KR100555656B1 - 복각 검출 기능을 지원하는 지자기 센서 및 그 검출 방법 - Google Patents

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    • G01C17/28—Electromagnetic compasses
    • G01C17/30—Earth-inductor compasses

Abstract

복각 검출 기능이 지원되는 지자기 센서가 개시된다. 본 지자기 센서는, 펄스 파를 증폭 및 반전 증폭하여 각각을 구동신호로써 출력하는 구동 신호 생성부, 상호 직교하는 X축 및 Y축 플럭스 게이트를 구비하며, 구동 신호에 의해 발생된 자기에 대응되는 기전력을 X축 및 Y축 플럭스 게이트 각각에 대한 전기적인 신호로 출력하는 2축 플럭스 게이트 센서, 전기적인 신호를 X축 및 Y축 플럭스 게이트 각각의 전압값으로 변환하여 출력하는 신호처리부, 수평 상태에서 측정한 기준 방위각, X축 기준 전압값 및 Y축 기준 전압값을 저장하고 있는 메모리, 중력 가속도를 이용하여 피치각 및 롤각을 측정하는 회전각 측정부, 및 기준복각 및 비교복각을 임의 추정하고, 각각에 대한 방위각오차를 연산, 상호 비교하여 현상태의 복각으로 결정하는 제어기를 구비한다. 이에 따라, 간단한 방법으로 복각을 측정하여, 방위각을 연산할 수 있게 된다.
2축 플럭스게이트 센서, 복각, 피치각, 롤각

Description

복각 검출 기능을 지원하는 지자기 센서 및 그 검출 방법 { Geomagnetic sensor for detecting dip angle and method thereof }
도 1은 지자기 센서의 일반적인 구성을 나타내는 간단한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일실시예로 제시된 지자기 센서의 구성을 나타내는 간단한 블럭도,
도 3은 도 2의 지자기 센서에서 2축 플럭스게이트 센서의 각 축 출력값을 나타내는 그래프,
도 4는 도 2의 지자기 센서에서 피치각 및 롤각을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 지자기 센서에서 복각 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 6은 본 발명의 지자기 센서에서 복각 보정 시기를 알리는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 복각 검출 기능을 지원하는 지자기 센서 및 그 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 2축 플럭스게이트 센서를 포함하여 현 상태의 복각을 검 출하는 지자기 센서 및 그 검출 방법에 관한 것이다.
지자기 센서란, 인간이 느낄 수 없는 지구 자기의 세기 및 방향을 측정해 주는 장치로써, 특히, 플럭스게이트(flux-gate)를 사용한 지자기 센서를 플럭스게이트 형 지자기 센서라 한다.
즉, 플럭스게이트형 지자기 센서란 퍼말로이(permalloy)와 같은 고투자율 재료를 자심으로 사용하여 구동권선(coil)에 의해 여기자장을 가하고 그 자심의 자기포화 및 비선형 자기 특성을 이용하여 외부자장에 비례하는 2차 고조파 성분을 측정하므로써 외부자장의 크기 및 방향을 측정하는 장치를 의미한다.
이러한 플럭스게이트(flux-gate)형 자기센서는 1930년대 말에 개발된 것으로서, 여러 다른 형태의 지자기 센서와 비교할 때, 감도가 좋고, 경제적이며, 상대적으로 소형으로 제조될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 전력소모가 적으며, 출력신호 안정도(long-term stability)가 우수하다는 장점도 아울러 가지고 있어, 미약자계 검출 및 지구의 절대방향 계측과 더불어 광맥 탐사, 표적탐지, 그리고 인공위성의 자세 제어 및 우주 탐사용에 이르기까지 민수용 및 군사용으로 가장 널리 사용되고 있고, 현재도 성능향상을 위한 연구가 지속적으로 추진되고 있다.
특히, 최근 들어, MEMS(Micro electro mechanical system)기술이 점차 발전함에 따라, 이를 이용하여 저소비전력형의 초소형 플럭스게이트 센서의 개발 시도가 추진되고 있다.
도 1은 이러한 지자기 센서의 일반적인 구성을 나타내는 간단한 블럭도이다. 도면에 따르면, 지자기 센서(200)는, 구동 신호 생성부(110), 2축 플럭스 게이트 센서(120), 신호 처리부(130), 제어기(140), 메모리(150) 및 회전각 측정부(160)를 포함한다.
구동 신호 생성부(110)는, 2축 플럭스 게이트 센서(120)를 구동시킬수 있는 전기적 신호를 인가하는 역할을 한다. 이러한 전기적 신호는, 일반적으로 펄스 파 및 그 상태가 반전된 반전 펄스 파를 사용한다.
한편, 2축 플럭스 게이트 센서(120)는 상호 직교하는 두개의 플럭스게이트를 포함한다. 또한, 각 플럭스게이트는 사각링 또는 바 형태의 자성체 코어, 자성체 코어에 권선된 구동 코일 및 검출코일을 포함한다. 구동 코일은 구동 신호 생성부(110)에서 출력되는 전기적 신호를 수신하여 자성체 코어를 여자(勵磁)시키는 역할을 하고, 검출코일은 구동코일의 구동에 의해 발생된 자기로부터 유도된 기전력을 검출하는 역할을 한다.
한편, 신호 처리부(130)는 검출코일에서 외부자계의 세기에 비례하는 전압성분이 유도되면, 이를 증폭, 쵸핑(chopping)하는 등의 일련의 처리를 한 후 각 축에 대응되는 전압값을 출력하는 역할을 한다.
회전각 측정부(160)는, 본 지자기 센서(200)의 중력 가속도를 측정하여 피치각(pitch angle) 및 롤각(roll angle)을 연산하는 역할을 한다. 2축 플럭스게이트 센서(120)와 같이 상호 직교하는 두개의 가속도 센서로 구현될 수 있다. 피치각이란, 지자기 센서가 놓여진 평면 상에서 지자기 센서(200)를 중심으로 상호 직교하는 두개의 축 중 하나의 축을 중심으로 회전시키는 경우에 측정되는 회전각을 의미한다. 롤각이란 다른 하나의 축을 중심으로 회전 시키는 경우에 측정되는 회전각을 의미한다.
일반적으로, 회전각 측정부(160)는 일정한 질량을 가지는 추를 이용하여 중력에 의한 추의 움직임을 각도계, 눈금자 또는 지시바늘을 통해 시각적 또는 전기 회로적으로 검사함으로써 피치각 및 롤각을 측정하도록 구현될 수 있다. 회전각 측정부(160)에서 측정된 피치각 및 롤각은 메모리(150)에 저장된다.
한편, 제어기(140)는, 신호 처리부(130)에서 출력하는 X축 및 Y축의 출력 전압값을 정규화하고, 회전각 측정부(160)에서 측정된 피치각, 롤각 및 현 상태의 복각을 이용하여 지자기 센서(200)의 방위각을 연산한 후, 표시하도록 제어한다. 복각이란, 지구 자기의 3요소(편각, 복각, 수평 자기력) 중 하나로, 자침을 연직면에서 자유롭게 회전하게 할 때 자침이 수평면과 기울어져 있는 각을 의미한다. 우리 나라의 복각은 대략 50°∼ 60°정도이다.
이러한 복각에 대해서, 종래에는 복각값을 지역에 따라 정해져 있는 상수를 입력하여 사용하던지 아니면 GPS와 같은 외부장치로부터 복각 값을 입력받아 방위각을 연산하였다. 하지만, 지역에 따라 정해져 있는 복각의 값을 사용하는 경우 지역이 바뀌면 그에 맞는 값을 입력해야 되는 문제점이 있고, 같은 지역이라도 지구 자계의 세기가 왜곡되는 환경하에서는 오차가 있는 복각 값을 사용하게 되는 문제점이 있다. 한편, GPS와 같은 외부장치로부터 복각 값을 입력 받는 경우에는, 그 외부장치와의 통신을 위한 장비가 더 필요하므로, 지자기 센서의 크기 및 제조비용이 증가하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 복각을 정확하게 검출하여 방위각을 연산하는 지자기 센서 및 그 검출 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지자기 센서는, 펄스 파를 증폭 및 반전 증폭하여 각각을 구동신호로써 출력하는 구동 신호 생성부, 중력 가속도를 이용하여 수평 상태에서의 피치각 및 롤각을 측정하는 회전각 측정부, 상호 직교하는 X축 및 Y축 플럭스 게이트를 구비하며, 상기 구동 신호에 의해 발생된 자기에 대응되는 상기 X축 및 Y축 플럭스 게이트 각각의 전기적인 신호를 출력하는 2축 플럭스 게이트 센서, 상기 전기적인 신호를 상기 X축 및 Y축 플럭스 게이트 각각의 전압값으로 변환하여 출력하는 신호처리부, 상기 피치각 및 롤각이 변화하는 경우, 상기 변화에 대응되는 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값의 변화량 및 기준 방위각이 저장된 메모리, 및 기준 복각을 임의로 추정하고, 상기 기준복각에 대응되는 비교복각을 연산한후, 각 복각에 대한 방위각오차를 측정하여 상대적으로 작은 방위각 오차를 가지는 복각을 현재 복각으로 결정하는 처리과정을 수행하는 제어기를 포함한다.
이 때, 상기 제어기는, 상기 선택된 복각에 대응되는 방위각오차가 소정오차범위를 초과하면, 상기 선택된 방위각오차에 대응되는 복각을 제2 기준복각으로 재추정한 후 상기 처리 과정을 반복할 수 있다.
바람직하게는, 상기 회전각 측정부는 상호 직교하는 X축 및 Y축 가속도 센서를 포함하며, 상기 제어기는, 상기 X축 및 Y축 가속도 센서에서 측정한 전압값을 소정 범위의 값으로 정규화한 후, 소정 수식에 따라 피치각 및 롤각을 연산할 수 있다.
한편, 상기 제어기는, 상기 지자기 센서를 일정한 롤각을 유지하며 소정 범위내에서 상기 피치각이 1°씩 증가하도록 회전시키고, 매 증가시마다 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 측정하여 소정 범위의 값으로 정규화한 후, 상기 메모리에 저장한다.
한편, 상기 제어기는, 상기 기준 복각을 상기 피치각 범위의 중간값으로 최초 설정하고, 상기 피치각 범위의 최대값 및 최소값 중 어느 하나와 상기 기준 복각 간의 중간값을 상기 비교 복각으로 최초 설정하는 것이 바람직하다.
상기 제어기는, 상기 기준 복각 및 비교 복각에 대응되는 방위각오차를 각각 연산하여, 그 중 작은 방위각오차가 소정 오차 범위를 초과한 경우에는, 상기 작은 오차에 대응되는 복각을 제2 기준복각으로 재추정하고, 상기 제2 기준복각 및 기준 복각간의 중간값을 제2 비교복각으로 재추정한 후, 상기 제2 기준복각 및 제2 비교복각에 대응되는 방위각 오차를 측정하는 과정을 소정 범위 이내의 오차를 가질때까지 반복함으로써, 현재 위치의 복각을 검출할 수 있게 된다.
이 때, 상기 제어기는 상기 정규화된 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 소정 수식에 대입하여, 상기 X축 및 Y축이 이루는 평면에 직교하는 가상의 Z축에 대하여 정규화된 전압값을 연산하고, 그 연산결과를 이용하여 방위각을 측정한 후, 상기 메모리에 기 저장된 기준 방위각과 비교하여 방위각 오차를 연산하는 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는, 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값 중 적어도 하나에 있어서, 그 최대값 및 최소값과 상기 X축 및 Y축 기준 전압값의 최대값 및 최소값 간의 비교오차가 소정 범위를 초과하는 경우의 회수를 체크하고, 그 초과한 회수가 소정 회수 이상이면 복각 점검 메시지를 디스플레이하는 알람부를 더 포함할 수도 있다.
한편, 본 지자기 센서의 복각 검출 방법은, (a) 펄스 파를 증폭 및 반전 증폭하여 각각을 구동신호로써 출력하는 단계, (b) 상기 구동신호에 의해 발생된 자기에 대응되는 기전력을 상호 직교하는 두개의 X축 및 Y축 플럭스게이트를 사용하여 각각의 전기적인 신호로 변환출력하는 단계, (c) 상기 전기적인 신호를 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값으로 각각 변환하는 단계, (d) 상호 직교하는 두개의 X축 및 Y축 가속도 센서를 사용하여 수평 상태에서의 피치각 및 롤각을 측정하는 단계, (e) 상기 지자기 센서를 일정한 롤각을 유지하며 소정 범위까지 피치각이 1°씩 증가하도록 회전시키고, 매 증가시마다 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 측정하는 단계, (f) 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 정규화하여 저장하는 단계, 및 (g) 기준 복각 및 대응되는 비교복각을 추정하여, 각 복각에 대응되는 방위각 오차를 연산한 후, 작은 값을 가지는 복각을 현재 복각으로 선택하는 단계를 포함한다.
이 때, 바람직하게는, (h) 상기 선택된 복각에 대응되는 방위각 오차가 소정범위를 초과하는지를 판단하는 단계, (i) 소정 오차 범위를 초과하면, 상기 선택된 복각을 제2 기준 복각으로 재추정하는 단계, 및 (j) 상기 제2 기준 복각에 대응되는 제2 비교복각을 재추정하고, 상기 (g) 내지 (i)단계를 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 (d)단계는, (d1) 상기 X축 및 Y축 가속도 센서에서 측정한 전압값을 소정 범위의 값으로 정규화하는 단계, 및 (d2) 상기 정규화된 전압값을 소정 수식에 대입하여 피치각 및 롤각을 연산하는 단계를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 (f)단계는, 상기 피치각 매 1°증가시마다 측정된 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 소정 수식을 이용하여 정규화하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 (g)단계는, 상기 피치각이 변화하는 소정 범위의 중간값을 상기 기준 복각으로 추정하고, 상기 피치각 범위의 최대값 및 최소값 중 어느 하나와 상기 기준 복각 간의 중간값을 상기 비교 복각으로 설정할 수도 있다.
이 때, 상기 (g)단계는, (g1) 상기 정규화된 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 이용하여 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트가 이루는 평면에 직교하는 정규화된 가상의 Z축 전압값을 연산하는 단계, (g2) 상기 정규화된 가상의 Z축 전압값을 사용하여 상기 기준 복각 및 비교 복각 각각에 대응되는 방위각을 연산하는 단계, 및 (g3) 상기 기준 복각 및 비교 복각에 대응되는 방위각을 소정의 기준 방위각과 각각 비교하여 각각의 오차를 연산하는 단계를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 (j)단계는, 상기 기준복각 및 상기 제2 기준복각 간의 중간값을 제2 비교복각으로 재추정하는 하는 단계를 포함할 수도 있다.
한편, 수평상태에서 상기 X축 및 Y축 플럭스 게이트 전압값의 최대값 및 최소값을 각각 검출하는 단계, 상기 최대값 및 최소값을 기 저장된 기준 최대값 및 최소값과 비교하여 오차를 연산하는 단계, 상기 오차가 소정 오차 범위를 초과하는지 판단하는 단계, 상기 소정 오차 범위를 초과하는 회수가 소정 회수를 초과하는지 판단하는 단계, 및 상기 소정 회수를 초과하는 경우, 복각 점검 메시지를 디스플레이하는 단계를 더 포함함으로써, 사용자로 하여금 복각을 능동적으로 점검할 수 있도록 하는 것도 바람직한 실시예이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예로써 제시된 지자기 센서의 구성을 간단한 블럭도로 도시한다. 도면에 따르면, 구동신호생성부(110), 2축 플럭스게이트 센서(120), 신호처리부(130), 제어기(140), 회전각 측정부(160), 메모리(150) 및 알람부(170)를 포함한다.
구동신호생성부(110)는 2축 플럭스게이트 센서(120)를 구동시키는 구동신호를 생성하여 출력하는 역할을 한다. 구동신호로는 일반적으로 펄스파형 및 반전 펄스 파형을 사용할 수 있다. 즉, 구동신호생성부(110)는 펄스발생기(미도시), 펄스제한부(111) 및 펄스 증폭부(112)를 포함함으로써, 펄스발생기에서 생성되어 출력된 펄스를 펄스 제한부(111)가 제어신호에 따라 선택적으로 스위칭한 후, 펄스 증폭부(112)가 증폭 및 반전 증폭하여 출력하게 된다.
펄스제한부(111)는 앤드게이트가 이용되며, 엔드게이트의 일단에 인가된 제 어신호에 따라 펄스발생기로부터 출력된 펄스를 출력한다.
펄스증폭부(120)는 수개의 증폭기 및 반전기를 사용함으로써 펄스제한부 (111)를 통해 출력된 펄스에 대해 서로 위상이 반대인 두 펄스 신호를 출력한다.
2축 플럭스게이트 센서(120)는 상호 직교하는 X축 및 Y축 플럭스게이트 (flux-gate)를 포함한다.
2축 플럭스게이트 센서(120)는 X축 및 Y축 플럭스게이트에 각각 전달된 펄스신호 및 반전펄스신호에 의해 구동되며, 그 구동에 의해 발생된 기전력에 대응되는 검출신호를 출력한다. 도면에서, X축 및 Y축 플럭스게이트(120)는 사각링 형태의 두 자성체코어가 각각 X, Y축 두 방향으로 길이방향을 갖도록 설치하며, 자성체코어들 각각에는 구동코일 및 검출코일이 권선되어 있다.
구동코일에 구동펄스가 인가되면, X축 및 Y축 플럭스게이트에 자기가 발생하고, 이에 따른 유도기전력을 검출코일을 통해 검출할 수 있게 된다.
한편, 신호처리부(130)는 이러한 유도기전력을 일정한 처리과정을 거쳐 X축 및 Y축 플럭스게이트 각각의 전압값으로 변화하여 출력하는 역할을 한다. 구체적으로는, 신호처리부(130)는, 쵸핑회로부(131), 제1증폭부(132), 필터(133), 제2증폭부(134) 및 A/D 컨버터(A/D convertor : 135)를 포함한다.
2축 플럭스게이트 센서(120)로부터 출력된 X축 및 Y축 플럭스게이트에 유도된 전기적 신호는 쵸핑회로부(131)에서 내장된 수개의 스위치를 제어하여 쵸핑(chopping)하게 된다.
쵸핑된 전기적 신호는 제1증폭부(132)에서 차동증폭된 후, 필터(133)를 통해 일정 범위의 신호만으로 필터링하고, 제2증폭부(134)에서 최종적으로 증폭하게 된다. 증폭된 신호는 A/D 컨버터(135)에서 디지털 전압값으로 변환하여 출력하게 된다.
한편, 회전각 측정부(160)는 3차원 공간을 X,Y,Z 축을 이용하여 표현할 때 xy 평면에서 x축 방향으로 설치된 X축 가속도 센서와 y축 방향으로 설치된 Y축 가속도 센서를 포함하여, 각 축 가속도 센서에서 측정된 전압값을 정규화한 후, 피치각 및 롤각을 계산하는 작용을 한다. 피치각 및 롤각에 대해서는 상술한 바 있다.
중력가속도는 물체나 기기가 놓인 자세에 따라 다른 영향을 주는데, 회전각 측정부(160)는 이러한 물체의 중력가속도를 측정하는 가속도 센서로써, 경사면에 회전각 측정부(160)를 부착하면 내장된 가속도 센서는 중력가속도 성분 중 가속도 센서의 감지방향과 일치하는 중력가속도 성분을 검출하게 된다.
피치각 및 롤각을 측정하기 위하여, 회전각 측정부(160)는 먼저 X축 및 Y축 가속도 센서의 출력값을 소정 범위의 출력값으로 매핑시키는 정규화처리를 하게 된다. 아래의 수식을 이용하여 정규화처리가 이루어진다.
Figure 112003031873021-pat00001
Figure 112003031873021-pat00002
수학식 1에서, Xt는 X축 가속도 센서의 출력값, Yt는 Y축 가속도 센서의 출력값, Xtnorm은 정규화된 X축 가속도 센서의 출력값, 그리고, Ytnorm은 정규화된 Y축 가속도 센서의 출력값을 나타낸다. 구체적으로는 가속도 센서의 출력값은 -1 내지 1 사이의 값으로 정규화될 수 있다.
이러한 정규화된 X축 및 Y축 가속도 센서의 출력값으로부터 아래의 수식을 이용하여 xy평면의 피치각(θ) 및 롤각(φ)을 계측할 수 있다.
Figure 112003031873021-pat00003
Figure 112003031873021-pat00004
수학식 2에서 Xtnorm은 정규화된 X축 가속도 센서의 출력값, Ytnorm은 정규화된 Y축 가속도 센서의 출력값, θ는 피치각, 그리고, φ는 롤각을 나타낸다.
메모리(150)는 기본적으로 기준 방위각을 저장하고 있다. 한편, 회전각 측정부(160)가 측정한 피치각 및 롤각을 기준으로 하여, 롤각을 일정하게 유지시키면서, 피치각이 1°씩 증가하도록 소정 범위까지 지자기 센서(200)를 회전시키게 되면, 그에 따라 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값이 변화하게 되는데, 메모리(150)는 이러한 변화값을 매 피치각 변화시마다 저장하게 된다.
한편, 제어기(140)는, 임의의 복각을 기준 복각으로 추정하여 2축 플럭스게이트 센서(120)의 X축 및 Y축 출력값을 소정 범위의 출력값으로 정규화하고, 이를 이용하여 정규화된 가상의 Z축 출력값을 연산한다. 그리고 나서, 기준 복각에 대응되는 비교복각을 연산하여, 기준 복각 및 비교 복각 각각에 대응되는 방위각을 연산하여 기준 방위각과의 오차가 작은 복각을 선택한다. 선택된 복각이 가지는 방위 각 오차가 소정의 오차범위내이면, 선택된 복각을 현 상태의 복각으로 설정하여 방위각을 연산한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상술한 바와 같이 사용자가 지자기 센서(200)를 일정한 롤각(예로써, 0°)을 유지시키면서 소정의 피치각 범위내에서 회전시키면, 제어기(140)는, 회전되는 과정에서 피치각 매 1°씩 증가할 때마다 X축 및 Y축 플럭스게이트 센서(120)의 각 축 출력값을 측정하여 정규화한 후 메모리(160)에 저장시킨다. 피치각의 변화 범위는 실험적으로 측정하여 결정할 수 있는데, 일반적으로 0°내지 70°의 범위를 취하는 것이 바람직하다. 이때, 제어기(140)는 기준 복각을 소정 피치각 범위의 중간값으로 임의로 설정하고, 측정된 X축 및 Y축 출력값을 아래의 수식을 이용하여 정규화하게 된다.
Figure 112005052277338-pat00029
Figure 112005052277338-pat00030
상기 수학식 3에서 Xf는 X축 플럭스게이트의 전압값, Yf는 Y축 플럭스게이트의 전압값, Xfmax 및 Xfmin는 각각 Xf의 최대값 및 최소값, Yfmax 및 Yf min는 각각 Yf의 최대값 및 최소값, 그리고, λ는 복각을 나타낸다.
이러한 수학식을 이용하여 정규화된 X축 및 Y축 플럭스 게이트의 출력값은 도 3에서 도시하고 있다. 도면에 따르면, X축 플럭스 게이트 전압값(201)은 회전시키는 각의 cos함수로, Y축 플럭스 게이트 전압값(202)은 sin함수로 나타난다. 도면에서, 1 내지 -1의 범위로 정규화 되었음을 알 수 있다.
메모리(150)는 이러한 정규화된 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 저장하고, 그때의 피치각 및 롤각도 아울러 저장한다.
한편, 도 4의 (a)는 지자기 센서(200)가 놓여진 평면에서, 상호 직교하는 두개의 축(X축 및 Y축)을 도시하고 있고, 도 4의 (b)는 지자기 센서(200)를 롤각을 일정하게 유지시키면서, 피치각만이 변화하도록 회전시키는 것을 도시하고 있다. 즉 도 4의 (a)에 도시된 Y축을 기준으로 상하로 회전시키고 있다.
한편, 방위각은 세 개의 축으로 표현되는 3차원 공간값이므로 X축 및 Y축이 이루는 평면에 수직인 Z축의 출력값도 방위각 연산과정에 필요하게 된다. 이러한 가상의 정규화된 Z축 출력값은 X축 및 Y축 출력값의 정규화된 값과 피치각, 롤각 및 복각을 아래의 수식에 대입함으로써 연산할 수 있다.
Figure 112003031873021-pat00007
상기 수학식에서 Zf는 가상의 Z축의 전압값, Zfnorm는 Z축 전압값을 정규화한 값, λ는 복각, θ는 피치각, 그리고 φ는 롤각을 나타낸다.
이와 같은 방법으로 가상의 Z축 전압값의 정규화값을 연산하게 되면, 최종적으로 아래의 수식을 이용하여 방위각을 연산할 수 있게 된다.
Figure 112003031873021-pat00008
여기서, α는 방위각(azimuth), Xfnorm, Yfnorm, Zfnorm는 각각 X축, Y축 및 Z축 플럭스게이트의 정규화된 출력값, θ는 피치각, φ는 롤각, λ는 복각을 나타낸다.
한편, 제어기(140)는, 임의로 설정한 기준 복각과 최대 피치각의 중간값을 비교복각으로 최초 추정하고, 추정된 비교 복각을 상기 수학식 3 내지 5에 대입하여 방위각을 연산한다. 이때, 기준 복각 및 비교 복각에 대응되는 피치각, 롤각, 정규화된 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 메모리(150)로부터 읽어와서, 방위각 연산에 사용하게 된다.
그리고 나서, 기준 복각에 의해 연산된 방위각 및 비교 복각에 의해 연산된 방위각을 기준 방위각과 비교하여 비교 오차를 검출한다. 기준 방위각이란 메모리(150)에 저장된 수평 상태에서 기 측정된 방위각을 의미한다.
각 비교 오차 중 적은 값이 소정의 오차 범위이내이면, 그 값에 대응되는 복각을 현재 복각으로 설정하나, 소정의 오차범위를 넘어서는 경우라면, 선택된 복각을 제2 기준복각으로 재추정하여, 이에 대응되는 제2 비교복각도 재추정 한후, 상술한 처리 과정을 반복한다.
즉, 제2 기준 복각 및 기준 복각 간의 중간값을 제2 비교복각으로 재추정한 후, 메모리에 저장된 제2 기준 복각 및 제2 비교복각에 대응되는 피치각, 롤각 및 정규화된 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 이용하여 수학식 4 및 5를 이용하여 각각의 방위각 오차를 다시 검출하여 비교하고, 그 중 적은 값이 소정 오차 범위 이내인지를 다시 판단하게 된다.
소정 오차 범위 이내가 될 때까지, 이러한 과정을 되풀이하여, 소정 오차 범위 이내로 판단되면, 그 오차값을 가지는 복각을 현재의 복각으로 최종 설정하게 된다. 제어기(140)는 현재의 복각을 이용하여 방위각을 연산하게 된다.
한편, 이러한 복각 검출 시기를 사용자에게 통지하기 위하여, 본 발명의 또다른 실시예로써, 알람부(170)를 더 포함할 수 있다. 제어기(140)는 X축 및 Y축 전압값 중 적어도 하나가 그 최대값 및 최소값이 메모리(150)에 저장된 기준 전압값의 최대값 및 최소값과 소정 범위 이상의 오차가 있다고 판단되면, 그 회수를 체크하고, 다시 X축 및 Y축 전압값을 측정하여 오차가 있는지를 판단하도록 한다.
이러한 오차 발생 회수가 소정 회수 이상이면, 제어기(140)는 알람부(170)를 통해서, 복각을 점검할 것을 알리는 복각 점검 메시지를 표시하게 된다.
한편, 도 5는 본 지자기 센서에서 현재 복각을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도면에 따르면, 본 발명에 따른 복각 검출 방법은, 복각 검출 준비 단계(S510), 기준 복각 및 비교 복각을 추정하는 단계(S520, S530), 기준 복각 및 비교 복각에 대응되는 방위각 및 방위각 오차를 연산하는 단계(S540), 기준 복각 및 비교 복각 중 하나를 선택하는 단계(S551, S552, S553), 제2 기준복각을 추정하는 단계(S560, S570), 및 현재 복각을 최종적으로 설정하는 단계(S580, S590)를 포함한다.
사용자가 복각을 추정하기 위하여 지자기 센서(200)를 구동시키면(S511), 회 전각 측정부(160)에서 피치각 및 롤각을 측정하게 된다(S512). 이는 상술한 수학식 1 및 2를 이용하여 연산한다.
사용자는, 측정된 피치각 및 롤각을 이용하여, 일정한 롤각을 유지하면서, 피치각이 소정 범위내에서 1°씩 증가하도록 지자기 센서(200)자체를 회전시키게 된다(S513). 구동신호에 의해 구동된 X축 및 Y축 플럭스게이트는 매 피치각의 변화시마다 그 출력값이 달라지므로, 제어기(140)는 이를 측정하여 정규화 한 후, 피치각 및 롤각과 함께 메모리(150)에 저장시킨다(S514). 이때, 정규화는 상술한 수학식 3을 이용하여 이루어질 수 있다.
다음으로, 회전되는 피치각 범위의 중간값을 기준 복각으로 최초 추정한다(S520). 즉, 피치각을 0°내지 70°범위에서 회전시킨 경우라면, 기준 복각은 35°로 추정된다.
다음으로, 최대 피치각 및 최소 피치각 중 어느 하나와 기준 복각의 중간값을 비교 복각으로 추정한다(S530).
그리고 나서, 기준 복각을 이용하여 방위각을 연산하고, 기준 방위각과의 오차를 계산한다(S541). 즉, 가상의 정규화된 Z축 출력값을 상술한 수학식 4를 이용하여 먼저 연산하고, 이를 이용하여 상술한 수학식 5로부터 방위각을 연산한 후, 메모리(150)에 저장된 기준 방위각과 비교하여 오차값(이하, 제1오차)을 계산한다.
다음으로, 추정된 비교복각을 이용하여 상술한 기준 복각과 같은 방법으로 방위각 오차(이하, 제2오차)를 측정한다(S542).
그 후, 제1오차 및 제2오차를 비교하여, 상대적으로 작은 오차값을 선택한다(S551). 제1오차가 선택되면, 그 오차값이 소정 오차 범위 이내인지를 판단하고(S553), 소정 오차 범위 이내이면 제1오차에 대응되는 복각, 즉, 기준 복각을 현재 복각으로 최종 설정하게 된다(S590). 만일, 제1오차가 소정 오차 범위를 초과하면, 기준복각을 다시 제2 기준복각으로 추정한 후(S570), S530 이하 단계를 반복한다. 이 때, 비교복각 및 제2 기준 복각간의 중간값을 제2 비교복각으로 재추정하여 사용한다.
만일, 제2오차가 선택되면, 제2오차가 소정 오차범위 이내인지를 판단한 후(S552), 소정 오차 범위 이내이면, 제2오차에 대응되는 비교 복각을 현재 복각으로 최종 설정하게 된다(S580). 소정 오차 범위를 초과하면, 비교 복각을 제2 기준복각으로 추정한후(560), 이를 이용하여 다시 S530 이하 단계를 반복하게 된다.
현재 복각이 57°인 지점에서 본 발명의 지자기 센서로 방위각을 측정하는 경우를 예로써, 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 이때의 기준 방위각은 10°, 오차 범위는 1°로 가정한다.
사용자는 먼저, 수평 상태(즉, 롤각을 0°로 유지)에서 0°내지 70°의 피치각 범위를 가지도록 지자기 센서를 1°씩 회전시킨다. 이때, 제어기(140)는 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 측정하여 정규화 한후, 피치각 및 롤각과 함께 메모리(150)에 저장한다.
한편, 제어기(140)는, 제1 기준복각을 0°내지 70°의 중간값인 35°로 추정하고, 70°및 35°의 중간값인 52°를 제1 비교복각으로 추정한다. 35°를 이용하여 방위각을 계산하면 대략 80°로 계산된다. 이 때 방위각의 계산은, 피치각 35 °, 롤각0°일 때 측정된 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 메모리(150)로부터 읽어 와서, 상술한 수학식 4 및 5에 대입하여 계산하게 된다. 같은 방법으로 복각이 52°일 때의 방위각을 계산하면 대략 14°가 된다.
기준 방위각이 10°이므로 52°는 4°의 방위각 오차를 가지고, 35°는 70°의 방위각 오차를 가지게 된다. 한편, 둘 중 상대적으로 작은 오차를 가지는 52°의 방위각 오차가 4°이므로, 1°의 오차범위를 벗어 나고, 따라서 52°를 제2 기준복각으로 다시 전과정을 반복한다. 즉, 제2 비교복각은 52°와 70°의 중간값인 62°로 추정하고 메모리에 저장된 값들을 이용하여 방위각을 계산하면 대략 30°로 계산된다. 이 때 방위각의 계산은, 피치각 62°, 롤각 0°일 때 측정된 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 메모리(150)로부터 읽어 와서, 상술한 수학식 4 및 5에 대입하여 계산하게 된다. 마찬가지 방법으로 복각이 52°일 때의 방위각을 계산하면 대략 14°가 된다.
기준 방위각이 10°이므로 52°는 4°의 방위각 오차를 가지고, 62°는 20°의 방위각 오차를 가지게 된다. 한편, 둘 중 상대적으로 작은 오차를 가지는 52°의 방위각 오차가 4°이므로, 1°의 오차범위를 벗어 나고, 따라서, 52°를 다시 제3 기준복각으로 추정하고, 전과정을 반복한다.
즉, 앞 단계의 비교 복각이었던 62°와 현재 기준 복각인 52°와의 중간값인 56°를 제3 비교복각으로 재추정하고, 이에 대한 방위각 오차를 계산한다. 56°일 때, 방위각이 15°이므로, 방위각 오차는 5°가 된다. 따라서, 52°의 방위각 오차가 여전히 작으므로, 52°가 제4 기준복각으로 재추정되고 다시 전과정을 반복한 다.
이 때, 제4 비교복각은 56°및 52°의 중간값인 54°로 재추정되고, 이에 따라 방위각 오차를 계산하면, 오차가 1°미만으로 계산된다. 이는 52°의 방위각 오차보다 작고, 1°의 오차 범위 이내이므로, 54°가 현재 지자기 센서의 복각으로 최종 설정되게 된다.
이를 이용하여, 제어기(140)는 기울어지는 자세에서도 방위각을 정확하게 측정할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예로써, 사용자에게 복각의 이상을 통지하고, 복각을 점검 여부를 묻는 메시지를 출력하는 방법에 대한 흐름도가 도 6에서 도시되고 있다. 도면에 따르면, 현재의 복각을 이용하여 X축 및 Y축 출력값의 최대값 및 최소값을 검출하게 된다(S610).
그리고 나서, 메모리(150)에 저장된 기준출력값의 최대값 및 최소값과 비교하게 된다(S620). 기준 출력값이란, 지자기 센서가 수평상태에서 측정한 X축 및 Y축 출력값을 의미한다.
이와 같이 비교하여 측정된 최대값 및 최소값의 오차, 즉, 비교 오차가 기 설정된 한계오차를 초과하는 지를 판단하고(S630), 초과하는 경우 그 회수가 기 설정된 한계회수를 초과하는 지를 판단하게 된다(S640). 한계오차 및 한계회수는 메모리(150)에 기 저장된 설계자의 의도에 의해 결정된 값이다. 구체적으로는 한계 오차, 즉, 오차 범위는 15%, 한계회수는 3회 정도로 결정될 수 있다.
한계 회수를 초과하지 않은 경우라면, 다시 최대값 및 최소값을 측정하여 오차를 판단하는 단계를 반복함으로써, 한계 회수를 초과하면, 복각 점검 메시지를 알람부를 통해 디스플레이(display)하게 된다(S650).
이에 따라 사용자는 복각을 보정할 필요성이 있음을 알고, 상술한 방법에 따라 복각을 검출하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기울어진 상태의 지자기 센서에서 간단한 방법으로 현재 복각을 측정하여, 방위각이 제대로 출력되도록 할 수 있다.
또한, 복각을 점검할 시기임을 통지하여, 사용자가 능동적으로 복각을 체크할 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (21)

  1. 펄스 파를 증폭 및 반전 증폭하여 각각을 구동신호로써 출력하는 구동 신호 생성부;
    중력 가속도를 이용하여 수평 상태에서의 피치각 및 롤각을 측정하는 회전각 측정부;
    상호 직교하는 X축 및 Y축 플럭스 게이트를 구비하며, 상기 구동 신호에 의해 발생된 자기에 대응되는 상기 X축 및 Y축 플럭스 게이트 각각의 전기적인 신호를 출력하는 2축 플럭스 게이트 센서;
    상기 전기적인 신호를 상기 X축 및 Y축 플럭스 게이트 각각의 디지털 전압값으로 변환하여 출력하는 신호처리부;
    상기 피치각 및 롤각이 변화하는 경우, 상기 변화에 대응되는 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값의 변화량 및 기준 방위각이 저장된 메모리;및
    기준 복각을 임의로 추정하고, 상기 기준복각에 대응되는 비교복각을 연산한후, 각 복각에 대한 방위각오차를 측정하여 상대적으로 작은 방위각 오차를 가지는 복각을 현재 복각으로 결정하는 처리과정을 수행하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 선택된 복각에 대응되는 방위각오차가 소정오차범위를 초과하면, 상기 선택된 방위각오차에 대응되는 복각을 제2 기준복각으로 재추정한 후 상기 처리 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전각 측정부는 상호 직교하는 X축 및 Y축 가속도 센서를 포함하며,
    상기 제어기는, 상기 X축 및 Y축 가속도 센서에서 측정한 전압값을 소정 범위의 값으로 정규화하고, 아래의 수식을 이용하여 피치각 및 롤각을 연산하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서:
    Figure 112005052277338-pat00009
    Figure 112005052277338-pat00010
    Xtnorm은 정규화된 X축 가속도 센서의 출력값, Ytnorm은 정규화된 Y축 가속도 센서의 출력값, θ는 피치각, φ는 롤각.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 지자기 센서를 소정 롤각을 유지하며 소정 범위내에서 상기 피치각이 1°씩 증가하도록 회전시키고, 매 증가시마다 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 측정하고 소정 범위의 값으로 정규화 한 후, 상기 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정규화는 아래의 수식을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지자기 센서:
    Figure 112005052277338-pat00031
    Figure 112005052277338-pat00032
    Xf는 X축 플럭스게이트의 전압값, Yf는 Y축 플럭스게이트의 전압값, Xfmax 및 Xfmin는 각각 Xf의 최대값 및 최소값, Yfmax 및 Yfmin는 각각 Yf의 최대값 및 최소값, λ는 복각.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 기준 복각을 상기 피치각 범위의 중간값으로 최초 설정하고, 상기 피치각 범위의 최대값 및 최소값 중 어느 하나와 상기 기준 복각 간의 중간값을 상기 비교 복각으로 최초 설정하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 X축 및 Y축이 이루는 평면에 직교하는 가상의 Z축의 전압값을 정규화하고 아래의 수식을 이용하여 기준 복각 및 비교 복각 각각에 대응되는 방위각을 연산하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서:
    Figure 112005052277338-pat00013
    α는 방위각, Xfnorm, Yfnorm, Zfnorm는 각각 X축, Y축 및 Z축 플럭스게이트의 정규화된 출력값, θ는 피치각, φ는 롤각, λ는 복각.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가상의 Z축의 전압값은 아래의 수식을 이용하여 정규화하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서:
    Figure 112003031873021-pat00014
    Zf는 가상의 Z축의 전압값, Zfnorm는 Z축 전압값을 정규화한 값, λ는 복각, θ는 피치각, φ는 롤각.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 기준 복각 및 비교 복각에 대하여 방위각을 연산하고, 상기 방위각 및 기준 방위각 간의 오차를 각각 연산한 후, 그 중 작은 오차가 소정 오차 범위를 초과한 경우, 상기 작은 오차에 대응되는 복각을 제2 기준복각으로 재추정하고, 상기 기준 복각 및 상기 제2기준 복각의 중간값을 제2 비교복각으로 재추정하는 지자기 센서.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값 각각의 최대값 및 최소값과 상기 메모리에 기 저장된 기준 전압값의 최대값 및 최소값간의 비교오차가 소정 범위를 초과하는 경우의 회수를 체크하고, 그 초과한 회수가 소정 회수 이상이면 복각 점검 메 시지를 디스플레이하는 알람부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서.
  11. 지자기 센서의 복각 검출 방법에 있어서,
    (a) 펄스 파를 증폭 및 반전 증폭하여 각각을 구동신호로써 출력하는 단계;
    (b) 상기 구동신호에 의해 발생된 자기에 대응되는 기전력을 상호 직교하는 두개의 X축 및 Y축 플럭스게이트를 사용하여 각각의 전기적인 신호로 변환출력하는 단계;
    (c) 상기 전기적인 신호를 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 각각의 디지털 전압값으로 변환하는 단계;
    (d) 상호 직교하는 두개의 X축 및 Y축 가속도 센서를 사용하여 수평 상태에서의 피치각 및 롤각을 측정하는 단계;
    (e) 상기 지자기 센서를 일정한 롤각을 유지하며 소정 범위까지 피치각이 1°씩 증가하도록 회전시키고, 매 증가시마다 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 측정하는 단계;
    (f) 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 정규화하여 저장하는 단계;및
    (g) 기준 복각 및 대응되는 비교복각을 추정하여, 각 복각에 대응되는 방위각 오차를 연산한 후, 작은 값을 가지는 복각을 현재 복각으로 선택하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    (h) 상기 선택된 복각에 대응되는 방위각 오차가 소정범위를 초과하는지를 판단하는 단계;
    (i) 소정 오차 범위를 초과하면, 상기 선택된 복각을 제2 기준 복각으로 재추정하는 단계;및
    (j) 상기 제2 기준 복각에 대응되는 제2 비교복각을 재추정하고, 상기 (g) 내지 (i)단계를 반복하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    (d1) 상기 X축 및 Y축 가속도 센서에서 측정한 전압값을 소정 범위의 값으로 정규화하는 단계;및
    (d2) 상기 정규화된 전압값을 아래의 수식에 대입하여 피치각 및 롤각을 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법:
    Figure 112003031873021-pat00015
    Figure 112003031873021-pat00016
    Xtnorm은 정규화된 X축 가속도 센서의 출력값, Ytnorm은 정규화된 Y축 가속도 센서의 출력값, θ는 피치각, φ는 롤각.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (d1)단계는, 아래의 수식을 이용하여 정규화하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법:
    Figure 112003031873021-pat00017
    Figure 112003031873021-pat00018
    Xt는 X축 가속도 센서의 출력값, Yt는 Y축 가속도 센서의 출력값, Xtnorm은 정규화된 X축 가속도 센서의 출력값, Ytnorm은 정규화된 Y축 가속도 센서의 출력값.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 (f)단계는,
    상기 피치각 매 1°증가시마다 측정된 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 아래의 수식을 이용하여 정규화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법:
    Figure 112005052277338-pat00033
    Figure 112005052277338-pat00034
    Xf는 X축 플럭스게이트의 전압값, Yf는 Y축 플럭스게이트의 전압값, Xfmax 및 Xfmin는 각각 Xf의 최대값 및 최소값, Yfmax 및 Yfmin는 각각 Yf의 최대값 및 최소값, λ는 복각.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 (g)단계는,
    상기 피치각이 변화하는 소정 범위의 중간값을 상기 기준 복각으로 추정하고, 상기 피치각 범위의 최대값 및 최소값 중 어느 하나와 상기 기준 복각 간의 중간값을 상기 비교 복각으로 설정하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 (g)단계는,
    (g1) 상기 정규화된 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값을 이용하여 상기 X축 및 Y축 플럭스게이트가 이루는 평면에 직교하는 정규화된 가상의 Z축 전압값을 연산하는 단계;
    (g2) 상기 정규화된 가상의 Z축 전압값을 사용하여 상기 기준 복각 및 비교 복각 각각에 대응되는 방위각을 연산하는 단계;및
    (g3) 상기 기준 복각 및 비교 복각에 대응되는 방위각을 소정의 기준 방위각 과 각각 비교하여 각각의 오차를 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 (g1)단계는,
    상기 기준 복각 및 비교 복각을 복각으로 사용하여, 아래의 수식으로부터 상기 기준 복각 및 비교 복각 각각에 대응되는 가상의 Z축 전압값을 정규화하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법:
    Figure 112003031873021-pat00021
    Zf는 가상의 Z축의 전압값, Zfnorm는 Z축 전압값을 정규화한 값, λ는 복각, θ는 피치각, φ는 롤각.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 (g2)단계는,
    상기 기준 복각 및 비교 복각 각각에 대응되는 가상의 정규화된 Z축 전압값을 이용하여, 아래의 수식으로부터 상기 기준 복각 및 비교 복각 각각에 대응되는 방위각을 연산하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법:
    Figure 112003031873021-pat00022
    α는 방위각, Xfnorm, Yfnorm, Zfnorm는 각각 X축, Y축 및 Z축 플럭스게이트의 정규화된 출력값, θ는 피치각, φ는 롤각, λ는 복각.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 (j)단계는,
    상기 기준복각 및 상기 제2 기준복각 간의 중간값을 제2 비교복각으로 재추정하는 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법.
  21. 제12항에 있어서,
    수평상태에서 상기 X축 및 Y축 플럭스 게이트 전압값의 최대값 및 최소값을 각각 검출하는 단계;
    상기 최대값 및 최소값을 기 저장된 기준 최대값 및 최소값과 비교하여 오차를 연산하는 단계;
    상기 오차가 소정 오차 범위를 초과하는지 판단하는 단계;
    상기 소정 오차 범위를 초과하는 회수가 소정 회수를 초과하는지 판단하는 단계;및
    상기 소정 회수를 초과하는 경우, 복각 점검 메시지를 디스플레이하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 복각 검출 방법.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3837533B2 (ja) * 2003-01-15 2006-10-25 独立行政法人産業技術総合研究所 姿勢角処理装置および姿勢角処理方法
KR100565794B1 (ko) 2003-12-30 2006-03-29 삼성전자주식회사 기울기의 영향을 보상하여 방위각을 연산하는 지자기센서, 및 그 연산방법
US6964107B1 (en) * 2004-05-27 2005-11-15 Nokia Corporation System, method, device and computer code product for improving the readability of an electronic compass
US20080031544A1 (en) * 2004-09-09 2008-02-07 Hiromu Ueshima Tilt Detection Method and Entertainment System
EP1798519A4 (en) 2004-10-07 2012-06-06 Yamaha Corp GEOMAGNETIC SENSOR, GEOMAGNETIC SENSOR CORRECTION METHOD, TEMPERATURE SENSOR, TEMPERATURE SENSOR CORRECTION METHOD, AND GEOMAGNETIC DETECTION DEVICE
US7437257B2 (en) * 2004-10-07 2008-10-14 Yamaha Corporation Geomagnetic sensor and geomagnetic sensor correction method, temperature sensor and temperature sensor correction method, geomagnetism detection device
KR100620957B1 (ko) * 2004-12-13 2006-09-19 삼성전기주식회사 방위각을 측정하는 지자기센서 및 그 방법
KR100799536B1 (ko) * 2005-11-08 2008-01-31 한국전자통신연구원 2축 지자계 센서의 경사각 오차를 보상하기 위한 가상축 지자계 데이터 추정 장치 및 그 방법과, 그를 이용한 방위각 산출 시스템
CA2650598A1 (en) * 2006-04-26 2007-11-08 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for correcting underestimation of formation anisotropy ratio
US7826999B1 (en) 2007-08-20 2010-11-02 Pni Corporation Magnetic tilt compensated heading compass with adaptive zoffset
US8199611B2 (en) * 2009-02-05 2012-06-12 Westerngeco L.L.C. Deriving tilt-corrected seismic data in a multi-axis seismic sensor module
JP5402612B2 (ja) * 2009-12-22 2014-01-29 ソニー株式会社 表示装置、表示方法及びプログラム
US8858046B2 (en) * 2010-06-28 2014-10-14 Koito Manufacturing Co., Ltd. Control apparatus for vehicle lamp, vehicle lighting system, and vehicle lamp
CN102830371A (zh) * 2012-05-24 2012-12-19 中国石油天然气集团公司 一种磁通门传感器信号处理电路
CN108756483A (zh) * 2018-05-25 2018-11-06 深圳市蓝恒电子科技有限公司 门锁关门状态检测方法及检测系统

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3935642A (en) * 1970-11-11 1976-02-03 Anthony William Russell Directional drilling of bore holes
US3938257A (en) * 1974-12-02 1976-02-17 Sperry Rand Corporation Two-cycle compensator for flux valve heading repeater system
GB2180082B (en) * 1985-09-03 1988-08-17 Citizen Watch Co Ltd Electronic equipment with geomagnetic direction sensor
US4918824A (en) * 1988-10-05 1990-04-24 International Navigation, Inc. Electronic digital compass
US5187872A (en) * 1992-04-02 1993-02-23 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Communications Automatic calibration of magnetic compasses
US5953683A (en) * 1997-10-09 1999-09-14 Ascension Technology Corporation Sourceless orientation sensor
JP3872262B2 (ja) * 2000-01-25 2007-01-24 セイコーインスツル株式会社 電子方位計及び電子方位計付電子時計
JP4034039B2 (ja) 2000-10-16 2008-01-16 電通企工株式会社 携帯電話
US6536123B2 (en) * 2000-10-16 2003-03-25 Sensation, Inc. Three-axis magnetic sensor, an omnidirectional magnetic sensor and an azimuth measuring method using the same
US6543146B2 (en) * 2000-12-06 2003-04-08 Honeywell International, Inc. Electronic compass and compensation of large magnetic errors for operation over all orientations
JP4381161B2 (ja) * 2003-03-05 2009-12-09 シチズンホールディングス株式会社 方位測定装置、方位測定方法、および方位測定プログラム
US6836971B1 (en) * 2003-07-30 2005-01-04 Honeywell International Inc. System for using a 2-axis magnetic sensor for a 3-axis compass solution
KR100555668B1 (ko) * 2003-11-11 2006-03-03 삼성전자주식회사 경사진 환경에서 방위각 측정이 가능한 플럭스게이트지자기 센서 및 그 측정 방법
KR100568285B1 (ko) * 2003-12-13 2006-04-05 삼성전기주식회사 틸트 보상형 전자 나침반의 복각 탐색 방법
KR100571795B1 (ko) * 2004-02-06 2006-04-18 삼성전자주식회사 복각 검출 기능을 지원하는 지자기 센서 및 그 방법
KR100574506B1 (ko) * 2004-02-26 2006-04-27 삼성전자주식회사 연산된 방위각의 오류여부를 표시하는 지자기센서 및 그방위각측정방법
KR100611182B1 (ko) * 2004-02-27 2006-08-10 삼성전자주식회사 회전상태에 따라 메뉴표시상태를 변경하는 휴대형전자기기 및 그 방법

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