JP2009175160A - 計測方法及び移動情報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
地磁気計測環境を評価したうえで、移動情報装置に搭載された磁気センサを用いた地磁気計測を行う。
【解決手段】
計測物理量算出部４１が、センサユニット２５用の較正値を利用して、センサユニット２５による検出結果を補正した検出結果補正値を算出する。引き続き、計測環境評価部４２が、少なくとも１つの検出結果補正値に基づいて、地磁気計測環境の評価を行う。この地磁気計測環境の評価に際して、計測環境評価部４２は、現時点における地磁気計測環境が、特性値の再較正を行わずに許容精度での計測ができる第１環境、特性値の再較正を行えば許容精度での計測ができる可能性がある第２環境、及び、特性値の再較正の有無にかかわらず許容精度での計測ができない第３環境のいずれに該当するかを評価する。この評価の結果は、評価結果表示部４３により、表示部１３に表示される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、計測方法及び移動情報装置に係り、より詳しくは、移動情報装置に搭載されたセンサを用いて、地磁気に由来する磁束密度を計測する計測方法、及び、当該計測方法を使用する移動情報装置に関するものである。

従来から、携帯電話装置を代表とする移動しつつ動作可能な移動情報装置が、広く普及している。かかる移動情報装置、特に携帯電話装置に関する技術の進歩は目覚しいものがあり、必須機能である移動通信網を介した通信機能に加えて、様々な種類のゲーム等のアプリケーションも実装されるようになっている。

こうした移動情報装置においては、地磁気に由来する磁束密度を移動情報装置に搭載されたセンサにより検出し、その検出結果を用いて、利用者にとって有用な情報を提供する技術が提案されている。例えば、３軸磁気センサにより磁束密度を検出し、検出された磁束密度に基づいて、現在位置における方位を求めて、利用者へ通知する携帯電話装置が提案されている（特許文献１参照；以下、「従来例１」と呼ぶ）。また、２軸磁気センサにより磁束密度を検出するとともに、２軸傾斜センサにより傾斜角を検出し、検出された磁束密度及び傾斜角に基づいて、現在位置における方位を求めて、利用者へ通知する携帯電話装置が提案されている（特許文献２参照；以下、「従来例２」と呼ぶ）。

特開２００２−１９６０５５号公報 特開２００３−９０７２５号公報

上述した従来例１や従来例２の技術は、磁極点近傍を除く地球上の各位置における地磁気に由来する磁束密度の一意性を利用するものである。このため、磁気センサにおいては、地磁気に由来する磁束密度を許容精度で検出することが必要である。このため、地磁気に由来する磁束密度は、計測環境が良好な状態で行うことが必要であった。

すなわち、磁気センサによる磁束密度の検出の際に、移動情報装置の近辺に大きな磁力源が存在したり、地磁気が効率良く遮蔽された空間内に移動情報装置が存在したりしているような場合には、地磁気に由来する磁束密度を許容精度で検出することはできない。ここで、移動情報装置の近辺に大きな磁力源が存在する場合としては、例えば地下鉄における列車の発着時に大電流が生じた場合や、移動情報装置を強力な磁石等に近づけたことがあったために、磁気センサの近傍の部品が磁化してしまっている場合等がある。また、地磁気が効率良く遮蔽された空間としては、例えば、鉄板で覆われた部屋等がある。

こうした地磁気の計測環境の良否は、磁気が人間の五感では認識することができないものであるため、移動情報装置の利用者の知覚によっては判断することができない。このため、移動情報装置の利用者が、移動情報装置に搭載されたセンサを用いた地磁気に由来する磁束密度の計測結果を利用するアプリケーションを実行しようとした場合に、当該アプリケーションを有効に実行できる環境にあるか否かが判断できない。この結果、当該アプリケーションを実行してみたが、原因不明の異常値が発生するという事態を招くこととなっていた。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、移動情報装置に搭載された磁気センサを用い、地磁気計測環境を評価したうえで、地磁気計測を行うことができる計測方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、搭載された磁気センサを用いて、地磁気計測環境を評価したうえで、地磁気計測を行うことができる移動情報装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１の観点からすると、移動情報装置に搭載されたセンサを用いて、地磁気に由来する磁束密度を計測する計測方法であって、前記センサの較正された特性値を利用して、前記センサによる検出結果に対応する磁束密度を算出する磁束密度算出工程と；前記磁束密度算出工程における算出結果に基づいて、地磁気計測環境の評価を行う計測環境評価工程と；を備える計測方法である。

この計測方法では、まず、磁束密度算出工程において、センサの較正された特性値を利用して、センサによる検出結果に対応する磁束密度が算出される。ここで、「センサの特性値」とは、センサ出力のオフセット値、センサのゲイン値等をいう。なお、ゲイン値は、センサの特性によって定まるものであり、センサの周囲の地磁気計測環境に依存せず、かつ、ゲイン値の設定には特別な磁界環境と標準磁界発生器を要する。このため、較正されたゲイン値としては、一般に、移動情報装置の工場出荷に際して行われたゲイン較正の結果が継続して使用される。これに対して、オフセット値は、移動情報装置の周囲の地磁気計測環境に依存する。このため、較正されたオフセット値としては、一般に、新たにオフセット較正が行われるまでは、移動情報装置の工場出荷に際して行われたオフセット較正の結果が使用され、その後における利用者によるオフセット値更新指令に応じたオフセット値更新のためのオフセット較正用計測の結果に基づいて更新されるようになっている。

磁束密度算出工程において、その時点におけるセンサによる検出結果に対応する磁束密度が、較正された特性値を用いて算出されると、計測環境評価工程において、少なくとも１つの算出された磁束密度に基づいて、地磁気計測環境の評価が行われる。この評価は、例えば、その時点において、地磁気に由来する磁束密度を許容精度で計測できると推定されるか否かの観点から行われる。

したがって、本発明の計測方法によれば、移動情報装置に搭載された磁気センサを用い、地磁気計測環境を評価することができ、そのうえで、当該磁気センサを用いて地磁気計測を行うことができる。

本発明の計測方法では、前記センサによる複数の検出結果において、前記複数の検出結果の平均値からの差が所定範囲外となる検出結果の発生割合である範囲外発生割合を算出する範囲外発生割合算出工程を更に備え、前記計測環境評価工程では、前記磁束密度算出工程における算出結果及び前記範囲外発生割合に基づいて、前記地磁気計測環境の評価を行うこととすることができる。

この場合には、範囲外発生割合算出工程において、センサによる複数の検出結果において、複数の検出結果の平均値からの差が所定範囲外となる検出結果の発生割合である範囲外発生割合を算出する。引き続き、計測環境評価工程において、磁束密度算出工程における算出結果及び前記範囲外発生割合に基づいて、地磁気計測環境の評価を行う。

ところで、センサによる磁束密度の検出結果が、センサの計測可能範囲であり、かつ、この範囲外発生割合が小さい場合には、地磁気以外の強力なノイズ磁気が存在していても、そのノイズ磁気に由来する磁界は定常的な磁界であると推定される。この場合には、計測環境評価工程においては、センサ用のオフセット値を更新すれば、許容精度で地磁気に由来する磁束密度を計測できる可能性があると判定することができる。

一方、範囲外発生割合が大きな場合には、地磁気以外の強力なノイズ磁気が存在し、かつ、ノイズ磁気が非定常的であると推定される。この場合には、オフセット値を有効に更新することができないので、計測環境評価工程においては、有効な地磁気に由来する磁束密度の計測ができないと判定することができる。

したがって、計測環境評価工程において、磁束密度算出工程における算出結果及び範囲外発生割合に基づいて地磁気計測環境の評価を行う場合には、磁束密度算出工程における算出結果のみから地磁気計測環境の評価を行うよりも精度の良い評価を行うことができる。

また、本発明の計測方法では、前記計測環境評価工程における評価結果を前記移動情報装置の表示部に表示する評価結果表示工程を更に備えることとすることができる。この場合には、利用者が計測環境評価工程における評価結果を参照することができるので、利用者は、センサの利用に際して、（ｉ）センサの利用を諦める、（ii）オフセット値を更新した上でセンサを利用する等の対処を適切に行うことができる。

また、本発明の計測方法では、前記移動情報装置で動作するアプリケーションからの前記センサによる検出結果に対応する計測データの要求に応答して、前記計測データ及び前記計測環境評価工程における評価結果を報告する計測データ報告工程を更に備えることとすることができる。この場合には、計測環境評価工程における評価結果が地磁気の計測データとともに報告されるので、アプリケーションが報告された計測データの信頼性を判断し、評価結果に応じた適切な処理をすることができる。

また、本発明の計測方法では、前記センサが、前記移動情報装置において固有に定義される互いに直交する３軸方向に沿った磁束密度を検出することとすることができる。この場合には、磁束密度の３次元的な検出ができるとともに、地磁気計測環境を精度良く行うことができる。

本発明は、第２の観点からすると、磁束密度を検出するセンサと；前記センサ用の較正された特性値を利用して、前記センサによる新たな検出結果に対応する磁束密度を算出する磁束密度算出手段と；前記磁束密度算出手段により得られたる算出結果に基づいて、地磁気計測環境の評価を行う計測環境評価手段と；を備える移動情報装置である。

この移動情報装置では、磁束密度算出手段が、センサ用の較正された特性値を利用して、センサによる検出結果に対応する磁束密度を算出する。引き続き、計測環境評価手段が、少なくとも１つの算出された磁束密度に基づいて、地磁気計測環境の評価を行う。すなわち、本発明の移動情報装置では、上述した本発明の計測方法を使用して、地磁気に由来する磁束密度を計測することができる。

したがって、本発明の移動情報装置によれば、磁気センサを用いて地磁気計測環境を評価することができ、そのうえで、当該磁気センサを用いて地磁気計測を行うことができる。

本発明の移動情報装置では、前記センサによる複数の検出結果において、前記複数の検出結果の平均値からの差が所定範囲外となる検出結果の発生割合である範囲外発生割合を算出する範囲外発生割合算出手段を更に備えるとともに、前記計測環境評価手段が、前記磁束密度算出手段により得られた算出結果及び前記範囲外発生割合に基づいて、前記地磁気計測環境の評価を行うようにすることができる。

この場合には、上述の磁束密度算出手段の動作と並行して又は独立して、範囲外発生割合算出手段が、センサによる複数の検出結果において、複数の検出結果の平均値からの差が所定範囲外となる検出結果の発生割合である範囲外発生割合を算出する。引き続き、計測環境評価手段が、磁束密度算出手段によリ得られた算出結果及び範囲外発生割合に基づいて、地磁気計測環境の評価を行う。

したがって、計測環境評価手段において、磁束密度算出手段により得られた算出結果のみから地磁気計測環境の評価を行うよりも精度の良い評価を行うことができる。

また、本発明の移動情報装置では、利用者に情報を通知するための表示部と；前記計測環境評価手段による評価結果を前記表示部に表示させる評価結果表示手段を更に備えるようにすることができる。この場合には、評価結果表示手段が、計測環境評価手段による評価結果を表示部に表示するので、利用者が評価結果を参照する。このため、利用者は、センサの利用に際して、（ｉ）センサの利用を諦める、（ii）オフセット値を更新した上でセンサを利用する等の対処を適切に行うことができる。

また、本発明の移動情報装置では、アプリケーションから発行された、前記センサによる検出結果に対応する計測データの要求に応答して、前記計測データ及び前記計測環境評価手段による評価結果を報告する計測データ報告手段を更に備えるようにすることができる。この場合には、計測データ報告手段が、計測環境評価手段による評価結果を地磁気の計測データとともにアプリケーションへ報告する。このため、アプリケーションが報告された計測データの信頼性を判断し、評価結果に応じた適切な処理をすることができる。

また、本発明の移動情報装置では、前記センサが、互いに直交する３軸方向に沿った磁束密度を検出するようにすることができる。この場合には、磁束密度の３次元的な検出ができるとともに、地磁気計測環境を精度良く行うことができる。

また、本発明の移動情報装置では、移動通信網の基地局と無線通信を行うための無線通信部を更に備えるようにすることができる。すなわち、本発明の移動情報装置を移動通信端末装置とすることができる。

以上説明したように、本発明の計測方法は、移動情報装置に搭載された磁気センサを用い、地磁気計測環境を評価したうえで、地磁気計測を行うことができるという効果を奏する。

また、本発明の移動情報装置は、搭載された磁気センサを用いて、地磁気計測環境を評価したうえで、地磁気計測を行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る携帯電話装置の正面外観を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る携帯電話装置の背面外観を概略的に示す図である。 図１の携帯電話装置の構成を説明するための機能ブロック図である。 図２の制御部で実行されるソフトウエアの構成を説明するための図である。 図３の計測データ処理部の構成を説明するための機能ブロック図である。 図１の表示部における地磁気環境評価結果の表示を説明するための図である。 図５Ａの評価結果シンボル図形を説明するための図である。 図２の一時記憶部の構成を説明するための図である。 図６Ａの計測データ領域の構成を説明するための図である。 図４の計測環境評価部における地磁気計測環境の評価処理を説明するためのフローチャートである。 図４の較正部による較正用計測の結果を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図８を参照しつつ説明する。なお、これらの図においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１Ａ及び図１Ｂには、移動情報装置である携帯電話装置１０の外観構成が概略的に示されている。ここで、図１Ａには、携帯電話装置１０の外観の正面図が示され、図１Ｂには、携帯電話装置１０の外観の背面図が示されている。

図１Ａ及び図１Ｂに総合的に示されるように、携帯電話装置１０は、（ａ）携帯電話本体１１と、（ｂ）電話番号を入力するためのテンキー、及び、動作モードの切替等の各種指令を、後述する制御部２１（図２参照）に入力するためのファンクションキーを有する操作部１２と、（ｃ）操作案内、動作状況、受信メッセージ等を表示する液晶表示装置を有する表示部１３とを備えている。また、携帯電話装置１０は、（ｄ）通話時に通信相手から送られてきた音声信号を再生する通話用スピーカ１４と、（ｅ）集音時に音を入力したり、通話時に音声を入力したりするためのマイクロフォン１５と、（ｆ）着信音や案内音を発生するための案内用スピーカ１６と、（ｇ）基地局との間で無線信号を授受するためのアンテナ１７とを備えている。

携帯電話本体１１の内部には、図２に示されるように、（ｉ）携帯電話装置１０全体の動作を統括制御する制御部２１と、(ii)アンテナ１７を介して、基地局との間で無線信号の送受信を行う送受信部２２と、（iii）制御部２１で実行されるプログラムや各種データを格納する、読出専用メモリ（ＲＯＭ）素子やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）素子を有する記憶部２３とを備えている。また、携帯電話本体１１の内部には、（iv）携帯電話装置１０の現在位置における磁束密度及び携帯電話装置１０に作用する加速度を検出するためのセンサユニット２５を備えている。

記憶部２３は、その内部に、収集した計測データを一時的に記憶する一時記憶領域２４を含んでいる。

センサユニット２５は、携帯電話装置１０の姿勢角及び携帯電話装置１０に作用する加速度を検知し、アナログ電圧信号として出力するセンサ部２６と、センサ部２６から電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器２７とを備えている。そして、Ａ／Ｄ変換器２７から出力されるデジタルデータが、検出結果として制御部２１へ通知される。また、センサユニット２５は、制御部２１からの検出開始指令により動作を開始し、制御部２１からの検出停止指令により動作を停止するようになっている。

ここで、センサ部２６は、操作部１２のマトリクス状のキー配列における行方向をＸ_S軸方向とし、列方向をＹ_S軸方向とし、キー配列面の垂直方向をＺ_S軸方向として、Ｘ_S軸方向磁束密度（Ｂ_XS）、Ｙ_S軸方向磁束密度（Ｂ_YS）及びＺ_S軸方向磁束密度（Ｂ_ZS）を検出する。また、センサ部２６は、Ｘ_S軸方向加速度（α_XS）及びＹ_S軸方向加速度（α_YS）を検出する。そして、センサ部２６からは、磁束密度の検出結果である電圧値(Ｖ_B)_p（ｐ＝Ｘ_S，Ｙ_S，Ｚ_S）及び加速度の検出結果である電圧値(Ｖ_α)_q（ｑ＝Ｘ_S，Ｙ_S）を１組にして、検出生データとして制御部２１へ通知するようになっている。

なお、センサ部２６から出力される電圧値(Ｖ_B)_pと磁束密度Ｂ_pとの関係は、ゲイン値を(Ｇ_B)_pとし、オフセット値を(Ｖ_BO)_pとして、次の（１）式で表されるようになっている。
Ｂ_p＝(Ｇ_B)_p・［(Ｖ_B)_p−(Ｖ_BO)_p］ …（１）

この（１）式におけるゲイン値(Ｇ_B)_pは、Ｘ_S軸方向、Ｙ_S軸方向及びＺ_S軸方向において極力共通の値となるように、工場出荷時に調整される。ここで、ゲイン値(Ｇ_B)_pは、磁気計測の環境条件によって変化しにくいものであること、及び、調整のためには標準磁気発生器等の較正用機器が必要となることから、工場出荷時の較正値が、継続してゲイン値(Ｇ_B)_pの較正値して使用される。一方、オフセット値(Ｖ_BO)_pは、磁気計測の環境条件によって、様々に変化するものであることから、利用者が所望の時に、その時点における磁気計測の環境条件やセンサ部の経時変化に対応した新たなオフセット値をＸ_S軸方向、Ｙ_S軸方向及びＺ_S軸方向のそれぞれについて、較正用の計測をして更新することができるようになっている。新たなオフセット値の較正用計測及びオフセット値の較正値の更新については後述する。

また、センサ部２６から出力される電圧値(Ｖ_α)_qと加速度α_qとの関係は、ゲイン値を(Ｇ_α)_qとし、オフセット値を(Ｖ_α0)_qとして、次の（２）式で表されるようになっている。
α_q＝(Ｇ_α)_q・［(Ｖ_α)_q−(Ｖ_αO)_q］ …（２）

この（２）式におけるゲイン値（Ｇ_α）_q及びオフセット値(Ｖ_αO)_qは、Ｘ_S軸方向及びＹ_S軸方向において共通の値となるように、工場出荷時に調整される。ここで、ゲイン値(Ｇ_α)_q及びオフセット値(Ｖ_αO)_qは、磁気計測の環境条件によって変化しにくいものであること、及び、調整のためには標準加速度発生器等の較正用機器が必要となることから、工場出荷時の較正値が、継続してゲイン値(Ｇ_α)_q及びオフセット値（Ｖ_αO）_qの較正値として使用される。

上記の磁束密度計測のためのゲイン値(Ｇ_B)_p及びオフセット値(Ｖ_BO)_p、並びに加速度計測のためのゲイン値(Ｇ_α)_p及びオフセット値(Ｖ_αO)_pの較正値は、記憶部２３に格納される。そして、ゲイン値(Ｇ_B)_p、オフセット値(Ｖ_BO)_p、ゲイン値(Ｇ_α)_p及びオフセット値(Ｖ_αO)_pの較正値は、後述する計測物理量算出部４１（図４参照）により参照可能となっている。

なお、以下の説明においては、記憶部２３に格納されたゲイン値(Ｇ_B)_p、オフセット値(Ｖ_BO)_p、ゲイン値(Ｇ_α)_p及びオフセット値(Ｖ_αO)_pの較正値のそれぞれを、単にゲイン値(Ｇ_B)_p、オフセット値(Ｖ_BO)_p、ゲイン値(Ｇ_α)_p及びオフセット値(Ｖ_αO)_pと表記するものとする。

制御部２１は、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）等を備えており、一般的な携帯電話機能を実現するために、様々なデータ処理を行うとともに、上述した他の構成要素の動作制御を行うようになっている。この制御部２１において実行されるプログラム等のソフトウエアの構成は、図３に示されるようになっている。

すなわち、制御部２１におけるソフトウエアは、基本処理部３１と、アプリケーション３３とを備えている。ここで、基本処理部３１は、携帯電話装置としての基本機能である通話機能、メール機能、文字入力機能を実現するとともに、上述した各種のハードウエア資源の制御を行う。なお、アプリケーション３３は、センサユニット２５による計測結果を利用するアプリケーションであるものとする。

基本処理部３１は、計測データ処理部３５を備えている。この計測データ処理部３５は、図４に示されるように、（ｉ）アプリケーション３３からのコマンドを処理するとともに、センサユニット２５の計測動作の制御、並びに計測データ処理部３５全体の制御を行う収集制御部４９と、（ii）センサユニット２５からの検出生データを受信し、記憶部２３に格納されている較正値群を利用して、上述した（１）式及び（２）式により磁束密度及び加速度を算出する計測物理量算出部４１とを備えている。

また、計測データ処理部３５は、(iii)計測物理量算出部４１から通知された磁束密度算出結果に基づいて、地磁気の計測環境を評価する計測環境評価部４２と、（iv）計測環境評価部４２における評価結果を表示部１３へ表示する評価結果表示部４３とを備えている。ここで、本実施形態においては、表示部１３の表示領域は、図５Ａに示されるように、基本処理部３１のみが表示をすることができるシステム表示領域ＳＲ１，ＳＲ２と、基本処理部３１及びアプリケーション３３の双方が表示を行うことができる共通領域ＣＲとを含んでいる。そして、評価結果表示部４３は、評価結果をシステム表示領域ＳＲ１中に評価結果シンボル図形ＭＣＥとして表示させる。

評価結果シンボル図形ＭＣＥは、図５Ｂに示されるように、交通信号機と同様に、緑領域ＭＣＧ、黄領域ＭＣＹ及び赤領域ＭＣＲを有している。そして、許容精度で地磁気計測が可能であると計測環境評価部４２によって推定された場合には、評価結果表示部４３は、緑領域ＭＣＧを緑色で塗りつぶす表示指令を行う。また、新たに較正用計測を行って較正値を更新すれば、許容精度で地磁気計測ができる可能性があると、計測環境評価部４２によって推定された場合には、評価結果表示部４３は、黄領域ＭＣＹを黄色で塗りつぶす表示指令を行う。また、新たに較正用計測を行ったとしても、許容精度で地磁気計測をすることができるようにはならないと計測環境評価部４２によって推定された場合には、評価結果表示部４３は、赤領域ＭＣＲを赤色で塗りつぶす表示指令を行う。なお、センサユニット２５が動作停止状態にある場合、及び、センサユニット２５の動作開始後、計測環境評価部４２により最初の評価結果が導出されるまでは、評価結果表示部４３は、緑領域ＭＣＧ、黄領域ＭＣＹ及び赤領域ＭＣＲを消灯表示させるようになっている。

図４に戻り、計測データ処理部３５は、（ｖ）計測環境評価部４２から計測物理量算出部４１により算出された磁束密度成分及び加速度成分、並びに計測環境評価結果を受けて、アプリケーション３３へ通知するための通知用データを算出する通知用データ算出部４４と、（vi）通知用データをアプリケーション３３へ送るデータ通知部４５とを備えている。

なお、本実施形態では、通知用データ算出部４４は、操作部１２におけるキー配列面が水平であり、携帯電話装置１０において固有に定義される上述のＸ_SＹ_SＺ_S座標系の＋Ｙ_S方向が真南方向である姿勢を基準姿勢としている。そして、基準姿勢時におけるＸ_SＹ_SＺ_S座標系を基準座標系（ＸＹＺ座標系）として、通知用データ算出部４４は、当該基準姿勢からのＸ軸回りの回転角（ピッチ角θ_X）、Ｙ軸回りの回転角（ロール角θ_Y）及び鉛直方向に平行なＺ軸回りの回転角（ヨー角θ_Z）を算出する。また、通知用データ算出部４４は、Ｘ方向の加速度（α_X）及びＹ方向の加速度（α_Y）を算出検知する。そして、算出されたピッチ角θ_X、ロール角θ_Y、ヨー角θ_Z、Ｘ方向加速度α_X及びＹ方向加速度α_Yを通知用データである計測データとして、その時点における計測環境評価結果とともに、一時記憶領域２４に格納する。この一時記憶領域２４は、図６Ａに示されるように、計測データ領域ＭＤＲ₁，ＭＤＲ₂，…を有している。そして、それぞれの計測データ領域ＭＤＲ_j（ｊ＝１，２，…）には、図６Ｂに示されるように、１組の計測環境評価結果、ピッチ角θ_X、ロール角θ_Y、ヨー角θ_Z、Ｘ方向加速度α_X及びＹ方向加速度α_Yが格納されるようになっている。

図４に戻り、計測データ処理部３５は、（vii）上述したオフセット値(Ｖ_BO)_pを較正する較正部４６を備えている。この較正部４６は、利用者による操作部１２からの較正要求に応じて収集制御部４９から発行された較正要求の較正指令を受けた場合に、オフセット値(Ｖ_BO)_pの較正動作行う。そして、較正部４６は、較正結果を記憶部２３へ格納する。

次に、以上のように構成された携帯電話装置１０におけるセンサユニット２５を利用した計測動作について説明する。

なお、前提として、センサユニット２５は、検出動作を開始しており、デジタル形式で検出生データを定期的に（例えば、２０ｍｓｅｃごとに）出力しているものとする。こうしたセンサユニット２５の検出動作は、利用者からの操作部１２を介した要求等に応じて、収集制御部４９が、検出動作開始指令をセンサユニットへ向けて送ることにより開始される。

＜計測環境評価処理＞
センサユニット２５からの検出生データを受信すると、計測データ処理部３５の計測物理量算出部４１が、記憶部２３内におけるセンサユニット２５の較正された特性値であるゲイン値(Ｇ_B)_p、オフセット値(Ｖ_BO)_p、ゲイン値(Ｇ_α)_p及びオフセット値(Ｖ_αO)_pを使用して、上述の（１）式及び（２）式により、検出生データに対応する磁束密度成分及び加速度成分を算出する。この結果、センサユニット２５による検出結果に対応した磁束密度Ｂ_p（ｐ＝Ｘ_S，Ｙ_S，Ｚ_S）と加速度α_q（ｑ＝Ｘ_S，Ｙ_S）とが算出される。計測物理量算出部４１は、こうして算出された磁束密度Ｂ_p（ｐ＝Ｘ_S，Ｙ_S，Ｚ_S）と加速度α_q（ｑ＝Ｘ_S，Ｙ_S）とを、計測環境評価部４２へ送る。

なお、センサユニット２５において５種の検出結果の１種ごとに、検出許容範囲を超えた（オーバーフローした）場合には、センサユニット２５からは、その旨が通知される。このオーバーフローの通知を受けた場合には、計測物理量算出部４１は、その旨をそのまま計測環境評価部４２へ送る。以下、計測物理量算出部４１による算出結果及びオーバーフロー発生の旨を総称して「通知結果」と呼ぶものとする。

計測物理量算出部４１からの通知結果を受けた計測環境評価部４２では、図７のステップＳ１１において、最近の所定数（例えば、５０個）の通知結果に、オーバーフローの旨が含まれているか否かを判定する。この判定結果が肯定的であった場合には、処理はステップＳ１９へ移行する。このステップＳ１９では、計測環境評価部４２が、現在の計測環境は地磁気に由来する磁束密度を許容精度で計測できる環境にはない（以下、「赤レベル環境」ともいう）と、直ちに、評価する。そして、計測環境評価処理における計測環境評価部４２の評価処理が終了する。

ステップＳ１１における判定結果が否定的であった場合には、処理はステップＳ１２へ移行する。このステップＳ１２では、計測環境評価部４２が、新たに受信した磁束密度成分の算出結果から、磁束密度Ｂ_p（ｐ＝Ｘ_S，Ｙ_S，Ｚ_S）から磁束密度の大きさＢを、次の（３）式により算出する。
Ｂ＝（Ｂ_XS ²＋Ｂ_YS ²＋Ｂ_ZS ²）^1/2 …（３）

次に、ステップＳ１３において、計測環境評価部４２は、範囲外発生割合Ｒを算出する。この範囲外発生割合Ｒの算出に際しては、まず、計測環境評価部４２は、最近に算出された所定個数（例えば、５０個）の磁束密度の大きさの平均値Ｂ_Aを算出する。引き続き、計測環境評価部４２は、平均値Ｂ_Aの算出に利用した所定個数の磁束密度の大きさにおいて、平均値Ｂ_Aとの差異が所定範囲にないものの比率である範囲外発生割合Ｒを求める。ここで、当該所定範囲は、センサユニット２５の磁束密度の検出精度及び上述の地磁気に由来する磁束密度計測の許容精度を考慮して、予め定められている。

次いで、ステップＳ１４において、計測環境評価部４２は、範囲外発生割合Ｒが許容最大比率Ｒ_MAX以下であるか否かを判定する。この判定結果が否定的であった場合には、すなわち、地磁気以外の大きく変動しているノイズ磁気が存在している計測環境にあると推定された場合には、処理はステップＳ１９へ移行する。そして、ステップＳ１９において、計測環境評価部４２が、現在の計測環境は赤レベル環境であると評価する。そして、計測環境評価処理における計測環境評価部４２の評価処理が終了する。

ステップＳ１４における判定結果が肯定的であった場合、すなわち、ノイズ磁気が存在していても、当該ノイズ磁気は定常的であると推定される場合には、処理はステップＳ１５へ移行する。このステップＳ１５では、計測環境評価部４２が、計測物理量算出部４１により得られた磁束密度算出結果の平均値Ｂ_Aからの差異が、上述した所定範囲内にあるか否かを判定する。この判定結果が否定的であった場合には、処理はステップＳ１８へ移行する。このステップＳ１８では、計測環境評価部４２が、現在の計測環境は、現在の較正された特性値（ゲイン値及びオフセット値）を使用したのでは、地磁気に由来する磁束密度を許容精度で計測できないが、新たにオフセット値Ｖ_BOp（ｐ＝Ｘ_S，Ｙ_S，Ｚ_S）の較正を行うことにより許容精度で計測できるようになる可能性がある環境（以下、「黄レベル環境」ともいう）であると評価する。そして、計測環境評価処理における計測環境評価部４２の評価処理が終了する。

ステップＳ１５における判定結果が肯定的であった場合には、処理はステップＳ１６へ移行する。このステップＳ１６では、計測環境評価部４２が、算出された磁束密度の大きさＢと、地磁気のみに由来する磁束密度の標準的な大きさＢ_Eとの差異値ΔＢを算出する。ここで、値Ｂ_Eは、携帯電話装置１０の緯度に依存するが、携帯電話装置１０に現在位置の測位機能がある場合には、その測位結果に基づいて、その時点において使用すべき値Ｂ_Eを決定する。また、携帯電話装置１０に現在位置の測位機能がない場合には、先になされた利用者による大まかな現在位置の入力結果又は工場出荷時の設定に基づいて、その時点において使用すべき値Ｂ_Eを決定する。

引き続き、計測環境評価部４２は、値ΔＢと値Ｂ_Eと比の値（ΔＢ／Ｂ_E）を算出する。そして、比の値（ΔＢ／Ｂ_E）が許容範囲内にあるか否かが判定される。この判定が否定的であった場合には、処理はステップＳ１８へ移行し、計測環境評価部４２が、現在の計測環境は、黄レベル環境であると評価する。そして、計測環境評価処理における計測環境評価部４２の評価処理が終了する。

ステップＳ１６における判定結果が肯定的であった場合には、処理はステップＳ１７へ移行する。このステップＳ１７では、計測環境評価部４２が、現在の計測環境は、許容精度で地磁気に由来する磁束密度を計測できる環境（以下、「緑レベル環境」）にあると評価する。そして、計測環境評価処理における計測環境評価部４２の評価処理が終了する。

こうして、地磁気計測環境の評価を終了すると、計測環境評価部４２は、評価結果を評価結果表示部４３へ通知する。

評価結果を受けた評価結果表示部４３は、その評価結果に対応する表示用データを表示部１３へ送る。すなわち、受信した評価結果が緑レベル環境であった場合には、表示部１３における評価結果シンボル図形ＭＣＥの緑領域ＭＣＧのみを点灯させる表示用データを表示部１３へ送る。また、受信した評価結果が黄レベル環境であった場合には、評価結果シンボル図形ＭＣＥの黄領域ＭＣＧのみを点灯させる表示用データを表示部１３へ送る。また、受信した評価結果が赤レベル環境であった場合には、評価結果シンボル図形ＭＣＥの赤領域ＭＣＲのみを点灯させる表示用データを表示部１３へ送る。この結果、表示部１３には、地磁気計測環境の評価結果に対応する表示がなされ、当該評価結果が利用者へ通知される。

以上の計測データ処理部３５における地磁気計測環境の評価は、センサユニット２５の動作開始とともに開始され、上述した所定個数の組の検出生データを受信した後に、最初の評価結果が得られる。以後、計測データ処理部３５では、センサユニット２５から検出生データを受信する度に、地磁気計測環境の評価を繰り返す。

＜較正処理＞
次に、オフセット値(Ｖ_BO)_p（ｐ＝Ｘ_S，Ｙ_S，Ｚ_S）の較正処理について説明する。かかる較正処理は、利用者が操作部１２から較正指令を入力した場合等に実行される。

利用者が操作部１２から較正指令を入力すると、計測データ処理部３５の収集制御部４９が、当該較正指令を受ける。較正指令を受けた収集制御部４９は、計測物理量算出部４１へ動作停止指令を送るとともに、較正部４６へ較正処理の開始指令を送る。この指令を受けた較正部４６では、較正用計測のための準備を行う。そして、較正部４６は、計測準備が完了するとその旨を収集制御部４９へ送る。

較正用計測の準備完了の旨を受けた収集制御部４９は、利用者に対して、互いに交差する少なくとも２軸のそれぞれ回りでゆっくりと携帯電話装置１０を３６０度回転させ、その後に較正用計測停止を操作部１２から入力すべき旨を表示部１３に表示させる。ここで、互いに交差する２軸としては、例えば、Ｘ_S軸、Ｙ_S軸及びＺ_S軸の内の２軸を選択することもできるし、Ｘ_S軸、Ｙ_S軸及びＺ_S軸の３軸を選択することもできる。なお、本実施形態では、Ｘ_S軸、Ｙ_S軸及びＺ_S軸の３軸のそれぞれ回りで３６０度回転させることとしている。

これに応じて、利用者が、較正用計測開始指令を入力すると、収集制御部４９は較正用計測開始指令を受け、その旨を較正部４６へ通知する。この通知を受けた較正部４６は、センサユニット２５からの検出生データの取り込みを開始する。この後、較正部４６は、利用者の較正用計測停止指令がなされるまで、センサユニット２５からの検出生データを収集する。

利用者が、較正用計測に際しての指示に従って携帯電話装置１０を互いに交差する少なくとも２軸のそれぞれ回りでゆっくりと３６０度回転させると、較正部４６が収集する検出生データの内のＸ_S軸方向磁束密度（Ｂ_XS）、Ｙ_S軸方向磁束密度（Ｂ_YS）及びＺ_S軸方向磁束密度（Ｂ_ZS）に対応する検出電圧値の組［(Ｖ_B)_XS，(Ｖ_B)_YS，(Ｖ_B)_ZS］は、ノイズ磁気がない、又は、ノイズ磁気が定常的である場合には、図８に示されるように、(Ｖ_B)_XS(Ｖ_B)_YS(Ｖ_B)_ZS座標系におけるゲイン値の組［(Ｇ_B) _XS，(Ｇ_B)_YS，(Ｇ_B)_ZS］_p、により定まる特定の楕円球ＳＰＨの表面に沿って分布する。なお、ゲイン値(Ｇ_B) _XS，(Ｇ_B)_YS，(Ｇ_B)_ZSの全てが互いに同一の場合には、楕円球ＳＰＨは球となる。以下、ゲイン値(Ｇ_B) _XS，(Ｇ_B)_YS，(Ｇ_B)_ZSが全て同一であるものとして説明する。

一方、ノイズ磁気がＸ_S軸方向、Ｙ_S軸方向又はＺ_S軸方向で時間的に大きく変動していると、検出電圧値の組［(Ｖ_B)_XS，(Ｖ_B)_YS，(Ｖ_B)_ZS］は、(Ｖ_B)_XS(Ｖ_B)_YS(Ｖ_B)_ZS座標系における特定の球ＳＰＨの表面に沿った分布とはならない。

そこで、較正部４６は、較正用計測の開始から終了までの検出電圧値の組［(Ｖ_B)_XS，(Ｖ_B)_YS，(Ｖ_B)_ZS］が特定の球ＳＰＨの周に沿った分布ではない場合には、ノイズ磁気として時間的に大きく変動するものがあるために、検出電圧値(Ｖ_B)_XS，(Ｖ_B)_YS，(Ｖ_B)_ZSのオフセット値の較正ができないと判断する。そして、較正部４６は、この判断結果を収集制御部４９へ通知する。この通知を受けた収集制御部４９は、通知内容を表示部１３に表示し、利用者へ通知する。こうして、較正処理が終了する。

検出電圧値の組［(Ｖ_B)_XS，(Ｖ_B)_YS，(Ｖ_B)_ZS］が特定の球ＳＰＨの周に沿った分布である場合には、較正部４６は、まず、球ＳＰＨの中心座標［(Ｖ_B0)_XS，(Ｖ_B0)_YS，(Ｖ_B0)_ZS］及び半径ｒを算出する。引き続き、較正部４６は、半径ｒが、地磁気のみに由来する磁束密度の標準的な大きさＢ_Eに対応する長さと、許容精度内で対応しているか否かを判定する。

なお、ゲイン値(Ｇ_B) _XS，(Ｇ_B)_YS，(Ｇ_B)_ZSの全てが互いに同一ではない場合には、楕円球ＳＰＨのＸ_S軸、Ｙ_S軸及びＺ_S軸方向それぞれの径が、地磁気のみに由来する磁束密度の標準的な大きさＢ_Eに対応する長さと、許容精度内で対応しているか否かを判定する。

この判定結果が否定的であった場合には、ノイズ磁気として、定常的ではあるが、地磁気計測を許容精度で計測するに際して妨げとなるものがあるために、検出電圧値(Ｖ_B)_XS，(Ｖ_B)_YS，(Ｖ_B)_ZSのオフセット値の較正ができないと判断する。そして、較正部４６は、この判断結果を収集制御部４９へ通知する。この通知を受けた収集制御部４９は、通知内容を表示部１３に表示し、利用者へ通知する。こうして、較正処理が終了する。

一方、当該判定結果が肯定的であった場合には、較正部４６は、検出電圧値(Ｖ_B)_XS，(Ｖ_B)_YS，(Ｖ_B)_ZSの新たなオフセット値として値(Ｖ_B0)_XS，(Ｖ_B0)_YS，(Ｖ_B0)_ZSを採用する。引き続き、較正部４６は、値(Ｖ_B0)_XS，(Ｖ_B0)_YS，(Ｖ_B0)_ZSを検出電圧値(Ｖ_B)_XS，(Ｖ_B)_YS，(Ｖ_B)_ZSの較正されたオフセット値として、記憶部２３に格納する。そして、較正部４６は、検出電圧値(Ｖ_B)_XS，(Ｖ_B)_YS，(Ｖ_B)_ZSのオフセット値が較正された旨を収集制御部４９へ通知する。この通知を受けた収集制御部４９は、通知内容を表示部１３に表示し、利用者へ通知する。こうして、較正処理が終了する。

＜計測データ収集処理及び計測データ通知処理＞
次に、計測データ処理部３５における計測データ収集処理について説明する。

計測環境評価部４２は、上述した評価結果表示部４３への評価結果の通知と並行して、当該評価結果、及び、当該評価の直前の計測物理量算出部４１により算出された磁束密度成分及び加速度成分を通知用データ算出部４４へ送る。これらを受けた通知用データ算出部４４は、計測環境評価部４２からの受信データに基づいて、ピッチ角θ_X、ロール角θ_Y、ヨー角θ_Z、Ｘ方向加速度α_X及びＹ方向加速度α_Yを算出する。引き続き、通知用データ算出部４４は、一時記憶領域２４をリングバッファとして使用しながら、順次、計測環境評価結果、ピッチ角θ_X、ロール角θ_Y、ヨー角θ_Z、Ｘ方向加速度α_X及びＹ方向加速度α_Yを計測データ領域ＭＤＲ_jに格納する。そして、通知用データ算出部４４は、計測データ領域ＭＤＲ_jへの格納ごとに、格納した計測データ領域ＭＤＲ_jのアドレス情報を収集制御部４９へ通知する。

こうして、計測データ処理部３５が計測データを収集している場合に、アプリケーション３３が、計測データ要求を発行すると、計測データ処理部３５では、収集制御部４９が当該計測データ要求を受ける。計測データ要求を受けた収集制御部４９は、通知すべき計測データが格納されている一時記憶領域２４のアドレス及び通知すべき計測データの数をデータ通知部４５へ通知する。この通知を受けたデータ通知部４５は、一時記憶領域２４の通知されたアドレスを参照して、通知用のデータである計測環境評価結果、ピッチ角θ_X、ロール角θ_Y、ヨー角θ_Z、Ｘ方向加速度α_X及びＹ方向加速度α_Yを読み出して、アプリケーション３３へ送る。

アプリケーション３３は、データ通知部４５から受信した計測環境評価結果及び計測データ利用して、所定の動作を行う。なお、本実施形態では、アプリケーション３３は、計測環境評価結果を参照して、計測データが利用可能か否かを判断している。そして、計測データが利用可能ではないと判断した場合には、その旨を表示部１３の共用領域ＣＲに表示することとしている。

以上説明したように、本実施形態の携帯電話装置１０では、計測物理量算出部４１が、センサユニット２５用の較正された特性値を利用して、センサユニット２５による検出結果に対応した磁束密度を算出する。引き続き、計測環境評価部４２が、計測物理量算出部４１による算出結果に基づいて、地磁気計測環境の評価を行う。したがって、本実施形態の携帯電話装置１０によれば、センサユニット２５を用いて地磁気計測環境を評価することができ、そのうえで、センサユニット２５を用いて地磁気計測を行うことができる。

また、本実施形態の携帯電話装置１０では、計測環境評価部４２が、センサユニット２５による複数の検出結果において、複数の検出結果の平均値からの差が所定範囲外となる検出結果の発生割合である範囲外発生割合を算出する。そして、計測環境評価部４２が、計測物理量算出部４１により得られた算出結果及び範囲外発生割合に基づいて、地磁気計測環境の評価を行う。したがって、精度の良い地磁気計測環境の評価を行うことができる。

また、本実施形態の携帯電話装置１０では、アプリケーション３３からのセンサユニット２５による検出結果に対応する計測データの要求に応答して、データ通知部４５が、計測環境評価部４２による評価結果を計測データとともにアプリケーション３３へ報告する。このため、アプリケーション３３が報告された計測データの信頼性を判断し、評価結果に応じた適切な処理をすることができる。

なお、本実施形態においては、地磁気計測環境を３段階で評価したが、２段階又は４段階以上で評価することもできる。ここで、２段階で評価する場合には、例えば、本実施形態の青レベル環境の評価と、それ以外という２段階の評価とすることができる。また、４段階以上で評価する場合には、例えば、多段階で許容計測精度を設定するとともに、本実施形態の緑レベル環境の評価を、許容計測精度の段階に応じて複数に分割することとすることができる。

また、較正部４６による較正結果を記憶部２３に登録する差異に、利用者の確認を得ることとすることができる。この場合の具体的な手順は、以下の通りとなる。新たな較正結果の算出を終了すると、その旨を較正部４６が収集制御部４９へ送ると、収集制御部４９が、新たな較正結果の登録を行うか否かを確認する画面を表示部１３に表示する。この表示を見た利用者が、操作部１２のキーを操作して、登録指令を行うと、その旨を収集制御部４９が較正部４６へ通知する。この通知を受けた較正部４６は、新たな較正結果を記憶部２３に登録し、較正処理を終了する。一方、利用者が新たな較正結果を登録しない不登録指令が行われた場合には、その旨が、収集制御部４９を経由して、較正部４６へ通知されると、較正部４６は、新たな較正結果を記憶部２３に登録せずに、較正処理を終了する。

また、上記の実施形態では、センサユニット２５を、磁束密度を３軸方向で検出するとともに、加速度を２軸方向で検出するいわゆる５軸センサとしたが、加速度も磁束密度と同様に３軸方向で検出するいわゆる６軸センサとすることができる。この場合にも、上記の実施形態の場合と同様にして、地磁気計測環境を３段階で評価することができる。

また、上記の実施形態では、センサユニット２５を携帯電話装置１０の内部に実装した。これに対して、センサユニット２５を携帯電話装置１０の外部に配置し、携帯電話装置１０の不図示の外部機器接続用インタフェースポートを介して、センサユニット２５と携帯電話装置１０とを接続するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、キーが配列された操作部１２と表示部１３との位置関係が固定的ないわゆるストレート型の携帯電話装置とした。これに対して、いわゆるクラムシェル型やレボルバ型のように、操作部と表示部との位置関係が可変な携帯電話装置の場合には、センサユニット２５を操作部側に配設してもよいし、表示部側に配設してもよい。また、センサユニット２５における計測の基準となる軸方向は、センサユニット２５の配設位置や、携帯電話の機種に対応して決めることができる。

また、上記の実施形態では、携帯電話装置に対して本発明を適用したが、携帯型ゲーム機、カーナビゲーション装置、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の他の種類の移動情報装置に対しても本発明が適用できるのは、勿論である。

以上説明したように、本発明の計測方法は、移動情報装置に搭載された磁気センサを用いる地磁気計測に適用することができる。また、本発明の移動情報装置は、搭載された磁気センサを用いて地磁気計測を行う移動情報装置に適用することができる。

Claims (11)

1. 移動情報装置に搭載されたセンサを用いて、地磁気に由来する磁束密度を計測する計測方法であって、
   前記センサの較正された特性値を利用して、前記センサによる検出結果に対応する磁束密度を算出する磁束密度算出工程と；
   前記磁束密度算出工程における算出結果に基づいて、地磁気計測環境の評価を行う計測環境評価工程と；を備える計測方法。
2. 前記センサによる複数の検出結果において、前記複数の検出結果の平均値からの差が所定範囲外となる検出結果の発生割合である範囲外発生割合を算出する範囲外発生割合算出工程を更に備え、
   前記計測環境評価工程では、前記磁束密度算出工程における算出結果及び前記範囲外発生割合に基づいて、前記地磁気計測環境の評価を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
3. 前記計測環境評価工程における評価結果を前記移動情報装置の表示部に表示する評価結果表示工程を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
4. 前記移動情報装置で動作するアプリケーションからの前記センサによる検出結果に対応する計測データの要求に応答して、前記計測データ及び前記計測環境評価工程における評価結果を報告する計測データ報告工程を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
5. 前記センサでは、前記移動情報装置において固有に定義される互いに直交する３軸方向に沿った磁束密度を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
6. 磁束密度を検出するセンサと；
   前記センサの較正された特性値を利用して、前記センサによる新たな検出結果に対応する磁束密度を算出する磁束密度算出手段と；
   前記磁束密度算出手段により得られた算出結果に基づいて、地磁気計測環境の評価を行う計測環境評価手段と；を備える移動情報装置。
7. 前記センサによる複数の検出結果において、前記複数の検出結果の平均値からの差が所定範囲外となる検出結果の発生割合である範囲外発生割合を算出する範囲外発生割合算出手段と；を更に備え、
   前記計測環境評価手段は、前記磁束密度算出手段により得られた算出結果及び前記範囲外発生割合に基づいて、前記地磁気計測環境の評価を行う、ことを特徴とする請求項６に記載の移動情報装置。
8. 利用者に情報を通知するための表示部と；
   前記計測環境評価手段による評価結果を前記表示部に表示させる評価結果表示手段を更に備える、ことを特徴とする請求項６に記載の移動情報装置。
9. アプリケーションから発行された、前記センサによる検出結果に対応する計測データの要求に応答して、前記計測データ及び前記計測環境評価手段による評価結果を報告する計測データ報告手段を更に備える、ことを特徴とする請求項６に記載の移動情報装置。
10. 前記センサは、互いに直交する３軸方向に沿った磁束密度を検出する、ことを特徴とする請求項６に記載の移動情報装置。
11. 移動通信網の基地局と無線通信を行うための無線通信部を更に備える、ことを特徴とする請求項６に記載の移動情報装置。

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