset information of the magnetic sensor can be calculated by collecting the output of the magnetic sensor by changing the direction by 180 degrees and starting from an arbitrary position in the plane.
Therefore, the output of the magnetic sensor can be collected by effectively utilizing the sense of direction of a human, and the calibration of the magnetic sensor can be performed with high accuracy while reducing the burden on the user.
[0018]
According to the calibration method of the seventh aspect, the output of the magnetic sensor is stored in a state where the sensor module on which the magnetic sensor for detecting the rotation angle in the plane is mounted is kept in the plane. Rotating the sensor module by 90 degrees in the plane from the initial position and storing the output of the magnetic sensor; and rotating the sensor module by 180 degrees in the plane from the initial position. Storing the output of the magnetic sensor, and subtracting the output value of the magnetic sensor stored at the position rotated by 180 degrees from the output value of the magnetic sensor stored at the initial position. Updating the offset value of the magnetic sensor based on the offset value from the output value of the magnetic sensor stored at an initial position. Updating the sensitivity information of the magnetic sensor based on the sum of squares of the value obtained by subtracting the offset value from the output value of the magnetic sensor stored at a position rotated by 90 degrees. It is characterized by having.
[0019]
Thus, the current offset information and sensitivity information of the magnetic sensor can be calculated by collecting the output of the magnetic sensor by changing the direction by 90 degrees and 180 degrees starting from an arbitrary position in the plane. It becomes possible.
Therefore, the output of the magnetic sensor can be collected by effectively utilizing the sense of direction of a human, and the calibration of the magnetic sensor can be performed with high accuracy while reducing the burden on the user.
[0020]
According to the calibration method of the eighth aspect, the map information of the current location is displayed on the display screen so that the east and west on the geomagnetism coincide with the first axis for detecting the geomagnetism in the magnetic sensor. Rotating the magnetic sensor so that the orientation of the map information of the current location displayed on the display screen matches the orientation of the landscape of the current location, and when the orientation of the map information matches the orientation of the landscape. Storing the output of the magnetic sensor; and rotating map information of the current position displayed on the display screen so that east and west on the geomagnetic field coincide with a second axis for detecting the geomagnetism in the magnetic sensor. The magnetic sensor so that the direction of the map information of the current location, which is rotated and displayed to match the second axis on the display screen, matches the orientation of the landscape of the current location. Rotating the sensor, and storing the output of the magnetic sensor when the orientation of the map information rotated and displayed to match the second axis on the display screen matches the orientation of the landscape, Updating at least one of offset information or sensitivity information of the magnetic sensor based on the output value of the magnetic sensor stored at the first position and the output value of the magnetic sensor stored at the second position And the step of performing.
[0021]
As a result, the orientation of the magnetic sensor can be changed with reference to the scenery of the current location, and the number of times of collecting the output of the magnetic sensor can be obtained even when calibrating both the offset information and the sensitivity information of the magnetic sensor. Can be performed twice, and the calibration of the magnetic sensor can be performed with high accuracy while reducing the burden on the user.
[0022]
According to the calibration program of the ninth aspect, among the axes at which the magnetic sensor detects terrestrial magnetism, at least one axis obtains the output of each axis of the magnetic sensor rotated at intervals of 90 degrees or 180 degrees. And causing the computer to execute at least one of offset information and sensitivity information for each axis output of the magnetic sensor based on the acquired axis outputs of the magnetic sensor.
[0023]
Accordingly, by installing the calibration program on the mobile device, it is possible to calculate at least one of the current offset information and the sensitivity information of the magnetic sensor without rotating the mobile device at a constant speed, and the rotation speed can be calculated. Calibration of the magnetic sensor can be performed with high accuracy without dependence.
[0024]
In addition, according to the calibration program according to claim 10, a step of displaying map information of a current location on the display screen so that east and west on the geomagnetism coincide with a first axis for detecting geomagnetism in the magnetic sensor, The offset information of the magnetic sensor based on the output of the magnetic sensor when the magnetic sensor is rotated so that the direction of the map information of the current position displayed on the display screen matches the direction of the landscape of the current position. Or updating at least one of the sensitivity information.
[0025]
Thus, by installing the calibration program on the mobile device, the magnetic sensing axis of the magnetic sensor can be directed horizontally and east-west using the map, and the state can be made substantially free of geomagnetism.
For this reason, the offset calibration of the magnetic sensor pointing in the east-west direction can be completed by one measurement, and the calibration work can be simplified.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an azimuth measuring device and a calibration method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the azimuth angle measuring device according to the first embodiment of the present invention.
[0027]
In FIG. 1, the azimuth measuring device includes a three-axis
[0028]
Here, the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy and the z-axis Hall element HEz are arranged in the sensor module SM, and the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy detect a rotation angle in a horizontal plane. , And the z-axis Hall element HEz is arranged to detect the magnetism in the vertical direction.
The x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are for detecting terrestrial magnetism, and are preferably, for example, a compound semiconductor based on InSb, InAs, GaAs or the like, or a Si monolithic based. .
[0029]
The
Here, the
[0030]
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, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz, but also the electric current generated by the differential input amplifier 4 itself in the subsequent stage. Dynamic offset term can be easily canceled.
Next, the signals output from the x-axis Hall element HeEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are respectively amplified by the differential input amplifier 4, and the amplified output value is subjected to A / D conversion. After being converted into a digital signal by the
[0031]
Here, the offset value and the sensitivity value of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are stored in the correction
[0032]
Here, the correction
Then, based on the output amplification values from the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy and the z-axis Hall element HEz, the current offset of the x-axis Hall element HeEx, the y-axis Hall element HEy and the z-axis Hall element HEz The value and the sensitivity value are calculated respectively, and the offset value and the sensitivity value stored in the correction
[0033]
When values α, β, and γ proportional to each axis component of the geomagnetism are extracted by the correction calculation unit 6, the values α, β, and γ are output to the azimuth angle calculation unit 7.
Then, for example, when the X axis and the Y axis are in the horizontal plane, the azimuth calculating unit 7 calculates the sign of the values α and β proportional to each axis component of the geomagnetism and the equation of θ = arcTAN (β / α). The azimuth angle θ is calculated based on
[0034]
When the X axis and the Y axis are inclined from the horizontal plane, the azimuth angle θ can be calculated after correcting the inclination angles using values α, β, and γ proportional to each axis component of the geomagnetism.
Here, when updating the offset value and the sensitivity value of the x-axis Hall element HEx stored in the correction
[0035]
Then, by applying the following equations (1-1) and (1-2), the current offset value Offset of the x-axis Hall element HEx is set. x And sensitivity value Amplitude x Can be requested.
Similarly, the current offset value Offset is also set for the y-axis Hall element HEy and the z-axis Hall element HEz. y , Offset z And sensitivity value Amplitude y , Amplitude z Can be obtained respectively.
[0036]
[Expression 1]
[Expression 2]
Then, the correction calculator 6 calculates the offset values Offset x , Offset y , Offset z And sensitivity value Amplitude x , Amplitude y , Amplitude z And the following (1-3) to (1-5) are applied to cancel the offset of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz, and to correct the sensitivity. be able to.
Y norm = (Y-Offset y ) / Amplitude y ... (1-3)
X norm = (X-Offset x ) / Amplitude x ... (1-4)
Z norm = (X-Offset z ) / Amplitude z ... (1-5)
FIG. 2 is a flowchart illustrating a calibration method of the azimuth angle measuring device according to the first embodiment of the present invention.
[0039]
2, the sensor module SM shown in FIG. 1 is placed horizontally (step S1), and signals from the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are obtained while rotating the sensor module SM by 90 degrees in a horizontal plane (step S2). S4).
Then, the correction
[0040]
Next, the sensor module SM of FIG. 1 is placed vertically (step S6), and a signal from the z-axis Hall element HEz is obtained while rotating the sensor module SM by 90 degrees around the vertical direction (steps S7 to S9).
Then, the correction
[0041]
Thus, the current offset values Offset of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz x , Offset y , Offset z And sensitivity value Amplitude x , Amplitude y , Amplitude z It is not necessary to rotate the mobile device at a fixed range of speed in order to calculate the X axis Hall element HEx, the Y axis Hall element HEy, and the z axis Hall element HEz without depending on the rotation speed. It is possible to do well.
[0042]
Here, consider a case where the portable device is rotated by 90 degrees from an arbitrary azimuth angle θ in the XY plane.
The signal from the x-axis Hall element HEx at an arbitrary azimuth θ before rotating the portable device is Xθ, and the signal from the x-axis Hall element HEx when the portable device is rotated by 90 degrees in the XY plane is Xθ. +90 °, the signal from the x-axis Hall element HEx when the mobile device is rotated by 180 degrees in the XY plane is:
Similarly,
[0044]
For this reason, by rotating the portable device in the perpendicular direction and performing measurement only five times, it becomes possible to perform calibration of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz, respectively. By effectively utilizing the sense of direction, it is possible to reduce the burden on the user when performing the calibration work.
[0045]
FIG. 3 is a flowchart illustrating a calibration method of the azimuth angle measuring device according to the second embodiment of the present invention.
3, the sensor module SM shown in FIG. 1 is placed horizontally (step S11), and signals from the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are obtained while rotating the sensor module SM by 90 degrees in a horizontal plane (steps S12 to S12). S14).
[0046]
Then, the correction
Next, the sensor module SM of FIG. 1 is placed vertically (step S16), and signals from the z-axis Hall element HEz are obtained while rotating the sensor module SM by 90 degrees around the vertical direction (steps S17 to S19).
[0047]
Then, the correction
FIG. 4 is a flowchart illustrating a calibration method of the azimuth angle measuring device according to the third embodiment of the present invention.
[0048]
In FIG. 4, the sensor module SM of FIG. 1 is placed horizontally (step S41), and signals from the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are obtained (step S42).
Next, after rotating the sensor module SM by 90 degrees from the horizontal plane in the η direction (the direction of inclination of the portable device in the lateral direction) (step S43), the signals from the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are output. It is acquired (step S44).
[0049]
Next, after rotating the sensor module SM by −90 degrees in the η direction (the direction of inclination of the portable device in the lateral direction) from the horizontal plane (step S45), the signals from the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy Is acquired (step S46).
Next, after rotating the sensor module SM by 90 degrees from the horizontal plane in the φ direction (the tilt direction in the longitudinal direction of the portable device) (step S47), a signal from the z-axis Hall element HEz is obtained (step S48).
[0050]
Next, after rotating the sensor module SM from the horizontal plane in the φ direction (the direction of inclination of the portable device in the longitudinal direction) by −90 degrees (step S49), a signal from the z-axis Hall element HEz is obtained (step S50). .
Then, the correction
[0051]
This makes it possible to calibrate the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz by rotating the portable device in the right-angle direction and performing measurement only five times.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a calibration method of the azimuth angle measuring device according to the fourth embodiment of the present invention.
[0052]
In FIG. 5, the sensor module SM of FIG. 1 is placed horizontally (step 61), and signals from the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are obtained (step S62).
Next, after rotating the sensor module SM by 180 degrees in the φ direction from the horizontal plane (step S63), signals from the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are obtained (step S64).
[0053]
Next, after rotating the sensor module SM by 180 degrees in the η direction from the horizontal plane (step S65), a signal from the z-axis Hall element HEz is obtained (step S66).
Then, the correction
[0054]
Thus, the mobile device is rotated in the right-angle direction, and the measurement is performed only three times, so that the offset value Offset of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz x , Offset y , Offset z Can be respectively performed.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a calibration method of the azimuth angle measuring device according to the fifth embodiment of the present invention.
[0055]
6, the sensor module SM of FIG. 1 is placed horizontally (step S71), and signals from the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are acquired while rotating 90 degrees in a horizontal plane (steps S72 to S72). S74).
Then, the correction
[0056]
This makes it possible to calibrate the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy by rotating the portable device in the right-angle direction and measuring three times.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an azimuth measuring device according to a sixth embodiment of the present invention.
[0057]
In FIG. 7, the azimuth angle measuring device includes a three-axis
[0058]
Here, the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy are arranged to detect a rotation angle in a horizontal plane, and the z-axis Hall element HEz is arranged to detect a rotation angle in a vertical plane.
The
[0059]
The signals output from the x-axis Hall element HeEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are respectively amplified by the
Here, the offset value and the sensitivity value of the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are stored in the correction
[0060]
Here, the
For example, the
Then, the correction
[0061]
Further, the
Then, the correction
[0062]
Then, based on the output amplification values obtained from the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz, the x-axis Hall element HEx, the y-axis Hall element HEy, and the z-axis Hall element HEz are obtained. The current offset value and sensitivity value are calculated, and the offset value and sensitivity value stored in the correction
[0063]
When acquiring the map information of the current position, the
Alternatively, a landmark around the current location may be input, and map information specified by the landmark may be downloaded from the server.
[0064]
Further, the
Here, in order to facilitate the acquisition of geomagnetic declination information corresponding to the current location, geomagnetic declination information may be stored in a database in association with the longitude and latitude of the map information.
[0065]
Then, when the
8 to 11 are flowcharts illustrating a calibration method of the azimuth angle measuring device according to the sixth embodiment of the present invention.
[0066]
In FIG. 8, after displaying the surrounding map of the current location on the display unit 21 (step S81), the user presses a calibration start button (step S82).
Next, the
[0067]
Next, the user places the sensor module horizontally (step S86) and looks at the actual scenery around the road and the like, while changing the direction of the map information displayed on the
[0068]
Next, when the direction of the map information matches the direction of the actual surrounding scenery, the user performs a button input to notify the user of the fact (step S88).
Then, when the button input in step S88 is performed, the correction
[0069]
Next, the
[0070]
Next, when the direction of the map information matches the direction of the actual surrounding scenery, the user performs a button input for notifying the user (step S93).
Then, when the button input in step S93 is performed, the correction
[0071]
Then, based on the signal X1 from the x-axis Hall element HEx, the correction
Further, the correction
[0072]
In the above-described embodiment, a method for obtaining geomagnetic information in the X and Y directions from the x-axis Hall element HEx and the y-axis Hall element HEy has been described. For example, the outputs of four magnetic sensors arranged in the Z direction are described. May be obtained by calculation.
Further, the calibration may use information only in two directions, north and east, but may also use information in four directions, south and west, thereby improving the calibration accuracy.
[0073]
Also, the calibration of the z-axis Hall element HEz may use information in four directions.
In the calibration of the z-axis Hall element HEz, both the offset and the sensitivity ratio can be obtained by standing vertically in two directions, north (or south) and east (or west). When the calibration is not necessary, the calibration may be performed only for the offset by measuring in a vertical direction in only one direction of east (or west).
[0074]
FIG. 12 is a plan view illustrating a calibration method of the azimuth angle measuring device according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a flowchart illustrating a calibration method of the azimuth angle measuring device according to the seventh embodiment of the present invention. It is.
In FIGS. 12 and 13, a two-axis magnetic sensor having the X-axis in the longitudinal direction (vertical direction on the first display screen) of the mobile phone and the Y-axis in the short direction (horizontal direction on the first display screen) is attached. I have.
[0075]
Then, when the orientation of the
Next, proceeding to K1 in FIG. 12, the
[0076]
Next, proceeding to K2 in FIG. 12, the user looks at the
Next, proceeding to K3 in FIG. 12, the
[0077]
Next, proceeding to K4 in FIG. 12, the user looks at the
Next, proceeding to K5 in FIG. 12, the correction
[0078]
Then, when the direction of the
In step S103, since the y-axis Hall element HEy faces east and the geomagnetic signal becomes 0, an offset value can be obtained from the output of the y-axis Hall element HEy.
[0079]
Further, in step S103, the x-axis Hall element HEx is directed northward, and the geomagnetic signal is maximized, so that an amplitude value can be obtained from the output of the x-axis Hall element HEx.
On the other hand, in step S105, the y-axis Hall element HEy faces north and the geomagnetic signal is maximized, so that an amplitude value can be obtained from the output of the y-axis Hall element HEy.
[0080]
In step S105, the x-axis Hall element HEx is oriented eastward, and the geomagnetic signal becomes 0. Therefore, an offset value can be obtained from the output of the x-axis Hall element HEx.
In the above-described embodiment, the description has been made on the premise that the azimuth angle measuring device is incorporated in the portable device. However, the azimuth angle measurement device is mounted on a container that can be inserted into and removed from the portable device such as a PDA or a notebook computer. The azimuth measuring device may be housed in a portable device and used.
[0081]
For example, an azimuth measuring device, its data processing IC, an interface IC, and the like are provided in a PCMCIA card inserted into a PC card slot provided as standard equipment in a notebook personal computer, and the above-described calibration function is incorporated as a driver thereof. You may do so.
Since the PC card slot is a mechanical and electrical standard and does not magnetically regulate the leakage magnetic flux density inside the slot, the azimuth measuring device provided in a general-purpose PCMCIA card must Magnetic flux density cannot be assumed.
[0082]
Here, by incorporating the calibration function of the azimuth angle measuring device into the PCMCIA card, even if the leakage magnetic field of the PC card slot varies for each portable device, it is possible to accurately correct the offset of the azimuth angle measuring device. It is possible to freely attach and use the angle measurement device without being limited to a specific portable device.
[0083]
Note that the PCMCIA card may be equipped with an inclination sensor, a GPS signal processing IC, an antenna, and the like in addition to the azimuth measuring device, and the card format is limited to the PCMCIA card. Instead, it may be made to correspond to the CF card slot.
[0084]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by collecting the output of the magnetic sensor at a predetermined rotation interval, the current offset information of the magnetic sensor can be calculated without rotating the mobile device at a constant speed. This makes it possible to accurately calibrate the magnetic sensor without depending on the rotation speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an azimuth angle measuring device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a calibration method of the azimuth angle measuring device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a calibration method of an azimuth angle measuring device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a calibration method of an azimuth angle measuring device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a calibration method of an azimuth angle measuring device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a calibration method of an azimuth angle measuring device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an azimuth angle measuring device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a calibration method of an azimuth angle measuring device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a calibration method of an azimuth angle measuring device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a calibration method of an azimuth angle measuring device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a calibration method of an azimuth angle measuring device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view illustrating a calibration method of an azimuth angle measuring device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a calibration method of the azimuth angle measuring device according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a calibration method of a conventional azimuth angle measuring device.
[Explanation of symbols]
1,11 3-axis magnetic sensor
SM sensor module
HEx X-axis Hall element
HEy Y-axis Hall element
HEz Z-axis Hall element
2,12 Magnetic sensor drive power supply
3, 13 Chopper section
4,14 differential input amplifier
5, 15 A / D converter
6, 16 correction calculator
7, 17 Azimuth angle calculation unit
8, 18 Correction value update unit
9, 19 Correction value storage unit
20 Display control unit
21, 33, 43 display unit
31, 41 landscape
32, 42 Portable equipment
34a, 44a Start switch
34b, 44b Measurement switch
34c, 44c End switch
Claims (10)
前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、
前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、
前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、
前記磁気センサが地磁気を検出する軸の内、少なくとも１つ以上の軸が１８０度回転する間隔で取得した前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を更新するオフセット情報更新部とを備えることを特徴とする方位角計測装置。A magnetic sensor having two or more axes for detecting geomagnetism,
An offset information storage unit that stores offset information for each axis output of the magnetic sensor,
A correction calculator for correcting the output of the magnetic sensor based on the offset information,
Azimuth angle calculation unit that calculates the azimuth based on the output correction value by the correction calculation unit,
An offset for updating offset information for each axis output of the magnetic sensor based on an output of the magnetic sensor acquired at an interval where at least one or more axes among the axes where the magnetic sensor detects terrestrial magnetism is rotated by 180 degrees. An azimuth measuring device comprising an information updating unit.
前記磁気センサの各軸出力に対する感度情報を記憶する感度情報記憶部と、
前記感度情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、
前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、
前記磁気センサが地磁気を検出する軸の内、少なくとも１つ以上の軸が９０度回転する間隔で取得した前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対する感度情報を更新する感度情報更新部とを備えることを特徴とする方位角計測装置。A magnetic sensor having two or more axes for detecting geomagnetism,
A sensitivity information storage unit that stores sensitivity information for each axis output of the magnetic sensor,
A correction calculation unit that corrects the output of the magnetic sensor based on the sensitivity information,
Azimuth angle calculation unit that calculates the azimuth based on the output correction value by the correction calculation unit,
A sensitivity for updating sensitivity information for each axis output of the magnetic sensor based on an output of the magnetic sensor acquired at an interval at which at least one axis among the axes where the magnetic sensor detects geomagnetism rotates by 90 degrees. An azimuth measuring device comprising an information updating unit.
前記磁気センサの出力に基づいて更新された前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、
少なくとも前記磁気センサの部分を携帯機器から脱離装着可能とする脱離装着手段とを備え、
前記オフセット情報記憶部は、前記磁気センサの部分が携帯機器から脱離した状態においても前記オフセット情報を記憶していることを特徴とする方位角計測装置。A magnetic sensor having two or more axes for detecting geomagnetism,
An offset information storage unit that stores offset information for each axis output of the magnetic sensor updated based on the output of the magnetic sensor,
At least a detachable mounting means enabling detachable mounting of the magnetic sensor from the portable device,
The azimuth angle measuring device, wherein the offset information storage unit stores the offset information even in a state where the magnetic sensor part is detached from a portable device.
前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、
前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、
現在地における地磁気偏角情報を取得する偏角情報取得部と、
前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、
現在地の地図情報を表示画面に表示する表示部と、
前記地図情報の地磁気上の東西が前記磁気センサにおける地磁気を検出する軸のいずれかと一致するように、前記地図情報を回転表示させる表示制御部と、
前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転させた時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を更新するオフセット情報更新部とを備えることを特徴とする方位角計測装置。A magnetic sensor having two or more axes for detecting geomagnetism,
An offset information storage unit that stores offset information for each axis output of the magnetic sensor,
A correction calculator for correcting the output of the magnetic sensor based on the offset information,
A declination information acquisition unit for acquiring geomagnetic declination information at the current location;
Azimuth angle calculation unit that calculates the azimuth based on the output correction value by the correction calculation unit,
A display unit for displaying map information of the current location on a display screen;
A display control unit that rotates and displays the map information so that east and west on the geomagnetism of the map information coincides with one of the axes that detect the geomagnetism in the magnetic sensor.
Each axis of the magnetic sensor based on the output of the magnetic sensor when the magnetic sensor is rotated so that the direction of the map information of the current position displayed on the display screen matches the direction of the landscape of the current position An azimuth measuring device, comprising: an offset information updating unit that updates offset information for an output.
前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を記憶するオフセット情報記憶部と、
前記オフセット情報に基づいて前記磁気センサの出力を補正する補正計算部と、
現在地における地磁気偏角情報を取得する偏角情報取得部と、
前記補正計算部による出力補正値に基づいて方位を計算する方位角計算部と、
現在地の地図情報を表示画面に表示する表示部と、
前記地図情報の地磁気上の東西が前記磁気センサにおける地磁気を検出する軸のいずれかと一致するように、前記地図情報を回転表示させる表示制御部と、
前記表示部に表示されている地図情報を９０度または１８０度間隔で回転させる回転制御部と、
前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転させた時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するオフセット／感度情報更新部を備えることを特徴とする方位角計測装置。A magnetic sensor having two or more axes for detecting geomagnetism,
An offset information storage unit that stores offset information for each axis output of the magnetic sensor,
A correction calculator for correcting the output of the magnetic sensor based on the offset information,
A declination information acquisition unit for acquiring geomagnetic declination information at the current location;
Azimuth angle calculation unit that calculates the azimuth based on the output correction value by the correction calculation unit,
A display unit for displaying map information of the current location on a display screen;
A display control unit that rotates and displays the map information so that east and west on the geomagnetism of the map information coincides with one of the axes that detect the geomagnetism in the magnetic sensor.
A rotation control unit that rotates the map information displayed on the display unit at intervals of 90 degrees or 180 degrees,
Each axis of the magnetic sensor based on the output of the magnetic sensor when the magnetic sensor is rotated so that the direction of the map information of the current position displayed on the display screen matches the direction of the landscape of the current position An azimuth angle measuring device comprising: an offset / sensitivity information updating unit that updates at least one of offset information and sensitivity information for an output.
前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で１８０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、
最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、１８０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値との減算結果に基づいて、前記磁気センサのオフセット値を更新するステップとを備えることを特徴とするキャリブレーション方法。Storing a sensor module mounted with a magnetic sensor for detecting a rotation angle in the plane in the plane while storing an output of the magnetic sensor;
Rotating the sensor module by 180 degrees in the plane from an initial position to store the output of the magnetic sensor;
Updating an offset value of the magnetic sensor based on a subtraction result of an output value of the magnetic sensor stored at a first position and an output value of the magnetic sensor stored at a position rotated by 180 degrees A calibration method comprising:
前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で９０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、
前記センサモジュールを最初の位置から前記平面内で１８０度だけ回転させて、前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、
最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、１８０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値との減算結果に基づいて、前記磁気センサのオフセット値を更新するステップと、
最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値から前記オフセット値を減算した値と、９０度だけ回転させた位置で記憶された前記磁気センサの出力値から前記オフセット値を減算した値との自乗和に基づいて、前記磁気センサの感度情報を更新するステップとを備えることを特徴とするキャリブレーション方法。Storing a sensor module mounted with a magnetic sensor for detecting a rotation angle in the plane in the plane while storing an output of the magnetic sensor;
Rotating the sensor module by 90 degrees in the plane from an initial position to store the output of the magnetic sensor;
Rotating the sensor module by 180 degrees in the plane from an initial position to store the output of the magnetic sensor;
Updating an offset value of the magnetic sensor based on a subtraction result of an output value of the magnetic sensor stored at a first position and an output value of the magnetic sensor stored at a position rotated by 180 degrees When,
A value obtained by subtracting the offset value from the output value of the magnetic sensor stored at the first position, and a value obtained by subtracting the offset value from the output value of the magnetic sensor stored at the position rotated by 90 degrees. Updating the sensitivity information of the magnetic sensor based on the sum of squares.
前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、磁気センサを回転するステップと、
前記地図情報の向きが前記景観の向きに一致した時の前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、
地磁気上の東西が磁気センサにおける地磁気を検出する第２の軸と一致するように、前記表示画面上に表示されている現在地の地図情報を回転させるステップと、
前記表示画面で前記第２の軸と一致するように回転表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサを回転するステップと、
前記表示画面で前記第２の軸と一致するように回転表示された地図情報の向きが前記景観の向きに一致した時の前記磁気センサの出力を記憶させるステップと、
最初の位置で記憶された前記磁気センサの出力値と、第２の位置で記憶された前記磁気センサの出力値とに基づいて、前記磁気センサのオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとを備えることを特徴とするキャリブレーション方法。Displaying map information of the current location on the display screen so that east and west on the geomagnetism coincide with a first axis for detecting geomagnetism in the magnetic sensor;
Rotating the magnetic sensor so that the direction of the map information of the current location displayed on the display screen matches the orientation of the landscape of the current location,
Storing the output of the magnetic sensor when the direction of the map information matches the direction of the landscape;
Rotating map information of the current position displayed on the display screen so that east and west on the geomagnetism coincide with a second axis for detecting geomagnetism in the magnetic sensor;
Rotating the magnetic sensor so that the direction of the map information of the current location, which is rotated and displayed to match the second axis on the display screen, matches the orientation of the landscape of the current location,
Storing the output of the magnetic sensor when the direction of the map information rotated and displayed to match the second axis on the display screen matches the direction of the landscape;
Updating at least one of offset information or sensitivity information of the magnetic sensor based on the output value of the magnetic sensor stored at the first position and the output value of the magnetic sensor stored at the second position Performing the calibration.
前記取得した磁気センサの各軸出力に基づいて、前記磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするキャリブレーションプログラム。Acquiring at least one axis output of a magnetic sensor in which at least one axis among the axes at which the magnetic sensor detects terrestrial magnetism is rotated at intervals of 90 degrees or 180 degrees;
A step of updating at least one of offset information and sensitivity information for each axis output of the magnetic sensor based on the obtained axis outputs of the magnetic sensor.
前記表示画面上に表示された現在地の地図情報の向きが現在地の景観の向きに一致するように、前記磁気センサが回転された時の前記磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサのオフセット情報または感度情報の少なくともいずれか一方を更新するステップとを備えることを特徴とするキャリブレーションプログラム。Displaying map information of the current location on the display screen so that east and west on the geomagnetism coincide with a first axis for detecting geomagnetism in the magnetic sensor;
The offset information of the magnetic sensor based on the output of the magnetic sensor when the magnetic sensor is rotated so that the direction of the map information of the current position displayed on the display screen matches the direction of the landscape of the current position. Or updating at least one of the sensitivity information.
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