JP4381161B2 - 方位測定装置、方位測定方法、および方位測定プログラム - Google Patents
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Description
水平磁界成分に戻すという方法を採用している。この回転行列式は、水平面上の磁北を示すX軸、水平面においてX軸に直交するY軸、および水平面に直交するZ軸からなる絶対座標系において、装置本体をX軸回りに回転させる回転行列と、装置本体をY軸回りに回転させる回転行列との積を用いている。なお、センサ本体が指し示す方向をx軸、x軸に直交するy軸、x軸およびxy平面に直交するz軸からなる座標系を、観測座標系と呼ぶ。この場合の回転軸としては、絶対座標系を用いた場合に相当する。したがって、X軸回りの回転行列の役割は、y軸を水平面に移動させることであり、Y軸回りの回転行列の役割は、x軸を水平面に移動させることである。
前記x軸、前記y軸および前記z軸の方向のうち、前記第1軸以外の軸(以下、「第2軸」という)の方向の地磁気量を検出する第2軸地磁気量検出工程と、前記x軸、前記y軸および前記z軸の各地磁気量が合成された現在位置における合成地磁気量の入力を受け付ける合成地磁気量入力工程と、前記合成地磁気量入力工程によって入力された現在位置における合成地磁気量と前記第1軸地磁気量検出工程によって検出された前記第1軸の方向の地磁気量とに基づいて、前記第1軸の方向の正規化された地磁気量を算出し、前記合成地磁気量と前記第2軸地磁気量検出工程によって検出された前記第2軸の方向の地磁気量とに基づいて、前記第2軸の方向の正規化された地磁気量を算出し、前記合成地磁気量と前記第1軸および第2軸の方向の正規化された地磁気量とに基づいて、前記x軸、前記y軸および前記z軸の軸方向のうち、前記第1軸および第2軸以外の第3軸の方向の正規化された地磁気量を算出する地磁気量算出工程と、前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出工程と、前記x軸傾斜角検出工程によって検出されたx軸傾斜角を、前記x軸を前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させた場合の回転角に決定する決定工程と、下記の式(1)に示す3回回転座標式に基づき、前記地磁気量算出工程によって算出された地磁気量のうち前記x軸の方向の正規化された地磁気量と、前記決定工程によって決定された回転角と、前記水平面とのなす伏角とを与えることにより、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出工程と、を含んだことを特徴とする。
z軸はZ軸に対応するものとする。
(方位測定装置のハードウェア構成)
まず、この発明の実施の形態にかかる方位測定装置のハードウェア構成について説明する。図1は、この発明の実施の形態にかかる方位測定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図1において、方位測定装置100は、CPU101と、ROM102と、RAM103と、HDD(ハードディスクドライブ)104と、HD(ハードディスク)105と、ディスプレイ106と、I/F(インターフェース)107と、入力キー108と、A/D変換器109と、x軸磁気センサ110と、y軸磁気センサ111と、z軸磁気センサ112と、GPS(Global Positioning System)レシーバ113と、A/D変換器114と、x軸傾斜センサ115と、y軸傾斜センサ116と、z軸傾斜センサ117と、を備えている。また、各構成部は、バス118によってそれぞれ接続されている。
つぎに、この発明の実施の形態にかかる方位測定装置100の機能的構成について説明する。図3は、この発明の実施の形態にかかる方位測定装置100の機能的構成を示すブロック図である。図3において、方位測定装置100は、地磁気量検出部301と、傾斜角検出部302と、回転角生成部303と、方位角算出部304と、から構成されている。
つぎに、この発明の実施の形態にかかる方位測定装置100のX軸回転角αの算出原理について説明する。図4は、この発明の実施の形態にかかる方位測定装置100のX軸回転角αの算出原理を示す説明図である。なお、図4中、図2に示した内容と同一符号については、その説明を省略する。
分回転させる(2回目の回転)。単位方位ベクトル401は、この2回目の回転によって、単位方位ベクトル421となる。また、単位方位ベクトル412は、2回目の回転によって、単位方位ベクトル422となる。最後に、2回目の回転後における単位方位ベクトル421、422を、Z軸回りに角度θ分回転させる(3回目の回転)。単位方位ベクトル421は、この3回目の回転によって、単位方位ベクトル431となる。また、単位方位ベクトル422は、3回目の回転によって、単位方位ベクトル432となる。また、1回目〜3回目の回転により、単位方位ベクトル403は、単位方位ベクトル433となる。この3回目の回転後における単位方位ベクトル431、432、433は、それぞれ装置本体120の観測座標系を構成するx軸、y軸およびz軸上に位置することとなる。
βg=β・・・式(13)
したがって、図4に示したピッチ角βgおよびY軸回りの回転角βは、同一角度となる。
つぎに、この発明の実施の形態にかかる方位測定装置100の方位角θの算出原理について、図2および図4を用いて説明する。まず、x軸磁気センサ110、y軸磁気センサ111およびz軸磁気センサ112からの各地磁気ベクトルと地磁気ベクトルの方向との関係に着眼する。なお、地磁気以外に磁気影響がないと仮定する。図2において、x軸がXZ平面にある場合、x軸磁気センサ110の出力は最大値Shとなる。ここで、x軸磁気センサ110の出力をxH、地磁気ベクトルとx軸のなす角をγxとすると、xHは地磁気方向の出力値Shとγxの余弦角cosγxとの積に比例した下記式(16)によってあらわすことができる。なお、ここで、γxが−90°〜90°の範囲であれば、xHの値は正となり、γxが90°〜270°の範囲であれば、xHの値は負となる。すなわち、このγxは、地磁気ベクトルの方向に対して正負の極性を示すこととなる。
つぎに、この発明の実施の形態にかかる方位算出処理手順(その1)について説明する。図5は、この発明の実施の形態にかかる方位算出処理手順(その1)を示すフローチャートである。なお、現在位置における伏角Iは、下記式(27)〜式(29)によって与えられているものとする。
つぎに、本実施の形態にかかる方位測定装置100と従来技術における方位測定装置との比較例について説明する。下記表1は、ロール角αg=20°、ピッチ角βg=20°のときの本実施の形態にかかる方位測定装置100の方位角と従来技術における方位測定装置の方位角を設定角度に対して比較した表である。また、本表に本実施の形態にかかる方位測定装置100におけるそれぞれの軸方向において規格化した地磁気出力値と、回転角から算出した方位角θの余弦値cosθおよび正弦値sinθも併せて示した。
120 装置本体
301 地磁気量検出部
302 傾斜角検出部
303 回転角生成部
304 方位角算出部
θ 方位角
α X軸回転角
β Y軸回転角
αg ロール角(y軸傾斜角)
βg ピッチ角(x軸傾斜角)
I 伏角
D 偏角
Claims (15)
- 水平面上の磁北を示すX軸、前記水平面において前記X軸に直交するY軸、および前記水平面に直交するZ軸からなる3次元空間における装置本体の方位を測定する方位測定装置であって、
前記装置本体が指し示す方向をx軸の方向とした場合に、当該x軸の方向の地磁気量を検出するx軸地磁気量検出手段と、
前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出手段と、
前記x軸傾斜角検出手段によって検出されたx軸傾斜角を、前記x軸を前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させた場合の回転角に決定する決定手段と、
前記x軸に直交するy軸の方向の地磁気量を検出するy軸地磁気量検出手段と、
前記x軸および前記y軸に直交するz軸の方向の地磁気量を検出するz軸地磁気量検出手段と、
前記水平面と前記y軸とのなすy軸傾斜角を検出するy軸傾斜角検出手段と、
前記x軸を前記x軸傾斜角分の前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させることにより当該回転移動に追従して前記y軸を回転移動させた場合に、当該y軸を前記X軸回りに回転させることによって前記水平面に回転移動させる回転角を、下記の式(1)に示す3回回転座標式を用いて、前記x軸傾斜角検出手段によって検出されたx軸傾斜角および前記y軸傾斜角検出手段によって検出されたy軸傾斜角に基づいて算出する回転角算出手段と、
前記x軸地磁気量検出手段によって検出された地磁気量と、前記決定手段によって決定された回転角と、前記y軸地磁気量検出手段およびz軸地磁気量検出手段によって検出された各地磁気量と、前記回転角算出手段によって算出された回転角とに基づいて、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出手段と、
を備えることを特徴とする方位測定装置。
- 前記方位角算出手段は、
前記y軸地磁気量検出手段およびz軸地磁気量検出手段によって検出された各地磁気量と、前記回転角算出手段によって算出された回転角とに基づいて、前記装置本体の方位角の正弦値を算出する正弦値算出手段と、
前記x軸地磁気量検出手段によって検出された地磁気量と、前記決定手段によって決定された回転角とに基づいて、前記装置本体の方位角の余弦値を算出する余弦値算出手段と、
前記正弦値算出手段によって算出された正弦値と、前記余弦値算出手段によって算出された余弦値とに基づいて、前記方位角の角度範囲を判別する判別手段と、を備え、
前記方位角の正弦値、余弦値、または、前記正弦値および前記余弦値から得られる正接値のうちいずれか一つの値と、前記判別手段によって判別された判別結果と、に基づいて、前記方位角を算出することを特徴とする請求項1に記載の方位測定装置。 - 水平面上の磁北を示すX軸、前記水平面において前記X軸に直交するY軸、および前記水平面に直交するZ軸からなる3次元空間における装置本体の方位を測定する方位測定装置であって、
前記装置本体が指し示す方向をx軸の方向とした場合に、当該x軸の方向の地磁気量を検出するx軸地磁気量検出手段と、
前記x軸に直交するy軸の方向の地磁気量を検出するy軸地磁気量検出手段と、
前記x軸および前記y軸に直交するz軸の方向の地磁気量を検出するz軸地磁気量検出手段と、
前記x軸地磁気量検出手段によって検出されたx軸の方向の地磁気量と、前記y軸地磁気量検出手段によって検出されたy軸の方向の地磁気量と、前記z軸地磁気量検出手段によって検出されたz軸の方向の地磁気量と、によって得られた合成地磁気量に基づいて、前記y軸の方向の正規化された地磁気量および前記z軸の方向の正規化された地磁気量を算出する地磁気量算出手段と、
前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出手段と、
前記水平面と前記y軸とのなすy軸傾斜角を検出するy軸傾斜角検出手段と、
前記x軸を前記x軸傾斜角分の前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させることにより当該回転移動に追従して前記y軸を回転移動させた場合に、当該y軸を前記X軸回りに回転させることによって前記水平面に回転移動させる回転角を、下記の式(1)に示す3回回転座標式を用いて、前記x軸傾斜角検出手段によって検出されたx軸傾斜角および前記y軸傾斜角検出手段によって検出されたy軸傾斜角に基づいて算出する回転角算出手段と、
下記の式(1)に示す3回回転座標式に基づき、前記地磁気量算出手段によって算出された前記y軸の方向の正規化された地磁気量および前記z軸の方向の正規化された地磁気量と、前記回転角算出手段によって算出された回転角と、前記水平面とのなす伏角とを与えることにより、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出手段と、
を備えることを特徴とする方位測定装置。
- 水平面上の磁北を示すX軸、前記水平面において前記X軸に直交するY軸、および前記水平面に直交するZ軸からなる3次元空間における装置本体の方位を測定する方位測定装置であって、
前記装置本体が指し示す方向をx軸の方向とした場合に、当該x軸の方向の地磁気量を検出するx軸地磁気量検出手段と、
前記x軸に直交するy軸の方向の地磁気量を検出するy軸地磁気量検出手段と、
前記x軸および前記y軸に直交するz軸の方向の地磁気量を検出するz軸地磁気量検出手段と、
前記x軸地磁気量検出手段によって検出されたx軸の方向の地磁気量と、前記y軸地磁気量検出手段によって検出されたy軸の方向の地磁気量と、前記z軸地磁気量検出手段によって検出されたz軸の方向の地磁気量と、によって得られた合成地磁気量に基づいて、前記x軸の方向の正規化された地磁気量を算出する地磁気量算出手段と、
前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出手段と、
前記x軸傾斜角検出手段によって検出されたx軸傾斜角を、前記x軸を前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させた場合の回転角に決定する決定手段と、
下記の式(1)に示す3回回転座標式に基づき、前記地磁気量算出手段によって算出された前記x軸の方向の正規化された地磁気量と、前記決定手段によって決定された回転角と、前記合成地磁気量をあらわす地磁気ベクトルと前記水平面とのなす伏角と、を与えることにより、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出手段と、
を備えることを特徴とする方位測定装置。
- 前記方位角算出手段は、
現在位置における前記磁北と真北とのなす偏角の入力を受け付ける偏角入力手段を備え、
さらに、前記偏角入力手段によって入力された偏角に基づいて、前記装置本体の方位角を算出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の方位測定装置。 - 水平面上の磁北を示すX軸、前記水平面において前記X軸に直交するY軸、および前記水平面に直交するZ軸からなる3次元空間における装置本体の方位を測定する方位測定装置であって、
前記装置本体が指し示す方向をx軸の方向とした場合に、当該x軸の方向、前記x軸に直交するy軸の方向、または前記x軸および前記y軸に直交するz軸の方向のうち、いずれか一つの軸(以下、「第1軸」という)の方向の地磁気量を検出する第1軸地磁気量検出手段と、
前記x軸、前記y軸および前記z軸の方向のうち、前記第1軸以外の軸(以下、「第2軸」という)の方向の地磁気量を検出する第2軸地磁気量検出手段と、
前記x軸、前記y軸および前記z軸の各地磁気量が合成された現在位置における合成地磁気量の入力を受け付ける合成地磁気量入力手段と、
前記合成地磁気量入力手段によって入力された現在位置における合成地磁気量と前記第1軸地磁気量検出手段によって検出された前記第1軸の方向の地磁気量とに基づいて、前記第1軸の方向の正規化された地磁気量を算出し、前記合成地磁気量と前記第2軸地磁気量検出手段によって検出された前記第2軸の方向の地磁気量とに基づいて、前記第2軸の方向の正規化された地磁気量を算出し、前記合成地磁気量と前記第1軸および第2軸の方向の正規化された地磁気量とに基づいて、前記x軸、前記y軸および前記z軸の軸方向のうち、前記第1軸および第2軸以外の第3軸の方向の正規化された地磁気量を算出する地磁気量算出手段と、
前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出手段と、
前記x軸傾斜角検出手段によって検出されたx軸傾斜角を、前記x軸を前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させた場合の回転角に決定する決定手段と、
下記の式(1)に示す3回回転座標式に基づき、前記地磁気量算出手段によって算出された地磁気量のうち前記x軸の方向の正規化された地磁気量と、前記決定手段によって決定された回転角と、前記水平面とのなす伏角とを与えることにより、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出手段と、
を備えることを特徴とする方位測定装置。
- 水平面上の磁北を示すX軸、前記水平面において前記X軸に直交するY軸、および前記水平面に直交するZ軸からなる3次元空間における装置本体の方位を測定する方位測定装置であって、
前記装置本体が指し示す方向をx軸の方向とした場合に、当該x軸の方向、前記x軸に直交するy軸の方向、または前記x軸および前記y軸に直交するz軸の方向のうち、いずれか一つの軸(以下、「第1軸」という)の方向の地磁気量を検出する第1軸地磁気量検出手段と、
前記x軸、前記y軸および前記z軸の方向のうち、前記第1軸以外の軸(以下、「第2軸」という)の方向の地磁気量を検出する第2軸地磁気量検出手段と、
現在位置における合成地磁気量の入力を受け付ける合成地磁気量入力手段と、
前記合成地磁気量入力手段によって入力された現在位置における合成地磁気量と前記第1軸地磁気量検出手段によって検出された前記第1軸の方向の地磁気量とに基づいて、前記第1軸の方向の正規化された地磁気量を算出し、前記合成地磁気量と前記第2軸地磁気量検出手段によって検出された前記第2軸の方向の地磁気量とに基づいて、前記第2軸の方向の正規化された地磁気量を算出し、前記合成地磁気量と前記第1軸および第2軸の方向の正規化された地磁気量とに基づいて、前記x軸、前記y軸および前記z軸の軸方向のうち、前記第1軸および第2軸以外の第3軸の方向の正規化された地磁気量を算出する地磁気量算出手段と、
前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出手段と、
前記水平面と前記y軸とのなすy軸傾斜角を検出するy軸傾斜角検出手段と、
前記x軸を前記x軸傾斜角分の前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させることにより当該回転移動に追従して前記y軸を回転移動させた場合に、当該y軸を前記X軸回りに回転させることによって前記水平面に回転移動させる回転角を、下記の式(1)に示す3回回転座標式を用いて、前記x軸傾斜角検出手段によって検出されたx軸傾斜角および前記y軸傾斜角検出手段によって検出されたy軸傾斜角に基づいて算出する回転角算出手段と、
前記3回回転座標式に基づき、前記地磁気量算出手段によって算出された地磁気量のうち前記y軸の方向の正規化された地磁気量および前記z軸の方向の正規化された地磁気量と、前記回転角算出手段によって算出された回転角と、前記水平面とのなす伏角とを与えることにより、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出手段と、
を備えることを特徴とする方位測定装置。
- 水平面上の磁北を示すX軸、前記水平面において前記X軸に直交するY軸、および前記水平面に直交するZ軸からなる3次元空間における装置本体の方位を測定する方位測定方法であって、
前記装置本体が指し示す方向をx軸の方向とした場合に、当該x軸の方向の地磁気量を検出するx軸地磁気量検出工程と、
前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出工程と、
前記x軸傾斜角検出工程によって検出されたx軸傾斜角を、前記x軸を前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させた場合の回転角に決定する決定工程と、
前記x軸に直交するy軸の方向の地磁気量を検出するy軸地磁気量検出工程と、
前記x軸および前記y軸に直交するz軸の方向の地磁気量を検出するz軸地磁気量検出工程と、
前記水平面と前記y軸とのなすy軸傾斜角を検出するy軸傾斜角検出工程と、
前記x軸を前記x軸傾斜角分の前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させることにより当該回転移動に追従して前記y軸を回転移動させた場合に、当該y軸を前記X軸回りに回転させることによって前記水平面に回転移動させる回転角を、下記の式(1)に示す3回回転座標式を用いて、前記x軸傾斜角検出工程によって検出されたx軸傾斜角および前記y軸傾斜角検出工程によって検出されたy軸傾斜角に基づいて算出する回転角算出工程と、
前記x軸地磁気量検出工程によって検出された地磁気量と、前記決定工程によって決定された回転角と、前記y軸地磁気量検出工程およびz軸地磁気量検出工程によって検出された各地磁気量と、前記回転角算出工程によって算出された回転角とに基づいて、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出工程と、
を含んだことを特徴とする方位測定方法。
- 前記方位角算出工程は、
前記y軸地磁気量検出工程およびz軸地磁気量検出工程によって検出された各地磁気量と、前記回転角算出工程によって算出された回転角とに基づいて、前記装置本体の方位角の正弦値を算出する正弦値算出工程と、
前記x軸地磁気量検出工程によって検出された地磁気量と、前記決定工程によって決定された回転角とに基づいて、前記装置本体の方位角の余弦値を算出する余弦値算出工程と、
前記正弦値算出工程によって算出された正弦値と、前記余弦値算出工程によって算出された余弦値とに基づいて、前記方位角の角度範囲を判別する判別工程と、を含み、
前記方位角の正弦値、余弦値、または、前記正弦値および前記余弦値から得られる正接値のうちいずれか一つの値と、前記判別工程によって判別された判別結果と、に基づいて、前記方位角を算出することを特徴とする請求項8に記載の方位測定方法。 - 水平面上の磁北を示すX軸、前記水平面において前記X軸に直交するY軸、および前記水平面に直交するZ軸からなる3次元空間における装置本体の方位を測定する方位測定方法であって、
前記装置本体が指し示す方向をx軸の方向とした場合に、当該x軸の方向の地磁気量を検出するx軸地磁気量検出工程と、
前記x軸に直交するy軸の方向の地磁気量を検出するy軸地磁気量検出工程と、
前記x軸および前記y軸に直交するz軸の方向の地磁気量を検出するz軸地磁気量検出工程と、
前記x軸地磁気量検出工程によって検出されたx軸の方向の地磁気量と、前記y軸地磁気量検出工程によって検出されたy軸の方向の地磁気量と、前記z軸地磁気量検出工程によって検出されたz軸の方向の地磁気量と、によって得られた合成地磁気量に基づいて、前記y軸の方向の正規化された地磁気量および前記z軸の方向の正規化された地磁気量を算出する地磁気量算出工程と、
前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出工程と、
前記水平面と前記y軸とのなすy軸傾斜角を検出するy軸傾斜角検出工程と、
前記x軸を前記x軸傾斜角分の前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させることにより当該回転移動に追従して前記y軸を回転移動させた場合に、当該y軸を前記X軸回りに回転させることによって前記水平面に回転移動させる回転角を、下記の式(1)に示す3回回転座標式を用いて、前記x軸傾斜角検出工程によって検出されたx軸傾斜角および前記y軸傾斜角検出工程によって検出されたy軸傾斜角に基づいて算出する回転角算出工程と、
下記の式(1)に示す3回回転座標式に基づき、前記地磁気量算出工程によって算出された前記y軸の方向の正規化された地磁気量および前記z軸の方向の正規化された地磁気量と、前記回転角算出工程によって算出された回転角と、前記水平面とのなす伏角とを与えることにより、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出工程と、
を含んだことを特徴とする方位測定方法。
- 水平面上の磁北を示すX軸、前記水平面において前記X軸に直交するY軸、および前記水平面に直交するZ軸からなる3次元空間における装置本体の方位を測定する方位測定方法であって、
前記装置本体が指し示す方向をx軸の方向とした場合に、当該x軸の方向の地磁気量を検出するx軸地磁気量検出工程と、
前記x軸に直交するy軸の方向の地磁気量を検出するy軸地磁気量検出工程と、
前記x軸および前記y軸に直交するz軸の方向の地磁気量を検出するz軸地磁気量検出工程と、
前記x軸地磁気量検出工程によって検出されたx軸の方向の地磁気量と、前記y軸地磁気量検出工程によって検出されたy軸の方向の地磁気量と、前記z軸地磁気量検出工程によって検出されたz軸の方向の地磁気量と、によって得られた合成地磁気量に基づいて、前記x軸の方向の正規化された地磁気量を算出する地磁気量算出工程と、
前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出工程と、
前記x軸傾斜角検出工程によって検出されたx軸傾斜角を、前記x軸を前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させた場合の回転角に決定する決定工程と、
下記の式(1)に示す3回回転座標式に基づき、前記地磁気量算出工程によって算出された前記x軸の方向の正規化された地磁気量と、前記決定工程によって決定された回転角と、前記合成地磁気量をあらわす地磁気ベクトルと、前記水平面とのなす伏角と、を与えることにより、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出工程と、
を含んだことを特徴とする方位測定方法。
- 前記方位角算出工程は、
現在位置における前記磁北と真北とのなす偏角の入力を受け付ける偏角入力工程を含み、
さらに、前記偏角入力工程によって入力された偏角に基づいて、前記装置本体の方位角を算出することを特徴とする請求項8〜11のいずれか一つに記載の方位測定方法。 - 水平面上の磁北を示すX軸、前記水平面において前記X軸に直交するY軸、および前記水平面に直交するZ軸からなる3次元空間における装置本体の方位を測定する方位測定方法であって、
前記装置本体が指し示す方向をx軸の方向とした場合に、当該x軸の方向、前記x軸に直交するy軸の方向、または前記x軸および前記y軸に直交するz軸の方向のうち、いずれか一つの軸(以下、「第1軸」という)の方向の地磁気量を検出する第1軸地磁気量検出工程と、
前記x軸、前記y軸および前記z軸の方向のうち、前記第1軸以外の軸(以下、「第2軸」という)の方向の地磁気量を検出する第2軸地磁気量検出工程と、
前記x軸、前記y軸および前記z軸の各地磁気量が合成された現在位置における合成地磁気量の入力を受け付ける合成地磁気量入力工程と、
前記合成地磁気量入力工程によって入力された現在位置における合成地磁気量と前記第1軸地磁気量検出工程によって検出された前記第1軸の方向の地磁気量とに基づいて、前記第1軸の方向の正規化された地磁気量を算出し、前記合成地磁気量と前記第2軸地磁気量検出工程によって検出された前記第2軸の方向の地磁気量とに基づいて、前記第2軸の方向の正規化された地磁気量を算出し、前記合成地磁気量と前記第1軸および第2軸の方向の正規化された地磁気量とに基づいて、前記x軸、前記y軸および前記z軸の軸方向のうち、前記第1軸および第2軸以外の第3軸の方向の正規化された地磁気量を算出する地磁気量算出工程と、
前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出工程と、
前記x軸傾斜角検出工程によって検出されたx軸傾斜角を、前記x軸を前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させた場合の回転角に決定する決定工程と、
下記の式(1)に示す3回回転座標式に基づき、前記地磁気量算出工程によって算出された地磁気量のうち前記x軸の方向の正規化された地磁気量と、前記決定工程によって決定された回転角と、前記水平面とのなす伏角とを与えることにより、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出工程と、
を含んだことを特徴とする方位測定方法。
- 水平面上の磁北を示すX軸、前記水平面において前記X軸に直交するY軸、および前記水平面に直交するZ軸からなる3次元空間における装置本体の方位を測定する方位測定方法であって、
前記装置本体が指し示す方向をx軸の方向とした場合に、当該x軸の方向、前記x軸に直交するy軸の方向、または前記x軸および前記y軸に直交するz軸の方向のうち、いずれか一つの軸(以下、「第1軸」という)の方向の地磁気量を検出する第1軸地磁気量検出工程と、
前記x軸、前記y軸および前記z軸の方向のうち、前記第1軸以外の軸(以下、「第2軸」という)の方向の地磁気量を検出する第2軸地磁気量検出工程と、
現在位置における合成地磁気量の入力を受け付ける合成地磁気量入力工程と、
前記合成地磁気量入力工程によって入力された現在位置における合成地磁気量と前記第1軸地磁気量検出工程によって検出された前記第1軸の方向の地磁気量とに基づいて、前記第1軸の方向の正規化された地磁気量を算出し、前記合成地磁気量と前記第2軸地磁気量検出工程によって検出された前記第2軸の方向の地磁気量とに基づいて、前記第2軸の方向の正規化された地磁気量を算出し、前記合成地磁気量と前記第1軸および第2軸の方向の正規化された地磁気量とに基づいて、前記x軸、前記y軸および前記z軸の軸方向のうち、前記第1軸および第2軸以外の第3軸の方向の正規化された地磁気量を算出する地磁気量算出工程と、
前記水平面と前記x軸とのなすx軸傾斜角を検出するx軸傾斜角検出工程と、
前記水平面と前記y軸とのなすy軸傾斜角を検出するy軸傾斜角検出工程と、
前記x軸を前記x軸傾斜角分の前記Y軸回りの回転によって前記水平面に回転移動させることにより当該回転移動に追従して前記y軸を回転移動させた場合に、当該y軸を前記X軸回りに回転させることによって前記水平面に回転移動させる回転角を、下記の式(1)に示す3回回転座標式を用いて、前記x軸傾斜角検出工程によって検出されたx軸傾斜角および前記y軸傾斜角検出工程によって検出されたy軸傾斜角に基づいて算出する回転角算出工程と、
前記3回回転座標式に基づき、前記地磁気量算出工程によって算出された地磁気量のうち前記y軸の方向の正規化された地磁気量および前記z軸の方向の正規化された地磁気量と、前記回転角算出工程によって算出された回転角と、前記水平面とのなす伏角とを与えることにより、前記装置本体の方位角を算出する方位角算出工程と、
を含んだことを特徴とする方位測定方法。
- 請求項8〜14のいずれか一つに記載の方位測定方法を、コンピュータに実行させることを特徴とする方位測定プログラム。
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