JP2007240270A - Magnetic data processor, processing method, and program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic data processor capable of correcting an offset from an accumulated magnetic data group by simple processing. <P>SOLUTION: The magnetic data processor comprises an input means for the input of magnetic data sequentially output from a three-dimensional magnetometric sensor. The magnetic data processor also comprises an offset deriving means that requires as a constraint condition that a new offset as the sum of the old offset and a corrective vector when the corrective vector is assumed to be a primary junction of a second basic vector group that is a positional vector of a temporary offset derived from the population data group without using the offset and uses, as a coefficient, a weighted value of each coefficient of the positional vector according to the ratio of the main value of the distribution of the population data group, and derives the new offset based on the old offset and the population data group. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は磁気データ処理装置、方法及びプログラムに関し、特に3次元磁気センサのオフセットを補正する技術に関する。   The present invention relates to a magnetic data processing apparatus, method, and program, and more particularly to a technique for correcting an offset of a three-dimensional magnetic sensor.

従来、携帯型電話機、車両等の移動体に搭載され、地磁気の方向を検出する3次元磁気センサが知られている。一般に3次元磁気センサは、磁界のベクトルを互いに直交する3方向の成分に分解してスカラー量を検出するための3つの磁気センサモジュールを備えている。3次元磁気センサの出力である磁気データは、そのような3つの磁気センサモジュールのそれぞれの出力の組み合わせからなり、互いに直交する単位ベクトルの一次結合である3次元ベクトルデータである。磁気データの方向と大きさが、3次元磁気センサが検出している磁界の方向と大きさである。3次元磁気センサの出力に基づいて地磁気の方向又は大きさを特定するとき、移動体の着磁や磁気センサ自体の温度特性による測定誤差を打ち消すために3次元磁気センサの出力を補正する処理が必要である。この補正処理の操作値はオフセットと呼ばれている。オフセットは3次元磁気センサが検出している移動体の着磁による磁界を表すベクトルデータであって、3次元磁気センサの出力である磁気データからオフセットが引き算されることによって測定誤差が打ち消される。磁気データ群が分布する球面の中心を求めることによってオフセットを算出することができる。   Conventionally, a three-dimensional magnetic sensor that is mounted on a mobile body such as a mobile phone or a vehicle and detects the direction of geomagnetism is known. In general, a three-dimensional magnetic sensor includes three magnetic sensor modules for detecting a scalar quantity by decomposing a magnetic field vector into three orthogonal components. The magnetic data that is the output of the three-dimensional magnetic sensor is a combination of the outputs of the three magnetic sensor modules, and is three-dimensional vector data that is a linear combination of unit vectors orthogonal to each other. The direction and magnitude of the magnetic data are the direction and magnitude of the magnetic field detected by the three-dimensional magnetic sensor. When the direction or magnitude of the geomagnetism is specified based on the output of the three-dimensional magnetic sensor, a process for correcting the output of the three-dimensional magnetic sensor in order to cancel measurement errors due to magnetization of the moving body and temperature characteristics of the magnetic sensor itself is performed. is necessary. The operation value of this correction process is called offset. The offset is vector data representing a magnetic field generated by magnetization of the moving body detected by the three-dimensional magnetic sensor, and the measurement error is canceled by subtracting the offset from the magnetic data that is the output of the three-dimensional magnetic sensor. The offset can be calculated by obtaining the center of the spherical surface on which the magnetic data group is distributed.

ところで、磁気データの分布は現実には完全な球面にならない。なぜならば、3次元磁気センサの出力自体がガウス分布に従う測定誤差を有しているし、現実には完全に一様な磁界は存在しないためオフセットを算出するために必要な磁気データが蓄積される期間中に3次元磁気センサが測定している磁界が変動するし、3次元磁気センサの出力をディジタル値で取り出すまでの計算誤差があるからである。   By the way, the distribution of magnetic data is not a perfect sphere in reality. This is because the output of the three-dimensional magnetic sensor itself has a measurement error according to a Gaussian distribution, and in reality there is no completely uniform magnetic field, so magnetic data necessary for calculating the offset is accumulated. This is because the magnetic field measured by the three-dimensional magnetic sensor fluctuates during the period, and there is a calculation error until the output of the three-dimensional magnetic sensor is extracted as a digital value.

従来の磁気センサのオフセット導出方法は、多数の磁気データを蓄積し、それらの統計処理によってオフセットを導出するものであったため、ユーザが移動体の姿勢を意識的に変化させない限り、オフセットを精度よく更新するために必要な磁気データ群が蓄積されず、オフセットを更新する必要が生じてから更新されるまでに要する時間が長くなっている。また、車両に搭載されている磁気センサの姿勢が3次元で大きく変化することはまれであるため、通常は平面的に分布する磁気データばかりが蓄積される。したがって、車両に搭載されている磁気センサのオフセットを精度よく更新するために、球面状に満遍なく分布する磁気データ群が蓄積されるのを待つことは望ましくない。
特許文献1には、磁気データ群の分布が平面的であっても、オフセットを補正できるアルゴリズムが開示されている。しかし、特許文献1に記載されたアルゴリズムに従うプログラムは複雑になるため、実装が容易ではない。
Conventional magnetic sensor offset derivation methods accumulate a large amount of magnetic data and derive the offset by statistical processing. Therefore, unless the user consciously changes the posture of the moving object, the offset is accurately obtained. A magnetic data group necessary for updating is not accumulated, and it takes a long time to be updated after the offset needs to be updated. Further, since the attitude of the magnetic sensor mounted on the vehicle rarely changes greatly in three dimensions, usually only magnetic data distributed in a plane is accumulated. Therefore, in order to accurately update the offset of the magnetic sensor mounted on the vehicle, it is not desirable to wait for a magnetic data group uniformly distributed in a spherical shape to be accumulated.
Patent Document 1 discloses an algorithm that can correct an offset even if the distribution of a magnetic data group is planar. However, since the program according to the algorithm described in Patent Document 1 is complicated, implementation is not easy.

国際公開第2005/061990号公報International Publication No. 2005/061990

本発明は、磁気データ群の分布に関わらず、蓄積された磁気データ群からオフセットを簡素な処理で補正できる磁気データ処理装置、方法及びプログラム、並びに磁気測定装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a magnetic data processing apparatus, method and program, and a magnetic measurement apparatus capable of correcting an offset from an accumulated magnetic data group by a simple process regardless of the distribution of the magnetic data group.

(1)上記目的を達成するための磁気データ処理装置は、第一の基本ベクトル群の一次結合である3次元ベクトルデータであって3次元磁気センサから順次出力される磁気データを入力する入力手段と、前記磁気データの旧オフセットを新オフセットに更新するために複数の前記磁気データを母集団データ群として蓄える蓄積手段と、前記旧オフセットを用いずに前記母集団データ群から導出される仮オフセットの前記旧オフセットに対する位置ベクトルであって前記母集団データ群の分布の主軸方向の第二の基本ベクトル群の一次結合である位置ベクトルの各係数を前記母集団データ群の分布の主値の比に応じて重み付けした値を係数とする前記第二の基本ベクトル群の一次結合を補正ベクトルとするとき、前記旧オフセットと前記補正ベクトルの和となる前記新オフセットを求めることを制約条件として、前記旧オフセットと前記母集団データ群とに基づいて前記新オフセットを導出するオフセット導出手段と、を備える。   (1) A magnetic data processing apparatus for achieving the above object is an input means for inputting magnetic data sequentially output from a three-dimensional magnetic sensor, which is three-dimensional vector data that is a linear combination of the first basic vector group. Storage means for storing a plurality of magnetic data as a population data group in order to update the old offset of the magnetic data to a new offset, and a temporary offset derived from the population data group without using the old offset A ratio of the principal value of the distribution of the population data group to each coefficient of the position vector that is a linear combination of the second basic vector group in the principal axis direction of the distribution of the population data group and the position vector with respect to the old offset When the linear combination of the second basic vector group having a coefficient weighted according to the coefficient is used as a correction vector, the old offset and the correction vector are used. As a constraint condition that obtains the new offset is the sum of the torque, and a offset derivation means for deriving the new offset based on said old offset and the data set of statistical population.

この装置で採用しているアルゴリズムを図1を参照しながら詳細に説明する。このアルゴリズムの要点は、分散が大きな主軸方向に分布している磁気データ群ほど、オフセットを更新するために用いる母集団要素として重く評価され、分散が小さな主軸方向に分布している磁気データ群ほど母集団要素として軽く評価されることにある。具体的には次のとおりである。旧オフセットc0、新オフセットc及び仮オフセット(原点0に対するgの終点の位置)は、磁気データの基本ベクトル群の一次結合である3次元の位置ベクトルデータである。すなわち、これらはxyzという座標系で表されるベクトルデータである。新オフセットcは、旧オフセットc0を新オフセットcに更新するために蓄えられた磁気データ群と旧オフセットc0とに基づいて導出される。 The algorithm employed in this apparatus will be described in detail with reference to FIG. The main point of this algorithm is that the magnetic data group distributed in the main axis direction with a larger variance is evaluated more heavily as the population element used to update the offset, and the magnetic data group distributed in the main axis direction with a smaller variance. It is to be lightly evaluated as a population element. Specifically, it is as follows. The old offset c 0 , the new offset c, and the temporary offset (the position of the end point of g with respect to the origin 0) are three-dimensional position vector data that is a linear combination of basic vectors of magnetic data. That is, these are vector data represented by a coordinate system called xyz. The new offset c is derived based on the magnetic data group stored to update the old offset c 0 to the new offset c and the old offset c 0 .

新オフセットcに更新するために蓄えられた磁気データ群である母集団データ群は予め決められた期間内に蓄積された磁気データ群で構成されてもよいし、予め決められた個数の磁気データ群で構成されてもよいし、あるタイミング(例えばオフセットの更新要求が発生したタイミング)で蓄積されている任意の個数の磁気データ群で構成されてもよい。
旧オフセットc0は、新オフセットcと同様の方法で導出されるものでもよいし、予め決められているものでもよい。
The population data group, which is a magnetic data group stored for updating to the new offset c, may be composed of a magnetic data group stored within a predetermined period, or a predetermined number of magnetic data It may be configured by a group, or may be configured by an arbitrary number of magnetic data groups accumulated at a certain timing (for example, timing when an offset update request is generated).
The old offset c 0 may be derived by the same method as the new offset c, or may be determined in advance.

仮オフセットは、旧オフセットc0を用いずに母集団データ群から導出されると定義するが、この定義は新オフセットcを導出する制約条件を定義するための定義であって、実際に導出されなければならないデータではない。仮オフセットは、旧オフセットc0を用いずに母集団データ群から導出されるものであるから、実際に仮オフセットが導出されるとすれば、母集団データ群が近傍に分布する球面の中心の位置ベクトルとなる。しかし、母集団データ群がそれから導出される球面の一部に片寄って分布している場合には、母集団データ群がそれぞれ含んでいる誤差がその球面の導出結果に強く影響するため、真のオフセットから遠い仮オフセットが導出される可能性が高い。例えば、図1に示すように、互いに直交する固有ベクトルがu1,u2,u3となるドーナツ状に母集団データ群が分布し、最小の主値に対応する固有ベクトルu3の方向について母集団データ群の分散が最小となる場合について考える。この場合、分布の固有ベクトルu3の方向については母集団データ群の分散が小さいため、固有ベクトルu3の方向については、そのような母集団データ群から導出される仮オフセットと真のオフセットの位置とが遠くなる可能性が高い。一方この場合、分布の固有ベクトルu1の方向については母集団データ群の分散が大きいため、固有ベクトルu1の方向については、そのような母集団データ群から導出される仮オフセットと真のオフセットの位置とが近くなる可能性が高い。 The temporary offset is defined to be derived from the population data group without using the old offset c 0 , but this definition is a definition for defining a constraint condition for deriving the new offset c, and is actually derived. It is not data that must be present. Since the temporary offset is derived from the population data group without using the old offset c 0 , if the temporary offset is actually derived, the center of the spherical surface in which the population data group is distributed in the vicinity is assumed. This is a position vector. However, if the population data group is distributed to a part of the sphere derived from it, the error included in each of the population data groups strongly affects the derivation result of the sphere. There is a high possibility that a temporary offset far from the offset is derived. For example, as shown in FIG. 1, a population data group is distributed in a donut shape in which eigenvectors orthogonal to each other are u 1 , u 2 , u 3, and the population is determined in the direction of the eigenvector u 3 corresponding to the smallest principal value. Consider the case where the variance of the data group is minimized. In this case, since the variance of the population data group is small in the direction of the eigenvector u 3 of the distribution, the temporary offset derived from such a population data group and the position of the true offset are in the direction of the eigenvector u 3. Is likely to be far away. On the other hand, in this case, since the variance of the population data group is large in the direction of the eigenvector u 1 of the distribution, the positions of the temporary offset and the true offset derived from such a population data group are in the direction of the eigenvector u 1. And is likely to be close.

分布の主軸方向の分散は分布の主値λ1、λ2、λ3を指標として表すことができるため、この装置では、分布の主値λ1、λ2、λ3の比に応じて各主値に対応する方向に分布する母集団要素を評価する。具体的には、まず分布の主軸方向と一致する座標軸α、β、γを持つ座標系において、旧オフセットc0に対する新オフセットcの位置ベクトルである補正ベクトルfと旧オフセットc0に対する仮オフセットの位置ベクトルgを定義することができる。すなわち、補正ベクトルfと位置ベクトルgとは分布の主軸方向の基本ベクトルの一次結合として定義することができる。これは主軸変換に相当する。そして、旧オフセットc0に対する仮オフセットの位置ベクトルgの各成分gα、gβ、gγを分布の対応する主値u1,u2,u3の大きさに応じて重み付けして補正ベクトルfの各成分fα、fβ、fγを導出すると、分散が大きい方向について母集団要素の信頼性を高め、分散が小さい方向について母集団要素の信頼性を低くして補正ベクトルfを導出することができる。ただし、このような補正ベクトルf及び位置ベクトルgの定義も、新オフセットcを導出する制約条件を定義するための定義であって、実際に導出する必要があるデータではない。 Because dispersion of the principal axis direction of the distribution may be represented principal value lambda 1 of the distribution, lambda 2, lambda 3 as an index, in this apparatus, each according to principal values λ 1, λ 2, λ 3 ratio of distribution Evaluate population elements distributed in the direction corresponding to the principal value. Specifically, the coordinate axis α which first matches the main axis direction of the distribution, beta, in a coordinate system with gamma, the correction vector f and the temporary offset relative to the old offset c 0 is the position vector of the new offset c relative to the old offset c 0 A position vector g can be defined. In other words, the correction vector f and the position vector g can be defined as a linear combination of basic vectors in the main axis direction of the distribution. This corresponds to the spindle conversion. Then, each component g α , g β , g γ of the temporary offset position vector g with respect to the old offset c 0 is weighted according to the magnitudes of the corresponding main values u 1 , u 2 , u 3 in the distribution, and the correction vector When the components f α , f β , and f γ of f are derived, the correction vector f is derived by increasing the reliability of the population element in the direction of large variance and decreasing the reliability of the population element in the direction of small variance. can do. However, the definition of the correction vector f and the position vector g is also a definition for defining a constraint condition for deriving the new offset c, and is not data that needs to be actually derived.

結局、このように定義される補正ベクトルfと旧オフセットc0との和として新オフセットcを求めることを制約条件として新オフセットcを導出することにより、分散が大きな主軸方向に分布している磁気データ群ほど、オフセットを更新するために用いる母集団要素として重く評価し、分散が小さな主軸方向に分布している磁気データ群ほど母集団要素として軽く評価しながら、新オフセットを導出することができる。このように新オフセットを導出するための手法としては、例えば分布を最適化問題に定式化する手法がある。制約条件付の分布の最適化問題として新オフセットを導出する場合、実施形態として後述するような単純な連立一次方程式を解くことにより、新オフセットを導出することができる。つまり、この装置によると、母集団データ群の分布に関わらず、その母集団データ群から導出できる最も確からしい新オフセットを簡素な処理で導出することが可能である。 Eventually, by deriving the new offset c with the constraint that the new offset c is obtained as the sum of the correction vector f and the old offset c 0 defined in this way, the magnetic field is distributed in the direction of the major axis. New offsets can be derived while evaluating data groups more heavily as population elements used to update offsets and magnetic data groups with smaller variances in the main axis direction as lighter evaluations as population elements. . As a technique for deriving a new offset in this way, for example, there is a technique for formulating a distribution into an optimization problem. When deriving a new offset as a distribution optimization problem with constraints, the new offset can be derived by solving a simple simultaneous linear equation as described below as an embodiment. That is, according to this apparatus, the most probable new offset that can be derived from the population data group can be derived by simple processing regardless of the distribution of the population data group.

(2)上記目的を達成するための磁気センサのオフセット導出装置において、前記制約条件は、最大の前記主値に対する中間の前記主値の比が第一のしきい値より大きく、最大の前記主値に対する最小の前記主値の比が第二のしきい値以下である場合、最小の前記主値に対応する主軸方向の前記第二の基本ベクトルの係数について前記位置ベクトルの重み係数が0であり、最大の前記主値に対する中間の前記主値の比が前記第一のしきい値以下であって、最大の前記主値に対する最小の前記主値の比が前記第二のしきい値以下である場合、前記最小の主値に対応する主軸方向の前記第二の基本ベクトルの係数と前記中間の主値に対応する主軸方向の前記第二の基本ベクトルの係数について前記位置ベクトルの重み係数がともに0であってもよい。   (2) In the offset deriving device for a magnetic sensor for achieving the above object, the constraint condition is that a ratio of the intermediate main value to the maximum main value is larger than a first threshold value, and the maximum main When the ratio of the minimum principal value to the value is equal to or smaller than the second threshold value, the weight coefficient of the position vector is 0 for the coefficient of the second basic vector in the principal axis direction corresponding to the minimum principal value. Yes, the ratio of the intermediate main value to the maximum main value is less than or equal to the first threshold value, and the ratio of the minimum main value to the maximum main value is less than or equal to the second threshold value The position vector weighting factor for the second basic vector coefficient in the principal axis direction corresponding to the minimum principal value and the second basic vector coefficient in the principal axis direction corresponding to the intermediate principal value. Both can be 0 .

この装置では、母集団データ群の分布が離散的に評価され、離散的に評価された結果に応じて旧オフセットc0に対する仮オフセットの位置ベクトルgの各係数が離散的に重み付けされる。すなわち、分散が最小値になる方向については位置ベクトルgの係数の重みが0となる。また、分散が中間値になる方向についてもその分散が小さいときには、その方向についても位置ベクトルgの係数の重みが0となる。つまり、この装置では、分散が相対的にあるしきい値よりも小さい方向については磁気データが全く評価されない。 In this apparatus, the distribution of the population data group is discretely evaluated, and each coefficient of the temporary offset position vector g with respect to the old offset c 0 is discretely weighted according to the result of the discrete evaluation. That is, the weight of the coefficient of the position vector g is 0 in the direction in which the variance becomes the minimum value. Also, when the variance is small in the direction where the variance becomes an intermediate value, the weight of the coefficient of the position vector g is also 0 in that direction. That is, in this apparatus, magnetic data is not evaluated at all in the direction where the dispersion is relatively smaller than a certain threshold value.

(3)上記目的を達成するための磁気データ処理装置において、前記制約条件は、前記母集団データ群の分布の主値の比に連続的に対応する重み係数によって前記位置ベクトルの係数を重み付けした値が前記補正ベクトルの係数であってもよい。
この装置によると、分散に対する連続的な対応関係が重み係数にあるため、母集団データ群の実質的利用率を向上させることができる。またこの装置によると、母集団データ群の分布に応じて処理を変更せずに新オフセットを導出可能であるため、オフセットの更新処理が簡素にすることができる。
(3) In the magnetic data processing apparatus for achieving the above object, the constraint condition is obtained by weighting the position vector coefficient by a weight coefficient that continuously corresponds to a ratio of principal values of the distribution of the population data group. The value may be a coefficient of the correction vector.
According to this apparatus, since the continuous correspondence with respect to the variance is in the weight coefficient, the substantial utilization rate of the population data group can be improved. Further, according to this apparatus, the new offset can be derived without changing the process according to the distribution of the population data group, so that the offset update process can be simplified.

(4)上記目的を達成するための磁気センサのオフセット導出装置において、前記位置ベクトルの重み係数は、最大の前記主値に対応する主軸方向の前記第二の基本ベクトルの係数について重み係数を1として各係数の重み係数が正規化されていてもよい。
尚、母集団磁気データ群の分布の主値の比以外に分布の評価指標を導入する場合には、最大の重み係数を1として各重み係数を正規化する必要はない。例えば、母集団磁気データ群に基づいてその母集団磁気データ群の分布がその一部に近似している球面として導出される球面の半径に対する、最大の主値に対応する主軸方向(すなわち主方向)についての磁気データ間の最大距離の比に応じて最大の重み係数を1未満にすることもできる。
(4) In the magnetic sensor offset deriving device for achieving the above object, the position vector weighting coefficient is 1 for the coefficient of the second basic vector in the principal axis direction corresponding to the maximum principal value. As described above, the weighting coefficient of each coefficient may be normalized.
In the case of introducing a distribution evaluation index other than the ratio of the main values of the distribution of the population magnetic data group, it is not necessary to normalize each weighting coefficient by setting the maximum weighting coefficient to 1. For example, the principal axis direction corresponding to the largest principal value (ie, the principal direction) with respect to the radius of the spherical surface derived as a spherical surface whose distribution is approximated to a part of the population magnetic data group based on the population magnetic data group The maximum weighting factor can be made less than 1 depending on the ratio of the maximum distance between the magnetic data for).

(5)上記目的を達成するための磁気データ処理装置において、前記オフセット導出手段は、前記制約条件の下で下記の目的関数f(c)を最小にするcを導出してもよい。

Figure 2007240270
この装置によると、制約条件付の分布の最適化問題として新オフセットを導出するため、実施形態として後述するような単純な連立一次方程式を解くことにより、新オフセットを導出することができる。つまり、この装置によると、母集団データ群の分布に関わらず、その母集団データ群から導出できる最も確からしい新オフセットを簡素な処理で導出することができる。 (5) In the magnetic data processing apparatus for achieving the above object, the offset deriving means may derive c that minimizes the following objective function f (c) under the constraint condition.
Figure 2007240270
According to this apparatus, since a new offset is derived as a distribution optimization problem with constraints, the new offset can be derived by solving a simple simultaneous linear equation as will be described later as an embodiment. That is, according to this apparatus, the most probable new offset that can be derived from the population data group can be derived by simple processing regardless of the distribution of the population data group.

(6)上記目的を達成するための磁気測定装置は、上記(1)〜(5)で述べた磁気データ処理装置と、前記3次元磁気センサとを備える。
この装置によると、母集団データ群の分布に関わらず、その母集団データ群から導出できる最も確からしい新オフセットを簡素な処理で導出することが可能である。
(6) A magnetic measurement apparatus for achieving the above object includes the magnetic data processing apparatus described in (1) to (5) above and the three-dimensional magnetic sensor.
According to this apparatus, the most probable new offset that can be derived from the population data group can be derived by simple processing regardless of the distribution of the population data group.

尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、又はそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。また、本発明は装置の発明として特定できるだけでなく、プログラムの発明としても、そのプログラムを記録した記録媒体の発明としても、方法の発明としても特定することができる。また、請求項に記載された方法の各動作の順序は、技術上の阻害要因がない限り、記載順に限定されるものではなく、どのような順番で実行されてもよく、また同時に実行されてもよい。   Each function of the plurality of means provided in the present invention is realized by hardware resources whose functions are specified by the configuration itself, hardware resources whose functions are specified by a program, or a combination thereof. Further, the functions of the plurality of means are not limited to those realized by hardware resources that are physically independent of each other. The present invention can be specified not only as an apparatus invention but also as a program invention, a recording medium recording the program, and a method invention. In addition, the order of each operation of the method described in the claims is not limited to the order of description unless there is a technical impediment, and may be executed in any order, and may be executed simultaneously. Also good.

以下、本発明の実施の形態を以下の順に説明する。
A.第一の実施形態
[1.全体説明]
1−1.ハードウェア構成
1−2.ソフトウェア構成
[2.処理の流れ]
2−1.全体の流れ
2−2.バッファ更新
2−3.分布の評価
2−4.最適化問題による新オフセットの導出
2−5.分布が平面的である場合の制約条件
2−6.分布がやや直線的である場合の制約条件
2−7.分布が立体的である場合の新オフセットの導出
2−8.まとめ
B.第二の実施形態
・概要
・分布の評価
・新オフセットの導出
C.他の実施形態
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order.
A. First embodiment [1. Overall explanation]
1-1. Hardware configuration 1-2. Software configuration [2. Process flow]
2-1. Overall flow 2-2. Buffer update 2-3. Evaluation of distribution 2-4. Derivation of new offset by optimization problem 2-5. Restriction when distribution is planar 2-6. Restriction when distribution is slightly linear 2-7. Derivation of new offset when distribution is three-dimensional 2-8. Summary B. Second Embodiment-Outline-Evaluation of Distribution-Derivation of New Offset C.I. Other embodiments

[1.全体説明]
1−1.ハードウェア構成
図2は、本発明が適用される移動体の一例である携帯型電話機3の外観を示す模式図である。携帯型電話機3には3次元磁気センサ4が搭載されている。3次元磁気センサは互いに直交するx、y、zの3方向について磁界の強さを検出することによって磁界の方向及び強さを検出する。携帯型電話機3のディスプレイ2には、文字や画像の各種情報が表示される。例えば、ディスプレイ2には、地図と、方位を示す矢印や文字が表示される。
[1. Overall explanation]
1-1. Hardware Configuration FIG. 2 is a schematic diagram showing an appearance of a mobile phone 3 which is an example of a mobile body to which the present invention is applied. A three-dimensional magnetic sensor 4 is mounted on the mobile phone 3. The three-dimensional magnetic sensor detects the direction and strength of the magnetic field by detecting the strength of the magnetic field in three directions of x, y, and z orthogonal to each other. Various information such as characters and images is displayed on the display 2 of the mobile phone 3. For example, the display 2 displays a map and an arrow or character indicating the direction.

図3は、3次元磁気センサ4と磁気データ処理装置1とを備える磁気測定装置を示すブロック図である。3次元磁気センサ4は、地磁気による磁界ベクトルのx方向成分、y方向成分、z方向成分をそれぞれ検出するx軸センサ30とy軸センサ32とz軸センサ34とを備えている。x軸センサ30、y軸センサ32、z軸センサ34は、いずれも磁気抵抗素子、ホール素子等で構成され、指向性のある1次元磁気センサであればどのようなものであってもよい。x軸センサ30、y軸センサ32及びz軸センサ34は、それぞれの感度方向が互いに直交するように固定されている。x軸センサ30、y軸センサ32及びz軸センサ34の出力は、時分割して磁気センサI/F(Inter Face)22に入力される。磁気センサI/F22では、x軸センサ30、y軸センサ32及びz軸センサ34からの入力が増幅された後にAD変換される。磁気センサI/F22から出力されるディジタルの磁気データは、バス5を介して磁気データ処理装置1に入力される。   FIG. 3 is a block diagram showing a magnetic measurement device including the three-dimensional magnetic sensor 4 and the magnetic data processing device 1. The three-dimensional magnetic sensor 4 includes an x-axis sensor 30, a y-axis sensor 32, and a z-axis sensor 34 that respectively detect an x-direction component, a y-direction component, and a z-direction component of a magnetic field vector due to geomagnetism. The x-axis sensor 30, the y-axis sensor 32, and the z-axis sensor 34 are all configured by a magnetoresistive element, a Hall element, etc., and may be any one as long as it has directivity. The x-axis sensor 30, the y-axis sensor 32, and the z-axis sensor 34 are fixed so that their sensitivity directions are orthogonal to each other. Outputs of the x-axis sensor 30, the y-axis sensor 32, and the z-axis sensor 34 are time-divisionally input to a magnetic sensor I / F (Inter Face) 22. In the magnetic sensor I / F 22, input from the x-axis sensor 30, the y-axis sensor 32, and the z-axis sensor 34 is amplified and then AD converted. Digital magnetic data output from the magnetic sensor I / F 22 is input to the magnetic data processing device 1 via the bus 5.

磁気データ処理装置1は、CPU40とROM42とRAM44とを備えている所謂コンピュータである。CPU40は、例えば携帯型電話機3の全体制御を司るプロセッサである。ROM42は、CPU40によって実行される磁気データ処理プログラムや、移動体の機能を実現するための種々のプログラム、例えばナビゲーションプログラムが格納されている、不揮発性の記憶媒体である。RAM44はCPU40の処理対象となるデータを一時的に保持する揮発性の記憶媒体である。尚、磁気データ処理装置1と3次元磁気センサ4とを1チップの磁気測定装置として構成することもできる。   The magnetic data processing device 1 is a so-called computer including a CPU 40, a ROM 42, and a RAM 44. The CPU 40 is a processor that performs overall control of the mobile phone 3, for example. The ROM 42 is a non-volatile storage medium that stores a magnetic data processing program executed by the CPU 40 and various programs for realizing the function of the moving body, for example, a navigation program. The RAM 44 is a volatile storage medium that temporarily holds data to be processed by the CPU 40. The magnetic data processing device 1 and the three-dimensional magnetic sensor 4 can be configured as a one-chip magnetic measurement device.

1−2.ソフトウェア構成
図4は、磁気データ処理プログラム90の構成を示すブロック図である。磁気データ処理プログラム90は、ナビゲーションプログラム98に方位データを提供するためのプログラムであって、ROM42に格納されている。方位データは地磁気の方向を示す2次元ベクトルデータである。尚、方位データは例えば移動体の姿勢認識のための3次元ベクトルデータとして他のアプリケーションプログラムに提供されてもよい。磁気データ処理プログラム90は、バッファ管理モジュール92、オフセット導出モジュール94、方位導出モジュール96等のモジュール群で構成されている。
1-2. Software Configuration FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the magnetic data processing program 90. The magnetic data processing program 90 is a program for providing azimuth data to the navigation program 98, and is stored in the ROM 42. The azimuth data is two-dimensional vector data indicating the direction of geomagnetism. The orientation data may be provided to other application programs as, for example, three-dimensional vector data for recognizing the posture of the moving body. The magnetic data processing program 90 is composed of a module group such as a buffer management module 92, an offset derivation module 94, and an orientation derivation module 96.

バッファ管理モジュール92は、磁気センサ4から順次出力される磁気データを入力し、入力した磁気データをオフセット更新に用いるためにバッファに蓄積するプログラム部品であって、CPU40、RAM44及びROM42を入力手段及び蓄積手段として機能させる。尚、このバッファはハードウェアで構成されてもよいし、ソフトウェアで構成されてもよい。このバッファに蓄積される磁気データ群を母集団データ群というものとする。   The buffer management module 92 is a program component that inputs magnetic data sequentially output from the magnetic sensor 4 and accumulates the input magnetic data in a buffer for use in offset updating. The CPU 40, the RAM 44, and the ROM 42 are input means and It functions as a storage means. The buffer may be configured by hardware or software. The magnetic data group stored in this buffer is referred to as a population data group.

オフセット導出モジュール94は、バッファ管理モジュール92によって保持されている母集団データ群と、自らが保持している旧オフセットとに基づいて新オフセットを導出し、旧オフセットを新オフセットに更新するプログラム部品であって、CPU40、RAM44及びROM42をオフセット導出手段として機能させる。尚、旧オフセットが新オフセットに更新された時点でその新オフセットは旧オフセットになるため、誤解のない文脈では旧オフセットのことを単にオフセットというものとする。実際には、方位データの補正に用いられるオフセットは1つの変数に設定され、新オフセットはその変数とは別の変数として導出され、導出された時点で方位データの補正に用いられる変数に設定されるので、方位データの補正に用いられる変数は旧オフセットが格納される変数である。   The offset derivation module 94 is a program component that derives a new offset based on the population data group held by the buffer management module 92 and the old offset held by itself and updates the old offset to the new offset. Thus, the CPU 40, the RAM 44, and the ROM 42 are caused to function as offset deriving means. Since the new offset becomes the old offset when the old offset is updated to the new offset, the old offset is simply referred to as an offset in a context without misunderstanding. Actually, the offset used to correct the azimuth data is set to one variable, the new offset is derived as a variable different from that variable, and is set to the variable used to correct the azimuth data when it is derived. Therefore, the variable used for correcting the azimuth data is a variable in which the old offset is stored.

方位導出モジュール96は、磁気センサ4から順次出力される磁気データをオフセット導出モジュール94が保持しているオフセットによって補正して方位データを生成するプログラム部品であって、CPU40、RAM44及びROM42を方位導出手段として機能させる。具体的には、方位導出モジュール96は、3次元ベクトルデータである磁気データの各成分からオフセットの各成分を引き算して得られる3成分のうちの2成分又は3成分全部を方位データとして出力する。   The azimuth derivation module 96 is a program part that generates azimuth data by correcting the magnetic data sequentially output from the magnetic sensor 4 with the offset held by the offset derivation module 94. The azimuth derivation module 96 derives the direction of the CPU 40, the RAM 44, and the ROM 42. It functions as a means. Specifically, the azimuth derivation module 96 outputs two or all three of the three components obtained by subtracting each offset component from each component of magnetic data that is three-dimensional vector data as azimuth data. .

ナビゲーションプログラム98は、目的地までの誘導経路を探索し、地図上に誘導経路を表示する周知のプログラムである。地図の認識のし易さから、地図は現実の方位に地図上の方位が一致するように画面表示される。したがって例えば、携帯型電話機3が回転すると、ディスプレイ2に表示される地図は地面に対して回転しないようにディスプレイ2に対して回転する。このような地図の表示処理に方位データが用いられる。もちろん、方位データは、単に東西南北を文字や矢印で表示するためにのみ用いられてもよい。   The navigation program 98 is a well-known program that searches for a guidance route to a destination and displays the guidance route on a map. For ease of map recognition, the map is displayed on the screen so that the orientation on the map matches the actual orientation. Therefore, for example, when the mobile phone 3 rotates, the map displayed on the display 2 rotates with respect to the display 2 so as not to rotate with respect to the ground. Direction data is used for such map display processing. Of course, the azimuth data may be used only for displaying east, west, south, and north with characters or arrows.

[2.処理の流れ]
2−1.全体の流れ
図5は、新オフセットを導出する処理の流れを示すフローチャートである。図5に示す処理は、オフセットの更新要求が発生したときにCPU40がオフセット導出モジュール94を実行することによって進行する。
[2. Process flow]
2-1. Overall Flow FIG. 5 is a flowchart showing a flow of processing for deriving a new offset. The process shown in FIG. 5 proceeds when the CPU 40 executes the offset derivation module 94 when an offset update request is generated.

2−2.バッファ更新
ステップS100では、新オフセットの導出に用いられる磁気データ群(母集団データ群)を蓄積するためのバッファに蓄積されている全ての磁気データが消去される。すなわちこのとき、旧オフセットの導出に用いられた母集団データ群が消去される。
ステップS102では、新オフセットの導出に用いられる磁気データが入力されバッファへ格納される。携帯型電話機3の姿勢がほとんど変化していない状況において、短い時間間隔で順次磁気センサ4から磁気データを入力すると、連続入力される2つの磁気データ間の距離が近くなる。距離が互いに近い複数の磁気データが限られた容量のバッファに格納されることは、メモリ資源の浪費であるし、無駄なバッファの更新処理を発生させる。また、互いの距離が近い磁気データ群に基づいて新オフセットを導出すると、偏った分布を持つ母集団データ群に基づいて精度の低い新オフセットが導出される可能性がある。そこで、バッファの更新必要性が次のように判定されてもよい。例えば、直前にバッファに格納された磁気データと最後に入力された磁気データとの距離があるしきい値より小さければ、バッファの更新必要性がないと判定され、最後に入力された磁気データはバッファに格納されることなく破棄される。
2-2. In the buffer update step S100, all the magnetic data stored in the buffer for storing the magnetic data group (population data group) used for deriving the new offset is deleted. That is, at this time, the population data group used to derive the old offset is deleted.
In step S102, magnetic data used to derive a new offset is input and stored in a buffer. When the magnetic data is sequentially input from the magnetic sensor 4 at short time intervals in a situation in which the posture of the mobile phone 3 is hardly changed, the distance between the two magnetic data that are continuously input becomes close. A plurality of magnetic data that are close to each other are stored in a buffer having a limited capacity, which is a waste of memory resources and causes an unnecessary buffer update process. In addition, when a new offset is derived based on a magnetic data group that is close to each other, a new offset with low accuracy may be derived based on a population data group having a biased distribution. Therefore, the necessity for updating the buffer may be determined as follows. For example, if the distance between the magnetic data stored in the buffer immediately before and the last input magnetic data is smaller than a certain threshold value, it is determined that there is no need to update the buffer, and the last input magnetic data is Discarded without being stored in the buffer.

ステップS104では、精度よく新オフセットを導出するために必要な規定個数の磁気データがバッファに蓄積されたかが判定される。すなわち、母集団データ群の要素数は予め決められている。予め決める母集団データ群の要素数を少なく設定することにより、オフセットの更新要求に対するレスポンスが向上する。規定個数の磁気データがバッファに蓄積されるまで、ステップS102とステップS104の処理が繰り返される。   In step S104, it is determined whether a specified number of magnetic data necessary for deriving a new offset with high accuracy has been accumulated in the buffer. That is, the number of elements in the population data group is determined in advance. By setting the number of elements of the population data group determined in advance to be small, the response to the offset update request is improved. Steps S102 and S104 are repeated until a prescribed number of magnetic data is accumulated in the buffer.

2−3.分布の評価
規定個数の磁気データがバッファに蓄積されると、母集団データ群の分布が評価される(ステップS106、ステップS108)。分布は、分布の主値に基づいて評価される。
磁気データ群を次式(1)で表すとき、
qi=(qix,qiy,qiz) (i=0,1,2・・・)・・・(1)
分布の主値は、母集団データ群の重心(平均)を始点とし各磁気データを終点とするベクトルの和を用いて式(2)、(3)、(4)で定義される対称行列Aの固有値である。

Figure 2007240270
ただし、
Figure 2007240270
2-3. Distribution Evaluation When a prescribed number of magnetic data is accumulated in the buffer, the distribution of the population data group is evaluated (steps S106 and S108). The distribution is evaluated based on the main value of the distribution.
When the magnetic data group is expressed by the following equation (1),
q i = (q ix , q iy , q iz ) (i = 0,1,2 ...) (1)
The main value of the distribution is a symmetric matrix A defined by equations (2), (3), and (4) using the sum of vectors starting from the center of gravity (average) of the population data group and ending with each magnetic data. Is the eigenvalue of.
Figure 2007240270
However,
Figure 2007240270

行列Aは、式(5)とも書ける。

Figure 2007240270
The matrix A can also be written as equation (5).
Figure 2007240270

行列Aの固有値を大きい順にλ1、λ2、λ3とする。またλ1、λ2、λ3に対応し、大きさ1で正規化され互いに直交する固有ベクトルをu1、u2、u3とする。本明細書で扱う範囲では、λ1>0、λ2>0、λ3≧0である。2つ以上の固有値が0になるとき、言い換えると行列Aの階数が1以下のときは、母集団データ群の要素数が1であるか、分布が完全な直線であるため、考慮する必要はない。また行列Aは、その定義から非負定値行列であるため、固有値は必ず0または正の実数となる。
母集団データ群の分布は、最大固有値に対する最小固有値の比であるλ3/λ1と、最大固有値に対する中間固有値の比であるλ2/λ1とに基づいて評価される。
The eigenvalues of the matrix A are λ 1 , λ 2 , and λ 3 in descending order. In addition, eigenvectors corresponding to λ 1 , λ 2 , and λ 3 and normalized by a magnitude of 1 and orthogonal to each other are denoted by u 1 , u 2 , and u 3 . In the range handled in this specification, λ 1 > 0, λ 2 > 0, and λ 3 ≧ 0. When two or more eigenvalues are 0, in other words, when the rank of the matrix A is 1 or less, the number of elements of the population data group is 1 or the distribution is a complete straight line, so it is necessary to consider Absent. Since the matrix A is a non-negative definite matrix from its definition, the eigenvalue is always 0 or a positive real number.
The distribution of the population data group is evaluated based on λ 3 / λ 1 that is the ratio of the minimum eigenvalue to the maximum eigenvalue and λ 2 / λ 1 that is the ratio of the intermediate eigenvalue to the maximum eigenvalue.

ステップS106では母集団データ群の分布が十分立体的であるかが判定される。具体的には、次式(6)を満足する場合に肯定判定され、満足しない場合に否定判定される。
λ3/λ1>t1 かつ λ2/λ1>t2・・・(6)
1、t2は、予め決められている定数である。t1、t2の値をどのように設定するかは設計事項であり、オフセットの導出特性をどのように定めるかによって任意に設定することができる。式(6)が満たされる場合、母集団データ群の重心から等方的に母集団データ群が分布していることになる。母集団データ群の重心から等方的に母集団データ群が分布していることは、特定の球面近傍に満遍なく母集団データ群が分布していることを意味する。
In step S106, it is determined whether the distribution of the population data group is sufficiently three-dimensional. Specifically, an affirmative determination is made when the following expression (6) is satisfied, and a negative determination is made when it is not satisfied.
λ 3 / λ 1 > t 1 and λ 2 / λ 1 > t 2 (6)
t 1 and t 2 are predetermined constants. How to set the values of t 1 and t 2 is a design matter, and can be arbitrarily set depending on how the derivation characteristic of the offset is determined. When Expression (6) is satisfied, the population data group is isotropically distributed from the center of gravity of the population data group. The fact that the population data group is isotropically distributed from the center of gravity of the population data group means that the population data group is distributed evenly around a specific spherical surface.

ステップS108では母集団データ群の分布が十分平面的であるかが判定される。具体的には、次式(7)を満たす場合に肯定判定され、満足しない場合に否定判定される。
λ3/λ1≦t1 かつ λ2/λ1>t2・・・(7)
式(7)が満たされる場合、特定の平面近傍に限定した範囲内では、母集団データ群の重心から等方的に母集団データ群が分布していることになる。特定の平面近傍に限定した範囲内において、母集団データ群の重心から等方的に母集団データ群が分布していることは、特定の球面の断面円の円周近傍に偏って母集団データ群が分布していることを意味する。
In step S108, it is determined whether the distribution of the population data group is sufficiently planar. Specifically, an affirmative determination is made when the following expression (7) is satisfied, and a negative determination is made when it is not satisfied.
λ 3 / λ 1 ≦ t 1 and λ 2 / λ 1 > t 2 (7)
When Expression (7) is satisfied, the population data group is isotropically distributed from the center of gravity of the population data group within a range limited to a specific plane vicinity. The fact that the population data group is isotropically distributed from the center of gravity of the population data group within the range limited to the vicinity of a specific plane means that the population data is biased to the vicinity of the circumference of the cross-section circle of the specific spherical surface. It means that the group is distributed.

ステップS108で否定判定される場合、母集団データ群の分布はやや直線的である。母集団データ群の分布がやや直線的であることは、特定の球面の断面円の短い弧に母集団データ群が偏って分布しているか、その断面円の直径の両端に母集団データ群が偏って分布していることを意味する。   When a negative determination is made in step S108, the distribution of the population data group is somewhat linear. The distribution of the population data group is somewhat linear because the population data group is unevenly distributed in the short arc of the cross-section circle of a specific spherical surface, or the population data group is distributed at both ends of the diameter of the cross-section circle. It means that it is unevenly distributed.

2−4.最適化問題による新オフセットの導出
ここで新オフセットを導出するための最適化問題について説明する。
母集団データ群が同一平面上にない4つの磁気データで構成されている場合、母集団データ群が分布する球面は統計的手法を用いることなく一意に特定される。この球面の中心の位置ベクトルc=(cx、cy、cz)は連立方程式(8)を解くことによって得られる。尚、3変数に対して等号制約が4つあるが、等号制約の1つは冗長になっているため方程式(8)は必ず解を持つ。

Figure 2007240270
ただし、
Figure 2007240270
2-4. Derivation of New Offset by Optimization Problem Here, the optimization problem for deriving the new offset will be described.
When the population data group is composed of four magnetic data that are not on the same plane, the spherical surface on which the population data group is distributed is uniquely identified without using a statistical method. The position vector c = (c x , c y , c z ) at the center of the spherical surface can be obtained by solving simultaneous equations (8). There are four equality constraints for three variables, but one of the equality constraints is redundant, so equation (8) always has a solution.
Figure 2007240270
However,
Figure 2007240270

母集団データ群の要素数が5個以上あるときについて、jを次式(10)で定義する。

Figure 2007240270
このとき、cについての連立一次方程式(11)が解を持てば、その解は、母集団データ群が分布する球面の中心である。
Xc=j・・・(11) When the number of elements in the population data group is 5 or more, j is defined by the following equation (10).
Figure 2007240270
At this time, if the simultaneous linear equations (11) for c have a solution, the solution is the center of the spherical surface on which the population data group is distributed.
Xc = j (11)

しかし、3次元磁気センサ4自体の測定誤差を考慮すると、現実には、方程式(11)が解を持つことはあり得ない。そこで、統計的な手法により尤もらしい解を得るために、次式(12)で定義されるベクトルeを導入する。
e=Xc−j・・・(12)
However, considering the measurement error of the three-dimensional magnetic sensor 4 itself, in reality, the equation (11) cannot have a solution. Therefore, in order to obtain a plausible solution by a statistical method, a vector e defined by the following equation (12) is introduced.
e = Xc−j (12)

||e||2 2(すなわちeTe)を最小にするcが、母集団データ群が最も近くに分布する球面の中心として尤もらしいといえる。||e||2 2を最小にするcを求める問題は、行列Aが正則のときには次式(13)の目的関数を最小にする最適化問題となる。

Figure 2007240270
It can be said that c that minimizes || e || 2 2 (that is, e T e) is plausible as the center of the spherical surface in which the population data group is distributed closest. The problem of obtaining c that minimizes || e || 2 2 is an optimization problem that minimizes the objective function of the following equation (13) when the matrix A is regular.
Figure 2007240270

2−5.分布が平面的である場合の制約条件
図6に示すように母集団データ群の分布が平面的である場合、旧オフセットに対する補正方向を互いに直交する2方向に制限して新オフセットが導出される(ステップS112)。母集団データ群がある特定の平面近傍に分布し、その平面の法線方向から見て離散的に分布している場合、その平面と平行な方向については母集団データ群を十分信頼できる一方でその平面の法線方向については母集団データ群を信頼できないことになる。このような場合には、その平面の法線方向については旧オフセットを補正しないことにより、信頼に値しない情報に基づいてオフセットが更新されることを防止できる。
2-5. Restriction when distribution is planar When the distribution of the population data group is planar as shown in FIG. 6, the new offset is derived by limiting the correction direction for the old offset to two directions orthogonal to each other. (Step S112). When the population data group is distributed near a specific plane and is distributed discretely when viewed from the normal direction of the plane, the population data group can be sufficiently reliable in the direction parallel to the plane. The population data group cannot be trusted for the normal direction of the plane. In such a case, it is possible to prevent the offset from being updated based on unreliable information by not correcting the old offset for the normal direction of the plane.

母集団データ群がある特定の平面近傍に分布し、その平面の法線方向から見て離散的に分布している場合、その平面の法線方向は、最小固有値λ3に対応する固有ベクトルu3の方向に一致し、その平面に平行で互いに直交する方向は、最大固有値λ1、中間固有値λ2にそれぞれ対応するu1、u2の方向に一致する。したがって、その平面の法線方向について旧オフセットを補正せずに新オフセットを導出するため、次式(14)の制約条件のもとで式(13)の目的関数が最小になる新オフセットcを求める。
c=c0+β11+β22(β1、β2は実数)・・・(14)
式(14)は次式(15)と等価である。

Figure 2007240270
Distributed near a specific plane in which the data set of statistical population, if you are discretely distributed when viewed from the normal direction of the plane, the normal direction of the plane, the eigenvector u 3 corresponding to the minimum eigenvalue lambda 3 The directions parallel to the plane and orthogonal to each other coincide with the directions of u 1 and u 2 corresponding to the maximum eigenvalue λ 1 and the intermediate eigenvalue λ 2 , respectively. Therefore, in order to derive the new offset without correcting the old offset in the normal direction of the plane, the new offset c that minimizes the objective function of the equation (13) under the constraint condition of the following equation (14) is obtained. Ask.
c = c 0 + β 1 u 1 + β 2 u 21 and β 2 are real numbers) (14)
Expression (14) is equivalent to the following expression (15).
Figure 2007240270

式(15)の制約条件のもとで式(13)の最適化問題を解く式は、ラグランジュの未定定数法によって等価な連立方程式に変形できる。未定定数ρを導入し、

Figure 2007240270
とすると、xの連立一次方程式(17)がその方程式となる。
Figure 2007240270
ただし
Figure 2007240270
The equation that solves the optimization problem of Equation (13) under the constraint of Equation (15) can be transformed into an equivalent simultaneous equation by Lagrange's undetermined constant method. Indeterminate constant ρ is introduced,
Figure 2007240270
Then, the simultaneous linear equation (17) of x becomes the equation.
Figure 2007240270
However,
Figure 2007240270

以上説明したことから理解されるように、母集団データ群の分布が平面的である場合、ステップS112において新オフセットを導出する処理は、連立一次方程式(17)を解くことである。尚、行列B4の階数(rank)は必ず4になるため、解xは必ず一意に特定される。 As understood from the above description, when the distribution of the population data group is planar, the process of deriving the new offset in step S112 is to solve the simultaneous linear equations (17). Since the rank of the matrix B 4 is always 4, the solution x is always uniquely specified.

2−6.分布がやや直線的である場合の制約条件
図7に示すように母集団データ群の分布がやや直線的である場合、旧オフセットに対する補正方向を分布の主方向に制限して新オフセットが導出される(ステップS110)。母集団データ群がある特定の直線近傍に分布し、その直線方向には離散的に分布している場合、その直線の方向については母集団データ群を十分信頼でき、それ以外の方向については母集団データ群を信頼できないことになる。このような場合には、その直線の方向以外の方向については旧オフセットを補正しないことにより、信頼に値しない情報に基づいてオフセットが更新されることを防止できる。
2-6. Restriction when distribution is slightly linear As shown in Fig. 7, when the distribution of the population data group is slightly linear, the new offset is derived by limiting the correction direction for the old offset to the main direction of the distribution. (Step S110). If the population data group is distributed near a certain straight line and is distributed discretely in the direction of the straight line, the population data group is sufficiently reliable for the direction of the straight line, and the population data group for other directions. The group data group cannot be trusted. In such a case, it is possible to prevent the offset from being updated based on unreliable information by not correcting the old offset in directions other than the direction of the straight line.

母集団データ群がある特定の直線近傍に分布し、その直線方向には離散的に分布している場合、その直線の方向は、最大固有値λ1に対応する固有ベクトルu1の方向に一致し、それ以外の方向のベクトルは中間固有値λ2、最小固有値λ3にそれぞれ対応する固有ベクトルu2、u3の一次結合となる。したがって、その直線の方向についてのみ旧オフセットを補正して新オフセットを導出するため、次式(20)の制約条件のもとで式(13)の目的関数が最小になる新オフセットcを求める。

Figure 2007240270
When the population data group is distributed in the vicinity of a certain straight line and distributed in the straight line direction, the direction of the straight line coincides with the direction of the eigenvector u 1 corresponding to the maximum eigenvalue λ 1 , The vectors in the other directions are linear combinations of the eigenvectors u 2 and u 3 corresponding to the intermediate eigenvalue λ 2 and the minimum eigenvalue λ 3 , respectively. Therefore, in order to derive the new offset by correcting the old offset only for the direction of the straight line, the new offset c that minimizes the objective function of the equation (13) is obtained under the constraint condition of the following equation (20).
Figure 2007240270

式(20)は次式(21)と等価である。

Figure 2007240270
Expression (20) is equivalent to the following expression (21).
Figure 2007240270

式(21)の制約条件のもとで式(13)の最適化問題を解く式は、ラグランジュの未定定数法によって等価な連立方程式に変形できる。未定定数ρ1、ρ2を導入し、

Figure 2007240270
とすると、xの連立一次方程式(23)がその方程式となる。
Figure 2007240270
ただし
Figure 2007240270
The equation that solves the optimization problem of Equation (13) under the constraint condition of Equation (21) can be transformed into an equivalent simultaneous equation by Lagrange's undetermined constant method. Indeterminate constants ρ 1 and ρ 2 are introduced,
Figure 2007240270
Then, the simultaneous linear equation (23) of x becomes the equation.
Figure 2007240270
However,
Figure 2007240270

以上説明したことから理解されるように、母集団データ群の分布がやや直線的である場合、ステップS110において新オフセットを導出する処理は、連立一次方程式(23)を解くことである。尚、行列B5の階数は必ず5になるため、解xは必ず一意に特定される。 As understood from the above description, when the distribution of the population data group is slightly linear, the process of deriving the new offset in step S110 is to solve the simultaneous linear equations (23). Since the rank of the matrix B 5 is always 5, the solution x is always uniquely specified.

2−7.分布が立体的である場合の新オフセットの導出
分布が立体的である場合、旧オフセットに対する補正方向を制限することなく新オフセットが導出される(ステップS114)。分布が立体的である場合、すなわち、母集団データ群の重心からみてある程度全方位的に母集団データ群が分布している場合、母集団データ群は全方向について十分信頼できる。したがって、このような場合には、新オフセットを導出するために必ずしも旧オフセットを用いる必要が無く、旧オフセットを用いることなく母集団データ群に基づいて新オフセットを導出することもできる。旧オフセットを用いることなく母集団データ群に基づいて新オフセットを導出するアルゴリズムは、種々提案されており、統計的手法を用いるアルゴリズムであってよいし、本件出願人によって既に出願されている特願2005−337412及び特願2006−44289に開示されているように統計的手法を用いないアルゴリズムであってもよい。
本実施形態では、統計的手法により新オフセットが導出される。すなわち、ステップS114では、式(13)の目的関数を制約条件無しで最小にする最適化問題の解として新オフセットcが導出される。
2-7. Derivation of a new offset when the distribution is three-dimensional When the distribution is three-dimensional, a new offset is derived without limiting the correction direction for the old offset (step S114). When the distribution is three-dimensional, that is, when the population data group is distributed to some extent in all directions as seen from the center of gravity of the population data group, the population data group is sufficiently reliable in all directions. Therefore, in such a case, it is not always necessary to use the old offset in order to derive the new offset, and the new offset can be derived based on the population data group without using the old offset. Various algorithms for deriving a new offset based on a population data group without using an old offset have been proposed, and may be an algorithm using a statistical method, or a patent application already filed by the applicant. An algorithm that does not use a statistical method may be used as disclosed in Japanese Patent Application No. 2005-337412 and Japanese Patent Application No. 2006-44289.
In this embodiment, a new offset is derived by a statistical method. That is, in step S114, a new offset c is derived as a solution to the optimization problem that minimizes the objective function of equation (13) without any constraint.

2−8.まとめ
ここで図1、6、7に基づいて、ステップS110、S112、S114の処理を空間的な概念を用いて説明する。母集団データ群を完全に信頼できるものとすれば、旧オフセットc0に対する、母集団データ群のみから導出される球面の中心の位置ベクトルgと、旧オフセットc0との和として新オフセットcを考えることにより、新オフセットcは次式(26)によって定義される。
c=c0+g・・・(26)
2-8. Summary Here, based on FIGS. 1, 6, and 7, the processing of steps S110, S112, and S114 will be described using a spatial concept. Assuming that the data set of statistical population completely reliable, for old offset c 0, the position vector g of the center of the spherical surface derived from only the data set of statistical population, the new offset c as the sum of the old offset c 0 Considering, the new offset c is defined by the following equation (26).
c = c 0 + g (26)

式(13)の目的関数を制約条件無しで最小にする最適化問題の解として得られる位置ベクトルgは、分布の固有ベクトルu1、u2、u3と同じ方向の基本ベクトルの一次結合である。このため、位置ベクトルgの係数gα、gβ、gγを、対応する主軸方向についての母集団データ群の信頼度に応じて重み付けすることにより、位置ベクトルgを各成分の信頼度に応じて補正したベクトルに相当する補正ベクトルfを得ることができる(図1参照)。 The position vector g obtained as a solution to the optimization problem that minimizes the objective function of Equation (13) without any constraint is a linear combination of basic vectors in the same direction as the eigenvectors u 1 , u 2 , u 3 of the distribution. . Therefore, by weighting the coefficients g α , g β , and g γ of the position vector g according to the reliability of the population data group in the corresponding main axis direction, the position vector g is set according to the reliability of each component. Thus, a correction vector f corresponding to the corrected vector can be obtained (see FIG. 1).

図6に示すように母集団データ群の分布が平面的である場合に実行されるステップS112では、旧オフセットc0と母集団データ群とに基づいて新オフセットを導出するにあたり次の制約条件を付している。その制約条件は、分布の最大の主値、すなわち最大固有値λ1に対応する分布の主軸方向の成分gαと、分布の中間の主値、すなわち中間固有値λ2に対応する主軸方向の成分gβについて、位置ベクトルgの重み係数をともに1とし、分布の最小の主値、すなわち最小固有値λ3に対応する主軸方向の成分gγについて、位置ベクトルgの重み係数を0として求まる補正ベクトルfと旧オフセットc0の和として新オフセットcを求めることである。 As shown in FIG. 6, in step S112, which is executed when the distribution of the population data group is planar, the following constraint conditions are used for deriving the new offset based on the old offset c 0 and the population data group. It is attached. The constraint condition is that the distribution main axis direction component g α corresponding to the maximum principal value of the distribution, that is, the maximum eigenvalue λ 1, and the main axis direction component g α corresponding to the intermediate main value of the distribution, that is, the intermediate eigenvalue λ 2. A correction vector f obtained by setting the weighting coefficient of the position vector g to 1 and setting the weighting coefficient of the position vector g to 0 for the component g γ in the principal axis direction corresponding to the minimum main value of the distribution, that is, the minimum eigenvalue λ 3. And the new offset c as the sum of the old offset c 0 .

図7に示すように母集団データ群の分布がやや直線的である場合に実行されるステップS110では、旧オフセットc0と母集団データ群とに基づいて新オフセットを導出するにあたり次の制約条件を付している。その制約条件は、分布の最大の主値、すなわち最大固有値λ1に対応する分布の主軸方向(主方向)の成分gαについて、位置ベクトルgの重み係数を1とし、分布の中間の主値、すなわち中間固有値λ2に対応する主軸方向の成分gβと、分布の最小の主値、すなわち最小固有値λ3に対応する主軸方向の成分gγについて、位置ベクトルgの重み係数をともに0として求まる補正ベクトルfと旧オフセットc0の和として新オフセットcを求めることである。 As shown in FIG. 7, in step S110 executed when the distribution of the population data group is slightly linear, the following constraint conditions are used in deriving the new offset based on the old offset c 0 and the population data group. Is attached. The constraint condition is that the maximum principal value of the distribution, that is, the component g α in the principal axis direction (main direction) of the distribution corresponding to the maximum eigenvalue λ 1 is set to a weight coefficient of the position vector g of 1, and the intermediate principal value of the distribution That is, for the component g β in the main axis direction corresponding to the intermediate eigenvalue λ 2 and the minimum main value of the distribution, that is, the component g γ in the main axis direction corresponding to the minimum eigenvalue λ 3 , the weighting coefficient of the position vector g is set to 0. The new offset c is obtained as the sum of the obtained correction vector f and the old offset c 0 .

母集団データ群の分布が立体的である場合に実行されるステップS110では、特に制約条件が付されていない。すなわちステップS110では、式(13)の目的関数を制約条件無しで最小にする最適化問題の解として得られる位置ベクトルgと旧オフセットc0との和として新オフセットcが導出される。 In step S110, which is executed when the distribution of the population data group is three-dimensional, no restriction condition is applied. That is, in step S110, the new offset c is derived as the sum of the position vector g and the old offset c 0 obtained by the objective function as the solution of the optimization problem of minimizing without constraint equation (13).

B.第二の実施形態
・概要
第一の実施形態では、母集団データ群の分布を離散的に評価し、分布が平面的である場合には主値が最小になる主軸方向の成分について補正ベクトルfを0とし、分布が直線的である場合には主値が中間値と最小値になる2つの主軸方向の成分について補正ベクトルfを0として新オフセットcを導出した。第二の実施形態では、第一の実施形態のように分布の評価に応じて異なる処理を実行する必要がなく、また母集団データ群を効率よく用いてより確からしい新オフセットを導出できる、簡素かつ高精度なアルゴリズムが説明される。
B. Second Embodiment Outline In the first embodiment, the distribution of the population data group is evaluated discretely, and when the distribution is planar, the correction vector f for the component in the principal axis direction that minimizes the principal value. When the distribution is linear and the distribution is linear, the correction vector f is set to 0 and the new offset c is derived for the components in the two main axis directions whose principal values are the intermediate value and the minimum value. In the second embodiment, unlike the first embodiment, there is no need to execute different processing according to the distribution evaluation, and a simpler new offset can be derived by efficiently using the population data group. A highly accurate algorithm is described.

図8は、新オフセットを導出する処理の流れを示すフローチャートである。図8に示す処理は、第一実施形態と同様に、オフセットの更新要求が発生したときにCPU40がオフセット導出モジュール94を実行することによって進行する。尚、ステップS200の処理は第一実施形態において説明したステップS100の処理と同一である。ステップS202の処理は第一実施形態において説明したステップS102の処理と同一である。ステップS204の処理は第一実施形態において説明したステップS104の処理と同一である。   FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing for deriving a new offset. The processing shown in FIG. 8 proceeds as the CPU 40 executes the offset derivation module 94 when an offset update request is generated, as in the first embodiment. In addition, the process of step S200 is the same as the process of step S100 demonstrated in 1st embodiment. The process in step S202 is the same as the process in step S102 described in the first embodiment. The process of step S204 is the same as the process of step S104 described in the first embodiment.

・分布の評価
ステップS206では、母集団データ群の分布指標が導出される。すなわち、次式(27)、(28)によって定義するm2、m3を分布指標として導出することにより、母集団データ群の分布が連続的な値として評価される。

Figure 2007240270
Distribution Evaluation In step S206, a distribution index of the population data group is derived. That is, by deriving m 2 and m 3 defined by the following equations (27) and (28) as distribution indexes, the distribution of the population data group is evaluated as a continuous value.
Figure 2007240270

2、k3は予め決められている正の定数である。k2、k3の値によって主値とそれに対応する母集団データ群の主軸方向の信頼度の対応関係が定まる。ここで、m2、m3は必ず次式(29)を満たす。
0≦m2<1 かつ 0≦m3≦1・・・(29)
k 2 and k 3 are positive constants determined in advance. The correspondence between the principal value and the reliability in the principal axis direction of the population data group corresponding to the principal value is determined by the values of k 2 and k 3 . Here, m 2 and m 3 always satisfy the following equation (29).
0 ≦ m 2 <1 and 0 ≦ m 3 ≦ 1 (29)

図1に基づいてm2、m3の空間的な概念を説明する。対応する主値が大きい分布の主軸方向成分の順に位置ベクトルgの係数をgα、gβ、gγとし、対応する主値が大きい主軸方向成分の順に補正ベクトルfの係数をfα、fβ、fγとするとき、位置ベクトルgと補正ベクトルfとm2、m3との関係は次式(30)、(31)、(32)の通りである。

Figure 2007240270
尚、各重み係数が主値の比に連続的に対応するように定める関係式は、式(30)、(31)、(32)に限られるものではない。また、最大の主値に対応する主軸方向の成分に係る重み係数fα/gαを1未満に設定してもよい。 The spatial concept of m 2 and m 3 will be described with reference to FIG. The coefficients of the position vector g are set as g α , g β , and g γ in the order of the main axis direction components of the distribution having the largest corresponding principal value, and the coefficients of the correction vector f are f α , f in the order of the corresponding main axis direction component having the largest main value. When β and f γ are set, the relationship between the position vector g and the correction vectors f and m 2 and m 3 is expressed by the following equations (30), (31), and (32).
Figure 2007240270
Note that the relational expressions determined so that each weighting factor continuously corresponds to the ratio of the main values is not limited to the expressions (30), (31), and (32). Further, the weighting factor f α / g α related to the component in the main axis direction corresponding to the maximum main value may be set to less than 1.

・新オフセットの導出
最適化問題の解を特定の制約条件の下で導出することが困難である場合、その制約条件を緩めて最適化問題を解くことに相当する緩和問題が導入されることがある。本実施形態では、このような緩和問題を応用することにより、母集団データ群の分布の主値の比に連続的に対応する重み係数によって前述した位置ベクトルg(図1参照)の係数gα、gβ、gγを重み付けして得られる補正ベクトルfと、旧オフセットc0との和として新オフセットcを導出する処理が実現される。具体的には次の通りである。
-Derivation of new offset When it is difficult to derive a solution for an optimization problem under a specific constraint, a relaxation problem equivalent to solving the optimization problem by loosening the constraint may be introduced. is there. In the present embodiment, by applying such a relaxation problem, the coefficient g α of the position vector g (see FIG. 1) described above by the weighting coefficient corresponding to the ratio of the main value of the distribution of the population data group continuously. , G β , and g γ are weighted, and the process of deriving the new offset c as the sum of the correction vector f and the old offset c 0 is realized. Specifically, it is as follows.

途中計算に必要な変数として未定定数ρ1、ρ2を導入し、c、ρ1、ρ2を1つのベクトルにまとめ、次式(33)によりxを定義する。

Figure 2007240270
Indeterminate constants ρ 1 and ρ 2 are introduced as variables necessary for midway calculation, c, ρ 1 and ρ 2 are combined into one vector, and x is defined by the following equation (33).
Figure 2007240270

また、行列Bを式(34)、ベクトルbを式(35)によって定義する。

Figure 2007240270
Further, the matrix B is defined by the equation (34), and the vector b is defined by the equation (35).
Figure 2007240270

ステップS208において新オフセットを導出する処理は、次の連立方程式(36)の解を求める処理となる。尚、行列Bは必ず正則であるので、xは一意に特定される。
Bx=b・・・(36)
連立方程式(36)の解を求めることは、母集団データ群の分布の主値の比に連続的に対応している重み係数fα/gα、fβ/gβ、fγ/gγによって、各主値に対応する分布の主軸方向の位置ベクトルgの係数を重み付けした値を各成分とする補正ベクトルfと旧オフセットC0との和として新オフセットを求めることを制約条件として、式(13)の目的関数を最小にする最適化問題を解くことと等価である。
The process for deriving the new offset in step S208 is a process for obtaining a solution of the following simultaneous equations (36). Since the matrix B is always regular, x is uniquely identified.
Bx = b (36)
Obtaining the solution of the simultaneous equations (36) means that the weighting factors f α / g α , f β / g β , f γ / g γ that continuously correspond to the ratio of the main values of the distribution of the population data group. By using the expression as a constraint, the new offset is obtained as a sum of the correction vector f having the components weighted with the coefficients of the position vector g in the principal axis direction of the distribution corresponding to each principal value and the old offset C 0. This is equivalent to solving the optimization problem (13) that minimizes the objective function.

このように、第二実施形態では、新オフセットを導出する処理を母集団データ群の分布に応じて分岐させる必要がないため、オフセット導出モジュール94の開発や改良が容易であり、オフセット導出モジュール94のデータサイズが小さくなる。また、第二実施形態では、母集団データ群の分布の主値が0でない限り、分布の主軸方向に旧オフセットを主値の比に連続的に対応する距離だけ補正することができるため、オフセット導出モジュール94による母集団データ群の利用効率が高く、方位導出モジュールにおいて最も確からしいオフセットを用いて磁気データを補正できる。   As described above, in the second embodiment, since it is not necessary to branch the process for deriving the new offset according to the distribution of the population data group, the offset deriving module 94 can be easily developed and improved. The data size becomes smaller. In the second embodiment, as long as the main value of the distribution of the population data group is not 0, the old offset can be corrected in the main axis direction of the distribution by a distance that continuously corresponds to the ratio of the main value. The use efficiency of the population data group by the derivation module 94 is high, and the magnetic data can be corrected using the most likely offset in the azimuth derivation module.

C.他の実施形態
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。例えば、本発明がPDAに搭載される磁気センサや車両に搭載される磁気センサにも適用できることは当然である。
C. Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the gist thereof. For example, the present invention is naturally applicable to a magnetic sensor mounted on a PDA or a magnetic sensor mounted on a vehicle.

本発明の実施形態に係る模式図。The schematic diagram which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る模式図。The schematic diagram which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るブロック図。The block diagram which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るブロック図。The block diagram which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係るフローチャート。The flowchart which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係る模式図。The schematic diagram which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係る模式図。The schematic diagram which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態に係るフローチャート。The flowchart which concerns on 2nd embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:磁気データ処理装置、3:携帯型電話機(移動体)、4:3次元磁気センサ、90:磁気データ処理プログラム、92:バッファ管理モジュール(入力手段、蓄積手段)、94:オフセット導出モジュール(オフセット導出手段)、c0:旧オフセット、c:新オフセット、g:位置ベクトル、f:補正ベクトル 1: magnetic data processing device, 3: mobile phone (mobile), 4: three-dimensional magnetic sensor, 90: magnetic data processing program, 92: buffer management module (input means, storage means), 94: offset derivation module ( Offset derivation means), c 0 : old offset, c: new offset, g: position vector, f: correction vector

Claims (8)

第一の基本ベクトル群の一次結合である3次元ベクトルデータであって3次元磁気センサから出力される磁気データを順次入力する入力手段と、
前記磁気データの旧オフセットを新オフセットに更新するために複数の前記磁気データを母集団データ群として蓄える蓄積手段と、
前記旧オフセットを用いずに前記母集団データ群から導出される仮オフセットの前記旧オフセットに対する位置ベクトルであって前記母集団データ群の分布の主軸方向の第二の基本ベクトル群の一次結合である位置ベクトルの各係数を前記母集団データ群の分布の主値の比に応じて重み付けした値を係数とする前記第二の基本ベクトル群の一次結合を補正ベクトルとするとき、前記旧オフセットと前記補正ベクトルの和となる前記新オフセットを求めることを制約条件として、前記旧オフセットと前記母集団データ群とに基づいて前記新オフセットを導出するオフセット導出手段と、
を備える磁気データ処理装置。
Input means for sequentially inputting magnetic data which is three-dimensional vector data which is a linear combination of the first basic vector group and which is output from the three-dimensional magnetic sensor;
Storage means for storing a plurality of magnetic data as a population data group in order to update the old offset of the magnetic data to a new offset;
It is a position vector of the temporary offset derived from the population data group without using the old offset with respect to the old offset, and is a linear combination of the second basic vector group in the principal axis direction of the distribution of the population data group When the linear combination of the second basic vector group having a coefficient obtained by weighting each coefficient of the position vector according to the ratio of the main values of the distribution of the population data group is a correction vector, the old offset and the Offset derivation means for deriving the new offset based on the old offset and the population data group, with the constraint that the new offset that is the sum of correction vectors is obtained,
A magnetic data processing apparatus comprising:
前記制約条件は、
最大の前記主値に対する中間の前記主値の比が第一のしきい値より大きく、最大の前記主値に対する最小の前記主値の比が第二のしきい値以下である場合、最小の前記主値に対応する主軸方向の前記第二の基本ベクトルの係数について前記位置ベクトルの重み係数が0であり、
最大の前記主値に対する中間の前記主値の比が前記第一のしきい値以下であって、最大の前記主値に対する最小の前記主値の比が前記第二のしきい値以下である場合、前記最小の主値に対応する主軸方向の前記第二の基本ベクトルの係数と前記中間の主値に対応する主軸方向の前記第二の基本ベクトルの係数とについて前記位置ベクトルの重み係数がともに0である、
請求項1に記載の磁気データ処理装置。
The constraints are
If the ratio of the intermediate principal value to the largest principal value is greater than the first threshold and the ratio of the smallest principal value to the largest principal value is less than or equal to the second threshold, the smallest The weighting coefficient of the position vector is 0 for the coefficient of the second basic vector in the principal axis direction corresponding to the principal value;
The ratio of the intermediate main value to the maximum main value is less than or equal to the first threshold value, and the ratio of the minimum main value to the maximum main value is less than or equal to the second threshold value. A weight coefficient of the position vector with respect to a coefficient of the second basic vector in the principal axis direction corresponding to the minimum principal value and a coefficient of the second basic vector in the principal axis direction corresponding to the intermediate principal value. Both are 0.
The magnetic data processing apparatus according to claim 1.
前記制約条件は、前記母集団データ群の分布の主値の比に連続的に対応する重み係数によって前記位置ベクトルの係数を重み付けした値が前記補正ベクトルの係数である、
請求項1に記載の磁気データ処理装置。
The constraint condition is that the value of the correction vector is a value obtained by weighting the coefficient of the position vector by a weighting coefficient that continuously corresponds to the ratio of the main values of the distribution of the population data group.
The magnetic data processing apparatus according to claim 1.
前記位置ベクトルの重み係数は、最大の前記主値に対応する主軸方向の前記第二の基本ベクトルの係数について重み係数を1として各係数の重み係数が正規化されている、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁気データ処理装置。
The weighting coefficient of the position vector is normalized by setting the weighting coefficient to 1 with respect to the coefficient of the second basic vector in the principal axis direction corresponding to the largest principal value.
The magnetic data processing apparatus as described in any one of Claims 1-3.
前記オフセット導出手段は、前記制約条件の下で下記の目的関数f(c)を最小にするcを導出する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁気データ処理装置。
Figure 2007240270
The offset deriving means derives c that minimizes the following objective function f (c) under the constraint condition;
The magnetic data processing apparatus as described in any one of Claims 1-4.
Figure 2007240270
請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁気データ処理装置と、
前記3次元磁気センサと、
を備える磁気測定装置。
Magnetic data processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The three-dimensional magnetic sensor;
A magnetic measuring device comprising:
第一の基本ベクトル群の一次結合である3次元ベクトルデータであって3次元磁気センサから出力される磁気データを順次入力し、
前記磁気データの旧オフセットを新オフセットに更新するために複数の前記磁気データを母集団データ群として蓄え、
前記旧オフセットを用いずに前記母集団データ群から導出される仮オフセットの前記旧オフセットに対する位置ベクトルであって前記母集団データ群の分布の主軸方向の第二の基本ベクトル群の一次結合である位置ベクトルの各係数を、前記母集団データ群の分布の主値の比に応じて重み付けした値を係数とする前記第二の基本ベクトル群の一次結合を補正ベクトルとするとき、前記旧オフセットと前記補正ベクトルの和となる前記新オフセットを求めることを制約条件として、前記旧オフセットと前記母集団データ群とに基づいて前記新オフセットを導出する、
ことを含む磁気データ処理方法。
Sequentially input magnetic data output from the three-dimensional magnetic sensor, which is three-dimensional vector data that is a linear combination of the first basic vector group;
In order to update the old offset of the magnetic data to a new offset, a plurality of the magnetic data is stored as a population data group,
It is a position vector of the temporary offset derived from the population data group without using the old offset with respect to the old offset, and is a linear combination of the second basic vector group in the principal axis direction of the distribution of the population data group When the linear combination of the second basic vector group having a coefficient obtained by weighting each coefficient of the position vector according to the ratio of the main values of the distribution of the population data group is a correction vector, Deriving the new offset based on the old offset and the population data group, with the constraint that obtaining the new offset that is the sum of the correction vectors,
Magnetic data processing method.
第一の基本ベクトル群の一次結合である3次元ベクトルデータであって3次元磁気センサから出力される磁気データを順次入力する入力手段と、
前記磁気データの旧オフセットを新オフセットに更新するために複数の前記磁気データを母集団データ群として蓄える蓄積手段と、
前記旧オフセットを用いずに前記母集団データ群から導出される仮オフセットの前記旧オフセットに対する位置ベクトルであって前記母集団データ群の分布の主軸方向の第二の基本ベクトル群の一次結合である位置ベクトルの各係数を、前記母集団データ群の分布の主値の比に応じて重み付けした値を係数とする前記第二の基本ベクトル群の一次結合を補正ベクトルとするとき、前記旧オフセットと前記補正ベクトルの和となる前記新オフセットを求めることを制約条件として、前記旧オフセットと前記母集団データ群とに基づいて前記新オフセットを導出するオフセット導出手段と、
してコンピュータを機能させる磁気データ処理プログラム。
Input means for sequentially inputting magnetic data which is three-dimensional vector data which is a linear combination of the first basic vector group and which is output from the three-dimensional magnetic sensor;
Storage means for storing a plurality of magnetic data as a population data group in order to update the old offset of the magnetic data to a new offset;
It is a position vector of the temporary offset derived from the population data group without using the old offset with respect to the old offset, and is a linear combination of the second basic vector group in the principal axis direction of the distribution of the population data group When the linear combination of the second basic vector group having a coefficient obtained by weighting each coefficient of the position vector according to the ratio of the main values of the distribution of the population data group is a correction vector, Offset derivation means for deriving the new offset based on the old offset and the population data group, with the constraint that the new offset that is the sum of the correction vectors is obtained,
A magnetic data processing program that causes a computer to function.
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