JP5266754B2 - 磁気データ処理装置、磁気データ処理方法および磁気データ処理プログラム - Google Patents
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Description
しかし、磁気センサの動作環境によってノイズ成分の大きさが異なる場合、予め設定された固定の閾値を用いて磁気データの信頼性を判定すると次のような問題がある。すなわち、ノイズ成分が平均的に小さい環境にねらいを定めて閾値が設定されている場合、ノイズ成分が平均的に大きい環境においては磁気データの信頼性が不合格と判定されてしまう頻度が高まるために磁気データを利用できない頻度が高まる。逆にノイズ成分が平均的に大きな環境にねらいを定めて閾値が設定されている場合、ノイズ成分が平均的に小さい環境においては、不合格と判定しても磁気データの利用頻度が実用範囲を超えて低くなることもない程度に信頼性が低い磁気データまでもが合格判定されるために、システムの信頼性が低くなるという問題がある。
*************
1.ハードウェア構成
2.ソフトウェア構成
3.磁気データ処理方法の概要
4.分布指数
5.判定基準の設定
6.オフセット導出
7.他の実施形態
*************
図1は本発明のナビゲーション装置の一実施形態を示すブロック図である。ナビゲーション装置1は互いに直交するx、yの2方向について磁界の強さを検出することによって地磁気の方向を検出し、ユーザに方位を報知する。ナビゲーション装置1は自動車などの任意の車両に取り付けられるPNDである。
図2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、ナビゲーションプログラム98に方位データを出力するためのプログラムであって、ROM42に格納されている。方位データは地磁気の方向を示すベクトルデータである。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、オフセット導出モジュール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3はオフセットを導出するために磁気データの信頼性を判定する処理の流れを示すフローチャートである。図3に示す処理はオフセットの更新要求が発生したときにCPU40がバッファ管理モジュール92およびオフセット導出モジュール94を実行することによって進行する。オフセットの更新要求は、一定の時間間隔で発生してもよいし、ドライバーの明示的な指示により発生してもよい。
上述した分布指数は母集団データ群を構成する磁気データの信頼性を特定の指標において示す指数であればどのようなものであってもよいが、以下3つの具体例について説明する。
磁気センサ2から出力される磁気データの分散はノイズ成分が小さいほど小さくなる。したがって分散が大きい母集団データ群の信頼性は低く、分散が小さい母集団データ群の信頼性は高いといえる。磁気データの分散をそのまま分布指数として用いることもできるが、ここでは分散の関数を分布指数として用いる。すなわち、母集団データ群を構成する複数の磁気データの個数、重心をそれぞれN、c(cx、cy)、バッファをQとして母集団データ群qiを次式(1)で表すとき、
qi=(qix,qiy) (i=0,1,2・・・)・・・(1)
磁気データにはノイズ成分が含まれているため、決められた個数の磁気データからなる母集団データ群からオフセットを導出する場合、母集団データ群の分布範囲が狭い場合にはオフセットの精度が下がる。したがってオフセットを導出するために用いる磁気データ群として母集団データ群の信頼性を判定するには、分布範囲が狭い母集団データ群の信頼性は低く、分布範囲が広い母集団データ群の信頼性は高いといえる。予め決められた個数の磁気データを母集団データ群とすることは、予め決められた期間内に蓄積される磁気データ群を母集団データ群とするということである。ナビゲーション装置1が取り付けられている車両の進行方向が短時間に大きく変わる状況では広い分布の母集団データ群が蓄積される。例えば車両が山道を走行している状況では平均的に広い分布の母集団データ群が蓄積される。このような状況ではなるべく母集団データ群の信頼性を合格とする判定基準を上げて精度の高いオフセットを導出することが好ましい。
オフセットを導出するために用いる磁気データ群として母集団データ群の信頼性を判定するとき、母集団データ群の重心とその母集団データ群の任意の2つの磁気データとを結ぶ2つの線分がなす角の最大値(この値を分布の中心角というものとする。)が180°に近いほど信頼性が高いと判定することもできる。このような分布の中心角またはその関数を分布指数として用いる場合、その中心角を構成する2つの磁気データを終点とし、重心を始点とするベクトルの内積を分布指数Sとすればよい。
上述したステップS130およびステップS135において設定される判定基準は単一の閾値Stである。閾値Stの値の取り方によってオフセットが更新される頻度やオフセットの精度が変わる。図4Aから図4Dは閾値Stの値の取り方とオフセットが更新される頻度とオフセットの精度の関係を説明するためのグラフである。
磁気センサ2から順次入力される複数の磁気データからなる母集団データ群に基づいて磁気データのオフセットを導出する方法は、本件発明者によって複数提案されている(特開2007−240270号公報、特開2007−205944号公報、特開2007−139715号公報、特開2007−107921号公報)。信頼性について合格と判定された母集団データ群からオフセットを導出する方法は統計的な方法でも統計的でない方法でも良いが、以下に統計的な方法の一例を説明する。
Xc=j・・・(11)
e=Xc−j・・・(12)
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明は3次元の磁気データについても同様に適用できる。また本発明は地磁気を計測するための磁気データ処理装置に限らず、地磁気以外の磁気を計測するための磁気データ処理装置にも適用できる。また本発明が適用されるナビゲーション装置として携帯型のPNDを例示したが、車両完成後に取り付けられる据え置き型のナビゲーション装置や、歩行者向けのナビゲーション装置に本発明を適用しても良い。
Claims (9)
- 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を母集団データ群として蓄積する蓄積手段と、
前記母集団データ群の分布指数を導出する指数導出手段と、
前記分布指数と判定基準とに基づいて前記母集団データ群の信頼性について合否を判定する信頼性判定手段と、
前記母集団データ群の信頼性が合格と判定されると前記判定基準を厳格化し、前記母集団データ群の信頼性が不合格と判定されると前記判定基準を緩和し、前記母集団データ群の信頼性について合否を判定する度に、前記判定基準を段階的に変更し、前記判定基準が所定範囲に収束すると前記判定基準を固定する判定基準設定手段と、
を備える磁気データ処理装置。 - 前記判定基準の設定範囲は予め限定されている、
請求項1に記載の磁気データ処理装置。 - 前記分布指数は前記母集団データ群の分散の関数である、
請求項1または2に記載の磁気データ処理装置。 - 信頼性について合格と判定された前記母集団データ群に基づいて前記磁気データのオフセットを導出するオフセット導出手段をさらに備える、
請求項1から3のいずれか一項に記載の磁気データ処理装置。 - 前記信頼性判定手段は、前記判定基準である単一の閾値と単一の前記分布指数との大小比較に基づいて前記母集団データ群の信頼性について合否を判定する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の磁気データ処理装置。 - 前記磁気センサをさらに備える、
請求項1から5のいずれか一項に記載の磁気データ処理装置。 - 請求項4に記載の磁気データ処理装置と、
前記磁気センサと、
前記オフセットに基づいて前記磁気データを補正する補正手段と、
補正された前記磁気データに基づいて方位を報知する方位報知手段と、
を備えるナビゲーション装置。 - 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を母集団データ群として蓄積し、
前記母集団データ群の分布指数を導出し、
前記分布指数と判定基準とに基づいて前記母集団データ群の信頼性について合否を判定し、
前記母集団データ群の信頼性が合格と判定されると前記判定基準を厳格化し、前記母集団データ群の信頼性が不合格と判定されると前記判定基準を緩和し、
前記母集団データ群の信頼性について合否を判定する度に、前記判定基準を段階的に変更し、前記判定基準が所定範囲に収束すると前記判定基準を固定する、
ことを含む磁気データ処理方法。 - 磁気センサから出力される磁気データを順次入力する処理と、
複数の前記磁気データを母集団データ群として蓄積する処理と、
前記母集団データ群の分布指数を導出する処理と、
前記分布指数と判定基準とに基づいて前記母集団データ群の信頼性について合否を判定する処理と、
前記母集団データ群の信頼性が合格と判定されると前記判定基準を厳格化し、前記母集団データ群の信頼性が不合格と判定されると前記判定基準を緩和し、前記母集団データ群の信頼性について合否を判定する度に、前記判定基準を段階的に変更し、前記判定基準が所定範囲に収束すると前記判定基準を固定する処理とを、
コンピュータに実行させる磁気データ処理プログラム。
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