JP4551158B2 - Azimuth measuring device and azimuth measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、方位角計測装置、および、方位角計測方法に関する。特に、GPS機能を備えた携帯機器に地磁気センサを搭載し、歩行者ナビゲーションを行うと共に、自動車に設置をして自動車用のナビゲーション装置としても使用可能な方位角計測装置に関する。 The present invention relates to an azimuth measuring device and an azimuth measuring method. In particular, the present invention relates to an azimuth measuring device that mounts a geomagnetic sensor on a portable device having a GPS function, performs pedestrian navigation, and can also be used as a navigation device for an automobile when installed in an automobile.
近年、地磁気を測定してその方位角を演算する方位角計測装置、いわゆる電子コンパス、の開発が盛んになり、小型のものが開発されて、携帯電話やPDAをはじめとする携帯機器に搭載される例がある。 In recent years, azimuth angle measuring devices that measure geomagnetism and calculate the azimuth angle, so-called electronic compass, have been actively developed, and small ones have been developed and installed in portable devices such as mobile phones and PDAs. There is an example.
携帯機器でも使えるGPS装置、およびローカルまたは携帯電話網やワイヤレスWAN網による地図配信・表示アプリケーションと連動することで、端末所持者の現在位置や進行方向を表示して、歩行者ナビゲーションを行う応用例がある。 Application example that performs pedestrian navigation by displaying the current position and traveling direction of the terminal holder by linking with a GPS device that can also be used in mobile devices, and map distribution / display applications via local or mobile phone networks or wireless WAN networks There is.
携帯機器に用いる電子コンパスとしては、X,Y,Zの3軸方向の磁界を検出し、方位角を演算することのできる3軸電子コンパスが有利である。 As an electronic compass used for a portable device, a three-axis electronic compass capable of detecting a magnetic field in the three-axis directions of X, Y, and Z and calculating an azimuth angle is advantageous.
その理由の第一は、3軸電子コンパスならば、携帯機器の手持ち角度を設定するもしくは傾斜角センサなどから現在の手持ち傾斜角情報を得て、その値を用いて傾斜角補正演算を行うことで、携帯機器を傾けても正しい方位を演算することができ、ユーザにとっての利便性が上がることである。 The first reason is that if it is a three-axis electronic compass, set the handheld angle of the portable device or obtain the current handheld tilt angle information from the tilt angle sensor, etc., and perform the tilt angle correction calculation using that value Thus, even if the portable device is tilted, the correct orientation can be calculated, which increases convenience for the user.
理由の第二は、例えば出願人の発明による特許文献1に開示されているような手法を適用することにより、ユーザの自然な動きから得た3軸の磁気センサ出力から携帯機器内部や磁気センサ自身のオフセットを算出し、測定値を補正することができるために、ユーザが意識をしてキャリブレーション操作をしなくてもすむからである。
The second reason is that, for example, by applying a technique as disclosed in
特許文献1に開示されているのは、携帯機器を自由に動かしたときの互いに直交した3軸の磁気センサの出力の軌跡が球の表面に分布することを利用して、その中心座標を、磁気センサの出力点からの距離が等距離になる点を導出することで推定するという方法である。
Disclosed in
一方、自動車に設置されたカーナビゲーション装置はよく知られている。
これはGPS装置や、車載の角速度センサ(ジャイロ)、また車軸の回転角センサなどの情報をもとに、自動車の現在位置や進行方向を表示するものである。而して、自動車用のカーナビゲーション装置は得てして高額であり、その普及率は伸びてはいるものの、まだ非搭載車の率も高い。
On the other hand, car navigation devices installed in automobiles are well known.
This displays the current position and traveling direction of a vehicle based on information such as a GPS device, an on-vehicle angular velocity sensor (gyroscope), and an axle rotation angle sensor. Thus, car navigation devices for automobiles are expensive, and although the penetration rate is growing, the rate of non-mounted vehicles is still high.
したがって、歩行者ナビゲーションを行う携帯機器を自動車に設置した場合に自動車用のナビゲーションが可能ならば、カーナビゲーション装置をわざわざ購入、設置しなくても簡易的に類似の機能を得ることが可能となり、ユーザにとっては利点となる。
しかしながら、携帯機器用に設計された3軸電子コンパスによる方位角計測装置を、自動車に設置して使うためには、下記のような問題点がある。 However, in order to install and use an azimuth measuring device using a three-axis electronic compass designed for portable equipment in an automobile, there are the following problems.
一般に、自動車の内部は車体などが磁性体で着磁をしているために、人間が携帯機器を所持している際の磁界環境と自動車の内部の磁界環境とが大きく異なり、その結果、方位角センサが感知するオフセット磁界が異なり、方位角の表示の誤差が大きくなる。正確な方位角を表示するためには、自動車内部におけるオフセット磁界を求め、測定値の補正を行う必要がある。 In general, because the interior of a car is magnetized with a magnetic body, etc., the magnetic field environment when a human is carrying a mobile device differs greatly from the magnetic field environment inside the car. The offset magnetic field sensed by the angle sensor is different, and the azimuth angle display error becomes large. In order to display an accurate azimuth angle, it is necessary to obtain an offset magnetic field inside the automobile and correct the measured value.
携帯機器に搭載された方位角計測装置のオフセットの算出および測定値補正の手法として、特許文献1に開示されている方法を用いるのが便利である。この方法は、携帯機器を水平に置かなくてもいい利点はあるが、正確なオフセットを求め、方位角の表示精度を高めるためには、携帯機器が広い立体角の範囲になるように動かす必要がある。
It is convenient to use the method disclosed in
また、通常2軸の電子コンパスは水平などの特定の平面上で回転させたときに得られる複数の測定点からオフセットを算出する。 In addition, normally, a biaxial electronic compass calculates an offset from a plurality of measurement points obtained when it is rotated on a specific plane such as horizontal.
軌跡が平面的な場合に、軌跡が球面状であると仮定して中心座標を求めると、平面の法線方向に対しては解が不定となり、結果として間違った中心座標を求めてしまい、方位角表示が正確でなくなるという問題がある。 If the trajectory is flat and the center coordinates are calculated assuming that the trajectory is spherical, the solution is indeterminate with respect to the normal direction of the plane, resulting in the wrong center coordinates, There is a problem that corner display is not accurate.
携帯機器において、上記問題を解決するための手法としては、例えば特許文献3にて出願人が発明したように、磁気センサの出力の軌跡を平面にあてはめ、あてはめられた平面からの距離の大小で判定する方法などがある。 As a technique for solving the above problem in a portable device, for example, as invented by the applicant in Patent Document 3, the locus of the output of the magnetic sensor is applied to a plane, and the distance from the applied plane is large or small. There is a method of judging.
しかしながら、自動車の内部に携帯機器を設置して、方位角を計測させようとするときは、自動車は略水平面を直進、曲進する動作のみであるので、3軸の磁気センサからの出力は、円周状の軌跡となるので、前述したような歩行者ナビゲーションに適したオフセット推定方法では、オフセットが算出されなくなってしまう。 However, when a portable device is installed inside the car and the azimuth angle is to be measured, the car is only moving straight and curved substantially in the horizontal plane, so the output from the 3-axis magnetic sensor is Since it becomes a circular locus, the offset cannot be calculated by the offset estimation method suitable for pedestrian navigation as described above.
特許文献1で出願人が発明した技術には、3軸のうちでデータ変動の少ない2軸のデータのみを使ってオフセットを算出する手法がある。
In the technique invented by the applicant in
しかしながら、携帯電話を傾けておいた場合は、3軸の直交座標系に対して傾きをもった平面上にデータが分布するために、携帯電話を水平ないし垂直に設置するなど特殊な設置状態を除いて上記方法は使えない。 However, when the mobile phone is tilted, the data is distributed on a plane that is tilted with respect to the three-axis orthogonal coordinate system. The above method cannot be used except.
さらに、自動車の内部で発生する様々な磁気ノイズが原因となったり、走行中、踏切や鉄構造物近くなどの大電流が流れる場所や着磁しやすい構造物の側を通過することが原因となり、磁気センサの出力の軌跡が球面上から大きく離れることがしばしばある。この場合には、特許文献1に示されている方法によってオフセットを推定すると、大きな誤差を含む可能性がある。
Furthermore, it may be caused by various magnetic noises generated inside the automobile, or by passing through a place where a large current flows, such as a railroad crossing or near a steel structure, or a structure that is easily magnetized during driving. The trajectory of the output of the magnetic sensor often deviates greatly from the spherical surface. In this case, if the offset is estimated by the method disclosed in
また、携帯機器の場合は、自身が感知する地磁気の軌跡は真円または真球に近いものになるが、自動車の内部においては車体などが透磁率の高い鉄などの磁性体でできており、車体が左右に比べて前後に長い構造であるために、地磁気の軌跡は円周の形状でなく楕円の形状になっていることが多く、この場合は、楕円軌跡を考慮して方位角を演算しないと方位角誤差が大きくなるという問題もある。磁気センサの出力の軌跡が楕円体の表面に分布することを利用して、オフセット及び各軸の感度を算出する手法としては、例えば特許文献2がある。
In the case of mobile devices, the geomagnetic trajectory that it senses is a perfect circle or a perfect sphere, but inside the car, the body is made of a magnetic material such as iron with high permeability, Since the vehicle body has a structure that is longer in the front-rear direction than in the left-right direction, the geomagnetic locus is often an elliptical shape instead of a circular shape. Otherwise, there is a problem that the azimuth error increases. As a technique for calculating the offset and the sensitivity of each axis using the fact that the output locus of the magnetic sensor is distributed on the surface of the ellipsoid, there is, for example,
そこで、本発明の目的は、方位角を計測する際、携帯機器の設置状態に応じて、オフセット算出方法および方位角を求める際の地磁気測定値の補正方法を変更することが可能な、方位角計測装置、および、方位角計測方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an azimuth that can change the offset calculation method and the correction method of the geomagnetic measurement value when obtaining the azimuth according to the installation state of the portable device when measuring the azimuth. It is in providing a measuring device and an azimuth measuring method.
本発明は、磁気センサによって地磁気を測定して方位角を演算する方位角計測装置であって、前記磁気センサによって測定された地磁気からオフセット磁界を算出するオフセット算出手段と、前記算出されたオフセット磁界に基づいて、前記測定された地磁気の測定値の補正を行い、方位角を算出する方位角計算部と、前記方位角を計測する際の計測状態が、携帯時か又は移動車内での固定設置時かを判定する計測状態判定手段と、前記計測状態の判定結果に基づいて、前記オフセット算出手段によるオフセット磁界の算出、又は、前記方位角計算部による地磁気の測定値の補正を行う、モードの切替えを行うモード切替手段とを具え、前記オフセット算出手段および前記方位角計算部は、前記携帯時に計測する際のオフセットの算出と、前記地磁気の測定値の補正とを行う携帯時オフセットモードと、前記移動車内での固定設置時に計測する際のオフセットの算出と、前記地磁気の測定値の補正とを行う移動車内時オフセットモードとを含み、前記方位角を計測する際の計測状態が、移動車内での固定設置時であると判定したときには、前記携帯時オフセットモードから前記移動車内時オフセットモードへ切替え、前記方位角を計測する際の計測状態が、携帯時であると判定したときには、前記移動車内時オフセットモードから前記携帯時オフセットモードへ切替えることを特徴とする。 The present invention is an azimuth measuring device for calculating an azimuth by measuring geomagnetism with a magnetic sensor, the offset calculating means for calculating an offset magnetic field from the geomagnetism measured by the magnetic sensor, and the calculated offset magnetic field The azimuth angle calculation unit for correcting the measured geomagnetism measurement value and calculating the azimuth angle, and the measurement state at the time of measuring the azimuth angle are fixed when installed or in a mobile vehicle A measurement state determination unit that determines whether or not, and based on the determination result of the measurement state, the offset magnetic field is calculated by the offset calculation unit, or the measurement value of the geomagnetism is corrected by the azimuth calculation unit. comprising a mode switching means for performing switching of said offset calculating means, and the azimuth angle calculator, and calculates the offset when measuring the portable during the previous A portable offset mode for correcting the measured value of geomagnetism, an offset calculation for measuring the offset when fixed in the moving vehicle, and an offset mode for moving in the moving vehicle for correcting the measured value of the geomagnetism. When the measurement state at the time of measuring the azimuth is determined to be fixed installation in a mobile vehicle, the mode is switched from the portable offset mode to the mobile vehicle offset mode and the azimuth is measured. When it is determined that the measurement state is at the time of carrying, the mobile vehicle is switched from the offset mode in the traveling vehicle to the offset mode at the time of carrying .
前記携帯時オフセットモードは、磁気センサの出力軌跡が球面上に分布することを前提として、オフセットの算出と、該算出されたオフセットによる前記地磁気の測定値の補正とを行うモードとしてもよい。 The portable offset mode may be a mode that performs offset calculation and correction of the measured value of the geomagnetism based on the calculated offset on the assumption that the output locus of the magnetic sensor is distributed on a spherical surface.
前記移動車内時オフセットモードは、磁気センサの出力軌跡が球と平面の交線上に分布することを前提として、オフセットの算出と、該算出されたオフセットによる前記地磁気の測定値の補正とを行うモードとしてもよい。 The mobile vehicle internal offset mode is a mode for calculating an offset and correcting the measurement value of the geomagnetism by the calculated offset on the assumption that the output trajectory of the magnetic sensor is distributed on the intersection of the sphere and the plane. It is good.
前記移動車内時オフセットモードは、磁気センサの出力軌跡が楕円体と平面の交線上に分布することを前提として、オフセットの算出と、該算出されたオフセットによる前記地磁気の測定値の補正とを行うモードとしてもよい。 In the mobile vehicle internal offset mode, the calculation of the offset and the correction of the measured value of the geomagnetism by the calculated offset are performed on the assumption that the output locus of the magnetic sensor is distributed on the intersection of the ellipsoid and the plane. It is good also as a mode.
前記移動車内時オフセットモードは、磁気センサの出力の軌跡から、計測本体部の傾斜角を求めた値に基づいて地磁気の測定値の傾斜角による影響を補正してもよい。 In the mobile vehicle internal offset mode, the influence of the inclination angle of the measured value of geomagnetism may be corrected based on the value obtained from the locus of the output of the magnetic sensor.
本発明は、ナビゲーション機能を持った携帯機器であって、上記記載の方位角計測装置を具えることによって、携帯機器を構成する。 The present invention is a portable device having a navigation function, and constitutes a portable device by including the azimuth measuring device described above.
本発明は、方位角計測装置において、磁気センサからの出力によって地磁気を測定して方位角を演算する方位角計測方法であって、前記方位角を計測する際の計測状態が、携帯時か又は移動車内での固定設置時かを判定する工程と、前記方位角を計測する際の計測状態が、移動車内での固定設置時であると判定したときには、携帯時オフセットモードから移動車内時オフセットモードへ切替える工程と、前記方位角を計測する際の計測状態が、携帯時であると判定したときには、前記移動車内時オフセットモードから前記携帯時オフセットモードへ切替える工程とを具え、ここで、前記携帯時オフセットモードは、前記携帯時に計測する際のオフセットの算出と、前記地磁気の測定値の補正とを行うモードであり、前記移動車内時オフセットモードは、前記移動車内での固定設置時に計測する際のオフセットの算出と、前記地磁気の測定値の補正とを行うモードであることを特徴とする。
The present invention relates to an azimuth measuring method for calculating an azimuth by measuring geomagnetism based on an output from a magnetic sensor in an azimuth measuring device , wherein the measurement state when measuring the azimuth is portable or and determining whether the time fixed installation in the mobile vehicle, measurement state when measuring the azimuth, when it is determined that the time fixed installation in the mobile vehicle, the time of moving the car from the mobile Obiji offset mode A step of switching to the offset mode, and a step of switching from the mobile vehicle offset mode to the portable offset mode when the measurement state at the time of measuring the azimuth is determined to be portable, wherein: The portable offset mode is a mode for calculating an offset when measuring when carried and correcting the measured value of the geomagnetism, and the offset in the mobile vehicle Over de is characterized in that said the calculation of an offset when measuring at a fixed installation in the mobile vehicle, a mode in which the correction of the measured value of the geomagnetism.
本発明によれば、方位角計測装置において、方位角を計測する際、携帯機器の設置状態(歩行中の携帯時又は自動車等の移動車内)に応じて、オフセット算出方法および測定値の補正方法を変更するようにしたので、例えば、この方位角計測装置を、ナビゲーション機能を持った携帯機器として構成し、この携帯機器を自動車内に設置して自動車用のナビゲーション装置として動作させるような構成とした場合でも、自動車内での設置状態に適した最適なオフセットの算出および測定値の補正を行うことができ、これにより、方位角の表示精度を一段と高くすることができる。 According to the present invention, when measuring the azimuth angle in the azimuth angle measuring device, the offset calculation method and the measurement value correction method according to the installation state of the portable device (when walking or in a moving vehicle such as an automobile). For example, the azimuth measuring device is configured as a portable device having a navigation function, and the portable device is installed in a vehicle and operated as a navigation device for the vehicle. Even in this case, it is possible to calculate the optimum offset suitable for the installation state in the automobile and correct the measurement value, thereby further increasing the azimuth display accuracy.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
(構成)
図1は、移動体としての自動車内1に方位角計測装置10を設置する例を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Constitution)
FIG. 1 shows an example in which an
自動車1内には、ナビゲーション機能を持った携帯機器2が設置されている。この携帯機器2は、外部表示装置3に接続されている。
A
携帯機器2内には、3軸磁気センサ4のセンサ出力および傾斜角情報から方位角を演算する方位角計測装置10が備えられている。
The
図2は、方位角計測装置10の内部構成を示す。
FIG. 2 shows the internal configuration of the
方位角計測装置10は、自動車内設置判定部11と、3軸磁気センサ4を含む磁気データ取得部12と、3軸傾斜角センサ5を含む傾斜角データ取得部13と、歩行時用オフセット計算部14と、自動車内設置時用オフセット計算部15と、オフセット格納部16と、方位角計算部17と、セレクタ18,19とからなる。
The
歩行時用オフセット計算部14は、オフセット計算用データ格納部14aと、オフセット計算部14bと、データ分布判定部14cとからなる。自動車内設置時用オフセット計算部15は、オフセット計算用データ格納部15aと、オフセット計算部15bと、データ分布判定部15cとからなる。
The walking
(動作)
方位角計測装置10の動作について説明する。
図3は、オフセット補正処理の全体的な流れを示す。
ステップS1では、磁気データ取得部12の3軸磁気センサ4から、3軸磁気データ20を取得する。また、これと並行として、傾斜角データ取得部13の3軸傾斜角センサ5からの傾斜角データ21も取得しておく。
(Operation)
The operation of the
FIG. 3 shows the overall flow of the offset correction process.
In step S <b> 1, the triaxial
そして、これら取得された3軸磁気データ20および傾斜角データ21は、方位角計算部17に送られる。3軸磁気データ20は、セレクタ18を介して、歩行時用オフセット計算部14、又は、自動車内設置時用オフセット計算部15に入力される。
The acquired three-axis
ステップS2では、自動車内設置判定部11により、携帯機器2が、外部表示装置3に接続された状態か否かを判定する。
In step S <b> 2, the in-car
この判定により、携帯機器2が外部表示装置3に接続されたことを認識すると、自動車1内に方位角計測装置10が設置された状態と判断し、携帯機器2内部の画面表示をオフにすると共に、外部表示装置3に画面表示を行う。
If it is recognized by this determination that the
また、その外部表示装置3に接続されたことを認識したことにより、自動車内設置判定部11は、セレクタ18,19の接続を切替え、これにより、磁気データ取得部12からのセンサ出力が自動車内設置時用オフセット計算部15に導かれ、かつ、その計算されたオフセットがオフセット格納部16に導かれるようにする。
この切替えにより、オフセットモードが、ステップS3の通常の携帯機器用の補正演算モードから、ステップS4の自動車用の補正演算モードになる。
Further, by recognizing that it is connected to the external display device 3, the in-car
By this switching, the offset mode becomes the correction calculation mode for automobiles in step S4 from the normal correction calculation mode for portable devices in step S3.
(自動車用の補正演算モード)
自動車用の補正演算モードとは、以下の3種類のモードに分けられる。
その1つ目のモードは、3軸磁気センサ4のセンサ出力の測定点Aの分布の軌跡50が、図4に示すように、球面と平面の交線上に分布することを前提とした補正演算を行うモードである。
その2つ目のモードは、3軸磁気センサの出力軌跡が楕円体と平面の交線上にあることを前提としたモードである。
その3つ目のモードは、その1つ目ないし2つ目のモードに加えて、傾斜角による影響の補正に、3軸傾斜角センサ5から得られた傾斜角データ21を用いるのではなく、3軸磁気センサ4のセンサ出力の軌跡から携帯機器2の傾斜角を求め、その値を用いるというものである。
(Correction calculation mode for automobiles)
The correction calculation mode for automobiles is divided into the following three types of modes.
The first mode is a correction calculation on the assumption that the
The second mode is based on the premise that the output locus of the three-axis magnetic sensor is on the intersection of the ellipsoid and the plane.
In the third mode, in addition to the first and second modes, the
補正演算の具体例としては、ステップS4に示すように、磁気データを格納し(ステップS41)、オフセット計算を行い(ステップS42)、磁気データが平面状に分布しているか否かを判定する(ステップS43)。平面状に分布している場合にはステップS5に進んでオフセット値を更新し、平面状に分布していない場合にはステップS1に戻ってデータを取得する。 As a specific example of the correction calculation, as shown in step S4, magnetic data is stored (step S41), offset calculation is performed (step S42), and it is determined whether the magnetic data is distributed in a plane (step S41). Step S43). If it is distributed in a plane, the process proceeds to step S5 to update the offset value. If it is not distributed in a plane, the process returns to step S1 to acquire data.
自動車1の内部では、図5(a)に示すように車体に用いられる鉄などの磁性体の影響で磁場方向が変化するが、自動車1は略水平面を移動するため、自動車1内部に携帯機器2を設置したとき、図5(b)に示すように3軸磁気センサ4のセンサ出力の軌跡60は特定の平面内で楕円状に分布する場合が多い。このような出力から推定されたオフセットは、特定の平面の法線方向に大きな誤差をもっている可能性があるが、この誤差は方位角の計算に影響しない。
As shown in FIG. 5A, the direction of the magnetic field changes inside the
さらに、自動車1内部では、磁気ノイズが多く、3軸磁気センサ4の出力の軌跡が平面から離れたところに観測される場合があるが、このような場合は測定値にノイズが含まれていることが明らかなので、むしろオフセットの計算をすべきではない。
Furthermore, there are many magnetic noises inside the
結果として、自動車1内部に設置された携帯機器2を固定して使用するときは、3軸磁気センサ4の出力の軌跡が、平面上に分布している場合のみオフセットの計算をすることが好ましい。
As a result, when the
すなわち、3軸磁気センサ4の出力の軌跡が平面上に分布している場合のみ、ステップS4、ステップS41〜43による方法(例えば、特許文献1、特許文献2等参照)を用いて、オフセットを算出する。
That is, only when the locus of the output of the three-axis
以上説明したように、携帯機器2は、オフセットモードをステップS4の自動車用のオフセットモードに切り替えて、3軸磁気センサ4のセンサ出力の軌跡が球面と平面の交線上に分布することを前提としたオフセット算出および地磁気の測定値の補正演算を行うことができる。
As described above, the
また、必要に応じて、3軸磁気センサ4のセンサ出力の軌跡が楕円体と平面の交線上にあることを前提としたオフセットと感度の算出および地磁気の測定値の補正演算、方位角演算を行ってもよい。楕円体補正演算には、周知の手法(例えば、特許文献2)を用いてもよい。
In addition, if necessary, the offset and sensitivity are calculated on the assumption that the trajectory of the sensor output of the three-axis
携帯機器を自動車内に設置する際、水平または垂直方向に固定する必要はない。傾いて設置する場合でも、3軸磁気センサ4の軌跡は、球面上を平面的に分布することになるので、軌跡を円周に当てはめてその中心座標を求めることによって、オフセット算出および地磁気の測定値の補正演算を行うことが可能である。このオフセット算出および地磁気の測定値の補正演算には、周知の手法(例えば、特許文献3)を用いてもよい。
When installing a portable device in a car, it is not necessary to fix it horizontally or vertically. Even when the sensor is installed at an inclination, the locus of the three-axis
また、本発明では、自動車1内部で携帯機器2を設置して使用する場合、磁気センサ4の出力が分布する平面から携帯機器2の傾斜角を算出することができるので、自動車1内部で携帯機器2を設置して使用する場合、傾斜角を求めるために他のセンサを使用する必要がなくなる。
In the present invention, when the
(方位角計算)
以上のようにして算出されたオフセットと、3軸磁気センサ4のセンサ出力(3軸磁気データ20)と、このセンサ出力の軌跡が分布する平面から求められた携帯機器2の傾斜角(3軸傾斜角データ21)若しくは3軸傾斜角センサ5のセンサ出力とから、方位角計算部17において方位角を計算することができる。
(Azimuth calculation)
The offset calculated as described above, the sensor output (3-axis magnetic data 20) of the 3-axis
また、携帯機器2として携帯電話を用いる場合は、自動車1内に固定される際は、水平に設置されることよりも、直立若しくはある傾斜角を持っての直立に設置されることが多い。この場合、3軸磁気センサ4と2軸または3軸傾斜角センサ5との組み合わせにより、傾斜角センサの出力を用いて地磁気の測定値を補正する。この場合、携帯電話2が自動車1内に固定されている場合は、3軸磁気センサ4のセンサ出力の軌跡から携帯電話2の傾斜角を求めることができ、傾斜角センサ5がなくとも、求められた傾斜角を用いて地磁気の測定値を補正して正しい方位を示すことが可能である。なお、方位角の計算には、周知の手法(例えば、特許文献4)を用いてもよい。
When a mobile phone is used as the
(通常の携帯機器用の補正演算モード)
一方、携帯機器2が、外部表示装置3から離脱したことを認識すると、携帯機器2内部の画面表示をオンすると共に、オフセット算出および地磁気の測定値の補正演算モードを切替えて、3軸磁気センサ4のセンサ出力の軌跡が球面上に分布することを前提とした演算を行う。
(Normal correction calculation mode for mobile devices)
On the other hand, when the
その外部表示装置3から離脱したことを認識したことにより、自動車内設置判定部11は、セレクタ18,19の接続を切替え、これにより、磁気データ取得部12からのセンサ出力が歩行時用オフセット計算部14に導かれ、かつ、その計算されたオフセットがオフセット格納部16に導かれるようにする。
By recognizing that it has left the external display device 3, the in-car
この切替えにより、オフセットモードが、ステップS4の自動車用の演算モードが、ステップS3の通常の携帯機器用の演算モードになる。 By this switching, the offset mode becomes the calculation mode for the automobile in step S4 and the calculation mode for the normal portable device in step S3.
通常の携帯機器用の演算モードとは、3軸磁気センサ4のセンサ出力の測定点Aの分布の軌跡80が、図6に示すように、球面上を分布することを前提とした補正演算を行うモードである。
The calculation mode for a normal portable device is a correction calculation on the assumption that the
演算の具体例としては、ステップS3に示すように、磁気データを格納し(ステップS31)、オフセット計算を行い(ステップS32)、磁気データが平面状に分布しているか否かを判定する(ステップS33)。平面状に分布していない場合にはステップS5に進んでオフセット値を更新し、平面状に分布している場合にはステップS1に戻ってデータを取得する。 As a specific example of the calculation, as shown in step S3, magnetic data is stored (step S31), offset calculation is performed (step S32), and it is determined whether the magnetic data is distributed in a planar shape (step S31). S33). If it is not distributed in a plane, the process proceeds to step S5 to update the offset value. If it is distributed in a plane, the process returns to step S1 to acquire data.
上述したように、必要に応じて、オフセット算出と測定値の補正演算は、3軸磁気センサ4のセンサ出力の軌跡が球状であることを前提としたオフセット算出および地磁気の測定値の補正演算、方位角演算を行う。
As described above, if necessary, the offset calculation and the correction calculation of the measurement value are performed based on the assumption that the locus of the sensor output of the triaxial
(自動車内設置判定方法)
本例では、自動車内設置判定部11による判定方法として、外部表示装置3に接続されたことを認識することによって車載用の補正演算モードに切替えるとしたが、これに限るものではなく、専用の充電器やハンズフリー用などのクレードルに設置されたことを持って車載モードに切り替えるとしてもよい。また、携帯電話2に切り替え機能を備え、手動で切り替えるようにすることも可能である。
(Automobile installation judgment method)
In this example, as a determination method by the in-car
さらに、クレードルに接続された際、例えば、携帯電話のコネクタ部がクレードルと電気的に接続されるようにしておき、特定のピン同士がショートするようにしておけば、これを検知することによって接続状態の判定を行うことができる。或いは、特定のピンの電圧変化を検知することによって、接続判定を行ってもよい。 Furthermore, when connected to the cradle, for example, if the connector part of the mobile phone is electrically connected to the cradle and the specific pins are short-circuited, the connection is made by detecting this. The state can be determined. Alternatively, the connection determination may be performed by detecting a voltage change of a specific pin.
1 移動体(自動車内)
2 携帯機器
3 外部表示装置
4 3軸磁気センサ
10 方位角計測装置
11 自動車内設置判定部
12 磁気データ取得部
13 傾斜角データ取得部
14 歩行時用オフセット計算部
14a オフセット計算用データ格納部
14b オフセット計算部
14c データ分布判定部
15 自動車内設置時用オフセット計算部
15a オフセット計算用データ格納部
15b オフセット計算部
15c データ分布判定部
16 オフセット格納部
17 方位角計算部
18,19 セレクタ
20 3軸磁気データ
21 3軸傾斜角データ
50 軌跡
60 軌跡
70 磁場方向
80 軌跡
1 Mobile (in a car)
2 Mobile device 3
Claims (11)
前記磁気センサによって測定された地磁気からオフセット磁界を算出するオフセット算出手段と、
前記算出されたオフセット磁界に基づいて、前記測定された地磁気の測定値の補正を行い、方位角を算出する方位角計算部と、
前記方位角を計測する際の計測状態が、携帯時か又は移動車内での固定設置時かを判定する計測状態判定手段と、
前記計測状態の判定結果に基づいて、前記オフセット算出手段によるオフセット磁界の算出、又は、前記方位角計算部による地磁気の測定値の補正を行う、モードの切替えを行うモード切替手段と
を具え、
前記オフセット算出手段および前記方位角計算部は、
前記携帯時に計測する際のオフセットの算出と、前記地磁気の測定値の補正とを行う携帯時オフセットモードと、
前記移動車内での固定設置時に計測する際のオフセットの算出と、前記地磁気の測定値の補正とを行う移動車内時オフセットモードと
を含み、
前記方位角を計測する際の計測状態が、移動車内での固定設置時であると判定したときには、前記携帯時オフセットモードから前記移動車内時オフセットモードへ切替え、
前記方位角を計測する際の計測状態が、携帯時であると判定したときには、前記移動車内時オフセットモードから前記携帯時オフセットモードへ切替えることを特徴とする方位角計測装置。 An azimuth measuring device that calculates azimuth by measuring geomagnetism with a magnetic sensor,
Offset calculating means for calculating an offset magnetic field from the geomagnetism measured by the magnetic sensor;
Based on the calculated offset magnetic field, correcting the measured value of the measured geomagnetism, and calculating an azimuth angle,
A measurement state determination means for determining whether the measurement state at the time of measuring the azimuth is at the time of carrying or fixed installation in a mobile vehicle;
Based on the determination result of the measurement state, the offset magnetic field calculation by the offset calculation means, or the measurement value correction of the geomagnetism by the azimuth angle calculation unit, mode switching means for switching the mode ,
The offset calculating means and the azimuth calculating unit are
A mobile offset mode for calculating an offset when measuring the mobile and correcting the measurement value of the geomagnetism,
An offset mode in the moving vehicle for calculating an offset when measuring the fixed installation in the moving vehicle and correcting the measured value of the geomagnetism;
Including
When the measurement state at the time of measuring the azimuth is determined to be fixed installation in a mobile vehicle, switching from the portable offset mode to the mobile vehicle offset mode,
An azimuth angle measuring apparatus that switches from the mobile vehicle offset mode to the portable offset mode when it is determined that the measurement state when measuring the azimuth angle is portable.
磁気センサの出力軌跡が球面上に分布することを前提として、オフセットの算出と、該算出されたオフセットによる前記地磁気の測定値の補正とを行うモードであることを特徴とする請求項1記載の方位角計測装置。 The portable offset mode is
The assumption that the output trajectory of the magnetic sensor are distributed on a spherical surface, and calculating the offset of claim 1, wherein it is a mode in which the correction of the measured value of the geomagnetism due to the calculated issued offset Azimuth measuring device.
磁気センサの出力軌跡が球と平面の交線上に分布することを前提として、オフセットの算出と、該算出されたオフセットによる前記地磁気の測定値の補正とを行うモードであることを特徴とする請求項1又は2記載の方位角計測装置。 The mobile vehicle internal offset mode is
A mode in which an offset is calculated and the measurement value of the geomagnetism is corrected by the calculated offset on the assumption that the output locus of the magnetic sensor is distributed on the intersection line of a sphere and a plane. Item 3. An azimuth measuring device according to item 1 or 2 .
磁気センサの出力軌跡が楕円体と平面の交線上に分布することを前提として、オフセットの算出と、該算出されたオフセットによる前記地磁気の測定値の補正とを行うモードであることを特徴とする請求項1又は2記載の方位角計測装置。 The mobile vehicle internal offset mode is
On the assumption that the output trajectory of the magnetic sensor is distributed on the intersection line of the ellipsoid and the plane, the mode is a mode for performing the offset calculation and correcting the measurement value of the geomagnetism by the calculated offset. The azimuth measuring device according to claim 1 or 2 .
磁気センサの出力の軌跡から、計測本体部の傾斜角を求めた値に基づいて地磁気の測定値の傾斜角による影響を補正することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の方位角計測装置。 The mobile vehicle internal offset mode is
From the trajectory of the output of the magnetic sensor, a direction of any one of claims 1 to 4, characterized in that to correct the influence of the inclination angle of the measurement values of the geomagnetism based on the value of obtaining the inclination angle of the measuring body portion Angle measuring device.
を具えたことを特徴とする携帯機器。 A portable device having a navigation function, comprising the azimuth angle measuring device according to any one of claims 1 to 5 .
前記方位角を計測する際の計測状態が、携帯時か又は移動車内での固定設置時かを判定する工程と、
前記方位角を計測する際の計測状態が、移動車内での固定設置時であると判定したときには、携帯時オフセットモードから移動車内時オフセットモードへ切替える工程と、
前記方位角を計測する際の計測状態が、携帯時であると判定したときには、前記移動車内時オフセットモードから前記携帯時オフセットモードへ切替える工程と
を具え、
ここで、前記携帯時オフセットモードは、前記携帯時に計測する際のオフセットの算出と、前記地磁気の測定値の補正とを行うモードであり、
前記移動車内時オフセットモードは、前記移動車内での固定設置時に計測する際のオフセットの算出と、前記地磁気の測定値の補正とを行うモードである
ことを特徴とする方位角計測方法。 In the azimuth measuring device, an azimuth measuring method for calculating the azimuth by measuring the geomagnetism by the output from the magnetic sensor,
Determining whether the measurement state at the time of measuring the azimuth is portable or fixed installation in a mobile vehicle;
Measurement state when measuring the azimuth, when it is determined that the time fixed installation in the mobile vehicle includes the steps of switching from the mobile Obiji offset mode to move the car at the offset mode,
When the measurement state at the time of measuring the azimuth is determined to be portable, the step of switching from the mobile vehicle offset mode to the portable offset mode,
Here, the portable offset mode is a mode for calculating an offset when measuring the portable and correcting the measured value of the geomagnetism.
The offset mode in the moving vehicle is a mode for calculating an offset at the time of measurement during fixed installation in the moving vehicle and correcting the measured value of the geomagnetism. Method.
磁気センサの出力軌跡が球面上に分布することを前提として、オフセットの算出と、該算出されたオフセットによる前記地磁気の測定値の補正とを行うモードであることを特徴とする請求項7記載の方位角計測方法。 The portable offset mode is
8. The mode according to claim 7, wherein the offset is calculated and the measurement value of the geomagnetism is corrected by the calculated offset on the assumption that the output locus of the magnetic sensor is distributed on a spherical surface. Azimuth measurement method.
磁気センサの出力軌跡が球と平面の交線上に分布することを前提として、オフセットの算出と、該算出されたオフセットによる前記地磁気の測定値の補正とを行うモードであることを特徴とする請求項7又は8記載の方位角計測方法。 The mobile vehicle internal offset mode is
A mode in which an offset is calculated and the measurement value of the geomagnetism is corrected by the calculated offset on the assumption that the output locus of the magnetic sensor is distributed on the intersection line of a sphere and a plane. Item 9. An azimuth measuring method according to Item 7 or 8 .
磁気センサの出力軌跡が楕円体と平面の交線上に分布することを前提として、オフセットの算出と、該算出されたオフセットによる前記地磁気の測定値の補正とを行うモードであることを特徴とする請求項7又は8記載の方位角計測方法。 The mobile vehicle internal offset mode is
On the assumption that the output trajectory of the magnetic sensor is distributed on the intersection line of the ellipsoid and the plane, the mode is a mode for performing the offset calculation and correcting the measurement value of the geomagnetism by the calculated offset. The azimuth angle measuring method according to claim 7 or 8 .
磁気センサの出力の軌跡から、計測本体部の傾斜角を求めた値に基づいて地磁気の測定値の傾斜角による影響を補正することを特徴とする請求項7ないし10のいずれかに記載の方位角計測方法。 The mobile vehicle internal offset mode is
11. The azimuth according to claim 7 , wherein an influence of the inclination angle of the measured value of geomagnetism is corrected based on a value obtained by obtaining an inclination angle of the measurement main body from the output locus of the magnetic sensor. Angular measurement method.
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