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JP4111211B2 - Direction data generation method, direction sensor unit, storage medium, and portable electronic device - Google Patents

Direction data generation method, direction sensor unit, storage medium, and portable electronic device Download PDF

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JP4111211B2 JP2005230588A JP2005230588A JP4111211B2 JP 4111211 B2 JP4111211 B2 JP 4111211B2 JP 2005230588 A JP2005230588 A JP 2005230588A JP 2005230588 A JP2005230588 A JP 2005230588A JP 4111211 B2 JP4111211 B2 JP 4111211B2
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Description

本発明は、地磁気センサを利用して方位測定のためのキャリブレーション(オフセット補正)を方位計測用データにより行う技術に関し、特に、3軸の地磁気センサから得られたデータが特定の平面内に限定された場合でも、適正なキャリブレーションを行って正しい方位を測定する方位データ生成方法、方位センサユニット、記憶媒体および携帯電子機器に関する。   The present invention relates to a technique for performing calibration (offset correction) for azimuth measurement using azimuth measurement data using a geomagnetic sensor, and in particular, data obtained from a three-axis geomagnetic sensor is limited to a specific plane. Even in such a case, the present invention relates to a direction data generation method, a direction sensor unit, a storage medium, and a portable electronic device that perform proper calibration and measure a correct direction.

地磁気を検出する磁気センサを備え、この磁気センサによって検出された地磁気に基づいて方位測定を行う携帯電話等の携帯端末が知られている。ここで測定された方位は、例えば地図の表示に利用され、例えば、最近では、位置検出を行うGPS(Global
Positioning System)機能を備え、現在位置に基づいた地図を、携帯端末の向き(方位)に合わせて表示する機能を有する携帯端末が登場している。
A portable terminal such as a mobile phone that includes a magnetic sensor that detects geomagnetism and performs azimuth measurement based on the geomagnetism detected by the magnetic sensor is known. The azimuth | direction measured here is utilized for the display of a map, for example, for example, recently GPS (Global) which performs position detection is used.
Mobile terminals having a function of (Positioning System) and having a function of displaying a map based on the current position in accordance with the orientation (direction) of the mobile terminal have appeared.

ところが、携帯端末は、これに搭載されるスピーカおよびマイクロホンや、着磁した電子部品の金属パッケージ等から漏れる磁気が存在するため、この携帯端末に搭載された磁気センサは、携帯端末内部の電子部品等から発生する磁界と地磁気とが合成された磁界を検出することになる。したがって、携帯端末内部の電子部品等から発生する磁界による誤差(オフセット)分を補正するためのキャリブレーション処理が必要となる。そこで従来2軸の地磁気センサを搭載した携帯端末では、キャリブレーション処理を行うために、ユーザが携帯端末を例えば180度回転させ、この動作の間に携帯端末は磁気センサから測定データを収集し、測定データに基づいてオフセットを推定していた。   However, since a mobile terminal has magnetism leaking from a speaker and a microphone mounted on the mobile terminal and a metal package of a magnetized electronic component, the magnetic sensor mounted on the mobile terminal is an electronic component inside the mobile terminal. Thus, a magnetic field generated by combining the magnetic field generated from the magnetic field and the geomagnetism is detected. Therefore, a calibration process for correcting an error (offset) due to a magnetic field generated from an electronic component or the like inside the portable terminal is necessary. Therefore, in a conventional portable terminal equipped with a biaxial geomagnetic sensor, a user rotates the portable terminal, for example, 180 degrees to perform calibration processing, and during this operation, the portable terminal collects measurement data from the magnetic sensor, The offset was estimated based on the measurement data.

このような、携帯端末に搭載された磁気センサのキャリブレーションに関しては、例えば特許文献1に開示された技術がある。この技術では、携帯端末を所定の角度ずつ回転させ、各角度において磁気センサによって測定されたデータに基づいてオフセットを推定することにより、回転速度に依存せずにキャリブレーションを行えるようになっている。
特開2004−12416号公報
Regarding the calibration of such a magnetic sensor mounted on a portable terminal, there is a technique disclosed in Patent Document 1, for example. In this technology, the portable terminal is rotated by a predetermined angle, and the offset is estimated based on data measured by the magnetic sensor at each angle, so that calibration can be performed without depending on the rotation speed. .
JP 2004-12416 A

しかし、特許文献1に記載の方法でも、ユーザが意識的に磁気センサを搭載した携帯機器を回転させ、そのキャリブレーション処理を行わなければならず、従来よりは改善されるものの、ユーザにキャリブレーション処理のための操作を強いるので、ユーザにとっては面倒なものであることに変わりはない。特に、3軸の地磁気センサの場合には、キャリブレーションを行うために、3軸のデータを要することから、さらに、ユーザに面倒な動作を強いることになる。   However, even in the method described in Patent Document 1, the user must consciously rotate the portable device on which the magnetic sensor is mounted and perform the calibration process. Since the operation for processing is forced, it is still troublesome for the user. In particular, in the case of a three-axis geomagnetic sensor, three-axis data is required for calibration, which further complicates the user.

一方で、3軸の地磁気センサの場合に、正確なキャリブレーションを行うためには、地磁気センサにおいて取得されるデータが方位球内に満遍なく存在することが好ましく、データが特定の平面内に集中した場合には、キャリブレーションが実行できないという問題があった。   On the other hand, in the case of a three-axis geomagnetic sensor, in order to perform an accurate calibration, it is preferable that data acquired by the geomagnetic sensor exist uniformly in the azimuth sphere, and the data is concentrated in a specific plane. In this case, there is a problem that calibration cannot be executed.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、3軸の地磁気センサから得られたデータが三次元方位空間における特定の平面内に限定された場合でも、適正なキャリブレーションを行って正しい方位を測定する方位データ生成方法、方位センサユニット、記憶媒体および携帯電子機器を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above points. Even when data obtained from a three-axis geomagnetic sensor is limited to a specific plane in a three-dimensional azimuth space, proper calibration is performed to correct the data. An azimuth data generation method for measuring an azimuth, an azimuth sensor unit, a storage medium, and a portable electronic device are provided.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、3軸の軸方向の磁界を検出する地磁気センサから出力されるデータを入力し、該入力されたデータに基づき磁界データを測定する磁界データ測定ステップと、前記測定された磁界データを順次格納する磁界データ格納ステップと、格納された複数の前記磁界データが三次元方位空間における同一平面内に存在するか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップで同一平面内に存在すると判別された場合に、前記格納された複数の磁界データに基づき、所定のアルゴリズムに従って、該磁界データが存在する円弧の中心座標及び半径を算出する円弧算出ステップと、該磁界データと前記円弧の中心座標及び半径とを使用して該磁界データの標準偏差を算出する標準偏差算出ステップと、前記円弧の中心座標が仮オフセット値として有効であるか否かを前記算出された標準偏差に基づいて判別し、有効であると判別されたならば、前記円弧の中心座標を仮オフセット値として確定する仮オフセット値確定ステップと、前記仮オフセット値が確定された後に測定された前記磁界データを前記仮オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを求めるための演算を行うステップと、を具備する方位データ生成方法を提案している。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 inputs magnetic data output from a geomagnetic sensor that detects a magnetic field in the axial direction of three axes and measures magnetic field data based on the input data. A measurement step, a magnetic field data storage step for sequentially storing the measured magnetic field data, a determination step for determining whether or not the plurality of stored magnetic field data exist in the same plane in a three-dimensional orientation space; An arc calculation step for calculating center coordinates and a radius of an arc in which the magnetic field data exists based on the plurality of stored magnetic field data according to a predetermined algorithm when the determination step determines that the magnetic field data exists in the same plane A standard deviation calculating step for calculating a standard deviation of the magnetic field data using the magnetic field data and the center coordinates and radius of the arc; Whether or not the center coordinates of the arc are valid as a temporary offset value is determined based on the calculated standard deviation, and if it is determined to be valid, the center coordinates of the arc are determined as a temporary offset value. A temporary offset value determining step, and a step of correcting the magnetic field data measured after the temporary offset value is determined with the temporary offset value, and performing an operation for obtaining azimuth data based on the corrected magnetic field data The azimuth | direction data generation method which comprises these is proposed.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載された方位データ演算方法について、前記仮オフセット値確定ステップは、前記円弧の直径が一定値以上であれば有効であると判別し、前記円弧の中心座標を仮オフセット値として確定することを特徴とする方位データ演算方法を提案している。   According to a second aspect of the present invention, in the azimuth data calculation method according to the first aspect, the provisional offset value determination step determines that the diameter of the arc is effective if the arc diameter is equal to or greater than a certain value, and An azimuth data calculation method has been proposed in which center coordinates are determined as a temporary offset value.

請求項3に係る発明は、請求項1に記載された方位データ演算方法について、前記標準偏差は、数1の数式を用いて求めることを特徴とする方位データ演算方法を提案している。なお、数1において、Hx、Hy、Hzは前記格納された各磁界データの3軸方向の成分、X0、Y0、Z0は円弧の中心座標、Rは円弧の半径、Nは前記格納された磁界データの数を表す。 According to a third aspect of the present invention, there is proposed an azimuth data calculation method characterized in that the standard deviation is obtained by using the mathematical formula 1 in the azimuth data calculation method according to the first aspect. In Equation 1, Hx i , Hy i , and Hz i are the three-axis components of the stored magnetic field data, X0, Y0, and Z0 are the center coordinates of the arc, R is the radius of the arc, and N is the storage Represents the number of magnetic field data obtained.

Figure 0004111211
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請求項4に係る発明は、請求項1に記載された方位データ演算方法について、前記判別ステップにおいて同一平面内に存在していないと判別された場合に、前記所定のアルゴリズムとは異なるアルゴリズムで、前記格納された複数の磁界データに基づき、オフセット値を算出するオフセット値算出ステップと、前記オフセット値が算出された後に測定された前記磁界データを、前記オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを演算するステップと、を更に具備することを特徴とする方位データ演算方法を提案している。   The invention according to claim 4 is an algorithm different from the predetermined algorithm when it is determined that the direction data calculation method according to claim 1 does not exist in the same plane in the determination step. An offset value calculation step for calculating an offset value based on the plurality of stored magnetic field data, and the magnetic field data measured after the offset value is calculated are corrected with the offset value, and the corrected magnetic field And a step of calculating azimuth data based on the data.

請求項5に係る発明は、請求項1に記載された方位データ演算方法について、前記磁界データ測定ステップは、前記地磁気センサを動かして地磁気に対するその向きを変える間で、複数の前記磁界データを測定することを特徴とする方位データ演算方法を提案している。   According to a fifth aspect of the present invention, in the azimuth data calculation method according to the first aspect, the magnetic field data measurement step measures a plurality of the magnetic field data while moving the geomagnetic sensor and changing its direction with respect to the geomagnetism. We have proposed a azimuth data calculation method characterized by:

請求項6に係る発明は、請求項1に記載された方位データ演算方法について、前記磁界データ測定ステップは、地表面に対して所定各範囲内傾けた状態で前記地磁気センサを該地表面と平行な面内で回転する間において、異なる方位についての該地磁気センサからのデータに基づく複数の前記磁界データを測定することを特徴とする方位データ演算方法を提案している。   According to a sixth aspect of the present invention, in the azimuth data calculation method according to the first aspect, the magnetic field data measuring step is configured such that the geomagnetic sensor is parallel to the ground surface while being tilted within a predetermined range with respect to the ground surface. An azimuth data calculation method is proposed which measures a plurality of the magnetic field data based on data from the geomagnetic sensor for different azimuths while rotating in a plane.

請求項7に係る発明は、3軸の軸方向を検出する地磁気センサと、前記地磁気センサから出力されるデータを入力し、該入力されたデータに基づき磁界データを算出する磁界データ測定部と、前記測定された磁界データを順次格納する記憶部と、格納された複数の前記磁界データが三次元方位空間における同一平面内に存在するか否かを判別する判別部と、前記判別部で同一平面内に存在すると判別された場合に、前記磁界データに基づき、所定のアルゴリズムに従って、該磁界データが存在する円弧の中心座標及び半径を算出する円弧算出部と、該磁界データと前記円弧の中心座標及び半径とを使用して該磁界データの標準偏差を算出する標準偏差算出部と、前記円弧の中心座標が仮オフセット値として有効であるか否かを前記算出された標準偏差に基づいて判別し、有効であると判別されたならば、前記円弧の中心座標を仮オフセット値として確定する仮オフセット値確定部と、
前記仮オフセット値が確定された後に測定された前記磁界データを前記仮オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを求めるための演算を行う方位データ演算部と、を具備することを特徴とする方位センサユニットを提案している。
The invention according to claim 7 is a geomagnetic sensor that detects the axial direction of three axes, a magnetic field data measurement unit that inputs data output from the geomagnetic sensor, and calculates magnetic field data based on the input data; A storage unit that sequentially stores the measured magnetic field data, a determination unit that determines whether or not the plurality of stored magnetic field data exist in the same plane in a three-dimensional orientation space, and the same plane in the determination unit An arc calculation unit that calculates a center coordinate and a radius of an arc in which the magnetic field data exists, based on the magnetic field data, and the magnetic field data and the center coordinates of the arc when determined to exist within And a standard deviation calculation unit that calculates a standard deviation of the magnetic field data using the radius, and whether the center coordinates of the arc are valid as a temporary offset value are calculated. Determined on the basis of the quasi-deviation, if it is judged to be valid, the temporary offset value determination unit for determining the arc center coordinates as the temporary offset value,
An azimuth data calculation unit that corrects the magnetic field data measured after the temporary offset value is determined with the temporary offset value and performs calculation for obtaining azimuth data based on the corrected magnetic field data. We have proposed an orientation sensor unit.

請求項8に係る発明は、請求項7に記載された方位センサユニットについて、前記仮オフセット値確定部は、前記円弧の直径が一定値以上であれば有効であると判別し、前記円弧の中心座標を仮オフセット値として確定することを特徴とする方位センサユニットを提案している。   According to an eighth aspect of the present invention, in the azimuth sensor unit according to the seventh aspect, the temporary offset value determining unit determines that the diameter of the circular arc is equal to or greater than a predetermined value, and determines that the center of the circular arc is effective. An azimuth sensor unit has been proposed in which coordinates are determined as temporary offset values.

請求項9に係る発明は、請求項7に記載の方位センサユニットについて、前記標準偏差は、数2の数式を用いて求めることを特徴とする方位センサユニットを提案している。なお、数2において、Hx、Hy、Hzは前記格納された各磁界データの3軸方向の成分、X0、Y0、Z0は円弧の中心座標、Rは円弧の半径、Nは前記格納された磁界データの数を表す。 The invention according to claim 9 proposes an orientation sensor unit characterized in that the standard deviation of the orientation sensor unit according to claim 7 is obtained using a mathematical expression of Formula 2. In Equation 2, Hx i , Hy i , and Hz i are the three-axis components of the stored magnetic field data, X0, Y0, and Z0 are the center coordinates of the arc, R is the radius of the arc, and N is the storage Represents the number of magnetic field data obtained.

Figure 0004111211
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請求項10に係る発明は、請求項7に記載の方位センサユニットについて、前記判別部において同一平面内に存在していないと判別された場合に、前記所定のアルゴリズムとは異なるアルゴリズムで、前記格納された複数の磁界データに基づき、オフセット値を算出するオフセット値算出部を更に具備し、前記方位データ演算部は、前記オフセット値が算出された後に測定された前記磁界データを、前記オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを演算することを特徴とする方位センサユニットを提案している。   According to a tenth aspect of the present invention, in the azimuth sensor unit according to the seventh aspect, when the determination unit determines that the azimuth sensor unit does not exist in the same plane, the storage is performed using an algorithm different from the predetermined algorithm. An offset value calculation unit that calculates an offset value based on the plurality of magnetic field data, and the azimuth data calculation unit uses the offset value to calculate the magnetic field data measured after the offset value is calculated. An azimuth sensor unit is proposed that corrects and calculates azimuth data based on the corrected magnetic field data.

請求項11に係る発明は、3軸の軸方向の磁界を検出する地磁気センサから出力されるデータに基づきコンピュータに方位データ演算処理を実行させる命令群を内容とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であり、前記方位データ演算処理は、前記地磁気センサから出力されるデータを入力し、該入力されたデータに基づき磁界データを測定する磁界データ測定ステップと、前記測定された磁界データを順次格納する磁界データ格納ステップと、格納された複数の前記磁界データが三次元方位空間における同一平面内に存在するか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップで同一平面内に存在すると判別された場合に、前記格納された複数の磁界データに基づき、所定のアルゴリズムに従って、該磁界データが存在する円弧の中心座標及び半径を算出する円弧算出ステップと、該磁界データと前記円弧の中心座標及び半径とを使用して該磁界データの標準偏差を算出する標準偏差算出ステップと、前記円弧の中心座標が仮オフセット値として有効であるか否かを前記算出された標準偏差に基づいて判別し、有効であると判別されたならば、前記円弧の中心座標を仮オフセット値として確定する仮オフセット値確定ステップと、前記仮オフセット値が確定された後に測定された前記磁界データを前記仮オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを求めるための演算を行うステップと、を具備することを特徴とする記憶媒体を提案している。   The invention according to claim 11 is a computer-readable storage medium containing a group of instructions for causing a computer to execute an azimuth data calculation process based on data output from a geomagnetic sensor that detects magnetic fields in three axial directions. In the azimuth data calculation process, data output from the geomagnetic sensor is input, magnetic field data measuring step for measuring magnetic field data based on the input data, and magnetic field data for sequentially storing the measured magnetic field data A storage step, a determination step of determining whether or not the plurality of stored magnetic field data exist in the same plane in a three-dimensional orientation space, and a determination in the determination step that it is present in the same plane, Based on the plurality of stored magnetic field data, according to a predetermined algorithm, the inside of the arc in which the magnetic field data exists. An arc calculation step for calculating coordinates and a radius; a standard deviation calculation step for calculating a standard deviation of the magnetic field data using the magnetic field data and the center coordinates and radius of the arc; and A provisional offset value determining step for determining whether the value is valid based on the calculated standard deviation, and if it is determined to be valid, the center coordinates of the arc are determined as a temporary offset value; Correcting the magnetic field data measured after the provisional offset value is determined with the provisional offset value, and performing an operation for obtaining azimuth data based on the corrected magnetic field data. A storage medium is proposed.

請求項12に係る発明は、請求項11に記載の記憶媒体について、前記標準偏差は、数3の数式を用いて求めることを特徴とする記憶媒体を提案している。なお、数3において、Hx、Hy、Hzは前記格納された各磁界データの3軸方向の成分、X0、Y0、Z0は円弧の中心座標、Rは円弧の半径、Nは前記格納された磁界データの数を表す。 The invention according to a twelfth aspect proposes a storage medium according to the eleventh aspect, wherein the standard deviation is obtained using a mathematical expression of Formula 3. In Equation 3, Hx i , Hy i , and Hz i are the three-axis components of the stored magnetic field data, X0, Y0, and Z0 are the center coordinates of the arc, R is the radius of the arc, and N is the storage Represents the number of magnetic field data obtained.

Figure 0004111211
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請求項13に係る発明は、請求項11に記載の記憶媒体について、前記判別ステップにおいて同一平面内に存在していないと判別された場合に、前記所定のアルゴリズムとは異なるアルゴリズムで、前記格納された複数の磁界データに基づき、オフセット値を算出するオフセット値算出ステップと、前記オフセット値が算出された後に測定された前記磁界データを、前記オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを演算するステップと、を更に具備することを特徴とする記憶媒体を提案している。   According to a thirteenth aspect of the present invention, the storage medium according to the eleventh aspect is stored in an algorithm different from the predetermined algorithm when it is determined in the determining step that the storage medium does not exist in the same plane. An offset value calculating step for calculating an offset value based on the plurality of magnetic field data, and correcting the magnetic field data measured after the offset value is calculated with the offset value, and based on the corrected magnetic field data And a step of calculating azimuth data.

請求項14に係る発明は、請求項7に記載された方位センサユニットを具備する携帯電子機器を提案している。   The invention according to claim 14 proposes a portable electronic device comprising the direction sensor unit according to claim 7.

請求項15に係る発明は、請求項14に記載の携帯電子機器について、前記方位センサユニットの磁界データ測定部は、自機の内部で発生される方位データ要求に応じて、前記地磁気センサから入力されたデータに基づく磁界データの測定を行うことを特徴とする携帯電子機器を提案している。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the portable electronic device according to the fourteenth aspect, the magnetic field data measurement unit of the azimuth sensor unit is input from the geomagnetic sensor in response to a azimuth data request generated inside itself. A portable electronic device characterized in that magnetic field data is measured based on the recorded data is proposed.

本発明によれば、順次測定された複数の磁界データが、三次元方位空間における同一平面内に存在すると判別された場合に、所定のアルゴリズムに従って、これらの複数の磁界データが存在する円弧の中心座標を仮オフセット値として算出し、その後に測定された磁界データを、該算出された仮オフセット値で補正(キャリブレーション)するようにしたので、3軸地磁気センサのキャリブレーションにおいて、3軸地磁気センサからの出力データが、特定の平面に集中した場合においてもキャリブレーションを実行できるようになる。
また、キャリブレーションに際して、有効な3軸データが得られなかったとしても、仮オフセット値でキャリブレーション処理が行えるので、ユーザは方位データ取得のために気をつかって携帯電子機器を動かす必要がなくなり、従って、ユーザに過度な負担を強いることなく、キャリブレーションを実行できる。
According to the present invention, when it is determined that a plurality of magnetic field data sequentially measured exist in the same plane in the three-dimensional azimuth space, the center of the arc in which the plurality of magnetic field data exist is determined according to a predetermined algorithm. Since the coordinates are calculated as a temporary offset value, and the magnetic field data measured thereafter is corrected (calibrated) with the calculated temporary offset value, the triaxial geomagnetic sensor is calibrated in the calibration of the triaxial geomagnetic sensor. Calibration can be executed even when the output data from is concentrated on a specific plane.
Also, even if valid three-axis data cannot be obtained during calibration, the calibration process can be performed with the temporary offset value, so that the user does not have to move the portable electronic device with care to acquire the orientation data. Therefore, calibration can be executed without imposing an excessive burden on the user.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は、ユーザが例えば、3軸地磁気センサを搭載した携帯端末を手に持った状態で、360度回転したときの様子を示している。従来、このような場合には、携帯端末自体の姿勢に変化がないため、3軸地磁気センサからの出力が特定の平面に集中するためにキャリブレーションを実行することができなかった。本発明は、こうした場合にも、キャリブレーションを実行する方法を提供するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a state in which the user rotates 360 degrees, for example, with a portable terminal equipped with a triaxial geomagnetic sensor in his hand. Conventionally, in such a case, since the posture of the mobile terminal itself is not changed, the calibration cannot be executed because the output from the triaxial geomagnetic sensor is concentrated on a specific plane. The present invention provides a method for performing calibration even in such a case.

図2は、本発明の携帯電子機器の一実施形態についての構成図であり、CDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多元接続)通信方式による携帯通信端末(以下、携帯端末と称す)の電気的構成をブロック図として示している。
なお、以下において、参照する各図に共通する部分には、同一の符号を附している。
FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of a portable electronic device according to the present invention, and is an electrical diagram of a portable communication terminal (hereinafter referred to as a portable terminal) using a CDMA (Code Division Multiple Access) communication method. The configuration is shown as a block diagram.
In the following description, the same reference numerals are given to portions common to the respective drawings to be referred to.

図2に示すように、本実施の形態の携帯端末1は、アンテナ101、106と、RF部102と、変復調部103と、CDMA部104と、音声処理部105と、GPS受信部107と、主制御部108と、ROM109と、RAM110と、報知手段111と、時計部112と、主操作部113と、SW114と、磁気センサチップ(磁気センサ部)300と、電子撮像部202と、表示部203と、タッチパネル204と、副操作部205とから構成されている。   As shown in FIG. 2, the mobile terminal 1 according to the present embodiment includes antennas 101 and 106, an RF unit 102, a modem unit 103, a CDMA unit 104, an audio processing unit 105, a GPS receiving unit 107, Main control unit 108, ROM 109, RAM 110, notification unit 111, clock unit 112, main operation unit 113, SW 114, magnetic sensor chip (magnetic sensor unit) 300, electronic imaging unit 202, and display unit 203, a touch panel 204, and a sub operation unit 205.

図2に示すように、アンテナ101は図示せぬ無線基地局と電波の送受信を行う。RF部102は信号の送受信に係る処理を行う。このRF部102は局部発振器等を備え、受信時にアンテナ101から出力された受信信号に対して所定周波数の局部発信信号を混合することにより、受信信号を中間周波数(IF)の受信IF信号に変換し、変復調部103へ出力する。また、RF部102は送信時に中間周波数の送信IF信号に対して所定周波数の局部発信信号を混合することにより、送信IF信号を送信周波数の送信信号に変換し、アンテナ101へ出力する。   As shown in FIG. 2, the antenna 101 transmits and receives radio waves to and from a radio base station (not shown). The RF unit 102 performs processing related to signal transmission / reception. This RF unit 102 includes a local oscillator and the like, and converts a received signal into a received IF signal of an intermediate frequency (IF) by mixing a locally transmitted signal of a predetermined frequency with a received signal output from the antenna 101 during reception. And output to the modem 103. Further, the RF unit 102 mixes a local transmission signal having a predetermined frequency with a transmission IF signal having an intermediate frequency during transmission, thereby converting the transmission IF signal into a transmission signal having a transmission frequency and outputting the signal to the antenna 101.

変復調部103は、受信された信号の復調処理、および送信される信号の変調処理を行う。この変復調部103は局部発振器等を備え、RF部102から出力された受信IF信号を所定周波数のベースバンド信号に変換すると共に、このベースバンド信号をデジタル信号に変換し、CDMA部104へ出力する。また、この変復調部103は、CDMA部104から出力された送信用のデジタルのベースバンド信号をアナログ信号に変換すると共に、所定周波数の送信IF信号に変換してRF部102へ出力する。   The modem 103 performs demodulation processing on the received signal and modulation processing on the transmitted signal. The modulation / demodulation unit 103 includes a local oscillator and the like, converts the received IF signal output from the RF unit 102 into a baseband signal having a predetermined frequency, converts the baseband signal into a digital signal, and outputs the digital signal to the CDMA unit 104. . Further, the modem unit 103 converts the digital baseband signal for transmission output from the CDMA unit 104 into an analog signal, converts it into a transmission IF signal having a predetermined frequency, and outputs the signal to the RF unit 102.

CDMA部104は、送信される信号の符号化処理、および受信された信号の復号化処理を行う。このCDMA部104は、変復調部103から出力されたベースバンド信号を復号化する。また、CDMA部104は、送信用の信号を符号化し、符号化したベースバンド信号を変復調部103へ出力する。   The CDMA unit 104 performs encoding processing of a transmitted signal and decoding processing of a received signal. The CDMA unit 104 decodes the baseband signal output from the modem unit 103. The CDMA unit 104 encodes a transmission signal and outputs the encoded baseband signal to the modem unit 103.

音声処理部105は、通話時の音声に係る処理を行う。この音声処理部105は、通話時にマイクロホン(MIC)から出力されたアナログの音声信号をデジタル信号に変換し、送信用の信号としてCDMA部104へ出力する。また、この音声処理部105は、通話時にCDMA部104によって復号化された音声データを示す信号に基づいて、スピーカ(SP)を駆動するためのアナログの駆動信号を生成し、スピーカ(SP)へ出力する。マイクロホン(MIC)は、ユーザによって入力された音声に基づいた音声信号を生成し、音声処理部105へ出力する。スピーカ(SP)は、音声処理部105から出力された信号に基づいて、通話相手の音声を放音する。   The voice processing unit 105 performs processing related to voice during a call. The voice processing unit 105 converts an analog voice signal output from a microphone (MIC) during a call into a digital signal and outputs the digital signal to the CDMA unit 104 as a transmission signal. Also, the voice processing unit 105 generates an analog drive signal for driving the speaker (SP) based on a signal indicating the voice data decoded by the CDMA unit 104 during a call, and sends the analog drive signal to the speaker (SP). Output. The microphone (MIC) generates an audio signal based on the audio input by the user and outputs the audio signal to the audio processing unit 105. The speaker (SP) emits the other party's voice based on the signal output from the voice processing unit 105.

GPSアンテナ106は、図示せぬGPS衛星から送信された電波を受信し、この電波に基づいた受信信号をGPS受信部107へ出力する。GPS受信部107はこの受信信号を復調し、受信信号に基づいて、GPS衛星の正確な時刻情報や電波の伝播時間等の情報を取得する。GPS受信部107は取得した情報に基づいて、3以上のGPS衛星までの距離を算出し、三角測量の原理により、3次元空間上の位置(緯度・経度・高度等)を算出する。   The GPS antenna 106 receives a radio wave transmitted from a GPS satellite (not shown) and outputs a reception signal based on this radio wave to the GPS receiving unit 107. The GPS receiver 107 demodulates the received signal, and acquires accurate time information of GPS satellites and information such as radio wave propagation time based on the received signal. The GPS receiving unit 107 calculates a distance to three or more GPS satellites based on the acquired information, and calculates a position (latitude, longitude, altitude, etc.) in a three-dimensional space based on the principle of triangulation.

主制御部108は、CPU(中央処理装置)等から構成され、携帯端末1内部の各部を制御する。この主制御部108は、RF部102、変復調部103、CDMA部104、音声処理部105、GPS受信部107、下記の方位センサユニット201、ROM109、およびRAM110とバスを介して制御信号あるいはデータの入出力を行う。ROM109は、主制御部108が実行する各種のプログラムや、出荷検査時に測定された温度センサおよび傾きセンサの初期特性値等を記憶する。RAM110は、主制御部108によって処理されるデータ等を一時的に記憶する。   The main control unit 108 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like, and controls each unit inside the mobile terminal 1. The main control unit 108 includes an RF unit 102, a modem unit 103, a CDMA unit 104, an audio processing unit 105, a GPS reception unit 107, an orientation sensor unit 201, a ROM 109, and a RAM 110 described below. Perform input / output. The ROM 109 stores various programs executed by the main control unit 108, initial characteristic values of the temperature sensor and the tilt sensor measured at the time of shipping inspection, and the like. The RAM 110 temporarily stores data processed by the main control unit 108.

報知手段111は、例えばスピーカ、バイブレータ、または発光ダイオード等を備え、着信やメール受信等を、音、振動、または光等によってユーザに報知する。時計部112は計時機能を有し、年、月、日、曜日、時刻等の計時情報を生成する。主操作部113は、ユーザによって操作される文字入力用の入力キー、漢字・数字等の変換用の変換キー、カーソル操作用のカーソルキー、電源のオン/オフキー、通話キー、およびリダイアルキー等を備え、ユーザによる操作結果を示す信号を主制御部108へ出力する。また、開閉スイッチ(SW)114は、折畳み式携帯端末の場合に、開け始めと閉め終わりを検出するためのスイッチである。   The notification unit 111 includes, for example, a speaker, a vibrator, a light emitting diode, or the like, and notifies the user of an incoming call or mail reception by sound, vibration, light, or the like. The clock unit 112 has a clocking function, and generates clocking information such as year, month, day, day of the week, and time. The main operation unit 113 includes an input key for character input operated by the user, a conversion key for conversion of kanji and numbers, a cursor key for cursor operation, a power on / off key, a call key, a redial key, and the like. And outputs a signal indicating the operation result of the user to the main control unit 108. The open / close switch (SW) 114 is a switch for detecting the opening start and the closing end in the case of a foldable portable terminal.

磁気センサチップ(磁気センサ部)300は、互いに直交するX軸・Y軸・Z軸の各々の軸方向の磁気(磁界)を検出する磁気センサ(1)〜(3)および各センサによる検出結果を処理するブロック(センサ制御部)を備えている。なお、詳細については、図3を用いて後述する。   The magnetic sensor chip (magnetic sensor unit) 300 includes magnetic sensors (1) to (3) that detect magnetism (magnetic field) in the axial directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis that are orthogonal to each other, and the detection results of each sensor. The block (sensor control part) which processes is provided. Details will be described later with reference to FIG.

電子撮像部202は、光学レンズおよびCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子を備え、光学レンズにより撮像素子の撮像面上に結像した被写体の像を撮像素子によりアナログ信号に変換し、このアナログ信号をデジタル信号に変換して主制御部108へ出力する。表示部203は液晶ディスプレイ等を備え、主制御部108から出力された表示用の信号に基づいて画像や文字等を表示する。タッチパネル204は、表示部203が備える液晶ディスプレイの表面に組み込まれ、ユーザによる操作内容に応じた信号を主制御部108へ出力する。副操作部205は、表示切替に用いられるプッシュスイッチ等を備えている。   The electronic imaging unit 202 includes an optical lens and an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device), converts an image of a subject formed on the imaging surface of the imaging device by the optical lens into an analog signal, and converts the analog signal to the analog signal. The signal is converted into a digital signal and output to the main control unit 108. The display unit 203 includes a liquid crystal display or the like, and displays images, characters, and the like based on display signals output from the main control unit 108. The touch panel 204 is incorporated on the surface of the liquid crystal display included in the display unit 203 and outputs a signal corresponding to the operation content by the user to the main control unit 108. The sub-operation unit 205 includes a push switch used for display switching.

次に、図3を用いて方位計測のための機能ブロックについて詳細に説明する。
図3に示すように、方位計測のための機能ブロックは、磁気センサチップ(磁気センサ部)300と、方位データ演算部400とから構成されており、方位データ演算部400は、図2に示す主制御部108が対応する。また、方位データ演算部400は、三次元磁界測定手段302と、測定データ格納判別手段303と、測定データ格納手段304と、モード判定手段305と、仮オフセット計算手段306と、オフセット計算手段307と、オフセット有効性判別手段308と、方位計測手段309と、オフセット計算トリガ手段(図示せず)とから構成されている。
Next, functional blocks for azimuth measurement will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the functional block for azimuth measurement includes a magnetic sensor chip (magnetic sensor unit) 300 and an azimuth data calculation unit 400. The azimuth data calculation unit 400 is shown in FIG. The main control unit 108 corresponds. The azimuth data calculation unit 400 includes a three-dimensional magnetic field measurement unit 302, a measurement data storage determination unit 303, a measurement data storage unit 304, a mode determination unit 305, a temporary offset calculation unit 306, and an offset calculation unit 307. , Offset validity determination means 308, azimuth measurement means 309, and offset calculation trigger means (not shown).

磁気センサ部300は、磁気センサ(1)〜(3)と、電源投入後、各磁気センサを初期化するための図示しないセンサ初期化手段(1)〜(3)とを備えている。センサ初期化手段(1)〜(3)は、強磁界が印加された場合、磁気センサ(1)〜(3)の磁性体の磁化の向きが狂ってしまうことから、磁気センサ(1)〜(3)を初期状態にリセットするために設けられるものである。   The magnetic sensor unit 300 includes magnetic sensors (1) to (3) and sensor initialization means (1) to (3) (not shown) for initializing each magnetic sensor after the power is turned on. When the strong magnetic field is applied to the sensor initialization means (1) to (3), the direction of magnetization of the magnetic bodies of the magnetic sensors (1) to (3) is out of order. This is provided to reset (3) to the initial state.

三次元磁界測定手段302は、測定のためのトリガとともに立ち上がり磁気センサ部300からデジタル信号として入力される入力データから、X軸、Y軸、Z軸の磁界データを測定し、その測定された三次元磁界データを測定データ格納判別手段303と方位計測手段309に供給する。なお、三次元磁界測定手段302は、後述する方位計測を必要とするアプリケーションプログラムなどからの測定トリガのタイミングで三次元磁界データの測定動作を開始する。   The three-dimensional magnetic field measuring means 302 measures X-axis, Y-axis, and Z-axis magnetic field data from input data input as a digital signal from the rising magnetic sensor unit 300 together with a trigger for measurement, and the measured third order The original magnetic field data is supplied to the measurement data storage discriminating means 303 and the azimuth measuring means 309. Note that the three-dimensional magnetic field measurement unit 302 starts the measurement operation of the three-dimensional magnetic field data at the timing of a measurement trigger from an application program that requires azimuth measurement described later.

測定データ格納判別手段303は、キャリブレーション時に、磁気センサからの入力データから測定された三次元磁界データを測定データ格納手段304に格納すべきかどうかの判定等の、データ格納に関する処理を行う。そして、測定データ格納判別手段303は、測定された三次元磁界データを測定データ格納手段304に格納すべきと判定した場合には、その三次元磁界データを測定データ格納手段304に出力する。測定データ格納手段304は、測定データ格納判別手段303から出力される三次元磁界データを入力し、所定の格納方法にしたがって、三次元磁界データを格納する。   The measurement data storage discriminating unit 303 performs processing related to data storage such as determination as to whether or not the three-dimensional magnetic field data measured from the input data from the magnetic sensor should be stored in the measurement data storage unit 304 at the time of calibration. If the measurement data storage determining unit 303 determines that the measured three-dimensional magnetic field data should be stored in the measurement data storage unit 304, the measurement data storage determining unit 303 outputs the three-dimensional magnetic field data to the measurement data storage unit 304. The measurement data storage unit 304 receives the three-dimensional magnetic field data output from the measurement data storage determination unit 303, and stores the three-dimensional magnetic field data according to a predetermined storage method.

オフセット計算トリガ手段(図示せず)は、オフセット計算を行うトリガ発生条件を満たす場合に、測定データ格納手段304に格納されている三次元磁界データを後段に出力するよう、測定データ格納手段304にオフセット計算のトリガとして指示する。モード判定手段305は、測定データ格納手段304に格納された三次元磁界データが三次元方位空間における同一平面上に存在するものか否かを判別し、三次元磁界データが同一平面上に存在すると判断したときには、この三次元磁界データを仮オフセット計算手段306に出力し、三次元磁界データが同一平面上に存在しないと判断したときには、この三次元磁界データをオフセット計算手段307に出力する。   The offset calculation trigger means (not shown) sends the measurement data storage means 304 to output the three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage means 304 to the subsequent stage when the trigger generation condition for performing the offset calculation is satisfied. Instructed as a trigger for offset calculation. The mode determination unit 305 determines whether or not the three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage unit 304 is on the same plane in the three-dimensional orientation space, and if the three-dimensional magnetic field data exists on the same plane. When it is determined, this three-dimensional magnetic field data is output to the temporary offset calculation means 306. When it is determined that the three-dimensional magnetic field data does not exist on the same plane, this three-dimensional magnetic field data is output to the offset calculation means 307.

仮オフセット計算手段306は、モード判定手段305から入力した三次元磁界データから後述する所定のアルゴリズムにより仮オフセット値を推定し(詳細は後述)、オフセット有効性判別手段308に出力する。オフセット計算手段307は、キャリブレーション時に取得した測定された三次元磁界データに基づいてオフセット値を算定し(詳細は後述)、オフセット有効性判別手段308に出力する。また、オフセット有効性判別手段308は、オフセット計算手段307によって算定されたオフセット値または仮オフセット計算手段306で推定された仮オフセット値の有効性を判定し(詳細は後述)、有効と判定されたオフセット値を方位計測手段309に出力する。方位計測手段309は、オフセット有効性判別手段308において有効とされたオフセット値を用いてオフセットを除去し、三次元磁界測定手段302から出力されるX軸、Y軸、Z軸の三次元磁界データに基づいて方位計測を行う(詳細は後述)。   The temporary offset calculation unit 306 estimates a temporary offset value from the three-dimensional magnetic field data input from the mode determination unit 305 by a predetermined algorithm described later (details will be described later), and outputs it to the offset validity determination unit 308. The offset calculation unit 307 calculates an offset value based on the measured three-dimensional magnetic field data acquired at the time of calibration (details will be described later), and outputs the offset value to the offset validity determination unit 308. Further, the offset validity determination unit 308 determines the validity of the offset value calculated by the offset calculation unit 307 or the temporary offset value estimated by the temporary offset calculation unit 306 (details will be described later), and is determined to be valid. The offset value is output to the direction measuring means 309. The azimuth measuring unit 309 removes the offset using the offset value validated by the offset validity determining unit 308 and outputs the three-dimensional magnetic field data of the X, Y, and Z axes output from the three-dimensional magnetic field measuring unit 302. The direction measurement is performed based on (details will be described later).

次に、図4のフローチャートを用いて具体的な処理動作について説明する。
図4に示すように、方位計測を必要とするアプリケーションプログラム(ナビゲーションソフトウェアやゲームなどに方位データを使用するアプリケーションプログラム)等が立ち上がると、繰り返し、アプリケーションプログラムが方位データを必要とするタイミングでトリガがかかる(ステップS101)。
具体的なトリガとしては、1)一定時間ごとにトリガをかける方法、2)携帯端末内に設けられた、磁気センサ部300とは異なる別のデバイス(例えば、電子映像部202)の出力をモニタし、当該出力に基づいて方位が変わったと推測される場合(例えば、電子撮像部202より撮像された画像データが所定量だけスライド(移動)したタイミング等)にトリガをかける方法等が考えられる。
Next, a specific processing operation will be described using the flowchart of FIG.
As shown in FIG. 4, when an application program that requires azimuth measurement (an application program that uses azimuth data for navigation software, games, etc.) or the like is started, a trigger is repeatedly generated at a timing when the application program requires azimuth data. This takes place (step S101).
As specific triggers, 1) a method of triggering at regular intervals, and 2) monitoring the output of another device (for example, the electronic video unit 202) provided in the mobile terminal, which is different from the magnetic sensor unit 300 Then, a method of triggering when the direction is estimated to be changed based on the output (for example, a timing when the image data captured by the electronic imaging unit 202 is slid (moved) by a predetermined amount) can be considered.

ここで、アプリケーションプログラムによりトリガがかかる方法は、測定回数が必要最小限となるため、無駄な電力を削減できるという利点がある。また、上述した1)の方法、すなわち一定時間ごとにトリガをかける方法では、定期的にデータ測定を行っているため、アプリケーションプログラムから方位測定の要請があった場合には、当該方位測定の要請直前に測定された三次元磁界データを出力すればよいことから、短時間での応答が可能であるという利点がある。また、上述した2)の方法では、例えば、携帯端末内に設けられた、磁気センサ部300とは異なる、別のデバイスが動作していることが条件になるが、上述した2つの利点、すなわち、無駄な電力を削減できるという利点と、短時間での応答が可能であるという利点を併せ持つ。したがって、どの方法を選択するのかについては、装置のフューチャー等により適宜、決定すればよい。   Here, the method in which a trigger is applied by an application program has an advantage that unnecessary power can be reduced since the number of times of measurement is minimized. Further, in the above-described method 1), that is, the method of triggering at regular intervals, the data is measured regularly. Therefore, when the application program requests the azimuth measurement, the azimuth measurement request is issued. Since it is sufficient to output the three-dimensional magnetic field data measured immediately before, there is an advantage that a response in a short time is possible. In addition, in the method 2) described above, for example, it is a condition that another device different from the magnetic sensor unit 300 provided in the mobile terminal is operating. This has the advantage that wasteful power can be reduced, and that it can respond in a short time. Therefore, what method should be selected may be appropriately determined depending on the feature of the apparatus.

測定トリガがかかると、三次元磁界測定手段302は、磁気センサから入力したデータから三次元磁界データを測定して、この三次元磁界データを測定データ格納判別手段303および方位計測手段309に出力する(ステップS102)。測定データ格納判別手段303では、この三次元磁界データを測定データ格納手段304に格納すべきかどうかの判定に関する処理を行う(ステップS103)。   When the measurement trigger is applied, the three-dimensional magnetic field measurement unit 302 measures the three-dimensional magnetic field data from the data input from the magnetic sensor, and outputs the three-dimensional magnetic field data to the measurement data storage determination unit 303 and the direction measurement unit 309. (Step S102). The measurement data storage discriminating unit 303 performs processing relating to the determination as to whether or not the three-dimensional magnetic field data should be stored in the measurement data storage unit 304 (step S103).

判定方法は、測定データ格納手段304に格納されている三次元磁界データを参照して、後述する判別方法に基づいて、三次元磁界測定手段302から入力した三次元磁界データを測定データ格納手段304に格納すべきか否かを判別し、格納すべきと判断したときは、その三次元磁界データを測定データ格納手段304に格納する(ステップS103a)。
次に測定データ格納手段304に格納された三次元磁界データの数が所定数に達したか否かを判断する(ステップS103b)。ステップS103bでNOと判断された場合は、ステップS102に戻り、該ステップS102で再び三次元磁界データを測定する。ステップS103bでYESと判断された場合は、後述するステップS104に進む。
The determination method refers to the three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage unit 304, and based on the determination method described later, the three-dimensional magnetic field data input from the three-dimensional magnetic field measurement unit 302 is used as the measurement data storage unit 304. It is determined whether or not to store, and if it is determined to store, the three-dimensional magnetic field data is stored in the measurement data storage unit 304 (step S103a).
Next, it is determined whether or not the number of three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage unit 304 has reached a predetermined number (step S103b). If NO is determined in step S103b, the process returns to step S102, and the three-dimensional magnetic field data is measured again in step S102. If YES is determined in the step S103b, the process proceeds to a step S104 described later.

ステップS103における、三次元磁界データを格納すべきか否かの判別方法としては、1)すべてのデータを格納する方法、
2)測定データ格納手段304に三次元磁界データが1つも格納されていない場合には格納し、既に三次元磁界データが存在する場合には、直前に測定データ格納手段304に格納された三次元磁界データ(測定データ格納手段304に格納された三次元磁界データのうち最も新しく格納されたもの)と比較して下記の数4の数式の関係を満たす場合のみ格納する方法(なお、数4の数式において、(Hx0、Hy0、Hz0)が今回測定された三次元磁界データであり、(Hx1、Hy1、Hz1)が直前に測定データ格納手段304に格納された三次元磁界データであり、この場合のdとしては、0.05Oe程度が好適である。)、
3)測定データ格納手段304に三次元磁界データが1つも格納されていない場合には格納し、既に三次元磁界データが存在する場合には、測定データ格納手段304に格納されたすべての三次元磁界データの各々と今回測定された三次元磁界データとが下記の数5の数式の関係を満たす場合のみ格納する方法(なお、数5の数式において、(Hx0、Hy0、Hz0)が今回測定された三次元磁界データであり、(Hx、Hy、Hz)(i=1、・・・、N)が測定データ格納手段304に既に格納された各三次元磁界データであり、この場合のdとしても、0.05Oe程度が好適である。)、
が考えられる。
As a method for determining whether or not to store the three-dimensional magnetic field data in step S103, 1) a method for storing all data,
2) If no 3D magnetic field data is stored in the measurement data storage means 304, it is stored. If 3D magnetic field data already exists, the 3D data stored in the measurement data storage means 304 immediately before is stored. A method of storing only when the relationship of the following mathematical expression 4 is satisfied in comparison with the magnetic field data (the most recently stored three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage means 304) (note that In the formula, (Hx0, Hy0, Hz0) is the three-dimensional magnetic field data measured this time, and (Hx1, Hy1, Hz1) is the three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage means 304 immediately before. D is preferably about 0.05 Oe).
3) If there is no 3D magnetic field data stored in the measurement data storage means 304, it is stored. If 3D magnetic field data already exists, all the 3D data stored in the measurement data storage means 304 are stored. A method of storing only when each of the magnetic field data and the three-dimensional magnetic field data measured this time satisfies the relationship of the following mathematical formula 5 (in the mathematical formula of formula 5, (Hx0, Hy0, Hz0) is measured this time. (Hx i , Hy i , Hz) (i = 1,..., N) are the three-dimensional magnetic field data already stored in the measurement data storage means 304. In this case, d is also preferably about 0.05 Oe).
Can be considered.

Figure 0004111211
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Figure 0004111211
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1)の方法では、数多くの三次元磁界データを収集することができ、最も短期間にデータを多く収集できるため、キャリブレーション処理の頻度が上がり、オフセット変動が起きても短期間のうちにオフセットを修正することができるという利点がある。2)の方法では、三次元磁界データが方位球の一部に集中することを避けることができるという利点がある。なお、ここで、方位球とは、3軸の磁気センサを一定の地磁気の中で回転させた場合の各軸成分の出力を空間(3軸の磁気センサの各軸成分の出力がプロットされる空間のことを三次元方位空間とも称する)にプロットした場合の軌跡が作る球のことであり、球の中心は方位センサのオフセットに対応し、球の半径が地磁気の強さに対応する。
また、3)の方法では、三次元磁界データの均一性が最も優れている反面、三次元磁界データが蓄積されるまでに長時間を要するという問題がある。したがって、上記の内容を踏まえた上で、どの方法を選択するのかについては、装置のフューチャー等により適宜、決定すればよい。
In the method 1), a large amount of three-dimensional magnetic field data can be collected, and a large amount of data can be collected in the shortest time. Therefore, the frequency of calibration processing increases, and even if offset fluctuation occurs, the offset can be offset within a short period. There is an advantage that can be corrected. The method 2) has an advantage that the three-dimensional magnetic field data can be prevented from being concentrated on a part of the azimuth sphere. Here, the azimuth sphere is a space (the output of each axis component of the 3-axis magnetic sensor is plotted) when the 3-axis magnetic sensor is rotated in constant geomagnetism. This is a sphere formed by a locus when plotted in a space (also referred to as a three-dimensional azimuth space). The center of the sphere corresponds to the offset of the azimuth sensor, and the radius of the sphere corresponds to the strength of the geomagnetism.
The method 3) has the highest uniformity of the three-dimensional magnetic field data, but has a problem that it takes a long time to accumulate the three-dimensional magnetic field data. Therefore, in consideration of the above contents, which method should be selected may be appropriately determined depending on the feature of the apparatus.

測定データ格納手段304は、上述のとおり、格納すべきと判断された場合に測定データ格納判別手段303から三次元磁界データを入力し、後述する格納方法にしたがって、三次元磁界データを格納する。そして、測定データ格納手段304は、格納されている三次元磁界データを後段(オフセット計算手段307もしくは仮オフセット計算手段306)に出力すべきか否かを、図示しないオフセット計算トリガ手段に問い合わせる。オフセット計算トリガ手段は、後述するオフセット計算のトリガ発生条件を満たすときに、測定データ格納手段304に格納された三次元磁界データを後段(オフセット計算手段307もしくは仮オフセット計算手段306)に出力するよう、測定データ格納手段304にオフセット計算のトリガとして指示する。測定データ格納手段304は、後述するモード判定手段305から三次元磁界データをオフセット計算手段307に出力する指示があったときには、格納している三次元磁界データをオフセット計算手段307に出力する。また、モード判定手段305から三次元磁界データを仮オフセット計算手段306に出力する指示があったときは、格納している三次元磁界データを仮オフセット計算手段306に出力する。   As described above, the measurement data storage unit 304 receives the three-dimensional magnetic field data from the measurement data storage determination unit 303 when it is determined that the data should be stored, and stores the three-dimensional magnetic field data according to a storage method described later. Then, the measurement data storage means 304 inquires of an offset calculation trigger means (not shown) whether or not the stored three-dimensional magnetic field data should be output to the subsequent stage (the offset calculation means 307 or the temporary offset calculation means 306). The offset calculation trigger means outputs the three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage means 304 to the subsequent stage (offset calculation means 307 or provisional offset calculation means 306) when an offset calculation trigger generation condition described later is satisfied. The measurement data storage means 304 is instructed as an offset calculation trigger. The measurement data storage unit 304 outputs the stored three-dimensional magnetic field data to the offset calculation unit 307 when there is an instruction to output the three-dimensional magnetic field data to the offset calculation unit 307 from the mode determination unit 305 described later. When the mode determining unit 305 instructs to output the three-dimensional magnetic field data to the temporary offset calculating unit 306, the stored three-dimensional magnetic field data is output to the temporary offset calculating unit 306.

ここで、三次元磁界データの格納方法としては、1)三次元磁界データを取り込み順に蓄積し、オフセット計算トリガ手段のトリガがかかってオフセット計算処理が終了したときに、全ての三次元磁界データを消去して、もう一度、最初から三次元磁界データを蓄積する方法、2)三次元磁界データを取り込み順に蓄積し、一定量の三次元磁界データが溜まったら、新たな三次元磁界データを取り込む際に、最も古い三次元磁界データを削除して、常に、一定量の新しい三次元磁界データを保持する方法、3)三次元磁界データを取り込み順に蓄積し、オフセット計算トリガ手段のトリガがかかってオフセット計算処理が終了したときに、古い三次元磁界データの方から一部の三次元磁界データを消去して、三次元磁界データの蓄積を始める方法、4)三次元磁界データを値の順番に蓄積し、一定量の三次元磁界データが溜まったら、新しい三次元磁界データに最も近い方位の三次元磁界データと差し替えを行う方法、等がある。   Here, the storage method of the three-dimensional magnetic field data is as follows: 1) When the three-dimensional magnetic field data is stored in the order of acquisition, and when the offset calculation trigger means is triggered and the offset calculation processing is completed, all the three-dimensional magnetic field data is stored. Erasing and storing 3D magnetic field data from the beginning again 2) When 3D magnetic field data is stored in the order of acquisition, and a certain amount of 3D magnetic field data is collected, when acquiring new 3D magnetic field data 3) Method to delete the oldest 3D magnetic field data and always keep a certain amount of new 3D magnetic field data 3) Accumulate the 3D magnetic field data in the order of acquisition and trigger the offset calculation trigger means to perform offset calculation When processing is complete, deleting some 3D magnetic field data from the old 3D magnetic field data and starting to accumulate 3D magnetic field data 4) Method of accumulating 3D magnetic field data in order of values, and when a certain amount of 3D magnetic field data is accumulated, there is a method of replacing the 3D magnetic field data with the direction closest to the new 3D magnetic field data. .

1)の方法では、処理の負荷が軽いという利点があり、2)の方法では、キャリブレーション処理の頻度を上げやすく、最も短期間にオフセットを修正できるという利点がある。また、3)の方法では、1)の方法よりも短期間にオフセットの修正が可能である反面、キャリブレーション処理の計算負荷が大きくなるという問題もある。しかし、2)の方法に比べて、オフセットの計算頻度が低くなり、計算処理の負荷を軽減できる。さらに、4)の方法では、オフセット変動の規模が小さい場合、2)の方法に比べて、三次元磁界データ密度を均一に保持できるという利点がある反面、オフセット変動が方位球の半径よりも大きい場合には、いつまでも不要な三次元磁界データが残る危険性がある。したがって、どの方法を選択するのかについては、装置のフューチャー等により適宜、決定すればよい。   The method 1) has an advantage that the processing load is light, and the method 2) has an advantage that the frequency of the calibration process can be easily increased and the offset can be corrected in the shortest time. Further, in the method 3), the offset can be corrected in a shorter time than the method 1), but there is also a problem that the calculation load of the calibration process becomes large. However, as compared with the method 2), the calculation frequency of the offset becomes lower, and the calculation processing load can be reduced. Furthermore, the method 4) has an advantage that the three-dimensional magnetic field data density can be maintained uniformly compared with the method 2) when the magnitude of the offset variation is small, but the offset variation is larger than the radius of the azimuth sphere. In some cases, there is a risk that unnecessary three-dimensional magnetic field data may remain. Therefore, what method should be selected may be appropriately determined depending on the feature of the apparatus.

また、オフセット計算のトリガ発生条件は、1)ステップS103bの、測定データ格納手段304に格納された三次元磁界データが一定量に達した場合にトリガをかける方法、2)測定データ格納手段304に格納された三次元磁界データが一定量に到達した場合、あるいは、三次元磁界データが一定量に到達し、前回のキャリブレーション処理から一定時間経過した場合にトリガをかける方法、3)測定データ格納手段304に格納された三次元磁界データの数が4点以上存在する時に、一定時間ごとにトリガをかける方法、等がある。   The trigger conditions for the offset calculation are 1) a method of triggering when the three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage means 304 reaches a certain amount in step S103b, and 2) in the measurement data storage means 304. A method of triggering when the stored 3D magnetic field data reaches a certain amount, or when the 3D magnetic field data reaches a certain amount and a certain amount of time has elapsed since the previous calibration process. 3) Measurement data storage There is a method of triggering at regular intervals when there are four or more three-dimensional magnetic field data stored in the means 304.

1)の方法では、三次元磁界データ数が一定であるため、三次元磁界データ数に基づく精度が安定しており、有効性の判断が行いやすいという利点がある。2)の方法では、1)の方法よりも短時間でキャリブレーション動作を行うことが可能であり、より短時間にオフセット変動を補正できるという利点がある。3)の方法では、いつまでもキャリブレーション動作に入らないという状況を回避できるという利点がある。したがって、上記の内容を踏まえた上で、どの方法を選択するのかについては、装置のフューチャー等により適宜、決定すればよい。   In the method 1), since the number of three-dimensional magnetic field data is constant, the accuracy based on the number of three-dimensional magnetic field data is stable, and there is an advantage that the effectiveness can be easily judged. The method 2) has an advantage that the calibration operation can be performed in a shorter time than the method 1), and the offset fluctuation can be corrected in a shorter time. The method 3) has an advantage that it is possible to avoid a situation where the calibration operation is not entered indefinitely. Therefore, in consideration of the above contents, which method should be selected may be appropriately determined depending on the feature of the apparatus.

次に、モード判定手段305は、測定データ格納手段304に格納されている三次元磁界データが三次元方位空間における同一平面上に存在するか否かを判定する(ステップS104)。そして、モード判定手段305において三次元磁界データが同一平面上には存在しないと判定された場合には、格納した三次元磁界データをオフセット計算手段307に出力して(ステップS105)、オフセット値が計算される(ステップS106)。   Next, the mode determination unit 305 determines whether or not the three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage unit 304 exists on the same plane in the three-dimensional azimuth space (step S104). When the mode determination unit 305 determines that the three-dimensional magnetic field data does not exist on the same plane, the stored three-dimensional magnetic field data is output to the offset calculation unit 307 (step S105), and the offset value is Calculated (step S106).

ここで、測定データ格納手段304に格納されている三次元磁界データが三次元方位空間における同一平面上に存在しないと判定された場合に、ステップS106において、オフセット計算手段307で実行されるオフセット計算アルゴリズムについて説明する。
測定データ(三次元磁界データ)を(x,y,z)(i=1,・・・,N)、オフセットを(X0,Y0,Z0)、方位球半径をRとすると、以下の関係式が成り立つ。
(x−X0)+(y−Y0)+(z−Z0)=Rこのとき、最小二乗誤差εを次式のように定義する。
Here, when it is determined that the three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage unit 304 does not exist on the same plane in the three-dimensional azimuth space, the offset calculation executed by the offset calculation unit 307 in step S106. The algorithm will be described.
Assuming that the measurement data (three-dimensional magnetic field data) is (x i , y i , z i ) (i = 1,..., N), the offset is (X0, Y0, Z0), and the azimuth radius is R, The following relational expression holds.
(x i −X 0) 2 + (y i −Y 0) 2 + (z i −Z 0) 2 = R 2 At this time, the least square error ε is defined as follows.

Figure 0004111211
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ここで、
=x +y +z
=−2x
=−2y
=−2z
D=(X0+Y0+Z0)−R …(1)とすると、εは以下の式となる。
here,
a i = x i 2 + y i 2 + z i 2
b i = -2x i
c i = -2y i
d i = −2z i
When D = (X0 2 + Y0 2 + Z0 2 ) −R 2 (1), ε is represented by the following equation.

Figure 0004111211
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このとき、最小二乗誤差εを最小とする条件は、X0、Y0、Z0、Dを独立変数として、εをX0、Y0、Z0、Dで微分することにより以下の式となる。   At this time, the condition for minimizing the least square error ε is as follows by differentiating ε by X0, Y0, Z0, D with X0, Y0, Z0, D as independent variables.

Figure 0004111211
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したがって、以下の式が成り立つ。   Therefore, the following equation holds.

Figure 0004111211
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ただし、 However,

Figure 0004111211
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である。この連立方程式を解くことにより、最小二乗誤差εを最小とするオフセット値であるX0,Y0,Z0,Dが求まる。また、(1)式により、方位球半径であるRも求めることができる。 It is. By solving the simultaneous equations, X0, Y0, Z0, and D, which are offset values that minimize the least square error ε, are obtained. Moreover, R which is an azimuth | direction sphere radius can also be calculated | required by (1) Formula.

一方、モード判定手段305で、ステップS104において、三次元磁界データが同一平面上に存在すると判定した場合には、格納した三次元磁界データを仮オフセット計算手段306に出力して(ステップS107)、仮オフセット計算手段306において仮オフセット値が計算される(ステップS108)。   On the other hand, when the mode determination unit 305 determines in step S104 that the three-dimensional magnetic field data exists on the same plane, the stored three-dimensional magnetic field data is output to the temporary offset calculation unit 306 (step S107). The temporary offset calculation means 306 calculates a temporary offset value (step S108).

ここで、ステップS104で行われる三次元磁界データが三次元方位空間における同一平面上に存在するか否かの判定は、三次元磁界データが同一平面にあると仮定してフィッテング処理を行うことによって実行される。いま、測定データ点(三次元磁界データ)を(X、Y、Z)(i=1、・・・、N)とし、平面をby+cz+1=0として、b、cを以下、数11の数式を用いて最小二乗法により求める。なお、ここで、ε0は最小二乗誤差である。 Here, the determination as to whether or not the 3D magnetic field data performed in step S104 is on the same plane in the 3D orientation space is performed by performing the fitting process on the assumption that the 3D magnetic field data is on the same plane. Executed. Now, the measurement data point (three-dimensional magnetic field data) is (X i , Y i , Z i ) (i = 1,..., N), the plane is by + cz + 1 = 0, and b and c are expressed as follows: It is calculated | required by the least squares method using the numerical formula of. Here, ε0 is a least square error.

Figure 0004111211
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そして、この連立方程式を解くことにより、b、cを求める。次に、求めたb、cを用いて、数12を計算する。   Then, b and c are obtained by solving the simultaneous equations. Next, Equation 12 is calculated using the obtained b and c.

Figure 0004111211
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このε1が地磁気強度の10%以下の場合には、データ点が略同一平面上にあると判断する。なお、この場合、データ点が存在する平面は、by+cz+1=0とする。   When ε1 is 10% or less of the geomagnetic intensity, it is determined that the data points are substantially on the same plane. In this case, the plane on which the data point exists is assumed to be by + cz + 1 = 0.

次に、三次元磁界データが同一平面上に存在する場合のオフセット値は以下に説明する仮オフセット計算アルゴリズムによって算出される。この仮オフセット計算アルゴリズムは、ステップS108において、仮オフセット計算手段306で実行される。
すなわち、三次元磁界データが同一平面by+cz+1=0に存在する場合、これらのデータは、ある円弧上に存在する。そこで、ステップS108における仮オフセット計算処理においては、仮オフセット値である円弧の中心座標(X0、Y0、Z0)およびその半径Rを以下の数13、数14、数15の各数式より求める。
Next, the offset value when the three-dimensional magnetic field data exists on the same plane is calculated by a temporary offset calculation algorithm described below. This temporary offset calculation algorithm is executed by the temporary offset calculation means 306 in step S108.
That is, when the three-dimensional magnetic field data exists on the same plane by + cz + 1 = 0, these data exist on a certain arc. Therefore, in the temporary offset calculation processing in step S108, the center coordinates (X0, Y0, Z0) of the arc, which are temporary offset values, and the radius R thereof are obtained from the following mathematical formulas 13, 14, and 15.

Figure 0004111211
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Figure 0004111211
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ステップS106で求められたオフセット値およびステップS108で求められた仮オフセット値は、オフセット有効性判別手段308に出力され、それぞれ別々の方法でその有効性が判断される(ステップS109)。   The offset value obtained in step S106 and the temporary offset value obtained in step S108 are output to the offset validity determination means 308, and the validity is determined by different methods (step S109).

まず、ステップS106で求められたオフセットについては、算出されたオフセット値および方位球半径と、測定データ格納手段304に格納された三次元磁界データから以下の値を算出する。   First, for the offset obtained in step S106, the following values are calculated from the calculated offset value and azimuth sphere radius and the three-dimensional magnetic field data stored in the measurement data storage means 304.

Figure 0004111211
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ただし、Max(x)は、測定データ(三次元磁界データ)x,・・・,xの中の最大値を表し、Min(x)は、測定データ(三次元磁界データ)x,・・・,xの中の最小値を表す。また、σは標準偏差である。上記の値に対して、以下の判定基準が満たされるかどうか判定し、判定基準が満たされた場合に、推定したオフセット値が有効であると判定する。
σ<F
>G
>G
>G
ここで、Fは0.1程度が好ましく、Gは1程度が好ましい。
However, Max (x i ) represents the maximum value among measurement data (three-dimensional magnetic field data) x 1 ,..., X N , and Min (x i ) represents measurement data (three-dimensional magnetic field data) x 1, ..., represent the minimum value of the x N. Σ is a standard deviation. It is determined whether or not the following determination criterion is satisfied with respect to the above value, and when the determination criterion is satisfied, it is determined that the estimated offset value is valid.
σ <F
w x > G
w y > G
w z > G
Here, F is preferably about 0.1, and G is preferably about 1.

次に、ステップS108において求められた仮オフセット値については、例えば下記の2つの方法により、その有効性が判断される。
1)仮オフセット値を求める際に得られた円弧の直径が一定値以上であれば、有効と判断する。
2)仮オフセット値を求める際に得られた円弧の半径をRとし、このとき格納されているデータをHx、Hy、Hzとし、数20で求めたσが一定値以下の場合には、有効と判断する。
これらの1)、及び2)の両方において有効であると判断された場合、ステップS108で求められた仮オフセット値が有効であると判断される。あるいは、1)または2)のいずれか一方において有効であると判断された場合、ステップS108で求められた仮オフセット値が有効と判断してもよい。
Next, the effectiveness of the temporary offset value obtained in step S108 is determined by, for example, the following two methods.
1) If the diameter of the arc obtained when obtaining the temporary offset value is greater than or equal to a certain value, it is determined to be valid.
2) When the radius of the circular arc obtained when obtaining the temporary offset value is R, and the data stored at this time is Hx i , Hy i , Hz i, and σ obtained in Equation 20 is less than a certain value Is determined to be valid.
When it is determined that both of 1) and 2) are valid, it is determined that the temporary offset value obtained in step S108 is valid. Alternatively, when it is determined that either one of 1) or 2) is effective, the temporary offset value obtained in step S108 may be determined to be effective.

Figure 0004111211
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そして、オフセット値が有効であると判断されたときには、この有効とされたオフセット値が方位計測手段309に出力され、方位計測手段309内の図示しない記憶手段に格納されているオフセット値が更新される(ステップS110)。   When it is determined that the offset value is valid, the valid offset value is output to the azimuth measuring unit 309, and the offset value stored in the storage unit (not shown) in the azimuth measuring unit 309 is updated. (Step S110).

続いて、方位計測手段309は、方位計測手段309に格納されているオフセットが仮オフセット値でない場合には、三次元磁界測定手段302から入力した測定データ(三次元磁界データ)からオフセットを除去し(三次元磁界データをオフセット値で補正する)、それから、次のいずれかの方法で方位を計算する(ステップS111)。   Subsequently, when the offset stored in the azimuth measuring unit 309 is not a temporary offset value, the azimuth measuring unit 309 removes the offset from the measurement data (three-dimensional magnetic field data) input from the three-dimensional magnetic field measuring unit 302. (Three-dimensional magnetic field data is corrected with an offset value), and then the azimuth is calculated by one of the following methods (step S111).

1)例えば、携帯端末が水平であると仮定する場合には、数21の数式に基づいて方位を算出する。なお、傾きaは、携帯端末1に傾きセンサを設けることによって求め、数22の数式で使用してもよいし、ユーザが携帯端末1を持つ場合に想定される適宜な角度を予め決めておき、数22の数式で使用してもよい。
2)例えば、携帯端末が水平面に対してa(rad)傾いていると仮定する場合には、数22に基づいて方位を算出する。
ここで、Hx、Hy、Hzは、磁気センサの出力であり、方位は、磁気センサのY軸の方位を指し、磁北を0度とする。
1) For example, when it is assumed that the mobile terminal is horizontal, the azimuth is calculated based on the mathematical formula 21. Note that the inclination a may be obtained by providing an inclination sensor on the mobile terminal 1 and may be used in the mathematical formula 22 or an appropriate angle assumed when the user has the mobile terminal 1 is determined in advance. , And may be used in the mathematical expression of Equation 22.
2) For example, when it is assumed that the mobile terminal is inclined a (rad) with respect to the horizontal plane, the azimuth is calculated based on Equation 22.
Here, Hx, Hy, and Hz are the outputs of the magnetic sensor, and the azimuth indicates the azimuth of the Y axis of the magnetic sensor, and magnetic north is 0 degree.

Figure 0004111211
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Figure 0004111211
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なお、1)の方法は、ユーザにとって携帯端末を水平にすることは比較的容易であり、方位の精度を得やすい。また、2)の方法では、ユーザが通常携帯端末を持つ角度であるため、おおよそ正しい方位を出すことができるが、その反面、決まった角度に携帯端末を合わせるのは困難である場合もあることから、精度はあまり期待できないという問題もある。   In the method 1), it is relatively easy for the user to level the mobile terminal, and the orientation accuracy is easily obtained. In addition, in the method 2), since the user normally has an angle with the mobile terminal, the user can obtain an approximately correct orientation, but on the other hand, it may be difficult to adjust the mobile terminal to a fixed angle. Therefore, there is a problem that accuracy cannot be expected so much.

一方、方位計測手段309は、該方位計測手段309内の記憶手段に格納されているオフセットが仮オフセット値の場合には、当該オフセット値が算出された後に三次元磁界測定手段302から入力した測定データ(三次元磁界データ)から該オフセット値(仮オフセット値)を除去し(三次元磁界データを仮オフセット値で補正する)、それから、次の方法で方位を計算する(ステップS111)。すなわち、磁気センサから得られたデータを(Sx、Sy、Sz)とし、仮オフセット値を(X0、Y0、Z0)として、下記の数23の数式を計算することによりHx1とHy1を求める。数21の数式のHxにHx1を、HyにHy1を代入することにより、方位を算出する。そして、こうして得られた方位は、携帯端末の図示しない表示器等に表示される(ステップS112)。   On the other hand, when the offset stored in the storage unit in the azimuth measuring unit 309 is a temporary offset value, the azimuth measuring unit 309 performs measurement input from the three-dimensional magnetic field measuring unit 302 after the offset value is calculated. The offset value (temporary offset value) is removed from the data (three-dimensional magnetic field data) (the three-dimensional magnetic field data is corrected with the temporary offset value), and then the azimuth is calculated by the following method (step S111). That is, the data obtained from the magnetic sensor is (Sx, Sy, Sz), the temporary offset values are (X0, Y0, Z0), and Hx1 and Hy1 are obtained by calculating the following equation (23). The direction is calculated by substituting Hx1 into Hx and Hy1 into Hy in the mathematical formula 21. The orientation obtained in this way is displayed on a display (not shown) of the mobile terminal (step S112).

Figure 0004111211
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したがって、本実施形態によれば、3軸の地磁気センサから得られた三次元磁界データが特定の平面内に限定された場合でも、適正なキャリブレーションを行って正しい方位を測定することができる。例えば、ユーザが地図を見るとき等に最も取りやすい動作、すなわち、携帯端末の画面を見ながら向きを変えるといった動作のみでもキャリブレーションが可能となり、正しい方位情報を提供することができる。   Therefore, according to the present embodiment, even when the three-dimensional magnetic field data obtained from the three-axis geomagnetic sensor is limited within a specific plane, it is possible to perform proper calibration and measure the correct orientation. For example, the calibration can be performed only by an operation that is most easily taken when the user looks at a map, that is, an operation that changes the direction while viewing the screen of the mobile terminal, and correct orientation information can be provided.

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の構成等も含まれることは言うまでもない。例えば、本実施形態においては、方位データの演算を携帯端末等の主制御部で行う例を示したが、これに限らず、磁気センサチップと方位データの演算機能とを備えた方位センサユニットとしてもよい。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes a configuration and the like that do not depart from the gist of the present invention. Needless to say. For example, in the present embodiment, an example in which calculation of azimuth data is performed by a main control unit such as a portable terminal is shown, but the present invention is not limited thereto, and as a azimuth sensor unit having a magnetic sensor chip and a calculation function of azimuth data Also good.

本発明が実施される態様を示した図である。It is the figure which showed the aspect by which this invention is implemented. 本実施形態に係る携帯電子機器(携帯端末)の構成図である。It is a block diagram of the portable electronic device (mobile terminal) which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る方位センサユニットの構成図である。It is a block diagram of the direction sensor unit which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る方位出力に関する処理フローである。It is a processing flow regarding the azimuth | direction output which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・携帯端末、101、106・・・アンテナ、102・・・RF部、103・・・変復調部、104・・・CDMA部、105・・・音声処理部、107・・・GPS受信部、108・・・主制御部、109・・・ROM、110・・・RAM、111・・・報知手段、112・・・時計部、113・・・主操作部、114・・・SW、202・・・電子撮像部、203・・・表示部、204・・・タッチパネル、205・・・副操作部、302・・・三次元磁界測定手段、303・・・測定データ格納判別手段、304・・・測定データ格納手段、305・・・モード判定手段、306・・・仮オフセット計算手段、307・・・オフセット計算手段、308・・・オフセット有効性判別手段、309・・・方位計測手段、400・・・方位データ演算部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Portable terminal, 101, 106 ... Antenna, 102 ... RF part, 103 ... Modulation / demodulation part, 104 ... CDMA part, 105 ... Voice processing part, 107 ... GPS reception , 108... Main control unit, 109... ROM, 110... RAM, 111. 202: Electronic imaging unit, 203: Display unit, 204: Touch panel, 205: Sub-operation unit, 302: Three-dimensional magnetic field measuring means, 303: Measurement data storage determining means, 304 ... Measurement data storage means, 305 ... Mode judgment means, 306 ... Temporary offset calculation means, 307 ... Offset calculation means, 308 ... Offset validity judgment means, 309 ... Direction measurement means , 400 ・And direction data calculation unit

Claims (15)

3軸の軸方向の磁界を検出する地磁気センサから出力されるデータを入力し、該入力されたデータに基づき磁界データを測定する磁界データ測定ステップと、
前記測定された磁界データを順次格納する磁界データ格納ステップと、
格納された複数の前記磁界データが三次元方位空間における同一平面内に存在するか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップで同一平面内に存在すると判別された場合に、前記格納された複数の磁界データに基づき、所定のアルゴリズムに従って、該磁界データが存在する円弧の中心座標及び半径を算出する円弧算出ステップと、
該磁界データと前記円弧の中心座標及び半径とを使用して該磁界データの標準偏差を算出する標準偏差算出ステップと、
前記円弧の中心座標が仮オフセット値として有効であるか否かを前記算出された標準偏差に基づいて判別し、有効であると判別されたならば、前記円弧の中心座標を仮オフセット値として確定する仮オフセット値確定ステップと、
前記仮オフセット値が確定された後に測定された前記磁界データを前記仮オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを求めるための演算を行うステップと、
を具備する方位データ生成方法。
A magnetic field data measurement step of inputting data output from a geomagnetic sensor that detects magnetic fields in the axial direction of three axes, and measuring magnetic field data based on the input data;
A magnetic field data storage step for sequentially storing the measured magnetic field data;
A discriminating step for discriminating whether or not the plurality of stored magnetic field data exist in the same plane in the three-dimensional orientation space;
An arc calculation step for calculating center coordinates and a radius of an arc in which the magnetic field data exists based on the plurality of stored magnetic field data according to a predetermined algorithm when the determination step determines that the magnetic field data exists in the same plane When,
A standard deviation calculating step of calculating a standard deviation of the magnetic field data using the magnetic field data and a center coordinate and a radius of the arc;
Whether or not the center coordinates of the arc are valid as a temporary offset value is determined based on the calculated standard deviation, and if it is determined to be valid, the center coordinates of the arc are determined as a temporary offset value. A temporary offset value determination step to be performed;
Correcting the magnetic field data measured after the provisional offset value is determined with the provisional offset value, and performing an operation for obtaining azimuth data based on the corrected magnetic field data;
A direction data generation method comprising:
前記仮オフセット値確定ステップは、前記円弧の直径が一定値以上であれば有効であると判別し、前記円弧の中心座標を仮オフセット値として確定することを特徴とする請求項1に記載の方位データ生成方法。   2. The azimuth according to claim 1, wherein the temporary offset value determining step determines that the diameter of the circular arc is valid if the diameter is equal to or larger than a predetermined value, and determines the center coordinates of the circular arc as a temporary offset value. Data generation method. 前記標準偏差は、数1の数式を用いて求めることを特徴とする請求項1に記載の方位データ生成方法。
なお、数1において、Hx、Hy、Hzは前記格納された各磁界データの3軸方向の成分、X0、Y0、Z0は円弧の中心座標、Rは円弧の半径、Nは前記格納された磁界データの数を表す。
Figure 0004111211
The azimuth data generation method according to claim 1, wherein the standard deviation is obtained by using a mathematical expression of Formula 1.
In Equation 1, Hx i , Hy i , and Hz i are the three-axis components of the stored magnetic field data, X0, Y0, and Z0 are the center coordinates of the arc, R is the radius of the arc, and N is the storage Represents the number of magnetic field data obtained.
Figure 0004111211
前記判別ステップにおいて同一平面内に存在していないと判別された場合に、前記所定のアルゴリズムとは異なるアルゴリズムで、前記格納された複数の磁界データに基づき、オフセット値を算出するオフセット値算出ステップと、
前記オフセット値が算出された後に測定された前記磁界データを、前記オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを演算するステップと、
を更に具備することを特徴とする請求項1に記載の方位データ生成方法。
An offset value calculating step of calculating an offset value based on the plurality of stored magnetic field data using an algorithm different from the predetermined algorithm when it is determined in the determining step that they do not exist in the same plane; ,
Correcting the magnetic field data measured after the offset value is calculated with the offset value, and calculating azimuth data based on the corrected magnetic field data;
The direction data generation method according to claim 1, further comprising:
前記磁界データ測定ステップは、前記地磁気センサを動かして地磁気に対するその向きを変える間で、複数の前記磁界データを測定することを特徴とする請求項1に記載の方位データ生成方法。   2. The direction data generation method according to claim 1, wherein the magnetic field data measurement step measures a plurality of the magnetic field data while moving the geomagnetic sensor to change its direction with respect to the geomagnetism. 前記磁界データ測定ステップは、地表面に対して所定各範囲内傾けた状態で前記地磁気センサを該地表面と平行な面内で回転する間において、異なる方位についての該地磁気センサからのデータに基づく複数の前記磁界データを測定することを特徴とする請求項1に記載の方位データ生成方法。   The magnetic field data measurement step is based on data from the geomagnetic sensor for different orientations while the geomagnetic sensor is rotated in a plane parallel to the ground surface while being tilted within a predetermined range with respect to the ground surface. The direction data generation method according to claim 1, wherein a plurality of the magnetic field data are measured. 3軸の軸方向を検出する地磁気センサと、
前記地磁気センサから出力されるデータを入力し、該入力されたデータに基づき磁界データを算出する磁界データ測定部と、
前記測定された磁界データを順次格納する記憶部と、
格納された複数の前記磁界データが三次元方位空間における同一平面内に存在するか否かを判別する判別部と、
前記判別部で同一平面内に存在すると判別された場合に、前記磁界データに基づき、所定のアルゴリズムに従って、該磁界データが存在する円弧の中心座標及び半径を算出する円弧算出部と、
該磁界データと前記円弧の中心座標及び半径とを使用して該磁界データの標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
前記円弧の中心座標が仮オフセット値として有効であるか否かを前記算出された標準偏差に基づいて判別し、有効であると判別されたならば、前記円弧の中心座標を仮オフセット値として確定する仮オフセット値確定部と、
前記仮オフセット値が確定された後に測定された前記磁界データを前記仮オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを求めるための演算を行う方位データ演算部と、
を具備することを特徴とする方位センサユニット。
A geomagnetic sensor for detecting the axial direction of three axes;
A magnetic field data measurement unit that inputs data output from the geomagnetic sensor and calculates magnetic field data based on the input data;
A storage unit for sequentially storing the measured magnetic field data;
A discriminator for discriminating whether or not the plurality of stored magnetic field data exist in the same plane in the three-dimensional orientation space;
An arc calculation unit that calculates the center coordinates and radius of an arc in which the magnetic field data exists, based on the magnetic field data, when the determination unit determines that the magnetic field data exists in the same plane;
A standard deviation calculating unit that calculates the standard deviation of the magnetic field data using the magnetic field data and the center coordinates and radius of the arc;
Whether or not the center coordinates of the arc are valid as a temporary offset value is determined based on the calculated standard deviation, and if it is determined to be valid, the center coordinates of the arc are determined as a temporary offset value. A provisional offset value determination unit to
An azimuth data calculation unit that corrects the magnetic field data measured after the provisional offset value is determined with the temporary offset value and performs calculation for obtaining azimuth data based on the corrected magnetic field data;
An azimuth sensor unit comprising:
前記仮オフセット値確定部は、前記円弧の直径が一定値以上であれば有効であると判別し、前記円弧の中心座標を仮オフセット値として確定することを特徴とする請求項7に記載の方位センサユニット。   The azimuth according to claim 7, wherein the temporary offset value determination unit determines that the diameter of the arc is valid if the diameter is equal to or greater than a predetermined value, and determines the center coordinates of the arc as a temporary offset value. Sensor unit. 前記標準偏差は、数2の数式を用いて求めることを特徴とする請求項7に記載の方位センサユニット。
なお、数2において、Hx、Hy、Hzは前記格納された各磁界データの3軸方向の成分、X0、Y0、Z0は円弧の中心座標、Rは円弧の半径、Nは前記格納された磁界データの数を表す。
Figure 0004111211
The azimuth sensor unit according to claim 7, wherein the standard deviation is obtained by using a mathematical expression of Formula 2.
In Equation 2, Hx i , Hy i , and Hz i are the three-axis components of the stored magnetic field data, X0, Y0, and Z0 are the center coordinates of the arc, R is the radius of the arc, and N is the storage Represents the number of magnetic field data obtained.
Figure 0004111211
前記判別部において同一平面内に存在していないと判別された場合に、前記所定のアルゴリズムとは異なるアルゴリズムで、前記格納された複数の磁界データに基づき、オフセット値を算出するオフセット値算出部を更に具備し、
前記方位データ演算部は、前記オフセット値が算出された後に測定された前記磁界データを、前記オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを演算することを特徴とする請求項7に記載の方位センサユニット。
An offset value calculation unit that calculates an offset value based on the plurality of stored magnetic field data using an algorithm different from the predetermined algorithm when the determination unit determines that they do not exist in the same plane. In addition,
The azimuth data calculator corrects the magnetic field data measured after the offset value is calculated with the offset value, and calculates the azimuth data based on the corrected magnetic field data. The direction sensor unit according to 7.
3軸の軸方向の磁界を検出する地磁気センサから出力されるデータに基づきコンピュータに方位データ演算処理を実行させる命令群を内容とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であり、前記方位データ演算処理は、
前記地磁気センサから出力されるデータを入力し、該入力されたデータに基づき磁界データを測定する磁界データ測定ステップと、
前記測定された磁界データを順次格納する磁界データ格納ステップと、
格納された複数の前記磁界データが三次元方位空間における同一平面内に存在するか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップで同一平面内に存在すると判別された場合に、前記格納された複数の磁界データに基づき、所定のアルゴリズムに従って、該磁界データが存在する円弧の中心座標及び半径を算出する円弧算出ステップと、
該磁界データと前記円弧の中心座標及び半径とを使用して該磁界データの標準偏差を算出する標準偏差算出ステップと、
前記円弧の中心座標が仮オフセット値として有効であるか否かを前記算出された標準偏差に基づいて判別し、有効であると判別されたならば、前記円弧の中心座標を仮オフセット値として確定する仮オフセット値確定ステップと、
前記仮オフセット値が確定された後に測定された前記磁界データを前記仮オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを求めるための演算を行うステップと、
を具備することを特徴とする記憶媒体。
A computer-readable storage medium having a group of instructions for causing a computer to execute an azimuth data calculation process based on data output from a geomagnetic sensor that detects a magnetic field in three axial directions. The azimuth data calculation process includes:
A magnetic field data measurement step of inputting data output from the geomagnetic sensor and measuring magnetic field data based on the input data;
A magnetic field data storage step for sequentially storing the measured magnetic field data;
A discriminating step for discriminating whether or not the plurality of stored magnetic field data exist in the same plane in the three-dimensional orientation space;
An arc calculation step for calculating center coordinates and a radius of an arc in which the magnetic field data exists based on the plurality of stored magnetic field data according to a predetermined algorithm when the determination step determines that the magnetic field data exists in the same plane When,
A standard deviation calculating step of calculating a standard deviation of the magnetic field data using the magnetic field data and a center coordinate and a radius of the arc;
Whether or not the center coordinates of the arc are valid as a temporary offset value is determined based on the calculated standard deviation, and if it is determined to be valid, the center coordinates of the arc are determined as a temporary offset value. A temporary offset value determination step to be performed;
Correcting the magnetic field data measured after the provisional offset value is determined with the provisional offset value, and performing an operation for obtaining azimuth data based on the corrected magnetic field data;
A storage medium comprising:
前記標準偏差は、数3の数式を用いて求めることを特徴とする請求項11に記載の記憶媒体。
なお、数3において、Hx、Hy、Hzは前記格納された各磁界データの3軸方向の成分、X0、Y0、Z0は円弧の中心座標、Rは円弧の半径、Nは前記格納された磁界データの数を表す。
Figure 0004111211
The storage medium according to claim 11, wherein the standard deviation is obtained by using a mathematical expression of Formula 3.
In Equation 3, Hx i , Hy i , and Hz i are the three-axis components of the stored magnetic field data, X0, Y0, and Z0 are the center coordinates of the arc, R is the radius of the arc, and N is the storage Represents the number of magnetic field data obtained.
Figure 0004111211
前記判別ステップにおいて同一平面内に存在していないと判別された場合に、前記所定のアルゴリズムとは異なるアルゴリズムで、前記格納された複数の磁界データに基づき、オフセット値を算出するオフセット値算出ステップと、
前記オフセット値が算出された後に測定された前記磁界データを、前記オフセット値で補正し、該補正された磁界データに基づき方位データを演算するステップと、
を更に具備することを特徴とする請求項11に記載の記憶媒体。
An offset value calculating step of calculating an offset value based on the plurality of stored magnetic field data using an algorithm different from the predetermined algorithm when it is determined in the determining step that they do not exist in the same plane; ,
Correcting the magnetic field data measured after the offset value is calculated with the offset value, and calculating azimuth data based on the corrected magnetic field data;
The storage medium according to claim 11, further comprising:
請求項7に記載された方位センサユニットを具備する携帯電子機器。   A portable electronic device comprising the orientation sensor unit according to claim 7. 前記方位センサユニットの磁界データ測定部は、自機の内部で発生される方位データ要求に応じて、前記地磁気センサから入力されたデータに基づく磁界データの測定を行うことを特徴とする請求項14に記載の携帯電子機器。   15. The magnetic field data measurement unit of the orientation sensor unit measures magnetic field data based on data input from the geomagnetic sensor in response to a request for orientation data generated inside the device. The portable electronic device as described in.
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