用于测量地磁传感器磁偏的方法与装置以及便携电子装置的制作方法

专利名称：用于测量地磁传感器磁偏的方法与装置以及便携电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量装备在便携信息终端装置中的地磁传感器磁偏的方法和装置。
背景技术：
在传统地磁传感器的情况下，当将其安装在便携电话(便携信息终端)的内部时，由于存在从安装在一起的扬声器、磁化电子元件的金属封装等泄漏出来的磁场，所以地磁传感器检测到的甚至是由它们产生的那些噪声磁场。因此，存在这样的实例，即，在通过安装在便携电话内的地磁传感器来检测地磁的的例子，根据便携电话内部存在的磁场所计算的方位并不能指示正确的方位。
例如，在安装有沿着互相垂直的两个轴(X与Y轴方向)具有灵敏度方向以及在各自方向上具有彼此相等的灵敏度的地磁传感器的便携电话中，假设在地磁向量与X轴之间形成的角为θ，在偏移m与n分别对应X和Y轴方向磁化量的状态下，将获得地磁传感器在X轴方向上的检测值Vx与地磁传感器在Y轴方向上的检测值Vy，检测值Vx和检测值Vy作为输出，由于便携电话内部存在的噪声磁场，所以，检测值Vx和检测值Vy分别通过加法计算得到，如(公式1)和(公式2)表示。
Vx＝R×cosθ+m ……(公式1)Vy＝R×sinθ+n ……(公式2)(其中R为比例常数)换言之，当在地磁没有变化的情况下(即，施加恒定的外部磁场)布置在某一固定位置上的未磁化的地磁传感器旋转时，地磁传感器的检测值可以绘出具有中心坐标(0，0)的真正圆。在下文中，通过地磁传感器的检测值绘出的圆称为罗盘圈。另一方面，当磁化的地磁传感器旋转时，如图21所示，地磁传感器的检测值可以绘出具有中心坐标(m，n)的实圆。通过如下构成的方法来使用其中，导出罗盘圈的中心坐标，从而等价地导出地磁传感器磁化的磁化量，并通过从地磁传感器的检测值中减去中心坐标值(校正值)的计算，来对检测值进行校正以由此导出正确的方位。
具体而言，首先导出中心坐标值的偏移。例如，当使地磁传感器在保持水平的同时在包括灵敏度方向的平面内转一圈，从而导出地磁传感器相对于所有方向在X轴与Y轴方向上的检测值，并将这些检测值的最大值和最小值分别记作Xmax、Ymax和Xmin、Ymin偏移中心坐标(m，n)由如下公式导出。
m＝(Xmax+Xmin)/2 ……(公式3)n＝(Ymax+Ymin)/2 ……(公式4)另外，在保持水平的同时，根据在地磁传感器移动到预定位置A时获得的检测值(X1，Y1)和在地磁传感器从位置A移动到位于在180°相反方向上的位置D时获得的输出值(X2，Y2)，通过如下公式导出中心坐标(m，n)作为其平均值。
m＝(X1+X2)/2 ……(公式5)n＝(Y1+Y2)/2 ……(公式6)然后，通过计算减去偏移中心坐标值以进行校正。根据这样导出的中心坐标(m，n)、以及地磁传感器在X轴方向上的检测值Vx与地磁传感器在Y轴方向上的检测值Vy，由如下公式导出方位角θ。
当|Vy-n|＜|Vx-m|且Vx-m＞0时，θ＝tan-1((Vy-n)/(Vx-m))……(公式7)当|Vy-n|＞|Vx-m|且Vy-n＞0时，θ＝90[度]-tan-1((Vx-m)/(Vy-n))……(公式8)当|Vy-n|＜|Vx-m|且Vx-m＜0时，θ＝180[度]-tan-1((Vy-n)/(Vx-m))……(公式9)当|Vy-n|＞|Vx-m|且Vy-n＜0时，θ＝270[度]-tan-1((Vx-m)/(Vy-n))……(公式10)然而，在上述传统的地磁传感器校正方法中，由于地磁传感器的磁化状态一直在变化，所以在每次认为地磁传感器已被磁化时，为了导出地磁传感器检测值的最大值和最小值，用户有必要使便携电话转一圈或更多圈。但这存在的问题是尤其是难以在保持便携电话水平的同时使其转一圈或更多圈，结果是存在便携电话偶尔下降的可能性，并且即使便携电话不出现下降，获得的数据也会有偏差，因此不能准确地导出偏移。所以，也存在这样的问题，即，上述传统地磁传感器校正方法不适合便携设备。
鉴于存在的这些问题，例如，专利文献1描述了一种电子方位探测仪，其中磁场判断装置判断由磁传感器检测到的磁场强度是否在预定范围之外，并且当其在该范围之外时，判断该磁传感器被磁化，并且在测量时，利用向磁传感器施加偏压磁场的线圈向已磁化的磁传感器施加交替阻尼磁场来使其退磁。然而，虽然根据本公开文献的技术能够退磁，但是当电子方位探测仪在地磁中移动时，在电子方位探测仪内部，由例如永久磁体等(无论地磁的方向如何，其都能相对于电子方位探测仪的方向产生一个恒定方向上的磁场)产生的磁场不能对软磁体产生的感应磁场进行退磁，该软磁体为能相对容易地被磁化或被退磁的铁磁体(例如，电子元件的引线)。因此，不能够解决上述问题。
另一方面，专利文献2描述一种方位检测装置，该装置判断从地磁传感器输入到运算装置中的信号是否偏离预定判断区，从而无需旋转就能识别出地磁传感器的磁化量较大，并对此给出警告。然而，虽然根据本公开文献的技术能够检测到磁传感器的磁化量较大并给出警告，但其并没有披露关于对输出进行校正的具体技术，因此也不能解决上述问题。
另一方面，专利文献3描述一种磁检测方法，其中，在附近不存在上述软磁体的情况下，预先将相对于with respect to预定均匀磁场的磁传感器的检测值调节到某个值，然后从检测值(该检测值是在附近存在软磁体的状态下当有磁场时从磁敏感轴的方向获得的)导出校正系数，以及根据校正系数，通过使用预定的计算公式来消除软磁体周围产生的感应磁场。然而，根据本公开文献的技术并没有披露关于什么样的情况需要校正或在何时刻进行校正的具体技术，因此也不能解决上述问题。
另一方面，专利文献4描述一种用于电子方位探测仪的调节方法，其中通过使用磁场发生器(其能产生强度高于地磁的磁场)、根据预定序列改变磁场强度的同时，产生用于调节的磁场，并利用根据预定序列获得磁传感器的数据的序列来获得调节数据，从而进行调节。然而，存在一个问题，即除电子方位探测仪之外，根据本公开文献的技术还需要施加外部磁场的磁场发生器。
除此之外，专利文献5描述了一种安装在便携终端中的磁传感器的校准方法。在该技术中，便携终端以每次预定角度旋转，并且基于通过磁传感器在各个角度测量的数据估算出偏移，从而无需依赖旋转的速度就能执行校准。然而，即使在专利文献5所描述的方法中，也有必要让用户有意识地旋转安装有磁传感器的便携装置，从而对其进行校准。因此，尽管该技术与传统技术相比有所改进，但由于迫使用户执行校准操作，所以对用户来说依然存在问题。而且，如果用户忽视或忘记校准，那么地磁传感器就不能以最佳状态操作。
未经审查的专利公开号Hei 6-174472[专利文献2]未经审查的专利公开号Hei 6-249663[专利文献3]未经审查的专利公开号Hei 7-151842[专利文献4]未经审查的专利公开号2002-48551[专利文献5]未经审查的专利公开号2004-12416发明内容因此，考虑上述的情形而提出本发明，本发明的目的是提供一种校正由磁化而引起的偏移(例如，仅通过在水平面上摆动地磁传感器)的地磁传感器校正方法，以及一种通过使用方位数据处理设备能简化地磁传感器偏移的校正操作的便携信息终端，该方位数据处理设备进行地磁传感器的校正。
同样考虑到上述各种问题而提出本发明，并提供一种具有方位检测功能的便携电子装置及其校准方法，能够容易地对安装在折叠便携电子装置中的方位检测元件(以地磁传感器的形式)进行校正而不给用户增加负担。
为了实现上述的目的，本发明提出如下的装置。
在本发明的第一方案中，提供一种测量装备在便携信息终端装置中的地磁传感器磁偏的方法，该地磁传感器在坐标系的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度，并受磁化影响而引起磁偏。本发明的方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出并获得所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点表示；偏移估算步骤，其根据所述地磁场的多个测量数据，估算所述地磁传感器磁偏的偏移值，所述偏移值在坐标系中由偏移点表示；平均值计算步骤，其计算对应于所述偏移值的偏移点和对应于用于估算偏移值的多个测量数据的多个数据点之间的距离，并进一步计算偏移点与多个数据点之间已计算出的距离的平均值；标准偏差计算步骤，其根据已计算出的距离平均值来计算已计算出的距离的标准偏差；以及有效性判断步骤，其根据计算出的标准偏差，判断估算的偏移值的有效性。
优选地，该便携信息终端装置具有第一存储器与第二存储器，并且数据测量步骤连续地从地磁传感器获得测量数据。本发明的方法进一步包括数据存储步骤，其将通过所述数据测量步骤连续获得的所述测量数据存储到所述第一存储器中，以便所述偏移估算步骤从所述第一存储器中读取多个测量数据，并根据从所述第一存储器中读取的所述多个测量数据来估算所述磁偏的偏移值；以及偏移存储步骤，其当估算的偏移值的有效性通过所述有效性判断步骤被确认时，将所述估算的偏移数据存储在所述第二存储器中。
优选地，该便携信息终端装置具有用于存储所述测量数据的第一存储器和用于存储所述偏移值的第二存储器，并且所述数据测量步骤连续地获得包括先前测量数据和当前测量数据在内的测量数据。本发明的方法进一步包括距离计算步骤，其计算对应于所述当前测量数据的当前数据点与对应于所述先前测量数据的先前数据点之间的距离，所述先前测量数据已被存储在所述第一存储器中；判断步骤，其判断所述当前数据点与所述先前数据点之间的计算距离是否大于预定距离；数据存储步骤，其当确定计算出的距离大于预定距离时，将所述当前测量数据存储在所述第一存储器中，从而通过重复所述距离计算步骤、所述判断步骤和所述数据存储步骤的过程，将测量数据累积到所述第一存储器中，以便当存储在所述第一存储器中的测量数据数目达到预定数目时，所述偏移估算步骤从所述第一存储器中读取多个所述测量数据，并且根据从所述第一存储器中读取的多个所述测量数据估算所述磁偏的偏移值；以及偏移存储步骤，其当估算的偏移值的有效性通过所述有效性判断步骤被确认时，将所述估算的偏移数据存储在所述第二存储器中。
优选地，本发明的方法进一步包括当通过所述有效性判断步骤判断所述估算的偏移值为无效时通报用户的通报步骤。
优选地，本发明的方法进一步包括多个测量数据互相比较的比较步骤，所述多个测量数据中的每一个都用于估算偏移值并且所述多个测量数据中的每一个均由对应于坐标系的一组轴的一组坐标分量来表示，以便针对所述测量数据在每一个轴的坐标分量进行比较以获得每一个轴的坐标分量的最大值与最小值之间的差，其中，所述有效性判断步骤除了根据所述计算出的标准偏差之外，还根据获得的每一个轴的坐标分量的最大值与最小值之间的差来判断所述估算的偏移值的有效性。
优选地，在本发明的方法中，数据测量步骤测量地磁传感器的输出，该地磁传感器是从包括巨磁阻装置、隧道磁阻装置、永磁阻装置、霍尔装置、磁阻抗装置以及磁通量闸门传感器中选出。
优选地，数据测量步骤测量所述地磁传感器的输出，所述地磁传感器在二维坐标系的两个轴上或三维坐标系的三个轴上具有磁灵敏度，以便每一个测量数据均由二维坐标系或三维坐标系中的数据点来表示。
在此提供另一种测量装备在具有存储器的便携信息终端装置中的地磁传感器磁偏的方法，所述地磁传感器在坐标系中的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏。本方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据和当前测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点来表示；距离判断步骤，其计算对应于所述当前测量数据的当前数据点与对应于已存储在所述存储器中的所述先前测量数据的先前数据点之间的距离，并判断已计算出的所述当前数据点与所述先前数据点之间的距离是否大于预定距离；数据存储步骤，其当确定已计算出的距离大于预定距离时，将所述当前测量数据存储在所述存储器中，从而将所述测量数据累积在所述存储器中，以及偏移估算步骤，其从所述存储器中读取所述多个测量数据，并根据从所述存储器中读取的所述多个测量数据估算所述磁偏的偏移值。
在此还提供一种测量装备在具有存储器和倾斜传感器的便携信息终端装置中的地磁传感器磁偏的方法，所述地磁传感器在二维坐标系的二个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述倾斜传感器检测所述便携信息终端装置的倾角。本发明的方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据和后续测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据；倾斜测量步骤，其测量所述倾斜传感器的输出并连续地提供多个角度数据，所述多个角度数据表示便携信息终端装置的倾角并包括与先前测量数据同时测量的先前角度数据和与后续测量数据同时测量的后续角度数据；数据存储步骤，其当通过所述后续角度数据表示的便携信息终端装置的倾角与通过所述先前角度数据表示的便携信息终端装置的另一个倾角之间的差大于预定差时，将所述后续测量数据存储到所述存储器中，从而通过重复所述数据测量步骤、所述倾斜测量步骤以及所述数据存储步骤的过程，将所述测量数据累积在所述存储器中；以及偏移估算步骤，其从所述存储器中读取多个累积的测量数据，并根据从所述存储器中读取的所述多个累积的测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
优选地，当在所述存储器中累积的测量数据数目达到预定数目时，所述偏移估算步骤从所述存储器中读取所述多个累积的测量数据。本发明的方法进一步包括平均值计算步骤，其计算在二维坐标系中定义的、对应于估算的偏移值的偏移点与在二维坐标系中定义的、对应于用于估算所述偏移值的多个测量数据的多个数据点之间的距离，并进一步计算已计算出的所述偏移点与所述多个数据点之间的距离的平均值；标准偏差计算步骤，其根据已计算出的距离平均值来计算已计算出的距离的标准偏差；有效性判断步骤，其根据计算出的标准偏差来判断估算的偏移值的有效性；以及偏移存储步骤，其当估算的偏移值的有效性通过所述有效性判断步骤被确认时，存储所述估算的偏移数据。
在此还提供一种测量装备在具有存储器的便携信息终端装置中的地磁传感器磁偏的方法，所述地磁传感器具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏。本发明包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并根据所述地磁传感器的输出连续地提供所述地磁场的测量数据；数据存储步骤，其将所述测量数据存储在所述存储器中；以及偏移估算步骤，其当存储在所述存储器中的测量数据的数目达到预定数目时，从所述存储器中读取所述测量数据，并基于从所述存储器中读取的预定数目的所述测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
根据本发明的第一方案，由偏移估算步骤估算的偏移值的有效性由有效性判断步骤进行判断。因此，可以不断地获得适当的偏移值。应当注意，在罗盘圈上任意测量点(检测值)之间的距离被定义为“距离”。根据本发明，由偏移估算步骤估算的偏移值的有效性由有效性判断步骤进行判断，以及当有效性被确认时，存储在第一存储装置中的偏移值被更新。因此，可以不断地将适当的偏移值存储在第一存储装置中。根据本发明，仅当当前测量点位于距离一个在先测量点一定值的位置或由地磁传感器的测量数据形成的罗盘圈附近的多个位置时，才输入测量数据。因此，即使便携信息终端的摆动不均匀，也可以使测量数据的分布均衡。根据本发明，仅当在当前测量点的地磁传感器的检测输出或倾斜传感器的检测输出与在一个在先测量点相比已变化了预定量时，才输入测量数据。因此，可以避免除了地磁直接垂直于地面的情况之外，无论经过多长时间测量数据也不输入的问题。根据本发明，当偏移值无效时，用户将得到那种结果的通报。因此，用户能够识别出偏移值的估算还未完成。根据本发明，当偏移值无效时，在确认用户是否希望如此之后，将再次进行该偏移的校正。因此，能够执行对偏移的校正，直至偏移值变成有效，并且能够根据用户方便进行选择。根据本发明，在安装有具有两轴磁灵敏方向的地磁传感器的便携信息终端中，容易校正由于地磁传感器的磁化引起的输出偏移所造成的对测量数据值的影响。
进一步在本发明的第一方案中，提供一种用于测量装备在便携信息终端中的地磁传感器磁偏的装置，所述地磁传感器在坐标系中的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏。本发明的装置包括数据测量部分，其测量所述地磁传感器的输出并获得所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点表示；偏移估算部分，其根据所述地磁场的多个测量数据，估算所述地磁传感器磁偏的偏移值，所述偏移值在坐标系中由偏移点表示；平均值计算部分，其计算对应于所述偏移值的偏移点和对应于用于估算偏移值的多个测量数据的多个数据点之间的距离，并进一步计算偏移点与多个数据点之间已计算出的距离的平均值；标准偏差计算部分，其根据已计算出的距离平均值来计算已计算出的距离的标准偏差；以及有效性判断部分，其根据计算出的标准偏差，判断估算的偏移值的有效性。
在此提供另一种用于测量装备在便携信息终端中的地磁传感器磁偏的装置，所述地磁传感器在坐标系的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏。本发明的装置包括数据测量部分，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据与当前测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点来表示；距离判断部分，其计算对应于所述当前测量数据的当前数据点与对应于已存储在所述存储器中的所述先前测量数据的先前数据点之间的距离，并判断已计算出的所述当前数据点与所述先前数据点之间的距离是否大于预定距离；数据存储器，其当确定已计算出的距离大于预定距离时，存储所述当前测量数据，从而累积所述测量数据；以及偏移估算部分，其从所述数据存储器中读取所述多个测量数据，并根据从所述数据存储器中读取的所述多个测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
在此进一步提供一种用于测量装备在具有倾斜传感器的便携信息终端中的地磁传感器磁偏的装置，所述地磁传感器在二维坐标系的二个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述倾斜传感器检测所述便携信息终端的倾角。本发明的装置包括数据测量部分，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据和后续测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据；倾斜测量部分，其测量所述倾斜传感器的输出，并连续地提供多个角度数据，所述多个角度数据表示所述便携信息终端的倾角并包括与先前测量数据同时测量的先前角度数据和与后续测量数据同时测量的后续角度数据；数据存储器，其当通过所述后续角度数据表示的便携信息终端的倾角与通过所述先前角度数据表示的便携信息终端的另一个倾角之间的差大于预定差时，存储所述后续测量数据，从而通过重复地操作所述数据测量部分与所述倾斜测量部分来累积所述测量数据；以及偏移估算部分，其从所述数据存储器中读取多个累积的测量数据，并根据从所述数据存储器中读取的所述多个累积测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
在此进一步提供一种用于测量装备在便携信息终端中的地磁传感器磁偏的装置，所述地磁传感器具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏。本发明的装置包括数据测量部分，其测量所述地磁传感器的输出，并根据所述地磁传感器的输出连续地提供所述地磁场的测量数据；数据存储器，其存储所述测量数据；以及偏移估算部分，其当存储在所述数据存储器中的测量数据数目达到预定数目时，从所述数据存储器中读取所述测量数据，并基于从所述数据存储器中读取的预定数目的测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
此外，在本发明的第一方案中，提供用在具有CPU和地磁传感器的便携信息终端装置中的机器可读介质，所述地磁传感器在坐标系的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述介质包含通过CPU执行的程序指令，以使便携信息终端装置执行测量地磁传感器磁偏的方法，其中该方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出并获得所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点表示；偏移估算步骤，其根据所述地磁场的多个测量数据，估算所述地磁传感器磁偏的偏移值，所述偏移值在坐标系中由偏移点表示；平均值计算步骤，其计算对应于所述偏移值的偏移点和对应于用于估算偏移值的多个测量数据的多个数据点之间的距离，并进一步计算偏移点与多个数据点之间已计算出的距离的平均值；标准偏差计算步骤，其根据已计算出的距离平均值来计算已计算出的距离的标准偏差；以及有效性判断步骤，其根据计算出的标准偏差，判断估算的偏移值的有效性。
在此提供另一种用在具有CPU、存储器以及地磁传感器的便携信息终端装置中的机器可读介质，所述地磁传感器在坐标系的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述介质包含通过CPU执行的程序指令，以使便携信息终端装置执行测量地磁传感器磁偏的方法，其中所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据和当前测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点表示；距离判断步骤，其计算对应于所述当前测量数据的当前数据点与对应于已存储在所述存储器中的所述先前测量数据的先前数据点之间的距离，并判断已计算出的所述当前数据点与所述先前数据点之间的距离是否大于预定距离；数据存储步骤，其当确定已计算出的距离大于预定距离时，将所述当前测量数据存储在所述存储器中，从而将所述测量数据累积在所述存储器中；以及偏移估算步骤，其从所述存储器中读取多个所述测量数据，并根据从所述存储器中读取的所述多个测量数据估算所述磁偏的偏移值。
在此进一步提供一种用在具有CPU、存储器、地磁传感器和倾斜传感器的便携信息终端装置中的机器可读介质，所述地磁传感器在二维坐标系的两个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述倾斜传感器检测所述便携信息终端装置的倾角。本发明的介质包含由CPU执行的程序指令，以使便携信息终端装置执行测量地磁传感器磁偏的方法，其中所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据和后续测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据；倾斜测量步骤，其测量所述倾斜传感器的输出并连续地提供多个角度数据，所述多个角度数据表示便携信息终端装置的倾角并包括与先前测量数据同时测量的先前角度数据和与后续测量数据同时测量的后续角度数据；数据存储步骤，其当通过所述后续角度数据表示的便携信息终端装置的倾角与通过所述先前角度数据表示的便携信息终端装置的另一个倾角之间的差大于预定差时，将所述后续测量数据存储在所述存储器中，从而通过重复所述数据测量步骤、所述倾斜测量步骤以及所述数据存储步骤的过程，将所述测量数据累积在所述存储器中；以及偏移估算步骤，其从所述存储器中读取多个累积的测量数据，并根据从所述存储器中读取的所述多个累积的测量数据估算所述磁偏的偏移值。
在此进一步提供一种用在具有CPU、存储器和地磁传感器的便携信息终端装置中的机器可读介质，所述地磁传感器具有对地磁场的磁灵敏度并且受磁化影响而引起磁偏。本发明的介质包含由CPU执行的程序指令，以使便携信息终端装置执行测量地磁传感器磁偏的方法，其中所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并根据所述地磁传感器的输出连续地提供所述地磁场的测量数据；数据存储步骤，其将所述测量数据存储到所述存储器中；以及偏移估算步骤，其当存储在所述存储器中的测量数据的数目达到预定数目时，从所述存储器中读取所述测量数据，并基于从所述存储器中读取的预定数目的所述测量数据以估算所述磁偏的偏移值。
在本发明的第二方案中，提供一种具有通过打开操作与闭合操作进行操纵的折叠体的便携电子装置，包括方位检测部分，其具有用于测量有偏移的地磁并输出所述地磁的测量数据的地磁传感器，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差，并基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；打开/闭合检测部分，其检测所述折叠体的打开操作和闭合操作；以及控制部分，其当检测到打开操作或闭合操作中的任何一个操作时作出响应，用以开始从所述地磁传感器获得一系列的测量数据，然后根据获得的测量数据系列估算偏移值，并设定所述偏移的估算值，所述偏移的估算值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差。
优选地，所述折叠体包括连接在一起的一对单元并通过打开操作与闭合操作彼此打开和闭合，并且其中所述打开/闭合检测部分物理地检测所述一对单元的打开与闭合，用以检测所述打开操作与所述闭合操作。
优选地，所述一对单元包括固定单元和可动单元，所述固定单元在所述打开操作中通常保持固定，所述可动单元响应所述打开操作而相对于所述固定单元移动，并且其中所述地磁传感器被安装在所述可动单元中。
优选地，本发明的便携电子装置进一步包括显示装置，进一步包括显示装置，所述显示装置显示与所述便携电子装置的操作有关的信息并被安装在所述可动单元中。
优选地，所述折叠体包含产生可能引起所述地磁传感器偏移的磁力的磁源，并且其中所述地磁传感器设置在所述折叠体中远离所述磁源的位置，这样的设置方式为的是减小所述磁源的磁影响。
优选地，本发明的便携电子装置进一步包括有效性判断部分，其判断偏移的估算值的有效性；通报部分，其当所述偏移的估算值通过所述有效性判断部分被判断为无效时进行操作，用以提示用户再次执行所述打开操作或所述闭合操作。
优选地，本发明的便携电子装置进一步包括有效性判断部分，其判断所述偏移的估算值的有效性；通报部分，其当所述偏移的估算值通过有效性判断部分被判断为无效时进行操作，用以提示用户在将所述折叠体以不同方向放置的同时进一步执行所述打开操作和所述闭合操作。
优选地，其中所述折叠体为旋转型，其具有在打开操作或闭合操作中旋转的部分。
优选地，所述地磁传感器在彼此正交的三个轴上测量地磁，并且其中所述旋转型折叠体包括连接在一起以通过打开操作和闭合操作彼此打开和闭合的一对固定单元和可动单元，所述固定单元在所述打开操作中通常保持固定，并且响应所述打开操作，所述可动单元旋转以在三个轴的方向上变位。
在此提供另一种用于测量地磁传感器磁偏的装置，所述地磁传感器在坐标系XYZ中的X、Y和Z轴上具有对地磁的磁灵敏度并且受磁化影响而引起磁偏，所述装置包括数据测量部分，其测量所述地磁传感器的输出，并获得所述地磁的多个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)；以及偏移估算部分，其根据所述地磁的多个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)，估算所述地磁传感器磁偏的偏移值(X0，Y0，Z0)，其中所述偏移值(X0，Y0，Z0)通过如下算法(1)到(6)来估算(1)假定在所述坐标系XYZ中，所述地磁传感器的罗盘球具有半径R，并为每一个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)构造等式(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)＝R2；(2)为上述等式定义平方误差ε；ε＝∑{(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)2-R2}2＝∑{(xi2+yi2+zi2)-2xiX0-2yiY0-2ziZ0+(X02+y02+Z02)-R2}2(3)形成如下的平方误差ε；ε＝∑(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)2其中，a＝xi2+yi2+zi2，b＝-2xi，c＝-2yi，d＝-2zi和D＝(X02+Y02+Z02)-R2；(4)如下所示，将ε对变量X0、Y0、Z0和D求导，用于将平方误差ε设定到最小；
∂ϵ∂X0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)bi=0∂ϵ∂Y0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)ci=02∂ϵ∂Z0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)di=0∂ϵ∂D=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)=0]]>(5)通过进行上述求导计算获得如下联立等式，其中，为了简化该计算，将变量X0、Y0、Z0和D视为ε的独立变量；[bb][bc][bd][b][bc][cc][cd][c][bd][cd][dd][d][b][c][d]NX0Y0Z0D=-[ab]-[ac]-[ad]-[a]]]>其中，在上述等式中使用的操作符[]表示[m]=Σi=1Nmi,[mn]=Σi=1Nmini]]>(6)对这些联立等式求解以导出所述估算偏移(X0，Y0，Z0)。
在此提供另一种具有地磁传感器的方位数据计算装置，包括数据获得部分，其用于输入来自地磁传感器的信号，以测量可能由地磁场与其他引起偏移的磁场混合而成的磁场，从而提供该磁场的测量数据，其通过对应于给定坐标系的一组不同的轴的一组坐标分量表示；偏移计算部分，其基于从来自地磁传感器的输入信号连续地测量的多个测量数据，计算所述偏移的偏移值；比较部分，其根据每一个轴的坐标分量，对用于计算偏移值的多个测量数据进行相互比较，以获得每一个轴的坐标分量的最大值与最小值之间的差；判断部分，其当获得的每一个轴的差大于预定差时，判断计算的偏移值为有效；更新部分，其基于当前被判断为有效的偏移值，更新先前的偏移值；以及校正部分，其根据更新的偏移值对测量数据进行校正，并根据校正的测量数据来计算方位数据。
进一步在本发明的第二方案中，提供一种在具有地磁传感器和折叠体的便携电子装置中执行的方位测量方法，该折叠体通过打开操作与闭合操作进行操纵。本发明的方法包括以下步骤使用所述地磁传感器测量具有一定偏移的地磁，并输出所述地磁的测量数据，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差；基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；检测所述折叠体的打开操作与闭合操作；当检测到所述折叠体的打开操作或闭合操作中的任何一个操作时，开始从所述地磁传感器获得一系列的测量数据；根据获得的测量数据系列估算偏移值；以及设定所述偏移的估算值，所述偏移的估算值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差。
在此提供一种用于测量地磁传感器磁偏的方法，该地磁传感器在坐标系XYZ的X、Y和Z轴上具有对地磁的磁灵敏度并且受磁化影响而引起磁偏。本发明的方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并获得所述地磁的多个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)；以及偏移估算步骤，其根据所述地磁的所述多个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)，估算所述地磁传感器磁偏的偏移值(X0，Y0，Z0)，其中，所述偏移值(X0，Y0，Z0)通过步骤(1)到(6)来估算(1)假定在所述坐标系XYZ中，所述地磁传感器的罗盘球具有半径R，并为每一个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)构造等式(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)＝R2；(2)为上述等式定义平方误差ε；ε＝∑{(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)2-R2}2＝∑{(xi2+yi2+zi2)-2xiX0-2yiY0-2ziZ0+(X02+Y02+Z02)-R2}2(3)形成如下的平方误差ε；ε＝∑(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)2其中，ai＝xi2+yi2+zi2，bi＝-2xi，ci＝-2yi，di＝-2zi和D＝(X02+Y02+Z02)-R2；(4)如下所示，将ε对变量X0、Y0、Z0和D求导，用于将平方误差ε设定到最小；∂ϵ∂X0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)bi=0∂ϵ∂Y0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)ci=02∂ϵ∂Z0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)di=0∂ϵ∂D=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)=0]]>(5)通过进行上述求导计算获得如下联立等式，其中，为了简化计算，将变量X0、Y0、Z0和D视为ε的独立变量；[bb][bc][bd][b][bc][cc][cd][c][bd][cd][dd][d][b][c][d]NX0Y0Z0D=-[ab]-[ac]-[ad]-[a]]]>其中，在上述等式中使用的操作符[]表示[m]=Σi=1Nmi,[mn]=Σi=1Nmini]]>(6)求解这些联立等式以导出估算的偏移(X0，Y0，Z0)。
在此提供一种方位数据计算方法，包括如下步骤输入来自地磁传感器的信号，以测量可能由地磁场与其它引起偏移的磁场混合而成的磁场，从而提供该磁场的测量数据，其通过对应于给定坐标系的一组不同的轴的一组坐标分量表示；基于从来自地磁传感器的输入信号连续地测量的多个测量数据，计算所述偏移的偏移值；根据每一个轴的坐标分量，对用于计算偏移值的多个测量进行相互比较，以获得每一个轴的坐标分量的最大值与最小值之间的差；当获得的每一个轴的差大于预定差时，判断计算的偏移值为有效；基于当前被判断为有效的偏移值更新先前的偏移值；以及根据更新的偏移值对测量数据进行校正，并根据校正的测量数据来计算方位数据。
进一步在本发明的第二方案中，提供一种可由计算机执行的方位数据计算程序，以执行计算方位数据的处理。该处理包括如下步骤获得来自地磁传感器的信号，以测量可能由地磁场与其它引起偏移的磁场混合而成的磁场；提供该磁场的测量数据，其由对应于给定坐标系中的一组不同的轴的一组坐标分量表示；基于从来自地磁传感器输入的信号连续地测量的多个测量数据，计算该偏移的偏移值；根据每个轴的坐标分量对用于计算偏移值的多个测量进行相互比较，以获得每一个轴的坐标分量的最大值与最小值之间的差；当获得的每一个轴的差大于预定差时，判断计算的偏移值为有效；基于当前被判断为有效的偏移值，更新先前的偏移值；以及根据更新的偏移值对测量数据进行校正，并根据校正的测量数据来计算方位数据。
在本发明的第三方案中，提供一种具有通过打开操作与闭合操作进行操纵的折叠体，并产生泄漏磁场的便携电子装置。本发明的装置包括方位检测部分，其具有用于测量有偏移的地磁场并输出所述地磁场的测量数据的地磁传感器，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差，并且所述方位检测部分基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；偏移估算部分，其从所述地磁传感器获得多个测量数据，并且根据获得的测量数据估算所述偏移的值，所述偏移值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差；操作检测部分，其检测所述折叠体的打开操作；以及泄漏磁场去除部分，其当检测到所述折叠体的打开操作时进行操作，用以计算在所述折叠体中产生的所述泄漏磁场的值，并从所述偏移的估算值中减去所述泄漏磁场的计算值，从而从所述偏移的估算值中去除所述泄漏磁场的影响。
优选地，所述折叠体包括连接在一起的一对单元以通过打开操作与闭合操作彼此打开和闭合，并且其中操作检测部分物理地检测所述一对单元的打开，用以检测所述打开操作。
优选地，当检测到所述折叠体的打开操作时，所述泄漏磁场去除部分进行操作，用于从所述地磁传感器获得一系列的测量数据，并基于获得的测量数据来计算所述泄漏磁场的值。
优选地，所述操作检测部分进一步检测所述折叠体的闭合操作，并且其中当检测到所述闭合操作时所述偏移估算部分进行操作，用于开始从所述地磁传感器获得一系列测量数据，并根据获得的测量数据系列来估算所述偏移的值。
提供一种装备在便携电子装置中的磁传感器设备，所述便携电子装置具有通过打开操作与闭合操作进行操纵的折叠体并且产生泄漏磁场，所述磁传感器设备包括方位检测部分，其具有用于测量有偏移的地磁场并输出所述地磁场的测量数据的地磁传感器，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差，并且所述方位检测部分基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；偏移估算部分，其从所述地磁传感器获得多个测量数据，并且根据获得的测量数据估算所述偏移的值，所述偏移值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差；以及泄漏磁场去除部分，其对所述折叠体的打开操作进行响应，用于计算在所述折叠体中产生的所述泄漏磁场的值，并从估算的偏移值中减去所述泄漏磁场的计算值，从而从所述偏移的估算值中去除所述泄漏磁场的影响。
进一步在本发明的第三方案中，提供一种在便携电子装置中执行的方位检测方法，该便携电子装置具有磁传感器和通过打开操作与闭合操作进行操纵的折叠体，并且该便携电子装置产生泄漏磁场。本发明的方法包括如下步骤使用地磁传感器测量具有偏移的地磁场，并输出地磁场的测量数据，这样使得测量数据可能包含由于偏移而造成的误差；基于来自地磁传感器的测量数据，检测方位方向；从所述地磁传感器获得多个测量数据，并根据获得的测量数据估算所述偏移的值，所述偏移值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差；检测所述折叠体的打开操作；当检测到所述折叠体的打开操作时，计算由所述便携电子装置产生的泄漏磁场的值；以及从所述偏移的估算值中减去所述泄漏磁场的计算值，从而从所述偏移的估算值中去除所述泄漏磁场的影响。
此外在本发明的第三方案中，提供一种用在具有CPU、地磁传感器和折叠体的便携电子装置中的机器可读介质，所述折叠体通过打开操作与闭合操作进行操纵并且产生泄漏磁场，所述机器可读介质包含通过CPU执行的方位测量程序，以使便携电子装置执行包括如下步骤的方位测量处理操作所述地磁传感器，用于测量具有一定偏移的地磁场并输出所述地磁场的测量数据，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差；基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；从所述地磁传感器获得多个测量数据，并根据所述获得的测量数据来估算所述偏移的值，所述偏移值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差；检测所述折叠体的打开操作；当检测到所述折叠体的打开操作时，计算从所述折叠体产生的泄漏磁场的值；从所述偏移的估算值中减去所述泄漏磁场的计算值，从而从所述偏移的估算值中去除所述泄漏磁场的影响。
根据本发明的第一方案，由于无需由用户旋转便携信息终端就可以校正地磁传感器的输出偏移，所以达到了能够用简单的操作校正地磁传感器的输出偏移、而无需参考便携信息终端的使用手册的效果。
根据本发明的第二方案，由于方位检测装置的校准是在折叠便携电子装置的打开/闭合操作的时候自动进行的，所以不会迫使用户进行校准操作，这样使得校准较为便利。传统地，当用户忽略或忘记校准操作时，地磁传感器不能够以最佳状态操作。然而，在本发明中，由于当便携电子装置在正常使用时，校准是在打开/闭合操作的时候自动执行的，所以不存在这样的问题。
根据本发明的第三方案，由于方位检测装置的校准是在折叠便携电子装置的打开/闭合操作的时候自动进行的，所以不会迫使用户进行校准操作，这样使得校准较为便利。传统地，当用户忽略或忘记校准操作时，地磁传感器不能够以最佳状态操作。然而，在本发明中，由于当便携电子装置在正常使用时，校准是在打开/闭合操作的时候自动执行的，所以不存在这样的问题。


图1示出本发明第一实施例中的便携电话的结构框图。
图2(a)到图2(d)示出本发明第一到第三实施例中便携电话的外观图。
图3为本发明第一到第四实施例中的地磁传感器30的平面示意图。
图4为图3中地磁传感器30的GMR元件31和线圈41的局部放大平面图。
图5为图3中GMR元件31的平面图。
图6为沿图4中线3-3剖切GMR元件31和线圈41的剖面示意图。
图7示出图4中GMR元件31的旋阀膜结构图。
图8示出根据外部磁场，图4中GMR元件31电阻值的变化曲线图。
图9为包括图4中的GMR元件31和具有相同结构的GMR元件32到34的X轴方向地磁传感器的等效电路图。
图10示出相对于在X轴方向上变化的外部磁场和在Y轴方向上变化的磁场，图9中的X轴方向地磁传感器的输出电压变化曲线图。
图11示出相对于在同一实施例中的方位，X轴方向地磁传感器与Y轴方向地磁传感器的输出的曲线图。
图12示出在同一实施例中便携电话在例如水平面的单一平面内摆动的状态图。
图13示出在同一实施例中便携电话的地磁传感器30的偏移校准操作的流程图。
图14示出在同一实施例中具有三轴地磁传感器的便携电话向前与向后摆动的状态图。
图15示出在同一实施例中具有三轴地磁传感器的便携电话垂直于地磁摆动的状态图。
图16示出在同一实施例中具有二轴地磁传感器的便携电话垂直于地磁摆动的状态图。
图17示出本发明第二实施例中便携电话的地磁传感器30的偏移校准操作的流程图。
图18示出本发明第四实施例中便携电话的结构框图。
图19(a)到19(d)示出在同一实施例中便携电话的外观图。
图20示出同一实施例中便携电话的地磁传感器30的偏移校准操作的流程图。
图21示出通过传统地磁传感器的检测值绘出的罗盘圈图。
图22示出便携通信终端(便携终端)的电子结构框图，该便携通信终端为具有本发明的方位检测功能的便携电子装置的一个实施例。
图23为同一实施例的功能框图。
图24(a)到24(b)示出便携终端坐标系和地面坐标系的图。
图25为用于说明与校准有关的操作的流程图。
图26(a)到(b)示出旋转型便携终端(闭合状态与打开状态)的外观图。
图27示出根据旋转型便携终端的校准方法，便携终端摆动方向的图。
图28为根据校准方法取样的测量数据在XY平面上标绘的图(一个例子)。
图29为根据校准方法取样的测量数据在XY平面上标绘的图(θ较小的一个例子)图30(a)到(b)示出普通折叠式便携终端(闭合状态与打开状态)的外观图。
图31示出根据普通折叠式便携终端的校准方法，便携终端摆动方向的图。
图32示出根据本发明的另一个实施例中处于打开状态的便携终端的外观图。
图33为表示Hy和Hz值的模拟变化的曲线图。
具体实施例方式
下面，将参考附图描述本发明的实施例。
如图2所示，具有图1中所示结构的便携电话包括具有操作键等的盖1，以及具有液晶显示屏部分的盖2。图2(a)为示出在便携电话的盖1与盖2处于打开状态下的透视图，图2(b)为在便携电话的盖1与盖2处于闭合状态下观看盖2时的正视图，图2(c)为在相同状态下观看盖1与盖2时的侧视图，以及图2(d)为在相同状态下观看盖1时的后视图。如图2(a)所示，假定存在沿盖1较短边的X轴和沿盖1较长边的Y轴。应当注意，X轴与Y轴彼此垂直。
在此，将便携电话各个盖的各个表面定义如下。具体而言，具有操作键等的盖1的表面被定义为操作面，与操作面相反的表面被定义为背面。另一方面，盖2的表面中设置有液晶显示屏部分18a的表面被定义为主显示面，与主显示面相反的表面被定义为正面。
如图1所示，便携电话包括RF(射频)天线8、控制部分10(控制装置)、ROM(只读存储器)12、RAM(随机存取存储器)14(数据存储，存储装置)、显示部分18a和18b、按键输入部分20、转换开关21、调制解调器部分22、CDMA(码分多址)部分23、RF部分24、麦克风27、接收扬声器28、声音处理部分29、地磁传感器30、GPS(全球定位系统)接收部分71、GPS天线72、用于检测施加到便携电话的加速度的加速度传感器80，以及总线90。
控制部分10通过执行电话功能程序和其它程序对便携电话的各个部分进行控制。此外，控制部分10接收地磁传感器30的测量数据，并计算方位(方位数据处理装置)。在ROM 12中存储在发射或接收时均由控制部分10执行的各种电话功能程序和控制程序，以及其它各种固定数据。在RAM 14中，设定用于临时存储在控制部分10操作期间所使用的数据等的工作区或类似的区域。
ROM 12为在便携信息终端装置中使用的机器可读介质，该便携信息终端装置具有包含在控制部分10中的CPU以及地磁传感器31-38，该地磁传感器31-38在坐标系的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度、并且受磁化影响而引起磁偏。ROM 12形式的介质包含可由CPU执行的程序指令，该程序指令使该便携信息终端装置执行测量地磁传感器磁偏的方法。下面对该方法进行详细描述。
RF部分24对通过RF天线8等等接收的信号执行变频。调制解调器部分22对RF部分24的输出信号进行解调，并将该解调信号输出到CDMA部分23中。CDMA部分23以如下方式进行扩频(扩展频谱)或解扩。具体而言，CDMA部分23在扩频之前对调制解调器部分22的输出信号进行解扩以提取信号，并将该信号输出到声音处理部分29中。另一方面，CDMA部分23对声音处理部分29的输出信号进行扩频，并将扩频信号输出到调制解调器部分22中。调制解调器部分22从CDMA部分23接收要发送到外部的信号并进行调制，然后将调制后的信号输出到RF部分24中。然后，RF部分24对该信号执行变频，并从RF天线8发射变频后的信号。
如图2(a)所示，按键输入部分20具有当接收呼叫时使用的开始键3、当结束呼叫时使用的结束键4、包括数字键和代码键的十键5、重拔键7，以及转换开关21。
显示部分18a和18b被设计为来显示发送电子邮件时所写的邮件的字符信息、包括各种菜单内容等的各种数据，以及它们进一步的详细内容等等。显示部分18a设置在盖1的操作面上，显示部分18b设置在盖2的正面上。
声音处理部分29由包括作为编码装置的编码部分(CODER编码器)和作为译码装置的译码部分(DECODER译码器)形成，其对从CDMA部分23输出的声音信号进行译码，并将译码信号输出到接收扬声器上。另一方面，声音处理部分29对从麦克风27输入的用于传送的声音信号进行压缩和编码，并将被压缩和被编码的信号输出到CDMA部分23上。
GPS接收部分71通过与其连接的GPS天线72接收从构成GPS的多个GPS卫星发射来的信号，对接收到的来自GPS卫星的信号进行解调，根据该解调信号计算被导航设备的当前位置以导出其位置信息(纬度和经度)，并将该信息输出到控制部分10中。这种计算当前位置的处理与传统汽车导航系统或类似的系统中进行的计算处理相同。
如图3所示，地磁传感器30包括Si(硅)基片30a，其形成有LSI(大规模集成电路)，且该基片30a具有各个边沿X轴和Y轴互相垂直的正方形形状，以及在垂直于X轴和Y轴的Z轴方向上的具有较小厚度；总共八个GMR(巨磁阻)元件31至38，其形成于基片30a上；初始化线圈41至48，用于分别对GMR元件31至38施加初始化磁场；以及驱动电路51至58，其分别连接到线圈41至48上，并且驱动电路51至58中的每一个用于施加预定电压到相应线圈41至48其中之一的两端上。应当注意，用于监测地磁传感器30的温度的温度传感器60也被设置在基片30a上。
在相对于基片30a的Y轴方向的中间部分的下侧和邻近X轴负方向端部的位置处形成第一X轴方向GMR元件31，该元件31具有磁化方向被固定(栓定)的固定层(栓层)，其中被栓定的磁化方向为X轴的负方向。在相对于基片30a的Y轴方向的中间部分的上侧和邻近X轴负方向端部的位置处形成第二X轴方向GMR元件32，其中被栓定的磁化方向为X轴的负方向。在相对于基片30a的Y轴方向的中间部分的上侧和邻近X轴正方向端部的位置处形成第三X轴方向GMR元件33，其中在栓层上被栓定的磁化方向为X轴的正方向。在相对于基片30a的Y轴方向的中间部分的下侧和邻近X轴正方向端部的位置处形成第四X轴方向GMR元件34，其中在栓层上被栓定的磁化方向为X轴的正方向。
另一方面，在相对于基片30a的X轴方向的中间部分的左侧和邻近Y轴正方向端部的位置处形成第一Y轴方向GMR元件35，其中在栓层上被栓定的磁化方向为Y轴的正方向。在相对于基片30a的X轴方向的中间部分的右侧和邻近Y轴正方向端部的位置处形成第二Y轴方向GMR元件36，其中在栓层上被栓定的磁化方向为Y轴的正方向。在相对于基片30a的X轴方向的中间部分的右侧和邻近Y轴负方向端部的位置处形成第三Y轴方向GMR元件37，其中在栓层上被栓定的磁化方向为Y轴的负方向。在相对于基片30a的X轴方向的中间部分的左侧和邻近Y轴负方向端部的位置处形成第四Y轴方向GMR元件38，其中在栓层上被栓定的磁化方向为Y轴的负方向。
除了在基片30a上的布置方向和位置不同之外，GMR元件31到38均具有相同的结构。因此，下面将以第一X轴方向GMR元件31作为代表性的例子进行描述。
如图5和6所示，图4所示的第一轴X方向GMR元件31包括多个窄带状部分31a…31a(每一个31a均由旋阀膜SV形成，并在Y轴方向上具有长度方向)，以及偏磁膜(硬性铁磁体薄膜层)31b…31b(在各个窄带状部分31a的Y轴方向上的两个端部的下面形成31b，该偏磁膜31b由这样的材料制成为硬性铁磁物质并具有高矫顽力和高矩形比，诸如钴(Co)、铬(Cr)、铂(Pt)等)。每一个窄带状部分31a在偏磁膜31b的上表面的X轴方向上延伸，以与邻近的窄带状部分31a接合。
第一X轴方向GMR元件31的旋阀膜SV(其薄膜结构示于图7中)由下面各层形成，即包括自由层(自由层，自由磁化层)F、由铜(Cu)制成并具有2.4nm(24)薄膜厚度的传导间隔层S、栓层P，以及由钛(Ti)或钽(Ta)制成并具有2.5nm(25)薄膜厚度的覆盖层C，各层按指定顺序层叠在基片30a上。
自由层F是磁化方向的改变取决于外部磁场的方向的层，并且其由下述各层构成钴(Co)锆(Zr)铌(Nb)无定形的磁性层31-1，其具有8nm(80)薄膜厚度并直接形成在基片30a上；镍(Ni)铁(Fe)磁性层31-2，其具有3.3nm(33)薄膜厚度、并形成在CoZrNb无定形的磁性层31-1上；以及CoFe层31-3，其具有大约1至3nm(10至30)薄膜厚度、并形成在NiFe磁性层31-2上。CoZrNb无定形的磁性层31-1和NiFe磁性层31-2形成上述的软铁磁体薄膜层。CoFe层31-3用以防止NiFe层31-2的Ni和间隔层S的Cu 31-4的扩散。应当注意，为了保持自由层F的单轴各向异性，偏磁膜31b…31b在Y轴方向(由图4和5中的宽度箭头表示Y轴负方向)上对自由层F施加偏置磁场。
栓层P由具有2.2nm(22)薄膜厚度的CoFe磁性层31-5和由包含45至55摩尔％的Pt的Pt锰(Mn)合金制成具有24nm(240)薄膜厚度的反铁磁性膜31-6构成，它们被层叠在一起。CoFe磁性层31-5通过磁化的反铁磁性膜31-6以交换结合方式反向，以便其磁化方向被栓定在X轴的负方向。
具有这样结构的第一X轴方向GMR元件31，如图8中实线表示，表现出在-Hc到+Hc的范围内基本上正比于沿X轴变化的外部磁场而变化的电阻值，同时如图8中虚线表示，相对于沿Y轴变化的外部磁场表现出基本上恒定的电阻值。
如图9所示，在地磁传感器30中，通过将第一到第四X轴方向GMR元件31到34全桥连接在一起来形成用于检测X轴方向上磁场的X轴方向地磁传感器。在图9中，GMR元件31至34上标记的箭头分别表示GMR元件31至34的栓层上的被栓定磁化方向。在这种结构中，通过向第二X轴方向GMR元件32与第三X轴方向GMR元件33之间的节点Va和第一X轴方向GMR元件31与第四X轴方向GMR元件34之间的节点Vb施加恒定的电位差，以便将第一X轴方向GMR元件31与第三X轴方向GMR元件33之间的节点Vc和第二X轴方向GMR元件31与第四X轴方向GMR元件34之间的节点Vd之间的电位差(Vc-Vd)作为传感器输出Vout而取出。
因此，X轴方向地磁传感器显示出如图10中实线表示，输出电压Vxout在-Hc到+Hc的范围内的变化基本上正比于沿X轴变化的外部磁场；同时显示出如图10中虚线表示，相对于沿Y轴变化的外部磁场，输出电压基本上为“0”。
如同X轴方向地磁传感器，通过将第一到第四Y轴方向GMR元件35到39全桥连接在一起而形成Y轴方向地磁传感器，其显示出在-Hc到+Hc的范围内，输出电压Vyout基本上正比于沿Y轴变化的外部磁场；同时显示出相对于沿X轴变化的外部磁场，输出电压基本上为“0”。如上所述，地磁传感器30检测外部磁场。应当注意，根据温度传感器60获得的温度信息，地磁传感器30通过使用未图示的温度补偿电路执行磁特性的温度补偿。
接下来，将给出关于方位测量方法原理的描述，该方法通过便携电话的方位数据处理装置进行的，假定该便携电话的操作面被放置在基本上水平状态、并且施加到地磁传感器30上的外部磁场仅仅是地磁。在此，在该便携电话的盖1的操作面基本水平的情况下，假定该便携电话的方位角表示从该便携电话的操作面的此端部分(例如麦克风27)指向连接部分中心的向量方位，例如指向Y轴正方向的向量。在本说明书中，将方位角的基准(0°)定义为西，并且当按指定的顺序旋转到北、东，以及南时，方位角分别变成90°、180°和270°。
顺便提及，地磁为从南指向北的磁场。因此，当便携电话的盖1的操作面基本为水平时，相对于如图11中所示的便携电话10的方位角，地磁传感器30的X轴方向地磁传感器和Y轴方向地磁传感器的输出分别以余弦波方式和正弦波方式变化。假定图11中的传感器输出Sx与Sy已被标准化。该标准化为通过用X轴方向地磁传感器的实际输出除以X轴方向地磁传感器输出的最大值与最小值之差的1/2获得计算结果，在标准化之后将该计算结果设定为输出Sx，其中，X轴方向地磁传感器输出的最大值与最小值是在便携电话的盖1的操作面基本处于水平状态时将其旋转360°时获得的。同样地，该标准化为通过将Y轴方向地磁传感器的实际输出除以Y轴方向地磁传感器输出的最大值与最小值之间差的1/2获得计算结果，在标准化之后将该计算结果设定为输出Sy，Y轴方向地磁传感器输出的最大值与最小值是在便携电话的盖1的操作面基本处于水平状态时，将其旋转360°时获得的。
从上述可知，基于下列情况(a)到(d)的分类，能够导出便携电话的方位角。
(a)当对应于Sx和Sy确定Sx＞0且|Sx|＞|Sy|时，方位角＝tan-1(Sy/Sx)。
(b)当确定Sx＜0且|Sx|＞|Sy|时，方位角＝180°+tan-1(Sy/Sx)。
(c)当确定Sy＞0且|Sx|＜|Sy|时，方位角＝90°-tan-1(Sx/Sy)。
(d)当确定Sy＜0且|Sx|＜|Sy|时，方位角＝270°-tan-1(Sx/Sy)。
应当注意，当通过上述(a)到(d)中的任何一种情况导出的方位角为负时，将通过把导出的方位角加上360°所获得的值设定为方位角。另一方面，当导出的方位角为360°或更大时，将通过从导出的方位角中减去360°所获得的值设定为方位角。
然而，如上所述，在便携电话中，包括以扬声器28为代表的许多永磁体部件，并且从这些元件中泄漏出磁场。因此，由这些永磁体部件产生的泄漏磁场(除了地磁以外的外部磁场)会施加到设置在便携电话中预定位置的地磁传感器30上。结果，X轴方向地磁传感器的输出移动(平行运动)对应于泄漏磁场X轴分量的输出，并且同样Y轴方向地磁传感器的输出移动对应于泄漏磁场Y轴分量的输出。这种输出移动叫做偏移，并将在X轴方向与Y轴方向上各自的移动量设定为偏移值。因此，为了在便携电话中测量正确方位，有必要对这些输出进行校正，例如分别从X轴和Y轴的输出值中减去上述的偏移值。在此，如上所述，由于偏移值是基于设置在便携电话内部的软铁磁体所引起的影响，所以，在此有必要真实地对各个点进行测量并判断其有效性。
接下来，将给出在方位数据处理装置中当地磁与泄漏磁场作为外部磁场施加到地磁传感器30上时、关于如上所述用于估算偏移值并判断其有效性的方法原理的描述。
这样设计便携电话使得能以预定时间间隔测量外部磁。然后，如图12所示，便携电话在单一平面上(如同包括X轴和Y轴磁灵敏方向的平面)摆动，例如水平面；并在摆动期间，在多个测量点执行外部磁场的测量，从而根据测量数据来判断估算的偏移值的有效性。
在此，假定要导出的偏移值为X0和Y0，以及通过从地磁传感器30输出的值绘出的罗盘圈的半径为R，则确定如下关系。
(X-X0)2+(Y-Y0)2＝R2∴R2-X02-Y02+2XX0+2YY0＝X2+Y2……(公式11)而且，在测量点测量的外部磁场被指定为坐标值(Xi，Yi)(i＝1，2，3…，N)，并且最小平方误差ε定义如下。然后，通过利用计算坐标值的最小二乘法(使最小平方误差ε最小)导出地磁传感器30的罗盘圈的原点，从而估算偏移值(偏移估算步骤)(偏移估算装置)。
ϵ=Σ{(Xi-X0)2+(Yi-Y0)2-R2}2]]>=Σ{(Xi2+Yi2)-2XiX0-2YiY0+(X02+Y02)-R2}2]]>…(公式12)在此，给出ai＝(Xi2+Yi2)，bi＝-2Xi，ci＝-2Y0，以及D＝(X02+Y02)-R2，获得[表达式2]。
ε＝∑(ai+biX0+ciY0+D)2…(公式13)使最小平方误差ε最小的条件是通过用变量X0、Y0、D对ε求微分而获得的，并由[表达式3]表示。在此，为简化计算，将变量X0，Y0和D视为ε的独立变量。
通过根据(公式14)到(公式16)求解如下等式，来导出偏移值X0和Y0。从值X0和Y0获得的坐标(X0，Y0)成为罗盘圈的原点(中心)。
[bb][bc][b][bc][cc][c][b][c]NX0Y0D=-[ab]-[ac]-[a]]]>…(公式17)其中给出[表达式5][k]=Σi=1NKi,[kl]=Σi=1NKili]]>…(公式18)接下来，将给出关于从各个测量值mi和各个测量值mi的平均值A导出标准偏差σ的方法。值mi代表坐标系中每一个坐标值(Xi，Yi)(i＝1，2，3…，N)与罗盘圈的原点(X0，Y0)之间的距离，该每一个坐标值(Xi，Yi)表示在各个测量点测量的外部磁场数据。该方法包括下列步骤平均值计算步骤和标准偏差计算步骤。该标准偏差σ由如下公式表示。

O·=1NΣi=1N(mi-A)2]]>=1NΣi=1N(mi2-2Ami+A2)]]>=1NΣi=1Nmi2-2ANΣi=1Nmi+A2]]>[表达式7]A=1NΣi=1Nmi]]>在此，最终由于[表达式7]而得到[表达式8]。
O·=1NΣi=1Nmi2-A2]]>=1NΣi=1Nmi2-(1NΣi=1Nmi)2]]>=NΣi=1Nmi2-(Σi=1Nmi)2N2]]>…(公式19)在本实施例的判断估算偏移值有效性的方法中，由于各个测量值mi通过[表达9]给出，所以估算偏移值的有效性是通过利用罗盘圈的半径(通过使用估算偏移值而导出的)和测量数据进行判断的，如下面注释的(公式21)所示(判断装置)。
mi=(Xi-X0)2+(Yi-Y0)2]]>…(公式20)[表达式10]O·=NΣi=1N[(Xi-X0)2+(Yi-Y0)2]-(Σi=1N(Xi-X0)2+(Yi-Y0)2)2N2]]>…(公式21)30
接下来，将给出关于判断通过上述方法估算的偏移值的有效性的方法(有效性判断步骤)(有效性判断装置)。
如上所述，如果多数测量数据相对于根据由地磁传感器30输出的形成罗盘圈的各个测量数据分布的平均半径在很大程度上不同，那么测量数据被判断为无效。因此，测量数据的有效性基于如下公式来判断。
σ＜F ……(公式22)在这种情况下，由于地磁传感器正常要求的性能规格是能够辨别16个方位，所以有必要使偏移值的误差不大于对应于地磁1/5的量。因此，因为在罗盘圈的半径为2σ的情况下、如果误差在地磁的1/5范围之内，那么该误差判断为可接受的，所以如上指出的F优选地为对应于0.03Oe(奥)的量，即等于1/10地磁的磁量。
接下来，将给出关于根据本实施例的便携电话的方位数据处理装置所执行的地磁传感器30的偏移校准操作的描述。该校准方法包括如下步骤，即，测量可能由净地磁场与其它引起变动偏移的外来磁场所混合的磁场，基于磁场的测量数据、计算该变动偏移的偏移值，并通过反复取样测量数据以及计算偏移值而基于新的偏移值来更新先前的偏移值。
首先，打开便携电话的电源以便启动便携电话的操作。下面，将参考图13中所示的流程图描述便携电话的地磁传感器30的偏移校准的操作。假定先前操作所获得的偏移值存储在RAM 14中。
首先，在便携电话中用于指定偏移的校准的校准开始按钮(触发键)被打开turn on(步骤Sa1)，以便控制部分10命令地磁传感器30测量外部磁(步骤Sa2)。然后，控制部分10从地磁传感器30读取测量数据(步骤Sa3)并将数据存储到RAM 14中(步骤Sa4)。接着，通过控制部分10判断存储在RAM 14中的数据数目是否已达到预定数目。如果判断结果为“NO”，由于存储在RAM 14中的数据数目还未达到预定数目，所以在等待0.1秒(步骤Sa6)之后控制部分10使流程返回到步骤Sa2，以重复随后步骤Sa2到Sa5的操作(数据存储装置)。
另一方面，当在步骤Sa5中的判断结果为“YES”时，流程进行到步骤Sa7，在步骤Sa7中控制部分10估算偏移值。然后，控制部分10计算上述的标准偏差σ，并判断该估算偏移值是否有效(步骤Sa8)(有效性判断步骤)(有效性判断装置)。如果判断结果是“YES”，那么在控制部分10的控制下将该偏移值存储在RAM 14中(步骤Sa9)(偏移存储装置)。应当注意，在控制部分10的控制下，将先前存储在RAM 14中的偏移值更新为在步骤Sa9中计算出的偏移值。然后，结束便携电话的地磁传感器30的偏移校准操作。另一方面，当在步骤Sa8中判断结果为“NO”时，结束便携电话的地磁传感器30的偏移校准操作，而无需更新存储在RAM 14中的偏移值。在这种情况下，在先前校准操作中更新并保存在RAM 14中的偏移值照现在的样子被直接用作偏移值。
如上所述，根据本实施例，无需参考详细的使用手册就能够通过简单的操作执行地磁传感器的偏移校准，其中便携电话判断偏移校准是否已经成功，以便仅当已经进行适当的校准时，才能够更新偏移值。因此，能够利用简单操作并且仍旧可靠地进行测量数据的校正。
在本实施例中，采用两轴地磁传感器作为地磁传感器，但是即使通过使用三轴地磁传感器也可以实现类似的操作。既然这样，在两轴的情况下，能够通过将便携电话在包括两个灵敏方向的平面内向左和向右摆动来实现校准，同时，在三轴的情况下，如图14所示，也能够通过将便携电话在包括三个灵敏方向中的两个方向的平面内向左和向右摆动、并且进一步向上和向下(向前和向后)摆动来实现校准。
如图15所示，在当便携电话放置在纸面时这种特殊位置关系的情况下，地磁指向纸面的横向方向，即使通过将便携电话向上和向下(向前和向后)(也就是在垂直于纸面的方向上)摆动时，地磁传感器与地磁之间的相对关系也不改变。在这种情况下，可以通过将便携电话在别的方向上摆动来进行校准。
另一方面，如图16所示，在两轴地磁传感器的情况下，即使当执行上述的校准时，如果地磁垂直指向纸面，那么即使通过如图示那样地摆动传感器，地磁传感器与地磁之间的相对关系也不改变。然而，同样在这种情况下，当假定地磁传感器输出半径为零的罗盘圈时，偏移可以经过算术处理并正确地导出。
此外，在本实施例中，采用GMR元件作为地磁传感器。然而，地磁传感器的类型并不局限于此，并且可以为诸如磁阻效应元件等任何类型，该磁阻效应元件诸如是TMR(隧道磁阻)元件或MR(永磁阻)元件、霍尔元件、MI(磁阻抗)元件，或磁通量传感器等。
特别地，在如同霍尔元件(由于温度而在特性上表现出显著变化)的元件情况下，其能够用于校正由温度引起的偏移变化。另一方面，在如同容易被磁化的MI元件的元件情况下，其作为消除因该元件本身的磁化所引起的影响的方法是有效的。
接下来，将描述本发明的第二实施例。
在该第二实施例中的便携电话的部件结构与第一实施例中的相同，但控制部分10的偏移校准处理不同于第一实施例中的。下面，参考附图描述本实施例。
如图17所示，进行步骤Sb1和Sb2的处理。该处理与图13中所示的步骤Sa1和Sa2的处理相同。然后，控制部分10从地磁传感器30读取测量数据，在此之后，在以预定旋转角度运动之后进一步读取测量数据(步骤Sb3)(数据读取装置)。然后，通过在步骤Sb3中判断在坐标系中当前数据与先前数据之间的距离是否超过预定距离，来判断当前数据是否应被存储到RAM 14中(步骤Sb4)(数据存储判断装置)，该先前数据为来自地磁传感器30的已被存储在RAM 14中的在前一个取样。将在后面描述用于该判断的方法。当判断结果为“YES”时，流程进入到步骤Sb5，在步骤Sb5中将当前数据存储到RAM 14中(步骤Sb6)(数据存储装置)。然后，判断存储在RAM 14中的数据数目是否已经达到预定数目。如果判断结果为“NO”，由于存储在RAM 14中的数据数目还未达到预定数目，所以在等待0.1秒(步骤Sb7)之后，流程返回到步骤Sb2，以重复随后的步骤Sb2到Sb6的操作。
另一方面，当在步骤Sb4中判断结果为“NO”时，流程进入到步骤Sb7，并且在等待0.1秒后，返回到步骤Sb2，以重复随后的步骤Sb2到Sb6的操作。
另一方面，当在步骤Sb6中判断结果为“YES”时，流程进入到步骤Sb8，并执行步骤Sb8到Sb10的处理。该处理与图13所示的步骤Sa7到Sa9的处理相同。经过上述处理，结束便携电话的地磁传感器30的偏移校准操作。
接下来，将给出关于步骤Sb4中判断在步骤Sb3中从地磁传感器30读取的数据是否是应该存储到RAM 14中的数据的方法的描述。在此，假设经过判断要存储的数据为X、Y，以及在紧接获得数据X、Y之前存储到RAM 14中的数据为Xp、Yp，仅当满足如下条件时，才将数据X、Y存储到RAM 14中。
d<(Xp-X)2+(Yp-Y)2]]>…(公式23)如上所述，根据本实施例，能够避免如下问题。具体而言，可以避免这样的问题在第一实施例中，在用户几乎不移动便携电话的同时获得数据时数据会集中在某一点附近，或者用户移动便携电话的速度不是匀速的以致数据的密度变得不均匀。
在此，当测量范围为90°(地磁传感器的旋转角度)时，测量点数目优选地为20或更多，并且因此，在坐标系中测量点之间的距离要求小于罗盘圈半径的1/10。鉴于上述情况，可以设置从地磁传感器30读取数据的处理不是以每一个特定时间间隔进行的，而是通过以使测量点之间的距离小于罗盘圈半径的1/10这样的旋转角度旋转地磁传感器30来进行的。
接下来，将描述本发明的第三实施例。
在第三实施例中的便携电话的部件结构与第一或第二实施例中的部件结构相同，但控制部分10的偏移校准处理是第一与第二实施例的结合。下面，将描述这个实施例。应当注意，流程图是图13与17的结合，并且省略其说明。
在这种情况下，图13中的步骤Sa2到Sa6的处理与图17中的步骤Sb2到Sb7的处理是并行进行处理的，并且当通过上述处理其中之一而被存储在RAM 14中的数据数目超过预定数目时，执行在步骤Sa7或Sb8中的偏移估算。就预定数目而言，有必要将通过图13中处理的数据数目设定为大于通过图17中处理的数据数目。例如，最好是将前者设定为后者的10倍。
如上所述，根据本实施例，能够避免如下问题。具体而言，可以避免这样的问题即，在第二实施例中，如图16所示，当具有两轴地磁传感器的便携电话垂直于地磁摆动时，由于地磁传感器的测量值的变化并不会超过某个值，所以不能检测到该便携电话的摆动，其结果是无论经过多长的时间，数据也没有被存储到RAM 14中。
接下来，将描述本发明的第四实施例。
第四实施例中的便携电话的框图结构(图18)和操作与第一至第三实施例中的类似，但增加了作为部件的倾斜传感器81。此外，控制部分10的偏移校准处理与第二实施例中的有部分不同。下面，将参考附图对本实施例进行描述。
如图19所示，根据本实施例的便携电话安装有倾斜传感器81。作为倾斜传感器81的一个例子，例如可以是，变容式传感器临近地磁传感器30固定并具有以某一间隔彼此相对的固定电极和可动电极，其中当倾斜传感器81倾斜时，可动电极与固定电极之间的间隔变化以便形成因此改变的电容值。
接下来，参考图20所示的流程图对根据本实施例的便携电话的地磁传感器30磁偏的校准操作进行描述。由于在本实施例中便携电话的地磁传感器30的偏移校准操作中除了步骤Sc3之外的步骤(即，步骤Sc1和Sc2以及步骤Sc4到Sc10)，均与第二实施例中的步骤Sb1和Sb2以及步骤Sb4到Sb10相同，所以仅对不同之处进行描述。
具体而言，在步骤Sc3中，控制部分10以恒定的时间间隔不仅读取通过地磁传感器30对于地磁的检测结果，而且读取通过倾斜传感器81对于倾斜的检测结果。计算当前倾斜角度数据与通过倾斜传感器31先前检测的先前倾斜角度数据之间的差。如果计算出的差超过预定差，那么将地磁的当前测量数据输入到RAM 14中。
如上所述，根据本实施例，能够避免如下问题。具体而言，除了地磁垂直指向地面的情况之外，通过利用倾斜传感器81识别便携电话的摆动能够避免这样的问题即，在第二实施例中，当具有两轴地磁传感器的便携电话垂直于地磁摆动时，由于地磁传感器的测量值的变化没有超过某一值，所以不能够检测到该便携电话的摆动，这样使得无论经过多长时间数据也不会存储到RAM 14中。此外，可以使数据密度在用户摆动便携电话的范围内均匀，而无需依赖于用户摆动便携电话的速度。再者，倾斜传感器81的检测结果能够用于方位显示中倾角的校正。
在本实施例中，变容式传感器用作倾斜传感器81。然而，倾斜传感器的类型并不局限于此，其可以为任何类型。
此外，当判断估算的偏移为无效时，可以设置显示部分18a或18b来显示这样的结果。
此外，可以设置在显示估算的偏移被判断为无效之后，通过特殊键操作就能够再次进行偏移校准。
当再次进行偏移校准时，理想的是新的测量数据与存储在RAM14中的测量数据进行相互比较，并仅将适当的数据存储到RAM 14中。例如，理想的是导出偏移值与新的测量数据之间的距离以及偏移值与存储在RAM 14中的测量数据之间的距离，并将具有接近罗盘圈平均半径的距离的数据存储到RAM 14中。
虽然上面已参考附图详细描述了本发明的第一到第四实施例，但具体结构并不局限于这些实施例，而且也包括在不脱离本发明要旨的范围之内的设计变化。
下面，参考图22到31描述本发明另外的实施例。图22示出根据CDMA(码分多址)通信系统的便携通信终端(以下称为便携终端)的电子结构框图，其为具有本发明的方位检测功能的便携电子装置的一个实施例。下文中，为各参考图共用的那些部分指定了相同标号。
本实施例的便携终端1具有包括两个机壳(终端单元-1和终端单元-2)的所谓折叠式结构。具体而言，这两个机壳通过未示出的连接部分而彼此连接，以便相对于该连接部分的旋转轴能够打开和闭合终端单元-1与终端单元-2。折叠型便携终端包括普通折叠型和所谓旋转型在普通折叠型中，是从这两个单元彼此重叠的状态开始，将这两个单元垂直于便携终端的主平面(在闭合状态下终端单元-1与终端单元-2彼此重叠的平面)打开，并且以这样的方式相对于旋转轴进一步旋转；在旋转型中，终端单元-1和终端单元-2平行于便携终端的主平面旋转以便将它们打开和闭合。在本实施例中，尽管当特别区分普通折叠式和旋转型时能够区分它们两个，但是，在这里规定旋转型便携终端也包括在折叠式便携终端中。
接下来，将描述本实施例的便携终端1的电子结构。
图22所示的天线101执行发射和接收对应于未示出的无线电基站的无线电波。RF部分102执行与信号的发射与接收有关的处理。RF部分102具有局部振荡器等等。在接收时，RF部分102将预定频率的局部振荡信号与从天线101输出的接收信号混合，从而将接收信号转换为中频(IF)的接收IF信号，并将该信号输出到调制解调器部分103中。另一方面，在发射时，RF部分102将预定频率的局部振荡信号与中频的发射IF信号混合，从而将发射IF信号转换为发射频率的发射信号，并将该发射信号输出到天线101。
调制解调器部分103对接收信号执行解调处理和对要发射的信号执行调制处理。调制解调器部分103具有局部振荡器等，其将从RF部分102输出的接收IF信号转换为预定频率的基带信号，再将该基带信号转换为数字信号，并将其输出到CDMA部分104中。另一方面，调制解调器部分103将从CDMA部分104输出的发射数字基带信号转换为模拟信号，再将该模拟信号转换为预定频率的发射IF信号，并将其输出到RF部分102中。
CDMA部分104对要发射的信号执行编码处理并对接收信号执行译码处理。CDMA部分104对从调制解调器部分103输出的基带信号进行译码。另一方面，CDMA部分104对发射信号进行编码并将编码的基带信号输出到调制解调器部分103中。
声音处理部分105在通话时执行与声音有关的处理。在通话时，声音处理部分105将从麦克风(MIC)输出的模拟声音信号转换为数字信号，并将其作为发射信号输出到CDMA部分104中。另一方面，在通话时，根据通过CDMA部分104译码的声音数据的指示信号，声音处理部分105产生用于驱动扬声器(SP)的模拟驱动信号并将其输出到扬声器(SP)中。基于用户输入的声音，麦克风(MIC)产生声音信号并将其输出到声音处理部分105中。基于从声音处理部分105输出的信号，扬声器(SP)发出通话对方的声音。
GPS天线106接收从各个未示出的GPS卫星发射的无线电波，并基于该无线电波将接收信号输出到GPS接收部分107中。GPS接收部分107对该接收信号进行解调，并基于该接收信号获得GPS卫星的准确时间信息和诸如无线电波的传播时间等信息。根据获得的信息，GPS接收部分107计算到三个或者更多个GPS卫星的距离，并根据三角测量原理，计算在三维空间中的位置(经度、纬度、高度等)。
主控制部分108由CPU(中央处理器)等等形成，并控制便携终端1内部的各个部分。主控制部分108通过总线执行相对于RF部分102、调制解调器部分103、CDMA部分104、声音处理部分105、GPS接收部分107、传感器数据获得部分201(在下面描述)、ROM 109，以及RAM 110的控制信号或数据的输入/输出。ROM 109其中存储由主控制部分108执行的各种程序、在装运检验时测得的温度传感器和倾斜传感器的初始性能值。RAM 110临时存储主控制部分108处理的数据等。
ROM 109为一种在具有CPU、地磁传感器和可折叠体的便携电子装置1中使用的机器可读介质，该折叠体通过打开操作与闭合操作进行操纵并产生泄漏磁场。该机器可读介质由ROM 109组成，该ROM 109包含CPU执行的用以使便携电子装置1执行方位测量处理的方位测量程序，其将在后面详细描述。
例如，通报装置111包括扬声器、振动器、发光二极管等，并且通过使用声音、振动、光或类似的方法通报用户接收到呼叫，接收到邮件等等。计时器部分112具有计时功能并产生诸如年、月、日、星期、时间等的计时信息。主操作部分113包括用于输入字符的输入键、用于在中文字符、数字等之间进行转换的转换键、用于操作光标的光标键、电源开/关键、呼叫键、重拔键等，并输出表示用户操作结果的信号到主控制部分108。打开/闭合开关(SW)114是用于检测折叠式便携终端的打开(打开操作)开始和闭合(闭合操作)结束的开关。
传感器数据获得部分201包括用于分别在彼此垂直的X轴、Y轴以及Z轴方向上检测磁力(磁场)的磁传感器(1)到(3)；用于检测温度的温度传感器；用于检测便携终端1的倾斜的物理量传感器；以及用于对上述各个传感器的检测结果进行处理(A/D转换等)的传感器控制部分。
电子摄像部分202包括光学透镜和诸如CCD(电荷耦合器件)等摄像元件。电子摄像部分202通过摄像元件将通过光学透镜在摄像元件的摄像表面上形成的对象图像转换为模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号，以及将该数字信号输出到主控制部分108。显示部分203具有液晶显示屏等，并基于从主控制部分108输出的显示信号来显示图像、字符等。触摸板204与设置在显示部分203中的液晶显示屏的表面结合为一体。辅助操作部分205具有在显示切换中使用的按钮，等等。
在此，将描述图23中所示的功能框图。
应当注意，在同一图中所示的方位数据计算部分307对应于图22中所示的主控制部分108，以及显示装置316对应于图22中所示的显示部分203。
磁传感器部分301包括磁传感器(1)至(3)和用于在打开电源后对各个磁传感器进行初始化的传感器初始化装置(1)至(3)。因为当施加强磁场时，磁传感器(1)至(3)的磁体的磁化方向会出错，所以设置传感器初始化装置(1)至(3)，用于将磁传感器(1)至(3)复位到初始状态。
倾斜传感器部分302包括物理量传感器(倾斜传感器)、倾斜传感器初始值存储装置以及倾斜传感器校正装置。该倾斜传感器初始值存储装置在制造时预先存储表示物理量传感器输出值的偏移、灵敏度等值的初始值，倾斜传感器校正装置在测量时基于倾斜传感器初始值存储装置所存储的初始值，对物理量传感器的输出进行校正。
温度传感器部分303包括温度传感器、温度传感器初始值存储装置以及温度传感器校正装置。该温度传感器初始值存储装置用于在制造时预先存储表示温度传感器输出值的偏移、灵敏度等值的初始值，温度传感器校正装置在测量时基于温度传感器初始值存储装置所存储的初始值，对温度传感器的输出进行校正。
切换装置304在磁传感器部分301、倾斜传感器部分302以及温度传感器部分303的输出之间进行切换，并将从这些传感器部分其中之一输出的模拟信号输入到A/D转换电路305中。A/D转换电路305将该模拟信号转换为数字信号。扫描范围设置装置306为每一个传感器设置当对每一个传感器的输出电压进行量化以执行数字转换时，用作转换单位的电压范围以及量化单元(例如，对每0.1mV执行量化，等等)。
在方位数据计算部分307中，数据存储判断装置308进行与数据存储有关的处理，例如，在校准时，判断由对应于磁传感器的输出的数字信号所表示的测量数据是否应存储到存储装置中。偏移估算装置310在校准时基于获得的测量数据估算偏移(将在后面详细描述)。有效性判断装置311判断通过偏移估算装置310估算的偏移的有效性(将在后面详细描述)。存储装置309存储测量数据等。
方位计算装置312在方位计算时基于获得的测量数据计算方位。偏移去除装置313在方位计算时从获得的测量数据中去除偏移。当有必要进行测量数据的温度校正时，温度校正装置314执行相对于测量数据的温度校正。当有必要进行倾角校正时，倾角校正装置315执行相对于测量数据的倾角校正。显示装置316将通过方位计算装置312计算的方位作为图像进行显示。
在此，将详细描述方位数据计算部分307的操作。
在校准时，将从传感器数据获得部分201输出的测量数据输入到数据存储判断装置308中。数据存储判断装置308基于数据存储判断算法判断测量数据是否应被存储到存储装置309中。作为判断的结果，如果判断测量数据应被存储到存储装置309中，那么数据存储判断装置308将测量数据存储到存储装置309中。此外，数据存储判断装置308对存储在存储装置309中的测量数据的数目进行计数，并当测量数据的数目达到预定数目时，停止将测量数据存储到存储装置309中，并命令偏移估算装置310估算偏移。
当数据存储判断装置308命令估算偏移时，偏移估算装置310从存储装置309中读取测量数据，并基于偏移估算算法对该偏移进行估算。此外，偏移估算装置310将该偏移的估算结果通报有效性判断装置311。当通过偏移估算装置310通报该偏移的估算结果时，有效性判断装置311从存储装置309读取测量数据，基于有效性判断算法判断该估算偏移是否有效。当该估算偏移有效时，有效性判断装置311将该偏移存储到存储装置309中。
在方位计算时，从传感器数据获得部分201输出的测量数据输入到方位计算装置312中。该测量数据为磁数据、温度数据以及倾斜数据。方位计算装置312将磁数据与温度数据输出到偏移去除装置313中。当输入这些测量数据时，偏移去除装置313从存储装置309中读取偏移，通过从磁数据中去除偏移部分进行校正，并将校正之后的磁数据输出到方位计算装置312中。
此外，根据需要，方位计算装置312命令偏移去除装置313对磁数据执行温度校正。响应这一指令，偏移去除装置313将温度数据输出到温度校正装置314中。在校准时，温度校正装置314从存储装置309中读取温度数据，并基于当前温度与校准时的温度，对当前磁数据进行校正并将校正结果通报偏移去除装置313。根据该校正结果，偏移去除装置313在去除偏移之后将已经过温度校正的磁数据输出到方位计算装置312中。
具体而言，假定在校准时温度为TO、估算的偏移为OF、温度系统为A(这在装运检验时已测量并存储在ROM 109中)、测量时的温度为T，以及磁传感器的测量值为S0，去除偏移后的磁数据S1(已经过温度校正)通过下式给定S1＝S0-{OF+A(T-TO)}此外，根据需要，方位计算装置312执行倾斜校正。
在此，将详细描述倾斜校正。
这里，便携终端1的坐标系被定义为如图24(a)所示。具体而言，假设便携终端1的天线101的方向角为α、其仰角为β，以及扭转角(相对于天线轴的旋转角)为γ。图中所示箭头方向符号为正。此外，假设在天线方向上的单位向量为Vy，在垂直于通过终端单元2(设置天线101与磁传感器部分301侧)形成的平面(例如图24中标号99部分的平面)方向上的单位向量为Vz，以及垂直于Vy与Vz的单位向量为Vx。图中所示箭头方向为正方向。如图24(b)所示，地面坐标系由X、Y和Z表示，并且Y轴定义为北方向。
在此，假设在地面坐标系中的重力为G＝(0，0，Gz)。此外，假设在便携坐标系的重力为g＝(gx，gy，gz)。假定通过倾斜传感器能够检测到便携坐标系中的重力。当然，在地面坐标系中的重力是已知的。
然后，通过如下的公式来表达便携坐标系中重力g与地面坐标系中的重力G。
(Gx，Gy，Gz)BC＝(gx，gy，gz)其中[表达式12]B=1000cosβsinβ0-sinβcosβ]]>[表达式13]C=cosγ0-sinγ010sinγ0cosγ]]>因此，BC由如下的公式表达。
BC=cosγ0-sinγsinβsinγcosβsinβcosγcosβsinγ-sinβcoβscosγ]]>因此，在便携坐标系中的重力g由如下公式表达。
(gx,gy,gz)=(0,0,Gz)cosγ0-sinsinβsinγcosβsinβcosγcosβsin-sinβcosβcosγ]]>=Gz(cosβsinγ,-sinβ,cosβcosγ)]]>由该公式导出仰角β和扭转角γ。
β=arctan(-gygx2+gz2)]]>[表达式17]γ=arctan(gxgz)gz≥0180(deg)+arctan(gxgz)gz<0]]>根据这样导出的仰角β和扭转角γ，能够导出方向角α和地磁的仰角θ。在此，假设在便携坐标系中的地磁为h＝(hx，hy，hz)，以及在地面坐标系中的地磁为H＝(0，Hy，Hz)，则(0，Hy，Hz)ABC＝(hx，hy，hz)成立，其中[表达式18]A=cosα-sinα0sinαcosα0001]]>[表达式19]B=1000cosβsinβ0-sinβcosβ]]>[表达式20]C=cosγ0-sinγ010sinγ0cosγ]]>
因此，得到下述公式。
(0，Hy，Hz)A＝(hx，hy，hz)C-1B-1≡(hx′，hy′，hz′)因此，(hx′，hy′，hz′)＝(Hysinα，Hycosα，Hz)。由于预先导出仰角β和扭转角γ并且测得在便携坐标系中的地磁h，所以确定了(hx′，hy′，hz′)。在此，假定在地面坐标系中的地磁H已知，则导出方向角α。此外，通过如下公式也导出仰角θ。
θ=arctanhz′hx′2+hy′2]]>基于如上所述校正之后的磁数据，方位计算装置312计算方位，并将计算的方位通报显示装置316。例如，显示装置316显示表示地图上方位的信息。
接下来，将描述数据存储判断算法。
在当用户几乎不移动便携终端1使得测量数据集中在方位圈或罗盘球(下面描述)上同一点附近的同时输入数据、或者由于用户的操作速度不是匀速的而使数据密度变得不均匀的情况下，数据存储判断算法用于防止存储不能用于校准的测量数据。当获得这样的测量数据时，可以防止将其存储到存储装置309中。
当便携终端1在水平面(在此，假定通过磁传感器(1)和磁传感器(2)各自的轴形成的XY平面平行于该水平面)旋转时，转换为磁场值的磁传感器(1)的输出X以正弦波方式变化，同时转换为磁场值的磁传感器(2)的输出Y以相对于输出X具有90°相差的余弦波方式变化。假设偏移为(X0，Y0)，建立如下的关系表达式，将其称为方位圈。
(X-X0)2+(Y-Y0)2＝R2在三维情况下也建立类似的关系表达式，将其称为罗盘球。
(X-X0)2+(Y-Y0)2+(Z-Z0)2＝R2具体而言，假设刚刚存储到RAM 110中的数据为(Xp，Yp，Zp)，并且要经过存储判断的数据是(X，Y，Z)，仅当满足如下条件时，数并且要经过存储判断的数据是(X，Y，Z)，仅当满足如下条件时，数据存储判断算法才将数据(X，Y，Z)存储到RAM 110中。应当注意，值d优选地大约为方位圈半径的1/10。
d<(XP-X)2+(YP-Y)2+(ZP-Z)2]]>接下来，将描述偏移估算算法。
假设测量数据为(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)，偏移为(X0，Y0，Z0)，罗盘球的半径为R，建立如下的关系表达式。
(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)＝R2在这种情况下，最小平方误差ε定义如下的。
ε＝∑{(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)2-R2}2＝∑{(xi2+yi2+zi2)-2xiX0-2yiY0-2ziZ0+(X02+Y02+Z02)-R2}2在此，假设ai＝xi2+yi2+zi2bi＝-2xici＝-2yidi＝-2ziD＝(X02+Y02+Z02)-R2…(24)，ε由如下公式给出。
ε＝∑(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)2使最小平方误差ε最小的条件通过将ε对变量X0、Y0、Z0和D对求导来获得，并且由[表达式26]表达。这里，为简化计算，将变量D视为独立变量。

∂ϵ∂X0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)bi=0∂ϵ∂Y0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)ci=02∂ϵ∂Z0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)di=0∂ϵ∂D=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)=0]]>因此，建立如下公式。
[bb][bc][bd][b][bc][cc][cd][c][bd][cd][dd][d][b][c][d]NX0Y0Z0D=-[ab]-[ac]-[ad]-[a]]]>其中，在上述等式中使用的操作符[]表示[表达式28][m]=Σi=1Nmi,[mn]=Σi=1Nmini]]>对这些联立等式求解，导出使最小平方误差ε最小的X0、Y0、Z0和D。而且，也能够从公式(24)中导出R。
接下来，将描述有效性判断算法。
根据本算法的处理中，根据估算偏移、罗盘球(或方位圈)的半径以及存储在RAM 110中的测量数据，计算如下的值。
σ=1RNΣi=1N{(xi-x0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)2}-(Σi=1N(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)2)2N2]]>[表达式30]Wx=Max(xi)-Min(xi)R]]> Wy=Max(yi)-Min(yi)R]]>[表达32]Wz=Max(zi)-Min(zi)R]]>其中Max(xi)表示测量数据x1，…，xN之中的最大值，以及Min(xi)表示测量数据x1，…，xN之中的最小值。此外，σ表示标准偏差。根据上述值判断是否满足如下判断标准，并且当满足判断标准时，估算的偏移被判断为有效。
σ＜Fwx＞Gwy＞Gwz＞G在此，F优选地大约为0.1并且G优选地大约为1。
接下来，参考图2进一步详细描述与校准有关的操作。
在图22所示的结构实例中，各个磁传感器被布置在终端单元-2侧，终端单元-2侧是当便携终端1被打开或闭合时沿打开方向移动的侧。另一方面，当打开或闭合便携终端1时，终端单元-1通常由用户的手保持固定。在便携终端1为旋转型的情况下，磁传感器安装在打开与闭合时旋转的一侧上(参见图26)。优选的是磁传感器布置的位置接近终端单元-1与终端单元-2彼此连接的位置(当然，也可以布置在终端单元-1侧)。这是由于该位置通常远离产生磁的麦克风或扬声器所布置的位置。便携终端1设置有打开/闭合开关(SW)114，以便在打开开始与闭合结束的阶段能够识别打开/闭合操作。磁传感器部分301可以由两轴磁传感器或三轴磁传感器形成。
(1)校准方法1
首先，当通过打开/闭合开关(SW)114检测到开始打开终端单元-2时，在该时刻触发启动(步骤S101)。在这种情况下，安装有磁传感器部分301的终端单元-2已开始旋转(打开操作)，以便最后形成相对于终端单元-1的角θ(如图26所示)。
主控制部分108命令传感器控制部分通过使用各个传感器执行测量(步骤S102)。从各个传感器读取数据，并开始数据取样(步骤S103)。在此，对各个磁传感器的输出连续地取样预定时间。
然后，根据上述数据存储判断算法，判断是否将测量数据存储到RAM 110中(步骤S104)。
当在步骤S104中判断为No时，在等待0.1秒(步骤S105)之后，流程返回到步骤S102。
当在步骤S104判断为Yes时，将测量数据存储到RAM 110中(步骤S106)，并进一步判断存储在RAM 110中的测量数据的数目是否已达到预定数目(步骤S107)。
当在步骤S107中判断为No时，流程进入到步骤S105中。另一方面，当在步骤S107中判断为Yes时，停止对测量数据的取样，从RAM 110读取存储在其上的测量数据，并根据偏移估算算法来估算偏移(步骤S108)。
随后，基于上述有效性判断算法，判断估算的偏移值是否为有效值(步骤S109)。当基于该判断结果判断为Yes时，将在步骤S108中估算的偏移存储到RAM 110中，以便结束更新处理(步骤S110)。另一方面，当在步骤S109中判断为No时，结束一系列处理而不更新偏移(步骤S111)。
当在步骤S109判断为No时，例如在步骤S108中估算的偏移被判断为无效时，可以这样设计以命令用户进一步打开和闭合便携终端1或命令用户在多个方向上对便携终端1进行打开或闭合，从而进一步从各个磁传感器获得测量数据。利用这种结构，增加测量的数据数目以便提高偏移估算的精度。将命令传递给用户例如是通过利用通报装置111发出警告声音以及在显示部分203上显示给用户的命令内容来执行的。
当磁传感器部分301由两轴磁传感器形成时，执行如上所述的校准(根据校准方法1)。当磁传感器部分301由三轴磁传感器形成时，在上述校准方法1的步骤S107中判断为Yes之后，进一步执行根据如下校准方法2的校准。
(2)校准方法2随着按下主操作部分113的预定按钮(校准按钮)而开始取样。在该校准方法2中，要求用户以图27中的箭头方向摆动便携终端1(假定用户进行的这个操作预先通过使用手册等已指示给用户)。
然后，对各个磁传感器的输出连续地取样预定时间。在旋转型中，当终端单元-2相对于终端单元-1旋转以致完全打开时，移动终端单元-2以最后形成相对于便携终端1的主平面(前面已描述)的角θ。换言之，响应打开操作，可动单元-2在X、Y和Z三个轴方向上旋转而变位。从而，终端单元-2中的磁传感器部分301移动以致分别相对于这三个轴变化。当θ偶然小时，要求用户摆动便携终端1，以便获得测量数据用于补充θ的小变化。
当如上所述的数据采集完成时，根据获得的数据估算偏移。然后，用该估算的偏移更新保存在RAM 110中的偏移。
根据本次获得的偏移数据与更新之前的偏移数据之间的比较，仅当判断有必要进行偏移校正时，才可能执行上述的校准方法1与2中的偏移更新处理(分别确定该判断标准)。
可替换地，可以配置为基于根据预定标准偏移是否已达到有必要将其更新的水平(标准范围)的判断，作出是否在便携终端1打开/闭合时执行数据采集的选择。
在此，将给出关于在旋转型便携终端1中的偏移估算方法(另一个例子)的描述。
虽然根据上述的偏移估算算法能够导出偏移的估算，但是当考虑由图27所示的终端单元-1和终端单元-2形成的角θ时，也能够以如下方式将其导出。
(a)在磁传感器部分301由两轴磁传感器形成的情况当在校准方法1中取样的测量数据使用相对于横坐标轴的X传感器(用于检测在X轴方向上地磁磁力的磁传感器)值与相对于纵坐标轴的Y传感器(用于检测在垂直于X轴的Y轴方向上地磁磁力的磁传感器)值进行标绘时(例如，在XY平面上标绘成对的X传感器输出值与Y传感器输出值)，结果如图28所示。该轨迹为椭圆的一部分，并其扁平比取决于图27中的θ和在地磁与旋转平面(当通过旋转移动磁传感器时所形成的平面)之间形成的角。由于在此θ为已知，所以通过导出椭圆的扁平比和中心坐标，能够获得X、Y的偏移和地磁与旋转平面之间形成的角。
(b)在磁传感器部分301由三轴磁传感器形成的情况能够像上述(a)的两轴情况一样导出在XY平面的偏移。同样相对于在Z轴方向的偏移，当θ相对大(θ＞30°)时，如同两轴的情况，通过使用在XZ平面校准时测量数据的轨迹，能够导出Z的偏移值。然而，当θ小时，精度差。这是因为如图29所示，轨迹如此扁平以致于基本上为直线。
在这样的情况下，Z的偏移可以从校准方法2中的取样数据导出。在校准方法2中，要求用户摆动便携终端1。然而，也可以设计为当在方位测量的时候用户已改变终端的倾斜时，对磁传感器的输出取样以从而使用那些测量数据。
在如图22中所示的上述结构实例中，各个磁传感器布置在终端单元-2侧，该终端单元-2侧为当打开与闭合便携终端1时在打开方向移动的一侧。另一方面，当打开或闭合便携终端1时，单元-1通常由用户的手保持固定。换言之，假定将终端单元-2叫做盖，则磁传感器被安装在要打开和闭合的盖侧(参见图30)。优选的是像旋转型一样，磁传感器布置的位置接近终端单元-1与终端单元2彼此连接的位置。便携终端1设置有打开/闭合开关(SW)114，以便在打开开始(将终端单元-2相对于终端单元-1打开预定角度或更大角度的阶段)与闭合结束的阶段，能够识别到打开/闭合操作。在此，假定磁传感器部分301由三轴磁传感器形成。
同样，在普通折叠式便携终端的情况下，可以利用上述旋转型情况的校准方法1与校准方法2的处理过程。然而，在此校准方法2中，当对各个磁传感器的输出取样时，要求用户如图31所示摆动便携终端1。在便携终端1为如图30所示的普通折叠式的情况下，当从终端单元-1打开具有磁传感器部分301的终端单元-2时，虽然由轨迹形成的平面其本身有很大程度上的变化，但是在垂直于该轨迹的方向(X方向)上变化小，因此，为了在该方向上出现相当大的变化，要求用户以图31中所示箭头方向摆动便携终端1，从而获得测量数据。
如上所述，当便携终端1为普通折叠式便携终端时，根据校准方法1获得的测量数据，能够估算Y轴与Z轴方向的偏移。根据通过上述校准方法2获得的测量数据，能够估算X轴方向上的偏移。通过使用在方位测量的时候用户改变方向时所获得的那些测量数据，也可以对偏移进行估算。
应当注意上述的流程操作只是一个实例，因此本发明并不局限于上述处理流程。
上面已参考附图给出关于本发明的实施例的描述。然而，不用说，具体结构并不局限于这些实施例，而且还包括不脱离本发明实质的范围内的结构。
在上述的实例中，是在用户打开便携终端的时刻执行校准的，但是也可以在便携终端闭合之后执行校准。这是因为紧随着闭合便携终端之后，用户做出诸如将便携终端放入袋里或将其放在桌上等动作，致使在便携终端闭合之后不久，其方向变化。因此，可以在这段期间之内对磁传感器的输出取样，并根据那些测量数据估算偏移。
此外，在用户打开和闭合便携终端的时刻，可以一直执行校准，或可以向用户确认在打开和闭合时是否开始校准。
接下来的描述指向用于补偿便携终端装置中产生的泄漏磁场的方法与装置。
在图22中所示的结构实例中，各个磁传感器被布置在打开方向上移动的终端单元-2侧。另一方面，在打开或闭合便携终端1时，单元-1通常由用户的手保持固定。假定将终端单元-2叫做盖，磁传感器被安装在要打开和闭合的盖侧(参见图32)。虽然磁传感器布置的位置优选的是接近终端单元-1与终端单元-2彼此连接的部分(当然，也可以布置在终端单元-1侧)，但是也可以位于其他任何部分。便携终端1设置有打开/闭合开关(SW)114，以便在打开开始与闭合结束的阶段能够识别打开/闭合操作。在此，假定磁传感器部分301由三轴磁传感器形成。
(1)校准方法结合图25描述基本校准方法。首先，当通过打开/闭合开关(SW)114检测到终端单元-2闭合结束时，在该时刻触发启动(步骤S101)。在此之后，用户做出诸如将便携终端1放入袋中或放在桌上等动作。因此，在便携终端1闭合之后不久，其本身方向变化。
主控制部分108命令传感器控制部分通过使用各个传感器以执行测量(步骤S102)，从各个传感器读取数据，并开始数据取样(步骤S103)。在此，对各个磁传感器的输出连续地取样预定时间。当在XYZ空间标绘这样取样的测量数据时，数据点散布在某个球面上。
然后，根据上述数据存储判断算法，判断是否将测量数据存储到RAM 110中(步骤S104)。
当在步骤S104判断为No时，在等待0.1秒(步骤S105)之后，流程返回到步骤S102。
当在步骤S104判断为Yes时，将测量数据存储到RAM 110中(步骤S106)，并进一步判断存储在RAM 110中的测量数据数目是否已达到预定数目(步骤S107)。
当在步骤S107判断为No时，流程进入到步骤S105中。另一方面，当在步骤S107判断为Yes时，停止对测量数据的取样，从RAM 110中读取存储在其上的测量数据，并根据上述偏移估算算法来估算偏移(步骤S108)。
随后，基于上述有效性判断算法，判断估算的偏移是否为有效值(步骤S109)。当基于该判断结果判断为Yes时，将步骤S108中估算的偏移存储到RAM 110中，以便结束临时更新处理(步骤S110)。另一方面，当在步骤S109中判断为No时，结束一系列处理而不更新偏移(步骤S111)。
根据本次获得的偏移数据与更新之前的偏移数据之间的比较，仅当判断有必要进行偏移校正时，才可能执行上述的校准方法中的偏移(临时)更新处理(分别确定该判断标准)。
可替换地，可以配置为基于根据预定标准判断偏移是否已达到有必要将其更新的水平(或标准范围)，作出是否在便携终端1的打开/闭合时执行数据采集的选择。
在此，将描述校准方法的另一个实例。
一般而言，由于在便携终端1闭合之后，并不确定用户的动作，如果如上所述在XYZ空间标绘在步骤S103中取样的测量数据，那么存在数据点集中在特定平面上的情况。例如，当数据集中在XY平面上时，即使通过导出方位球的中心，也不能根据那些数据准确地导出Z的值。
在这种情况下，根据上述数据存储判断算法，能够防止将不能够用于校准的测量数据存储到存储装置309中。然而，同样在这种情况下，将测量数据存储到存储装置309中，并根据上述偏移估算算法来估算偏移。接着，作为有效性判断算法，导出方位球半径的最小平方误差，然后当偏移在Z轴方向移动一定量时，进一步导出最小平方误差。当在这种情况下的这两个最小平方误差之间的差小于预定值时，相对于Z轴的偏移为无效，并且仅临时更新相对于X轴与Y轴的偏移。
接下来，将描述泄漏磁场的校正。
如上所述导出的偏移是在便携终端1被闭合的状态下导出的偏移。一般而言，扬声器、麦克风等安装在诸如便携电话等便携终端中，并且在其中使用永磁体。存在一种情况，即由来自永磁体的泄漏磁场施加到磁传感器偏移上的影响在便携终端1闭合的状态与其打开的状态之间是不同的。在这种情况下，有必要校正对应于这样的差别之前导出的偏移。
通常，当打开便携终端1时确定该操作。此外，已知并入的永磁体与磁传感器之间的位置关系。当在打开便携端1的时候(例如，从开始打开便携终端1起)对磁传感器的输出取样、并在XYZ空间标绘测量数据时，通过测量数据在XYZ空间描绘的曲线是有界限的，并且当永磁体的磁化强度、地磁与便携终端1之间的相对角以及地磁的强度被确定时，确定是唯一的。
在此假定磁化方向为Z方向，通过永磁体在地磁传感器周围形成具有磁化M的磁场由如下公式表示。应当注意，当永磁体的位置被给定作为原点时，x、y和z是地磁传感器的坐标。此外，Hx表示磁场的X分量，Hy表示磁场的Y分量，以及Hz表示磁场的Z分量。
HX=14πμ03M·x·z(x2+y2+z2)52]]>[表达式34]Hy=14πμ03M·y·z(x2+y2+z2)52]]>[表达式35]HZ=14πμ0(3M·z2(x2+y2+z2)52-M(x2+y2+z2)32)]]>现在，已知x、y和z为便携终端1的打开/闭合角θ(参见图32)的函数。而且，安装在终端单元-2中的地磁传感器相对于终端单元-1部分的相对方向作为θ的函数也被导出。此外，地磁相对于终端单元-1部分的相对方向与强度也是已知的。因此，基于打开/闭合便携终端1时的地磁，地磁传感器的输出变化也是已知的。
在此，对于便携终端1从闭合状态到完全打开状态的运动期间磁场的变化作出模拟。该模拟使用的公式表示由永磁体在地磁传感器周围产生具有磁化的磁场。当模拟来自永磁体的磁场的Hy1与Hz1之间的关系、来自地磁磁场的Hy2与Hz2之间的关系，以及每一个均为来自永磁体磁场和来自地磁磁场之和的Hy3(＝Hy1+Hy2)与Hz3(Hz1+Hz2)之间的关系时，该模拟结果例如会变成如图33中所示。在该图中，第一曲线表示来自地磁磁场的Hy2与Hz2之间的关系，第二曲线表示来自永磁体磁场的Hy1与Hz1之间关系，以及第三曲线表示每一个均为来自永磁体磁场和来自地磁磁场之和的Hy3与Hz3之间的关系。图33表示Hy和Hz值的模拟变化。也可以进行包括Hx以及Hy和Hz的扩展模拟。
在图33中，曲线2与3随着磁化M的变化而变化。这里，使用作为参数的磁化M对曲线3进行拟合，以使曲线3沿着密集的测量数据被拟合，该测量数据是在便携终端1打开操作过程期间连续地从地磁传感器中获得的，从而获得磁化M。
接下来，基于获得的磁化M，进行如下计算即，计算便携终端1闭合的状态下的磁场值，以及计算便携终端1打开状态下磁场的另一个值。在便携终端1从闭合状态改变到完全打开状态的同时，来自永磁体的磁场也在变化。磁场的变化由具有获得的磁化M的曲线2表示。这里，曲线2的相对的端点对应于来自在便携终端1完全打开状态下观测的磁体的磁场，来自在便携终端1闭合状态下观测的磁体的磁场。因此，计算在曲线2的相对的端点具有获得磁化M的磁场值，以获得在便携终端1闭合状态下的磁场值，以及在便携终端1完全打开状态下的磁场值。
此外，计算在便携终端1闭合状态下的磁场值与在便携终端1完全打开状态下的磁场值之间的差。该差值对应于来自具有磁化M的磁体对地磁传感器影响的磁场值。
最后，从先前在便携终端1闭合状态下估算的偏移值中减去该计算差，从而补偿泄漏磁场并正式地更新偏移。
如上所述，当在便携终端1闭合的状态下执行磁传感器的校准、接着用户打开便携终端1时，进一步执行偏移的泄漏磁场校准，以便实现更精确的校准而无需迫使用户执行特殊操作。
在上述中，便携终端1的主控制部分108执行估算偏移和泄漏磁场校正的处理。然而，可以配置为在传感器数据获得部分(磁传感器装置)115中设置用于执行这种处理的处理部分，将指示便携终端1已被闭合的闭合信号从主控制部分108输送到传感器数据获得部分115，并且响应该闭合信号，传感器数据获得部分115执行上述偏移估算处理，同时，将指示便携终端1已被打开的打开信号从主控制部分108输送到传感器数据获得部分115，并且响应该打开信号，传感器数据获得部分115执行上述泄漏磁场校正处理。
权利要求
1.一种测量装备在便携信息终端装置中的地磁传感器磁偏的方法，所述地磁传感器在坐标系的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度，并受磁化影响而引起磁偏，所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出并获得所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点表示；偏移估算步骤，其根据所述地磁场的多个测量数据，估算所述地磁传感器磁偏的偏移值，所述偏移值在坐标系中由偏移点表示；平均值计算步骤，其计算对应于所述偏移值的偏移点和对应于用于估算偏移值的多个测量数据的多个数据点之间的距离，并进一步计算偏移点与多个数据点之间已计算出的距离的平均值；标准偏差计算步骤，其根据已计算出的距离平均值来计算已计算出的距离的标准偏差；以及有效性判断步骤，其根据计算出的标准偏差，判断估算的偏移值的有效性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述便携信息终端装置具有第一存储器和第二存储器，并且所述数据测量步骤连续地从所述地磁传感器获得所述测量数据，所述方法进一步包括数据存储步骤，其将通过所述数据测量步骤连续获得的所述测量数据存储到所述第一存储器中，以便所述偏移估算步骤从所述第一存储器中读取多个测量数据，并根据从所述第一存储器中读取的所述多个测量数据来估算所述磁偏的偏移值；以及偏移存储步骤，其当估算的偏移值的有效性通过所述有效性判断步骤被确认时，将所述估算的偏移数据存储在所述第二存储器中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述便携信息终端装置具有用于存储所述测量数据的第一存储器和用于存储所述偏移值的第二存储器，并且所述数据测量步骤连续地获得包括先前测量数据和当前测量数据在内的测量数据，所述方法进一步包括距离计算步骤，其计算对应于所述当前测量数据的当前数据点与对应于所述先前测量数据的先前数据点之间的距离，所述先前测量数据已被存储在所述第一存储器中；判断步骤，其判断所述当前数据点与所述先前数据点之间的计算距离是否大于预定距离；数据存储步骤，其当确定计算出的距离大于预定距离时，将所述当前测量数据存储在所述第一存储器中，从而通过重复所述距离计算步骤、所述判断步骤和所述数据存储步骤的过程，将测量数据累积到所述第一存储器中，以便当存储在所述第一存储器中的测量数据数目达到预定数目时，所述偏移估算步骤从所述第一存储器中读取多个所述测量数据，并且根据从所述第一存储器中读取的多个所述测量数据估算所述磁偏的偏移值；以及偏移存储步骤，其当估算的偏移值的有效性通过所述有效性判断步骤被确认时，将所述估算的偏移数据存储在所述第二存储器中。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当通过所述有效性判断步骤判断所述估算的偏移值为无效时通报用户的通报步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括多个测量数据互相比较的比较步骤，所述多个测量数据中的每一个都用于估算偏移值并且所述多个测量数据中的每一个均由对应于坐标系的一组轴的一组坐标分量来表示，以便针对所述测量数据在每一个轴的坐标分量进行比较以获得每一个轴的坐标分量的最大值与最小值之间的差，其中，所述有效性判断步骤除了根据所述计算出的标准偏差之外，还根据获得的每一个轴的坐标分量的最大值与最小值之间的差来判断所述估算的偏移值的有效性。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据测量步骤测量所述地磁传感器的输出，所述地磁传感器是从包括巨磁阻装置、隧道磁阻装置、永磁阻装置、霍尔装置、磁阻抗装置以及磁通量闸门传感器中选出的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据测量步骤测量所述地磁传感器的输出，所述地磁传感器在二维坐标系的两个轴上或三维坐标系的三个轴上具有磁灵敏度，以便每一个测量数据均由二维坐标系或三维坐标系中的数据点来表示。
8.一种测量装备在具有存储器的便携信息终端装置中的地磁传感器磁偏的方法，所述地磁传感器在坐标系中的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据和当前测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据均由坐标系中的数据点来表示；距离判断步骤，其计算对应于所述当前测量数据的当前数据点与对应于已存储在所述存储器中的所述先前测量数据的先前数据点之间的距离，并判断已计算出的所述当前数据点与所述先前数据点之间的距离是否大于预定距离；数据存储步骤，其当确定已计算出的距离大于预定距离时，将所述当前测量数据存储在所述存储器中，从而将所述测量数据累积在所述存储器中，以及偏移估算步骤，其从所述存储器中读取所述多个测量数据，并根据从所述存储器中读取的所述多个测量数据估算所述磁偏的偏移值。
9.一种测量装备在具有存储器和倾斜传感器的便携信息终端装置中的地磁传感器磁偏的方法，所述地磁传感器在二维坐标系的二个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述倾斜传感器检测所述便携信息终端装置的倾角，所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据和后续测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据；倾斜测量步骤，其测量所述倾斜传感器的输出并连续地提供多个角度数据，所述多个角度数据表示便携信息终端装置的倾角并包括与先前测量数据同时测量的先前角度数据和与后续测量数据同时测量的后续角度数据；数据存储步骤，其当通过所述后续角度数据表示的便携信息终端装置的倾角与通过所述先前角度数据表示的便携信息终端装置的另一个倾角之间的差大于预定差时，将所述后续测量数据存储到所述存储器中，从而通过重复所述数据测量步骤、所述倾斜测量步骤以及所述数据存储步骤的过程，将所述测量数据累积在所述存储器中；以及偏移估算步骤，其从所述存储器中读取多个累积的测量数据，并根据从所述存储器中读取的所述多个累积的测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，当在所述存储器中累积的测量数据数目达到预定数目时，所述偏移估算步骤从所述存储器中读取所述多个累积的测量数据来估算偏移值，所述方法进一步包括平均值计算步骤，其计算在二维坐标系中定义的、对应于估算的偏移值的偏移点与在二维坐标系中定义的、对应于用于估算所述偏移值的多个测量数据的多个数据点之间的距离，并进一步计算已计算出的所述偏移点与所述多个数据点之间的距离的平均值；标准偏差计算步骤，其根据已计算出的距离平均值来计算已计算出的距离的标准偏差；有效性判断步骤，其根据计算出的标准偏差来判断估算的偏移值的有效性；以及偏移存储步骤，其当估算的偏移值的有效性通过所述有效性判断步骤被确认时，存储所述估算的偏移数据。
11.一种测量装备在具有存储器的便携信息终端装置中的地磁传感器磁偏的方法，所述地磁传感器具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并根据所述地磁传感器的输出连续地提供所述地磁场的测量数据；数据存储步骤，其将所述测量数据存储在所述存储器中；以及偏移估算步骤，其当存储在所述存储器中的测量数据的数目达到预定数目时，从所述存储器中读取所述测量数据，并基于从所述存储器中读取的预定数目的测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
12.一种在具有地磁传感器和折叠体的便携电子装置中执行的方位测量方法，所述折叠体通过打开操作与闭合操作进行操纵，所述方法包括以下步骤使用所述地磁传感器测量具有一定偏移的地磁，并输出所述地磁的测量数据，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差；基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；检测所述折叠体的打开操作或闭合操作；当检测到所述折叠体的打开操作或闭合操作中的任何一个操作时，开始从所述地磁传感器获得一系列的测量数据；根据获得的测量数据系列估算偏移值；以及设定所述偏移的估算值，所述偏移的估算值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差。
13.一种测量地磁传感器磁偏的方法，所述地磁传感器在坐标系XYZ的X、Y和Z轴上具有对地磁的磁灵敏度并且受磁化影响而引起磁偏，所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并获得所述地磁的多个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)；以及偏移估算步骤，其根据所述地磁的所述多个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)，估算所述地磁传感器磁偏的偏移值(X0，Y0，Z0)，其中，所述偏移值(X0，Y0，Z0)通过步骤(1)到(6)来估算(1)假定在所述坐标系XYZ中，所述地磁传感器的罗盘球具有半径R，并为每一个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)构造等式(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)＝R2；(2)为上述等式定义平方误差ε；ε＝∑{(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)2-R2}2＝∑{(xi2+yi2+zi2)-2xiX0-2yiY0-2ziZ0+(X02+Y02+Z02)-R2}2(3)形成如下的平方误差ε；ε＝∑(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)2其中，ai＝xi2+yi2+zi2，bi＝-2xi，ci＝-2yi，di＝-2zi和D＝(X02+Y02+Z02)-R2；(4)如下所示，将ε对变量X0、Y0、Z0和D求导，用于将平方误差ε设定到最小；∂ϵ∂X0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)bi=0∂ϵ∂Y0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)ci=0∂ϵ∂Z0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)di=0∂ϵ∂D=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)=0]]>(5)通过进行上述求导计算获得如下联立等式，其中，为了简化计算，将变量X0、Y0、Z0和D视为ε的独立变量；[bb][bc][bd][b][bc][cc][cd][c][bd][cd][dd][d][b][c][d]NX0Y0Z0D=-[ab]-[ac]-[ad]-[a]]]>其中，在上述等式中使用的操作符[]表示[m]=Σi=1Nmi,[mn]=Σi=1Nmini]]>(6)求解这些联立等式以导出估算的偏移(X0，Y0，Z0)。
14.一种在便携电子装置中执行的方位检测方法，所述便携电子装置具有地磁传感器和通过打开操作与闭合操作来操纵的折叠体，并且所述便携电子装置产生泄漏磁场，所述方法包括以下步骤使用所述地磁传感器测量具有偏移的地磁场，并输出所述地磁场的测量数据，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差；基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；从所述地磁传感器获得多个测量数据，并根据获得的测量数据估算所述偏移的值，所述偏移值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差；检测所述折叠体的打开操作；当检测到所述折叠体的打开操作时，计算由所述便携电子装置产生的泄漏磁场的值；以及从所述偏移的估算值中减去所述泄漏磁场的计算值，从而从所述偏移的估算值中去除所述泄漏磁场的影响。
15.一种用于测量装备在便携信息终端中的地磁传感器磁偏的装置，所述地磁传感器在坐标系中的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述装置包括数据测量部分，其测量所述地磁传感器的输出并获得所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点表示；偏移估算部分，其根据所述地磁场的多个测量数据，估算所述地磁传感器磁偏的偏移值，所述偏移值在坐标系中由偏移点表示；平均值计算部分，其计算对应于所述偏移值的偏移点和对应于用于估算偏移值的多个测量数据的多个数据点之间的距离，并进一步计算偏移点与多个数据点之间已计算出的距离的平均值；标准偏差计算部分，其根据已计算出的距离平均值来计算已计算出的距离的标准偏差；以及有效性判断部分，其根据计算出的标准偏差，判断估算的偏移值的有效性。
16.一种用于测量装备在便携信息终端中的地磁传感器磁偏的装置，所述地磁传感器在坐标系的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述装置包括数据测量部分，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据与当前测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点来表示；距离判断部分，其计算对应于所述当前测量数据的当前数据点与对应于已存储在所述存储器中的所述先前测量数据的先前数据点之间的距离，并判断已计算出的所述当前数据点与所述先前数据点之间的距离是否大于预定距离；数据存储器，其当确定已计算出的距离大于预定距离时，存储所述当前测量数据，从而累积所述测量数据；以及偏移估算部分，其从所述数据存储器中读取所述多个测量数据，并根据从所述数据存储器中读取的所述多个测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
17.一种用于测量装备在具有倾斜传感器的便携信息终端中的地磁传感器磁偏的装置，所述地磁传感器在二维坐标系的二个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述倾斜传感器检测所述便携信息终端的倾角，所述装置包括数据测量部分，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据和后续测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据；倾斜测量部分，其测量所述倾斜传感器的输出，并连续地提供多个角度数据，所述多个角度数据表示所述便携信息终端的倾角并包括与先前测量数据同时测量的先前角度数据和与后续测量数据同时测量的后续角度数据；数据存储器，其当通过所述后续角度数据表示的便携信息终端的倾角与通过所述先前角度数据表示的便携信息终端的另一个倾角之间的差大于预定差时，存储所述后续测量数据，从而通过重复地操作所述数据测量部分与所述倾斜测量部分来累积所述测量数据；以及偏移估算部分，其从所述数据存储器中读取多个累积的测量数据，并根据从所述数据存储器中读取的所述多个累积测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
18.一种用于测量装备在便携信息终端中的地磁传感器磁偏的装置，所述地磁传感器具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述装置包括数据测量部分，其测量所述地磁传感器的输出，并根据所述地磁传感器的输出连续地提供所述地磁场的测量数据；数据存储器，其存储所述测量数据；以及偏移估算部分，其当存储在所述数据存储器中的测量数据数目达到预定数目时，从所述数据存储器中读取所述测量数据，并基于从所述数据存储器中读取的预定数目的测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
19.一种具有通过打开操作与闭合操作进行操纵的折叠体的便携电子装置，包括方位检测部分，其具有用于测量有偏移的地磁并输出所述地磁的测量数据的地磁传感器，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差，并基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；打开/闭合检测部分，其检测所述折叠体的打开操作或闭合操作；以及控制部分，其当检测到打开操作或闭合操作中的任何一个操作时作出响应，以开始从所述地磁传感器获得一系列的测量数据，然后根据获得的测量数据系列估算偏移值，并设定所述偏移的估算值，所述偏移的估算值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差。
20.根据权利要求19所述的便携电子装置，其中所述折叠体包括连接在一起的一对单元并通过打开操作与闭合操作彼此打开和闭合，并且其中所述打开/闭合检测部分物理地检测所述一对单元的打开与闭合，用以检测所述打开操作与所述闭合操作。
21.根据权利要求20所述的便携电子装置，其中所述一对单元包括固定单元和可动单元，所述固定单元在所述打开操作中通常保持固定，所述可动单元响应所述打开操作而相对于所述固定单元移动，并且其中所述地磁传感器被安装在所述可动单元中。
22.根据权利要求21所述的便携电子装置，进一步包括显示装置，所述显示装置显示与所述便携电子装置的操作有关的信息并被安装在所述可动单元中。
23.根据权利要求19所述的便携电子装置，其中所述折叠体包含产生可能引起所述地磁传感器偏移的磁力的磁源，并且其中所述地磁传感器设置在所述折叠体中远离所述磁源的位置，这样的设置方式为的是减小所述磁源的磁影响。
24.根据权利要求19所述的便携电子装置，进一步包括有效性判断部分，其判断偏移的估算值的有效性；通报部分，其当所述偏移的估算值通过所述有效性判断部分被判断为无效时进行操作，用以提示用户再次执行所述打开操作或所述闭合操作。
25.根据权利要求19所述的便携电子装置，进一步包括有效性判断部分，其判断所述偏移的估算值的有效性；通报部分，其当所述偏移的估算值通过有效性判断部分被判断为无效时进行操作，用以提示用户在将所述折叠体以不同方向放置的同时进一步执行所述打开操作和所述闭合操作。
26.根据权利要求19所述的便携电子装置，其中所述折叠体为旋转型，其具有在打开操作或闭合操作中旋转的部分。
27.根据权利要求26所述的便携电子装置，其中所述地磁传感器在彼此正交的三个轴上测量地磁，并且其中所述旋转型折叠体包括连接在一起以通过打开操作和闭合操作彼此打开和闭合的一对固定单元和可动单元，所述固定单元在所述打开操作中通常保持固定，并且所述可动单元响应所述打开操作而旋转以在三个轴的方向上变位。
28.一种用于测量地磁传感器磁偏的装置，所述地磁传感器在坐标系XYZ中的X、Y和Z轴上具有对地磁的磁灵敏度并且受磁化影响而引起磁偏，所述装置包括数据测量部分，其测量所述地磁传感器的输出，并获得所述地磁的多个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)；以及偏移估算部分，其根据所述地磁的多个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)，估算所述地磁传感器磁偏的偏移值(X0，Y0，Z0)，其中所述偏移值(X0，Y0，Z0)通过如下算法(1)到(6)来估算(1)假定在所述坐标系XYZ中，所述地磁传感器的罗盘球具有半径R，并为每一个测量数据(xi，yi，zi)(i＝1，…，N)构造等式(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)＝R2；(2)为上述等式定义平方误差ε；ε＝∑{(xi-X0)2+(yi-Y0)2+(zi-Z0)2-R2}2＝∑{(xi2+yi2+zi2)-2xiX0-2yiY0-2ziZ0+(X02+Y02+Z02)-R2}2(3)形成如下的平方误差ε；ε＝∑(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)2其中，ai＝xi2+yi2+zi2，bi＝-2xi，ci＝-2yi，di＝-2zi和D＝(X02+Y02+Z02)-R2；(4)如下所示，将ε对变量X0、Y0、Z0和D求导，用于将平方误差ε设定到最小；∂ϵ∂X0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)bi=0∂ϵ∂Y0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)ci=0∂ϵ∂Z0=2Σ(ai+biX0+ciY0+diZ0+D)di=0∂ϵ∂D=2Σ(ai+biX0+ciy0+diZ0+D)=0]]>(5)通过执行上述求导计算获得如下联立等式，其中，为了简化该计算，将变量X0、Y0、Z0和D视为ε的独立变量；[bb][bc][bd][b][bc][cc][cd][c][bd][cd][dd][d][b][c][d]NX0Y0Z0D=-[ab]-[ac]-[ad][a]]]>其中，在上述等式中使用的操作符[]表示[m]=Σi=1Nmi,[mn]=Σi=1Nmini]]>(6)对这些联立等式求解以导出所述估算偏移(X0，Y0，Z0)。
29.一种具有通过打开操作与闭合操作进行操纵的折叠体、并产生泄漏磁场的便携电子装置，包括方位检测部分，其具有用于测量有偏移的地磁场并输出所述地磁场的测量数据的地磁传感器，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差，并且所述方位检测部分基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；偏移估算部分，其从所述地磁传感器获得多个测量数据，并且根据获得的测量数据估算所述偏移的值，所述偏移值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差；操作检测部分，其检测所述折叠体的打开操作；以及泄漏磁场去除部分，其当检测到所述折叠体的打开操作时进行操作以计算在所述折叠体中产生的所述泄漏磁场的值，并从所述偏移的估算值中减去所述泄漏磁场的计算值，从而从所述偏移的估算值中去除所述泄漏磁场的影响。
30.根据权利要求29所述的便携电子装置，其中，所述折叠体包括连接在一起的一对单元以通过打开操作与闭合操作彼此打开和闭合，并且其中操作检测部分物理地检测所述一对单元的打开，用以检测所述打开操作。
31.根据权利要求29所述的便携电子装置，其中，当检测到所述折叠体的打开操作时，所述泄漏磁场去除部分进行操作以从所述地磁传感器获得一系列的测量数据，并基于获得的测量数据来计算所述泄漏磁场的值。
32.根据权利要求29所述的便携电子装置，其中所述操作检测部分进一步检测所述折叠体的闭合操作，并且其中当检测到所述闭合操作时所述偏移估算部分进行操作以开始从所述地磁传感器获得一系列测量数据，并根据获得的测量数据系列来估算所述偏移的值。
33.一种装备在便携电子装置中的磁传感器设备，所述便携电子装置具有通过打开操作与闭合操作进行操纵的折叠体并且产生泄漏磁场，所述磁传感器设备包括方位检测部分，其具有用于测量有偏移的地磁场并输出所述地磁场的测量数据的地磁传感器，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差，并且所述方位检测部分基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；偏移估算部分，其从所述地磁传感器获得多个测量数据，并且根据获得的测量数据估算所述偏移的值，所述偏移值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差；以及泄漏磁场去除部分，其对所述折叠体的打开操作进行响应以计算在所述折叠体中产生的所述泄漏磁场的值，并从估算的偏移值中减去所述泄漏磁场的计算值，从而从所述偏移的估算值中去除所述泄漏磁场的影响。
34.一种用在具有CPU和地磁传感器的便携信息终端装置中的机器可读介质，所述地磁传感器在坐标系的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述介质包含通过CPU执行的程序指令，以使便携信息终端装置执行测量地磁传感器磁偏的方法，其中所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出并获得所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点表示；偏移估算步骤，其根据所述地磁场的多个测量数据，估算所述地磁传感器磁偏的偏移值，所述偏移值在坐标系中由偏移点表示；平均值计算步骤，其计算对应于所述偏移值的偏移点和对应于用于估算偏移值的多个测量数据的多个数据点之间的距离，并进一步计算偏移点与多个数据点之间已计算出的距离的平均值；标准偏差计算步骤，其根据已计算出的距离平均值来计算已计算出的距离的标准偏差；以及有效性判断步骤，其根据计算出的标准偏差，判断估算的偏移值的有效性。
35.一种用在具有CPU、存储器以及地磁传感器的便携信息终端装置中的机器可读介质，所述地磁传感器在坐标系的多个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述介质包含通过CPU执行的程序指令，以使便携信息终端装置执行测量地磁传感器磁偏的方法，其中所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据和当前测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据，每一个测量数据在坐标系中均由数据点表示；距离判断步骤，其计算对应于所述当前测量数据的当前数据点与对应于已存储在所述存储器中的所述先前测量数据的先前数据点之间的距离，并判断已计算出的所述当前数据点与所述先前数据点之间的距离是否大于预定距离；数据存储步骤，其当确定已计算出的距离大于预定距离时，将所述当前测量数据存储在所述存储器中，从而将所述测量数据累积在所述存储器中；以及偏移估算步骤，其从所述存储器中读取多个所述测量数据，并根据从所述存储器中读取的所述多个测量数据估算所述磁偏的偏移值。
36.一种用在具有CPU、存储器、地磁传感器和倾斜传感器的便携信息终端装置中的机器可读介质，所述地磁传感器在二维坐标系的两个轴上具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏，所述倾斜传感器检测所述便携信息终端装置的倾角，所述介质包含由CPU执行的程序指令，以使便携信息终端装置执行测量地磁传感器磁偏的方法，其中所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并连续地提供包括先前测量数据和后续测量数据在内的所述地磁场的多个测量数据；倾斜测量步骤，其测量所述倾斜传感器的输出并连续地提供多个角度数据，所述多个角度数据表示便携信息终端装置的倾角并包括与先前测量数据同时测量的先前角度数据和与后续测量数据同时测量的后续角度数据；数据存储步骤，其当由所述后续角度数据表示的便携信息终端装置的倾角与由所述先前角度数据表示的便携信息终端装置的另一个倾角之间的差大于预定差时，将所述后续测量数据存储在所述存储器中，从而通过重复所述数据测量步骤、所述倾斜测量步骤以及所述数据存储步骤的过程，将所述测量数据累积在所述存储器中；以及偏移估算步骤，其从所述存储器中读取多个累积的测量数据，并根据从所述存储器中读取的所述多个累积的测量数据估算所述磁偏的偏移值。
37.一种用在具有CPU、存储器和地磁传感器的便携信息终端装置中的机器可读介质，所述地磁传感器具有对地磁场的磁灵敏度并且受磁化影响而引起磁偏，所述介质包含由CPU执行的程序指令，以使便携信息终端装置执行测量地磁传感器磁偏的方法，其中所述方法包括数据测量步骤，其测量所述地磁传感器的输出，并根据所述地磁传感器的输出连续地提供所述地磁场的测量数据；数据存储步骤，其将所述测量数据存储到所述存储器中；以及偏移估算步骤，其当存储在所述存储器中的测量数据的数目达到预定数目时，从所述存储器中读取所述测量数据，并基于从所述存储器中读取的预定数目的测量数据来估算所述磁偏的偏移值。
38.一种用在具有CPU、地磁传感器和折叠体的便携电子装置中的机器可读介质，所述折叠体通过打开操作与闭合操作进行操纵并且产生泄漏磁场，所述机器可读介质包含通过CPU执行的方位测量程序，以使便携电子装置执行包括如下步骤的方位测量处理操作所述地磁传感器，用于测量具有一定偏移的地磁场并输出所述地磁场的测量数据，这样使得所述测量数据可能包含由于所述偏移而造成的误差；基于来自所述地磁传感器的测量数据来检测方位方向；从所述地磁传感器获得多个测量数据，并根据所述获得的测量数据来估算所述偏移的值，所述偏移值用于校正在检测方位方向期间包含在所述测量数据中的误差；检测所述折叠体的打开操作；当检测到所述折叠体的打开操作时，计算从所述折叠体产生的泄漏磁场的值；从所述偏移的估算值中减去所述泄漏磁场的计算值，从而从所述偏移的估算值中去除所述泄漏磁场的影响。
全文摘要
一种为测量装备在具有存储器的便携信息终端装置中的地磁传感器磁偏而设计的方法。该地磁传感器具有对地磁场的磁灵敏度并受磁化影响而引起磁偏。在本方法中，测量地磁传感器的输出，以根据地磁传感器的输出连续地提供地磁场的测量数据。将测量数据存储到存储器中。当存储在存储器中的测量数据的数目达到预定数目时，从存储器中读取测量数据，并基于从存储器中读取的预定数目的测量数据来估算磁偏的偏移值。
文档编号G01C17/30GK1715834SQ200510078958
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月13日 优先权日2004年6月11日
发明者佐藤秀树, 二桥聡之 申请人:雅马哈株式会社