TWI308019B - Mobile terminal device - Google Patents

Description

1308019 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種行動電話等攜帶式終端裳置 =之，係關於具有尋求方位功能之攜帶式終 ^ 【疋前技術】 置 近年來，具有方位測定功能之攜帶铢 突飛猛進。方位之測定係利用磁感測器。該等押c: ΐΐ:來自GPS(Global positioningSystem)之位i資： 2基礎，依據測定之方位將現在位置等顯示於畫面之地圖 内部僅檢測自然磁場也檢測由攜帶式終端裝置 周邊的電氣用品等產生之動態的磁場。因 抽出自然磁場成分則必須從檢 … 的磁成分。於利用2軸磁⑽^ s之/成分中去除動態 故難於高效去除動態的磁成分:，，Q不能得到磁場強度， f發明内容】 (發明所欲解決的課題） 為求得磁場強度而研究導 精確求得方位，需要考产1的磁感測器。另外為 由3M Η 考V式終端裝置的傾斜，並修正 置之傾物= = ::::量成分。攜帶式終端裝 測器為出發點’開發出各種岸用=效活用該傾斜角感 樘I用。因此，本發明之目的在 3)6966 5 Ϊ308019 於提供—種攜帶式終端裝置’係具有方位測^功能之各種 可此性，並貫現貫用性較高之攜帶式終端裝置。 (解決課題用之手段） 本發明之-態樣”帶式終端裝置。該裝置係具備： =感測β ’用以檢測地磁向量之3轴成分；傾斜角感測器， 、>二=3軸方向之加速度成分；以及處理部，係將磁感 :…測出之地磁向量成分根據傾斜角感測器之檢測結 仃變換座標從而求得方位，其中，處理部係以傾斜角 ; = 軸中最沿著重力軸的軸之檢測結果為基礎，檢 #出預疋_之頻率的加速度成分，而計數用戶之步數。 :依據本態樣’則透過令其具有精度較高之步數計的功能 即可實現有用'隨高—帶式終端裝置。 ”力- =部亦可根據方位及步數求㈣戶之移動執跡，也 數的；：！之加速度成分中收斂於預定時間内之成分從步 的计數中除去。透過將步行動作以狀振動、衝 的^數中除去，從而可具有更加高精度以料μι 發明之另-態樣也為攜帶式終端裝置。該裝置俜且 =磁感卿，用以檢測地磁向量之3軸成分；傾斜= 示i自Γ㈣3軸方向之加速度成分；顯示部，用以顯 晝像；目對於二維物體(object)或三維空間之預定視點之 成分根:==二以將磁感測器所檢測出之地磁向量 方位，:…、感測益之檢測結杲進行變換座標從而求得 二中’處理部係根據磁感測器及傾斜角感測器 上，，。杲’使相對於三維物體或三維空間之視點移動。處理 316966 1308019 邛亦可根據磁感測益及傾斜角感測器之檢測結果，求得偏 轉角（yaw angle)、俯仰角（pitch angle)及側滾角（1_〇11 ang—le)，使之對應於視點之三維移動。若依據此態樣，則 可r現忐伙全方位觀祭二維物體或三維空間之攜帶式終端 裝置。 、 本發明之又一態樣也為攜帶式終端 備:磁感測器，用以檢測地磁向量之3轴成分;：感 測益’用以檢測3軸方向之加速度成分；顯示部，用以顯 二也圖；以及處理部，用以將磁感測器所檢測出之地磁向 置成分根制斜角❹⑼之檢測結果進行變換座標從而求 得方位，其中，處理部係根據磁感測器及傾斜角感測器之 檢測結果旋轉地圖以使地圖之方位符合實際之方位。若依 據此態樣，則可將地圖與實際方位作關聯顯示。 本發明之再一態樣也為攜帶式終端裳置。該裝置係且 磁感測器’用以檢測地磁向量之3軸成 =用以檢測3轴方向之加速度成分;攝像部，= :旦：像’以及處理部’用以將磁感測器所檢測出之地磁 二：：爾傾斜角感測器之檢測結果進行變 方位，其中，處理部係根據磁感測器及傾斜角残測哭 之祆測結果對動畫像中之手抖動 心、 磁感測器及傾斜角;V則哭夕^ …處理部係根據 配合檢測手抖動時之_與之前的_之特=進^!可 正。若藉由此形態，則可實現穿 ”，進仃修 照相機之攜帶式終端裝置有Μ抖動修正功能之 7 1308019 上述態樣中復可具備檢測氣壓之氣 可根據氣1感測器之檢測結果 ^ ’处理部 行天氣預報之搞帶式終端裝=订w卜可實現能進 再者’將上述構成要素之任意組合、本發明之表現於 ’、糸統、記錄媒體、電腦程式等之間 為 本發明之態樣也有效。 又換者作為 (發明之效果） 終端;:本發明，可提供有效利用傾斜角感測器之攜帶式 【實施方式】 構成第示本發明實施形態之攜帶式終端褒置1之 聋成。，攜π式終端裝置！為行動電話、m(pers〇nai

Handyphone System)A PDACPersonal Data Asslstant)# ;帶式小型電子設備。第i圖係顯示用以實現方二： 用之構成’但業内人士應知攜帶式終端裝置1亦 可依據用途具僙其他構成。 攜帶式終端裝置！係具備：處理部1〇、檢測部別、攝 像部30、通信部32、GPS資訊取得# %及顯示部％。檢 測部20具有磁感測器22、傾斜角感測器以、氣麼感測器 26及溫度感測器28，具有檢測位置及方位、姿勢、高度等 之功旎。攝像部30具有CCD等光電轉換元件，取得晝像並 傳送給處理部10。通信部32具有透過無線線路與外一部伺 服器通信之功能。該通信也可透過有線線路進行。Gps資 訊取得部34接收來自GPS衛星之位置資訊。處理部1〇根 316966 1308019 ·> 據該位置資訊計算現在位置即現在之緯度及經度。再者， 位置資訊可透過來自磁感測器22之方位資訊進行修正，從 而可求得正確之現在位置及方位。處理部1〇亦可互補地利 用位置資訊及方位資訊。另外，處理部1G也可不利用來自 GPS衛星之位置資訊，而僅根據來自檢測部2〇之檢測处果 求得現在位置及方位。顯示部36具有顯示器，將於處：部 10經過處理之資訊依據應用予以輸出。再者，亦可具備未 籲圖示之揚聲器，對用戶用聲音輸出各種資訊。 八 磁感測器22檢測地磁向量之3軸成分，可使用磁 閘（HUX gate)型感測器與利用霍爾元件及磁阻元件之感里 -測器等各種類型之感測器。互相垂直地配置χ軸、γ軸及Z 軸。以X軸、Υ軸之地磁向量為基礎檢測作為來自磁北之 旋轉角之方位角即偏轉角。不過，地磁向量於赤道附近幾 乎為水平’但於其他位置為傾斜。另外，攜帶式終端裝置 1之姿勢一般並不限定為水平。因此，必須使用相對於、重 •力方向之相對角度即俯仰角及側滾角，對該地磁向量進行 修正。該俯仰角及側滾角係由傾斜角感測器24進行檢測。 處理部10為使Ζ軸之檢測結果與經常維持在2抽水平時之 檢測結果之狀態時相同，而使用上述俯仰角及側滾角對χ 軸及Υ軸之檢測結果進行修正。如此，透過將磁感測器Μ 設為3軸並將Ζ軸之檢測結果修正後使用，從而即使於較 大變化姿勢時也可確保方位角之精度。 乂 傾斜角感測器24係檢測3轴^之加速度成分之加速 度感測器，有電阻值變化方式、電容變化方式、壓電變化 316966 1308019 方式等。傾斜角感測器％也於水平面配置互相垂直之χ 軸、Υ軸，於重力方向配置2轴。攜帶式終端裝置玉之姿 ^傾斜而使重力加速度發生變化，透過檢測該重力加速 =而檢測俯仰角及側滾角。權帶式終端裝置】為靜止狀 悲％’即使2軸也可正確檢測出攜帶式終端裝置1之姿 =有攜帶式終端裝置！之用戶步行、或乘汽車、自行車 =交通工具時’因於傾斜角感測器24加上了運動加速度成 /刀’故不能正確檢測姿勢。透過設為3軸可分離重力加速 度與運動加速度，而能檢測出正確之姿勢。將各轴之 值積分求得假定角度，將其與加速度成分比較，進行預定 ；之運算後，可算出正確之俯仰角及侧滾角。 人、氣壓感測器26檢測外部氣體之壓力，溫度感測器28 檢測溫度。檢測出之溫度用於修正因溫度變動引起之磁感 測器以、傾斜角感測器24及氣壓感測器％之輸出偏差。 第2圖係顯示以磁感測器22及傾斜角感測器以之 •測1杲為基礎算出方位之流程。首先，以由傾斜角感測； 24榀測出之3軸方向之加速度成分為基礎算出磁感測器22 t傾斜角（sio)。在此算出俯仰角及側滾角。磁感測器u 檢測地磁向量之3軸成分（S12)。處理部10將地磁向。量之 成分透過俯仰角及側滾角變換成座標（S14)，求得正確=方 =(S16)。此時亦可利用溫度感測器28之檢測結果，進行 =度修正。如此傾斜角感測器24之檢測結果雖用於方位之 异出，但本發明係進一步有效利用該檢測結果，實現如 所示之應用。 '口 h 316966 10 1308019 〈應用ι> 於應用1中，使攜帶式終端裝置1具有步數計之功能。 傾斜角感測器24配合攜帶式終端裝置1之動作檢測出3 軸方向之加速度成分。因此，持有攜帶式終端裝置丨之用 戶在步行時，傾斜角感測器24不僅檢測對應攜帶式終端穿 置1之傾斜角之加速度成分，也可依據用戶之動作檢測低 頻之加速度成分。 處理部10將傾斜角感測器 ..-—-不2^仃頻罕解 析，根據位於預定範圍之頻率之加速度成分計數用戶之步 數。該預定範圍係預先設定成包含用戶之步行速度。最= 值可透過模擬或實測求得。步行動作因係主要向=力 施加加速度成分，故使用傾斜感測器24中最沿重力軸之軸 之檢測結果。另外，也可根據其他2軸之檢測結果對最沪 重力軸之轴之檢測結果予以修正。哪一軸最沿重力軸之 斷:靜止狀態下係選^重力加速度成分最大之軸，於運動 Η大態下可以各軸具有之電阻值等變化與算出之俯仰角及 滾角之值為基礎算出。 另=計數步數時，對步行動作引起之振動與其他衝 擊進订區为’可更進-步提高精度。因為步行動作引起之 振動為規舰㈣m步料就不會收 i之=:!收敛於預定時間内。因此，將超過該預定時 擊權為;:為:::進:計:成㈣ π ’將一般成人步 攜帶式終端裝置]揸4 ± /仃動作之振動與 1掉洛知之衝擊等透過模擬試驗或實測求 ]] 3Ϊ6966 1308019 10可將算出之 步數之消耗熱 得，從而可求得預定時間的最適值。處理部 :數顯示於顯示部36。另外，也可顯示對應 處理部10根據存儲於未圖示之 =資訊取得部_之_訊將目前 '圖上，亚可顯示於顯示部36。且，可孽 、丁 軌跡。處理部10可透過GPSfm求得移動^用戶日二動 的狀態則不能透過GPS資訊求得移動轨跡^皮 .移動二雖算出起__之 4之方# ί 移動—定距離則不能算出正 卜，根據GPS資訊之方位因係在經過測定點 行計算，故有可能與現在位置之方位有所不同/ 目此’處理部1〇根據由磁感測器22檢測之方 :斜角感測器24檢測之步數及步幅求得移動執跡。步幅因 2步订t幾乎—定故透過與步數相乘即可算出步行距離。 •步幅可使用設定值，也可由用戶輪入。另外，也可首先取 得2地點間之GPS資訊，登記計算所求得之值。 處理部10將利用GPS資訊之計算值與利用磁感測哭 22及傾斜角感測器24之計算值適當區分加以使用。例如. 於㈣GPS衛星之電波不能到達之位置，可進行使用後者 之計异值之控制。另外，也可透過將兩計算值進行平均、 或於產生突發變化時將兩計算值進行比較相等，將兩計 算值互相補充地使用。 〈應用2> 316966 1308019 之檢測結果透過傾斜角感測器24之檢測結杲予以修正，算 出方位。為使顯示之地圖上之方位與實際之方位—致而旋 ‘顯不之地圖。因此’用戶透過改變朝向也可使顯示部⑽ 顯不之地圖旋轉。 另外，處理部10係使顯示於顯示部36之地圖本身不 ，轉地’總是將北顯示於晝面上之上部，但也可配合電子 指：針52之顯示使用戶認識實際之北。如此，透過將地圖 •舁貝際方位建立關聯而顯示，從而用戶可得到有益之資訊。 另外:與應用2相同，可透過改變攜帶式終端裝置j 之朝向、姿勢從而切換顯示於顯示部36之地圖畫像之視 -點。當用戶改變攜帶式終端裝置1之朝向、姿勢時，磁感 -測H 22及傾斜角感測器、24檢測其變化成分。處理部u 以該檢測結果為基礎算出偏轉角、俯仰角及側滾角。設計 者使偏轉角、俯仰角及側滾角之變化與第4圖所示之視點 5〇之上下方向、左右方向、高度方向之移動量相對應。例 :在用戶將改變偏轉角之動作施加於携帶式終端裝置i ^來自地圖平面之高度發生變化，可使進行放大或縮小 頒不。另外，於用戶將改變俯仰角及側滚角之動作施加於 播帶式終端裝置1時’地圖上下或左右會進行捲動 (scroll)。再者，與應用2相同，3個對應關係與相對於 各角度變化之視點之移動量可由設計者自由設定。另外， 用戶可任意變更該等設定。‘ ue 於應用2及應用3中，亦可進行處理，俾使偏轉角 俯仰角及側滾角之角速度在預定臨界值（threshld 316966 14 1308019 二、：有效地進行視點之移動，而於未達該臨界值時不進 之&動。預定臨界值之最適值可透過模擬實驗、實 測求得。此技 + ρρ & ' 蚁 、 戶以不到預定速度之狀態改變攜帶式 = 之朝向、姿勢時，顯示於顯示部％之晝像維持 進行捲動等在以超過預定速度之狀態改變時，該等畫像成 〈應用4> 於應用4中，對用攝像部3〇拍攝動晝時引起之手抖動 加以修正。於用芦 崔册 壹日士 ▼式終端襞置1之攝像部30拍攝動

抖動時，磁感測器22及傾斜角感測器24㈣ 该手抖動引起之轡介屮八+ J 攜帶式終端裳置透過該變化成分判斷 朝向、安勢變化是否為手抖動引起 而未5/ .可進行超過取臨界值之㈣㈣看作手抖動， 值之取適值可透過模擬實驗、實測求得。 丨第5圖係顯示由處理部1〇修正手抖動之情形之圖式。 核測手抖動時的幀（frame)之前一幀，f ^ y 手抖動時之幀，翩_ μ 巾貞〔b)顯不檢測 測手抖^ 將巾貞合成之情形。處理部1〇於感 J于科動％•，抽出檢測手抖動 特徵點之拙出可利用各帕：動：，之"之特徵點。 物之頭邱# i # 免度成分。於第5(a)圖中將人 勿之碩。Η乍為特徵點6〇抽 中檢測該特徵4i 工且從榀測手抖動時之幀 點⑽之金==點6〇之檢索可從㈣之特徵 理部心 右1〇%左右之範圍内進行。處 ;抽出檢測手抖動時之紅特徵點6G時，使前一 316966 】5 1308019 巾貞之特徵點6G與檢測手抖動時 2賴。此種情形如第5(c)圖所示，第=… 抖動時晰特㈣6G ，故:檢測手 手抖動檢測時㈣之左端留有剩餘部分二㈣，會於 合成範圍外之剩餘部分， /、刀地邛10切除該 ’、Ό 成為核測手抖動時之幘。 置將在用帶照相機之行動電話等攜帶式终端夺 處理簡單予以佟…Γ複雜之機構而用應用之畫像 感測”Λ1 ，因可藉由磁感測器22及傾斜角 正，故也可將運算量之增加控制在最小生限予以修 〈應用5> 天二制Γ’使用氣愿感測器26測定顯示㈣、高度、 ;;利用回度愈南氣壓愈低之關係，算出古声e 之測定值會隨氣候而變化，故崎面度。因㈣ 盘&將地表面之氣壓即絕對氣麗 地表面之位置之上升部分即相對氣叙關係預先作 =表存儲於未圖示之_等中較佳。再者，絕對氣麼盘 對氣壓之_可以運算式之形式存儲於記錄部。處理部 根據虱歷感測器26之輸出值算出絕對氣壓及相對 並特定高度。 次處理部ίο於每-預定時間取得氣壓感測3 26之測定 :料’測定氣壓之變化。從該氣壓之變化可預測天氣之趨 勢，例如如氣壓為上升趨勢則預測天氣將趨於好轉，相反 如氣壓為下降趨勢則預測天氣要轉壞。 以上，以實施形態為基礎說明了本發明。但實施形態 316966 16 1308019 ::構:要素、各處理步驟之組合均可作成各種 卜，業内人士應知該等變形例也屬於本發明之 範圍。 r到It攸磁感測器&及傾斜角感測器24之檢測結果 角、俯仰角及侧滾角構築各種應用。例如：利 了將早純指不方位之電子指南針顯示於顯示部 其他也可將偏轉角、俯仰角及側滚角之變化或該等的 ^度關聯於電源之„、音量之加減等各種操作命令。 產業上之可利用性 之相可適用於裝設有各種感測器之攜帶式终端裝置 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明實施形態之搾册 成之圖式。 &之攜以終端裝置的構 第2圖係顯示以磁感測器及傾斜角 為基礎算出方位之流程圖。 杈W〜果 第3圖係顯示使顯示部顯示三維物體之一例之圖式。 第4圖係顯示使顯示部顯示地圖 — · 列之圖式。 第5圖係顯示由處理部修正手抖動之情形之圖式 係顯示檢測手抖動時的巾貞m(b)係 時之巾貞，（〇係顯示將巾貞合成之情形。 抖動 【主要元件符號說明】 1 攜帶式終端裝置 10 處理部 20 檢測部 22 磁感測器 316966 17 Ϊ308019 24 傾斜角感測器 26 氣壓感測器 28 溫度感測器 30 攝像部 32 通信部 34 G P S資訊取得部 36 顯示吾P 40 三維物體 50 視點 52 電子指南針 60 特徵點

Claims (1)

1308019 格,χ i' 饰尤; 以及 第941 15746號專利申請案 申請專利範圍修正本 (95年12月12曰： 種攜帶式終端裝置，係具備： 磁感測器，用以檢測地磁向量之3轴成分. 傾斜角感測器，用以檢測3軸方向之加速度成分； w處理部，連接於前述磁感測器及前述傾斜角感測 盗，而用以將由前述磁感測器檢測出之地磁向量成分， 根據前述傾斜減·之檢測結果，進行變換座標從而 求得方位；其中， ； 前述處理部以前述傾斜角感測器之各軸中最沿重 力軸之軸之檢測結果為依據，檢測預定範圍之頻率的加 速度成分，而計數用戶之步數，並且為了分別由於步行 動作而產生之振動與其他之衝擊，將所檢測出之加速度 成分t，在預定之時間内收歛之成分當作前述衝擊，不 收歛之成分當作前述由於步行動作而產生之振動。 2.如申請專利範圍第1項之攜帶式終端裝置，其中，前述 處理部係根據前述方位及前述步數求得用戶之移動執 跡。 3. 如申請專利範圍第1項之攜帶式終端裝置，其中，前述 處理部係將檢測出之加速度成分中收斂於預定時間内 之成分從前述步數的計數中除去。 4. 一種攜帶式終端裝置，係具備： (修正本）316966

1 1 1308019 I 磁感測器，用以檢測地磁向量之3轴成分. 傾斜角感測器'，用以檢測3轴方向之加=度成分； 顯不部’用以顯示來自相對於三維物體或三維 之預定視點之晝像；以及 二處理部，連接於前述磁感測器’前述傾斜角感測器 及=述顯示部而用以將由前述磁感測器檢測出之地磁 向量成分’根據前述傾斜角感測器之檢測結果，進行 換座標從而求得方位；其中， 籲 #述處理部為了從全方位觀察前述三維物體或三 維空間’乃根據前述磁感測ϋ及前述傾斜㈣測器之檢 測結果，檢測出本攜帶式終端装置之朝向及姿勢之至少 • 方之變化作為偏轉角，俯仰角及側滾角之變化，而對 應於該變化，使相對於前述三維物體或三維空間之視點 向上下方向、左右方向及縱深方向移動。 5. —種攜帶式終端裝置，係具傷： •磁感測器，用以檢測地磁向量之3軸成分； 傾斜角感測器，用以檢測3轴方向之加速度成分，· 攝像部，用以取得動畫像；以及 處理部，連接於前述磁感測器，前述傾斜角感測器 以及前述攝像部，而用以將由前述磁感測器檢測出之地 磁向量成分，根據前述傾斜角感測器之檢測結果，進行 變換座標從而求得方位；其中， 前述處理部於使用者以前述攝像部攝取動晝像 時’根據前述磁感測器及前述傾斜角感測器之檢測結 (修正本）316966 2 u_19 果，若檢測出由此、+、过 印由剛述攝像部攝取得之動晝像中之丰ϋ 吩，乃將檢測出手 手抖動 徵點合對而補正：)與前一個幅之特 而補正則述手抖動時之幀。 申請專利範圍第丨至5項中任一 彳 置，復具備檢測氣壓之氣壓感測器，其^式终端裝 .行天理部係根據前述氣壓感剩器之檢剩結果進 (修正本）316966 3