KR101298845B1 - Apparatus and method for calibrating azimuth magnetic sensor having object - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법에 있어서, 상기 오브젝트의 구동이 요구되면, 자계의 변화를 체크하여 지자기 센싱신호를 검출하는 과정과, 상기 검출된 지자기 센싱신호를 이용하여 상기 오브젝트의 움직임에 대한 수평상태를 감지하는 과정과, 상기 감지된 수평상태를 수평 좌표계로 변환하여 상기 오브젝트와 평행한 평면에 규정된 평면 자기벡터의 2축 성분을 검출하는 과정과, 상기 검출된 평면 자기벡터 성분으로부터 타원의 방정식 형태로 표현되는 자기벡터 관계를 유도하여 보정 계수를 추출하는 과정과, 상기 추출된 보정 계수를 이용하여 상기 지자기 센싱신호의 왜곡을 보정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.The present invention provides a method for correcting an azimuth angle of a geomagnetic sensor provided in an object. When the object is driven, a process of detecting a geomagnetic sensing signal by checking a change in a magnetic field and detecting the geomagnetic sensing signal by using the detected geomagnetic sensing signal Detecting a horizontal state with respect to the motion of the sensor; converting the detected horizontal state into a horizontal coordinate system; detecting a two-axis component of a planar magnetic vector defined in a plane parallel to the object; And extracting a correction coefficient by deriving a magnetic vector relationship expressed in an elliptic equation form from a vector component, and correcting the distortion of the geomagnetic sensing signal by using the extracted correction coefficient.
Description
본 발명은 방위산출의 오차를 보정할 수 있는 3축 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 지자기 센서의 방위각 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an azimuth correction method and apparatus for a three-axis MEMS (Micro Electro Mechanical System) geomagnetic sensor capable of correcting an error in azimuth calculation.
지자기 센서는 통상적으로 관측지점의 방위를 측정하기 위해 사용된다. 미세자계 중 하나인 지자기 센서를 이용해 지구자계를 측정하여 방위를 측정하는 방법은 지표면과 수평한 위치에서 지구 자계의 2축 성분을 측정하여 방위를 표시하는 것을 기본으로 하고 있다. 지자기 센서가 검출하는 2축 성분으로부터 자방위가 산출된다. Geomagnetic sensors are typically used to measure the orientation of observation points. The method of measuring the orientation by measuring the earth's magnetic field using a geomagnetic sensor, which is one of the fine magnetic fields, is based on displaying the orientation by measuring two-axis components of the earth's magnetic field at a position parallel to the earth's surface. The magnetic orientation is calculated from the biaxial components detected by the geomagnetic sensor.
그런데 현재 사용되고 있는 지자기 센서는 센서가 지표면과 수평위치에서 벗어나 기울어지게 되면 오동작을 하여 방위표시에 오류를 발생시키는 단점을 가지고 있다. 즉, 상기한 종래의 2축 자기센서를 이용할 경우 자세와 위치가 수시로 변하는 이동로봇, 무인 항공기와 같은 무인 운행체 및 핸드폰 등의 휴대 단말 장치나 노트북 등에 적용이 제한되고 있어, 임의의 상태에서도 정확한 방위를 표시할 수 있는 지자기 센서의 개발이 절실히 요구되고 있다.However, the geomagnetic sensor that is currently used has a disadvantage that the sensor malfunctions when the sensor is inclined out of the horizontal position and the ground surface, causing an error in the orientation display. That is, when the conventional two-axis magnetic sensor is used, the application is limited to mobile robots such as mobile robots, unmanned vehicles such as unmanned aerial vehicles, and portable terminal devices such as mobile phones, laptops, etc. There is an urgent need for the development of geomagnetic sensors capable of displaying bearings.
상기 지자기 센서를 이용한 방위각은 지자기 센서가 평면에 놓여있는 상태에서 2축의 평면 지자기 벡터를 이용하여 계산되지만, 동체에 직접 부착되어 사용되는 MEMS 지자기 센서의 경우 동체의 회전에 따라 3축의 센서 출력에 평면 지자기 벡터가 분산되므로 동체의 회전에 관계없이 평면 지자기 벡터를 획득하기 위해서는 3축 지자기 센서의 출력에 대하여 회전각만큼의 보상을 수행해야 한다.The azimuth angle using the geomagnetic sensor is calculated using two plane geomagnetic vectors with the geomagnetic sensor lying on the plane, but in the case of MEMS geomagnetism sensors used directly attached to the fuselage, the plane is output to the three axis sensor output according to the rotation of the fuselage. Since the geomagnetic vectors are distributed, to obtain a planar geomagnetic vector regardless of the rotation of the fuselage, it is necessary to compensate the rotation angle with respect to the output of the 3-axis geomagnetic sensor.
이와 같은 MEMS 지자기 센서의 방위각 보정은 부가적인 센서 및 기준 장치를 이용하여 사용 전 보정이 필요할 뿐만 아니라 이로 인해 과도한 연산 과정 및 부가적인 장치를 더 구비해야 하므로 전체 시스템의 경량화에 문제가 발생한다.The azimuth correction of the MEMS geomagnetic sensor needs to be corrected before use by using an additional sensor and reference device, and thus, an excessive calculation process and additional devices need to be provided.
따라서 본 발명은 정확한 방위각 보정을 필요로 하는 무인 항공기 및 이동로봇 등과 같은 무선 무인 운행체에서 어떠한 외부장치 없이 3축 지자기 센서의 출력만을 이용하여 왜곡을 보정하고 상기 왜곡 보정을 3축 지자기 센서 출력 시에도 반복적으로 수행하도록 하여 상기 운행체의 360˚ 전 방향에 대한 방위각을 정확히 계산하기 위한 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.Therefore, in the wireless unmanned vehicle such as an unmanned aerial vehicle and a mobile robot which requires accurate azimuth correction, the present invention corrects the distortion using only the output of the 3-axis geomagnetic sensor without any external device and performs the distortion correction when the 3-axis geomagnetic sensor is output. The present invention relates to a method and apparatus for correcting an azimuth angle of a geomagnetism sensor provided in an object for accurately calculating the azimuth angle in the 360 ° direction of the moving body.
본 발명의 일 견지에 따르면, 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법에 있어서, 상기 오브젝트의 구동이 요구되면, 자계의 변화를 체크하여 지자기 센싱신호를 검출하는 과정과, 상기 검출된 지자기 센싱신호를 이용하여 상기 오브젝트의 움직임에 대한 수평상태를 감지하는 과정과, 상기 감지된 수평상태를 수평 좌표계로 변환하여 상기 오브젝트와 평행한 평면에 규정된 평면 자기벡터의 2축 성분을 검출하는 과정과, 상기 검출된 평면 자기벡터 성분으로부터 타원의 방정식 형태로 표현되는 자기벡터 관계를 유도하여 보정 계수를 추출하는 과정과, 상기 추출된 보정 계수를 이용하여 상기 지자기 센싱신호의 왜곡을 보정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.According to one aspect of the invention, in the azimuth angle correction method of the geomagnetic sensor provided in the object, if the driving of the object is required, the process of detecting the geomagnetic sensing signal by checking the change in the magnetic field, and the detected geomagnetic sensing signal Detecting a horizontal state with respect to the movement of the object by using; converting the detected horizontal state into a horizontal coordinate system; detecting a two-axis component of a plane magnetic vector defined in a plane parallel to the object; Extracting a correction coefficient by deriving a magnetic vector relationship expressed in an elliptic equation form from the detected planar magnetic vector component, and correcting distortion of the geomagnetic sensing signal by using the extracted correction coefficient. It is characterized by.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 장치에 있어서, 자계의 변화를 체크하여 지자기 센싱신호를 검출하는 지자기 센서부와, 상기 오브젝트의 움직임에 대한 수평상태를 감지하는 기울기 센서부와, 상기 기울기 센서부로부터 감지된 수평상태를 수평 좌표계로 변환하는 수평면 좌표변환부와, 상기 오브젝트의 구동을 제어하고, 상기 지자기 센서부로부터 검출된 지자기 센싱신호를 상기 수평면 좌표변화부를 통해 수평 좌표계로 변환하도록 제어하여 평면 자기벡터의 2축 성분을 검출하고, 상기 검출된 평면 자기벡터 성분으로부터 타원의 방정식 형태로 표현되는 자기벡터 관계를 유도하여 보정 계수를 추출하고, 상기 지자기 왜곡을 보정하고, 방위각을 계산하도록 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, in the azimuth correction device of the geomagnetic sensor provided in the object, a geomagnetic sensor unit for detecting a geomagnetic sensing signal by checking the change of the magnetic field, and the inclination for detecting the horizontal state of the movement of the object A sensor unit, a horizontal plane coordinate converting unit converting a horizontal state detected by the tilt sensor unit into a horizontal coordinate system, and controlling the driving of the object, and the geomagnetic sensing signal detected by the geomagnetic sensor unit through the horizontal plane coordinate changing unit Control to convert to a horizontal coordinate system to detect the two-axis component of the planar magnetic vector, extract the correction coefficient by deriving the magnetic vector relationship expressed in the form of an ellipse equation from the detected planar magnetic vector component, and corrects the geomagnetic distortion And a control unit for controlling to calculate the azimuth angle. .
본 발명은 정확한 방위각 보정을 필요로 하는 무인 운행체에서 3축 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 지자기 센서를 적용하여 운행체의 360˚전 방향에 대한 방위각을 정확히 계산함으로써 부가적인 센서 및 기준장치를 이용해 과도한 연산 과정이 필요 없이 3축 지자기 센서의 센싱 신호만을 이용하여 운용 중 보정이 용이하여 운행체의 지자기 방위를 정확하게 측정 가능한 효과가 있다.The present invention uses an additional sensor and reference device by accurately calculating the azimuth angle for the 360 ° direction of the vehicle by applying a three-axis MEMS (Micro Electro Mechanical System) geomagnetic sensor in an unmanned vehicle requiring accurate azimuth correction. It is easy to calibrate during operation by using only the sensing signal of the 3-axis geomagnetic sensor, without the need for excessive calculation process, so it is possible to accurately measure the geomagnetic orientation of the vehicle.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법에 관한 전체 흐름도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 장치에 관한 상세 블록도.1 is a flowchart illustrating a method of correcting an azimuth angle of a geomagnetic sensor provided in an object according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a detailed block diagram of an azimuth correction device of a geomagnetic sensor provided in an object according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be appreciated that those skilled in the art will readily observe that certain changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. To those of ordinary skill in the art.
본 발명은 3축 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 지자기 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무인 항공기 및 이동로봇 등의 무선 무인 운행체에서 상기 3축 지자기 센서를 적용하여 방위각에 대한 이동방향을 제어하여 운행체의 자세 안정화 시 어떠한 외부장치 없이 3축 지자기 센서의 출력만을 이용하여 왜곡을 보정하고 상기 왜곡 보정을 3축 지자기 센서 출력 시에도 반복적으로 수행하도록 하여 상기 운행체의 360˚ 전 방향에 대한 방위각을 정확히 계산함으로써 부가적인 센서 및 기준장치를 통해 과도한 연산 과정이 필요 없이 3축 지자기 센서의 센싱신호만을 이용하여 운용 중 보정이 용이하여 운행체의 지자기 방위를 정확하게 측정 가능한 기술을 제공하고자 한다.
The present invention relates to a three-axis MEMS geomagnetic sensor, and more particularly, by applying the three-axis geomagnetic sensor in a wireless unmanned vehicle, such as an unmanned aerial vehicle and a mobile robot, by controlling the direction of movement of the azimuth angle When stabilizing the attitude of the vehicle, the distortion is corrected using only the output of the 3-axis geomagnetic sensor without any external device, and the distortion correction is repeatedly performed even when the 3-axis geomagnetic sensor is output. By precisely calculating the accuracy, additional sensors and reference devices do not require excessive computation and use only the sensing signal of the 3-axis geomagnetic sensor, so it is easy to calibrate during operation to provide a technology that can accurately measure the geomagnetic orientation of the vehicle.
그리고 이하 설명되는 오브젝트는 본 발명을 설명하는 데 있어서, 그 설명의 편의를 위해 무인 항공기 및 이동로봇과 같은 움직임 대상을 대표하는 용어이나 이에 국한되지 않음은 자명할 것이다.
In the following description, the objects described below will be understood to include, but are not limited to, terms representing moving objects such as an unmanned aerial vehicle and a mobile robot, for the convenience of description.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법에 관해 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다. Hereinafter, an azimuth correction method of a geomagnetic sensor provided in an object according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법에 관한 전체 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of correcting an azimuth angle of a geomagnetic sensor provided in an object according to an exemplary embodiment.
도 1을 참조하면, 먼저 110 과정에서 오브젝트의 구동이 요구되면, 112 과정에서는 상기 오브젝트에 구비된 지자기 센서를 이용하여 자계의 변화를 체크하여 지자기 센싱신호를 검출한다.Referring to FIG. 1, when driving of an object is requested in
이때, 상기 지자기 센서는 본 발명의 일 실시 예에서는 3축 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 지자기 센서를 의미하는 것으로, 상기 3축 MEMS 지자기 센서는 2축 지자기 센서와 자기 검출 소자를 하이브리드 IC로서 일체로 구성한 것이다. 2축 지자기 센서는 기판을 본체로 하여 형성되고, 상기 기판과 평행한 평면으로 규정되는 자기 벡터의 2축 성분을 검출한다. 자기 검출 소자는 상기 자기 벡터의 상기 평면과 수직인 방향의 성분을 검출한다. 이에 따라 상기 3축 지자기 센서는 지자기의 자기 벡터의 3축 성분을 검출하는 것이 가능해 진다. 자기 검출 소자로서 홀 효과에 의해 자기를 검출하는 홀 소자 등의 자기 감응 소자, 또는 강자성체의 자화에 따라 상기 저항이 변화하는 현상에 의해 자기를 검출하는 MR 소자 등의 자기저항효과 소자를 이용해도 된다.In this case, the geomagnetic sensor refers to a three-axis MEMS geomagnetic sensor in an embodiment of the present invention, the three-axis MEMS geomagnetic sensor is integrally the two-axis geomagnetic sensor and the magnetic detection element as a hybrid IC It is made up. The biaxial geomagnetic sensor is formed using a substrate as a main body, and detects biaxial components of a magnetic vector defined by a plane parallel to the substrate. The magnetic detection element detects a component in a direction perpendicular to the plane of the magnetic vector. Accordingly, the three-axis geomagnetic sensor can detect three-axis components of the magnetic vector of the geomagnetic. As a magnetism detecting element, a magnetoresistive element such as a hall element that detects magnetism by the Hall effect, or a magnetoresistive element such as an MR element that detects magnetism due to a phenomenon in which the resistance changes according to the magnetization of the ferromagnetic material may be used. .
계속해서, 114 과정에서 상기 112 과정에서 검출된 지자기 센싱신호를 이용하여 상기 오브젝트의 움직임에 대한 수평상태를 감지한다.In
본 발명의 실시 예에 따른 3축 지자기 센서는 기판 상에 형성되는 것으로 3차원 자기벡터를 검출하는 3축 자기 센서와 상기 기판의 경사각을 검출하는 기울기 센서를 통해 오브젝트의 수평상태 감지동작이 수행된다.The three-axis geomagnetic sensor according to an embodiment of the present invention is formed on a substrate and the horizontal state detection operation of the object is performed through the three-axis magnetic sensor for detecting a three-dimensional magnetic vector and the inclination sensor for detecting the inclination angle of the substrate. .
116 과정에서는 감지된 수평상태를 수평 좌표계로 변환한다.In
상기 수평 좌표계로 변환은 상기 오브젝트의 움직임으로부터 생성된 지자기 생성신호에 대하여 회적각 만큼의 보상을 위해 수행된다.The conversion to the horizontal coordinate system is performed to compensate for the rotation angle with respect to the geomagnetic generated signal generated from the movement of the object.
118 과정에서는 상기 오브젝트와 평행한 평면에 규정된 평면 자기벡터의 2축 성분을 검출한다.In
본 발명의 실시 예에 따른 기울기 센서는 상기 기판과 평행한 평면으로 규정되는 x축 방향의 경사각과 y축 방향의 경사각을 검출하여 기울어진 상태 즉, 수평상태를 감지한다.An inclination sensor according to an embodiment of the present invention detects an inclination state, that is, a horizontal state, by detecting an inclination angle in the x-axis direction and an inclination angle in the y-axis direction defined as a plane parallel to the substrate.
120 과정에서는 상기 118 과정에서 검출된 평면 자기벡터 성분을 타원의 방정식으로 식별하여 상기 타원의 방정식 형태로 표현되는 자기벡터 관계를 유도한다.In
즉, 상기 지자기 센싱신호로부터 수평 좌표계로 변환되어 규정된 평면 자기벡터와 상기 평면 자기벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의해 2차원 그래프의 중심을 소정 위치에 있는 타원의 형태(수학식 1)로 가정하여 수행된다.In other words, the plane magnetic vector is converted from the geomagnetic sensing signal into a horizontal coordinate system and the center of the 2D graph is in the form of an ellipse at a predetermined position by a fixed or motion that distorts the plane magnetic vector. Assuming it is done.
그리고, 122 과정에서 보정 계수를 추출한다.In
이때, 상기 보정 계수는 상기 지자기 센서로부터 오브젝트의 움직임에 따라 연속적으로 출력되는 값의 집합으로부터 타원의 방정식을 식별하기 위한 계수를 의미하는 것으로, 상기 평면 자기벡터 집합으로부터 추출된 각 계수는 상기 검출된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축 지자기 벡터와 상기 수평축 지자기 벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의한 지자기 벡터간의 중심위치, 장축 및 단축의 비율을 표시한다.In this case, the correction coefficient refers to a coefficient for identifying an equation of an ellipse from a set of values continuously output according to the movement of the object from the geomagnetic sensor, wherein each coefficient extracted from the set of plane magnetic vectors is detected. The ratio of the center position, the long axis, and the short axis between the horizontal geomagnetism vector and the fixed or motion geomagnetism vector distorting the horizontal geomagnetism vector in the two-axis components of the planar magnetic vector.
이후, 124 과정에서는 상기 122 과정에서 추출된 보정 계수를 이용하여 상기 지자기 센싱신호의 왜곡을 보정한다.In
상기 지자기 왜곡 보정은 상기 검출된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축 지자기 벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의한 관계를 임의의 타원의 방정식(<수학식 1>)으로 정의하고 연속적으로 획득된 상기 평면 자기벡터 집합으로부터 각 계수를 추출하여 수행된다.The geomagnetic distortion correction defines a relation by a fixed or motion that distorts a horizontal geomagnetic vector in two-axis components of the detected planar magnetic vector by using an arbitrary elliptic equation (Equation 1) and continuously obtains This is done by extracting each coefficient from a set of planar magnetic vectors.
126 과정에서는 상기 124 과정에서 왜곡이 보정된 지자기 센싱신호를 이용하여 방위각 계산을 수행한다. 즉, 상기 검출된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축(x, y) 지자기 벡터에 대하여 역탄젠트 계산을 수행함으로써 360˚ 방위각을 계산한다.
In
이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법에 대해 살펴보았다.The azimuth angle correction method of the geomagnetic sensor provided in the object according to an embodiment of the present invention has been described above.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 장치에 대해 도 2을 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, the azimuth correction device of the geomagnetic sensor provided in the object according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 장치의 상세 블록도이다.2 is a detailed block diagram of an azimuth correction device of a geomagnetic sensor provided in an object according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명이 적용된 방위각 보정 장치(200)는 지자기 센서부(210), 기울기센서부(222), 수평면좌표 변환부(224), 방위각 계산부(226), 보정계수 식별부(228) 및 제어부(230)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the
상기 지자기 센서부(210)은 자계의 변화를 체크하여 지자기 센싱신호를 검출한다.The
여기서, 상기 지자기 센서부(210)는 기판 상에 형성되는 것으로 3차원 자기벡터를 검출하는 3축 자기 센서와 상기 기판의 경사각을 검출하는 기울기 센서를 통해 오브젝트의 수평상태 감지동작이 수행된다.Here, the
본 발명에서 지자기 센서부(210)는 3축 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 지자기 센서를 의미하는 것으로, 상기 3축 MEMS 지자기 센서는 2축 지자기 센서(미도시)와 자기 검출 소자를 하이브리드 IC로서 일체로 구성한 것이다. 2축 지자기 센서는 기판을 본체로 하여 형성되고, 상기 기판과 평행한 평면으로 규정되는 자기 벡터의 2축 성분을 검출한다. 자기 검출 소자는 상기 자기 벡터의 상기 평면과 수직인 방향의 성분을 검출한다. 이에 따라 상기 3축 지자기 센서는 지자기의 자기 벡터의 3축 성분을 검출하는 것이 가능해 진다. 자기 검출 소자로서 홀 효과에 의해 자기를 검출하는 홀 소자 등의 자기 감응 소자, 또는 강자성체의 자화에 따라 상기 저항이 변화하는 현상에 의해 자기를 검출하는 MR 소자 등의 자기저항효과 소자를 이용해도 된다.In the present invention, the
상기 기울기 센서부(222)는 상기 오브젝트의 움직임에 대한 수평상태를 감지한다.The
상술한 바와 같이, 상기 지자기 센서부(210)은 기판 상에 형성되는 것으로 3차원 자기벡터를 검출하는 3축 자기 센서와 상기 기판의 경사각을 검출하는 기울기 센서를 통해 오브젝트의 수평상태 감지동작이 수행된다.As described above, the
상기 수평면 좌표변환부(224)는 상기 기울기 센서부(222)로부터 감지된 수평상태를 수평 좌표계로 변환한다.The horizontal
상기 제어부(230)은 상기 오브젝트의 구동을 제어하고, 상기 지자기 센서부(210)로부터 검출된 지자기 센싱신호를 상기 수평면 좌표변화부(224)를 통해 수평 좌표계로 변환하도록 제어하여 평면 자기벡터의 2축 성분을 검출하고, 상기 검출된 평면 자기벡터 성분으로부터 타원의 방정식 형태로 표현되는 자기벡터 관계를 유도하여 상기 보정계수 식별부(228)를 통해 보정 계수를 추출하도록 제어하여 상기 지자기 왜곡을 보정하고, 상기 방위각 계산부(226)를 통해 방위각을 계산하도록 제어한다.The
이때, 상기 보정 계수는 상기 지자기 센서부(210)로부터 출력되는 값의 집합으로부터 타원의 방정식을 식별하기 위한 계수이다.At this time, the correction coefficient is a coefficient for identifying an elliptic equation from the set of values output from the
그리고 상기 제어부(230)는 상기 지자기 센싱신호로부터 수평 좌표계로 변환되어 규정된 평면 자기벡터와 상기 평면 자기벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의해 2차원 그래프의 중심을 소정 위치에 있는 타원의 형태로 가정한다.The
또한, 상기 제어부(230)는 상기 검출된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축 지자기 벡터와 상기 수평축 지자기 벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의한 관계를 임의의 타원의 방정식(수학식 2)으로 정의하고 연속적으로 획득된 상기 평면 자기벡터 집합으로부터 각 계수를 추출하도록 제어한다.In addition, the
여기서, 상기 평면 자기벡터 집합으로부터 추축된 각 계수는 상기 검출된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축 지자기 벡터와 상기 수평축 지자기 벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의한 지자기 벡터간의 중심위치, 장축 및 단축의 비율을 표시한다.Here, each coefficient extracted from the planar magnetic vector set is a central position, a long axis, and a short axis between a horizontal axis geomagnetism vector and a fixed or motion geomagnetism vector distorting the horizontal axis geomagnetism vector in two-axis components of the detected plane magnetic vector. The ratio of is displayed.
상기 방위각 계산부(226)은 수평면 좌표변환부(224)로부터 출력된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축(x, y) 지자기 벡터에 대하여 역탄젠트 계산을 수행하여 360˚ 방위각을 계산한다.
The
상기와 같이 본 발명에 따른 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법 및 장치에 관한 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.As described above, an operation related to an azimuth correction method and apparatus of a geomagnetic sensor provided in an object according to the present invention can be made. Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are included in the scope of the present invention. It can be carried out without departing. Accordingly, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by equivalents of the claims and the claims.
210: 지자기 센서부 222: 기울기 센서부
224: 수평면 좌표 변환부 226: 방위각 계산부
228: 보정계수 식별부 230: 제어부210: geomagnetic sensor unit 222: tilt sensor unit
224: horizontal plane coordinate conversion unit 226: azimuth calculation unit
228: correction coefficient identification unit 230: control unit
Claims (13)
상기 오브젝트의 구동이 요구되면, 자계의 변화를 체크하여 지자기 센싱신호를 검출하는 과정과,
상기 검출된 지자기 센싱신호를 이용하여 상기 오브젝트의 움직임에 대한 수평상태를 감지하는 과정과,
상기 감지된 수평상태를 수평 좌표계로 변환하여 상기 오브젝트와 평행한 평면에 규정된 평면 자기벡터의 2축 성분을 검출하는 과정과,
상기 검출된 평면 자기벡터 성분으로부터 타원의 방정식 형태로 표현되는 자기벡터 관계를 유도하여 보정 계수를 추출하는 과정과,
상기 추출된 보정 계수를 이용하여 상기 지자기 센싱신호의 왜곡을 보정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법.In the azimuth angle correction method of the geomagnetic sensor provided in the object,
Detecting the geomagnetic sensing signal by checking a change of a magnetic field when driving of the object is required;
Detecting a horizontal state of the movement of the object by using the detected geomagnetic sensing signal;
Converting the detected horizontal state into a horizontal coordinate system and detecting a biaxial component of a planar magnetic vector defined in a plane parallel to the object;
Extracting a correction coefficient by deriving a magnetic vector relation expressed in an elliptic equation form from the detected planar magnetic vector components;
And correcting the distortion of the geomagnetic sensing signal using the extracted correction coefficients.
상기 지자기 센서로부터 출력되는 값의 집합으로부터 타원의 방정식을 식별하기 위한 계수임을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법.The method of claim 1, wherein the correction coefficient is
Azimuth correction method of the geomagnetic sensor provided in the object, characterized in that the coefficient for identifying the equation of the ellipse from the set of values output from the geomagnetic sensor.
상기 지자기 센싱신호로부터 수평 좌표계로 변환되어 규정된 평면 자기벡터와 상기 평면 자기벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의해 2차원 그래프의 중심을 수학식 과 같이 소정 위치에 있는 타원의 형태로 가정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법.The method of claim 1,
The center of the two-dimensional graph is transformed from the geomagnetic sensing signal to a horizontal coordinate system by a fixed magnetic plane and a fixed or motion distorting the planar magnetic vector. Azimuth correction method of the geomagnetic sensor provided in the object, characterized in that it further comprises the step of assuming the form of an ellipse at a predetermined position.
상기 검출된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축 지자기 벡터와 상기 수평축 지자기 벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의한 관계를 임의의 타원의 방정식으로 정의하고 연속적으로 획득된 상기 평면 자기벡터 집합으로부터 각 계수를 추출하여 수행됨을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법.The method of claim 1, wherein the correcting of the geomagnetic distortion
A fixed or motion relationship that distorts a horizontal geomagnetic vector and a horizontal geomagnetic vector in two axis components of the detected planar magnetic vector is defined by an arbitrary elliptic equation, and each coefficient is obtained from the set of planar magnetic vectors successively obtained. Azimuth correction method of a geomagnetic sensor provided in an object characterized in that the extraction is performed.
상기 검출된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축 지자기 벡터와 상기 수평축 지자기 벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의한 지자기 벡터 간의 중심위치, 장축 및 단축의 비율을 표시함을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법.The method of claim 5, wherein each coefficient extracted from the plane magnetic vector set is
The ratio of the center position, the long axis, and the short axis between the horizontal axis geomagnetic vector and the fixed or motion geomagnetism vector distorting the horizontal axis geomagnetic vector in the two-axis components of the detected planar magnetic vector is displayed. Azimuth correction method of geomagnetic sensor.
상기 오브젝트의 움직임으로부터 생성된 지자기 센싱신호에 대하여 회전각만큼의 보상임을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 방법.The method of claim 1, wherein the conversion to the horizontal coordinate system,
Compensating the azimuth angle of the geomagnetic sensor provided in the object characterized in that the compensation for the geomagnetic sensing signal generated from the movement of the object as much as the rotation angle.
자계의 변화를 체크하여 지자기 센싱신호를 검출하는 지자기 센서부와,
상기 오브젝트의 움직임에 대한 수평상태를 감지하는 기울기 센서부와,
상기 기울기 센서부로부터 감지된 수평상태를 수평 좌표계로 변환하는 수평면 좌표변환부와,
상기 오브젝트의 구동을 제어하고, 상기 지자기 센서부로부터 검출된 지자기 센싱신호를 상기 수평면 좌표변화부를 통해 수평 좌표계로 변환하도록 제어하여 평면 자기벡터의 2축 성분을 검출하고, 상기 검출된 평면 자기벡터 성분으로부터 타원의 방정식 형태로 표현되는 자기벡터 관계를 유도하여 보정 계수를 추출하고, 상기 지자기 왜곡을 보정하고, 방위각을 계산하도록 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 장치.In the azimuth correction device of the geomagnetic sensor provided in the object,
A geomagnetic sensor unit for detecting a geomagnetic sensing signal by checking a change in the magnetic field;
An inclination sensor unit for detecting a horizontal state with respect to the movement of the object;
A horizontal plane coordinate converting unit converting the horizontal state detected by the tilt sensor unit into a horizontal coordinate system;
Controlling the driving of the object and converting the geomagnetic sensing signal detected from the geomagnetic sensor to a horizontal coordinate system through the horizontal plane coordinate changer to detect two-axis components of the planar magnetic vector, and detecting the detected planar magnetic vector component. Azimuth correction of the geomagnetic sensor provided in the object, characterized in that it comprises a control unit for deriving a magnetic vector relationship expressed in the form of an ellipse from the correction coefficient, correcting the geomagnetic distortion, and calculating an azimuth angle Device.
상기 지자기 센서부로부터 출력되는 값의 집합으로부터 타원의 방정식을 식별하기 위한 계수임을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 장치.The method of claim 8, wherein the correction coefficient,
And a coefficient for identifying an equation of an ellipse from a set of values output from the geomagnetic sensor unit.
상기 지자기 센싱신호로부터 수평 좌표계로 변환되어 규정된 평면 자기벡터와 상기 평면 자기벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의해 2차원 그래프의 중심을 소정 위치에 있는 타원의 형태로 가정함을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 장치.The method of claim 8, wherein the control unit,
An object characterized in that the plane magnetic vector is converted from the geomagnetic sensing signal into a horizontal coordinate system and the center of the 2D graph is assumed to be in the form of an ellipse at a predetermined position by a fixed or motion that distorts the plane magnetic vector. Azimuth correction device of geomagnetic sensor provided in the.
상기 수평면 좌표변환부로부터 출력된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축(x, y) 지자기 벡터에 대하여 역탄젠트 계산을 수행하여 360˚ 방위각을 계산하는 방위각 계산부를 더 포함함을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기 센서의 방위각 보정 장치.9. The method of claim 8,
And an azimuth calculation unit configured to calculate a 360 ° azimuth by performing inverse tangent calculation on a horizontal axis (x, y) geomagnetic vector from two axis components of the planar magnetic vector output from the horizontal plane coordinate conversion unit. Azimuth correction device of the geomagnetic sensor provided.
상기 검출된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축 지자기 벡터와 상기 수평축 지자기 벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의한 관계를 임의의 타원의 방정식으로 정의하고 연속적으로 획득된 상기 평면 자기벡터 집합으로부터 각 계수를 추출하도록 제어함을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기센서의 방위각 보정 장치.The method of claim 8, wherein the control unit,
A fixed or motion relationship that distorts a horizontal geomagnetic vector and a horizontal geomagnetic vector in two axis components of the detected planar magnetic vector is defined by an arbitrary elliptic equation, and each coefficient is obtained from the set of planar magnetic vectors successively obtained. Azimuth correction device of the geomagnetic sensor provided in the object, characterized in that for controlling to extract.
상기 검출된 평면 자기벡터의 2축 성분에서 수평축 지자기 벡터와 상기 수평축 지자기 벡터를 왜곡시키는 고정된 혹은 움직임에 의한 지자기 벡터 간의 중심위치, 장축 및 단축의 비율을 표시함을 특징으로 하는 오브젝트에 구비된 지자기센서의 방위각 보정 장치.The method of claim 12, wherein each coefficient extracted from the plane magnetic vector set is
The ratio of the center position, the long axis, and the short axis between the horizontal axis geomagnetic vector and the fixed or motion geomagnetism vector distorting the horizontal axis geomagnetic vector in the two-axis components of the detected planar magnetic vector is displayed. Azimuth correction device of geomagnetic sensor.
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