JP2010266214A - 異常磁気検出装置、磁気ジャイロ、電子コンパス - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気センサに異常な磁気が作用した場合に警告を発することができる異常磁気検出装置と、それを用いた磁気ジャイロおよび電子コンパスを提供する。
【解決手段】互いに直交する３軸方向における、地磁気ベクトルの各ベクトル成分を検出する３軸磁気センサ２１を備える。また、ベクトル成分から地磁気ベクトルの絶対値を算出する絶対値算出手段１１を備える。また、地磁気ベクトルの絶対値から、予め定められた値よりも周波数が高い磁気高周波数成分を抽出する高周波数成分抽出手段１２を備える。さらに、磁気高周波数成分が予め定められた許容範囲を超えた場合に、３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断する磁気安定性判断手段１３を備える。そして、３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断された場合に、警告信号を出力する警告信号出力手段１４を備える。
【選択図】図１
【解決手段】互いに直交する３軸方向における、地磁気ベクトルの各ベクトル成分を検出する３軸磁気センサ２１を備える。また、ベクトル成分から地磁気ベクトルの絶対値を算出する絶対値算出手段１１を備える。また、地磁気ベクトルの絶対値から、予め定められた値よりも周波数が高い磁気高周波数成分を抽出する高周波数成分抽出手段１２を備える。さらに、磁気高周波数成分が予め定められた許容範囲を超えた場合に、３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断する磁気安定性判断手段１３を備える。そして、３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断された場合に、警告信号を出力する警告信号出力手段１４を備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、磁気センサに異常な磁気が作用した場合に警告を発することができる異常磁気検出装置と、それを用いた磁気ジャイロおよび電子コンパスに関する。
従来から、電子コンパスが知られている。この電子コンパスは磁気センサを備えており、この磁気センサを使って方位を求め、画面に表示する（下記特許文献１参照）。
一方、従来から磁気ジャイロが知られている。磁気ジャイロは、磁気センサとともに携帯端末等に収納され、磁気センサが検出する地磁気の時間的変化に基づいて、３次元空間内を回転運動する携帯端末等の角速度を検出する（下記特許文献２参照）。
しかしながら、磁気コンパスや磁気ジャイロは、図１３に示すごとく、建物の中で正確に測定できないことがあった。すなわち、建物の中では壁９０や柱９１の中に鉄筋等が入っており、その周辺部９３では磁界が均一でない。また、部屋の中央部９４での磁界は均一であるものの、上記鉄筋等の影響を受けるため、屋外９５で測定される地磁気と比較して、向きが変わっていることがある。
部屋の中央部９４では、屋外９５と比較して地磁気の向きが大きく変わっていない場合は、電子コンパスは正常に使用できるが、壁９０や柱９１の周辺部９３では磁界が均一でないため、正確に使用できない。また、磁気ジャイロも、部屋の中央部９４では正常に使用できるが、壁９０や柱９１の周辺部９３では正常に使用できない。
部屋の中央部９４では、屋外９５と比較して地磁気の向きが大きく変わっていない場合は、電子コンパスは正常に使用できるが、壁９０や柱９１の周辺部９３では磁界が均一でないため、正確に使用できない。また、磁気ジャイロも、部屋の中央部９４では正常に使用できるが、壁９０や柱９１の周辺部９３では正常に使用できない。
また、電子コンパスと磁気ジャイロは屋外９５でも使用可能であるが、自動車等が近傍を通過した場合は磁気が乱れるため、正常に使用できないことがある。
そのため、電子コンパスや磁気ジャイロのような、磁気センサを用いたアプリケーションで、異常な磁気を検出した場合に警告を発すること等ができる装置が望まれている。
そのため、電子コンパスや磁気ジャイロのような、磁気センサを用いたアプリケーションで、異常な磁気を検出した場合に警告を発すること等ができる装置が望まれている。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、磁気センサに異常な磁気が作用した場合に警告を発することができる異常磁気検出装置と、それを用いた磁気ジャイロおよび電子コンパスを提供しようとするものである。
なお、本明細書における「地磁気」とは、図１３に示す屋外９５で検出されるような純粋な地磁気のみならず、室内９４で検出されるような、建造物の影響を受けている地磁気も含む概念である。
本発明は、互いに直交する３軸方向における、地磁気ベクトルの各ベクトル成分を検出する３軸磁気センサと、
上記ベクトル成分から上記地磁気ベクトルの絶対値を算出するとともに、その算出結果を出力する絶対値算出手段と、
該絶対値算出手段による上記地磁気ベクトルの絶対値の出力信号から、予め定められた値よりも周波数が高い磁気高周波数成分を抽出する高周波数成分抽出手段と、
上記磁気高周波数成分が予め定められた許容範囲を超えた場合に、上記３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと判断する磁気安定性判断手段と、
該磁気安定性判断手段により上記３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと判断された場合に、警告信号を出力する警告信号出力手段と、
を備えることを特徴とする異常磁気検出装置にある（請求項１）。
上記ベクトル成分から上記地磁気ベクトルの絶対値を算出するとともに、その算出結果を出力する絶対値算出手段と、
該絶対値算出手段による上記地磁気ベクトルの絶対値の出力信号から、予め定められた値よりも周波数が高い磁気高周波数成分を抽出する高周波数成分抽出手段と、
上記磁気高周波数成分が予め定められた許容範囲を超えた場合に、上記３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと判断する磁気安定性判断手段と、
該磁気安定性判断手段により上記３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと判断された場合に、警告信号を出力する警告信号出力手段と、
を備えることを特徴とする異常磁気検出装置にある（請求項１）。
次に、本発明の作用効果につき説明する。
本発明では、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向における、地磁気ベクトルＭ（ｔ）の各ベクトル成分Ｍｘ（ｔ）、Ｍｙ（ｔ）、Ｍｚ（ｔ）を、上記３軸磁気センサを用いて検出する。３軸磁気センサは、例えばマグネト・インピーダンスセンサ素子により構成することができる。そして、検出されたベクトル成分から下記式５
本発明では、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向における、地磁気ベクトルＭ（ｔ）の各ベクトル成分Ｍｘ（ｔ）、Ｍｙ（ｔ）、Ｍｚ（ｔ）を、上記３軸磁気センサを用いて検出する。３軸磁気センサは、例えばマグネト・インピーダンスセンサ素子により構成することができる。そして、検出されたベクトル成分から下記式５
本発明では、上記地磁気ベクトルＭ（ｔ）の絶対値｜Ｍ｜（ｔ）を算出し、その算出結果から、予め定められた値よりも周波数が高い磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を抽出している。この磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を使うことにより、３軸磁気センサが異常磁気を検出したか否かを判断することができる。
すなわち、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）が予め定められた許容範囲を超えた場合に、３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと、上記磁気安定性判断手段により判断する。そして、上記警告信号出力手段から警告信号を出力する。
この警告信号は、後述する磁気ジャイロや磁気コンパス等のユーザインターフェースに送信される。磁気ジャイロは警告信号を受けた時、異常な磁気が検出されたため正確に機能していない旨を警告表示する。これにより、これらユーザインターフェースの正常な動作を保障することが可能になる。
すなわち、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）が予め定められた許容範囲を超えた場合に、３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと、上記磁気安定性判断手段により判断する。そして、上記警告信号出力手段から警告信号を出力する。
この警告信号は、後述する磁気ジャイロや磁気コンパス等のユーザインターフェースに送信される。磁気ジャイロは警告信号を受けた時、異常な磁気が検出されたため正確に機能していない旨を警告表示する。これにより、これらユーザインターフェースの正常な動作を保障することが可能になる。
以上のごとく、磁気センサに異常な磁気が作用した場合に警告を発することができる異常磁気検出装置を提供することができる。
上述した本発明にける好ましい実施の形態につき説明する。
本発明（請求項１）において、上記絶対値算出手段の出力信号は、上記磁気高周波数成分と、該磁気高周波数成分よりも周波数が低い磁気低周波数成分とからなり、上記磁気高周波数成分抽出手段は、上記磁気低周波数成分のみを抽出可能なローパスフィルタを備え、上記絶対値算出手段の上記出力信号を上記ローパスフィルタで処理して上記磁気低周波数成分を抽出するとともに、該ローパスフィルタで処理していない未処理の上記出力信号から上記磁気低周波数成分を減算することにより、上記磁気高周波数成分を抽出することが好ましい（請求項２）。
この場合には、ローパスフィルタを用いることにより、高周波数成分抽出手段を簡単に構築することができる。このローパスフィルタには、専用の回路を用いてもよいし、マイコン等でデジタル的に処理を行うデジタルローパスフィルタを用いてもよい。
本発明（請求項１）において、上記絶対値算出手段の出力信号は、上記磁気高周波数成分と、該磁気高周波数成分よりも周波数が低い磁気低周波数成分とからなり、上記磁気高周波数成分抽出手段は、上記磁気低周波数成分のみを抽出可能なローパスフィルタを備え、上記絶対値算出手段の上記出力信号を上記ローパスフィルタで処理して上記磁気低周波数成分を抽出するとともに、該ローパスフィルタで処理していない未処理の上記出力信号から上記磁気低周波数成分を減算することにより、上記磁気高周波数成分を抽出することが好ましい（請求項２）。
この場合には、ローパスフィルタを用いることにより、高周波数成分抽出手段を簡単に構築することができる。このローパスフィルタには、専用の回路を用いてもよいし、マイコン等でデジタル的に処理を行うデジタルローパスフィルタを用いてもよい。
また、互いに直交する３軸方向における、重力加速度ベクトルの各ベクトル成分を計測する３軸加速度センサと、上記地磁気ベクトルと上記重力加速度ベクトルとから上記３軸磁気センサに作用する上記地磁気ベクトルの伏角を算出するとともに、その算出結果を出力する伏角算出手段とを備え、上記高周波数成分抽出手段は、上記伏角算出手段の出力信号から、予め定められた値よりも周波数が高い伏角高周波数成分を抽出するとともに、上記磁気安定性判断手段は、上記磁気高周波数成分と上記伏角高周波数成分とのいずれか一方が予め定められた許容範囲を超えた場合に、上記３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと判断することが好ましい（請求項３）。
この場合には、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）と、伏角高周波数成分Δα（ｔ）との双方を用いて、異常な磁気を検出したか否かの判断を行うため、判断が正確になる。なお、ここで伏角α（ｔ）とは、地磁気ベクトルＭ（ｔ）と水平面とのなす角度であり、重力加速度ベクトルＡ（ｔ）と地磁気ベクトルＭ（ｔ）とから、下記式６により算出される角度である。
この場合には、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）と、伏角高周波数成分Δα（ｔ）との双方を用いて、異常な磁気を検出したか否かの判断を行うため、判断が正確になる。なお、ここで伏角α（ｔ）とは、地磁気ベクトルＭ（ｔ）と水平面とのなす角度であり、重力加速度ベクトルＡ（ｔ）と地磁気ベクトルＭ（ｔ）とから、下記式６により算出される角度である。
また、上記絶対値算出手段は上記重力加速度ベクトルの絶対値をも算出するとともに、その算出結果を出力し、上記高周波数成分抽出手段は、上記絶対値算出手段による上記重力加速度ベクトルの絶対値の出力信号から、予め定められた値よりも周波数が高い加速度高周波数成分を抽出し、上記磁気安定性判断手段は、上記加速度高周波数成分と上記伏角高周波数成分と上記磁気高周波数成分とを指数化して比較し、上記加速度高周波数成分の指数が上記伏角高周波数成分の指数よりも大きい場合に、上記加速度高周波数成分の指数を選択し、さらに上記磁気高周波数成分の指数と上記加速度高周波数成分の指数の両者を比較し、値の小さい方を選択して上記３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと判断することが好ましい（請求項４）。
この場合には、３軸磁気センサが異常な磁気を検出したか否かをより正確に判断することが可能となる。
例えばエレベータ等に乗った場合は、重力加速度以外の加速度が検出されるため、伏角α（ｔ）を正確に算出できない。このとき伏角高周波数成分Δα（ｔ）を用いて磁気安定性を判断すると、判断が正確に行われなくなる。
しかし、伏角と加速度とを指数化して比較し、加速度の指数の方が相対的に大きい場合には加速度高周波数成分を選択し、さらに磁気高周波数成分の指数と加速度高周波数成分の指数の両者を比較し、値の小さい方を選択する構成にすると、不正確な値である伏角高周波数成分Δα（ｔ）が使われないため、磁気センサが異常な磁気を検出したか否かを正確に判断することが可能となる。
この場合には、３軸磁気センサが異常な磁気を検出したか否かをより正確に判断することが可能となる。
例えばエレベータ等に乗った場合は、重力加速度以外の加速度が検出されるため、伏角α（ｔ）を正確に算出できない。このとき伏角高周波数成分Δα（ｔ）を用いて磁気安定性を判断すると、判断が正確に行われなくなる。
しかし、伏角と加速度とを指数化して比較し、加速度の指数の方が相対的に大きい場合には加速度高周波数成分を選択し、さらに磁気高周波数成分の指数と加速度高周波数成分の指数の両者を比較し、値の小さい方を選択する構成にすると、不正確な値である伏角高周波数成分Δα（ｔ）が使われないため、磁気センサが異常な磁気を検出したか否かを正確に判断することが可能となる。
また、上記磁気高周波数成分をΔ｜Ｍ｜（ｔ）、上記伏角高周波数成分をΔα（ｔ）、上記加速度高周波数成分をΔ｜Ａ｜（ｔ）とし、各定数ａ、ｂ、ｃ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は０＜Ｓ１＜１、０＜Ｓ２＜１、０＜Ｓ３＜１を満たす値）を定めた場合、上記磁気安定性判断手段は、下記式１〜式３
この場合には、異常な磁気が検出されたか否かの判断を、簡単なプログラムで確実に行うことが可能となる。
また、本発明の磁気ジャイロは、上記異常磁気検出装置と、上記３軸磁気センサにより検出される上記地磁気ベクトルの時間的な変化により、３次元空間内を回転運動する上記３軸磁気センサの角速度を検出する角速度検出部とを備え、上記異常磁気検出装置が上記警告信号を出力した場合に、上記角速度を正確に検出していないことを報知することを特徴とする（請求項６）。
磁気ジャイロは、例えば携帯電話等に３軸磁気センサとともに収納されるもので、ユーザが携帯電話を任意の方向に回転させた場合に、回転に伴う角速度を検出する装置である。ユーザが携帯電話を回転させると、３軸磁気センサにより検出される地磁気ベクトルが変化し、この時間的な変化によって角速度を算出する。磁気ジャイロを用いることにより、例えば、携帯電話を所定方向に回転した場合に、表示画面が切り替わる等の機能を持たせることが可能となる。
図１３にて説明したごとく、部屋の中央部９４や屋外９５等の、磁界が均一な場所では磁気ジャイロを正確に使用することができものの、屋外９５にて磁気ジャイロに車両が接近した場合や、柱や壁等の周辺部９３に磁気ジャイロを接近させた場合では正確に動作しない。
しかし上記構成を採用すると、異常な磁気を検出した場合にユーザに報知することが可能となるため、磁気ジャイロの正常な動作を保証できる。
磁気ジャイロは、例えば携帯電話等に３軸磁気センサとともに収納されるもので、ユーザが携帯電話を任意の方向に回転させた場合に、回転に伴う角速度を検出する装置である。ユーザが携帯電話を回転させると、３軸磁気センサにより検出される地磁気ベクトルが変化し、この時間的な変化によって角速度を算出する。磁気ジャイロを用いることにより、例えば、携帯電話を所定方向に回転した場合に、表示画面が切り替わる等の機能を持たせることが可能となる。
図１３にて説明したごとく、部屋の中央部９４や屋外９５等の、磁界が均一な場所では磁気ジャイロを正確に使用することができものの、屋外９５にて磁気ジャイロに車両が接近した場合や、柱や壁等の周辺部９３に磁気ジャイロを接近させた場合では正確に動作しない。
しかし上記構成を採用すると、異常な磁気を検出した場合にユーザに報知することが可能となるため、磁気ジャイロの正常な動作を保証できる。
また、本発明の電子コンパスは、上記異常磁気検出装置と、上記地磁気ベクトルおよび上記重力加速度ベクトルを用いて地理上の方位を検出する方位検出部とを備え、上記異常磁気検出装置が上記警告信号を出力した場合に、上記方位を正確に検出できていないことを報知することを特徴とする（請求項７）。
図１３で説明したごとく、電子コンパスは屋外９５と、室内９４であって地磁気の向きが屋外９５と大きく変わらない場所で使用できる。この場合でも、電子コンパスに車両が接近したり、柱や壁の周辺部９３に電子コンパスを接近させたりした場合には、磁界が乱れて正確に動作しなくなる。
しかし、上述の構成を採用すると、異常な磁気を検出した場合にユーザに報知することが可能となるため、電子コンパスの正常な動作を保証できる。
図１３で説明したごとく、電子コンパスは屋外９５と、室内９４であって地磁気の向きが屋外９５と大きく変わらない場所で使用できる。この場合でも、電子コンパスに車両が接近したり、柱や壁の周辺部９３に電子コンパスを接近させたりした場合には、磁界が乱れて正確に動作しなくなる。
しかし、上述の構成を採用すると、異常な磁気を検出した場合にユーザに報知することが可能となるため、電子コンパスの正常な動作を保証できる。
（実施例１）
本発明の実施例にかかる異常磁気検出装置につき、図１〜図１３を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例の異常磁気検出装置１は、携帯端末２に形成されている。この異常磁気検出手段１は、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向における、地磁気ベクトルＭ（ｔ）の各ベクトル成分Ｍｘ（ｔ）、Ｍｙ（ｔ）、Ｍｚ（ｔ）を検出する３軸磁気センサ２１を備える。また、ベクトル成分Ｍｘ（ｔ）、Ｍｙ（ｔ）、Ｍｚ（ｔ）から地磁気ベクトルの絶対値｜Ｍ｜（ｔ）を算出するとともに、その算出結果を出力する絶対値算出手段１１を備える。
そして、絶対値算出手段１１による地磁気ベクトルの絶対値の出力信号｜Ｍ｜（ｔ）から、予め定められた値よりも周波数が高い磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を抽出する高周波数成分抽出手段１２を備える。
さらに、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）が予め定められた許容範囲を超えた場合に、３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断する磁気安定性判断手段１３を備える。そして、磁気安定性判断手段１３により３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断された場合に、警告信号を出力する警告信号出力手段１４を備える。
本発明の実施例にかかる異常磁気検出装置につき、図１〜図１３を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例の異常磁気検出装置１は、携帯端末２に形成されている。この異常磁気検出手段１は、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向における、地磁気ベクトルＭ（ｔ）の各ベクトル成分Ｍｘ（ｔ）、Ｍｙ（ｔ）、Ｍｚ（ｔ）を検出する３軸磁気センサ２１を備える。また、ベクトル成分Ｍｘ（ｔ）、Ｍｙ（ｔ）、Ｍｚ（ｔ）から地磁気ベクトルの絶対値｜Ｍ｜（ｔ）を算出するとともに、その算出結果を出力する絶対値算出手段１１を備える。
そして、絶対値算出手段１１による地磁気ベクトルの絶対値の出力信号｜Ｍ｜（ｔ）から、予め定められた値よりも周波数が高い磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を抽出する高周波数成分抽出手段１２を備える。
さらに、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）が予め定められた許容範囲を超えた場合に、３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断する磁気安定性判断手段１３を備える。そして、磁気安定性判断手段１３により３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断された場合に、警告信号を出力する警告信号出力手段１４を備える。
より詳細に説明する。図１に示すごとく、異常磁気検出装置１にはマイコン２４が使われている。このマイコン２４のブロック図を図２に示す。図示するごとく、マイコン２４はＣＰＵ２５と、ＲＯＭ２６と、ＲＡＭ２７と、Ｉ／Ｏ２９と、これらを接続する接続ライン２８とを備える。Ｉ／Ｏ２９には３軸磁気センサ２１と、３軸加速度センサ２２と、表示装置２３とが接続されている。また、ＲＯＭ２６にはプログラム２６ｐが記憶されている。ＣＰＵ２５がこのプログラム２６ｐを読み出して実行することにより、本発明の絶対値算出手段１１、高周波数成分抽出手段１２、磁気安定性判断手段１３、警告信号出力手段１４、伏角算出手段１５、ローパスフィルタ３０（デジタルローパスフィルタ）、角速度検出部４０、方位検出部４２が実現される。なお、上記手段等の一部を別のマイコンで処理することもできる。
次に、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）について説明する。図１に示すごとく、３軸磁気センサ２１によって検出されたベクトル成分Ｍｘ（ｔ）、Ｍｙ（ｔ）、Ｍｚ（ｔ）を合成すると地磁気ベクトルＭ（ｔ）が得られる。
一方、携帯端末２は任意の方向を向くので、異常な磁気を検出しない限り、図３に示すごとく、図１に示す携帯端末センサ座標系ＸＹＺにおいては地磁気ベクトルＭ（ｔ）の軌跡は原点を中心とする球になる。しかし、車両が近くを通過したり、柱や壁等に近づいたりした場合は、３軸磁気センサ２１が異常な磁気Ｍ（ｔ）を検知するため、ベクトルの軌跡が球から外れることになる。
一方、携帯端末２は任意の方向を向くので、異常な磁気を検出しない限り、図３に示すごとく、図１に示す携帯端末センサ座標系ＸＹＺにおいては地磁気ベクトルＭ（ｔ）の軌跡は原点を中心とする球になる。しかし、車両が近くを通過したり、柱や壁等に近づいたりした場合は、３軸磁気センサ２１が異常な磁気Ｍ（ｔ）を検知するため、ベクトルの軌跡が球から外れることになる。
図４（Ａ）は、３軸磁気センサ２１が検出した磁気ベクトルＭ（ｔ）の絶対値｜Ｍ｜（ｔ）と、それをローパスフィルタに通して得た磁気低周波数成分｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）との、時間変化を表すグラフである。柱や壁等に近づいて、３軸磁気センサ２１が異常な磁気Ｍ（ｔ）を検出した場合、図示するごとく、地磁気ベクトルの絶対値｜Ｍ｜（ｔ）が比較的短い時間内（ｔ２−ｔ１）で大きく変化する。
一方、本例では、ｔ２−ｔ１が２秒よりも短い成分をローパスフィルタで除去している。つまり、｜Ｍ｜（ｔ）のうち周波数が０．５Ｈｚ以上の成分を除去して｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）としている。そして、図４（Ｂ）に示すごとく、絶対値｜Ｍ｜（ｔ）から磁気低周波数成分｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）を減算することにより、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を求める。
そして、この磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）が許容範囲±ａを超えた場合に警告信号を発する。
そして、この磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）が許容範囲±ａを超えた場合に警告信号を発する。
なお、図４（Ａ）、図４（Ｂ）の一点鎖線で表した部分は、地磁気ベクトルの絶対値｜Ｍ｜（ｔ）が小さくなった場合を表している。
一方、異常磁気検出装置１を持つユーザが建物の中に入った場合は、図５（Ａ）に示すグラフのようになる。建物の中では、上述したように鉄筋等の影響を受けているため、地磁気ベクトルの絶対値｜Ｍ｜（ｔ）が屋外と異なっている場合がある。この場合、ユーザが建物の中に入ると、図示するごとく｜Ｍ｜（ｔ）がＭ１からＭ２に変化し、ユーザが再び屋外に出るまで値がＭ１に戻らない。
この場合でも、図５（Ｂ）に示すごとく、地磁気ベクトルの絶対値｜Ｍ｜（ｔ）から磁気低周波数成分｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）を減算して磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を求めると、図４（Ｂ）と同様のグラフになる。
この場合でも、図５（Ｂ）に示すごとく、地磁気ベクトルの絶対値｜Ｍ｜（ｔ）から磁気低周波数成分｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）を減算して磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を求めると、図４（Ｂ）と同様のグラフになる。
次に、プログラム２６ｐのフローチャートを図６〜図９に示す。プログラム２６ｐを起動すると、まず３軸磁気センサ２１からセンサ出力ＶＭｘ（ｔ），ＶＭｙ（ｔ），ＶＭｚ（ｔ）を取得し、３軸加速度センサ２２からセンサ出力ＶＡｘ（ｔ），ＶＡｙ（ｔ），ＶＡｚ（ｔ）を取得する（ステップＳ１）。
次にステップＳ２に進み、３軸磁気センサ２１のセンサ出力ＶＭｘ（ｔ），ＶＭｙ（ｔ），ＶＭｚ（ｔ）を磁気のベクトル成分Ｍｘ（ｔ）、Ｍｙ（ｔ）、Ｍｚ（ｔ）に変換する。また、３軸加速度センサ２２のセンサ出力ＶＡｘ（ｔ），ＶＡｙ（ｔ），ＶＡｚ（ｔ）を加速度のベクトル成分Ａｘ（ｔ），Ａｙ（ｔ），Ａｚ（ｔ）に変換する。
次いでステップＳ３に進み、磁気ベクトルＭ（ｔ）、重力加速度ベクトルＡ（ｔ）の絶対値｜Ｍ｜（ｔ）、｜Ａ｜（ｔ）および伏角α（ｔ）を、図に示す数式を使って算出する。伏角α（ｔ）は図１０に示すごとく、水平面６と地磁気ベクトルＭ（ｔ）とのなす角度である。この伏角α（ｔ）を算出するには、まず重力加速度ベクトルＡ（ｔ）と地磁気ベクトルＭ（ｔ）とのなす角度ｘを求め、このｘを９０°から減算する。これにより、図６のステップＳ３に示す数式が得られる。
なお、ステップＳ３は本発明の絶対値算出手段１１、伏角算出手段１５が行う処理である。
なお、ステップＳ３は本発明の絶対値算出手段１１、伏角算出手段１５が行う処理である。
ステップＳ３の後、ステップＳ４に進み、ローパスフィルタ３０を用いて低周波数成分を抽出する。この処理では、上記絶対値算出手段１１による磁気ベクトルの絶対値の出力信号｜Ｍ｜（ｔ）と、重力加速度ベクトルの絶対値の出力信号｜Ａ｜（ｔ）と、伏角算出手段１５の伏角の出力信号α（ｔ）をローパスフィルタ３０に通し、低周波数成分｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）、｜Ａ｜ＬＰＦ（ｔ）、αＬＰＦ（ｔ）を抽出する。なお、上述したように本例のローパスフィルタ３０はＣＰＵ２５が実行するデジタルローパスフィルタであり、上記低周波数成分はデジタル的に抽出される。
次にステップＳ５に進み、図に示す数式を用いて、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）、伏角高周波数成分Δα（ｔ）を算出する。
このように、ローパスフィルタにより処理されていない信号｜Ｍ｜（ｔ）、｜Ａ｜（ｔ）、α（ｔ）から、ローパスフィルタにより抽出された低周波数成分｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）、｜Ａ｜ＬＰＦ（ｔ）、αＬＰＦ（ｔ）を減算することにより、変化量、すなわち磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）、伏角高周波数成分Δα（ｔ）を算出する。
なお、上記ステップＳ４，Ｓ５は、本発明の高周波数成分抽出手段１２により実行される処理である。
このように、ローパスフィルタにより処理されていない信号｜Ｍ｜（ｔ）、｜Ａ｜（ｔ）、α（ｔ）から、ローパスフィルタにより抽出された低周波数成分｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）、｜Ａ｜ＬＰＦ（ｔ）、αＬＰＦ（ｔ）を減算することにより、変化量、すなわち磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）、伏角高周波数成分Δα（ｔ）を算出する。
なお、上記ステップＳ４，Ｓ５は、本発明の高周波数成分抽出手段１２により実行される処理である。
次にステップＳ６に移り、地磁気の安定度指数Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ）、伏角の安定度指数Ｐ＿α（ｔ）、加速度の安定度指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）を、図に示す数式を使って算出する。
ここでａ，ｂ，ｃは定数である。また、この数式は、上記式１〜式３の定数Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に１／２を代入したものである。
地磁気の安定度指数Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ）は、Δ｜Ｍ｜（ｔ）＝ａの場合は０．５になる。また、Δ｜Ｍ｜（ｔ）が０に近い場合、すなわち磁気が安定している場合は１に近い値をとる。さらに、Δ｜Ｍ｜（ｔ）が±ａを超える場合、すなわち磁気が不安定な場合は０に近い値をとる。
伏角の安定度指数Ｐ＿α（ｔ）も同様で、Δα（ｔ）＝ｂの場合は０．５になり、Δα（ｔ）が０に近い場合は１に近い値をとる。また、磁気ベクトルの絶対値の出力信号｜Ｍ｜（ｔ）が変わらなくても、例えば、部屋の床等に磁性体が埋まっている等で、伏角異常が生じ、磁気が不安定な状況において、Δα（ｔ）が±ｂを超える場合は０に近い値をとる。
一方、加速度の安定度指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）は、Δ｜Ａ｜（ｔ）＝ｃの場合に０．５となる。また、Δ｜Ａ｜（ｔ）が±ｃの範囲内であって、０に近い場合、すなわち安定している場合は０に近づく。そして、Δ｜Ａ｜（ｔ）が±ｃを超える場合、すなわち不安定な場合は１に近づく。
このように、各安定度指数は０〜１までの値をとり、地磁気と加速度のセンサ出力が安定しているほど（Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ），Ｐ＿α（ｔ），Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ））＝（１，１，０）に近づき、両方のセンサ出力ともに不安定なほど（０，０，１）に近づく。
ここでａ，ｂ，ｃは定数である。また、この数式は、上記式１〜式３の定数Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に１／２を代入したものである。
地磁気の安定度指数Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ）は、Δ｜Ｍ｜（ｔ）＝ａの場合は０．５になる。また、Δ｜Ｍ｜（ｔ）が０に近い場合、すなわち磁気が安定している場合は１に近い値をとる。さらに、Δ｜Ｍ｜（ｔ）が±ａを超える場合、すなわち磁気が不安定な場合は０に近い値をとる。
伏角の安定度指数Ｐ＿α（ｔ）も同様で、Δα（ｔ）＝ｂの場合は０．５になり、Δα（ｔ）が０に近い場合は１に近い値をとる。また、磁気ベクトルの絶対値の出力信号｜Ｍ｜（ｔ）が変わらなくても、例えば、部屋の床等に磁性体が埋まっている等で、伏角異常が生じ、磁気が不安定な状況において、Δα（ｔ）が±ｂを超える場合は０に近い値をとる。
一方、加速度の安定度指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）は、Δ｜Ａ｜（ｔ）＝ｃの場合に０．５となる。また、Δ｜Ａ｜（ｔ）が±ｃの範囲内であって、０に近い場合、すなわち安定している場合は０に近づく。そして、Δ｜Ａ｜（ｔ）が±ｃを超える場合、すなわち不安定な場合は１に近づく。
このように、各安定度指数は０〜１までの値をとり、地磁気と加速度のセンサ出力が安定しているほど（Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ），Ｐ＿α（ｔ），Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ））＝（１，１，０）に近づき、両方のセンサ出力ともに不安定なほど（０，０，１）に近づく。
ステップＳ６の後にステップＳ７に移り、上記各安定度指数Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ）、Ｐ＿α（ｔ）、Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）のうちから１個の指数を選択して、全体の安定度指数Ｐ（ｔ）を算出する。このとき、図に示す数式を用いる。
数式の意味を説明する。まず、各安定度指数Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ），Ｐ＿α（ｔ），Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）のうち、Ｐ＿α（ｔ）とＰ＿｜Ａ｜（ｔ）とを比較して、大きい方を選択する。例えば（Ｐ＿α（ｔ），Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ））＝（１，０）ならば、Ｐ＿α（ｔ）を選択する。次に、その選択された方とＰ＿｜Ｍ｜（ｔ）とを比較して、小さい方を選択する。
数式の意味を説明する。まず、各安定度指数Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ），Ｐ＿α（ｔ），Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）のうち、Ｐ＿α（ｔ）とＰ＿｜Ａ｜（ｔ）とを比較して、大きい方を選択する。例えば（Ｐ＿α（ｔ），Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ））＝（１，０）ならば、Ｐ＿α（ｔ）を選択する。次に、その選択された方とＰ＿｜Ｍ｜（ｔ）とを比較して、小さい方を選択する。
例えば（Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ），Ｐ＿α（ｔ），Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ））＝（０．９０，０．９５，０．１０）ならば、先ずＰ＿α（ｔ）とＰ＿｜Ａ｜（ｔ）とを比較して大きい方、すなわちＰ＿α（ｔ）が選択され、その後Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ）とＰ＿α（ｔ）とを比較して小さい方、すなわちＰ＿｜Ｍ｜（ｔ）が選択される。つまり、重力加速度ベクトルＡ（ｔ）が安定していてＰ＿｜Ａ｜（ｔ）が０に近い場合は、Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ）とＰ＿α（ｔ）とのうち値が小さい方、すなわち不安定な方が選択される。
このようにするのは、重力加速度ベクトルＡ（ｔ）が安定している場合は、Δ｜Ｍ｜（ｔ）とΔα（ｔ）はどちらとも信頼できる値なので、これらを両方とも選択肢に入れることにより、全体の安定度指数Ｐ（ｔ）をより正確に算出するためである。
このようにするのは、重力加速度ベクトルＡ（ｔ）が安定している場合は、Δ｜Ｍ｜（ｔ）とΔα（ｔ）はどちらとも信頼できる値なので、これらを両方とも選択肢に入れることにより、全体の安定度指数Ｐ（ｔ）をより正確に算出するためである。
また、（Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ），Ｐ＿α（ｔ），Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ））＝（０．０５，０．０１，０．９５）ならば、先ずＰ＿α（ｔ）とＰ＿｜Ａ｜（ｔ）とを比較して大きい方、すなわちＰ＿｜Ａ｜（ｔ）が選択され、その後Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ）とＰ＿｜Ａ｜（ｔ）とを比較して小さい方、すなわちＰ＿｜Ｍ｜（ｔ）が選択される。つまり、重力加速度ベクトルＡ（ｔ）が不安定でＰ＿｜Ａ｜（ｔ）が１に近い場合は、Ｐ＿α（ｔ）を選択せず、Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ）をＰ（ｔ）として選択する。
このようにするのは、重力加速度ベクトルＡ（ｔ）が不安定な場合は運動加速度によって伏角高周波数成分Δα（ｔ）が信頼できない値なので、Ｐ＿α（ｔ）を選択せず、主としてＰ＿｜Ｍ｜（ｔ）を用いることにより、全体の安定度指数Ｐ（ｔ）の信頼度をより高めるためである。
このようにするのは、重力加速度ベクトルＡ（ｔ）が不安定な場合は運動加速度によって伏角高周波数成分Δα（ｔ）が信頼できない値なので、Ｐ＿α（ｔ）を選択せず、主としてＰ＿｜Ｍ｜（ｔ）を用いることにより、全体の安定度指数Ｐ（ｔ）の信頼度をより高めるためである。
次にステップＳ８に移り、全体の安定度指数Ｐ（ｔ）が０．５より小さいか否かを判別する。ここでＹｅｓと判別された場合は、地磁気ベクトルＭ（ｔ）若しくは伏角α（ｔ）が不安定だと判定し、ステップＳ９に移る。ステップＳ９では、後述する磁気ジャイロや電子コンパス等のユーザインターフェースに警告信号を出力し、地磁気を正確に測定できていないことを表す警告表示等を表示させる。一方、ステップＳ８でＮｏと判別された場合は、地磁気ベクトルＡ（ｔ）および伏角α（ｔ）が安定していると判断し、警告信号を発しない。
なお、上記ステップＳ６〜Ｓ８は磁気安定性判断手段１３により処理され、ステップＳ９は警告信号出力手段１４により処理される。この処理を行うことで、Δ｜Ｍ｜（ｔ）及びΔα（ｔ）の異常判定の閾値をそれぞれａ，ｂとし、かつＰ（ｔ）を０〜１までの間で連続的に出力することができる。
なお、上記ステップＳ６〜Ｓ８は磁気安定性判断手段１３により処理され、ステップＳ９は警告信号出力手段１４により処理される。この処理を行うことで、Δ｜Ｍ｜（ｔ）及びΔα（ｔ）の異常判定の閾値をそれぞれａ，ｂとし、かつＰ（ｔ）を０〜１までの間で連続的に出力することができる。
また、図７のステップＳ４、Ｓ５に示すごとく、絶対値算出手段１１の出力信号｜Ｍ｜（ｔ）は、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）と、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）よりも周波数が低い磁気低周波数成分｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）とからなり、高周波数成分抽出手段１２は、磁気低周波数成分｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）のみを抽出可能なローパスフィルタ３０を備え、絶対値算出手段１１の出力信号｜Ｍ｜（ｔ）をローパスフィルタ３０で処理して磁気低周波数成分｜Ｍ｜LPF（ｔ）を抽出するとともに、ローパスフィルタ３０で処理していない未処理の出力信号｜Ｍ｜（ｔ）から磁気低周波数成分｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）を減算することにより、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を抽出している。
なお、本例では、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）と伏角高周波数成分Δα（ｔ）も同様に抽出している。すなわち、出力信号｜Ａ｜（ｔ）とα（ｔ）をローパスフィルタ３０で処理して加速度低周波数成分｜Ａ｜ＬＰＦ（ｔ）、伏角低周波数成分αＬＰＦ（ｔ）を算出し、ローパスフィルタ３０で処理していない未処理の出力信号｜Ａ｜（ｔ）、α（ｔ）から加速度低周波数成分｜Ａ｜ＬＰＦ（ｔ）、伏角低周波数成分αＬＰＦ（ｔ）を減算することにより、加速度高周波数Δ｜Ａ｜（ｔ）と伏角高周波数成分Δα（ｔ）を抽出している。
なお、本例では、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）と伏角高周波数成分Δα（ｔ）も同様に抽出している。すなわち、出力信号｜Ａ｜（ｔ）とα（ｔ）をローパスフィルタ３０で処理して加速度低周波数成分｜Ａ｜ＬＰＦ（ｔ）、伏角低周波数成分αＬＰＦ（ｔ）を算出し、ローパスフィルタ３０で処理していない未処理の出力信号｜Ａ｜（ｔ）、α（ｔ）から加速度低周波数成分｜Ａ｜ＬＰＦ（ｔ）、伏角低周波数成分αＬＰＦ（ｔ）を減算することにより、加速度高周波数Δ｜Ａ｜（ｔ）と伏角高周波数成分Δα（ｔ）を抽出している。
また、図１〜図９に示すごとく、本例の異常磁気検出装置１は、互いに直交する３軸方向における、重力加速度ベクトルＡ（ｔ）の各ベクトル成分Ａｘ（ｔ），Ａｙ（ｔ），Ａｚ（ｔ）を計測する３軸加速度センサ２２と、地磁気ベクトルＭ（ｔ）と重力加速度ベクトルＡ（ｔ）とから３軸磁気センサ２１に作用する地磁気ベクトルＭ（ｔ）の伏角α（ｔ）を算出する（ステップＳ３参照）とともに、その算出結果を出力する伏角算出手段１５とを備え、高周波数成分抽出手段１２は、伏角算出手段１５の出力信号α（ｔ）から、予め定められた値よりも周波数が高い伏角高周波数成分Δα（ｔ）を抽出する（ステップＳ５参照）とともに、磁気安定性判断手段１３は、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）と伏角高周波数成分Δα（ｔ）とのいずれか一方が予め定められた許容範囲（±ａ，±ｂ：ステップＳ６参照）を超えた場合に、３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断している。
また図２〜図８に示すごとく、絶対値算出手段１１は重力加速度ベクトルＡ（ｔ）の絶対値｜Ａ｜（ｔ）をも算出するとともに、その算出結果を出力し、高周波数成分抽出手段１２は、絶対値算出手段１１による重力加速度ベクトルの絶対値の出力信号｜Ａ｜（ｔ）から、予め定められた値よりも周波数が高い加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）を抽出し（ステップＳ５参照）、磁気安定性判断手段１３は、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）と伏角高周波数成分Δα（ｔ）と磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）とを指数化して比較し、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）の指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）が伏角高周波数成分の指数Ｐ＿α（ｔ）よりも大きい場合に、加速度高周波数成分の指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）を選択し、さらに磁気高周波数成分の指数Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ）と加速度高周波数成分の指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）の両者を比較し、値の小さい方を選択して３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断している（ステップＳ６、Ｓ７参照）。
また、図８、図９に示すごとく、磁気高周波数成分をΔ｜Ｍ｜（ｔ）、伏角高周波数成分をΔα（ｔ）、加速度高周波数成分をΔ｜Ａ｜（ｔ）とし、各定数ａ、ｂ、ｃ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は０＜Ｓ１＜１、０＜Ｓ２＜１、０＜Ｓ３＜１を満たす値）を定めた場合、磁気安定性判断手段１３は、下記式１〜式３
次に、磁気ジャイロ５０について説明する。本例の磁気ジャイロ５０は、図２に示すごとく、異常磁気検出装置１と、３軸磁気センサ２１により検出される地磁気ベクトルＭ（ｔ）の時間的な変化により、３次元空間内を回転運動する３軸磁気センサ２１の角速度を検出する角速度検出部４０とを備え、異常磁気検出装置１が警告信号を出力した場合に、角速度を正確に検出していないことを報知する。
より詳しくは、磁気ジャイロ５０は携帯端末２内に構成され、ユーザが携帯端末２を回転させると、３軸磁気センサ２１が地磁気の変化を検知し、回転に伴う角速度を検知する。例えば、携帯端末２を所定方向に回転させた場合に、携帯端末２の画面が切り替わるように構成することができる。
また、携帯端末２以外にも、例えばゲームのコントローラに用いてもよい。コントローラの回転速度や回転量に応じて、ゲーム中の回転対象物を回転させることができる。
また、携帯端末２以外にも、例えばゲームのコントローラに用いてもよい。コントローラの回転速度や回転量に応じて、ゲーム中の回転対象物を回転させることができる。
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に、磁気ジャイロの原理を説明する。上述したように、３軸磁気センサ２１により地磁気ベクトルＭ（ｔ）を検出しており、携帯端末２等を一定の回転軸中心に一定方向に回転させると、Ｍ（ｔ）の軌跡が求まる。この軌跡から、携帯端末２等の回転面Ｓを算出でき、さらに、回転軸Ａを算出することができる。
さらに、図１１（Ｂ）に示すごとく、地磁気ベクトルＭ（ｔ）を例えば上記回転面Ｓに投影し、時間ｔ２−ｔ１間に回転した角度Δθから、角速度ωを算出することができる。
さらに、図１１（Ｂ）に示すごとく、地磁気ベクトルＭ（ｔ）を例えば上記回転面Ｓに投影し、時間ｔ２−ｔ１間に回転した角度Δθから、角速度ωを算出することができる。
また、角速度を正確に計測できていない場合の報知方法としては、例えば携帯端末２の表示画面に警告表示したり、ブザーを鳴らしたりする方法を採用できる。
次に、電子コンパス５１について説明する。本例の電子コンパス５１は、図２に示すごとく、異常磁気検出装置１と、地磁気ベクトルＭ（ｔ）および重力加速度ベクトルＡ（ｔ）を用いて地理上の方位を検出する方位検出部４２とを備え、異常磁気検出装置１が警告信号を出力した場合に、方位を正確に検出できていないことを報知する。
電子コンパス５１は携帯端末２に組み込むことができ、例えば図１２に示すごとく、方角を示す矢印７を表示画面２３に表示させることができる。そして、携帯端末２を壁や柱等に近づけることにより、磁界が乱れた場合には、表示画面２３に警告表示７１を表示させることができる。
なお、ブザー（図示しない）を鳴らすことにより報知する方法を採用してもよい。
なお、ブザー（図示しない）を鳴らすことにより報知する方法を採用してもよい。
次に、本例の磁気検出装置１の作用効果について説明する。
本発明では、地磁気ベクトルＭ（ｔ）の絶対値｜Ｍ｜（ｔ）を算出し、その算出結果から、予め定められた値よりも周波数が高い磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を抽出している。磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）は、３軸磁気センサ２１が検出した外乱磁気に相当するものである。この磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を使うことにより、３軸磁気センサ２１が異常磁気を検出したか否かを判断することができる。
すなわち、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）が予め定められた許容範囲を超えた場合に、３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと、磁気安定性判断手段１３により判断する。そして、警告信号出力手段１４から警告信号を出力する。
この警告信号は、磁気ジャイロ等を用いたユーザインターフェースや磁気コンパス等に送信される。磁気ジャイロは警告信号を受けた時、異常な磁気が検出されたため正確に機能していない旨を警告表示する。これにより、これらユーザインターフェースの正常な動作を保障することが可能になる。
本発明では、地磁気ベクトルＭ（ｔ）の絶対値｜Ｍ｜（ｔ）を算出し、その算出結果から、予め定められた値よりも周波数が高い磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を抽出している。磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）は、３軸磁気センサ２１が検出した外乱磁気に相当するものである。この磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を使うことにより、３軸磁気センサ２１が異常磁気を検出したか否かを判断することができる。
すなわち、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）が予め定められた許容範囲を超えた場合に、３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと、磁気安定性判断手段１３により判断する。そして、警告信号出力手段１４から警告信号を出力する。
この警告信号は、磁気ジャイロ等を用いたユーザインターフェースや磁気コンパス等に送信される。磁気ジャイロは警告信号を受けた時、異常な磁気が検出されたため正確に機能していない旨を警告表示する。これにより、これらユーザインターフェースの正常な動作を保障することが可能になる。
また、図２、図７に示すごとく、高周波数成分抽出手段１２は、ローパスフィルタ３０を備え、ローパスフィルタ３０により処理された信号｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）と、処理されていない信号｜Ｍ｜（ｔ）とから、下記式
Δ｜Ｍ｜（ｔ）＝｜Ｍ｜（ｔ）−｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）
を使うことにより、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を算出する。
この場合には、ローパスフィルタ３０を用いることにより、高周波数成分抽出手段１２を簡単に構築することができる。
Δ｜Ｍ｜（ｔ）＝｜Ｍ｜（ｔ）−｜Ｍ｜ＬＰＦ（ｔ）
を使うことにより、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を算出する。
この場合には、ローパスフィルタ３０を用いることにより、高周波数成分抽出手段１２を簡単に構築することができる。
また、図８〜図９に示すごとく、磁気安定性判断手段１３は、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）と、伏角高周波数成分Δα（ｔ）とのいずれか一方が予め定められた範囲（±ａ，±ｂ）を超えた場合に、３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断する。
この場合には、Δ｜Ｍ｜（ｔ）と、Δα（ｔ）との双方を、地磁気の安定性を判断する材料として用いるため、磁気安定性をより正確に算出することができる。
この場合には、Δ｜Ｍ｜（ｔ）と、Δα（ｔ）との双方を、地磁気の安定性を判断する材料として用いるため、磁気安定性をより正確に算出することができる。
また、図６〜図９に示すごとく、絶対値算出手段１１は重力加速度ベクトルの絶対値｜Ａ｜（ｔ）を算出し、磁気安定性判断手段１３は、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）と伏角高周波数成分Δα（ｔ）と磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）とを指数化して比較し、加速度高周波数成分の指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）が伏角高周波数成分の指数Ｐ＿α（ｔ）よりも大きい場合に、加速度高周波数成分の指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）を選択し、さらに磁気高周波数成分の指数Ｐ＿｜Ｍ｜（ｔ）と加速度高周波数成分の指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）の両者を比較し、値の小さい方を選択して３軸磁気センサ２１が異常な磁気を検出したと判断している。
この場合には、３軸磁気センサが異常な磁気を検出したか否かをより正確に判断することが可能となる。
例えばエレベータ等に乗った場合は、重力加速度以外の加速度が検出されるため、伏角α（ｔ）を正確に算出できない。このとき伏角高周波数成分Δα（ｔ）を用いて磁気安定性を判断すると、判断が正確に行われなくなる。
しかし、伏角α（ｔ）と加速度Ａ（ｔ）を指数化して比較し、加速度の指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）の方が相対的に大きい場合には伏角高周波数成分Δα（ｔ）を選択せず、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）が同時により不安定化していない限り、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を用いる構成にすると、不正確な値である伏角高周波数成分Δα（ｔ）が使われないため、磁気センサ２１が異常な磁気を検出したか否かを正確に判断することが可能となる。
この場合には、３軸磁気センサが異常な磁気を検出したか否かをより正確に判断することが可能となる。
例えばエレベータ等に乗った場合は、重力加速度以外の加速度が検出されるため、伏角α（ｔ）を正確に算出できない。このとき伏角高周波数成分Δα（ｔ）を用いて磁気安定性を判断すると、判断が正確に行われなくなる。
しかし、伏角α（ｔ）と加速度Ａ（ｔ）を指数化して比較し、加速度の指数Ｐ＿｜Ａ｜（ｔ）の方が相対的に大きい場合には伏角高周波数成分Δα（ｔ）を選択せず、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）が同時により不安定化していない限り、磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）を用いる構成にすると、不正確な値である伏角高周波数成分Δα（ｔ）が使われないため、磁気センサ２１が異常な磁気を検出したか否かを正確に判断することが可能となる。
また、本例では、上記式１〜式４を用いることにより、全体の安定度指数Ｐ（ｔ）を算出している。
この場合、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）が小さいときは磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）と伏角高周波数成分Δα（ｔ）とのいずれか一方を全体の安定度指数Ｐ（ｔ）として選択し、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）が大きいときは伏角高周波数成分Δα（ｔ）を選択せず、上述したように、主としてΔ｜Ｍ｜（ｔ）をＰ（ｔ）として選択する処理を、簡単なプログラムで実現することができる。
この場合、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）が小さいときは磁気高周波数成分Δ｜Ｍ｜（ｔ）と伏角高周波数成分Δα（ｔ）とのいずれか一方を全体の安定度指数Ｐ（ｔ）として選択し、加速度高周波数成分Δ｜Ａ｜（ｔ）が大きいときは伏角高周波数成分Δα（ｔ）を選択せず、上述したように、主としてΔ｜Ｍ｜（ｔ）をＰ（ｔ）として選択する処理を、簡単なプログラムで実現することができる。
また、本例の磁気ジャイロ５０は、異常磁気検出装置１から警告信号が発せられた場合に、角速度を正確に検知できていないことを報知する。
この場合には、磁気ジャイロ５０の動作を保障できる。
この場合には、磁気ジャイロ５０の動作を保障できる。
また、本例の電子コンパス５１は、異常磁気検出装置１から警告信号が発せられた場合に、方位を正確に検知できていないことを報知する。
この場合いは、電子コンパス５１の動作を保証できる。
この場合いは、電子コンパス５１の動作を保証できる。
以上のごとく、本例によれば、磁気センサに異常な磁気が作用した場合に警告を発することができる異常磁気検出装置と、それを用いた磁気ジャイロおよび電子コンパスを提供することができる。
１ 異常磁気検出装置
１１ 絶対値算出手段
１２ 高周波数成分抽出手段
１３ 磁気安定性判断手段
１４ 警告信号出力手段
１５ 伏角算出手段
２１ ３軸磁気センサ
２２ ３軸加速度センサ
３０ ローパスフィルタ
｜Ｍ｜（ｔ） 地磁気ベクトルの絶対値
｜Ａ｜（ｔ） 重力加速度ベクトルの絶対値
α（ｔ） 伏角
Δ｜Ｍ｜（ｔ） 磁気高周波数成分
Δ｜Ａ｜（ｔ） 加速度高周波数成分
Δα（ｔ） 伏角高周波数成分
１１ 絶対値算出手段
１２ 高周波数成分抽出手段
１３ 磁気安定性判断手段
１４ 警告信号出力手段
１５ 伏角算出手段
２１ ３軸磁気センサ
２２ ３軸加速度センサ
３０ ローパスフィルタ
｜Ｍ｜（ｔ） 地磁気ベクトルの絶対値
｜Ａ｜（ｔ） 重力加速度ベクトルの絶対値
α（ｔ） 伏角
Δ｜Ｍ｜（ｔ） 磁気高周波数成分
Δ｜Ａ｜（ｔ） 加速度高周波数成分
Δα（ｔ） 伏角高周波数成分
Claims (7)
- 互いに直交する３軸方向における、地磁気ベクトルの各ベクトル成分を検出する３軸磁気センサと、
上記ベクトル成分から上記地磁気ベクトルの絶対値を算出するとともに、その算出結果を出力する絶対値算出手段と、
該絶対値算出手段による上記地磁気ベクトルの絶対値の出力信号から、予め定められた値よりも周波数が高い磁気高周波数成分を抽出する高周波数成分抽出手段と、
上記磁気高周波数成分が予め定められた許容範囲を超えた場合に、上記３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと判断する磁気安定性判断手段と、
該磁気安定性判断手段により上記３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと判断された場合に、警告信号を出力する警告信号出力手段と、
を備えることを特徴とする異常磁気検出装置。 - 請求項１において、上記絶対値算出手段の出力信号は、上記磁気高周波数成分と、該磁気高周波数成分よりも周波数が低い磁気低周波数成分とからなり、上記磁気高周波数成分抽出手段は、上記磁気低周波数成分のみを抽出可能なローパスフィルタを備え、上記絶対値算出手段の上記出力信号を上記ローパスフィルタで処理して上記磁気低周波数成分を抽出するとともに、該ローパスフィルタで処理していない未処理の上記出力信号から上記磁気低周波数成分を減算することにより、上記磁気高周波数成分を抽出することを特徴とする異常磁気検出装置。
- 請求項１または請求項２において、互いに直交する３軸方向における、重力加速度ベクトルの各ベクトル成分を計測する３軸加速度センサと、上記地磁気ベクトルと上記重力加速度ベクトルとから上記３軸磁気センサに作用する上記地磁気ベクトルの伏角を算出するとともに、その算出結果を出力する伏角算出手段とを備え、上記高周波数成分抽出手段は、上記伏角算出手段の出力信号から、予め定められた値よりも周波数が高い伏角高周波数成分を抽出するとともに、上記磁気安定性判断手段は、上記磁気高周波数成分と上記伏角高周波数成分とのいずれか一方が予め定められた許容範囲を超えた場合に、上記３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと判断することを特徴とする異常磁気検出装置。
- 請求項３において、上記絶対値算出手段は上記重力加速度ベクトルの絶対値をも算出するとともに、その算出結果を出力し、上記高周波数成分抽出手段は、上記絶対値算出手段による上記重力加速度ベクトルの絶対値の出力信号から、予め定められた値よりも周波数が高い加速度高周波数成分を抽出し、上記磁気安定性判断手段は、上記加速度高周波数成分と上記伏角高周波数成分と上記磁気高周波数成分とを指数化して比較し、上記加速度高周波数成分の指数が上記伏角高周波数成分の指数よりも大きい場合に、上記加速度高周波数成分の指数を選択し、さらに上記磁気高周波数成分の指数と上記加速度高周波数成分の指数の両者を比較し、値の小さい方を選択して上記３軸磁気センサが異常な磁気を検出したと判断することを特徴とする異常磁気検出装置。
- 請求項４において、上記磁気高周波数成分をΔ｜Ｍ｜（ｔ）、上記伏角高周波数成分をΔα（ｔ）、上記加速度高周波数成分をΔ｜Ａ｜（ｔ）とし、各定数ａ、ｂ、ｃ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は０＜Ｓ１＜１、０＜Ｓ２＜１、０＜Ｓ３＜１を満たす値）を定めた場合、上記磁気安定性判断手段は、下記式１〜式３
- 請求項１〜請求項５のいずれか１項の異常磁気検出装置と、上記３軸磁気センサにより検出される上記地磁気ベクトルの時間的な変化により、３次元空間内を回転運動する上記３軸磁気センサの角速度を検出する角速度検出部とを備え、上記異常磁気検出装置が上記警告信号を出力した場合に、上記角速度を正確に検出していないことを報知することを特徴とする磁気ジャイロ。
- 請求項３〜請求項５のいずれか１項の異常磁気検出装置と、上記地磁気ベクトルおよび上記重力加速度ベクトルを用いて地理上の方位を検出する方位検出部とを備え、上記異常磁気検出装置が上記警告信号を出力した場合に、上記方位を正確に検出できていないことを報知することを特徴とする電子コンパス。
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