JP4935427B2 - 磁気データ処理装置、方法およびプログラムならびに磁気処理システム。 - Google Patents
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Description
*****************
[1.全体説明]
1−1.原理説明
1−2.ハードウェア構成
1−3.ソフトウェア構成
[2.処理の流れ]
[3.他の実施形態]
*****************
1−1.原理説明
図1に示すようにヒンジ31を備えるベース33が自動車2のダッシュボードなどに固定されており、PDA3がベース33を介して自動車2に固定される場合、ドライバーはPDA3の画面を目視しやすいようにPDA3の取り付け角度を任意に調整することができる。例えば画面と水平面とのなす角度を調整したり、画面を鉛直軸を中心に回転させ、視線が画面の垂線と平行になるように調整することにより、PDA3の画面を見やすく調整することができる。本実施形態では、このような状況においてPDA3の画面上で方位を示すための一次元の方位データを導出する磁気データ処理システムについて説明される。
PDA3に内蔵されている磁気センサ4はPDA3と一体に運動するため、磁気センサ4とPDA3とは同一の座標系でその運動や姿勢を一意に表現可能である。そこで、鉛直上向きのベクトルc、水平北向きのベクトルb、水平東向きのベクトルaを基底とする座標系でPDA3および磁気センサ4の姿勢を表現するものとする。これらのベクトルが標準基底となるように、ベクトルa,b,cをそれぞれ次式(2)のように定義する。
G×H≠0(「×」は外積を表す記号とする。)であるときには姿勢行列Aを導出することができる。GとHが平行であるときG×H=0となるが、GとHが平行になることはまずない。
自動車2などの地上輸送機械や海上輸送機械の運動はほぼ水平面上で行われる。自動車2が旋回するとき、自動車2とともにPDA3はほぼ鉛直軸を中心に回転運動する。自動車2が坂道で旋回する場合には回転軸が鉛直軸とずれることになるが、この場合であっても、本実施形態においてそのずれによって生ずる鉛直方向の導出誤差は無視できる程度である。
図4は、磁気センサ4と磁気データ処理装置1とを備える磁気処理システムを示すブロック図である。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、y軸センサ34は、いずれも磁気抵抗素子、ホール素子、MI(Magneto Impedance)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、z軸センサ34は、それぞれの感度軸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および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および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。
図5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、方位表示モジュール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。方位データは北の方位を画面上でわかりやすく示すための1次元データである。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、鉛直方向導出モジュール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。
図6は、PDA3の画面に方位を表示する処理の流れを示すフローチャートである。図6に示す処理は、PDA3において電子コンパス機能が呼び出されることによりCPU40がバッファ管理モジュール92、鉛直方向導出モジュール94、方位導出モジュール96および方位表示モジュール98を実行することによって進行する。
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、本発明がディスプレイ側に磁気センサが内蔵されたノート型パーソナルコンピュータや、携帯型電話機や、ディスプレイの角度を調整可能な一体型ナビゲーション装置などに搭載される磁気データ処理システムにも適用できることは当然である。また、磁気データの分布の近似平面を実際に導出し、その垂線方向を鉛直方向として導出してもよい。
Claims (10)
- 基本ベクトルの一次結合である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、
複数の前記磁気データからなる母集団データ群の分布が平面的であって、かつ、前記3次元磁気センサの規定角度以上の回転を示しているか否かを前記母集団データ群に基づいて判定する判定手段と、
複数の前記磁気データからなる母集団データ群の分布が平面的であって前記3次元磁気センサの規定角度以上の回転を示している場合、前記母集団データ群の分布を示す近似平面の垂線方向を鉛直方向を示す鉛直方向データとして導出する鉛直方向導出手段と、
を備える磁気データ処理装置。 - 前記鉛直方向導出手段は、前記行列Bの最大の固有値λ1と最小の固有値λ3とについて、λ3/λ1<r(rは定数)が満たされるとき、最小の固有値λ3に対応する固有ベクトルの方向を前記鉛直方向データとして導出する、
請求項3に記載の磁気データ処理装置。 - 前記鉛直方向導出手段は、前記行列Bの最大の固有値λ1について、λ1>s(sは定数)が満たされるとき、最小の固有値λ3に対応する固有ベクトルの方向を前記鉛直方向データとして導出する、
請求項3に記載の磁気データ処理装置。 - 前記磁気データと前記鉛直方向データとに基づいて方位を基準とする前記3次元磁気センサの姿勢を示す3次元の姿勢データを導出する姿勢導出手段をさらに備える、
請求項1に記載の磁気データ処理装置。 - 前記姿勢データに基づいて画面上で方位を示すための一次元の方位データを導出する方位導出手段をさらに備える、
請求項6に記載の磁気データ処理装置。 - 請求項1から7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、
を備える磁気処理システム。 - 基本ベクトルの一次結合である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、
複数の前記磁気データからなる母集団データ群の分布が平面的であって、かつ、前記3次元磁気センサの規定角度以上の回転を示しているか否かを前記母集団データ群に基づいて判定し、
複数の前記磁気データからなる母集団データ群の分布が平面的であって前記3次元磁気センサの規定角度以上の回転を示している場合、前記母集団データ群の分布を示す近似平面の垂線方向を鉛直方向を示す鉛直方向データとして導出する、
ことを含む磁気データ処理方法。 - 基本ベクトルの一次結合である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、
複数の前記磁気データからなる母集団データ群の分布が平面的であって、かつ、前記3次元磁気センサの規定角度以上の回転を示しているか否かを前記母集団データ群に基づいて判定する判定手段と、
複数の前記磁気データからなる母集団データ群の分布が平面的であって前記3次元磁気センサの規定角度以上の回転を示している場合、前記母集団データ群の分布を示す近似平面の垂線方向を鉛直方向を示す鉛直方向データとして導出する鉛直方向導出手段と、
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。
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