JP5125534B2 - Direction detection device and direction detection program - Google Patents

Direction detection device and direction detection program Download PDF

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Description

この発明は、電子コンパスを用いて当該電子コンパスを搭載する装置本体が指し示す方位角を検出する方位検出装置および方位検出プログラムに関する。   The present invention relates to an azimuth detection apparatus and an azimuth detection program for detecting an azimuth angle indicated by an apparatus main body on which the electronic compass is mounted using an electronic compass.

従来から、外部磁界による外乱が生ずると、移動体に搭載された地磁気センサは正確な方位を判定できなくなり、その外乱が非常に大きいと移動体に残留磁界が発生する。この現象は着磁と呼ばれ、着磁が発生すると残留磁界により地磁気の正確な方位判定が行えなくなり、ナビゲーションシステムの信頼性を低下させるという結果を招く。このため、着磁判定を簡易化した技術が開示されている(たとえば、下記特許文献1を参照。)。   Conventionally, when a disturbance due to an external magnetic field occurs, the geomagnetic sensor mounted on the moving body cannot accurately determine the azimuth, and when the disturbance is very large, a residual magnetic field is generated on the moving body. This phenomenon is called magnetization, and when magnetization occurs, it becomes impossible to accurately determine the direction of geomagnetism due to the residual magnetic field, resulting in a decrease in the reliability of the navigation system. For this reason, the technique which simplified the magnetization determination is disclosed (for example, refer the following patent document 1).

特開平5−79842号公報JP-A-5-79842

しかしながら、上述した従来技術は、着磁による残留磁界による方位の誤判定を防止する技術であるため、残留磁界以外の外部の磁気源により地磁気センサが反応してしまう場合、当然この磁気源により地磁気を正常に捉えることができない。したがって、近くに磁気源が存在すると、移動体の方位を正確に得られないという問題があった。   However, since the above-described prior art is a technique for preventing misjudgment of the orientation due to the residual magnetic field due to magnetization, when the geomagnetic sensor reacts with an external magnetic source other than the residual magnetic field, naturally the geomagnetism is caused by this magnetic source. Cannot be captured normally. Therefore, if there is a magnetic source nearby, there is a problem that the orientation of the moving body cannot be obtained accurately.

また、ジャイロセンサから得られる角速度を用いて移動体の方位を取得することもできるが、ジャイロセンサにより移動体の方位を求める場合、得られる角速度の積分値を累積することとなり、誤差がどんどん累積され、移動体の方位を正確に得られないという問題があった。   In addition, the azimuth of the moving object can be obtained using the angular velocity obtained from the gyro sensor. However, when the azimuth of the moving object is obtained by the gyro sensor, the integral value of the obtained angular velocity is accumulated, and errors are accumulated steadily. As a result, there is a problem that the orientation of the moving body cannot be obtained accurately.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、移動体の進行方位を簡易かつ高精度に検出することができる方位検出装置および方位検出プログラムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an azimuth detection apparatus and an azimuth detection program that can easily and accurately detect the traveling azimuth of a moving body in order to solve the above-described problems caused by the prior art.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この方位検出装置および方位検出プログラムは、地磁気に基づいて第1の検出信号を出力する第1の電子コンパスと、前記地磁気に基づいて第2の検出信号を出力する第2の電子コンパスと、を装置本体に備えており、前記第1の検出信号に基づいて前記装置本体が指し示す第1の方位角を取得するとともに、前記第2の検出信号に基づいて前記装置本体が指し示す第2の方位角を取得し、第1および第2の方位角の方位差を算出し、算出された方位差が所定のしきい値以上であるか否かを判断し、しきい値以上であると判断された場合、地磁気以外の磁気の影響を受けていることを示す出力を行うことを要件とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the azimuth detecting device and the azimuth detecting program include a first electronic compass that outputs a first detection signal based on geomagnetism, and a second electronic compass that outputs the first detection signal based on the geomagnetism. A second electronic compass that outputs a detection signal; and a first azimuth angle indicated by the device main body based on the first detection signal, and a second detection signal. A second azimuth angle pointed to by the apparatus main body is obtained based on the calculation, a azimuth difference between the first and second azimuth angles is calculated, and whether the calculated azimuth difference is equal to or greater than a predetermined threshold value is determined. If it is determined that it is greater than or equal to the threshold value, it is a requirement that an output indicating that it is affected by magnetism other than geomagnetism is performed.

この方位検出装置および方位検出プログラムによれば、装置本体や装置本体を備える移動体以外の外部の磁気源(地磁気除く)の影響が弱い場合には、地磁気を正常に捉えることができるため、第1の方位角と第2の方位角との方位差はしきい値未満となる。一方、磁気源の影響が強い場合には、地磁気を正常に捉えることができないため、方位差がしきい値以上となる。したがって、磁気源の影響による電子コンパスの狂いを容易に検出することができる。   According to this azimuth detection device and azimuth detection program, when the influence of an external magnetic source (excluding geomagnetism) other than the moving body including the device main body and the device main body is weak, the geomagnetism can be normally captured. The azimuth difference between the first azimuth angle and the second azimuth angle is less than the threshold value. On the other hand, when the influence of the magnetic source is strong, since the geomagnetism cannot be detected normally, the azimuth difference is equal to or greater than the threshold value. Therefore, it is possible to easily detect a deviation of the electronic compass due to the influence of the magnetic source.

また、方位検出装置および方位検出プログラムにおいて、前記所定のしきい値以上でないと判断された場合、今回取得された第1および第2の方位角のうちいずれか一方の方位角を出力することとしてもよい。   In addition, in the azimuth detecting device and the azimuth detecting program, when it is determined that the predetermined threshold value is not exceeded, one of the first and second azimuth angles acquired this time is output. Also good.

この方位検出装置および方位検出プログラムによれば、電子コンパスによる正確な方位角を出力することができる。   According to this azimuth detection apparatus and azimuth detection program, an accurate azimuth angle can be output by an electronic compass.

また、方位検出装置および方位検出プログラムにおいて、前記装置本体に備えられ前記装置本体の水平方向の角速度を検出するジャイロセンサを備え、前記ジャイロセンサからの検出結果に基づいて、所定の水平成分の方向を基準とした前記装置本体の水平成分の角度を取得し、前記第1および第2の方位角の前回の取得時に取得された前記装置本体の角度と、前記第1および第2の方位角の今回の取得時に取得された前記装置本体の角度との角度差を算出し、今回の方位差が前記所定のしきい値以上であると判断された場合、前回出力された前記装置本体の方位角と算出された角度差とに基づいて、前記装置本体の今回の方位角を算出し、算出された前記装置本体の今回の方位角を出力することとしてもよい。   In the azimuth detecting device and the azimuth detecting program, a gyro sensor provided in the device main body for detecting an angular velocity in a horizontal direction of the device main body is provided, and a direction of a predetermined horizontal component is determined based on a detection result from the gyro sensor. The angle of the horizontal component of the apparatus main body with respect to the first and second azimuth angles, and the first and second azimuth angles of the apparatus main body acquired at the previous acquisition of the first and second azimuth angles. Calculate the angle difference with the angle of the device main body acquired at the time of the current acquisition, and if it is determined that the current azimuth difference is greater than or equal to the predetermined threshold, the azimuth angle of the device main body output last time And the current azimuth angle of the apparatus main body may be calculated based on the calculated angle difference and the calculated current azimuth angle of the apparatus main body may be output.

この方位検出装置および方位検出プログラムによれば、磁気源の影響が強いときにのみ、前回出力された方位角と、ジャイロセンサによる前回と今回の角度差と、により、装置本体の今回の方位角を算出する。ここで、前回出力された方位角は、磁気源の影響が弱いときの電子コンパスから得られた正常な方位角である。また、ジャイロセンサから得られる角度差を前回の角度と今回の角度で求めているため、ジャイロセンサによる誤差の累積を必要最小限にとどめている。したがって、磁気源の影響が強い地点であっても高精度な方位を得ることができる。   According to this azimuth detection device and azimuth detection program, only when the influence of the magnetic source is strong, the current azimuth angle of the device main body is determined based on the azimuth angle output last time and the difference between the previous time and the current angle by the gyro sensor. Is calculated. Here, the azimuth angle output last time is a normal azimuth angle obtained from the electronic compass when the influence of the magnetic source is weak. Further, since the angle difference obtained from the gyro sensor is obtained from the previous angle and the current angle, the accumulation of errors by the gyro sensor is kept to a minimum. Therefore, a highly accurate azimuth can be obtained even at a point where the influence of the magnetic source is strong.

この方位検出装置および方位検出プログラムによれば、移動体の進行方位を簡易かつ高精度に検出することができるという効果を奏する。   According to this azimuth detection device and azimuth detection program, there is an effect that the traveling azimuth of the moving body can be detected easily and with high accuracy.

以下に添付図面を参照して、この方位検出装置および方位検出プログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、2つの電子コンパスを装置本体に搭載する。装置本体や装置本体を備える移動体以外の外部の磁気源(地磁気除く)の影響が弱い場合には、両電子コンパスにより地磁気を正常に捉えることができるため、第1の方位角と第2の方位角との方位差はしきい値未満となる。一方、磁気源の影響が強い場合には、地磁気を正常に捉えることができないため、方位差がしきい値以上となる。したがって、磁気源の影響による電子コンパスの狂いを容易に検出することができる。また、このような狂いが生じた場合には、ジャイロセンサから得られる角度差を用いることで、今回の方位を予測することができる。   Exemplary embodiments of the azimuth detection device and the azimuth detection program will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, two electronic compass are mounted on the apparatus main body. When the influence of an external magnetic source (excluding geomagnetism) other than the apparatus main body and the moving body including the apparatus main body is weak, the geomagnetism can be normally captured by both electronic compasses, and therefore the first azimuth and second The azimuth difference with the azimuth is less than the threshold value. On the other hand, when the influence of the magnetic source is strong, since the geomagnetism cannot be detected normally, the azimuth difference is equal to or greater than the threshold value. Therefore, it is possible to easily detect a deviation of the electronic compass due to the influence of the magnetic source. Further, when such a deviation occurs, the current azimuth can be predicted by using the angle difference obtained from the gyro sensor.

(方位検出装置のハードウェア構成)
図1は、本実施の形態にかかる方位検出装置のハードウェア構成を示す説明図である。図1において、方位検出装置100は、CPU101とメモリ102と入力デバイス103とディスプレイ104と通信I/F105と第1の電子コンパス106aと第2の電子コンパス106bとジャイロセンサ107と加速度センサ108とGPS109(Global Positioning System)とがバス110により接続されている。
(Hardware configuration of orientation detection device)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a hardware configuration of the azimuth detecting device according to the present embodiment. In FIG. 1, an azimuth detecting device 100 includes a CPU 101, a memory 102, an input device 103, a display 104, a communication I / F 105, a first electronic compass 106a, a second electronic compass 106b, a gyro sensor 107, an acceleration sensor 108, and a GPS 109. (Global Positioning System) is connected by a bus 110.

CPU101は、方位検出装置100の全体の制御を司る。メモリ102は、ROM,RAM,HD,光ディスク,フラッシュメモリなどから構成される。メモリ102はCPU101のワークエリアや各種データの保存領域として使用される。また、メモリ102には各種プログラムが格納されており、CPU101からの命令に応じてロードされる。   The CPU 101 governs overall control of the direction detection device 100. The memory 102 includes a ROM, RAM, HD, optical disk, flash memory, and the like. The memory 102 is used as a work area for the CPU 101 and a storage area for various data. In addition, various programs are stored in the memory 102 and loaded according to instructions from the CPU 101.

入力デバイス103は、キーボード、テンキー、方向キー、タッチパネル、マウスなどにより構成される。ディスプレイ104は、文字データや地図データ、現在位置、方位を表示する。通信I/F105は、外部とのデータの通信を制御する。たとえば、地図データを受信する。GPS109は、現在位置を検出する。   The input device 103 includes a keyboard, numeric keys, direction keys, a touch panel, a mouse, and the like. The display 104 displays character data, map data, current position, and direction. The communication I / F 105 controls data communication with the outside. For example, map data is received. The GPS 109 detects the current position.

第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bは、地磁気を検出し、地磁気に基づいて装置本体が指し示す方位角に関する検出信号をそれぞれ出力する。第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bは、装置本体内において所定間隔離間して配置されている。第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bは、それぞれ、X軸の地磁気センサ161a,161b、Y軸の地磁気センサ162a,162b、および制御IC163a,163bを備えている。   The first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b detect geomagnetism, and output detection signals related to the azimuth angle indicated by the apparatus main body based on the geomagnetism. The first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b are arranged at a predetermined interval in the apparatus main body. The first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b include X-axis geomagnetic sensors 161a and 161b, Y-axis geomagnetic sensors 162a and 162b, and control ICs 163a and 163b, respectively.

ここで、X軸およびY軸は、水平面を構成する2軸である。第1の電子コンパス106aにおいて、X軸の地磁気センサ161aとY軸の地磁気センサ162aは直交するように配置されている。第2の電子コンパス106bにおいて、X軸の地磁気センサ161bとY軸の地磁気センサ162bは直交するように配置されている。   Here, the X axis and the Y axis are two axes constituting a horizontal plane. In the first electronic compass 106a, the X-axis geomagnetic sensor 161a and the Y-axis geomagnetic sensor 162a are arranged so as to be orthogonal to each other. In the second electronic compass 106b, the X-axis geomagnetic sensor 161b and the Y-axis geomagnetic sensor 162b are arranged so as to be orthogonal to each other.

第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bは、同一姿勢で設置されているのが好ましい。すなわち、両X軸の地磁気センサ161a,161bは平行に備えられ、両Y軸の地磁気センサ162a,162bも平行に備えられている。こうすることで、磁気源がない場合には、地磁気を正常に捉えることができるため、第1の電子コンパス106aから得られる値と第2の電子コンパス106bから得られる値が同一となる。   The first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b are preferably installed in the same posture. That is, both X-axis geomagnetic sensors 161a and 161b are provided in parallel, and both Y-axis geomagnetic sensors 162a and 162b are also provided in parallel. In this way, when there is no magnetic source, the geomagnetism can be captured normally, so the value obtained from the first electronic compass 106a and the value obtained from the second electronic compass 106b are the same.

また、同一姿勢ではなくても、(1)製造時に大体同じ姿勢で装着しておき、(2)方位検出装置100を360度回転させ、(3)第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bの値を取得する。(4)そして、取得した値を個別に補正する。具体的には、最大値と最小値の差の一番大きい幅を360で割って求め、差の半分が180になるようにオフセット値を求める。(5)最後に、(4)で補正したそれぞれの値を比較し、同じになるようオフセット値を決める。こうすることで、磁気源がない場合には、地磁気を正常に捉えることができるため、第1の電子コンパス106aから得られる値と第2の電子コンパス106bから得られる値が同一となる。   Further, even if they are not in the same posture, (1) they are mounted in the same posture at the time of manufacture, (2) the orientation detection device 100 is rotated 360 degrees, and (3) the first electronic compass 106a and the second electronic The value of the compass 106b is acquired. (4) The obtained values are individually corrected. Specifically, an offset value is obtained so that the largest difference between the maximum value and the minimum value is divided by 360, and half of the difference is 180. (5) Finally, the values corrected in (4) are compared, and an offset value is determined so as to be the same. In this way, when there is no magnetic source, the geomagnetism can be captured normally, so the value obtained from the first electronic compass 106a and the value obtained from the second electronic compass 106b are the same.

本実施の形態では、第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bはX軸およびY軸の2軸でとしたが、鉛直方向であるZ軸を含む3軸であってもよい。なお、地磁気センサとしては、MI素子、ホール素子、フラックスゲートセンサ、GMR素子などを採用することができるが、素子感度や反応速度の面からMI素子を採用するのが好ましい。また、MI素子から得られる方位角度の精度は制御IC内のAD変換器のビットレートにより決まる。現状、16ビットのAD変換器が使われているため、最小分解能が360度/256度であるが、32ビットであれば360度/65536となる。   In the present embodiment, the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b are two axes of the X axis and the Y axis, but may be three axes including the Z axis which is the vertical direction. As the geomagnetic sensor, an MI element, a Hall element, a fluxgate sensor, a GMR element, or the like can be used, but an MI element is preferably used in terms of element sensitivity and reaction speed. The accuracy of the azimuth angle obtained from the MI element is determined by the bit rate of the AD converter in the control IC. Currently, since a 16-bit AD converter is used, the minimum resolution is 360 degrees / 256 degrees, but if it is 32 bits, it is 360 degrees / 65536.

また、ジャイロセンサ107は、装置本体に備えられ、装置本体の水平方向の角速度を検出する。ジャイロセンサ107としては、リングレーザージャイロや振動ジャイロが採用可能であるが、振動ジャイロの方が低廉、小型軽量かつ低消費電力の面で好ましい。本実施の形態では、第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bは2軸であるため、ジャイロセンサ107もX軸およびY軸の2軸である。   The gyro sensor 107 is provided in the apparatus main body and detects an angular velocity in the horizontal direction of the apparatus main body. As the gyro sensor 107, a ring laser gyro or a vibration gyro can be employed. However, the vibration gyro is preferable in terms of low cost, small size, light weight, and low power consumption. In the present embodiment, since the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b have two axes, the gyro sensor 107 also has two axes, the X axis and the Y axis.

第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bが3軸である場合には、ジャイロセンサ107も3軸とする。ジャイロセンサ107による角速度の計測タイミングは、第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bからの検出信号の出力タイミングと同期するように設定するのが好ましい。   When the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b have three axes, the gyro sensor 107 also has three axes. The measurement timing of the angular velocity by the gyro sensor 107 is preferably set so as to be synchronized with the output timing of the detection signal from the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b.

いずれの場合であっても、Z軸は、XY平面が水平でない場合に補正するための軸であるため、第1の電子コンパス106a、第2の電子コンパス106bおよびジャイロセンサ107は、少なくとも、X軸およびY軸の2軸で構成されていればよい。また、加速度センサ108は、装置本体の加速度を検出する。検出加速度を2回積分することで装置本体の移動距離を算出することができる。GPS109は、装置本体の現在位置を検出する。   In any case, since the Z-axis is an axis for correcting when the XY plane is not horizontal, the first electronic compass 106a, the second electronic compass 106b, and the gyro sensor 107 are at least X-axis. What is necessary is just to be comprised by 2 axes | shafts of an axis | shaft and a Y-axis. The acceleration sensor 108 detects the acceleration of the apparatus main body. The movement distance of the apparatus main body can be calculated by integrating the detected acceleration twice. The GPS 109 detects the current position of the apparatus main body.

図2は、建物内部の通路を示す平面図である。建物200内部において、符号201は通路、符号202は磁気源、符号203で示された一点鎖線の領域は、磁気源による影響を受ける領域である。   FIG. 2 is a plan view showing a passage inside the building. In the building 200, reference numeral 201 denotes a passage, reference numeral 202 denotes a magnetic source, and a dot-and-dash area indicated by reference numeral 203 is an area affected by the magnetic source.

方位検出装置100を携行しているユーザが、入口である地点P0から、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12の順に移動することとする。建物200内部ではGPS109での現在位置は検出されない。地点P0〜P8までの区間では、第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bにより正常に地磁気を捉えることができる。一方、領域203内となる地点P9〜P11の区間では、磁気源202に引きずられて第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bは正常に地磁気を捉えることができず、得られる方位角の方位差が大きくなる。   The user carrying the azimuth detecting device 100 moves from the point P0, which is the entrance, in the order of P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10, P11, and P12. Within the building 200, the current position by the GPS 109 is not detected. In the section from the points P0 to P8, geomagnetism can be normally captured by the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b. On the other hand, in the section between the points P9 to P11 in the region 203, the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b are not normally able to capture the geomagnetism by being dragged by the magnetic source 202, and the azimuth angle obtained The orientation difference of becomes larger.

そのため、地点P9〜P11の区間では、正常に地磁気を捉えることができた直前の位置(ここでは、地点P8)での第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bの値を、一時的にジャイロセンサ107から得られる地点P8〜P11での装置本体の角度で補正することで、地点P9〜P11での装置本体の方位角を検出する。地点P12にまで移動すると、領域203外となるため、第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bにより正常に地磁気を捉えることができる。   Therefore, in the section between the points P9 to P11, the values of the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b at the position immediately before the geomagnetism can be normally captured (here, the point P8) are temporarily Then, the azimuth angle of the apparatus main body at the points P9 to P11 is detected by correcting with the angle of the apparatus main body at the points P8 to P11 obtained from the gyro sensor 107. When it moves to the point P12, it will be outside the region 203, so that the geomagnetism can be normally captured by the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b.

図3は、図2で示した地点ごとに得られた値を示すテーブルの記憶内容を示す説明図(その1)である。この図3で示した例では、図2の地点P8が現在位置である。第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bから得られる値は、北(磁北)を基準とした方位角であるが、ジャイロセンサ107から得られる角度は、GPS109が受からなくなったときの方位検出装置100が指し示す方向が基準となる。図2の例では、地点P0においてGPS109が受からなくなっているため、西(W)が基準となる。すなわち、西を向いている場合には0度となる。   FIG. 3 is an explanatory diagram (part 1) showing the stored contents of a table indicating values obtained for each point shown in FIG. In the example shown in FIG. 3, the point P8 in FIG. 2 is the current position. The value obtained from the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b is an azimuth angle with reference to the north (magnetic north), but the angle obtained from the gyro sensor 107 is the value obtained when the GPS 109 is not received. The direction indicated by the azimuth detecting device 100 is a reference. In the example of FIG. 2, the GPS 109 is no longer received at the point P0, so the west (W) is the reference. That is, it is 0 degrees when facing west.

図3において、i(i=0,1,2,…)は地点をあらわす添え字である。方位角caは第1の電子コンパス106aの検出信号から得られる方位検出装置100が指し示す方位角である。フラグfは、正常に地磁気を捉えることができなくなった場合に参照すべき方位角caを特定するためのフラグである。フラグfの値が“0”では参照されず、“1”の場合に参照される。フラグfの設定については後述する。図2の例では地点P8における方位角caのフラグfの値が“0”から“1”に変わる(図3では“0”のまま)。 In FIG. 3, i (i = 0, 1, 2,...) Is a subscript representing a point. The azimuth angle ca i is an azimuth angle indicated by the azimuth detection apparatus 100 obtained from the detection signal of the first electronic compass 106a. The flag f i is a flag for specifying the azimuth angle ca i to be referred to when the geomagnetism cannot be normally captured. Reference is made when the value of the flag f i is “0”, but not “1”. The setting of the flag f i will be described later. The value of the flag f 8 azimuth ca 8 at a point P8 in the example of FIG. 2 is changed from "0" to "1" (FIG. 3 remains "0").

方位角cbは第2の電子コンパス106bの検出信号から得られる方位検出装置100が指し示す方位角である。計測角度θiは、ジャイロセンサ107から出力された角速度から得られる方位検出装置100の水平成分の角度である。角度差dθは、今回の計測角度θから前回の計測角度θi−1を差し引いた値である。図3において、すべて“−”となっているのは、正常に地磁気を捉えることができており、方位角caをそのまま利用すればよいため、計算する必要がないからである。 The azimuth angle cb i is an azimuth angle indicated by the azimuth detection apparatus 100 obtained from the detection signal of the second electronic compass 106b. The measurement angle θi is an angle of the horizontal component of the azimuth detecting device 100 obtained from the angular velocity output from the gyro sensor 107. Angular difference d [theta] i is a value obtained by subtracting the previous measured angle theta i-1 from the current measured angle theta i. In FIG. 3, all the signs are “−” because the geomagnetism can be normally captured and the azimuth angle ca i can be used as it is, so that it is not necessary to calculate.

累積角度Θは、これまでの計測角度の積算値である。実際には累積角度Θを算出する必要はないが、ここでは、ジャイロセンサ107の誤差伝播がどのくらいあるかを表現するために図示している。出力方位角cは、最終的に出力される方位角である。ここでは、地磁気が正常に捉えられている場合には、方位角caをそのまま出力方位角cとしている。なお、図3の例では、地点P0〜P4までは方位角caと方位角cbは同一の値であるが、地点P5〜P8では、徐々に磁気源202に接近しているため、方位角caと方位角cbは異なってくる。 The accumulated angle Θ i is an integrated value of the measurement angles so far. Actually, it is not necessary to calculate the cumulative angle Θ i , but here, it is shown in order to express how much error propagation of the gyro sensor 107 exists. The output azimuth angle c i is the azimuth angle that is finally output. Here, when the geomagnetism is normally captured, the azimuth angle ca i is directly used as the output azimuth angle c i . In the example of FIG. 3, the azimuth angle ca i and the azimuth angle cb i have the same value up to the points P0 to P4. However, since the points P5 to P8 gradually approach the magnetic source 202, The angle ca i and the azimuth angle cb i are different.

図4は、図2で示した地点ごとに得られた値を示すテーブルの記憶内容を示す説明図(その2)である。この図4で示した例では、図2の地点P10が現在位置である。地点P9およびP10は領域203内であるため、磁気源202の影響を受ける。すなわち、方位角caと方位角cbとの方位差Δcが所定のしきい値C以上となる。 FIG. 4 is an explanatory diagram (part 2) showing the stored contents of a table indicating values obtained for each point shown in FIG. In the example shown in FIG. 4, the point P10 in FIG. 2 is the current position. Since the points P9 and P10 are in the region 203, they are affected by the magnetic source 202. That is, the azimuth difference Δc i between the azimuth angle ca i and the azimuth angle cb i is equal to or greater than the predetermined threshold value C.

このしきい値Cは、第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bの分解能や設置間隔に応じて設定される。ここでは、C=3とする。地点P9での方位差ΔcはΔc=3であり、しきい値C以上となる。しきい値C未満の状態からしきい値C以上の状態に遷移することにより、前回のフラグfi−1の値を“0”から“1”にする。ここでは、地点P9においてしきい値C以上に状態遷移したため、地点P8におけるフラグfの値を"0"から"1"にする。 This threshold value C is set according to the resolution and the installation interval of the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b. Here, C = 3. The bearing difference Δc 9 at the point P9 is Δc 9 = 3, which is equal to or greater than the threshold value C. By making a transition from a state below the threshold C to a state above the threshold C, the value of the previous flag f i−1 is changed from “0” to “1”. Here, because of the state transition above the threshold value C at the point P9, the value of the flag f 8 at the point P8 to "1" to "0".

また、地点P9ではしきい値C以上であるため、角度差dθを算出する。具体的には、地点P9の計測角度θ(=0)から地点P8の計測角度θ(=0)を差し引くことで、角度差dθ(=0)を算出する。したがって、地点P9での出力方位角cは、フラグfの値が“1”である方位角caの値と角度差dθとの合計値である。 Since the point P9 is equal to or greater than the threshold value C, the angle difference dθ i is calculated. Specifically, the angle difference dθ 9 (= 0) is calculated by subtracting the measurement angle θ 8 (= 0) at the point P8 from the measurement angle θ 9 (= 0) at the point P9. Therefore, the output azimuth angle c 9 at the point P9, the value of the flag f i is the sum of the value and the angle difference d [theta] 9 of the azimuth angle ca 8 is "1".

地点P10も同様に、しきい値C以上となるため、角度差dθを算出する。具体的には、地点P10の計測角度θ10(=−89)から地点P9の計測角度θ(=0)を差し引くことで、角度差dθ10(=−89)を算出する。したがって、地点P10での出力方位角c10は、フラグfの値が“1”である方位角caの値と角度差dθと角度差dθ10の合計値である。 Similarly, since the point P10 is equal to or greater than the threshold value C, the angle difference dθ i is calculated. Specifically, the angle difference dθ 10 (= −89) is calculated by subtracting the measurement angle θ 9 (= 0) at the point P9 from the measurement angle θ 10 (= −89) at the point P10. Therefore, the output azimuth angle c 10 at the point P10, the value of the flag f i is the sum of the values and angular difference d [theta] 9 and angular difference d [theta] 10 of the azimuth angle ca 8 is "1".

ここで、累積角度Θiに注目すると、地点P0からジャイロセンサ107のみにより方位を検出する場合、地点P0での基準角度が0であるが、西を向いているため方位角であらわすと270度である。この270度に累積角度Θ=2を加算すると272度となる。したがって、地点P0からジャイロセンサ107のみにより方位を検出するよりも、高精度に方位を検出することができる。 Here, paying attention to the accumulated angle Θi, when the azimuth is detected only from the point P0 by the gyro sensor 107, the reference angle at the point P0 is 0, but since it is facing west, it is 270 degrees when expressed in the azimuth angle. is there. When the cumulative angle Θ 9 = 2 is added to this 270 degrees, it becomes 272 degrees. Therefore, it is possible to detect the azimuth with higher accuracy than detecting the azimuth from the point P0 only by the gyro sensor 107.

図5は、図2で示した地点ごとに得られた値を示すテーブルの記憶内容を示す説明図(その3)である。この図5で示した例では、図2の地点P12が現在位置である。地点P12は領域203外であるため、磁気源202の影響を受けず、方位角caと方位角cbとの方位差Δcがしきい値C未満となる。すなわち、方位角ca12と方位角cb12との方位差Δc12=0であるため、しきい値C未満となる。したがって、角度差dθ12を算出せず、方位角ca12がそのまま出力方位角c12となる。 FIG. 5 is an explanatory diagram (part 3) showing the stored contents of a table showing values obtained for each point shown in FIG. In the example shown in FIG. 5, the point P12 in FIG. 2 is the current position. Since the point P12 is outside the region 203, it is not affected by the magnetic source 202, and the azimuth difference Δc i between the azimuth angle ca i and the azimuth angle cb i is less than the threshold value C. That is, the azimuth difference Δc 12 = 0 between the azimuth angle ca 12 and the azimuth angle cb 12 is less than the threshold value C. Therefore, the angle difference dθ 12 is not calculated, and the azimuth angle ca 12 becomes the output azimuth angle c 12 as it is.

このように、しきい値C以上の状態からしきい値C未満の状態に遷移することにより、値が“1”であるフラグfの値を“1”から“0”にする。ここでは、地点P12においてしきい値C未満に状態遷移したため、値が“1”である地点P8におけるフラグfの値を"1"から"0"にする。 As described above, the state of the flag f i whose value is “1” is changed from “1” to “0” by making the transition from the state above the threshold C to the state below the threshold C. Here, because of the state transition below the threshold C at point P12, the value of the flag f 8 at the point P8 value is "1" to "1" to "0".

このように、しきい値C未満に遷移した場合にフラグをリセットすることで、参照先となる方位角caを、正常に地磁気を捉えることができた直前の方位角とすることができる。これにより、ジャイロセンサ107から得られる角度差を必要最小限にとどめることができ、ジャイロセンサ107による誤差伝播の影響を抑えることができる。 In this way, by resetting the flag when the transition is less than the threshold value C, the azimuth angle ca i serving as a reference destination can be set to the azimuth immediately before the geomagnetism can be normally captured. Thereby, the angle difference obtained from the gyro sensor 107 can be kept to the minimum necessary, and the influence of error propagation by the gyro sensor 107 can be suppressed.

(方位検出装置100の機能的構成)
図6は、方位検出装置100の機能的構成を示すブロック図である。図6において、方位検出装置100は、方位角取得部601と、方位差算出部602と、判断部603と、検出部604と、角度取得部605と、角度差算出部606と、方位角算出部607と、現在位置特定部608と、出力部609と、から構成されている。
(Functional configuration of orientation detection apparatus 100)
FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the azimuth detecting device 100. 6, the azimuth detection apparatus 100 includes an azimuth angle acquisition unit 601, an azimuth difference calculation unit 602, a determination unit 603, a detection unit 604, an angle acquisition unit 605, an angle difference calculation unit 606, and an azimuth angle calculation. A part 607, a current position specifying part 608, and an output part 609.

方位角取得部601は、第1の電子コンパス106aから出力される検出信号に基づいて、装置本体が指し示す方位角caを取得する機能と、第2の電子コンパス106bから出力される検出信号に基づいて、装置本体が指し示す方位角cbを取得する機能とを有する。第1の電子コンパス106aからは、X軸の地磁気センサからの電気信号とY軸の地磁気センサからの電気信号が信号処理されて検出信号として出力される。 The azimuth angle acquisition unit 601 has a function of acquiring the azimuth angle ca i indicated by the apparatus main body based on the detection signal output from the first electronic compass 106a and the detection signal output from the second electronic compass 106b. based on, and a function of acquiring azimuth cb i indicated by the apparatus main body. From the first electronic compass 106a, the electrical signal from the X-axis geomagnetic sensor and the electrical signal from the Y-axis geomagnetic sensor are signal-processed and output as detection signals.

このX軸およびY軸の検出信号の値のarctanを取ることで、方位角caを算出することができる。第2の電子コンパス106bも同様の手法により、方位角cbを算出する。方位角取得部601は、図1に示したメモリ102に記憶されているプログラムをCPU101に実行させることによりその機能を実現する。 The azimuth angle ca i can be calculated by taking arctan of the X-axis and Y-axis detection signal values. The second electronic compass 106b also calculates the azimuth angle cb i by the same method. The azimuth acquisition unit 601 realizes its function by causing the CPU 101 to execute a program stored in the memory 102 shown in FIG.

方位差算出部602は、方位角caと方位角cbとの方位差Δcを算出する機能を有する。具体的には、Δc=ca−cbを計算する。方位差算出部602は、図1に示したメモリ102に記憶されているプログラムをCPU101に実行させることによりその機能を実現する。 The azimuth difference calculation unit 602 has a function of calculating an azimuth difference Δc i between the azimuth angle ca i and the azimuth angle cb i . Specifically, Δc i = ca i −cb i is calculated. The azimuth difference calculation unit 602 realizes its function by causing the CPU 101 to execute a program stored in the memory 102 shown in FIG.

判断部603は、方位差Δcが所定のしきい値C以上であるか否かを判断する機能を有する。しきい値C以上である場合、磁気源202により第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bが正常に地磁気をとらえていないこととなる。一方、しきい値C未満である場合、磁気源202により第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bが正常に地磁気をとらえていることとなる。 The determination unit 603 has a function of determining whether or not the azimuth difference Δc i is greater than or equal to a predetermined threshold value C. When the threshold value C is equal to or higher than the threshold value C, the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b are not normally capturing geomagnetism by the magnetic source 202. On the other hand, when it is less than the threshold value C, the first electronic compass 106 a and the second electronic compass 106 b are normally capturing the geomagnetism by the magnetic source 202.

上述したように、しきい値Cは、第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bの分解能や設置間隔に応じて設定される。判断部603は、図1に示したメモリ102に記憶されているプログラムをCPU101に実行させることによりその機能を実現する。   As described above, the threshold value C is set according to the resolution and the installation interval of the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b. The determination unit 603 realizes its function by causing the CPU 101 to execute a program stored in the memory 102 shown in FIG.

検出部604は、装置本体の現在位置を検出する機能を有する。検出された現在位置を示す座標値は現在位置特定部608に送られる。検出部604は、図1に示したGPS109によりその機能を実現する。   The detection unit 604 has a function of detecting the current position of the apparatus main body. A coordinate value indicating the detected current position is sent to the current position specifying unit 608. The detecting unit 604 realizes its function by the GPS 109 shown in FIG.

角度取得部605は、ジャイロセンサ107からの検出結果に基づいて、所定の水平成分の方向を基準とした装置本体の水平成分の角度θを取得する機能を有する。具体的には、たとえば、検出部604によって現在位置が検出されなくなった場合、ジャイロセンサ107に計測を開始させ、得られた角速度を積分することで、現在位置が検出されなくなる直前の水平成分の方向を基準とした装置本体の水平成分の角度θを取得する。 The angle acquisition unit 605 has a function of acquiring the angle θ i of the horizontal component of the apparatus main body based on the direction of the predetermined horizontal component based on the detection result from the gyro sensor 107. Specifically, for example, when the current position is no longer detected by the detection unit 604, the gyro sensor 107 starts measurement and integrates the obtained angular velocity to obtain the horizontal component immediately before the current position is not detected. The angle θ i of the horizontal component of the apparatus main body with respect to the direction is acquired.

図2の例では、地点P0における西(W)の方向が基準方向となり、その方向での角度を0度とする。角度取得部605は、図1に示したメモリ102に記憶されているプログラムをCPU101に実行させることによりその機能を実現する。   In the example of FIG. 2, the west (W) direction at the point P0 is the reference direction, and the angle in that direction is 0 degrees. The angle acquisition unit 605 realizes its function by causing the CPU 101 to execute a program stored in the memory 102 shown in FIG.

角度差算出部606は、方位角cai−1,cbi−1の取得時に取得された装置本体の角度θi−1と、方位角ca,cbの取得時に取得された装置本体の角度θとの角度差dθを算出する機能を有する。具体的には、dθ=θ−θi−1を計算する。角度差算出部606は、図1に示したメモリ102に記憶されているプログラムをCPU101に実行させることによりその機能を実現する。 The angle difference calculation unit 606 includes the angle θ i−1 of the apparatus main body acquired when the azimuth angles ca i−1 and cb i−1 are acquired, and the apparatus main body acquired when the azimuth angles ca i and cb i are acquired. It has a function of calculating an angle difference dθ i from the angle θ i . Specifically, dθ i = θ i −θ i−1 is calculated. The angle difference calculation unit 606 realizes its function by causing the CPU 101 to execute a program stored in the memory 102 shown in FIG.

方位角算出部607は、判断部603によって今回の方位差Δcが所定のしきい値C以上であると判断された場合、前回出力された装置本体の方位角ci−1と角度差算出部606によって算出された角度差dθとに基づいて、装置本体の今回の方位角cを算出する機能を有する。具体的には、c=ci−1+dθを計算する。角度差算出部606は、図1に示したメモリ102に記憶されているプログラムをCPU101に実行させることによりその機能を実現する。 When the determination unit 603 determines that the current azimuth difference Δc i is greater than or equal to a predetermined threshold C, the azimuth calculation unit 607 calculates the angle difference from the previously output azimuth c i−1 of the apparatus body. Based on the angle difference dθ i calculated by the unit 606, the apparatus has a function of calculating the current azimuth angle c i of the apparatus main body. Specifically, c i = c i−1 + dθ i is calculated. The angle difference calculation unit 606 realizes its function by causing the CPU 101 to execute a program stored in the memory 102 shown in FIG.

現在位置特定部608は、装置本体の現在位置を特定する機能を有する。具体的には、検出部604によって現在位置が検出された場合には、そのまま現在位置として特定する。また、検出されなかった場合には、加速度センサ108から得られる加速度の2回積分の値と角度取得部605から得られる各地点での角度θとにより、現在位置を特定する。 The current position specifying unit 608 has a function of specifying the current position of the apparatus main body. Specifically, when the current position is detected by the detection unit 604, the current position is specified as it is. If not detected, the current position is specified by the value of the twice integral of acceleration obtained from the acceleration sensor 108 and the angle θ i at each point obtained from the angle acquisition unit 605.

具体的には、図2を例に挙げると、地点P0を基準とすると、加速度センサ108から得られる加速度の2回積分の値により移動距離が得られるため、地点P0における基準方向(西向き)と角度θにより次の地点P1を特定することができる。他の地点P2〜P12も同様である。現在位置特定部608は、図1に示したメモリ102に記憶されているプログラムをCPU101に実行させることによりその機能を実現する。 Specifically, taking FIG. 2 as an example, when the point P0 is used as a reference, the movement distance can be obtained by the value of the double integration of the acceleration obtained from the acceleration sensor 108. Therefore, the reference direction (westward) at the point P0 The next point P1 can be specified by the angle θ i . The same applies to the other points P2 to P12. The current position specifying unit 608 realizes its function by causing the CPU 101 to execute a program stored in the memory 102 shown in FIG.

出力部609は、出力方位角cを出力する機能を有する。具体的には、判断部603によりしきい値C未満であると判断された場合、今回の方位角caを出力方位角cとして出力する。一方、しきい値C以上であると判断された場合、方位角算出部607で算出された出力方位角cを出力する。また、出力に際して、現在位置特定部608により特定された現在位置をあわせて出力することとしてもよい。 The output unit 609 has a function of outputting the output azimuth angle c i. Specifically, when the determination unit 603 determines that the value is less than the threshold value C, the current azimuth angle ca i is output as the output azimuth angle c i . On the other hand, when it is determined that the value is equal to or greater than the threshold value C, the output azimuth angle c i calculated by the azimuth calculation unit 607 is output. Further, when outputting, the current position specified by the current position specifying unit 608 may be output together.

また、地図データを取得しておき、ディスプレイ104上に地図データと現在位置を表示させ、現在位置を示すアイコンに出力方位角cを示す矢印を表示させることとしてもよい。また、これらの情報を通信I/F105で外部の装置に送信したり、音声出力や印刷出力することとしてもよい。出力部609は、ディスプレイ104や通信I/F105などによりその機能を実現する。 Alternatively, map data may be acquired, the map data and the current position may be displayed on the display 104, and an arrow indicating the output azimuth angle c i may be displayed on an icon indicating the current position. Further, these pieces of information may be transmitted to an external device through the communication I / F 105, or may be output as sound or printed. The output unit 609 realizes its function by the display 104, the communication I / F 105, and the like.

(方位角検出処理手順)
図7〜図9は、方位角検出処理手順を示すフローチャートである。図7は、GPS109により現在位置が検出されている状態でのフローチャートである。したがって、第1の電子コンパス106aおよび第2の電子コンパス106bでの方位検出処理となる。
(Azimuth angle detection processing procedure)
7 to 9 are flowcharts showing the azimuth angle detection processing procedure. FIG. 7 is a flowchart in a state where the current position is detected by the GPS 109. Therefore, the azimuth detection process is performed by the first electronic compass 106a and the second electronic compass 106b.

まず、検出部604(GPS109)により現在位置が検出されているか否かを判断する(ステップS701)。検出されている場合(ステップS701:Yes)、方位角取得部601により第1の電子コンパス106aによる方位角caおよび第2の電子コンパス106bによる方位角cbを取得する(ステップS702)。そして、取得された方位角ca,cbをメモリ102に保存する(ステップS703)。このあと、出力部609により方位角出力処理を実行して(ステップS704)、ステップS701に戻る。一方、ステップS701において、検出されていない場合(ステップS701:No)、図8のステップS801に移行する。 First, it is determined whether or not the current position is detected by the detection unit 604 (GPS 109) (step S701). If it is detected (step S701: Yes), obtains the azimuth cb i by azimuth ca i and second electronic compass 106b of the first electronic compass 106a azimuthally acquisition unit 601 (step S702). Then, the acquired azimuth angles ca i and cb i are stored in the memory 102 (step S703). Thereafter, the output unit 609 executes azimuth angle output processing (step S704), and the process returns to step S701. On the other hand, if it is not detected in step S701 (step S701: No), the process proceeds to step S801 in FIG.

図8のフローチャートは、ジャイロセンサ107が動作中のフローチャートである。ジャイロセンサ107は、検出部604(GPS109)により現在位置が検出されなくなってから次に検出されるまでの間動作する。   The flowchart of FIG. 8 is a flowchart when the gyro sensor 107 is operating. The gyro sensor 107 operates from when the current position is no longer detected by the detection unit 604 (GPS 109) until it is next detected.

まず、現在位置が検出されなくなると(ステップS701:No)、ジャイロセンサ107による計測を開始する(ステップS801)。つぎに、方位角取得部601により第1の電子コンパス106aによる方位角caおよび第2の電子コンパス106bによる方位角cbを取得するとともに、角度取得部605により角度θを取得する(ステップS802)。そして、取得された方位角ca,cbおよび角度θをメモリ102に保存する(ステップS803)。 First, when the current position is no longer detected (step S701: No), measurement by the gyro sensor 107 is started (step S801). Next, the azimuth angle acquisition unit 601 acquires the azimuth angle ca i by the first electronic compass 106a and the azimuth angle cb i by the second electronic compass 106b, and the angle acquisition unit 605 acquires the angle θ i (step). S802). Then, the acquired azimuth angles ca i and cb i and the angle θ i are stored in the memory 102 (step S803).

このあと、方位差算出部602により、方位差Δcを算出する(ステップS804)。そして、判断部603により、方位差Δcがしきい値C以上であるか否かを判断する(ステップS805)。方位差Δcがしきい値C以上でない場合(ステップS805:No)、現在位置特定部608により現在位置を特定する(ステップS806)。そして、出力部609により方位出力処理をおこない(ステップS807)、値が“1”であるフラグのリセットをおこなう(ステップS808)。 Thereafter, the azimuth difference calculation unit 602 calculates the azimuth difference Δc i (step S804). Then, the determination unit 603 determines whether or not the azimuth difference Δc i is greater than or equal to the threshold value C (step S805). If the azimuth difference Δc i is not equal to or greater than the threshold value C (step S805: No), the current position is specified by the current position specifying unit 608 (step S806). Then, the azimuth output process is performed by the output unit 609 (step S807), and the flag whose value is “1” is reset (step S808).

このあと、検出部604(GPS109)により現在位置が検出されたか否かを判断し(ステップS809)、検出されていない場合(ステップS809:No)、ステップS802に戻る。一方、検出された場合(ステップS809:Yes)、ジャイロセンサ107の計測を停止して(ステップS810)、ステップS702に戻る。このように、ジャイロセンサ107の動作を制限することで省電力化を図ることができる。また、ステップS805において、方位差Δcがしきい値C以上であると判断された場合(ステップS805:Yes)、ステップS901に移行する。 Thereafter, it is determined whether or not the current position is detected by the detection unit 604 (GPS 109) (step S809), and if not detected (step S809: No), the process returns to step S802. On the other hand, when detected (step S809: Yes), the measurement of the gyro sensor 107 is stopped (step S810), and the process returns to step S702. In this way, power saving can be achieved by restricting the operation of the gyro sensor 107. Further, in step S805, the case where the orientation difference .DELTA.c i is determined to be equal to or greater than the threshold value C (step S805: Yes), the process proceeds to step S901.

図9のフローチャートは、ジャイロセンサ107から得られる角度θを用いて出力方位角cを求めるフローチャートである。図8において、方位差Δcがしきい値C以上であると判断された場合(ステップS805:Yes)、角度差dθを算出する(ステップS901)。つぎに、値が“1”のフラグがテーブルにあるか否かを判断する(ステップS902)。 The flowchart in FIG. 9 is a flowchart for obtaining the output azimuth angle c i using the angle θ i obtained from the gyro sensor 107. In FIG. 8, when it is determined that the azimuth difference Δc i is equal to or greater than the threshold value C (step S805: Yes), the angle difference dθ i is calculated (step S901). Next, it is determined whether or not there is a flag having a value of “1” in the table (step S902).

値が“1”のフラグがテーブルにある場合(ステップS902:Yes)、ステップS904に移行する。一方、ない場合(ステップS902:No)、第1の電子コンパス106aの前回の方位角cai−1のフラグfi−1の値を“0”→“1”に設定して(ステップS903)、ステップS904に移行する。ステップS904では、前回の出力方位角ci−1に、ステップS901で算出された角度差dθを加算することで、今回の出力方位角cを算出する(ステップS904)。そして、現在位置特定部608により現在位置を特定して(ステップS905)、出力部609により方位出力処理をおこなう(ステップS906)。このあと、ステップS809に移行する。 When the flag having the value “1” exists in the table (step S902: Yes), the process proceeds to step S904. On the other hand, if not (step S902: No), the value of the flag f i-1 of the previous azimuth angle ca i-1 of the first electronic compass 106a is set from "0" to "1" (step S903). The process proceeds to step S904. In step S904, the current output azimuth angle c i is calculated by adding the angle difference dθ i calculated in step S901 to the previous output azimuth angle c i−1 (step S904). The current position is specified by the current position specifying unit 608 (step S905), and the azimuth output process is performed by the output unit 609 (step S906). Thereafter, the process proceeds to step S809.

なお、上述したフローチャートでは、GPS109により現在位置が検出されなくなった場合に、図8および図9に示した処理を実行することとしたが、GPS109による検出にかかわらず、ジャイロセンサ107に計測させておき、図8および図9の処理を実行させることとしてもよい。   In the above-described flowchart, when the current position is no longer detected by the GPS 109, the processing shown in FIGS. 8 and 9 is executed. However, regardless of the detection by the GPS 109, the gyro sensor 107 is measured. Alternatively, the processing of FIGS. 8 and 9 may be executed.

本実施の形態によれば、装置本体や装置本体を備える移動体以外の外部の磁気源202(地磁気除く)の影響が弱い場合には、地磁気を正常に捉えることができるため、方位角caと方位角cbとの方位差Δcはしきい値C未満となる。一方、磁気源202の影響が強い場合には、地磁気を正常に捉えることができないため、方位差Δcがしきい値C以上となる。したがって、磁気源202の影響による電子コンパスの狂いを容易に検出することができる。 According to the present embodiment, when the influence of an external magnetic source 202 (excluding geomagnetism) other than the apparatus main body and the mobile body including the apparatus main body is weak, the geomagnetism can be normally captured, and thus the azimuth angle ca i an azimuth difference .DELTA.c i of the azimuth angle cb i is less than the threshold value C. On the other hand, when the influence of the magnetic source 202 is strong, it is not possible to capture geomagnetic successfully, misorientation .DELTA.c i is greater than or equal to the threshold value C. Therefore, it is possible to easily detect the electronic compass error due to the influence of the magnetic source 202.

また、磁気源202の影響が強いときにのみ、前回の出力方位角ci−1とジャイロセンサ107による前回と今回の角度差dθとにより、装置本体の今回の出力方位角cを算出する。ここで、前回の出力方位角ci−1は、磁気源202の影響が弱いときの電子コンパスから得られた正常な方位角である。また、ジャイロセンサ107から得られる角度差dθを前回の角度と今回の角度で求めているため、ジャイロセンサ107による誤差の累積を必要最小限にとどめている。 Also, calculated only when the influence of the magnetic source 202 is strong, the and the current angular difference d [theta] i last from the previous output azimuth c i-1 and the gyro sensor 107, the current output azimuth c i of the main body To do. Here, the previous output azimuth angle c i-1 is a normal azimuth angle obtained from the electronic compass when the influence of the magnetic source 202 is weak. Further, since the angle difference dθ i obtained from the gyro sensor 107 is obtained from the previous angle and the current angle, the accumulation of errors by the gyro sensor 107 is kept to the minimum necessary.

したがって、磁気源202の影響が強い地点であっても高精度な方位を得ることができる。以上のことから、本実施の形態によれば、移動体の進行方位を簡易かつ高精度に検出することができる。   Therefore, a highly accurate orientation can be obtained even at a point where the influence of the magnetic source 202 is strong. From the above, according to the present embodiment, the traveling direction of the moving body can be detected easily and with high accuracy.

なお、本実施の形態で説明した方位検出方法は、予め用意されたプログラムをコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な媒体であってもよい。   The azimuth detection method described in the present embodiment can be realized by executing a program prepared in advance by a computer. This program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer. The program may be a medium that can be distributed through a network such as the Internet.

また、本実施の形態で説明した方位検出装置100は、スタンダードセルやストラクチャードASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの特定用途向けIC(以下、単に「ASIC」と称す。)やFPGAなどのPLD(Programmable Logic Device)によっても実現することができる。具体的には、たとえば、上述した方位検出装置100の機能をHDL記述によって機能定義し、そのHDL記述を論理合成してASICやPLDに与えることにより、方位検出装置100を製造することができる。   In addition, the orientation detection apparatus 100 described in the present embodiment includes an application specific IC (hereinafter simply referred to as “ASIC”) such as a standard cell or a structured ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a PLD (Programmable) such as an FPGA. It can also be realized by Logic Device). Specifically, for example, the orientation detection device 100 can be manufactured by defining the functions of the orientation detection device 100 described above by HDL description, and logically synthesizing the HDL description and giving it to the ASIC or PLD.

本実施の形態にかかる方位検出装置のハードウェア構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the hardware constitutions of the azimuth | direction detection apparatus concerning this Embodiment. 建物内部の通路を示す平面図である。It is a top view which shows the channel | path inside a building. 図2で示した地点ごとに得られた値を示すテーブルの記憶内容を示す説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) which shows the memory content of the table which shows the value obtained for every point shown in FIG. 図2で示した地点ごとに得られた値を示すテーブルの記憶内容を示す説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) which shows the memory content of the table which shows the value obtained for every point shown in FIG. 図2で示した地点ごとに得られた値を示すテーブルの記憶内容を示す説明図(その3)である。It is explanatory drawing (the 3) which shows the memory content of the table which shows the value obtained for every point shown in FIG. 方位検出装置の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of an azimuth | direction detection apparatus. 方位角検出処理手順を示すフローチャート(その1)である。It is a flowchart (the 1) which shows an azimuth angle detection process sequence. 方位角検出処理手順を示すフローチャート(その2)である。It is a flowchart (the 2) which shows an azimuth angle detection process sequence. 方位角検出処理手順を示すフローチャート(その3)である。It is a flowchart (the 3) which shows an azimuth angle detection process sequence.

符号の説明Explanation of symbols

100 方位検出装置
106a 第1の電子コンパス
106b 第2の電子コンパス
107 ジャイロセンサ
202 磁気源
601 方位角取得部
602 方位差算出部
603 判断部
604 検出部
605 角度取得部
606 角度差算出部
607 方位角算出部
608 現在位置特定部
609 出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Direction detection apparatus 106a 1st electronic compass 106b 2nd electronic compass 107 Gyro sensor 202 Magnetic source 601 Azimuth angle acquisition part 602 Azimuth difference calculation part 603 Judgment part 604 Detection part 605 Angle acquisition part 606 Angle difference calculation part 607 Azimuth angle Calculation unit 608 Current position specifying unit 609 Output unit

Claims (5)

装置本体に離間して配置され地磁気に対して同一の検出信号を出力する第1および第2の電子コンパスと、
前記第1の電子コンパスより出力される検出信号に基づく第1の方位角と前記第2の電子コンパスより出力される検出信号に基づく第2の方位角との方位差が所定のしきい値以上であるか否かを判断する判断手段と、
前記装置本体の水平方向の角速度を検出するジャイロセンサと、
前記ジャイロセンサの検出結果に基づき、所定の水平成分の方向を基準とした前記装置本体の水平成分の角度を取得する角度取得手段と、を備え、
前記方位差が前記所定のしきい値未満であるとき、前記第1の方位角および前記水平成分の角度を記録するとともに、前記第1の方位角を方位角として出力し、
前記方位差が前記所定のしきい値以上になったとき、前記方位差が前記所定のしきい値以上となる直前に記録された前記第1の方位角、および、前記方位差が前記所定のしきい値以上となる直前に記録された水平成分の角度と前記方位差が前記所定のしきい値以上となってから最初に記録された前記水平成分の角度との差分に基づき、方位角を算出し出力するとともに、
前記方位差が前記所定のしきい値以上になってから前記所定のしきい値未満になるまでの期間中、前記方位差が前記所定のしきい値以上となる直前に記録された前記第1の方位角、前記差分、および、前記期間中に連続して記録された水平成分の角度同士の差分に基づき、方位角を算出し出力することを特徴とする方位検出装置。
A first electronic compass and a second electronic compass that are arranged apart from the apparatus body and output the same detection signal to the geomagnetism;
An azimuth difference between a first azimuth angle based on a detection signal output from the first electronic compass and a second azimuth angle based on a detection signal output from the second electronic compass is equal to or greater than a predetermined threshold value. A determination means for determining whether or not
A gyro sensor that detects a horizontal angular velocity of the apparatus body;
An angle acquisition means for acquiring an angle of a horizontal component of the apparatus main body based on a detection result of the gyro sensor based on a direction of a predetermined horizontal component;
When the azimuth difference is less than the predetermined threshold value, the first azimuth angle and the horizontal component angle are recorded, and the first azimuth angle is output as an azimuth angle,
When the azimuth difference becomes equal to or higher than the predetermined threshold value, said first azimuth angle which the misorientation is recorded immediately before the above predetermined threshold value, and, the azimuth difference is the predetermined Based on the difference between the angle of the horizontal component recorded immediately before the threshold value or more and the angle of the horizontal component recorded first after the azimuth difference exceeds the predetermined threshold value, the azimuth angle is calculated. Calculate and output ,
The first recorded immediately before the azimuth difference becomes greater than or equal to the predetermined threshold value during a period from when the azimuth difference becomes greater than or equal to the predetermined threshold value to less than the predetermined threshold value. An azimuth detection device that calculates and outputs an azimuth angle based on the difference between the azimuth angle, the difference, and the difference between horizontal component angles recorded continuously during the period .
前記装置本体の現在位置を検出する検出手段を備え、
前記検出手段により前記装置本体の現在位置が検出されないときに、前記ジャイロセンサにより前記装置本体の水平方向の角速度を検出することを特徴とする請求項1に記載の方位検出装置。
A detection means for detecting a current position of the apparatus main body,
2. The azimuth detecting device according to claim 1, wherein when the current position of the device main body is not detected by the detection means, the angular velocity in the horizontal direction of the device main body is detected by the gyro sensor.
前記ジャイロセンサは、振動ジャイロであることを特徴とする請求項1または2に記載の方位検出装置。   The azimuth detecting device according to claim 1, wherein the gyro sensor is a vibration gyro. 前記第1の電子コンパスおよび前記第2の電子コンパスは、地磁気センサとしてMI素子を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の方位検出装置。   The azimuth detecting device according to claim 1, wherein each of the first electronic compass and the second electronic compass includes an MI element as a geomagnetic sensor. 装置本体に離間して配置され地磁気に対して同一の検出信号を出力する第1および第2の電子コンパスと、前記装置本体の水平方向の角速度を検出するジャイロセンサと、を備えるコンピュータに、
前記第1の電子コンパスより出力される検出信号に基づく第1の方位角と前記第2の電子コンパスより出力される検出信号に基づく第2の方位角との方位差が所定のしきい値以上であるか否かを判断し、
前記ジャイロセンサの検出結果に基づき、所定の水平成分の方向を基準とした前記装置本体の水平成分の角度を取得し、
前記方位差が前記所定のしきい値未満であるとき、前記第1の方位角および前記水平成分の角度を記録するとともに、前記第1の方位角を方位角として出力し、
前記方位差が前記所定のしきい値以上になったとき、前記方位差が前記所定のしきい値以上となる直前に記録された前記第1の方位角、および、前記方位差が前記所定のしきい値以上となる直前に記録された水平成分の角度と前記方位差が前記所定のしきい値以上となってから最初に記録された前記水平成分の角度との差分に基づき、方位角を算出し出力するとともに、
前記方位差が前記所定のしきい値以上になってから前記所定のしきい値未満になるまでの期間中、前記方位差が前記所定のしきい値以上となる直前に記録された前記第1の方位角、前記差分、および、前記期間中に連続して記録された水平成分の角度同士の差分に基づき、方位角を算出し出力する処理を実行させることを特徴とする方位検出プログラム。
A computer comprising: a first electronic compass and a second electronic compass that are spaced apart from the apparatus main body and output the same detection signal to the geomagnetism; and a gyro sensor that detects an angular velocity in the horizontal direction of the apparatus main body.
An azimuth difference between a first azimuth angle based on a detection signal output from the first electronic compass and a second azimuth angle based on a detection signal output from the second electronic compass is equal to or greater than a predetermined threshold value. Whether or not
Based on the detection result of the gyro sensor, obtain the angle of the horizontal component of the apparatus body with reference to the direction of the predetermined horizontal component,
When the azimuth difference is less than the predetermined threshold value, the first azimuth angle and the horizontal component angle are recorded, and the first azimuth angle is output as an azimuth angle,
When the azimuth difference becomes equal to or higher than the predetermined threshold value, said first azimuth angle which the misorientation is recorded immediately before the above predetermined threshold value, and, the azimuth difference is the predetermined Based on the difference between the angle of the horizontal component recorded immediately before the threshold value or more and the angle of the horizontal component recorded first after the azimuth difference exceeds the predetermined threshold value, the azimuth angle is calculated. Calculate and output ,
The first recorded immediately before the azimuth difference becomes greater than or equal to the predetermined threshold value during a period from when the azimuth difference becomes greater than or equal to the predetermined threshold value to less than the predetermined threshold value. An azimuth detection program that executes a process of calculating and outputting an azimuth angle based on a difference between the azimuth angle, the difference, and a difference between horizontal component angles continuously recorded during the period .
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