JPH10185608A - Attitude detection apparatus - Google Patents

Attitude detection apparatus

Info

Publication number
JPH10185608A
JPH10185608A JP34024796A JP34024796A JPH10185608A JP H10185608 A JPH10185608 A JP H10185608A JP 34024796 A JP34024796 A JP 34024796A JP 34024796 A JP34024796 A JP 34024796A JP H10185608 A JPH10185608 A JP H10185608A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
information
attitude
detecting
sensor
detected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP34024796A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3576728B2 (en
Inventor
Yasuhiro Tamura
泰弘 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
A PLUS KK
Plus Kk A
Original Assignee
A PLUS KK
Plus Kk A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by A PLUS KK, Plus Kk A filed Critical A PLUS KK
Priority to JP34024796A priority Critical patent/JP3576728B2/en
Publication of JPH10185608A publication Critical patent/JPH10185608A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3576728B2 publication Critical patent/JP3576728B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Navigation (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an attitude detection apparatus small and always capable of detecting attitude information of an object to be detected with high precision at any place on the earth. SOLUTION: An attitude information detecting section 2 which detects attitude information of an object to be detected, and an arithmetic processing section 3 which calculates, by operations, angle information according to the attitude of the object to be detected based on attitude information detected by this attitude information detecting section 2, are provided, and this arithmetic processing section 3 is so constituted that it provides correcting section 33 which enables correction of angle information by providing the correction to the referring attitude information gained in the attitude information detecting section 2, considering geomagnetism.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、物体や人の姿勢
(傾斜角度,回転角度など)を検出する姿勢検出装置に
関し、例えば、人の操作(姿勢)に応じて画面(ディス
プレイ)上の表示物の位置や傾斜角,回転角などを制御
するヘッドマウントディスプレイ体感ゲームや、ロボッ
トの姿勢制御,全自動走行システム,ナビゲーションシ
ステムなどに用いて好適な、姿勢検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a posture detecting device for detecting the posture (inclination angle, rotation angle, etc.) of an object or a person, for example, a display on a screen (display) according to the operation (posture) of the person. The present invention relates to a posture detection device suitable for use in a head-mounted display bodily sensation game for controlling the position, inclination angle, rotation angle, and the like of an object, posture control of a robot, a fully automatic traveling system, a navigation system, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図25は従来の姿勢検出装置としての3
軸モーションセンサの一例を示す模式的斜視図である
が、この図25に示す3軸モーションセンサ100は、
傾斜角センサ103,磁気センサ104及びCPU10
5を有して構成されている。なお、ここでは、傾斜角セ
ンサ103が基板101上に配置され、磁気センサ10
4及びCPU105が基板102に配置されている。ま
た、全体の寸法は、長さ50mm,幅40mm,高さ5
0mm程度となっている。
2. Description of the Related Art FIG.
FIG. 26 is a schematic perspective view showing an example of an axis motion sensor. The three-axis motion sensor 100 shown in FIG.
Tilt angle sensor 103, magnetic sensor 104, and CPU 10
5. Here, the tilt angle sensor 103 is disposed on the substrate 101 and the magnetic sensor 10
4 and the CPU 105 are arranged on the substrate 102. The overall dimensions are length 50 mm, width 40 mm, height 5
It is about 0 mm.

【0003】ここで、傾斜角センサ103は、シリコン
液などの液体や振り子を内蔵し、取り付けられている物
体や人などの検出対象物が地表水平面に対して傾むいた
ときに、液体の抵抗値に変化が生じたり振り子の位置に
変化が生じるような機構を有するものであり、磁気セン
サ104は、地磁気(地磁気ベクトル)を検出するもの
である。
Here, the tilt angle sensor 103 has a built-in liquid such as a silicon liquid and a pendulum. When an object to be detected such as an attached object or a person is tilted with respect to the surface of the ground, the resistance of the liquid is measured. The magnetic sensor 104 has a mechanism that causes a change in the value or a change in the position of the pendulum. The magnetic sensor 104 detects geomagnetism (a geomagnetic vector).

【0004】また、CPU105は、傾斜角センサ10
3で得られる液体の抵抗値変化や振り子の位置変化を基
に、検出対象物の傾斜角を算出するとともに、地磁気セ
ンサ104で検出された地磁気に基づいて、検出対処物
の回転角を算出するものである。これにより、上述の3
軸モーションセンサは、例えば図26(a)に示すよう
に地表水平面をX−Y平面(ただし、ここではX軸方向
が左右、Y軸方向が前後とする)、地表水平面に対して
垂直方向(上下)をZ軸と座標系を仮定すると、傾斜角
センサ103によって、検出対象物のX軸回りの回転
(傾斜)角度〔ピッチ:図26(b),図27(b)参
照〕,Y軸回りの回転(傾斜)角度〔ロール:図26
(b),図27(c)参照〕を検出し、磁気センサ10
4によって、Z軸回りの回転角度〔ヨウ角:図26
(b),図27(a)参照〕を検出することが可能にな
り、ピッチ,ロール,ヨウ角の3軸情報(検出対象物の
姿勢情報)を得ることができる。ただし、この場合は、
磁北を絶対0度としてヨウ角を検出するように定義して
いる。
[0004] The CPU 105 includes a tilt angle sensor 10.
The tilt angle of the object to be detected is calculated based on the change in the resistance value of the liquid and the change in the position of the pendulum obtained in step 3, and the rotation angle of the object to be detected is calculated based on the geomagnetism detected by the geomagnetic sensor 104. Things. Thereby, the above 3
For example, as shown in FIG. 26A, the axis motion sensor sets the surface horizontal plane to an XY plane (here, the X axis direction is left and right, and the Y axis direction is front and rear), and the vertical direction to the surface horizontal plane ( Assuming the Z axis and the coordinate system as the (up and down) directions, the inclination angle sensor 103 detects the rotation (tilt) angle of the detection object about the X axis [pitch: see FIGS. Around rotation (tilt) angle [Roll: FIG. 26
(B), see FIG. 27 (c)].
4, the rotation angle around the Z axis [Yaw angle: FIG.
(B) and FIG. 27 (a)] can be detected, and three-axis information of the pitch, roll, and yaw angle (posture information of the detection target) can be obtained. However, in this case,
It is defined to detect the iodine angle with magnetic north as absolute 0 degrees.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の3軸モーションセンサ100では、以下のよ
うな課題が生じる。 磁気センサ104で検出する地磁気には、地域(地球
の緯度,経度)毎に偏差,傾差が有り水平力も異なるた
め、地域毎に異なる俯角(地表水平面と地磁気ベクトル
のなす角度)が生じる。従って、地磁気を利用して検出
するヨウ角に対しては各地域において地磁気の偏差,傾
差,水平力を考慮した補正を行なわなければ、ヨウ角の
逆転現象が生じてしまう。
However, such a conventional three-axis motion sensor 100 has the following problems. The geomagnetism detected by the magnetic sensor 104 has deviations and inclinations for each region (latitude and longitude of the earth) and different horizontal forces, so that a different depression angle (an angle formed by a surface horizontal plane and a geomagnetic vector) occurs for each region. Therefore, if the yaw angle detected by using the geomagnetism is not corrected in consideration of the geomagnetic deviation, the inclination, and the horizontal force in each region, a reversal phenomenon of the yaw angle occurs.

【0006】傾斜センサ103には液体方式,機械
(振り子)方式が用いられているので、液体や振り子の
変化が安定するまでに時間がかかりデータが安定しない
ため、CPU105で補正処理を行なっても信頼性のな
いデータが一定時間出力されるてしまう可能性がある。
従って、この3軸モーションセンサ100を画面指示装
置に使用した場合には表示画面上で船酔い現象などが生
じ、位置決め装置に使用した場合には方向指示間違いな
どが生じてしまうことになる。
Since the liquid sensor and the mechanical (pendulum) method are used for the tilt sensor 103, it takes time for the change of the liquid and the pendulum to stabilize, and the data is not stable. Unreliable data may be output for a certain period of time.
Therefore, when the three-axis motion sensor 100 is used for a screen pointing device, a seasickness phenomenon or the like occurs on a display screen, and when the three-axis motion sensor 100 is used for a positioning device, a wrong direction indication or the like occurs.

【0007】傾斜センサ103に液体方式,機械(振
り子)方式を用いているので、センサ100全体の大き
さが増大してしまっている。 本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、小
型で、検出対象物の姿勢情報を地球上のどの地域におい
ても常に高精度に検出することができる、姿勢検出装置
を提供することを目的とする。
Since the liquid sensor and the mechanical (pendulum) sensor are used for the tilt sensor 103, the size of the entire sensor 100 is increased. The present invention has been made in view of such a problem, and provides a posture detecting device which is small and can always detect posture information of a detection target object with high accuracy in any region on the earth. With the goal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明の姿勢検出装置は、被検出対象物の姿勢情報を
検出する姿勢情報検出部と、この姿勢情報検出部で検出
された姿勢情報に基づいて、被検出対象物の姿勢に応じ
た角度情報を演算により算出する演算処理部とをそな
え、演算処理部が、姿勢情報検出部で得られた姿勢情報
に対して地磁気を考慮した補正を施すことにより上記の
角度情報を補正しうる補正部をそなえて構成されている
ことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an attitude detecting apparatus for detecting an attitude of an object to be detected, and an attitude information detecting section for detecting an attitude of the object to be detected. An arithmetic processing unit that calculates angle information according to the attitude of the detected object based on the attitude information is provided, and the arithmetic processing unit considers geomagnetism for the attitude information obtained by the attitude information detection unit. It is characterized by comprising a correction unit capable of correcting the angle information by performing the correction described above.

【0009】また、請求項2記載の本発明の姿勢検出装
置は、上記請求項1記載の構成において、姿勢情報検出
部が、地磁気による磁界強度を検出する磁気検出部と、
被検出対象物の地表水平面に対する傾斜を検出する傾斜
検出部とをそなえるとともに、演算処理部が、磁気検出
部での検出結果に基づき被検出対象物の地表水平面上で
の回転角情報を演算により算出する回転角演算部と、傾
斜検出部での検出結果に基づき被検出対象物の地表水平
面に対する傾斜角情報を演算により算出する傾斜角演算
部とをそなえ、且つ、補正部が、傾斜角演算部により得
られた傾斜角情報に基づいて磁気検出部で検出された上
記の磁界強度情報を地表水平面上での磁界強度情報に変
換することにより、回転角演算部において得られる回転
角情報を補正しうるように構成されていることを特徴と
している。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an attitude detecting apparatus according to the first aspect, wherein the attitude information detecting section detects a magnetic field intensity due to terrestrial magnetism;
An inclination detection unit that detects an inclination of the detected object with respect to the surface horizontal plane, and a calculation processing unit calculates rotation angle information of the detected object on the surface horizontal plane based on the detection result of the magnetic detection unit by calculation. A rotation angle calculation unit for calculating, and a tilt angle calculation unit for calculating tilt angle information of the detected object with respect to the surface horizontal plane based on the detection result of the tilt detection unit, and the correction unit calculates the tilt angle. The rotation angle information obtained by the rotation angle calculation unit is corrected by converting the magnetic field intensity information detected by the magnetic detection unit based on the inclination angle information obtained by the unit into magnetic field intensity information on the surface horizontal plane. It is characterized by being constituted so that it can be performed.

【0010】さらに、請求項3記載の本発明の姿勢検出
装置は、上記請求項2記載の構成において、磁気検出部
が、励磁コイルとして機能する環状コイルパターンを有
する第1シート状コイル部材と、磁界の飽和状態を検出
するための直線状コイルパターンを有しこの直線状コイ
ルパターンが第1シート状コイル部材の環状コイルパタ
ーンを横切るように第1シート状コイル部材の一方の面
側に配置される第2シート状コイル部材と、磁界の飽和
状態を検出するための直線状コイルパターンを有しこの
直線状コイルパターンが第2シート状コイル部材の直線
状コイルパターンと交差するように該第2シート状コイ
ル部材の一方の面側に配置される第3シート状コイル部
材とをそなえて構成されていることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the attitude detecting apparatus according to the second aspect, wherein the magnetic detecting section has a first sheet-like coil member having an annular coil pattern functioning as an exciting coil. A linear coil pattern for detecting a saturation state of the magnetic field, the linear coil pattern being disposed on one surface side of the first sheet coil member so as to cross the annular coil pattern of the first sheet coil member; A second sheet-like coil member, and a linear coil pattern for detecting a saturated state of the magnetic field. The second coil member is disposed such that the linear coil pattern intersects the linear coil pattern of the second sheet-like coil member. It is characterized by comprising a third sheet-shaped coil member disposed on one surface side of the sheet-shaped coil member.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明の一実施形態にかか
る姿勢検出装置としての3軸モーションセンサの外観を
模式的に示す図、図2はこの図1におけるA矢視図、図
3は図1におけるB矢視図であるが、これらの図1〜図
3において、1は3軸モーションセンサ、2Aは基板型
のフラックスゲートセンサ、2Bは傾斜センサ、3はC
PU、4は上記の傾斜センサ2B,CPU3などが配置
されるコントロール基板、5は外部接続端子部、6はフ
ラックスゲートセンサ2Aとコントロール基板4とを平
行に保つように接続するための支柱である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view schematically showing the appearance of a three-axis motion sensor as a posture detecting device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view as viewed from an arrow A in FIG. 1, and FIG. 1 to 3, 1 is a three-axis motion sensor, 2A is a substrate-type fluxgate sensor, 2B is an inclination sensor, and 3 is C
PU, 4 is a control board on which the above-mentioned inclination sensor 2B, CPU 3 and the like are arranged, 5 is an external connection terminal, and 6 is a column for connecting the flux gate sensor 2A and the control board 4 so as to keep them parallel. .

【0012】そして、本実施形態の3軸モーションセン
サ1は、その機能に着目すると、図4に示すように構成
されており、本実施形態では、本センサ1が取り付けら
れる被検出対象物のピッチ,ロール,ヨウ角〔図27
(a)〜図27(c)参照〕などの姿勢情報を検出する
ための姿勢情報検出部2として、フラックスゲートセン
サ2Aと傾斜センサ2Bとをそなえて構成されている。
Focusing on the function, the three-axis motion sensor 1 of the present embodiment is configured as shown in FIG. 4. In the present embodiment, the pitch of the detection target to which the sensor 1 is attached is set. , Roll, yaw angle [Fig.
(See (a) to FIG. 27 (c)]). The attitude information detecting section 2 for detecting attitude information includes a flux gate sensor 2A and an inclination sensor 2B.

【0013】ここで、フラックスゲートセンサ(磁気検
出部)2Aは、地磁気による磁界強度を検出するもので
あり、傾斜センサ(傾斜検出部)2Bは、被検出対象物
の地表水平面に対する傾斜を検出するものであり、CP
U(演算処理部)3は、これらの各センサ2A,2Bで
検出された姿勢情報に基づいて、被検出対象物の姿勢に
応じた角度情報(ピッチ,ロール,ヨウ角)を演算によ
り算出するものであるが、ここでは、各センサ2A,2
Bで得られた情報に対して地磁気を考慮した補正を施す
ことにより上記のヨウ角を補正しうるようになってい
る。
Here, the flux gate sensor (magnetic detection unit) 2A detects the magnetic field intensity due to the terrestrial magnetism, and the inclination sensor (inclination detection unit) 2B detects the inclination of the object to be detected with respect to the surface horizontal plane. And CP
The U (arithmetic processing unit) 3 calculates angle information (pitch, roll, yaw angle) corresponding to the posture of the detection target based on the posture information detected by the sensors 2A and 2B. However, here, each sensor 2A, 2A
The above-mentioned yaw angle can be corrected by performing a correction in consideration of the geomagnetism on the information obtained in B.

【0014】このため、CPU3は、この図4に示すよ
うに、傾斜角演算部31,回転角演算部32および補正
部33をそなえて構成されており、回転角演算部31
は、フラックスゲートセンサ2Aでの検出結果に基づき
被検出対象物の地表水平面上でのヨウ角(回転角情報)
を演算により算出するものであり、傾斜角演算部32
は、傾斜センサ2Bでの検出結果に基づき被検出対象物
の地表水平面に対するピッチ,ロール(傾斜角情報)を
演算により算出するものである。
For this reason, as shown in FIG. 4, the CPU 3 includes an inclination angle calculator 31, a rotation angle calculator 32, and a correction unit 33.
Is the yaw angle (rotation angle information) of the detected object on the surface horizontal plane based on the detection result of the flux gate sensor 2A.
Is calculated by the calculation.
Calculates the pitch and roll (inclination angle information) of the detection target object with respect to the horizontal surface based on the detection result of the inclination sensor 2B by calculation.

【0015】また、補正部33は、上述の傾斜角演算部
32により得られたピッチ,ロールに基づいてフラック
スゲートセンサ2Aで検出された磁界強度情報を、後述
する座標変換処理により地表水平面上での磁界強度情報
に変換することによって、回転角演算部31において得
られるヨウ角を補正するものである。次に、図5は上述
のフラックスゲートセンサ2Aの構成を模式的に示す図
であるが、この図5に示すように、本実施形態のフラッ
クスゲートセンサ2Aは、それぞれ2枚ずつのエポキシ
基板6′,7,8とリング状に形成され電流を与えられ
ることにより励磁コイルとして機能するアモルファスコ
ア9とが積層されて構成されている。なお、ここでは、
エポキシ基板6′,7,8にはガラス製のものを用いて
いるものとする。
The correction section 33 converts the magnetic field strength information detected by the flux gate sensor 2A based on the pitch and roll obtained by the above-described inclination angle calculation section 32 on a horizontal surface of the surface by coordinate conversion processing described later. The yaw angle obtained in the rotation angle calculator 31 is corrected by converting the information into the magnetic field strength information. Next, FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the above-described flux gate sensor 2A. As shown in FIG. 5, the flux gate sensor 2A of the present embodiment has two epoxy substrates 6 each. , 7, 8 and an amorphous core 9 formed in a ring shape and supplied with a current to function as an exciting coil. Here,
The epoxy substrates 6 ', 7, 8 are made of glass.

【0016】そして、この図5に示すように、エポキシ
基板(第3シート状コイル部材)6′上には、磁界の飽
和状態を検出するための直線状のコイルパターン10が
エッチングにより形成されており、エポキシ基板(第2
シート状コイル部材)7上には、上記のコイルパターン
10とは交差(直交)する方向に同様の直線状のコイル
パターン11がエッチングにより形成されている。
As shown in FIG. 5, a linear coil pattern 10 for detecting the saturation state of the magnetic field is formed on the epoxy substrate (third sheet coil member) 6 'by etching. And the epoxy substrate (second
On the sheet-shaped coil member 7, a similar linear coil pattern 11 is formed by etching in a direction intersecting (perpendicular to) the coil pattern 10.

【0017】また、エポキシ基板8上には、複数の直線
状のコイルパターン12がエッチングにより環状に形成
されており、アモルファスコア(第1シート状コイル部
材)9には、トロイダルコイルのようなエッチングパタ
ーンが形成されて、励磁コイルとして機能するようにな
っている。なお、ここでは、上記の各エッチング(コイ
ル)パターンはそのエッチング幅が数ミクロンオーダと
なるよう形成されている。
On the epoxy substrate 8, a plurality of linear coil patterns 12 are formed in a ring shape by etching, and the amorphous core (first sheet-shaped coil member) 9 has an etching like a toroidal coil. A pattern is formed so as to function as an exciting coil. Here, each of the above-mentioned etching (coil) patterns is formed such that its etching width is on the order of several microns.

【0018】つまり、本実施形態のフラックスゲートセ
ンサ2Aは、アモルファスコア9と、直線状コイルパタ
ーン11を有しこの直線状コイルパターン11がアモル
ファスコア9のコイルパターンを横切るようにアモルフ
ァスコア9の両面側に配置されるエポキシ基板7と、直
線状コイルパターン10を有しこの直線状コイルパター
ン10がエポキシ基板7の直線状コイルパターン11と
交差するようにエポキシ基板7の一方の面側に配置され
るエポキシ基板6′とをそなえて構成されている。
That is, the flux gate sensor 2A of the present embodiment has the amorphous core 9 and the linear coil pattern 11, and the linear coil pattern 11 traverses the coil pattern of the amorphous core 9. And a linear coil pattern 10 disposed on one side of the epoxy substrate 7 such that the linear coil pattern 10 intersects the linear coil pattern 11 of the epoxy substrate 7. And an epoxy substrate 6 '.

【0019】これにより、本フラックスゲートセンサ2
Aは、アモルファスコア9が励磁されて生じる磁界強度
の情報を互いに交差する直線状コイルパターン10,1
1で測定することにより、地磁気の方向性を得ることが
できる。このように、本実施形態のフラックスゲートセ
ンサ2Aは、エッチング技術を用いて磁気センサとして
必要なコイルパターンを形成することにより、従来のよ
うなコイル形成ための巻線技術を必要としないので、巻
線のムラや巻線圧による感度の変化がなく、その精度を
ミクロンオーダで管理することができる。この結果、本
フラックスゲートセンサ2Aは、磁気検出性能を維持し
ながら極めて薄く形成され、3軸モーションセンサ1全
体の大きさが大幅に小型化されている。
Thus, the present fluxgate sensor 2
A shows linear coil patterns 10 and 1 intersecting each other with information on magnetic field strength generated when the amorphous core 9 is excited.
By measuring at 1, the geomagnetic directionality can be obtained. As described above, the flux gate sensor 2A of the present embodiment does not require the conventional winding technology for forming a coil by forming a coil pattern required as a magnetic sensor by using the etching technology. There is no variation in sensitivity due to wire irregularities or winding pressure, and the accuracy can be controlled on the order of microns. As a result, the fluxgate sensor 2A is formed extremely thin while maintaining the magnetic detection performance, and the size of the entire three-axis motion sensor 1 is greatly reduced.

【0020】なお、上述のアモルファスコア9は必ずし
も図5に示すようにリング状に形成する必要はなく、例
えば平板状など他の形状に形成してもよい。また、上記
のエポキシ基板6′,7,8は、いずれもエッチング可
能な材料であればガラス製のものではなくプラスチック
製のものを用いてもよい。次に、図6は上述の傾斜セン
サ2Bの要部の構成を示すブロック図であるが、この図
6に示すように、本実施形態の傾斜センサ2Bは、独立
した固定極板21,22と印加される加速度に応答して
作動するメイン・ビーム23に取り付けられたセンター
極板24とを有し、固定極板21,22,センタ極板2
4により2つの容量(CS1,CS2)が形成されるよ
うに構成されている。
The above-mentioned amorphous core 9 does not necessarily need to be formed in a ring shape as shown in FIG. 5, but may be formed in another shape such as a flat plate shape. The epoxy substrates 6 ', 7, and 8 may be made of plastic instead of glass as long as they can be etched. Next, FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a main part of the above-described tilt sensor 2B. As shown in FIG. 6, the tilt sensor 2B according to the present embodiment includes independent fixed pole plates 21 and 22. A center electrode 24 mounted on a main beam 23 operable in response to an applied acceleration;
4, two capacitors (CS1, CS2) are formed.

【0021】これにより、この傾斜センサ2Bでは、例
えば図7に示すように、被検出対象物が地表水平面に対
して傾斜することにより傾斜センサ2Bに加速度が加わ
るとメイン・ビーム23が作動する。すると、上記の2
つの容量値CS1,CS2にミスマッチが生じ、この結
果、地表水平面に対する傾斜に応じた電流がセンター極
板24に流れるので、この電流値を傾斜検出情報として
CPU3に供給すれば、前述の傾斜角演算部32におい
て必要な傾斜角情報(ピッチ,ロール)が検出されるこ
とになる。
Thus, in the tilt sensor 2B, as shown in FIG. 7, for example, the main beam 23 is activated when acceleration is applied to the tilt sensor 2B when the object to be detected is tilted with respect to the horizontal surface. Then, the above 2
A mismatch occurs between the two capacitance values CS1 and CS2. As a result, a current corresponding to the inclination with respect to the surface horizontal plane flows through the center electrode plate 24. If this current value is supplied to the CPU 3 as inclination detection information, the above-described inclination angle calculation is performed. The required inclination angle information (pitch, roll) is detected in the section 32.

【0022】つまり、本傾斜センサ2Bは、上述のごと
く容量の変化を利用して傾斜情報を検出できるようにす
ることで、IC化を図っており、これにより、さらに3
軸モーションセンサ1全体の規模を大幅に小型化してい
るのである。なお、本3軸モーションセンサ1の寸法
は、ここでは図1に示すように長さ45mm,幅30m
m,高さ8.5mm程度となっている。
That is, the tilt sensor 2B is designed to be integrated as an IC by enabling the tilt information to be detected by utilizing the change in capacitance as described above.
The size of the entire axis motion sensor 1 is greatly reduced. The dimensions of the three-axis motion sensor 1 are 45 mm in length and 30 m in width as shown in FIG.
m and a height of about 8.5 mm.

【0023】以下、上述のごとく構成された本実施形態
の3軸モーションセンサ1の動作について、図24に示
すフローチャート(ステップS1〜S5)を参照しなが
ら説明する。まず、フラックスゲートセンサ2Aは、地
磁気による磁界強度を検出している(ステップS1)。
そして、検出された磁界強度情報はCPU3へ与えら
れ、CPU3では、この磁界強度情報を基に回転角演算
部31によりヨウ角を算出するが、このとき、前述した
ように地磁気には地域によって傾差,偏差,水平力など
があり、また、フラックスゲートセンサ2Aの傾斜角に
よっては地磁気を検出できない場合あるので、補正部3
3によって補正処理を行なう。
Hereinafter, the operation of the three-axis motion sensor 1 according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart (steps S1 to S5) shown in FIG. First, the flux gate sensor 2A detects the magnetic field intensity due to the terrestrial magnetism (Step S1).
Then, the detected magnetic field strength information is provided to the CPU 3, and the CPU 3 calculates the yaw angle by the rotation angle calculation unit 31 based on the magnetic field strength information. There is a difference, a deviation, a horizontal force, and the like, and geomagnetism cannot be detected depending on the inclination angle of the flux gate sensor 2A.
3 is used to perform a correction process.

【0024】この補正処理は、傾斜センサ2Bで得られ
る傾斜検出情報に基づいて行なわれる。傾斜センサ2B
では、3軸モーションセンサ1が取り付けられている被
検出対象物が地表水平面に対して傾斜すると、その傾斜
に応じた電流値などの傾斜検出情報が得られる(ステッ
プS2)。得られた情報はCPU3へ供給され、CPU
3では、この傾斜検出情報を基に傾斜演算部32により
ピッチ,ロールを所定の演算により算出して出力する
(ステップS3)。
This correction process is performed based on tilt detection information obtained by the tilt sensor 2B. Tilt sensor 2B
When the object to be detected to which the three-axis motion sensor 1 is attached is inclined with respect to the horizontal surface, inclination detection information such as a current value corresponding to the inclination is obtained (step S2). The obtained information is supplied to the CPU 3 and the CPU 3
In 3, the pitch and roll are calculated by a predetermined calculation based on the tilt detection information and output by the tilt calculator 32 (step S3).

【0025】そして、補正部33は、これらのピッチ,
ロールを基に下記に示す座標変換処理を行なうことによ
り、フラックスゲートセンサ2Aで検出された磁界強度
情報を地表水平面上での磁界強度情報に変換(座標変
換)して、これらの傾差,偏差,水平力の影響が無い状
態にする(ステップS4)。この結果、回転角演算部3
1では、補正後の磁界強度情報に基づいて演算処理が行
なわれ、常に正しい高精度なヨウ角が算出される(ステ
ップS5)。
The correction section 33 calculates the pitch,
By performing the following coordinate conversion process based on the roll, the magnetic field intensity information detected by the flux gate sensor 2A is converted into magnetic field intensity information on the surface horizontal plane (coordinate conversion), and these inclinations and deviations are converted. Then, a state where there is no influence of the horizontal force is set (step S4). As a result, the rotation angle calculation unit 3
In step 1, arithmetic processing is performed based on the corrected magnetic field strength information, and a correct and accurate yaw angle is always calculated (step S5).

【0026】ここで、上述の座標変換処理について詳述
する。 (A)座標変換の一般的な演算手法 例えば、図8に示すように、空間中に設定された固定座
標系を(xh,yh,zh)とし、この座標系をxh軸
回りにφ、yh軸回りにθだけ回転させたときの座標系
を(x,y,z)と仮定する。ただし、各回転角の正負
はこの図8中に示すように設定する。
Here, the above-described coordinate conversion processing will be described in detail. (A) General operation method of coordinate transformation For example, as shown in FIG. 8, a fixed coordinate system set in space is (xh, yh, zh), and this coordinate system is φ, yh around the xh axis. It is assumed that the coordinate system when rotated about the axis by θ is (x, y, z). However, the sign of each rotation angle is set as shown in FIG.

【0027】まず、この(xh,yh,zh)座標系に
おいて磁束ベクトルH(→)=(HXH,HYH,HZ
H)を考える。(x,y,z)座標系において、このベ
クトルH(→)は、H(→)=(HX,HY,HZ)と
表現される。従って、(xh,yh,zh)座標系から
(x,y,z)座標系への変換は、
First, in this (xh, yh, zh) coordinate system, the magnetic flux vector H (→) = (HXH, HYH, HZ)
H). In the (x, y, z) coordinate system, the vector H (→) is expressed as H (→) = (HX, HY, HZ). Therefore, the conversion from the (xh, yh, zh) coordinate system to the (x, y, z) coordinate system is

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】で表される。また、逆に、(x,y,z)
座標系から(xh,yh,zh)座標系への変換は、
## EQU2 ## Conversely, (x, y, z)
The transformation from the coordinate system to the (xh, yh, zh) coordinate system is

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】で表される。実際の状態として、(xh,
yh,zh)座標系を地表面の座標系(重力が「−z」
方向)と考えると、(x,y,z)座標系は例えば船と
考えられる。このとき、ベクトルH(→)を地磁気と考
えると、 HZH≒0 ・・・(3) と近似できる。従って、ベクトルH(→)の大きさ、即
ち、フラックスゲートセンサ2Aの水平時の振幅,φ,
θが分かると、(1)式よりHZを計算できる。
## EQU1 ## As an actual state, (xh,
yh, zh) coordinate system on the ground surface (gravity is "-z"
(Direction), the (x, y, z) coordinate system can be considered, for example, a ship. At this time, if the vector H (→) is considered to be geomagnetism, it can be approximated as HZH 0 (3). Therefore, the magnitude of the vector H (→), that is, the horizontal amplitude of the fluxgate sensor 2A, φ,
Once θ is known, HZ can be calculated from equation (1).

【0032】 HZ=−HXHsinθ+HYH・cosθ・sinφ ・・・(4) マトリックスの式(2)を展開すると、 HXH=HXcosθ+HYsinθ・sinφ−HZsinθ・cosφ ・・・(5) HYH=HY・cosφ+HZ・sinφ ・・・(6) HZH=HXsinθ−HYcosθ・sinφ+HZcosθ・cosφ ・・・(7) となる。HZ = −HXH sin θ + HYH · cos θ · sin φ (4) By expanding the equation (2) of the matrix, HXH = HX cos θ + HY sin θ · sin φ−HZ sin θ · cos φ (5) HYH = HY · cos φ + HZ · sin φ · .. (6) HZH = HX sin θ−HY cos θ · sin φ + HZ cos θ · cos φ (7)

【0033】cosφ=C1,cosθ=C2,sin
φ=S1,sinθ=S2として、式(4)を式(5)
に代入すると、 HXH=HX・C2+HY・S2・S1 −(−HXH・S2+HYH・C2・S1)・C1・S2 =HX・C2+HY・S1・S2+HXH・C1・S22 −HYH・C1・C2・S1・S2 ・・・(8) 式(4)を式(6)に代入すると、 HYH=HY・C1+(−HYH・S2+HYH・C2・S1)・S1 =HY・C1−HXH・S1・S2+HYH・C2・S12 ・・・(9) 式(8)をHXHについて整理すると、
Cos φ = C1, cos θ = C2, sin
Assuming that φ = S1 and sin θ = S2, the equation (4) is replaced by
HXH = HX · C2 + HY · S2 · S1 − (− HXH · S2 + HYH · C2 · S1) · C1 · S2 = HX · C2 + HY · S1 · S2 + HXH · C1 · S2 2 -HYH · C1 · C2 · S1 · S2 ... (8) By substituting equation (4) into equation (6), HYH = HY · C1 + (− HYH · S2 + HYH · C2 · S1) · S1 = HY · C1−HXH · S1 · S2 + HYH · C2 · S1 2 ... (9) When formula (8) is rearranged for HXH,

【0034】[0034]

【数3】 (Equation 3)

【0035】式(9)をHXHについて整理すると、When formula (9) is rearranged for HXH,

【0036】[0036]

【数4】 (Equation 4)

【0037】式(10),式(11)を結合して、HY
Hについて整理すると、
By combining equations (10) and (11), HY
Arranging about H,

【0038】[0038]

【数5】 (Equation 5)

【0039】式(8)をHYHについて整理すると、When formula (8) is rearranged for HYH,

【0040】[0040]

【数6】 (Equation 6)

【0041】式(9)をHYHについて整理すると、When formula (9) is arranged for HYH,

【0042】[0042]

【数7】 (Equation 7)

【0043】式(13),式(14)を結合して、HX
Hについて整理すると、
By combining equations (13) and (14), HX
Arranging about H,

【0044】[0044]

【数8】 (Equation 8)

【0045】式(7)と式(3)より再計算すると、When recalculated from equations (7) and (3),

【0046】[0046]

【数9】 (Equation 9)

【0047】式(5)に式(16)を代入して整理する
と、
Substituting equation (16) into equation (5) and rearranging,

【0048】[0048]

【数10】 (Equation 10)

【0049】ここで、C22 +S22 =cos2 θ +
sin2 =1より、 HXH=HX/C2 ・・・(17) 式(6)に式(16)を代入して整理すると、
Here, C2 2 + S2 2 = cos 2 θ +
From sin 2 = 1, HXH = HX / C2 (17) Substituting equation (16) into equation (6) and rearranging:

【0050】[0050]

【数11】 [Equation 11]

【0051】次に、逆変換式の立て直しを行なう。 HXH=HX・C2−HZ・S2・・・(19) HYH=HX・S1・S2−HY・C1+HZ・C1・C2・・・(20) HZH=HX・C1・S2−HY・S1+HZ・C1・C2・・・(21) 式(21)でHZH=0として、HZを求めると、Next, the reverse conversion formula is reestablished. HXH = HX · C2-HZ · S2 (19) HYH = HX · S1 · S2-HY · C1 + HZ · C1 · C2 (20) HZH = HX · C1 · S2-HY · S1 + HZ · C1 · C2 (21) When HZH = 0 in equation (21), HZ is obtained.

【0052】[0052]

【数12】 (Equation 12)

【0053】式(19)に式(22)を代入して整理す
ると、
Substituting equation (22) into equation (19) and rearranging,

【0054】[0054]

【数13】 (Equation 13)

【0055】式(20)に式(22)を代入して整理す
ると、
Substituting equation (22) into equation (20) and rearranging,

【0056】[0056]

【数14】 [Equation 14]

【0057】(B)基本定義 図9に示すような基準となる座標系(xh,yh,z
h)を基準座標系とする。この基準座標系を例えば図1
0(a),図10(b)に示すようにxh軸を中心にφ
だけ回転させた座標系を(x′,y′,z′)とし座標
系1とする。このとき、ベクトルp(→)を基準座標系
ではp(→)=(xh,yh,zh)、座標系1ではp
(→)=(x′,y′,z′)とすると、この間の関係
はマトリックス表現で、
(B) Basic Definition A coordinate system (xh, yh, z
h) is a reference coordinate system. This reference coordinate system is shown in FIG.
0 (a) and φ around the xh axis as shown in FIG.
Let the coordinate system rotated by (x ′, y ′, z ′) be the coordinate system 1. At this time, the vector p (→) is expressed as p (→) = (xh, yh, zh) in the reference coordinate system, and p (→ h) in the coordinate system 1.
If (→) = (x ′, y ′, z ′), the relationship between them is expressed in a matrix expression.

【0058】[0058]

【数15】 (Equation 15)

【0059】と表される。次に、基準座標系を例えば図
11(a),図11(b)に示すようにy′軸について
θだけ回転させた座標系(x,y,z)を座標系2とす
る。このとき、ベクトルp(→)を座標系2ではp
(→)=(x,y,z)と表現すると、座標系1と座標
系2との関係のマトリックス表現は、
Is expressed as follows. Next, a coordinate system (x, y, z) obtained by rotating the reference coordinate system by θ with respect to the y ′ axis as shown in FIGS. 11A and 11B is referred to as a coordinate system 2. At this time, the vector p (→) is expressed as p in the coordinate system 2.
Expressing (→) = (x, y, z), the matrix expression of the relationship between the coordinate system 1 and the coordinate system 2 is

【0060】[0060]

【数16】 (Equation 16)

【0061】と表される。式(25),式(26)よ
り、基準座標系と座標系2との関係は、
Is expressed as follows. From the equations (25) and (26), the relationship between the reference coordinate system and the coordinate system 2 is

【0062】[0062]

【数17】 [Equation 17]

【0063】となる。これは、式(1)とφとθの符号
が逆の式である。以後この式(27)を基準に考える。
次に、ベクトルp(→)について、座標系2から座標系
1への逆変換を考えると、
Is obtained. This is an equation in which the signs of φ and θ are opposite to those in equation (1). Hereinafter, consideration will be given based on this equation (27).
Next, considering the inverse transformation from the coordinate system 2 to the coordinate system 1 for the vector p (→),

【0064】[0064]

【数18】 (Equation 18)

【0065】となり、座標系1から基準座標系への逆変
換は、
The inverse transformation from the coordinate system 1 to the reference coordinate system is as follows.

【0066】[0066]

【数19】 [Equation 19]

【0067】となる。従って、座標系2から基準座標系
への変換は、式(28),式(29)より、
Is obtained. Therefore, the conversion from the coordinate system 2 to the reference coordinate system is performed according to equations (28) and (29).

【0068】[0068]

【数20】 (Equation 20)

【0069】となる。 (C)傾斜センサの角度表現 次に、以下では、図12(b)に示すように、上述の傾
斜センサ2Bが座標系2の原点に取り付けられている場
合を考える。なお、図12(a)に示すように基準座標
系においてz(−)方向が重力方向であると考える。こ
のとき、傾斜センサ2Bの出力を、 x軸の回転角度:u y軸の回転角度:v と表現すると、これらの角度u,vは、下記に示すよう
に、基準座標系の(xh,yh)平面が座標系2の
(x,z)平面,(y,z)平面を横切るときの交線と
x,y軸のなす角度と考えられる。
Is obtained. (C) Angle Expression of Tilt Sensor Next, as shown in FIG. 12B, a case where the above-described tilt sensor 2B is attached to the origin of the coordinate system 2 will be considered. It is assumed that the z (-) direction is the direction of gravity in the reference coordinate system as shown in FIG. At this time, when the output of the inclination sensor 2B is expressed as x-axis rotation angle: u y-axis rotation angle: v, these angles u and v are expressed as (xh, yh ) It can be considered as an angle between an x-y axis and an intersection line when the plane crosses the (x, z) plane and the (y, z) plane of the coordinate system 2.

【0070】u:(xh,yh)平面と(y,z)平面
との交線とy軸のなす角度 v:(xh,yh)平面と(x,z)平面との交線とx
軸のなす角度 これらのu,vと前記の座標変換で用いたφ,θとの関
係を考える。まず、φ=0,θ=0では、座標系2は基
準座標系と一致するので、u=0,v=0となることは
明らかである。
U: the angle between the intersection of the (xh, yh) plane and the (y, z) plane and the y axis v: the intersection between the (xh, yh) plane and the (x, z) plane and x
Consider the relationship between these u and v and φ and θ used in the above coordinate transformation. First, when φ = 0 and θ = 0, since the coordinate system 2 matches the reference coordinate system, it is clear that u = 0 and v = 0.

【0071】次に、x軸についてφだけ回転させた座標
系1の中心に傾斜センサ2Bを取り付けた場合を考え
る。この場合は、直感的に、u=−φといえる。ここ
で、(xh,yh)平面に垂直な単位ベクトル(長さ
1)を考えて、座標変換後にz′軸との角度を求めるこ
とで、u,vを求めることができると思われる。式(2
5)より、
Next, consider a case where the inclination sensor 2B is attached to the center of the coordinate system 1 rotated by φ about the x-axis. In this case, it can be intuitively said that u = −φ. Here, considering a unit vector (length 1) perpendicular to the (xh, yh) plane, it is considered that u and v can be obtained by obtaining an angle with the z ′ axis after coordinate conversion. Equation (2
5)

【0072】[0072]

【数21】 (Equation 21)

【0073】 ∴ x′=0,y′=sinφ,z′=cosθ ・・・(31) このとき、図13に示すように、z′軸とベクトルの
y′,z′成分のなす角がuであるので、 u=−tan-1(y′/z′) =−tan-1(sinφ/cosφ) =−tan-1(tanφ) =−φ ・・・(32) 続いて、y′軸についてθだけ回転させた座標系2の中
心に傾斜センサ2Bが取り付けられている場合を考え
る。この場合は、直感的にv=0といえる。また、上記
と同様に、単位ベクトルを考えて、u,vを求めると、
式(27)より、
∴ x ′ = 0, y ′ = sin φ, z ′ = cos θ (31) At this time, as shown in FIG. 13, the angle between the z ′ axis and the y ′, z ′ components of the vector is u = −tan −1 (y ′ / z ′) = tan −1 (sin φ / cos φ) = tan −1 (tan φ) = − φ (32) Then, y ′ Consider a case where the inclination sensor 2B is attached to the center of the coordinate system 2 rotated by θ about the axis. In this case, v = 0 can be said intuitively. Similarly, when u and v are determined in consideration of the unit vector,
From equation (27),

【0074】[0074]

【数22】 (Equation 22)

【0075】 ∴ x=−cosθ・sinθ,y=sinθ,z=cosφ・cosθ ・・・(33) 図14に示すようにz軸よりy,z成分の傾きを求める
と、 u=−tan-1(y/z) =−tan-1〔sinφ/(cosφ・cosθ)〕 =−tan-1(tanφ/cosθ) ・・・(34) 同じく、図15に示すように、z軸よりx,z成分の傾
きを求めると、 v=−tan-1(x/z) =−tan-1〔−(cosφ・sinθ)/(cosφ・cosθ)〕 =−tan-1(−sinθ/cosθ) =−tan-1(−tanθ) =θ ・・・(35) となる。
X x = −cos θ · sin θ, y = sin θ, z = cos φ · cos θ (33) As shown in FIG. 14, when the slopes of the y and z components are obtained from the z axis, u = −tan − 1 (y / z) = tan −1 [sin φ / (cos φ · cos θ)] = tan −1 (tan φ / cos θ) (34) Similarly, as shown in FIG. When the slope of the z component is obtained, v = −tan −1 (x / z) = − tan −1 [− (cos φ · sin θ) / (cos φ · cos θ)] = tan −1 (−sin θ / cos θ) = −tan −1 (−tan θ) = θ (35)

【0076】(D)地磁気ベクトルの座標系2から基準
座標系への変換地磁気ベクトルを(xh,yh,0)と
すると、式(25)より、 x=xh・cosθ+yh・sinφ・sinθ ・・・(36) y=yh・cosφ ・・・(37) z=xh・sinθ−yh・sinφ・cosθ ・・・(38) 式(34)より、 yh=y/cosφ ・・・(39) また、式(36),式(39)より、 x=xh・cosθ+y・sinφ・sinθ/cosφ ∴xh・cosθ=x−y・sinφ・sinθ/(cosφ・cosθ) ∴xh=(x/cosθ)−y・tanφ・tanθ ・・・(40) となる。
(D) Conversion of Geomagnetic Vector from Coordinate System 2 to Reference Coordinate System Assuming that the geomagnetic vector is (xh, yh, 0), from equation (25), x = xh · cos θ + yh · sin φ · sin θ (36) y = yh · cosφ (37) z = xh · sinθ−yh · sinφ · cosθ (38) From equation (34), yh = y / cosφ (39) From Expressions (36) and (39), x = xh · cos θ + y · sin φ · sin θ / cos φ ∴xh · cos θ = x−y · sin φ · sin θ / (cos φ · cos θ) ∴xh = (x / cos θ) −y · Tanφ · tanθ (40)

【0077】別のアプローチとして、式(30)より、 xh=x・cosθ+z・sinθ ・・・(41) yh=x・sinφ・sinθ+y・cosφ−z・sinφ・cosθ ・・・(42) zh=−x・cosφ・sinθ+y・sinφ+z・cosφ・sinθ ・・・(43) 今、zh=0であるから、0=−x・cosφ・sin
θ+y・sinφ+z・cosφ・sinθより、
As another approach, from equation (30), xh = x · cos θ + z · sin θ (41) yh = x · sin φ · sin θ + y · cos φ−z · sin φ · cos θ (42) zh = −x · cosφ · sinθ + y · sinφ + z · cosφ · sinθ (43) Since zh = 0 now, 0 = −x · cosφ · sin
From θ + y · sin φ + z · cos φ · sin θ,

【0078】[0078]

【数23】 (Equation 23)

【0079】式(41),式(44)より、From equations (41) and (44),

【0080】[0080]

【数24】 (Equation 24)

【0081】これは、式(40)同一結果となる。ま
た、式(42),式(44)より、
This is the same result as in equation (40). From equations (42) and (44),

【0082】[0082]

【数25】 (Equation 25)

【0083】これも、式(39)と同一結果となる。
φ,θをu,vに置き換えると、傾斜角センサ2Bの検
出値(u,v)で地磁気ベクトル〔フラックスゲートセ
ンサ2Aの検出値(x,y)〕を基準座標系(地表水平
面)へ座標変換できる。式(34)より、 tan(u)=−tanφ/cosθ ∴tanφ=−cosθ・tan(u) ・・・(47) これを式(46)に代入し、式(35)より、 xh=x/cos(v)+cos(v)・tan(u)・tan(v)・y ・・・(48) また、式(47)を簡略化して、 φ=u・cosθ ・・・(49) として、これを式(39)に代入すると、 yh=y/cos(u・cosv) ・・・(50) CPU3の回転角演算部31は、以上のような座標変換
により補正された地磁気の磁界強度情報を基にヨウ角を
算出する。
This also has the same result as equation (39).
When φ and θ are replaced by u and v, the geomagnetic vector [the detection value (x, y) of the fluxgate sensor 2A] is coordinated to the reference coordinate system (surface horizontal plane) by the detection value (u, v) of the inclination angle sensor 2B. Can be converted. From equation (34), tan (u) = − tan φ / cos θ ∴tan φ = −cos θ · tan (u) (47) This is substituted into equation (46), and from equation (35), xh = x / Cos (v) + cos (v) · tan (u) · tan (v) · y (48) Further, Expression (47) is simplified, and φ = u · cosθ (49) By substituting this into equation (39), yh = y / cos (u · cosv) (50) The rotation angle calculator 31 of the CPU 3 calculates the magnetic field intensity of the terrestrial magnetism corrected by the coordinate conversion as described above. The yaw angle is calculated based on the information.

【0084】なお、上記の座標変換は以下のような演算
により行なってもよい。すなわち、図16に示すよう
に、傾斜センサ2Bが取り付けられている座標系を
(x,y,z)とする。この場合、実際の水平面がyz
平面を横切るときの交線とy軸との角度uが傾斜センサ
の出力データと考えられる。同様に、水平面がxz平面
を横切るときの交線とx軸との角度vが傾斜センサの出
力データと考えられる。なお、この場合、x,y軸から
z軸(+)方向へ正とし、x,y軸と交線が一致する所
を0とする。
The above coordinate conversion may be performed by the following calculation. That is, as shown in FIG. 16, the coordinate system to which the inclination sensor 2B is attached is (x, y, z). In this case, the actual horizontal plane is yz
The angle u between the line of intersection and the y-axis when traversing the plane is considered as output data of the tilt sensor. Similarly, the angle v between the intersection line when the horizontal plane crosses the xz plane and the x-axis is considered as output data of the tilt sensor. In this case, the direction from the x and y axes is positive in the z axis (+) direction, and the point where the x and y axes coincide with the intersection line is 0.

【0085】ここで、地表に固定された基準座標系(x
h,yh,zh)を考えると、xh,yh平面は水平面
に一致する。このとき、z軸とzh軸の関係に注目す
る。図17(a)に示すように、z軸上空から見下げた
ときにz−zhを結んだ線とx軸との角度をαとする。
ただし、x軸と一致したときに0、x軸(+)からy軸
(+)へ+とする。また、図17(b)に示すように、
z軸とzh軸のなす角度をβとする。すると、図18
(a),図18(b)に示すように、αが0のときvに
一致しαが90度のときuにそれぞれ一致することにな
る。
Here, the reference coordinate system (x
h, yh, zh), the xh, yh plane coincides with the horizontal plane. At this time, attention is paid to the relationship between the z axis and the zh axis. As shown in FIG. 17A, the angle between the line connecting z-zh and the x-axis when looking down from above the z-axis is α.
However, when the value coincides with the x-axis, the value is 0, and the value from the x-axis (+) to the y-axis (+) is +. Also, as shown in FIG.
The angle between the z axis and the zh axis is denoted by β. Then, FIG.
As shown in FIGS. 18A and 18B, when α is 0, it matches v, and when α is 90 degrees, it matches u.

【0086】ここで、u,vとα,βの関係を求める。
zh軸と一致する長さ1の単位ベクトル(0,0,1)
を考える。このベクトルのx,z平面に写る影とz軸の
なす角度がvで、yz平面に写る影とz軸のなす角度が
uである。(x,y,z)座標で、このベクトルを表現
すると、図19に示すように、z軸成分とベクトル頂点
との間の長さはsinβ、z軸成分の長さはcosβと
なる。よって、 x=sinβ・cosα y=sinβ・sinα ・・・(51) z=cosβ となる。これより、図20,図21(a),図21
(b)から分かるように、 tan(−v)=sinβ・cosα/cosβ ・・・(52) tan(−u)=sinβ・sinα/cosβ ・・・(53) 式(52),式(53)を変形して、 cosα=tan(−v)/tanβ ・・・(54) sinα=tan(−u)/tanβ ・・・(55) 式(55)を式(54)で割ると、 tanα=tan(−u)/tan(−v) ∴α=tan-1〔tan(−u)/tan(−v)〕 式(54),式(55)を2乗して加算すると、 cos2 α+sin2 α=tan2 (−v)/tan2 β +tan2 (−u)/tan2 β ∴ 1=〔tan2 (−v)+tan2 (−u)〕/tan2 β tan2 β=tan2 (−u)+tan2 (−v) tanβ=(tan2 (−u)+tan2 (−v))1/2 ∴ β=tan-1〔(tan2 (−u)+tan2 (−v))1/2 〕 ・・・(56) となる。
Here, the relationship between u and v and α and β is obtained.
A unit vector of length 1 that matches the zh axis (0, 0, 1)
think of. The angle between the shadow of the vector on the x and z planes and the z axis is v, and the angle between the shadow on the yz plane and the z axis is u. When this vector is expressed by (x, y, z) coordinates, as shown in FIG. 19, the length between the z-axis component and the vector vertex is sin β, and the length of the z-axis component is cos β. Therefore, x = sinβ · cosα y = sinβ · sinα (51) z = cosβ From this, FIGS. 20, 21 (a) and 21
As can be seen from (b), tan (−v) = sinβ · cosα / cosβ (52) tan (−u) = sinβ · sinα / cosβ (53) Equations (52) and (53) ), Cosα = tan (−v) / tanβ (54) sinα = tan (−u) / tanβ (55) By dividing equation (55) by equation (54), tanα = Tan (-u) / tan (-v) ∴α = tan -1 [tan (-u) / tan (-v)] When the equations (54) and (55) are squared and added, cos 2 α + sin 2 α = tan 2 (-v) / tan 2 β + tan 2 (-u) / tan 2 β ∴ 1 = [tan 2 (-v) + tan 2 (-u) ] / tan 2 β tan 2 β = tan 2 (−u) + tan 2 (−v) tan β = (tan 2 (−u) + tan 2 (−v)) 1 / 2∴β = tan −1 [(tan 2 (−u) + tan 2 (−v)) 1/2 ] (56)

【0087】次に、z軸をzh軸に一致させる。z軸を
αだけ回転させた座標系(x′,y′,z′)を考え
る。このとき、zh軸はx′z′平面上にある。(x,
y,z)上の任意のベクトルn(→)を考える。n
(→)は(x,y,z)座標系で(x,y,z)の値を
とるとすると、(x′,y′,z′)座標系では x′=x・cosα+y・sinα y′=−x・sinα+y・cosα ・・・(57) z′=z マトリックス表現で、
Next, the z axis is made to coincide with the zh axis. Consider a coordinate system (x ′, y ′, z ′) in which the z-axis is rotated by α. At this time, the zh axis is on the x'z 'plane. (X,
Consider an arbitrary vector n (→) on (y, z). n
Assuming that (→) takes the value of (x, y, z) in the (x, y, z) coordinate system, x ′ = x · cos α + y · sin α y in the (x ′, y ′, z ′) coordinate system. '= −x · sin α + y · cos α (57) z ′ = z In a matrix expression,

【0088】[0088]

【数26】 (Equation 26)

【0089】となる。次に、図22,図23に示すよう
に、y′軸についてβ回転させた座標を(x″,y″,
z″)とすると、 x″=x′・cosβ−z′・sinβ y″=y′ ・・・(59) z″=x′・sinβ+z′・cosβ マトリックス表現では、
## EQU11 ## Next, as shown in FIGS. 22 and 23, the coordinates rotated β with respect to the y ′ axis are represented by (x ″, y ″,
z ″), x ″ = x ′ · cos β−z ′ · sin β y ″ = y ′ (59) z ″ = x ′ · sin β + z ′ · cos β In the matrix expression,

【0090】[0090]

【数27】 [Equation 27]

【0091】となる。さらに、z″軸について−αだけ
回転させると基準座標系(xh,yh,zh)となる。 xh=x″・cosα−y″・sinα yh=x″・sinα+y″・cosα ・・・(61) zh=0 マトリックス表現で
Is obtained. Further, when the z ″ axis is rotated by −α, the reference coordinate system is (xh, yh, zh). Xh = x ″ · cosα−y ″ · sinα yh = x ″ · sinα + y ″ · cosα (61) ) Zh = 0 In matrix expression

【0092】[0092]

【数28】 [Equation 28]

【0093】となる。以上より、(x,y,z)座標か
ら(xh,yh,zh)を求めると、
Is obtained. From the above, when (xh, yh, zh) is obtained from the (x, y, z) coordinates,

【0094】[0094]

【数29】 (Equation 29)

【0095】展開すると、 xh=x・(cos2 α・cosβ+sin2 α) +y・(cosα・cosβ・sinα−sinα・cosα) −z・cosα・sinβ yh=x・(sinα・cosβ・cosα−cosα・sinα) +y・(sin2 α・cosβ+cos2 α) −z・sinα・sinβ zh=x・sinβ・cosα+y・sinα・sinβ+z・cosβ ・・・(63) となり、整理すると、 xh=x・(cos2 α・cosβ+sin2 α−cos2 α −sin2 α+1)+y・cosα・sinα(cosβ−1) −z・cosα・sinβ =x・〔cos2 α・(cosβ−1)+1〕+・・・(以降省略) =x+cosα・〔x・cosα(cosβ−1) +y・sinα(cosβ−1)−z・sinβ〕 ・・・(64) ∴yh=x・cosα・sinα(cosβ−1) +y(sin2 α・cosβ+cos2 α−cos2 α−sin2 α+1) =x・cosα・sinα(cosβ−1) +y〔sin2 α(cosβ−1)+1〕+z・sinα・sinβ =y+sinα〔x・cosα(cosβ−1) +y・sin(cosβ−1)−z・sinβ〕 ・・・(65) 式(64),式(65)より、xの補正項Δx,yの補
正項Δyは、それぞれ、 Δx=cosα〔x・cosα(cosβ−1) +y・sinα(cosβ−1)−z・sinβ〕 ・・・(66) Δy=sinα〔x・cosα(cosβ−1) +y・sin(cosβ−1)−z・sinβ〕 ・・・(67) と表現される。ここで、ΔTを ΔT=x・cosα(cosβ−1) +y・sin(cosβ−1)−z・sinβ ・・・(68) と定義すると、式(64),式(65)は、 xh=x+Δx=x+cosα・ΔT ・・・(69) yh=y+Δy=y+sinα・ΔT ・・・(70) と表現される。ここで、zh≠0とすると、式(63)
より、 zh=x・sinβ・cosαy・sinα・sinβ+z・cosβ ∴ −z=x(cosα・sinβ/cosβ) +y(sinα・sinβ/cosβ)−zh/cosβ −z・sinβ=x(cosα・sin2 β/cosβ) +y(sinα・sin2 β/cosβ)−zh・sinβ/cosβ
When expanded, xh = x · (cos 2 α · cos β + sin 2 α) + y · (cos α · cos β · sin α−sin α · cos α) −z · cos α · sin β yh = x · (sin α · cos β · cos α−cos α · Sin α) + y · (sin 2 α · cos β + cos 2 α)-z · sin α · sin β zh = x · sin β · cos α + y · sin α · sin β + z · cos β · · · · · · 2 α · cosβ + sin 2 α -cos 2 α -sin 2 α + 1) + y · cosα · sinα (cosβ-1) -z · cosα · sinβ = x · [cos 2 α · (cosβ-1 ) +1 ] + ... (Omitted hereafter) = x + cosα · [x · cosα (cosβ−1) + y · sinα (cosβ−1) −z · sinβ] (64) ∴yh = x · cosα · sinα ( cosβ-1) + y (sin 2 α · cosβ + cos 2 α-cos 2 α-sin 2 α + 1) = x · cosα · sinα (cosβ-1) + y [sin 2 α (cosβ- 1) +1] + z · sinα · sinβ = y + sinα [x · cosα (cosβ−1) + y · sin (cosβ−1) −z · sinβ] (65) From equations (64) and (65), The correction term Δx of x and the correction term Δy of y are respectively expressed as follows: Δx = cosα [x · cosα (cosβ−1) + y · sinα (cosβ−1) −z · sinβ] (66) Δy = sinα [ x · cosα (cosβ−1) + y · sin (cosβ−1) −z · sinβ] (67) Here, if ΔT is defined as ΔT = x · cosα (cosβ−1) + y · sin (cosβ−1) −z · sinβ (68), Expressions (64) and (65) are expressed as xh = x + Δx = x + cosα · ΔT (69) yh = y + Δy = y + sinα · ΔT (70) Here, if zh ≠ 0, equation (63)
More, zh = x · sinβ · cosαy · sinα · sinβ + z · cosβ ∴ -z = x (cosα · sinβ / cosβ) + y (sinα · sinβ / cosβ) -zh / cosβ -z · sinβ = x (cosα · sin 2 β / cosβ) + y (sinα · sin 2 β / cosβ) -zh · sinβ / cosβ

【0096】[0096]

【数30】 [Equation 30]

【0097】以上より、From the above,

【0098】[0098]

【数31】 (Equation 31)

【0099】となる。以上のように、本実施形態の3軸
モーションセンサ1によれば、CPU3の補正部33に
おいて、フラックスゲートセンサ2Aで得られた回転角
情報に対して地磁気を考慮した補正を施すことにより被
検出対象物の回転角(ヨウ角)情報を補正することがで
きるので、地磁気の偏差,傾差,水平力に関わらず、つ
まり、地表のどの地域においても、常に被検出対象物の
姿勢(角度情報)を正しく高精度に検出することがで
き、本センサ1装置の信頼性の向上に大いに寄与する。
## EQU10 ## As described above, according to the three-axis motion sensor 1 of the present embodiment, the correction unit 33 of the CPU 3 performs the correction in consideration of the terrestrial magnetism on the rotation angle information obtained by the flux gate sensor 2A, thereby detecting the rotation angle information. Since the rotation angle (yaw angle) information of the object can be corrected, the attitude (angle information) of the object to be detected is always irrespective of the geomagnetic deviation, inclination, and horizontal force, that is, in any area of the earth's surface. ) Can be accurately and accurately detected, which greatly contributes to the improvement of the reliability of the present sensor 1 device.

【0100】具体的には、被検出対象物のピッチ,ロー
ル(傾斜センサ2Bの検出値)に基づいて、フラックス
ゲートセンサ2Aで検出した磁界強度情報を地表水平面
上での磁界強度情報に変換することにより、地磁気によ
る磁界強度情報を基に得られる被検出対象物のヨウ角情
報を補正するので、地磁気の偏差,傾差,水平力などに
よるヨウ角の逆転現象を確実に防止して、ピッチ,ロー
ルとともに常に正確な被検出対象物のヨウ角を得ること
ができ、さらに本センサ1の信頼性の向上に寄与する。
Specifically, the magnetic field intensity information detected by the fluxgate sensor 2A is converted into magnetic field intensity information on a horizontal surface based on the pitch and roll (detected value of the inclination sensor 2B) of the object to be detected. As a result, the yaw angle information of the detection target obtained based on the magnetic field strength information due to the terrestrial magnetism is corrected, so that the yaw angle reversal phenomenon due to the terrestrial magnetism deviation, inclination, horizontal force, etc. is reliably prevented, and the pitch And the roll can always obtain an accurate yaw angle of the object to be detected, which further contributes to the improvement of the reliability of the sensor 1.

【0101】また、本実施形態の3軸モーションセンサ
1は、フラックスゲートセンサ2Aを上述のごとく極め
て薄く形成するとともに、傾斜センサ2BをIC化して
小型化しているので、全体の大きさが非常に小型化され
ている。なお、本実施形態の3軸モーションセンサ1
は、図4に示すように姿勢情報検出部2としてフラック
スゲートセンサ2Aと傾斜センサ2Bとをそなえている
が、傾斜センサ2Bのみをそなえて2軸モーションセン
サとして構成してもよい。また、フラックスゲートセン
サ2A,傾斜センサ2Bには、必ずしも上述のような特
別なものを用いる必要はなく、通常のものを用いてもよ
い。
Further, in the three-axis motion sensor 1 of the present embodiment, the flux gate sensor 2A is formed extremely thin as described above, and the tilt sensor 2B is formed into an IC to reduce the size. It is downsized. The three-axis motion sensor 1 according to the present embodiment
Has a flux gate sensor 2A and a tilt sensor 2B as the posture information detecting unit 2 as shown in FIG. 4, but may be configured as a two-axis motion sensor including only the tilt sensor 2B. Further, the flux gate sensor 2A and the tilt sensor 2B do not necessarily need to use the special ones described above, and may use normal ones.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明の姿勢検出装置によれば、演算処理部の補正部にお
いて、姿勢情報検出部で得られた姿勢情報に対して地磁
気を考慮した補正を施すことにより被検出対象物の姿勢
に応じて得られる角度情報を補正することができるの
で、地磁気の偏差,傾差,水平力に関わらず、つまり、
地表のどの地域においても、常に被検出対象物の姿勢
(角度情報)を正しく高精度に検出することができ、本
装置の信頼性の向上に大いに寄与する。
As described above in detail, according to the attitude detecting apparatus of the first aspect of the present invention, the correction section of the arithmetic processing section detects the terrestrial magnetism with respect to the attitude information obtained by the attitude information detecting section. The angle information obtained in accordance with the posture of the detection target object can be corrected by performing the correction in consideration of the correction, and therefore, irrespective of the geomagnetic deviation, the inclination, and the horizontal force,
In any area of the ground surface, the attitude (angle information) of the detection target can always be detected accurately and accurately, which greatly contributes to the improvement of the reliability of the present apparatus.

【0103】また、請求項2記載の本発明の姿勢検出装
置によれば、被検出対象物の地表水平面に対する傾斜角
情報に基づいて、磁気検出部で検出した磁界強度情報を
地表水平面上での磁界強度情報に変換することにより、
地磁気による磁界強度情報を基に得られる被検出対象物
の回転角情報を補正するので、地磁気の偏差,傾差,水
平力などによる回転角情報の逆転現象を確実に防止し
て、傾斜角情報とともに常に正確な被検出対象物の回転
角情報を得ることができ、さらに本装置の信頼性の向上
に寄与する。
Further, according to the attitude detecting apparatus of the present invention, the magnetic field intensity information detected by the magnetic detection unit is detected on the surface horizontal plane based on the inclination angle information of the object to be detected with respect to the surface horizontal plane. By converting to magnetic field strength information,
Since the rotation angle information of the detected object obtained based on the magnetic field intensity information due to the geomagnetism is corrected, it is possible to reliably prevent the rotation angle information from being reversed due to the deviation, inclination, horizontal force, etc. of the geomagnetism, In addition, accurate rotation angle information of the object to be detected can always be obtained, which further contributes to improvement of the reliability of the present apparatus.

【0104】さらに、請求項3記載の本発明の姿勢検出
装置によれば、上記の磁気検出部が、励磁コイルとして
機能する環状コイルパターンを有するシート状コイル部
材と、直線状のコイルパターンを有するシート状コイル
部材とをそなえて構成されるので、磁気検出性能を維持
しながら極めてその構成が薄くなり、姿勢検出装置全体
の小型化に大いに寄与することとなる。
Further, according to the attitude detecting apparatus of the present invention, the magnetic detecting section has a sheet-like coil member having an annular coil pattern functioning as an exciting coil, and a linear coil pattern. Since the configuration is provided with the sheet-shaped coil member, the configuration is extremely thinned while maintaining the magnetic detection performance, which greatly contributes to downsizing of the entire posture detection device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかる姿勢検出装置とし
ての3軸モーションセンサの外観を模式的に示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an appearance of a three-axis motion sensor as a posture detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1におけるA矢視図である。FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.

【図3】図1におけるB矢視図である。FIG. 3 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 1;

【図4】本実施形態の3軸モーションセンサの機能ブロ
ック図である。
FIG. 4 is a functional block diagram of the three-axis motion sensor of the embodiment.

【図5】本実施形態の3軸モーションセンサに用いられ
るフラックスゲートセンサの構成を模式的に示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a flux gate sensor used in the three-axis motion sensor of the embodiment.

【図6】本実施形態の3軸モーションセンサに用いられ
る傾斜センサの要部の構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a tilt sensor used in the three-axis motion sensor according to the embodiment.

【図7】本実施形態の傾斜センサの動作を説明するため
の図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the tilt sensor according to the embodiment.

【図8】本実施形態の3軸モーションセンサにおける座
標変換処理を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the embodiment.

【図9】本実施形態の3軸モーションセンサにおける座
標変換処理を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the embodiment.

【図10】(a),(b)はいずれも本実施形態の3軸
モーションセンサにおける座標変換処理を説明するため
の図である。
FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the present embodiment.

【図11】(a),(b)はいずれも本実施形態の3軸
モーションセンサにおける座標変換処理を説明するため
の図である。
FIGS. 11A and 11B are diagrams illustrating a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the present embodiment.

【図12】(a),(b)はいずれも本実施形態の3軸
モーションセンサにおける座標変換処理を説明するため
の図である。
FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the present embodiment.

【図13】本実施形態の3軸モーションセンサにおける
座標変換処理を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor of the embodiment.

【図14】本実施形態の3軸モーションセンサにおける
座標変換処理を説明するための図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the embodiment.

【図15】本実施形態の3軸モーションセンサにおける
座標変換処理を説明するための図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the embodiment.

【図16】本実施形態の3軸モーションセンサにおける
座標変換処理を説明するための図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor of the embodiment.

【図17】(a),(b)はいずれも本実施形態の3軸
モーションセンサにおける座標変換処理を説明するため
の図である。
FIGS. 17A and 17B are diagrams for explaining a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the present embodiment.

【図18】(a),(b)はいずれも本実施形態の3軸
モーションセンサにおける座標変換処理を説明するため
の図である。
FIGS. 18A and 18B are diagrams for explaining a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the present embodiment.

【図19】本実施形態の3軸モーションセンサにおける
座標変換処理を説明するための図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the embodiment.

【図20】本実施形態の3軸モーションセンサにおける
座標変換処理を説明するための図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the embodiment.

【図21】(a),(b)はいずれも本実施形態の3軸
モーションセンサにおける座標変換処理を説明するため
の図である。
FIGS. 21A and 21B are diagrams for explaining a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the present embodiment.

【図22】本実施形態の3軸モーションセンサにおける
座標変換処理を説明するための図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the embodiment.

【図23】本実施形態の3軸モーションセンサにおける
座標変換処理を説明するための図である。
FIG. 23 is a diagram illustrating a coordinate conversion process in the three-axis motion sensor according to the embodiment.

【図24】本実施形態の3軸モーションセンサの動作を
説明するためのフローチャートである。
FIG. 24 is a flowchart illustrating the operation of the three-axis motion sensor according to the present embodiment.

【図25】従来の姿勢検出装置としての3軸モーション
センサの一例を示す模式的斜視図である。
FIG. 25 is a schematic perspective view showing an example of a three-axis motion sensor as a conventional posture detecting device.

【図26】(a),(b)はいずれもピッチ,ロール,
ヨウ角を説明するための図である。
26 (a) and (b) are pitch, roll,
It is a figure for explaining a yaw angle.

【図27】(a)〜(c)はそれぞれピッチ,ロール,
ヨウ角を説明するための図である。
27 (a) to (c) are pitch, roll,
It is a figure for explaining a yaw angle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 3軸モーションセンサ(姿勢検出装置) 2 姿勢情報検出部 2A フラックスゲートセンサ(磁気検出部) 2B 傾斜センサ(傾斜検出部) 3 CPU(演算処理部) 4 コントロール基板 5 外部接続端子部 6 支柱 6′,7,8 エポキシ基板 9 アモルファスコア 10〜12 直線状コイルパターン 21,22 固定極板 23 メイン・ビーム 24 センター極板 31 回転角演算部 32 傾斜角演算部 33 補正部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3-axis motion sensor (posture detection apparatus) 2 Posture information detection part 2A Flux gate sensor (magnetic detection part) 2B Inclination sensor (tilt detection part) 3 CPU (arithmetic processing part) 4 Control board 5 External connection terminal part 6 Post 6 ', 7,8 Epoxy substrate 9 Amorphous core 10-12 Linear coil pattern 21,22 Fixed electrode plate 23 Main beam 24 Center electrode plate 31 Rotation angle calculator 32 Tilt angle calculator 33 Correction unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検出対象物の姿勢情報を検出する姿勢
情報検出部と、 該姿勢情報検出部で検出された該姿勢情報に基づいて、
該被検出対象物の姿勢に応じた角度情報を演算により算
出する演算処理部とをそなえ、 該演算処理部が、 該姿勢情報検出部で得られた該姿勢情報に対して地磁気
を考慮した補正を施すことにより、上記の角度情報を補
正しうる補正部をそなえて構成されていることを特徴と
する、姿勢検出装置。
1. An attitude information detecting section for detecting attitude information of an object to be detected, and based on the attitude information detected by the attitude information detecting section,
An arithmetic processing unit for calculating angle information according to the attitude of the detected object by calculation, wherein the arithmetic processing unit corrects the attitude information obtained by the attitude information detection unit in consideration of geomagnetism And a correction unit that can correct the angle information by performing the correction.
【請求項2】 該姿勢情報検出部が、 地磁気による磁界強度を検出する磁気検出部と、 該被検出対象物の地表水平面に対する傾斜を検出する傾
斜検出部とをそなえるとともに、 該演算処理部が、 該磁気検出部での検出結果に基づき該被検出対象物の地
表水平面上での回転角情報を演算により算出する回転角
演算部と、 該傾斜検出部での検出結果に基づき該被検出対象物の地
表水平面に対する傾斜角情報を演算により算出する傾斜
角演算部とをそなえ、且つ、 該補正部が、 該傾斜角演算部により得られた該傾斜角情報に基づいて
該磁気検出部で検出された上記の磁界強度情報を地表水
平面上での磁界強度情報に変換することにより、該回転
角演算部において得られる該回転角情報を補正しうるよ
うに構成されていることを特徴とする、請求項1記載の
姿勢検出装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the attitude information detecting section includes: a magnetic detecting section for detecting a magnetic field intensity due to terrestrial magnetism; and an inclination detecting section for detecting an inclination of the detected object with respect to a horizontal surface. A rotation angle calculator for calculating rotation angle information of the detection target on the surface horizontal plane based on the detection result of the magnetic detection unit; and the detection target based on the detection result of the tilt detection unit. A tilt angle calculating unit for calculating tilt angle information of the object with respect to the surface horizontal plane by calculation; and the correction unit detects the tilt angle information based on the tilt angle information obtained by the tilt angle calculating unit. By converting the obtained magnetic field strength information into magnetic field strength information on the ground surface horizontal plane, it is characterized in that it is configured to be able to correct the rotation angle information obtained in the rotation angle calculation unit, Claim 1 posture detection device as claimed.
【請求項3】 該磁気検出部が、 励磁コイルとして機能する環状コイルパターンを有する
第1シート状コイル部材と、 磁界の飽和状態を検出するための直線状コイルパターン
を有し該直線状コイルパターンが該第1シート状コイル
部材の該環状コイルパターンを横切るように該第1シー
ト状コイル部材の両面側に配置される第2シート状コイ
ル部材と、 磁界の飽和状態を検出するための直線状コイルパターン
を有し該直線状コイルパターンが該第2シート状コイル
部材の該直線状コイルパターンと交差するように該第2
シート状コイル部材の一方の面側に配置される第3シー
ト状コイル部材とをそなえて構成されていることを特徴
とする、請求項2記載の姿勢検出装置。
3. A magnetic sensor comprising: a first sheet-like coil member having an annular coil pattern functioning as an exciting coil; and a linear coil pattern for detecting a saturation state of a magnetic field. A second sheet-shaped coil member disposed on both sides of the first sheet-shaped coil member so as to cross the annular coil pattern of the first sheet-shaped coil member; and a linear shape for detecting a saturation state of a magnetic field. The second sheet-like coil member has a coil pattern so that the linear coil pattern intersects the linear coil pattern.
3. The attitude detecting device according to claim 2, further comprising a third sheet-shaped coil member disposed on one surface side of the sheet-shaped coil member.
JP34024796A 1996-12-19 1996-12-19 Attitude detection device Expired - Lifetime JP3576728B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34024796A JP3576728B2 (en) 1996-12-19 1996-12-19 Attitude detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34024796A JP3576728B2 (en) 1996-12-19 1996-12-19 Attitude detection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10185608A true JPH10185608A (en) 1998-07-14
JP3576728B2 JP3576728B2 (en) 2004-10-13

Family

ID=18335115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34024796A Expired - Lifetime JP3576728B2 (en) 1996-12-19 1996-12-19 Attitude detection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3576728B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006051846A1 (en) * 2004-11-11 2006-05-18 Vodafone K.K. Measurement method and mobile information device
US7210235B2 (en) 2005-07-01 2007-05-01 Yamaha Corporation Apparatus and method for detecting azimuth and inclination angle, program for detecting the same, and portable terminal device for detecting the same
KR100874241B1 (en) * 2000-10-16 2009-01-16 주식회사 아모센스 Three-axis magnetic sensor and omnidirectional magnetic sensor
JP2009229443A (en) * 2008-02-29 2009-10-08 Shimadzu Corp Target survey system
USRE45023E1 (en) 2000-10-16 2014-07-22 Naos Innovation, Llc Three-axis magnetic sensor, an omnidirectional magnetic sensor and an azimuth measuring method using the same
JP2019060858A (en) * 2017-09-06 2019-04-18 ベントリー・ネバダ・エルエルシー Non-contact magnetostrictive sensor alignment

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100874241B1 (en) * 2000-10-16 2009-01-16 주식회사 아모센스 Three-axis magnetic sensor and omnidirectional magnetic sensor
KR100894171B1 (en) * 2000-10-16 2009-04-22 주식회사 아모센스 Three-axis magnetic sensor and omnidirectional magnetic sensor
USRE45023E1 (en) 2000-10-16 2014-07-22 Naos Innovation, Llc Three-axis magnetic sensor, an omnidirectional magnetic sensor and an azimuth measuring method using the same
WO2006051846A1 (en) * 2004-11-11 2006-05-18 Vodafone K.K. Measurement method and mobile information device
US7368903B2 (en) 2004-11-11 2008-05-06 Vodafone K.K. Measurement method and mobile information device
JP2009175160A (en) * 2004-11-11 2009-08-06 Softbank Mobile Corp Measurement method and mobile information device
US7210235B2 (en) 2005-07-01 2007-05-01 Yamaha Corporation Apparatus and method for detecting azimuth and inclination angle, program for detecting the same, and portable terminal device for detecting the same
JP2009229443A (en) * 2008-02-29 2009-10-08 Shimadzu Corp Target survey system
JP2019060858A (en) * 2017-09-06 2019-04-18 ベントリー・ネバダ・エルエルシー Non-contact magnetostrictive sensor alignment

Also Published As

Publication number Publication date
JP3576728B2 (en) 2004-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE45023E1 (en) Three-axis magnetic sensor, an omnidirectional magnetic sensor and an azimuth measuring method using the same
CN1249453C (en) Three axial magnetic sensor, all direction magnetic sensor, and direction testing method therewith
CN101619974B (en) Orientation-following display apparatus, orientation-following display method
KR20060060666A (en) System for using a 2-axis magnetic sensor for a 3-axis compass solution
KR20050057011A (en) Mobile terminal device
JPS6151244B2 (en)
JP2006300880A (en) Inclination sensor, and azimuth measuring device using this
WO2006035505A1 (en) Magnetic sensor control method, magnetic sensor controller and portable terminal device
JPH0518750A (en) Total-range inclined direction measuring device
JP3986220B2 (en) Information display member and position detection method using the same
JP3576728B2 (en) Attitude detection device
JPH11211474A (en) Attitude angle detecting device
JPH11325904A (en) Earth magnetism azimuth sensor
JP5017527B2 (en) Electronic compass system
JP2006275523A (en) Electronic azimuth device and recording medium
JP3797661B2 (en) Attitude angle detector
JP2005207799A (en) Stereoscopic image display system and stereoscopic navigation system
JP2006023318A (en) Three-axis magnetic sensor, omnidirectional magnetic sensor, and azimuth measuring method using the same
JP4023889B2 (en) Attitude angle detector
JP2005331265A (en) Attitude angle detection device
JP4034556B2 (en) Earth magnetic pole direction calculation method for magnetic sensor device
JP2002164987A (en) Mount method for attitude angle detector for mobile terminal
JP4938496B2 (en) Direction measuring apparatus and method
JP2011069633A (en) Portable device
JPH10160474A (en) Electronic azimuth instrument

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20031215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20031224

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040608

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040708

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080716

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080716

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090716

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090716

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100716

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110716

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110716

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120716

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120716

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term