KR100799877B1 - Apparatus and method for calibrating offset of geomagnetic sensor - Google Patents

Apparatus and method for calibrating offset of geomagnetic sensor Download PDF

Info

Publication number
KR100799877B1
KR100799877B1 KR1020060091225A KR20060091225A KR100799877B1 KR 100799877 B1 KR100799877 B1 KR 100799877B1 KR 1020060091225 A KR1020060091225 A KR 1020060091225A KR 20060091225 A KR20060091225 A KR 20060091225A KR 100799877 B1 KR100799877 B1 KR 100799877B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
geomagnetic
equation
detection value
axis
offset
Prior art date
Application number
KR1020060091225A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강진용
권경수
황병원
최현주
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020060091225A priority Critical patent/KR100799877B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100799877B1 publication Critical patent/KR100799877B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00—Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/38—Testing, calibrating, or compensating of compasses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00—Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/02—Magnetic compasses
    • G01C17/28—Electromagnetic compasses
    • G01C17/30—Earth-inductor compasses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/40—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for measuring magnetic field characteristics of the earth

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

An apparatus and a method for calibrating offset of a geomagnetic sensor are provided to perform automatic calibration of the sensor in the direction of each axis promptly when the offset values are modified by ambient magnetic field environment, by utilizing values detected from the geomagnetic sensor. An offset calibrating apparatus(10) for a geomagnetic sensor comprises a sensor(11), a data acquiring unit(12), a data storage unit(13), an offset calculation judgment unit(14), an offset calculation unit(15), and a filtering unit(16). The geomagnetic sensor includes a plurality of axial directions forming 90° with each other. The data acquiring unit normalizes each value about each axial direction detected from the geomagnetic sensor, and compares the distance between the normalized value and the most recently detected value with a predetermined first critical value. The data storage unit stores the value which is greater than the first critical value. The offset calculation judgment unit calculates standard deviation of the values stored in the data storage unit, and compares the obtained standard deviation with a predetermined second critical value. If the standard deviation is greater than the second critical value, the offset calculation unit computes an offset of value about each axial direction by using the value stored in the data storage unit.

Description

지자기 센서의 오프셋 보정 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALIBRATING OFFSET OF GEOMAGNETIC SENSOR}Offset compensation device of geomagnetic sensor and its method {APPARATUS AND METHOD FOR CALIBRATING OFFSET OF GEOMAGNETIC SENSOR}

도 1은 본 발명에 따른 지자기 센서의 오프셋 보정 장치의 블록구성도이다.1 is a block diagram of an offset correction apparatus of a geomagnetic sensor according to the present invention.

도 2는 정규화된 지자기 검출값을 도시한 그래프이다.2 is a graph showing normalized geomagnetic detection values.

도 3은 2축 지자기 센서의 출력에 의한 방위원을 도시한 그래프이다.3 is a graph showing a direction circle by the output of the two-axis geomagnetic sensor.

도 4는 본 발명에 따른 지자기 센서의 오프셋 보정 방법의 플로우차트이다.4 is a flowchart of an offset correction method of a geomagnetic sensor according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

11: 지자기 센서 12: 데이터 취득 수단11: geomagnetic sensor 12: data acquisition means

121: 아날로그-디지털 변환부 122: 데이터 정규화부121: analog-to-digital converter 122: data normalization unit

123: 데이터 비교부 13: 데이터 저장 수단123: data comparator 13: data storage means

14: 오프셋 연산 판단 수단 15: 오프셋 연산 수단14: offset calculation means 15: offset calculation means

16: 필터링 수단16: filtering means

본 발명은 지자기 센서의 오프셋 보정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자에 의한 별도의 오프셋 보정 지시가 없더라도 지자기 센서의 각 축방향 검출값의 오프셋을 실시간으로 자동 보정할 수 있는 지자기 센서의 오프셋 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an offset correction device and a method of a geomagnetic sensor, and more particularly, a geomagnetic sensor capable of automatically correcting the offset of each axial detection value of the geomagnetic sensor in real time even without a separate offset correction instruction by a user. An apparatus for correcting offset and a method thereof.

최근까지 저가의 소형 지자기 센서 모듈이 개발되어 왔으며, 특히 MEMS 기술의 발달로 칩형 지자기 센서 모듈이 개발되어 다양한 응용분야에 적용되고 있다.Until recently, inexpensive miniature geomagnetic sensor modules have been developed, and in particular, chip-type geomagnetic sensor modules have been developed and applied to various applications due to the development of MEMS technology.

상기 지자기 센서는 주변의 지자계의 자속밀도에 반응하여 센서신호를 출력하는 것으로서, 전자 나침반, 항공기등의 항법 시스템등에서 위치 및 방향 검출을 위해 주로 이용된다. 상기 지자기 센서는 센서가 놓여진 방위각(rotating angle)에 따라서 각각의 자속을 사인, 코사인 파형으로 출력한다. 예를 들어, 2축 지자기 센서가 적용된 경우, x축 지자기 검출값과 y축 지자기 검출값을 조합하여 방위각을 연산한다.The geomagnetic sensor outputs a sensor signal in response to the magnetic flux density of the surrounding geomagnetic field, and is mainly used for position and direction detection in a navigation system such as an electronic compass or an aircraft. The geomagnetic sensor outputs each magnetic flux in a sine and cosine waveform according to a rotating angle at which the sensor is placed. For example, when the two-axis geomagnetic sensor is applied, the azimuth angle is calculated by combining the x-axis geomagnetic detection value and the y-axis geomagnetic detection value.

이러한 지자기 센서의 검출값을 이용하여 정확한 방위각을 연산하기 위해서는 각 지자기 센서의 출력값의 크기를 동일하게 정정하여야 하며 상기 출력값의 오프셋을 결정하여야 한다.In order to calculate an accurate azimuth angle using the detected values of the geomagnetic sensors, the magnitude of the output value of each geomagnetic sensor must be equally corrected and the offset of the output values must be determined.

통상적으로, 지자기 센서 검출값의 크기를 정정하고 오프셋을 결정하는 방법으로, 해당 지자기 센서의 축을 지평면에 평행하게 위치시킨 후 360° 회전시키면서 그 검출값의 최대값 및 최소값을 구하고 이 최대값 및 최소값을 이용하여 크기를 정정하고 오프셋을 결정하는 방식이 이용되어 왔다.In general, a method of correcting the magnitude of the geomagnetic sensor detection value and determining the offset is obtained by locating the axis of the geomagnetic sensor parallel to the horizontal plane and rotating 360 ° to obtain the maximum and minimum values of the detection value. The method of correcting the size and determining the offset by using has been used.

2축 지자기 센서를 예로 들어 종래의 센서 출력값의 크기 및 오프셋이 결정 기법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, X축 및 Y축을 지평면에 평행하게 위치시킨 후 360° 회전시켜 각 축방향에 대해 검출된 지자기 검출값의 최대값 및 최소값(X축의 최대값: Xmax, X축의 최소값: Xmin, Y축의 최대값: Ymax, Y축의 최소값: Ymin)을 구한다. Taking a two-axis geomagnetic sensor as an example, the size and offset of a conventional sensor output value will be described as follows. First, the X and Y axes are positioned parallel to the horizontal plane, and then rotated by 360 ° so that the maximum and minimum values of the geomagnetic detection values detected for each axis direction (the maximum value of the X axis: Xmax, the minimum value of the X axis: Xmin, the maximum of the Y axis). Value: Ymax, Y-axis minimum value: Ymin).

종래에는 상기 각 축방향에 대해 검출된 지자기 검출값의 최대값 및 최소값을 이용하여, X축의 오프셋(Xoff)은 (Xmax+Xmin)/2, Y축의 오프셋(YofF)은 (Ymax+Ymin)/2로 결정하였다. 또한, 센서 출력값의 크기를 서로 맞추기 위해, X축의 스케일 팩터(Xsf)를 (Xmax-Xmin)/2, Y축의 스케일 팩터(Ysf)를 (Ymax-Ymin)/2로 결정한 후, X축의 검출값을 (X-Xoff)/Xsf(=Xmc)로 정규화하고, Y축의 검출값을 (Y-Yoff)/Ysf(=Ymc)로 정규화하여 센서 출력값의 크기를 동일하게 맞추었다. 이와 같은 종래의 방식에서 방위각(Azi)은 Azi=tan-1(Ymc/Xmc)와 같이 결정할 수 있었다.Conventionally, using the maximum and minimum values of the geomagnetic detection values detected for the respective axial directions, the X-axis offset Xoff is (Xmax + Xmin) / 2, and the Y-axis offset YofF is (Ymax + Ymin) /. Determined to be 2. In order to match the magnitude of the sensor output values, the X-axis scale factor (Xsf) is determined as (Xmax-Xmin) / 2, and the Y-axis scale factor (Ysf) is determined as (Ymax-Ymin) / 2. Is normalized to (X-Xoff) / Xsf (= Xmc), and the detection value of the Y-axis is normalized to (Y-Yoff) / Ysf (= Ymc) to equalize the magnitude of the sensor output value. In this conventional manner, the azimuth angle Azi could be determined as Azi = tan −1 (Ymc / Xmc).

그러나, 전술한 종래의 신호 크기 및 오프셋 결정 방식은 사용자에 의한 지시가 있는 경우에 한해서 이루어지므로, 변화하는 신호 크기 및 오프셋을 수시로 보정하기에 매우 불편한 단점이 있다. 특히, 신호크기는 지자기 센서가 적용되는 기기에 탑재된 이후에는 크게 변화하지 않으나, 오프셋은 주위 환경에 따라 수시로 변화될 수 있으므로, 연산량을 크게 증가시키지 않으면서도 정확한 방위각을 산출하기 위해서는 지자기 센서의 오프셋을 수시로 보정할 필요성이 존재한다.However, the above-described conventional signal size and offset determination method is performed only when there is an instruction by a user, and thus, there is a disadvantage in that it is very inconvenient to correct a changing signal size and offset at any time. In particular, the signal size does not change significantly after being mounted on the device to which the geomagnetic sensor is applied, but since the offset may change from time to time depending on the surrounding environment, the offset of the geomagnetic sensor is calculated in order to calculate an accurate azimuth angle without greatly increasing the amount of computation. There is a need to correct this from time to time.

따라서 당 기술분야에서는, 오프셋의 변동이 발생하는 경우 사용자의 보정 지시가 없더라도 자동으로 지자기 센서 검출값의 오프셋을 보정할 수 있는 장치 및 방법이 요구되어 왔다.Therefore, there is a need in the art for an apparatus and a method capable of automatically correcting an offset of a geomagnetic sensor detection value even if a change in offset occurs even without a user's correction instruction.

본 발명은 전술한 기술적 요구를 충족시키기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 방위각을 구하기 위한 지자기 센서에서 출력되는 지자기 검출값의 오프셋을, 사용자에 의한 별도의 지시가 없더라도 실시간 자동 보정할 수 있는 지자기 센서의 오프셋 보정 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been proposed to meet the above technical requirements, and its object is to provide a geomagnetic sensor that can automatically correct in real time an offset of a geomagnetic detection value output from a geomagnetic sensor for obtaining an azimuth angle without a separate instruction by a user. An offset correction apparatus and method thereof are provided.

전술한 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서, 본 발명은,As a technical configuration for achieving the above object, the present invention,

서로 90°를 이루는 복수의 축방향을 갖는 지자기 센서;A geomagnetic sensor having a plurality of axial directions 90 ° to each other;

상기 지자기 센서에서 검출된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 각각 정규화하고, 상기 정규화된 각 축방향에 대한 지자기 검출값과 가장 최근에 저장한 지자기 검출값 사이의 거리를, 기설정된 제1 임계값과 각각 비교하는 데이터 취득 수단;Normalize the geomagnetic detection value for each axial direction detected by the geomagnetic sensor, and determine a distance between the geomagnetic detection value for each normalized axial direction and the most recently stored geomagnetic detection value, for a first predetermined threshold value. Data acquiring means for comparing with each other;

상기 거리가 상기 제1 임계값보다 큰 지자기 검출값을 저장하는 데이터 저장 수단;Data storage means for storing a geomagnetic detection value wherein said distance is greater than said first threshold value;

상기 데이터 저장 수단에 저장된 지자기 검출값들의 표준편차를 연산하고, 상기 연산된 표준편차를 소정의 제2 임계값과 비교하는 오프셋 연산 판단 수단; 및Offset calculation determining means for calculating a standard deviation of geomagnetic detection values stored in said data storage means, and comparing said calculated standard deviation with a predetermined second threshold value; And

상기 표준편차가 상기 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 데이터 저장 수단에 저장된 지자기 검출값을 이용하여 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋을 연산하는 오프셋 연산 수단Offset calculation means for calculating an offset of the geomagnetic detection value for each axial direction using the geomagnetic detection value stored in the data storage means when the standard deviation is larger than the second threshold value

을 포함하는 지자기 센서의 오프셋 보정 장치를 제공한다.It provides an offset correction device of a geomagnetic sensor comprising a.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 데이터 취득 수단은, 상기 지자기 검출값을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 상기 변환된 디지털 데이터를 이용하여 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 각각 정규화하는 데이터 정규화부; 및 상기 정규화된 각 축방향에 대한 지자기 검출값과 상기 데이터 저장수단에 저장된 지자기 검출값 중 가장 최근에 저장한 지자기 검출값 사이의 거리를, 기설정된 상기 제1 임계값과 비교하는 데이터 비교부를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the data acquiring means comprises: an analog-digital converter for converting the geomagnetic detection value into digital data; A data normalization unit for normalizing geomagnetic detection values for each axis direction using the converted digital data; And a data comparison unit for comparing a distance between the geomagnetic detection value for each of the normalized axial directions and the geomagnetic detection value most recently stored among the geomagnetism detection values stored in the data storage means, with the preset first threshold value. can do.

상기 실시형태에서, 상기 데이터 정규화부는, 상기 지자기 센서로부터 검출되는 각 축방향에 대한 지자기 검출값을, 상기 지자기 센서를 각 축방향에 대해 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최대 지자기 검출값 및 최소 지자기 검출값의 차로 각각 나누어 지자기 검출값을 정규화할 수 있다.In the above embodiment, the data normalization unit detects the maximum geomagnetism for each axial direction detected when the geomagnetic detection value for each axial direction detected from the geomagnetic sensor is rotated 360 ° with respect to each axial direction. The geomagnetic detection value can be normalized by dividing the difference between the value and the minimum geomagnetic detection value, respectively.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 오프셋 연산 수단은, 상기 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하고, 상기 방정식의 변수에 상기 데이터 저장 수단에 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 대입하는 에너지 함수를 정의한 후, 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 방정식의 계수를 구하고, 상기 연산된 계수를 갖는 원의 방정식 또는 구의 방정식의 중심값을 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋으로 결정할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the offset calculating means defines a distribution of geomagnetic detection values for the respective axial directions as an equation of a circle or an equation of a sphere, and each axial direction stored in the data storage means in a variable of the equation. After defining an energy function that substitutes the geomagnetic detection value for, use the least square method to find the coefficients of the equation that minimizes the energy function, and determine the center of the equation of the circle or sphere with the calculated coefficients. It can be determined by the offset of the geomagnetic detection value with respect to the axial direction.

상기 실시형태에서, 상기 지자기 센서가 X축과 상기 X축과 90°를 이루는 Y축을 갖는 2축 지자기 센서인 경우, 상기 오프셋 연산 수단은 하기 식 1과 같이 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식으로 정의하며, 상기 식 1의 변수에 상기 데이터 저장 수단에 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 대입하는 하기 식 2의 에너지 함수를 정의하고, 하기 식 3 및 식 4와 같이 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 식 1의 계수를 구함으로써 X축 지자기 검출값의 오프셋을 -p/a, Y축 지자기 검출값의 오프셋을 -q/a로 결정할 수 있다.In the above embodiment, when the geomagnetic sensor is a two-axis geomagnetic sensor having an X axis and a Y axis forming 90 ° with the X axis, the offset calculating means converts the distribution of the geomagnetic detection values into a circle equation as shown in Equation 1 below. And an energy function of Equation 2 below by substituting the geomagnetic detection value for each axial direction stored in the data storage means in the variable of Equation 1, and using the least square method as shown in Equations 3 and 4 below. By calculating the coefficient of Equation 1 that minimizes the energy function, it is possible to determine the offset of the X-axis geomagnetic detection value as -p / a and the offset of the Y-axis geomagnetic detection value as -q / a.

[식 1][Equation 1]

Figure 112006067947700-pat00001
(x: 상기 지자기 센서의 X축 지자기 검출값, y: 상기 지자기 센서의 Y축 지자기 검출값, p, q, K: 임의의 상수)
Figure 112006067947700-pat00001
(x: X-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, y: Y-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, p, q, K: arbitrary constant)

[식 2][Equation 2]

Figure 112006067947700-pat00002
(E(a,p,q): 에너지 함수)
Figure 112006067947700-pat00002
(E (a, p, q): energy function)

[식 3][Equation 3]

Figure 112006067947700-pat00003
Figure 112006067947700-pat00003

Figure 112006067947700-pat00004
Figure 112006067947700-pat00004

[식 4][Equation 4]

Figure 112006067947700-pat00005
Figure 112006067947700-pat00005

(xi, yi: 상기 데이터 저장 수단에 저장된 X축 및 Y축의 지자기 검출값)(x i , y i : Geomagnetic detection values of X and Y axes stored in the data storage means)

또한, 상기 실시형태에서, 상기 지자기 센서가 X축과 상기 X축과 90°를 이루는 Y축 및 상기 X축, Y축과 각각 90°를 이루는 Z축을 갖는 3축 지자기 센서인 경우, 상기 오프셋 연산 수단은 하기 식 5과 같이 지자기 검출값의 분포를 구의 방정식으로 정의하며, 상기 식 5의 변수에 상기 데이터 저장 수단에 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 대입하는 하기 식 6의 에너지 함수를 정의하고, 하기 식 7 및 식 8와 같이 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 식 5의 계수를 구함으로써 X축 지자기 검출값의 오프셋을 -p/a, Y축 지자기 검출값의 오프셋을 -q/a, 및 Z축 지자기 검출값의 오프셋을 -r/a로 결정할 수 있다.Further, in the above embodiment, when the geomagnetic sensor is a three-axis geomagnetic sensor having an X axis and a Y axis 90 degrees with the X axis and a Z axis 90 degrees with the X and Y axes, respectively, the offset calculation The means defines a distribution of geomagnetism detection values as the equation of a sphere as shown in Equation 5 below, and defines an energy function of Equation 6 below by substituting the geomagnetic detection values for each axial direction stored in the data storage means into the variable of Equation 5 above. By calculating the coefficient of Equation 5 which minimizes the energy function using the least square method as shown in Equations 7 and 8, the offset of the X-axis geomagnetic detection value is -p / a and the offset of the Y-axis geomagnetic detection value. And -q / a and the offset of the Z-axis geomagnetic detection value can be determined as -r / a.

[식 5][Equation 5]

Figure 112006067947700-pat00006
(x: 상기 지자기 센서의 X축 지자기 검출값, y: 상기 지자기 센서의 Y축 지자기 검출값, z: 상기 지자기 센서의 Z축 지자기 검출값, p, q, r, K: 임의의 상수)
Figure 112006067947700-pat00006
(x: X-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, y: Y-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, z: Z-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, p, q, r, K: any constant)

[식 6][Equation 6]

Figure 112006067947700-pat00007
(E(a,p,q,r): 에너지 함수)
Figure 112006067947700-pat00007
(E (a, p, q, r): energy function)

[식 7][Equation 7]

Figure 112006067947700-pat00008
Figure 112006067947700-pat00008

Figure 112006067947700-pat00009
Figure 112006067947700-pat00009

[식 8] [Equation 8]

Figure 112006067947700-pat00010
Figure 112006067947700-pat00010

(xi, yi, zi: 상기 데이터 저장 수단에 저장된 X축, Y축 및 Z축의 지자기 검 출값)(x i , y i , z i : Geomagnetically detected values of X, Y and Z axes stored in the data storage means)

본 발명의 일실시형태는, 상기 오프셋 연산 수단에서 연산된 오프셋값을 필터링하는 필터링 수단을 더 포함할 수 있다.One embodiment of the present invention may further include filtering means for filtering the offset value calculated in the offset calculation means.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 기술적 구성으로서, 본 발명은,As another technical configuration for achieving the object of the present invention, the present invention,

서로 90°를 이루는 복수의 축방향을 갖는 지자기 센서로부터 검출된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 정규화하는 단계;Normalizing the geomagnetic detection values for each of the axial directions detected from the geomagnetic sensors having a plurality of axial directions oriented at 90 ° to each other;

상기 정규화된 각 축방향에 대한 지자기 검출값과 가장 최근에 저장한 지자기 검출값 사이의 거리를, 기설정된 상기 제1 임계값과 각각 비교하는 단계;Comparing the distance between the geomagnetic detection value for each normalized axial direction and the most recently stored geomagnetic detection value with the preset first threshold value, respectively;

상기 비교 결과 상기 거리가 상기 제1 임계값보다 큰 지자기 검출값을 저장하는 단계;Storing a geomagnetic detection value having the distance greater than the first threshold as a result of the comparison;

상기 저장된 지자기 검출값들의 표준편차를 연산하고, 상기 연산된 표준편차를 소정의 제2 임계값과 비교하는 단계; 및Calculating a standard deviation of the stored geomagnetic detection values and comparing the calculated standard deviation with a second predetermined threshold value; And

상기 표준편차가 상기 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 저장된 지자기 검출값을 이용하여 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋을 연산하는 단계Calculating an offset of the geomagnetism detection value for each axial direction by using the stored geomagnetism detection value when the standard deviation is larger than the second threshold value

를 포함하는 지자기 센서의 오프셋 보정 방법을 제공한다.It provides an offset correction method of a geomagnetic sensor comprising a.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 정규화하는 단계는, 상기 지자기 센서로부터 검출된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 디지털 데이터로 변환한 후 상 기 변환된 디지털 데이터를 정규화하는 단계일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the normalizing may be a step of normalizing the converted digital data after converting the geomagnetic detection value for each axial direction detected from the geomagnetic sensor into digital data.

또한, 상기 정규화하는 단계는, 상기 지자기 센서로부터 검출되는 각 축방향에 대한 지자기 검출값을, 상기 지자기 센서를 각 축방향에 대해 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최대 지자기 검출값 및 최소 지자기 검출값의 차로 각각 나누어 지자기 검출값을 정규화하는 단계일 수 있다.In addition, the normalizing may include a geomagnetic detection value for each axial direction detected from the geomagnetic sensor, a maximum geomagnetic detection value for each axial direction detected when the geomagnetic sensor is rotated 360 ° with respect to each axial direction, and Normalizing the geomagnetic detection value divided by the difference between the minimum geomagnetic detection value may be normalized.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 오프셋을 연산하는 단계는, 상기 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하는 단계; 상기 정의된 방정식의 변수에, 상기 저장된 각 축방향의 대한 지자기 검출값을 대입하는 에너지 함수를 정의하는 단계; 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 방정식의 계수를 최소제곱법을 이용하여 연산하는 단계; 및 상기 연산된 계수를 이용하여 상기 원의 방정식 또는 구의 방정식의 중심값을 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋으로 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, calculating the offset includes: defining a distribution of geomagnetic detection values for the respective axial directions as an equation of a circle or an equation of a sphere; Defining an energy function that substitutes the geomagnetic detection value for each stored axial direction in a variable of the defined equation; Calculating coefficients of the equation that minimize the energy function using least squares method; And determining the center value of the equation of the circle or the equation of the sphere as an offset of the geomagnetic detection value for each axial direction using the calculated coefficients.

상기 실시형태에서, 상기 지자기 센서가 X축과 상기 X축과 90°를 이루는 Y축을 갖는 2축 지자기 센서인 경우, 상기 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하는 단계는, 상기 식 1과 같이 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식으로 정의하는 단계이며, 상기 에너지 함수를 정의하는 단계는, 상기 식 1의 변수에 상기 저장된 각 축방향의 대한 지자기 검출값을 대입하는 상기 식 2의 에너지 함수를 정의하는 단계이며, 상기 방정식의 계수를 최소제곱법을 이용하여 구하는 단계는, 상기 식 3 및 식 4와 같이 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 식 1 의 계수를 구하는 단계이며, 상기 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋으로 결정하는 단계는, X축 지자기 검출값의 오프셋을 -p/a, Y축 지자기 검출값의 오프셋을 -q/a로 결정하는 단계일 수 있다.In the above embodiment, when the geomagnetic sensor is a two-axis geomagnetic sensor having an X axis and a Y axis forming 90 ° with the X axis, the step of defining the equation as the equation of the circle or the equation of the sphere is the geomagnetic detection as in Equation 1 above. Defining a distribution of values as a circle equation, and defining the energy function, defining the energy function of the equation 2 by substituting the geomagnetic detection value for each stored axial direction in the variable of the equation 1 The step of obtaining the coefficients of the equation using the least square method is a step of obtaining the coefficients of Equation 1 that minimizes the energy function using the least square method as in Equation 3 and Equation 4. The determining of the offset of the geomagnetic detection value in the axial direction may include determining the offset of the X-axis geomagnetic detection value as -p / a and the offset of the Y-axis geomagnetic detection value as -q / a. There.

또한, 상기 실시형태에서, 상기 지자기 센서가 X축과 상기 X축과 90°를 이루는 Y축 및 상기 X축, Y축과 각각 90°를 이루는 Z축을 갖는 3축 지자기 센서인 경우, 상기 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하는 단계는, 하기 식 5과 같이 지자기 검출값의 분포를 구의 방정식으로 정의하는 단계이며, 상기 에너지 함수를 정의하는 단계는, 상기 식 5의 변수에 상기 저장된 각 축방향의 대한 지자기 검출값을 대입하는 상기 식 6의 에너지 함수를 정의하는 단계이며, 상기 방정식의 계수를 최소제곱법을 이용하여 구하는 단계는, 상기 식 7 및 식 8와 같이 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 식 5의 계수를 구하는 단계이며, 상기 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋으로 결정하는 단계는, X축 지자기 검출값의 오프셋을 -p/a, Y축 지자기 검출값의 오프셋을 -q/a, 및 Z축 지자기 검출값의 오프셋을 -r/a로 결정하는 단계일 수 있다.Further, in the above embodiment, when the geomagnetic sensor is a three-axis geomagnetic sensor having an X axis and a Y axis forming 90 ° with the X axis, and a Z axis forming 90 ° with the X axis and Y axis, respectively, Defining an equation or an equation of a sphere is a step of defining a distribution of geomagnetic detection values as an equation of a sphere, as shown in Equation 5 below, and defining the energy function is a function of each axial direction stored in the variable of Equation 5. Defining an energy function of Equation 6, which substitutes for the geomagnetic detection value, and obtaining the coefficient of the equation using the least square method, using the least square method as shown in Equations 7 and 8 above. Obtaining the coefficient of Equation 5 to minimize the function, and determining the offset of the geomagnetic detection value for each axis direction, the offset of the X-axis geomagnetic detection value -p / a, Y-axis geomagnetic The offset of the detection value may be determined as -q / a, and the Z-axis geomagnetic detection value may be determined as -r / a.

바람직하게, 본 발명의 일실시형태는, 상기 오프셋 연산 단계에서 연산된 오프셋값을 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다. Preferably, an embodiment of the present invention may further include filtering the offset value calculated in the offset calculation step.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한 다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiment of this invention is provided in order to demonstrate this invention more completely to the person skilled in the art to which this invention belongs. In addition, in the description of the present invention, terms defined are defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of those skilled in the art, and thus limit the technical components of the present invention. It should not be understood as meaning.

도 1은 본 발명에 따른 지자기 센서의 오프셋 보정 장치의 블록구성도이다.1 is a block diagram of an offset correction apparatus of a geomagnetic sensor according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 지자기 센서의 오프셋 보정 장치(10)는, 지자기 센서(11)와, 데이터 취득 수단(12)과, 데이터 저장 수단(13)과, 오프셋 연산 판단 수단과(14), 오프셋 연산 수단(15)과, 필터링 수단(16)을 포함한다.Referring to FIG. 1, an offset correction apparatus 10 of a geomagnetic sensor according to an embodiment of the present invention includes a geomagnetic sensor 11, a data acquisition means 12, a data storage means 13, and an offset calculation. The determination means 14, the offset calculation means 15, and the filtering means 16 are included.

상기 지자기 센서(11)는 서로 90°를 이루는 복수의 지자기 검출 축방향을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 지자기 센서(11)는, X축과 상기 X축과 90°를 이루는 Y축을 갖는 2축 지자기 센서일 수 있다. 또한, 상기 지자기 센서(11)는 X축과 상기 X축과 90°를 이루는 Y축 및 상기 X축, Y축과 각각 90°를 이루는 Z축을 갖는 3축 지자기 센서일 수 있다. 본 발명에서 지자기 센서(11)는 상기 각 축방향에서 지자기를 검출하기 위한 지자기 검출 모듈을 포함하는 구성을 갖는 지자기 센서일 수 있다.The geomagnetic sensor 11 may have a plurality of geomagnetic detection axial directions that are 90 ° to each other. For example, the geomagnetic sensor 11 may be a two-axis geomagnetic sensor having an X axis and a Y axis forming 90 ° with the X axis. In addition, the geomagnetic sensor 11 may be a three-axis geomagnetic sensor having an X axis and a Y axis forming 90 ° with the X axis, and a Z axis forming 90 ° with the X axis and Y axis, respectively. In the present invention, the geomagnetic sensor 11 may be a geomagnetism sensor having a configuration including a geomagnetism detection module for detecting geomagnetism in the respective axial directions.

상기 데이터 취득 수단(12)은, 상기 지자기 센서(11)에서 검출된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 각각 정규화하고, 상기 정규화된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 소정의 제1 임계값과 각각 비교한다.The data acquiring means 12 normalizes the geomagnetic detection values for the respective axial directions detected by the geomagnetic sensor 11, respectively, and compares the geomagnetic detection values for the normalized axial directions with a predetermined first threshold value. Compare each.

더욱 구체적으로, 상기 데이터 취득 수단(12)은, 상기 지자기 센서(11)로부터 검출된 복수의 지자기 검출값을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부(121)와, 상기 변환된 디지털 데이터를 이용하여 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 각각 정규화하는 데이터 정규화부(122) 및 상기 정규화된 데이터를 상기 제1 임계값과 비교하는 데이터 비교부(123)를 포함할 수 있다.More specifically, the data acquiring means 12 uses an analog-to-digital converter 121 for converting a plurality of geomagnetic detection values detected from the geomagnetic sensor 11 into digital data, and using the converted digital data. And a data normalization unit 122 for normalizing the geomagnetic detection values for each axis direction, and a data comparison unit 123 for comparing the normalized data with the first threshold value.

상기 아날로그-디지털 변환부(121)는 상기 지자기 센서(11)로부터 출력되는 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 아날로그 데이터에서 디지털 데이터로 변환한다.The analog-to-digital converter 121 converts the geomagnetic detection value for each axis direction output from the geomagnetic sensor 11 into analog data from digital data.

상기 데이터 정규화부(122)는 각 축방향으로 검출된 지자기 검출값을 서로 비교할 수 있도록 동일한 스케일로 변환한다. 데이터 정규화부(122)에서 수행되는 데이터 정규화에는 다양한 방법이 적용될 수 있으나, 바람직하게는, 상기 지자기 센서(11)로부터 검출되는 각 축방향에 대한 지자기 검출값을, 상기 지자기 센서(11)를 각 축방향에 대해 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최대 지자기 검출값 및 최소 지자기 검출값의 차로 각각 나누는 방식을 채택할 수 있다. 이러한 지자기 센서의 각 축방향으로 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최대 지자기 검출값 및 최소 지자기 검출값의 차는 대부분의 상황에서 거의 일정하기 때문에 오프셋 연산이 수행될 때 마다 지자기 센서를 회전시켜 그 값을 구하는 것이 아니라, 1회 회전에 의해 결정된 값을 저장해둔 후 오프셋 연산 때 적용하는 것이 바람직하다.The data normalization unit 122 converts the geomagnetic detection values detected in each axial direction to the same scale so that they can be compared with each other. Various methods may be applied to data normalization performed by the data normalization unit 122. Preferably, the geomagnetic sensor 11 detects the geomagnetic detection value for each axial direction detected from the geomagnetic sensor 11, When rotated 360 ° in the axial direction, a method of dividing by the difference between the maximum geomagnetic detection value and the minimum geomagnetic detection value for each axial direction detected may be adopted. Since the difference between the maximum geomagnetic detection value and the minimum geomagnetism detection value for each axial direction detected when rotating the geomagnetic sensor by 360 ° in each axial direction is almost constant in most situations, the geomagnetic sensor is rotated every time the offset calculation is performed. It is preferable to store the value determined by one rotation and apply it in the offset operation, instead of obtaining the value by calculating the value.

예를 들어, 3축 지자기 센서의 경우, 하기 식 9와 같이 X축, Y축 및 Z축의 지자기 검출값을 정규화할 수 있다. For example, in the case of a 3-axis geomagnetic sensor, the geomagnetic detection values of the X-axis, Y-axis, and Z-axis can be normalized as shown in Equation 9 below.

[식 9][Equation 9]

Figure 112006067947700-pat00011
Figure 112006067947700-pat00011

(X,Y,Z: X축, Y축, Z축 방향의 정규화된 지자기 검출값, Fx, Fy, Fz: 지자기 센서로부터 검출된 X축, Y축, Z축 방향의 지자기 검출값, MAX_Fx, MAX_Fy, MAX_Fz: 지자기 센서를 각 축방향에 대해 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최대 지자기 검출값, MIN_Fx, MIN_Fy, MIN_Fz: 지자기 센서를 각 축방향에 대해 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최소 지자기 검출값)(X, Y, Z: Normalized geomagnetic detection value in the X, Y, and Z directions, Fx, Fy, Fz: Geomagnetic detection values in the X, Y, and Z directions detected from the geomagnetic sensor, MAX_Fx, MAX_Fy, MAX_Fz: Maximum geomagnetic detection value for each axial direction detected when the geomagnetic sensor is rotated 360 ° for each axial direction, MIN_Fx, MIN_Fy, MIN_Fz: Detected when the geomagnetic sensor is rotated 360 ° for each axial direction Minimum geomagnetic detection value for each axis direction)

도 2는 상기 데이터 정규화부(122)에 의해 정규화된 X축 및 Y축 방향의 지자기 검출값의 일례를 도시한 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, X축 및 Y축 방향의 정규화된 지자기 검출값은 동일한 최대 최소값을 갖는 사인 또는 코사인 형태의 파장으로 나타난다. 2 is a graph showing an example of geomagnetic detection values in the X- and Y-axis directions normalized by the data normalization unit 122. As shown in FIG. 2, the normalized geomagnetic detection values in the X- and Y-axis directions are represented by sine or cosine-shaped wavelengths having the same maximum minimum value.

상기 데이터 비교부(123)는 상기 지자기 센서(11)로부터 검출되어 정규화된 후 입력되는 데이터와, 상기 데이터 저장수단(13)에 저장된 데이터 중 가장 최근에 저장한 데이터 사이의 거리와 기설정된 상기 제1 임계값과 비교하여 그 결과에 따라 데이터 저장 수단(13)에 저장될 데이터와 그렇지 않은 데이터를 구별한다. 상기 거리가 상기 제1 임계값보다 큰 경우에는 해당 데이터를 데이터 저장 수단(13)으로 전달하여 저장될 수 있게 하고, 상기 거리가 상기 제1 임계값보다 작은 경우에는 해당 데이터를 삭제할 수 있다. 이는, 검출되는 지자기 검출값이 거의 일정한 경우, 즉 지자기 센서가 이동하지 않아 이전 저장데이터와 현재 데이터의 거리차가 거의 없어 오프셋 보정을 위한 연산이 이루어질 필요가 없는 상황에서, 상기 데이터 저장 수단(13)에 거의 동일한 데이터가 저장됨으로써 불필요한 오프셋 연산이 수행되는 것을 방지하고 데이터 저장 수단(13)의 저장 공간을 절약할 수 있게 하기 위함이다.The data comparison unit 123 detects and normalizes the data inputted from the geomagnetic sensor 11 and inputs the data, and the distance between the most recently stored data among the data stored in the data storage means 13 and the preset first data. The data to be stored in the data storage means 13 is distinguished from the data that is not, according to the result, compared with one threshold. If the distance is larger than the first threshold value, the data may be transferred to the data storage means 13 for storage. If the distance is smaller than the first threshold value, the data may be deleted. This means that when the geomagnetic detection value detected is almost constant, i.e., when the geomagnetic sensor does not move and there is little distance difference between the previous stored data and the current data, no calculation for offset correction is necessary. This is to prevent the unnecessary offset operation from being performed by storing almost the same data in and to save the storage space of the data storage means 13.

상기 데이터 저장 수단(13)은 일종의 버퍼 메모리로서 상기 거리가 제1 임계값보다 큰 것으로 판별된 지자기 검출값을 저장한다. 이 데이터 저장 수단(13)에 저장된 지자기 검출값은 상기 데이터 비교부(123)에 의해 오프셋 연산에 유용한 지자기 검출값만을 저장하게 된다.The data storage means 13 is a kind of buffer memory and stores a geomagnetic detection value determined that the distance is larger than the first threshold value. The geomagnetic detection value stored in the data storage means 13 stores only the geomagnetic detection value useful for the offset calculation by the data comparison section 123.

상기 오프셋 연산 판단 수단(14)은 상기 데이터 저장 수단(13)에 저장된 지자기 검출값들의 표준편차를 연산하고, 상기 연산된 표준편차를 소정의 제2 임계값과 비교하여 오프셋 연산을 수행할 것인지 판단한다. 이는 전술한 데이터 비교부(123)의 동작과 유사하게, 데이터 저장 수단(13)에 저장된 지자기 검출값들의 분포가 널리 퍼져있을 때 오프셋 보정을 위한 연산이 유용하기 때문이다.The offset calculation determination means 14 calculates a standard deviation of the geomagnetic detection values stored in the data storage means 13, and determines whether to perform an offset calculation by comparing the calculated standard deviation with a second predetermined threshold value. do. This is because, similar to the operation of the data comparison unit 123 described above, the calculation for offset correction is useful when the distribution of the geomagnetic detection values stored in the data storage means 13 is widespread.

상기 오프셋 연산 수단(15)은 상기 오프셋 연산 판단 수단(14)의 판단결과 상기 표준편차가 상기 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 데이터 저장 수단(13)에 저장된 지자기 검출값을 이용하여 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋을 연산한다. 더욱 구체적으로, 상기 오프셋 연산 수단(15)은, 상기 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하고, 상기 방정식의 변수에 상기 데이터 저장 수단에 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 대입하는 에너지 함수를 정의한 후, 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 방정식의 계수를 구하고, 상기 연산된 계수를 갖는 원의 방정식 또는 구의 방정식의 중심값을 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋으로 결정한다.The offset calculation means 15 uses the geomagnetic detection value stored in the data storage means 13 in each axial direction when the standard deviation is larger than the second threshold as a result of the determination by the offset calculation determination means 14. Compute the offset of the geomagnetic detection value for. More specifically, the offset calculating means 15 defines a distribution of the geomagnetic detection values for the respective axial directions as an equation of a circle or an equation of a sphere, and in each axial direction stored in the data storage means in a variable of the equation. After defining an energy function that substitutes for the geomagnetic detection value, calculate the coefficient of the equation that minimizes the energy function using the least square method, and calculate the center value of the equation of the circle or sphere with the calculated coefficient on each axis. Determined by the offset of the geomagnetic detection value with respect to the direction.

도 3은 2축 지자기 센서의 출력에 의한 방위원을 도시한 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 정규화된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 하나의 평면(3축인 경우 공간)에 표시하면 하나의 원(3축인 경우 구)을 형성하며, 이 원을 방위원(3축인 경우 방위구)이라고 한다. 도 3에 실선으로 도시된 것과 같이, 오프셋이 포함된 방위원의 중심은 각 축이 서로 만나는 원점으로부터 소정 좌표로 벗어난 형태를 갖는다. 즉, 방위원의 중심의 좌표가 이 지자기 센서로부터 출력된 지자기 검출값의 오프셋이 된다. 따라서, 본 발명은 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하고, 상기 방정식의 변수에 상기 데이터 저장 수단에 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 대입하는 에너지 함수를 정의한 후, 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 방정식의 계수를 찾음으로써 방위원(3축인 경우 방위구)의 중심 좌표를 결정한다.3 is a graph showing a direction circle by the output of the two-axis geomagnetic sensor. As shown in Fig. 3, when the geomagnetic detection values for each normalized axial direction are displayed on one plane (space in the case of three axes), one circle (sphere in case of three axes) is formed. In case of 3-axis, it is called 'Armor' As shown by the solid line in FIG. 3, the center of the azimuth circle including the offset has a form deviated by a predetermined coordinate from the origin where each axis meets each other. That is, the coordinate of the center of the azimuth circle becomes the offset of the geomagnetic detection value output from this geomagnetic sensor. Accordingly, the present invention defines the distribution of the geomagnetic detection values for each axial direction as an equation of a circle or a sphere and an energy function that substitutes the geomagnetic detection values for each axial direction stored in the data storage means into the variables of the equation. After defining the equation, the center coordinates of the azimuth circle (orientation sphere in the case of three axes) are determined by finding coefficients of the equation that minimizes the energy function using the least square method.

본 발명의 일실시형태는, 상기 오프셋 연산 수단(15)에서 연산된 오프셋값을 필터링하는 필터링 수단(16)을 더 포함할 수 있다. 상기 필터링 수단(16)은 연산된 오프셋값의 정확도를 향상시키고, 지자기 센서가 적용되는 응용 분야에 맞도록 오프셋값을 변형하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 필터링 수단(16)으로는 FIR, IIR, 평균 등과 같은 다양한 필터가 채용될 수 있다.One embodiment of the present invention may further include filtering means 16 for filtering the offset value calculated by the offset calculating means 15. The filtering means 16 improves the accuracy of the calculated offset value and performs a function of modifying the offset value to suit the application field to which the geomagnetic sensor is applied. For example, the filtering means 16 may employ various filters such as FIR, IIR, average, and the like.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 도 1 및 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 4.

도 4는 본 발명에 따른 지자기 센서의 오프셋 보정 방법의 플로우차트이다.4 is a flowchart of an offset correction method of a geomagnetic sensor according to the present invention.

도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명은 먼저, 서로 90°를 이루는 복수의 축방 향을 갖는 지자기 센서(11)로부터 검출된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 데이터 처리 수단(12)을 통해 정규화 한다(S41, S42). 이 때, 상기 지자기 센서(11)로부터 검출된 각 축방향에 대한 지자기 검출값은 아날로그-디지털 변환부(121)에 의해 디지털 데이터로 변환될 수 있으며(S41), 상기 변환된 디지털 데이터는 데이터 정규화부(122)에 의해 정규화될 수 있다. 또한, 상기 지자기 센서(11)로부터 검출되는 각 축방향에 대한 지자기 검출값은, 상기 지자기 센서(11)를 각 축방향에 대해 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최대 지자기 검출값 및 최소 지자기 검출값의 차로 각각 나누어 하기 식 9와 같이 지자기 검출값을 정규화할 수 있다(S42).1 and 4, the present invention, first, through the data processing means 12 the geomagnetic detection value for each axial direction detected from the geomagnetic sensor 11 having a plurality of axial directions constituting 90 ° to each other Normalize (S41, S42). At this time, the geomagnetic detection value for each axial direction detected from the geomagnetic sensor 11 may be converted into digital data by the analog-digital converter 121 (S41), and the converted digital data is data normalized. Normalized by section 122. In addition, the geomagnetic detection value for each axial direction detected from the geomagnetic sensor 11, the maximum geomagnetic detection value for each axial direction detected when the geomagnetic sensor 11 is rotated 360 ° with respect to each axial direction and The geomagnetic detection value can be normalized as shown in Equation 9 by dividing by the difference between the minimum geomagnetic detection values (S42).

[식 9][Equation 9]

Figure 112006067947700-pat00012
Figure 112006067947700-pat00012

(X,Y,Z: X축, Y축, Z축 방향의 정규화된 지자기 검출값, Fx, Fy, Fz: 지자기 센서로부터 검출된 X축, Y축, Z축 방향의 지자기 검출값, MAX_Fx, MAX_Fy, MAX_Fz: 지자기 센서를 각 축방향에 대해 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최대 지자기 검출값, MIN_Fx, MIN_Fy, MIN_Fz: 지자기 센서를 각 축방향에 대해 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최소 지자기 검출값)(X, Y, Z: Normalized geomagnetic detection value in the X, Y, and Z directions, Fx, Fy, Fz: Geomagnetic detection values in the X, Y, and Z directions detected from the geomagnetic sensor, MAX_Fx, MAX_Fy, MAX_Fz: Maximum geomagnetic detection value for each axial direction detected when the geomagnetic sensor is rotated 360 ° for each axial direction, MIN_Fx, MIN_Fy, MIN_Fz: Detected when the geomagnetic sensor is rotated 360 ° for each axial direction Minimum geomagnetic detection value for each axis direction)

이어, 상기 데이터 처리 수단(12) 내의 데이터 비교부(123)에서, 상기 정규화된 각 축방향에 대한 지자기 검출값과 가장 최근에 저장한 지자기 검출값 사이의 거리를, 기설정된 상기 제1 임계값(TH1)과 각각 비교한다(S43).Subsequently, in the data comparing section 123 in the data processing means 12, the distance between the geomagnetism detection value for each normalized axial direction and the most recently stored geomagnetism detection value is set to the predetermined first threshold value. Each is compared with (TH1) (S43).

이어, 상기 비교 결과 상기 거리가 상기 제1 임계값보다 큰 지자기 검출값을 데이터 저장 수단(버퍼)(13)에 저장한다(S44). 상기 제1 임계값과의 비교과정을 통해 데이터 저장 수단(13)에 저장된 데이터는 오프셋 연산에 유용한 데이터만 저장될 수 있다. 즉, 이전 저장 데이터와의 차이가 적어 오프셋 연산에 불필요한 데이터는 상기 제1 임계값과 비교하는 단계(S43)를 통해 삭제(S45)될 수 있다.Subsequently, as a result of the comparison, the geomagnetic detection value having the distance greater than the first threshold value is stored in the data storage means (buffer) 13 (S44). Data stored in the data storage means 13 through the comparison with the first threshold value may store only data useful for the offset operation. That is, data that is unnecessary for the offset operation because the difference with the previous stored data is small may be deleted (S45) by comparing with the first threshold value (S43).

이어, 데이터 저장 수단(13)에 데이터의 저장이 완료되면(S46), 오프셋 연산 판단 수단(14)은, 상기 데이터 저장 수단에 저장된 지자기 검출값들의 표준편차를 연산한 후(S47), 연산된 표준편차와 제2 임계값(TH2)을 비교한다. 이는 상기 정규화된 지자기 검출값과 저장된 지자기 검출값의 거리와 제1 임계값을 비교하는 단계(S43)와 유사하게, 지자기 검출값의 분포를 확인하여 그 분포가 널리 산재하는 경우에만 오프셋 연산을 수행하게 하기 위함이다. Subsequently, when data storage is completed in the data storage means 13 (S46), the offset calculation determination means 14 calculates the standard deviation of the geomagnetic detection values stored in the data storage means (S47). The standard deviation is compared with the second threshold value TH2. This is similar to comparing the distance between the normalized geomagnetic detection value and the stored geomagnetism detection value and the first threshold value (S43), and confirms the distribution of the geomagnetic detection value and performs an offset operation only when the distribution is widely scattered. To make it work.

상기 표준편차가 상기 제2 임계값보다 큰 경우, 오프셋 연산 수단(15)은, 상기 데이터 저장 수단(13)에 저장된 지자기 검출값을 이용하여 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋을 연산한다. 한편, 상기 표준편차가 상기 제2 임계값보다 작은 경우에는 상기 데이터 저장 수단(13)에 저장된 데이터를 삭제하고(S50) 다시 정규화된 데이터의 저장을 시작할 수 있다.When the standard deviation is larger than the second threshold value, the offset calculation means 15 calculates an offset of the geomagnetic detection value for each axial direction using the geomagnetic detection value stored in the data storage means 13. On the other hand, when the standard deviation is smaller than the second threshold value, data stored in the data storage means 13 may be deleted (S50) and storage of normalized data may be started again.

상기 오프셋 연산 수단(15)에 의하여 이루어지는 오프셋 연산은, 상기 데이터 저장 수단(13)에 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하고, 상기 정의된 방정식의 변수에, 상기 저장된 각 축방향의 대한 지자기 검출값을 대입하는 에너지 함수를 정의한 후, 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 방정식의 계수를 최소제곱법을 이용하여 연산하는 과정으로 수행될 수 있다. 이러한 연산 과정에 의해 계산된 계수를 이용하여, 상기 원의 방정식 또는 구의 방정식의 중심값을 구할 수 있으며, 이 중심값이 각 축방향의 지자기 검출값에 대한 오프셋이 된다.The offset calculation performed by the offset calculating means 15 defines a distribution of the geomagnetic detection values for each axial direction stored in the data storing means 13 as a circle equation or a sphere equation, and the variable of the defined equation. Next, after defining an energy function that substitutes the geomagnetic detection value for each stored axial direction, the coefficient of the equation that minimizes the energy function may be calculated using a least square method. Using the coefficient calculated by this calculation process, the center value of the circle equation or the sphere equation can be found, and this center value becomes an offset of the geomagnetic detection value in each axial direction.

예를 들어, 상기 지자기 센서(11)가 X축과 상기 X축과 90°를 이루는 Y축을 갖는 2축 지자기 센서인 경우에, 먼저, 상기 데이터 저장 수단(13)에 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 분포를 하기 식 1과 같은 원의 방정식으로 정의할 수 있다.For example, in the case where the geomagnetic sensor 11 is a two-axis geomagnetic sensor having an X axis and a Y axis forming 90 ° with the X axis, first, the geomagnetic for each axial direction stored in the data storage means 13 The distribution of detection values can be defined by a circle equation as shown in Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112006067947700-pat00013
Figure 112006067947700-pat00013

(x: 상기 지자기 센서의 X축 지자기 검출값, y: 상기 지자기 센서의 Y축 지자기 검출값, p, q, K: 임의의 상수)(x: X-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, y: Y-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, p, q, K: arbitrary constant)

이어, 상기 식 1과 같이 정의된 원의 방정식의 계수의 값을 적절하게 결정하기 위해, 상기 식 1의 변수(x, y)에 상기 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 대입하는 하기 식 2의 에너지 함수를 정의한다.Subsequently, in order to appropriately determine the value of the coefficient of the equation of the circle defined as in Equation 1 above, the geomagnetic detection value for each stored axial direction is substituted into the variable (x, y) of Equation 1 below. Define the energy function of.

[식 2][Equation 2]

Figure 112006067947700-pat00014
(E(a,p,q): 에너지 함수)
Figure 112006067947700-pat00014
(E (a, p, q): energy function)

이어, 상기 식 2와 같은 에너지 함수를 최소화하는 계수(a, p, q)를, 하기 식 3 및 식 4와 같이 최소제곱법을 이용하여 구한다.Subsequently, coefficients (a, p, q) for minimizing an energy function as shown in Equation 2 are obtained using the least square method as shown in Equations 3 and 4 below.

[식 3][Equation 3]

Figure 112006067947700-pat00015
Figure 112006067947700-pat00015

Figure 112006067947700-pat00016
Figure 112006067947700-pat00016

[식 4][Equation 4]

Figure 112006067947700-pat00017
Figure 112006067947700-pat00017

(xi, yi: 데이터 저장 수단에 저장된 X축 및 Y축의 지자기 검출값)(xi, yi: Geomagnetic detection values of the X and Y axes stored in the data storage means)

상기 식 4를 통해 결정된 상기 원의 방정식(식 1)의 계수(a, p, q)가 결정되 면, 상기 원의 방정식의 중심은 (-p/a, -q/a)로 결정된다. 따라서, X축 지자기 검출값의 오프셋은 -p/a, Y축 지자기 검출값의 오프셋은 -q/a로 결정된다.When the coefficients (a, p, q) of the circle equation (Equation 1) determined through Equation 4 are determined, the center of the circle equation is determined as (-p / a, -q / a). Therefore, the offset of the X-axis geomagnetic detection value is determined as -p / a, and the offset of the Y-axis geomagnetic detection value is determined as -q / a.

상기 2축 지자기 센서와 유사한 식들이 3축 지자기 센서에도 적용된다.Equations similar to the two-axis geomagnetic sensor apply to the three-axis geomagnetic sensor.

상기 지자기 센서(11)가 X축, 상기 X축과 90°를 이루는 Y축 및 상기 X축, Y축과 각각 90°를 이루는 Z축을 갖는 3축 지자기 센서인 경우, 상기 오프셋 연산 수단(15)은 하기 식 5과 같이 지자기 검출값의 분포를 구의 방정식으로 정의한다.When the geomagnetic sensor 11 is a three-axis geomagnetic sensor having an X axis, a Y axis forming 90 ° with the X axis, and a Z axis forming 90 ° with the X axis and Y axis, respectively, the offset calculation means 15 Is defined by the equation of the sphere as shown in Equation 5 below.

[식 5][Equation 5]

Figure 112006067947700-pat00018
(x: 상기 지자기 센서의 X축 지자기 검출값, y: 상기 지자기 센서의 Y축 지자기 검출값, z: 상기 지자기 센서의 Z축 지자기 검출값, p, q, r, K: 임의의 상수)
Figure 112006067947700-pat00018
(x: X-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, y: Y-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, z: Z-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, p, q, r, K: any constant)

이어, 상기 식 5과 같이 정의된 구의 방정식의 계수의 값을 적절하게 결정하기 위해, 상기 식 5의 변수(x, y, z)에 상기 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 대입하는 하기 식 6의 에너지 함수를 정의한다.Subsequently, in order to appropriately determine the value of the coefficient of the equation of the sphere defined as in Equation 5, the following equation is substituted for the geomagnetic detection value for each stored axial direction in the variable (x, y, z) of Equation 5 Define an energy function of 6.

[식 6][Equation 6]

Figure 112006067947700-pat00019
(E(a,p,q,r): 에너지 함수)
Figure 112006067947700-pat00019
(E (a, p, q, r): energy function)

이어, 상기 식 6와 같은 에너지 함수를 최소화하는 계수(a, p, q, r)를, 하기 식 7 및 식 8와 같이 최소제곱법을 이용하여 구한다.Subsequently, coefficients (a, p, q, r) for minimizing an energy function as shown in Equation 6 are obtained using the least square method as shown in Equations 7 and 8 below.

[식 7][Equation 7]

Figure 112006067947700-pat00020
Figure 112006067947700-pat00020

Figure 112006067947700-pat00021
Figure 112006067947700-pat00021

[식 8][Equation 8]

Figure 112006067947700-pat00022
Figure 112006067947700-pat00022

(xi, yi, zi: 상기 데이터 저장 수단에 저장된 X축, Y축 및 Z축의 지자기 검출값)(x i , y i , z i : Geomagnetically detected values of X, Y and Z axes stored in the data storage means)

상기 식 8을 통해 결정된 상기 구의 방정식(식 5)의 계수(a, p, q, r)가 결정되면, 상기 구의 방정식의 중심은 (-p/a, -q/a, -r/a)로 결정된다. 따라서, X축 지자기 검출값의 오프셋은 -p/a, Y축 지자기 검출값의 오프셋은 -q/a, Z축 지자기 검출값의 오프셋은 -r/a로 결정된다.When the coefficients (a, p, q, r) of the equation (5) of the sphere determined through Equation 8 are determined, the center of the equation of the sphere is (-p / a, -q / a, -r / a) Is determined. Therefore, the offset of the X-axis geomagnetic detection value is determined as -p / a, the offset of the Y-axis geomagnetic detection value is -q / a, and the offset of the Z-axis geomagnetic detection value is -r / a.

이와 같이, 본 발명의 지자기 센서의 오프셋 보정 장치 및 방법에 의하면, 오프셋 보정을 위해 지자기 센서의 각 축을 지평면에 형행한 상채로 회전시키는 사용자의 개입없이도 지자기 검출값의 오프셋을 연산할 수 있다.As described above, according to the offset correction apparatus and method of the geomagnetic sensor of the present invention, the offset of the geomagnetic detection value can be calculated without the user's intervention to rotate each axis of the geomagnetic sensor in the image parallel to the horizontal plane for offset correction.

특히, 주변 자계 환경이 변화하여 지자기 센서의 검출값의 오프셋이 변동되는 경우에도, 사용자에 의해 별도의 오프셋 보정 작업을 수행할 필요가 없으며, 별도의 보정 작업이 수행되지 않더라도, 지자기 센서에서 검출되는 지자기 검출값을 적절하게 이용하여 자동으로 신속하게 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋을 보정할 수 있다.In particular, even when the surrounding magnetic field environment is changed and the offset of the detection value of the geomagnetic sensor changes, there is no need to perform an offset correction operation by the user, and even if a separate correction operation is not performed, it is detected by the geomagnetic sensor. By appropriately using the geomagnetic detection value, it is possible to automatically and quickly correct the offset of the geomagnetic detection value for each axis direction.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 오프셋 보정을 위해 사용자가 지자기 센서의 각 축방향에 평행하게 지자기 센서를 회전시켜야 하는 종래의 오스셋 보정 방식과는 달리, 주변 자계 환경이 변화하여 지자기 센서의 검출값의 오프셋이 변동되는 경우에 사용자에 의한 별도의 오프셋 보정 작업 없이, 지자기 센서에서 검출되는 지자기 검출값을 적절하게 이용하여 자동으로 신속하게 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋을 보정할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, unlike the conventional osset correction method in which the user has to rotate the geomagnetic sensor parallel to each axial direction of the geomagnetic sensor for offset correction, the surrounding magnetic field environment is changed so that the geomagnetic sensor If the offset of the detection value fluctuates, the offset of the geomagnetism detection value for each axis direction can be automatically and quickly corrected by appropriately using the geomagnetism detection value detected by the geomagnetism sensor without additional offset correction work by the user. It can be effective.

Claims (14)

서로 90°를 이루는 복수의 축방향을 갖는 지자기 센서;A geomagnetic sensor having a plurality of axial directions 90 ° to each other; 상기 지자기 센서에서 검출된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 각각 정규화하고, 상기 정규화된 각 축방향에 대한 지자기 검출값과 가장 최근에 저장한 지자기 검출값 사이의 거리를, 기설정된 제1 임계값과 각각 비교하는 데이터 취득 수단;Normalize the geomagnetic detection value for each axial direction detected by the geomagnetic sensor, and determine a distance between the geomagnetic detection value for each normalized axial direction and the most recently stored geomagnetic detection value, for a first predetermined threshold value. Data acquiring means for comparing with each other; 상기 거리가 상기 제1 임계값보다 큰 지자기 검출값을 저장하는 데이터 저장 수단;Data storage means for storing a geomagnetic detection value wherein said distance is greater than said first threshold value; 상기 데이터 저장 수단에 저장된 지자기 검출값들의 표준편차를 연산하고, 상기 연산된 표준편차를 소정의 제2 임계값과 비교하는 오프셋 연산 판단 수단; 및Offset calculation determining means for calculating a standard deviation of geomagnetic detection values stored in said data storage means, and comparing said calculated standard deviation with a predetermined second threshold value; And 상기 표준편차가 상기 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 데이터 저장 수단에 저장된 지자기 검출값을 이용하여 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋을 연산하는 오프셋 연산 수단Offset calculation means for calculating an offset of the geomagnetic detection value for each axial direction using the geomagnetic detection value stored in the data storage means when the standard deviation is larger than the second threshold value 을 포함하는 지자기 센서의 오프셋 보정 장치.Offset correction device of a geomagnetic sensor comprising a. 제1항에 있어서, 상기 데이터 취득 수단은,The data acquisition means according to claim 1, 상기 지자기 검출값을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부;An analog-to-digital converter configured to convert the geomagnetic detection value into digital data; 상기 변환된 디지털 데이터를 이용하여 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 각각 정규화하는 데이터 정규화부; 및A data normalization unit for normalizing geomagnetic detection values for each axis direction using the converted digital data; And 상기 정규화된 각 축방향에 대한 지자기 검출값과 상기 데이터 저장수단에 저장된 지자기 검출값 중 가장 최근에 저장한 지자기 검출값 사이의 거리를, 기설정된 상기 제1 임계값과 비교하는 데이터 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 장치.And a data comparison unit for comparing a distance between the geomagnetic detection value for each of the normalized axial directions and the geomagnetic detection value most recently stored among the geomagnetism detection values stored in the data storage means with the preset first threshold value. Offset correction device of a geomagnetic sensor, characterized in that. 제2항에 있어서, 상기 데이터 정규화부는,The data normalization unit of claim 2, 상기 지자기 센서로부터 검출되는 각 축방향에 대한 지자기 검출값을, 상기 지자기 센서를 각 축방향에 대해 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최대 지자기 검출값 및 최소 지자기 검출값의 차로 각각 나누어 지자기 검출값을 정규화하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 장치.The geomagnetic detection value for each axial direction detected from the geomagnetic sensor is divided by the difference between the maximum geomagnetic detection value and the minimum geomagnetic detection value for each axial direction detected when the geomagnetic sensor is rotated 360 ° with respect to each axial direction. The offset correction device of the geomagnetic sensor, characterized in that to normalize the geomagnetic detection value. 제1항에 있어서, 상기 오프셋 연산 수단은,The method of claim 1, wherein the offset calculation means, 상기 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하고, 상기 방정식의 변수에 상기 데이터 저장 수단에 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 대입하는 에너지 함수를 정의한 후, 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 방정식의 계수를 구하고, 상기 연산된 계수를 갖는 원의 방정식 또는 구의 방정식의 중심값을 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋으로 결정하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 장치.After defining the distribution of the geomagnetic detection values for each axial direction as a circle equation or a sphere equation, and defining an energy function for substituting the geomagnetic detection values for each axial direction stored in the data storage means in the variable of the equation, A coefficient of the equation that minimizes the energy function is obtained using the least square method, and the center value of the equation of the circle or the sphere having the calculated coefficient is determined as the offset of the geomagnetic detection value for each axis direction. Offset correction device of geomagnetic sensor. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 지자기 센서는 X축과 상기 X축과 90°를 이루는 Y축을 갖는 2축 지자기 센서이고,The geomagnetic sensor is a two-axis geomagnetic sensor having an X axis and a Y axis forming 90 ° with the X axis, 상기 오프셋 연산 수단은 하기 식 1과 같이 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식으로 정의하며, 상기 식 1의 변수에 상기 데이터 저장 수단에 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 대입하는 하기 식 2의 에너지 함수를 정의하고, 하기 식 3 및 식 4와 같이 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 식 1의 계수를 구함으로써 X축 지자기 검출값의 오프셋을 -p/a, Y축 지자기 검출값의 오프셋을 -q/a로 결정하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 장치.The offset calculation means defines a distribution of geomagnetic detection values as a circle equation as in Equation 1 below, and substitutes the geomagnetic detection values for each axial direction stored in the data storage means in the variable of Equation 1 By defining the energy function and obtaining the coefficient of Equation 1 to minimize the energy function using the least square method as shown in Equations 3 and 4 below, the offset of the X-axis geomagnetic detection value is -p / a and the Y-axis geomagnetic The offset correction device of the geomagnetic sensor, characterized in that for determining the offset of the detection value to -q / a. [식 1][Equation 1]
Figure 112007070598235-pat00023
(x: 상기 지자기 센서의 X축 지자기 검출값, y: 상기 지자기 센서의 Y축 지자기 검출값, p, q, K: 임의의 상수)
Figure 112007070598235-pat00023
(x: X-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, y: Y-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, p, q, K: arbitrary constant) [식 2][Equation 2]
Figure 112007070598235-pat00024
(E(a,p,q): 에너지 함수)
Figure 112007070598235-pat00024
(E (a, p, q): energy function) [식 3][Equation 3]
Figure 112007070598235-pat00025
Figure 112007070598235-pat00025
Figure 112007070598235-pat00026
Figure 112007070598235-pat00026
 [식 4][Equation 4]
Figure 112007070598235-pat00027
Figure 112007070598235-pat00027
 (xi, yi: 상기 데이터 저장 수단에 저장된 X축 및 Y축의 지자기 검출값)(x i , y i : Geomagnetic detection values of X and Y axes stored in the data storage means) 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 지자기 센서는 X축과 상기 X축과 90°를 이루는 Y축 및 상기 X축, Y축과 각각 90°를 이루는 Z축을 갖는 3축 지자기 센서이고,The geomagnetic sensor is a 3-axis geomagnetic sensor having an X axis and a Y axis forming 90 ° with the X axis and a Z axis forming 90 ° with the X and Y axes, respectively. 상기 오프셋 연산 수단은 하기 식 5과 같이 지자기 검출값의 분포를 구의 방정식으로 정의하며, 상기 식 5의 변수에 상기 데이터 저장 수단에 저장된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 대입하는 하기 식 6의 에너지 함수를 정의하고, 하기 식 7 및 식 8와 같이 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 식 5의 계수를 구함으로써 X축 지자기 검출값의 오프셋을 -p/a, Y축 지자기 검출값의 오프셋을 -q/a, 및 Z축 지자기 검출값의 오프셋을 -r/a로 결정하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 장치.The offset calculation means defines the distribution of the geomagnetic detection value as a equation of a sphere as shown in Equation 5 below, and substitutes the energy of Equation 6 by substituting the geomagnetic detection value for each axial direction stored in the data storage means into the variable of Equation 5 Defining a function and using the least square method as shown in Equations 7 and 8 to obtain the coefficient of Equation 5 to minimize the energy function, the offset of the X-axis geomagnetic detection value is -p / a, Y-axis geomagnetic detection The offset correction device of the geomagnetic sensor characterized by determining the offset of the value -q / a, and the offset of the Z-axis geomagnetic detection value to -r / a. [식 5][Equation 5]
Figure 112007070598235-pat00028
(x: 상기 지자기 센서의 X축 지자기 검출값, y: 상기 지자기 센서의 Y축 지자기 검출값, z: 상기 지자기 센서의 Z축 지자기 검출값, p, q, r, K: 임의의 상수)
Figure 112007070598235-pat00028
(x: X-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, y: Y-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, z: Z-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, p, q, r, K: any constant) [식 6][Equation 6]
Figure 112007070598235-pat00029
(E(a,p,q,r): 에너지 함수)
Figure 112007070598235-pat00029
(E (a, p, q, r): energy function) [식 7][Equation 7]
Figure 112007070598235-pat00030
Figure 112007070598235-pat00030
Figure 112007070598235-pat00031
Figure 112007070598235-pat00031
 [식 8][Equation 8]
Figure 112007070598235-pat00032
Figure 112007070598235-pat00032
 (xi, yi, zi: 상기 데이터 저장 수단에 저장된 X축, Y축 및 Z축의 지자기 검출값)(x i , y i , z i : Geomagnetically detected values of X, Y and Z axes stored in the data storage means) 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 오프셋 연산 수단에서 연산된 오프셋값을 필터링하는 필터링 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 장치.And an offset filter for filtering the offset value calculated by the offset calculation means. 서로 90°를 이루는 복수의 축방향을 갖는 지자기 센서로부터 검출된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 정규화하는 단계;Normalizing the geomagnetic detection values for each of the axial directions detected from the geomagnetic sensors having a plurality of axial directions oriented at 90 ° to each other; 상기 정규화된 각 축방향에 대한 지자기 검출값과 가장 최근에 저장한 지자기 검출값 사이의 거리를, 기설정된 제1 임계값과 각각 비교하는 단계;Comparing a distance between the geomagnetic detection value for each normalized axial direction and the most recently stored geomagnetic detection value with a first predetermined threshold value, respectively; 상기 비교 결과 상기 거리가 상기 제1 임계값보다 큰 지자기 검출값을 저장하는 단계;Storing a geomagnetic detection value having the distance greater than the first threshold as a result of the comparison; 상기 저장된 지자기 검출값들의 표준편차를 연산하고, 상기 연산된 표준편차를 소정의 제2 임계값과 비교하는 단계; 및Calculating a standard deviation of the stored geomagnetic detection values and comparing the calculated standard deviation with a second predetermined threshold value; And 상기 표준편차가 상기 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 저장된 지자기 검출값을 이용하여 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋을 연산하는 단계Calculating an offset of the geomagnetism detection value for each axial direction by using the stored geomagnetism detection value when the standard deviation is larger than the second threshold value 를 포함하는 지자기 센서의 오프셋 보정 방법.Offset correction method of geomagnetic sensor comprising a. 제8항에 있어서, 상기 정규화하는 단계는,The method of claim 8, wherein the normalizing comprises: 상기 지자기 센서로부터 검출된 각 축방향에 대한 지자기 검출값을 디지털 데이터로 변환한 후 상기 변환된 디지털 데이터를 정규화하는 단계인 것을 특징으 로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 방법.And converting the geomagnetic detection value for each axial direction detected from the geomagnetic sensor into digital data and then normalizing the converted digital data. 제8항에 있어서, 상기 정규화하는 단계는,The method of claim 8, wherein the normalizing comprises: 상기 지자기 센서로부터 검출되는 각 축방향에 대한 지자기 검출값을, 상기 지자기 센서를 각 축방향에 대해 360° 회전시킨 경우 검출되는 각 축방향에 대한 최대 지자기 검출값 및 최소 지자기 검출값의 차로 각각 나누어 지자기 검출값을 정규화하는 단계인 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 방법.The geomagnetic detection value for each axial direction detected from the geomagnetic sensor is divided by the difference between the maximum geomagnetic detection value and the minimum geomagnetic detection value for each axial direction detected when the geomagnetic sensor is rotated 360 ° with respect to each axial direction. And offsetting the geomagnetic detection value. 제8항에 있어서, 상기 오프셋을 연산하는 단계는,The method of claim 8, wherein calculating the offset comprises: 상기 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하는 단계;Defining a distribution of geomagnetic detection values for each axial direction as an equation of a circle or an equation of a sphere; 상기 정의된 방정식의 변수에, 상기 저장된 각 축방향의 대한 지자기 검출값을 대입하는 에너지 함수를 정의하는 단계;Defining an energy function that substitutes the geomagnetic detection value for each stored axial direction in a variable of the defined equation; 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 방정식의 계수를 최소제곱법을 이용하여 연산하는 단계; 및Calculating coefficients of the equation that minimize the energy function using least squares method; And 상기 연산된 계수를 이용하여 상기 원의 방정식 또는 구의 방정식의 중심값을 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 방법.And determining the center value of the equation of the circle or the equation of the sphere as an offset of the geomagnetic detection value with respect to each axial direction by using the calculated coefficients. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 지자기 센서는 X축과 상기 X축과 90°를 이루는 Y축을 갖는 2축 지자기 센서이고,The geomagnetic sensor is a two-axis geomagnetic sensor having an X axis and a Y axis forming 90 ° with the X axis, 상기 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하는 단계는, 하기 식 1과 같이 지자기 검출값의 분포를 원의 방정식으로 정의하는 단계이며, The step of defining the equation of the circle or the equation of the sphere is a step of defining the distribution of the geomagnetic detection value as the equation of the circle, as shown in Equation 1, 상기 에너지 함수를 정의하는 단계는, 상기 식 1의 변수에 상기 저장된 각 축방향의 대한 지자기 검출값을 대입하는 하기 식 2의 에너지 함수를 정의하는 단계이며,The defining of the energy function is a step of defining an energy function of Equation 2 below by substituting the geomagnetic detection value of each stored axial direction in the variable of Equation 1, 상기 방정식의 계수를 최소제곱법을 이용하여 구하는 단계는, 하기 식 3 및 식 4와 같이 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 식 1의 계수를 구하는 단계이며,Obtaining the coefficient of the equation using the least square method is a step of obtaining the coefficient of the equation 1 to minimize the energy function by using the least square method, as shown in Equation 3 and Equation 4, 상기 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋으로 결정하는 단계는, X축 지자기 검출값의 오프셋을 -p/a, Y축 지자기 검출값의 오프셋을 -q/a로 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 방법.The determining of the offset of the geomagnetic detection value in each axial direction may include determining the offset of the X-axis geomagnetic detection value as -p / a and the offset of the Y-axis geomagnetic detection value as -q / a. Offset correction method of geomagnetic sensor. [식 1][Equation 1]
Figure 112006067947700-pat00033
(x: 상기 지자기 센서의 X축 지자기 검출값, y: 상기 지자기 센서의 Y축 지자기 검출값, p, q, K: 임의의 상수)
Figure 112006067947700-pat00033
(x: X-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, y: Y-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, p, q, K: arbitrary constant) [식 2][Equation 2]
Figure 112006067947700-pat00034
(E(a,p,q): 에너지 함수)
Figure 112006067947700-pat00034
(E (a, p, q): energy function) [식 3][Equation 3]
Figure 112006067947700-pat00035
Figure 112006067947700-pat00035
Figure 112006067947700-pat00036
Figure 112006067947700-pat00036
 [식 4][Equation 4]
Figure 112006067947700-pat00037
Figure 112006067947700-pat00037
 (xi, yi: 상기 데이터 저장 수단에 저장된 X축 및 Y축의 지자기 검출값)(x i , y i : Geomagnetic detection values of X and Y axes stored in the data storage means) 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 지자기 센서는 X축과, 상기 X축과 90°를 이루는 Y축 및 상기 X축, Y축 과 각각 90°를 이루는 Z축을 갖는 3축 지자기 센서이고,The geomagnetic sensor is a 3-axis geomagnetic sensor having an X axis, a Y axis forming 90 ° with the X axis, and a Z axis forming 90 ° with the X axis and Y axis, respectively. 상기 원의 방정식 또는 구의 방정식으로 정의하는 단계는, 하기 식 5과 같이 지자기 검출값의 분포를 구의 방정식으로 정의하는 단계이며,The step of defining the equation of the circle or the equation of the sphere is a step of defining the distribution of the geomagnetic detection value as the equation of the sphere, as shown in Equation 5, 상기 에너지 함수를 정의하는 단계는, 상기 식 5의 변수에 상기 저장된 각 축방향의 대한 지자기 검출값을 대입하는 하기 식 6의 에너지 함수를 정의하는 단계이며,The defining of the energy function may include defining an energy function of Equation 6 below by substituting the geomagnetic detection values of the stored axial directions in the variables of Equation 5, 상기 방정식의 계수를 최소제곱법을 이용하여 구하는 단계는, 하기 식 7 및 식 8와 같이 최소제곱법을 이용하여 상기 에너지 함수를 최소화하는 상기 식 5의 계수를 구하는 단계이며,Obtaining the coefficient of the equation by the least square method is a step of obtaining the coefficient of the equation 5 to minimize the energy function using the least square method, as shown in Equations 7 and 8, 상기 각 축방향에 대한 지자기 검출값의 오프셋으로 결정하는 단계는, X축 지자기 검출값의 오프셋을 -p/a, Y축 지자기 검출값의 오프셋을 -q/a, 및 Z축 지자기 검출값의 오프셋을 -r/a로 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 방법.The determining of the offset of the geomagnetism detection value with respect to each axial direction may include: -p / a for the offset of the X-axis geomagnetic detection value, -q / a for the offset of the Y-axis geomagnetic detection value and -q / a of the Z-axis geomagnetic detection value The offset correction method of the geomagnetic sensor, characterized in that the step of determining the offset to -r / a. [식 5][Equation 5]
Figure 112006067947700-pat00038
(x: 상기 지자기 센서의 X축 지자기 검출값, y: 상기 지자기 센서의 Y축 지자기 검출값, z: 상기 지자기 센서의 Z축 지자기 검출값, p, q, r, K: 임의의 상수)
Figure 112006067947700-pat00038
(x: X-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, y: Y-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, z: Z-axis geomagnetic detection value of the geomagnetic sensor, p, q, r, K: any constant) [식 6][Equation 6]
Figure 112006067947700-pat00039
(E(a,p,q,r): 에너지 함수)
Figure 112006067947700-pat00039
(E (a, p, q, r): energy function) [식 7][Equation 7]
Figure 112006067947700-pat00040
Figure 112006067947700-pat00040
Figure 112006067947700-pat00041
Figure 112006067947700-pat00041
 [식 8][Equation 8]
Figure 112006067947700-pat00042
Figure 112006067947700-pat00042
 (xi, yi, zi: 상기 데이터 저장 수단에 저장된 X축, Y축 및 Z축의 지자기 검출값)(x i , y i , z i : Geomagnetically detected values of X, Y and Z axes stored in the data storage means) 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 오프셋을 연산하는 단계에서 연산된 오프셋값을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서의 오프셋 보정 방법.And filtering the offset value calculated in the step of calculating the offset.
KR1020060091225A 2006-09-20 2006-09-20 Apparatus and method for calibrating offset of geomagnetic sensor KR100799877B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060091225A KR100799877B1 (en) 2006-09-20 2006-09-20 Apparatus and method for calibrating offset of geomagnetic sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060091225A KR100799877B1 (en) 2006-09-20 2006-09-20 Apparatus and method for calibrating offset of geomagnetic sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100799877B1 true KR100799877B1 (en) 2008-01-30

Family

ID=39219853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060091225A KR100799877B1 (en) 2006-09-20 2006-09-20 Apparatus and method for calibrating offset of geomagnetic sensor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100799877B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101040146B1 (en) 2008-08-06 2011-06-09 주식회사 아모센스 Axis distortion test apparatus of geomagnetism sensor
KR20140093111A (en) * 2013-01-17 2014-07-25 삼성전자주식회사 Geomagnetic sensor calibration apparatus and method thereof

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4497034A (en) 1981-08-05 1985-01-29 Nippon Soken, Inc. Heading detecting apparatus
KR20030056407A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 씨멘스브이디오한라 주식회사 Error correcting method and apparatus for compass
KR20040046852A (en) * 2002-11-28 2004-06-05 삼성전자주식회사 Automatically termination apparatus and method for calibration processing of terrestrial magnetic sensor module
KR20050009730A (en) * 2002-07-01 2005-01-25 아사히 가세이 일렉트로닉스 가부시끼가이샤 Azimuth measuring device and azimuth measuring method
KR20050046298A (en) * 2003-11-13 2005-05-18 삼성전자주식회사 Method and apparatus for calibration of heading direction in mobile subject
KR20050053863A (en) * 2003-12-03 2005-06-10 삼성전기주식회사 The automatic calibration methods of the electronic compass
KR20050070323A (en) * 2003-12-30 2005-07-07 삼성전자주식회사 Geomagnetic sensor for calibrating azimuth with compensating the effect of tilt and calibration method thereof
KR20060036078A (en) * 2003-07-03 2006-04-27 아사히 가세이 일렉트로닉스 가부시끼가이샤 Azimuth measurement device and azimuth measurement method
KR20060079742A (en) * 2005-01-03 2006-07-06 삼성전기주식회사 Sensing signal process circuit of geomagnetic sensor

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4497034A (en) 1981-08-05 1985-01-29 Nippon Soken, Inc. Heading detecting apparatus
KR20030056407A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 씨멘스브이디오한라 주식회사 Error correcting method and apparatus for compass
KR20050009730A (en) * 2002-07-01 2005-01-25 아사히 가세이 일렉트로닉스 가부시끼가이샤 Azimuth measuring device and azimuth measuring method
KR20040046852A (en) * 2002-11-28 2004-06-05 삼성전자주식회사 Automatically termination apparatus and method for calibration processing of terrestrial magnetic sensor module
KR20060036078A (en) * 2003-07-03 2006-04-27 아사히 가세이 일렉트로닉스 가부시끼가이샤 Azimuth measurement device and azimuth measurement method
KR20050046298A (en) * 2003-11-13 2005-05-18 삼성전자주식회사 Method and apparatus for calibration of heading direction in mobile subject
KR20050053863A (en) * 2003-12-03 2005-06-10 삼성전기주식회사 The automatic calibration methods of the electronic compass
KR20050070323A (en) * 2003-12-30 2005-07-07 삼성전자주식회사 Geomagnetic sensor for calibrating azimuth with compensating the effect of tilt and calibration method thereof
KR20060079742A (en) * 2005-01-03 2006-07-06 삼성전기주식회사 Sensing signal process circuit of geomagnetic sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101040146B1 (en) 2008-08-06 2011-06-09 주식회사 아모센스 Axis distortion test apparatus of geomagnetism sensor
KR20140093111A (en) * 2013-01-17 2014-07-25 삼성전자주식회사 Geomagnetic sensor calibration apparatus and method thereof
KR102029823B1 (en) * 2013-01-17 2019-10-08 삼성전자주식회사 Geomagnetic sensor calibration apparatus and method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fong et al. Methods for in-field user calibration of an inertial measurement unit without external equipment
US6836971B1 (en) System for using a 2-axis magnetic sensor for a 3-axis compass solution
JP4860697B2 (en) Acceleration sensor correction apparatus and acceleration sensor output value correction method
JP4876204B2 (en) Small attitude sensor
US20020188416A1 (en) Micro azimuth-level detector based on micro electro-mechanical systems and a method for determination of attitude
JP4118297B2 (en) Tilt compensation method and apparatus using biaxial geomagnetic sensor and acceleration sensor
CN108458714B (en) Euler angle solving method without gravity acceleration in attitude detection system
JP2007278759A (en) Inclination angle calculation method and system
WO2006035505A1 (en) Magnetic sensor control method, magnetic sensor controller and portable terminal device
JP2006300880A (en) Inclination sensor, and azimuth measuring device using this
JP7025215B2 (en) Positioning system and positioning method
CN106574838B (en) Pedestrian navigation device and method
CN112611380A (en) Attitude detection method based on multi-IMU fusion and attitude detection device thereof
JP3860580B2 (en) Search method for tilt angle of tilt-compensated electronic compass
KR100831373B1 (en) Electronic device for checking error and method thereof
JPWO2007020702A1 (en) Sensor device
KR100799877B1 (en) Apparatus and method for calibrating offset of geomagnetic sensor
CN106595669B (en) Method for resolving attitude of rotating body
JP5017527B2 (en) Electronic compass system
JP2004150900A (en) Attitude angle detector, and method of acquiring attaching angle correction level
JP3797661B2 (en) Attitude angle detector
JPH08304448A (en) Apparatus and method for detection of dynamic amount
CN116086493A (en) Nine-axis IMU calibration method, system, electronic equipment and storage medium
CN115655249A (en) Compass calibration method and device, electronic equipment and readable storage medium
CN115373429A (en) Holder control method, holder control device, computer equipment and storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130111

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131224

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141231

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee