KR20070102152A - 내부 자계에 의한 왜곡이 보정된 휴대용 단말기 및 그 내부자계 왜곡 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지자기 센서가 구비된 휴대용 단말기 및 그 내부 자계 왜곡 보정 방법을 개시한다.

본 발명의 내부 자계에 의한 왜곡이 보정된 휴대용 단말기는 지자기 센서가 초기화시 휴대용 단말기의 내부 자계 성분에 의한 상기 지자기 센서의 자계 왜곡이 반영된 폰보정값을 제공받아 이에 기초하여 상기 지자기 센서에 대한 자동 보정을 수행하며, 상기 자동 보정된 지자기 센서를 이용해 지자계를 검출하여 방위각 데이터를 출력하는 센싱부; 상기 폰보정값을 저장하는 메모리; 및 상기 휴대용 단말기의 동작을 전체적으로 제어하며, 상기 지자기 센서가 초기화시 상기 메모리에 저장된 상기 폰보정값을 상기 센싱부로 전송하고, 상기 센싱부로부터 상기 방위각 데이터를 제공받아 상기 휴대용 단말기의 이동 방향을 감지하는 제어부를 구비하여, 지자기 센서가 장착될 단말기 내부에서 일정하게 발생되는 내부 자계 성분에 의한 자계 왜곡을 미리 반영하여 자동 보정을 수행함으로써 휴대용 이동단말기의 이동방향을 보다 정확하게 측정할 수 있다.

Description

내부 자계에 의한 왜곡이 보정된 휴대용 단말기 및 그 내부 자계 왜곡 보정 방법{MOBILE TERMINAL HAVING INTERNAL MAGNETIC FIELD COMPENSATION FUNCTION AND THE COMPENSATION METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 구성을 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 내부 자계 왜곡을 보정하는 방법을 설명하기 위한 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 센싱부 20 : 메모리

30 : 제어부

본 발명은 지자기 센서를 구비한 휴대용 단말기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휴대용 단말기 내부에 구비된 자계 성분들에 의해 발생되는 단말기 내부 자계에 의한 지자기 센서의 왜곡 정도를 사전에 측정하여 이를 지자기 센서에 대한 자동 보정시 반영함으로써 보다 정확하고 신속한 자동 보정이 이루어질 수 있도록 해주는 휴대용 단말기 및 그 내부 자계 왜곡 보정 방법에 관한 것이다.

지자기 센서는 지구 자기의 세기 및 방향을 측정해 주는 장치로서, 홀 효과를 이용한 홀 센서, 양자화 효과를 이용한 SQID 센서, 자화곡선의 포화영역을 이용한 플럭시게이트(fluxgate)형 센서 등이 있다.

이들 중에서 플럭시게이트형 센서는 최근 지자기를 측정하기 위하여 중요하게 사용되고 있으며, 특히 지자장 측정, 광물탐사, 우주탐사 및 해저탐사 등을 위한 센서로 사용되어 왔다. 이러한 플럭시게이트형 센서는 고투자율 재료로 형성된 연자성 코어(core)와 이 코어를 감고 있는 여자코일, 그리고 검출코일로 구성되어 있다. 기본 검출원리는 여자코일에 교류로 자계를 발생시켜 연자성 코어를 포화시키는 비선형 자기 특성을 이용하고 있으며, 외부 자계에 비례하는 제 2 고조파 전압성분을 측정함으로써 외부 자계의 세기를 측정한다. 플럭시게이트형 센서의 자계 검출방법으로는 제 2 고조파 검출, 펄스 위치 검출, 펄스 크기 검출 방법 등이 사용되고 있으며, 현재는 제 2 고조파 검출 방법이 가장 많이 사용되고 있다.

더욱이, 최근에는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술이 발전함에 따라 이러한 MEMS 기술을 이용하여 저소비전력형의 초소형 플럭스게이트형 센서를 제조할 수 있게 되어 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 노트북 PC 등의 각종 휴대용 전자기기 등에도 내장되어 사용되고 있다

그런데 이러한 지자기 센서의 출력은 주변 환경의 변화에 민감하게 반응하기 때문에 주위 환경에 따라 신호의 오프셋(offset) 및 스케일(scale)이 달라지게 된다. 따라서, 정확한 방위각을 구하기 위해서는 그러한 변화에 따른 오차를 보정해주어야 하며, 이를 위한 자동 보정(AUTO CALIBRATION)은 각 제조업체에서 제공해주 는 보정 알고리즘에 따라 수행되고 있다.

그런데, 이러한 종래의 자동 보정 수행시 지자기 센서는 자기 자신을 기준으로 자신의 외부에 형성된 자계를 모두 외부 자계 성분으로 판단하여 그 외부 자계에 대해 보정을 수행한다.

예컨대, 지자기 센서가 휴대용 단말기에 내장되어 사용되는 경우, 휴대용 단말기 내에는 자기장을 발생시키는 많은 자계 성분(스피커, 모터, 인식자석, 오토 포커스 카메라 등 자석을 구비하고 있는 구성 성분)이 존재한다. 따라서, 지자기 센서는 이러한 내부 자계 성분에 의해 발생되는 내부 자계와 휴대용 단말기의 외부 환경 변화에 의해 변화되는 외부 자계에 의해 영향을 받게 된다. 이때, 휴대용 단말기의 이동(움직임)에 따른 환경변화에 의해 실제 변화되는 자계는 외부 자계로서, 내부 자계는 휴대용 단말기가 이동되어 외부 환경이 변하더라도 그와 상관없이 거의 일정한 값을 가진다. 더욱이, 내부 자계 성분들은 지자기 센서에 가깝게 위치하기 때문에 외부 자계 보다 내부 자계가 센서에 보다 큰 영향을 미치게 된다.

그런데, 종래의 지자기 센서는 이처럼 자신이 어느 단말기 내에 부착되어 사용되고 있는 경우에도 그러한 단말기 내부에서 발생되는 내부 자계의 영향을 전혀 고려하지 않고 무조건 자기 자신을 기준으로 자신의 외부에 형성된 자계(단말기 내부 자계 + 단말기 외부 자계)에 대해 기 설정된 초기값을 기준으로 자동 보정을 수행하고 있다.

이처럼, 센서 차원에서는 오차가 보정되었을지 모르나 휴대용 단말기 차원에서는 단말기의 내부 자계 만큼 왜곡된 상태에서 방위각을 측정하게 되므로 그만큼 정확도가 떨어지게 되는 문제가 있다.

따라서, 상술된 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 휴대용 단말기에 구비된 지자기 센서에 대한 자계 보정 방법을 개선하여 센서의 측정 오차를 최소화하는데 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내부 자계에 의한 왜곡이 보정된 휴대용 단말기는 지자기 센서가 초기화시 휴대용 단말기의 내부 자계 성분에 의한 상기 지자기 센서의 자계 왜곡이 반영된 폰보정값을 제공받아 이에 기초하여 상기 지자기 센서에 대한 자동 보정을 수행하며, 상기 자동 보정된 지자기 센서를 이용해 지자계를 검출하여 방위각 데이터를 출력하는 센싱부; 상기 폰보정값을 저장하는 메모리; 및 상기 휴대용 단말기의 동작을 전체적으로 제어하며, 상기 지자기 센서가 초기화시 상기 메모리에 저장된 상기 폰보정값을 상기 센싱부로 전송하고, 상기 센싱부로부터 상기 방위각 데이터를 제공받아 상기 휴대용 단말기의 이동 방향을 감지하는 제어부를 구비한다.

본 발명의 휴대용 단말기에서의 내부 자계 왜곡 보정 방법은 무자계 상태에서 지자기 센서의 출력 데이터를 측정하는 제 1 단계; 상기 지자기 센서가 장착될 휴대용 단말기의 내부 자계 성분이 부가된 상태에서 상기 지자기 센서의 출력 데이터를 측정하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계의 출력 데이터와 상기 제 1 단계의 출력 데이터들 사이의 오프셋값 차이를 산출하여 이를 폰보정값으로 하는 제 3 단계; 및 상기 지자기 센서가 초기화시 상기 폰보정값에 기초하여 상기 지자기 센서에 대한 자동 보정을 수행하는 제 4 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 구성을 나타내는 구성도이다.

본 발명의 휴대용 단말기는 센싱부(10), 메모리(20) 및 제어부(30)를 구비한다.

센싱부(10)는 지자기 센서들을 구비하여 지구 자기장의 세기를 검출하고 검출된 자기장의 세기에 근거하여 휴대용 단말기의 방위각을 구한 후 그 방위각 데이터를 제어부(30)로 전송한다. 본 발명의 센싱부(10)에 구비된 지자기 센서로는 2축 또는 3축 지자기 센서 이외에 휴대용 단말기의 공간상의 움직임을 인식하는 3축(X,Y,Z) 가속도 센서와 방향성을 감지하는 3축(X,Y,Z) 지자기 센서를 활용한 6축 센서가 사용될 수도 있다. 이러한, 센싱부(10)는 방위각 측정을 위한 메뉴가 선택되면 지자기 센서를 초기화한 후 지자기 센싱을 수행하기 이전에 먼저 지자기 센서에 대한 자계 왜곡을 보정하기 위한 자동 보정을 수행한다. 이처럼, 센싱부(10)는 지자기 센서 초기화시 외부 자계에 의한 왜곡을 보정하기 위한 자동 보정을 수행한 후 이에 따라 방위각을 구하여 그 값을 제어부(30)로 전송한다. 이때, 센싱부(10)는 기본적으로는 센싱부(10) 내의 메모리(미도시)에 기 설정된 초기값(센싱 장치 제공 업체에 의해 설정된 초기값)에 기초하여 자동 보정을 수행하나, 제어부(30)로부터 폰보정값을 제공받는 경우에는 그 폰보정값을 기초로하여 자동 보정을 수행한 다. 본 발명에서 자동 보정 기능 자체는 센서별로 해당 센서 제작업체에서 제공하는 통상의 보정 알고리즘에 의해 종래와 동일한 방법으로 이루어지며 따라서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

메모리(20)는 센싱부(10)가 설치된 휴대용 단말기 내부에서 센싱부(10)의 지구 자기장 검출에 영향을 주는 내부 자계의 크기에 대응되는 폰보정값을 저장한다. 이러한 폰보정값은 휴대용 단말기 개발시, 외부 자계 요소가 없는 무자계 챔버(미도시)에서 단말기의 내부 자계를 측정한다. 즉, 무자계 챔버(미도시)에서, 휴대용 단말기의 내부 자계 성분이 제거된 상태(센싱부가 휴대용 단말기 내부에 설치되지 않은 상태)에서 센싱부(10)의 센싱값을 측정하고 다음에 센싱부(10)에 휴대용 단말기의 내부 자계 성분이 영향을 주는 상태(센싱부가 단말기 내부에 설치된 상태)에서 센싱부(10)의 센싱값을 측정한 후 그 차이를 비교하여 오프셋 값 차이를 찾는다. 이때, 다수의 시험용 휴대용 단말기에 대해 동일한 방법을 적용한 후 그 오프셋 값의 차이에 대한 평균값을 폰보정값으로 선택한다.

제어부(30)는 휴대용 단말기의 동작을 전체적으로 제어하며, 센싱부(10)로부터의 방위각 데이터를 이용하여 휴대용 단말기의 움직임(이동 방향)을 감지한다. 이러한 제어부(30)는 사용자에 의해 지자기 센서의 구동을 필요로 하는 기능이 선택되면 센싱부(10)로 센싱 명령을 전송하며 이와 함께 메모리(20)에 저장된 폰보정값을 불러와 이를 센싱부(10)의 자동 보정을 위한 초기값으로서 센싱부(10)로 전송한다.

도 2는 본 발명에 따른 내부 자계 왜곡을 보정하는 방법을 설명하기 위한 순 서도이다.

먼저, 센싱부(10)가 장착될 휴대용 단말기 개발시, 외부 자계 요소가 없는 무자계 챔버안에서 휴대용 단말기의 내부 자계 성분을 제거한 후 센싱부(10)의 센싱 데이터를 측정한다(단계 210). 예컨대, 센싱부(10)를 휴대용 단말기에 장착하지 않은 상태 즉 센싱부(10) 자체만 있는 상태에서 센싱부(10)의 출력값을 측정한다.

다음에, 역시 무자계 챔버안에서 센싱부(10)에 휴대용 단말기의 내부 자계 성분을 부가한 후 센싱부(10)의 센싱 데이터를 측정한다(단계 220). 예컨대, 센싱부(10)가 휴대용 단말기에 장착된 상태에서 센싱부(10)의 출력값을 측정한다.

단계 210 및 220에서와 같이 센싱부(10)가 휴대용 단말기에 장착되었을 때 센싱부(10)의 측정 오차에 영향을 미칠 수 있는 휴대용 단말기의 내부 자계 성분을 제거 및 부가한 상태에서 각각의 센싱 데이터를 측정한 후, 그 측정값을 비교하여 오프셋값의 차이를 찾는다(단계 230). 이때, 단계 210 내지 단계 230의 과정을 서로 다른 복수의 휴대용 단말기들에 대해 수행하여 각 오프셋값 차이에 대한 평균치를 폰보정값으로 선택할 수 있다.

이렇게 선택된 폰보정값은 메모리(20)에 저장된다.

센싱부(10)가 휴대용 단말기에 장착되어 사용되는 도중에 사용자에 의해 휴대용 단말기의 기능 중 지자기 센서를 이용하여야 하는 기능이 선택되면, 제어부(30)는 센싱부(10)로 센싱 명령을 출력한다. 이와 함께, 제어부(30)는 메모리(20)에 저장된 폰보정값을 불러와 이를 센싱부(10)로 전송한다(단계 240).

센싱부(10)는 센싱 명령이 인가되면 지자기 센서를 초기화시킨 후 제어부(30)로부터 제공받은 폰보정값에 기초하여 자동 보정을 수행한다(단계 250). 이때, 만약 센싱부(10)가 제어부(30)로부터 폰보정값을 제공받지 않고 센싱 명령만을 인가받게 되며 종래의 지자기 센싱 장치에서와 같이 센싱 장치 제공업체에서 센싱 장치 내부에 미리 설정해 놓은 초기값을 이용하여 자동 보정을 수행하게 된다.

자동 보정 동작 자체는 종래 센싱 장치 제공업체로부터 제공되는 보정 알고리즘에 의해 통상적인 방법에 따라 수행되며 그 방법은 센싱 장치 제공업체 별로 다소의 차이가 있을 수 있다.

자동 보정이 완료되면, 센싱부(10)는 지자기 센서들을 이용하여 X, Y, Z축 방향의 지자계를 검출하고, 이를 이용하여 방위각을 측정하여 그 방위각 데이터를 제어부(30)로 전송해준다(단계 260).

제어부(30)는 센싱부(10)로부터 제공받은 방위각 데이터를 이용해 휴대용 단말기의 이동방향을 감지하여 게임 등과 같은 관련 동작을 수행한다.

이처럼, 센싱부(10)는 휴대용 단말기의 내부에서 휴대용 단말기의 외부 환경 변화와 상관없이 거의 항상 일정하게 발생되는 내부 자계 성분에 의한 영향이 반영된 폰보정값에 기초하여 자동 보정을 수행함으로써 지자기 센서가 아닌 휴대용 단말기를 기준으로 외부 환경 변화에 따른 지자기의 변화를 검출하게 되어 보다 정확한 지자기 검출이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 내부 자계에 의한 왜곡이 보정된 휴대용 단말 기는 지자기 센서가 장착될 단말기 내부에서 일정하게 발생되는 내부 자계 성분에 의한 자계 왜곡을 미리 반영하여 자동 보정을 수행함으로써 휴대용 이동단말기의 이동방향을 보다 정확하게 측정할 수 있다.

Claims (6)

1. 지자기 센서가 구비된 휴대용 단말기에 있어서,

   상기 지자기 센서가 초기화시 상기 휴대용 단말기의 내부 자계 성분에 의한 상기 지자기 센서의 자계 왜곡이 반영된 폰보정값을 제공받아 이에 기초하여 상기 지자기 센서에 대한 자동 보정을 수행하며, 상기 자동 보정된 지자기 센서를 이용해 지자계를 검출하여 방위각 데이터를 출력하는 센싱부;

   상기 폰보정값을 저장하는 메모리; 및

   상기 휴대용 단말기의 동작을 전체적으로 제어하며, 상기 지자기 센서가 초기화시 상기 메모리에 저장된 상기 폰보정값을 상기 센싱부로 전송하고, 상기 센싱부로부터 상기 방위각 데이터를 제공받아 상기 휴대용 단말기의 이동 방향을 감지하는 제어부를 구비하는 내부 자계에 의한 왜곡이 보정된 휴대용 단말기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 센싱부는

   기 설정된 초기값을 저장하며 상기 제어부로부터 상기 폰보정값을 제공받지 못하는 경우 상기 초기값에 기초하여 자동 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 내부 자계에 의한 왜곡이 보정된 휴대용 단말기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 센싱부는

   상기 휴대용 단말기의 공간상의 움직임을 인식하는 3축(X, Y, Z) 가속도 센 서와 방향성을 감지하는 3축(X, Y, Z) 지자기 센서로 이루어진 6축 센서인 것을 특징으로 하는 내부 자계에 의한 왜곡이 보정된 휴대용 단말기.
4. 무자계 상태에서 지자기 센서의 출력 데이터를 측정하는 제 1 단계;

   상기 지자기 센서가 장착될 휴대용 단말기의 내부 자계 성분이 부가된 상태에서 상기 지자기 센서의 출력 데이터를 측정하는 제 2 단계;

   상기 제 2 단계의 출력 데이터와 상기 제 1 단계의 출력 데이터들 사이의 오프셋값 차이를 산출하여 이를 폰보정값으로 하는 제 3 단계; 및

   상기 지자기 센서가 초기화시 상기 폰보정값에 기초하여 상기 지자기 센서에 대한 자동 보정을 수행하는 제 4 단계를 포함하는 지자기 센서가 구비된 휴대용 단말기에서의 내부 자계 왜곡 보정 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 단계 및 제 2 단계는

   무자계 챔버에서 수행되는 것을 특징으로 하는 지자기 센서가 구비된 휴대용 단말기에서의 내부 자계 왜곡 보정 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 제 3 단계는

   복수회에 걸쳐 상기 출력 데이터들을 산출한 후 각 출력 데이터들의 오프셋값 차이의 평균치를 상기 폰보정값으로 하는 것을 특징으로 하는 지자기 센서가 구비된 휴대용 단말기에서의 내부 자계 왜곡 보정 방법.

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