专利名称：地磁检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及地磁检测装置，该地磁检测装置具备在校准后产生偏差时的修正机构。
背景技术：
在地磁检测装置中，因周边部件的磁化等的影响，在磁传感器的输出上除了地磁量以外，还施加有偏移。因此，在进行地磁陀螺的角速度或方位计算等时，首先，进行用于求出磁传感器的输出的基准点(地磁向量的原点)的校准，通过所述校准进行偏移修正(参照下述专利文献)。然而，所述偏移在校准结束后，因外部环境的影响(例如温度的影响或周边的磁场的影响)而存在产生偏离的问题。在下述专利文献所记载的发明中，如上所述，关于在校准后产生偏差时对所述偏差进行修正的机构未进行记载。并且，当产生偏差时，存在无法稳定且高精度地进行角速度、方位计算或者进行了误检测的问题。现有技术文献专利文献专利文献1 国际公开第2007/U9653号专利文献2 日本特开2007-107921号公报专利文献3 日本特开2007-139715号公报
发明内容
因此，本发明用于解决上述现有的问题，其目的在于提供一种地磁检测装置，其具备能够对校准后产生的偏差进行修正的修正机构。本发明中的地磁检测装置的特征在于，具有磁传感器，其由两轴以上构成；控制部，其具备求出所述磁传感器的输出的基准点的校准机构、及对偏差进行修正的修正机构， 在所述修正机构中，具有抽出多个输出的坐标点的抽出步骤，其中，所述多个输出的坐标点从以所述基准点为中心的由地磁向量的大小所规定的半径R的假想圆的外缘或假想球的外缘离开且彼此位于不同的坐标位置；在从第一输出坐标点通过所述基准点的假想直线上，对从所述第一输出坐标点朝向所述基准点移动了半径R的距离量的坐标位置进行标记的第一步骤；在从第二输出坐标点通过由所述第一步骤得到的标记位置的假想直线上，对从所述第二输出坐标点朝向所述标记位置移动了半径R的距离量的坐标位置进行重新标记的第二步骤；在各输出坐标点之间依次反复进行将当前设定的标记位置依次变更为新的标记位置的所述第二步骤，并将所述标记的收敛点设定为所述磁传感器的输出的新的基准点的第三步骤。根据本发明，即使在校准后产生偏差的情况下，也能够对所述偏差进行适当地修正。在上述的发明中，尤其是能够适当地应对微小的偏差。并且，能够利用假想圆或假想球的半径R(地磁向量的大小)进行运算处理，并能够以少的运算量适当且容易地对偏差进行修正，从而能够减轻对控制部的负担。在本发明中，优选适用于如下结构，即，所述地磁检测装置由三轴的所述磁传感器构成，在所述抽出步骤中，抽出至少三个输出的坐标点来进行所述第一步骤至所述第三步骤，其中，所述至少三个输出的坐标点从以所述基准点为中心的半径R的假想球的外缘离开且彼此位于不同的坐标位置或者所述地磁检测装置由两轴的所述磁传感器构成，在所述抽出步骤中，抽出至少两个输出的坐标点来进行所述第一步骤至所述第三步骤，其中，所述至少两个输出的坐标点从以所述基准点为中心的半径R的假想圆的外缘离开且彼此位于不同的坐标位置。另外，在本发明中，优选构成为，在所述修正机构中，具备第一修正步骤，在输出的坐标点从以所述基准点为中心的半径R的假想圆或假想球的外缘向外方离开，且位于从所述基准点离开了半径R的长度的规定倍数以上的坐标位置时，在所述抽出步骤之前，该第一修正步骤在所述坐标点与所述基准点之间引出假想直线，将从所述输出坐标点朝向所述基准点移动了半径R的距离量的坐标位置重新设定为新的所述基准点。在产生大幅的偏差的情况下，首先，不进行所述抽出步骤及第一步骤至第三步骤，而进行上述的第一修正步骤来对偏差进行动态地修正。该动态的偏差修正能够利用假想圆或假想球的半径R(地磁向量的大小)进行运算处理，并能够以少的运算量简单地对偏差进行修正，从而能够减轻对所述控制部的负担。发明效果根据本发明，即使在校准后产生偏差的情况下，也能够对所述偏差进行适当地修正。
图1是本发明的实施方式的地磁检测装置的电路框图。图2是在传感器部设置的X轴磁传感器、Y轴磁传感器及Z轴磁传感器的说明图。图3是通过校准处理得到的输出的基准点Og及以基准点Og为中心的半径R的假想球的示意图。图4是用于说明进行第一偏差修正(动态修正)的步骤的示意图。图5是用于说明进行第二偏差修正的步骤的示意图。图6是用于说明控制部的偏差修正部所进行的动作的流程图。图7是进行第二偏差修正的步骤的流程图。符号说明1地磁检测装置2磁传感器3X轴磁传感器4Y轴磁传感器5Z轴磁传感器10控制部
IOa校准部IOb偏差修正部IOc运算部20、21 假想圆A、B、C、D 标记位置a e输出坐标点Ll L3假想直线0g、0gl、0g2 基准点0g3收敛点R 半径
具体实施例方式图1是本发明的实施方式的地磁检测装置的电路框图，图2是在传感器部设置的 X轴磁传感器、Y轴磁传感器及ζ轴磁传感器的说明图，图3是通过校准处理得到的输出的基准点Og及以基准点Og为中心的半径R的假想球的示意图。在图1所示的本发明的实施方式的地磁检测装置1中设置的磁传感器2为与三轴对应的结构。即，磁传感器2具备X轴磁传感器3、Y轴磁传感器4及Z轴磁传感器5而构成。在图1、图2的实施方式中，X轴磁传感器3、Y轴磁传感器4及Z轴磁传感器5都由GMR元件、AMR元件、孔元件等构成。X轴磁传感器3是对朝向地磁的基准X方向的分量Bx进行检测的传感器，能够检测基准X方向的正方向的磁场分量B+X和基准X方向的负方向的磁场分量B-X。Y轴磁传感器4是对朝向地磁的基准Y方向的分量By进行检测的传感器，能够检测基准Y方向的正方向的磁场分量B+y和基准Y方向的负方向的磁场分量B-y。Z轴磁传感器5是对朝向地磁的基准Y方向的分量Bz进行检测的传感器，能够检测基准Z方向的正方向的磁场分量B+z和基准Z方向的负方向的磁场分量B-z。在图1所示的磁场数据检测部6中，具备各传感器3、4、5和固定电阻串联连接而成的电路，能够将X轴磁传感器3与固定电阻之间的中点电压作为X轴的检测输出、将Y轴磁传感器4与固定电阻之间的中点电压作为Y轴的检测输出、将Z轴磁传感器5与固定电阻之间的中点电压作为Z轴的检测输出而分别取出。如图1所示，由磁场数据检测部6检测到的X轴、Y轴及Z轴的检测输出提供给控制部10。控制部10具有校准部10a、偏差修正部IOb及运算部IOc等。运算部IOc具有角速度运算部、角加速度运算部、方位运算部等，校准部10a、偏差修正部IOb及运算部IOc都由被编程的软件执行。以下，对控制部10的动作进行说明。在本实施方式中，如图6所示，作为步骤ST1， 通过校准部IOa进行校准处理(偏移修正)。S卩，在地磁检测装置1中，因周边部件的磁化等的影响，在磁传感器的输出上除了地磁量以外，还施加有偏移。因此，需要首先进行用于求出磁传感器的输出的基准点(地磁向量的原点)的校准，通过所述校准来进行偏移修正。
例如，使本实施方式中的地磁检测装置1随机移动，从而对三维空间中的磁传感器2的输出(这里的输出是指通过磁场数据检测部6得到的输出。以下相同)的坐标点进行多点检测，并通过校准部IOa求出根据这些坐标点得到的假想球的中心。之后，如图3所示，将假想球的中心设定为输出的基准点(地磁向量的原点)0g。如图3所示，假想球是以基准点Og为中心的半径R的球体。半径R表示地磁向量的大小。如图3所示，基准点Og 位于从基准X方向、基准Y方向及基准Z方向的交点0偏离的位置，所述基准点Og与交点 0之间的偏离量为偏移。在本实施方式中，利用图1的由三轴构成的磁传感器2，通过校准能够求出图3所示那样的以输出的基准点Og为中心的假想球，但例如在由X轴磁传感器3和Y轴磁传感器 4这两轴构成的情况下，如图4所示，利用X-Y坐标面，通过校准能够求出以磁传感器的输出的基准点Ogl为中心的半径R的假想圆20。以下，对偏差的修正进行说明，但为了容易进行说明，而以二维进行说明。在图6所示的校准处理的步骤STl结束后，存在因温度的影响或周围的磁场的影响而偏移发生偏离的情况。在这样的情况下，在本实施方式中，能够通过偏差修正部IOb对偏差进行修正。首先，在图6的步骤ST2中，如图4所示，若当前得到的磁传感器的输出的坐标点 a从假想圆20的外缘向外方的坐标位置离开，并且所述坐标点a从基准点Ogl离开半径R 的长度的规定倍数以上(具体而言，两倍以上，例如规定为三倍)，则向接着的第一偏差修正的步骤(第一修正步骤ST3)转移。在第一修正步骤ST3中，如图4所示，在输出的坐标点a与基准点Ogl之间引出假想直线Li，将从所述坐标点a朝向所述基准点Ogl移动了半径R的距离量的坐标位置重新设定为新的基准点0g2。在所述第一修正步骤ST3中，例如在校准结束后，当在强的磁场的环境下放置地磁检测装置1而产生大幅的偏差时，能够通过第一修正步骤ST3对偏差进行动态地修正。需要说明的是，如图6所示，在得到的输出的坐标点未从基准点Ogl离开半径R的长度的规定倍数以上时，不向第一修正步骤ST3转移。即，未产生大幅的偏差的情况存在不向第一修正步骤ST3转移而产生微小的偏差的情况。另外，如图4所示，即使对偏差进行动态地修正，从新的基准点0g2观察时也存在产生微小的偏差的情况。虽然根据使用用途或求出的精度，但若该微小的偏差在步骤ST4中被判断为不能忽视的程度，则向抽出步骤ST5 及第二偏差修正(第二修正步骤ST6)转移。在图6所示的步骤ST4中，通过偏差修正部IOb判定磁传感器的输出值是否离开任意的阈值以上。如图5所示，在由磁传感器得到的多个输出值(输出坐标点)b、c、d、e 中，输出坐标点c、d、e从假想圆20(经过第一修正步骤ST3而向图4所示的基准点0g2变更的情况下，为假想圆21)的外缘向外方的坐标位置离开且彼此位于不同的坐标位置。其中，输出坐标点e距交点CR为偏离量Tl以上，该交点CR为通过直线将所述输出坐标点e与基准点Ogl之间连结时与假想圆20相交的交点，将该状态例如设定为上述的 “离开任意的阈值以上”的状态。若将该偏离量Tl设定为更小的值，则能够对更微小的偏差进行修正，但可以考虑使用用途、求出的精度、对控制部10的负担等而任意地设定偏离量Tl。
如图6所示，若步骤ST4为“Yes”，则向抽出离开任意的距离的两个输出的坐标点的抽出步骤ST5转移。在步骤ST5中，至少抽出两点，但这是如图5所示那样在二维坐标上对偏差进行修正的情况，在图3所示那样的三维空间中，对偏差进行修正的情况需要至少抽出三点(图3的坐标点f、g、h)。在此，将从输出坐标点e离开距离T2以上的输出坐标点C、d认定为上述的“离开任意的距离的两点”。将输出坐标点c作为第一输出坐标点c，并将输出坐标点d作为第二输出坐标点d而向图6所示的第二修正步骤ST6转移。在此，第一输出坐标点c和第二输出坐标点d彼此位于不同的坐标位置且输出坐标点c、d之间离开预先确定的距离以上。接着，利用图5、图7对第二修正步骤ST6进行详细地说明。在第二修正步骤ST6 中，首先，作为第一步骤ST7，在坐标面上引出从第一输出坐标点c通过基准点Ogl的假想直线L2。之后，在所述假想直线L2上，标记从所述第一输出坐标点c朝向所述基准点Ogl移动了半径R的距离量的坐标位置(标记位置A的设定)。接着，作为第二修正步骤ST6的第二步骤ST8，在坐标面上引出从第二输出坐标点 d通过标记位置A的假想直线L3。之后，在所述假想直线L3上，标记从所述第二输出坐标点d朝向所述标记位置A移动了半径R的距离量的坐标位置(标记位置B的设定)。在第一输出坐标点c与第二输出坐标点d之间交替反复进行上述的第二步骤ST8， 将当前设定的标记位置依次变更为新的标记位置。即，接着，在坐标面上引出从第一输出坐标点c通过标记位置B的假想直线，在所述假想直线上，标记从所述第一输出坐标点c朝向所述标记位置B移动了半径R的距离量的坐标位置(标记位置C的设定)。然后，在坐标面上引出从第二输出坐标点d通过标记位置C的假想直线，在所述假想直线上，标记从所述第二输出坐标点d朝向所述标记位置C移动了半径R的距离量的坐标位置(标记位置D的设定)。当在第一输出坐标点c与第二输出坐标点d之间交替反复进行上述的第二步骤 ST8时，标记位置不久到达收敛点0g3，作为第三步骤ST9，将所述收敛点0g3设定为磁传感器的输出的新的基准点。收敛点(基准点)0g3与第一输出坐标点c之间的距离以及收敛点(基准点)0g3与第二输出坐标点d之间的距离与半径R相等。需要说明的是，在第三步骤ST9中，若标记位置进入某规定的范围内，则能够进行收敛而规定收敛点。例如，若第一输出坐标点c和第二输出坐标点d这两方与标记位置之间的距离进入半径R 半径R+ α的范围内，则能够将所述标记位置规定为收敛点。通过进行图5、图7所示的第二修正步骤ST6，能够对微小的偏差进行高精度地修正。如图3所示，在三维空间的情况下，为了进行第二修正步骤ST6，而需要不同的至少三个输出坐标点f、g、h，在第一输出坐标点f与基准点Og之间进行图7所示的第二修正步骤ST6的第一步骤ST7而设定标记位置A后，将当前的标记位置依次变更为新的标记位置的第二步骤ST8以第二输出坐标点g —第三的输出坐标点h —第一输出坐标点f —第二输出坐标点g—第三的输出坐标点h—…的顺序反复进行，从而在三维空间中导出收敛点。在本实施方式中，利用通过校准而得到的假想圆或假想球的半径R(地磁向量的大小)能够将大幅的偏差的修正和微小的偏差的修正一起进行运算处理，能够以少的运算适当且容易地对偏差进行修正，从而能够减轻对控制部10的负担。
在本实施方式中，在偏差大的情况下，进行图5中说明的第一修正步骤ST2而动态地变更基准点0g2，之后，根据需要，即在图6所示的步骤ST4中判定为“是”时，进行多个输出坐标点的抽出步骤ST5和第二修正步骤ST6。本实施方式的地磁检测装置1能够作为地磁陀螺使用，在本实施方式中，在校准后能够对偏差进行适当地修正，从而能够提高角速度的计算精度。或者本实施方式的地磁检测装置1能够作为方位计使用，从而能够提高方位精度。本发明的地磁检测装置1能够使用于便携式电话机等携带用设备、游戏机或机器人等。
权利要求
1.一种地磁检测装置，其特征在于，具有磁传感器，其由两轴以上构成；控制部，其具备求出所述磁传感器的输出的基准点的校准机构、及对偏差进行修正的修正机构，在所述修正机构中，具有抽出多个输出的坐标点的抽出步骤，其中，所述多个输出的坐标点从以所述基准点为中心的由地磁向量的大小所规定的半径R的假想圆的外缘或假想球的外缘离开且彼此位于不同的坐标位置；在从第一输出坐标点通过所述基准点的假想直线上，对从所述第一输出坐标点朝向所述基准点移动了半径R的距离量的坐标位置进行标记的第一步骤；在从第二输出坐标点通过由所述第一步骤得到的标记位置的假想直线上，对从所述第二输出坐标点朝向所述标记位置移动了半径R的距离量的坐标位置进行重新标记的第二步骤；在各输出坐标点之间依次反复进行将当前设定的标记位置依次变更为新的标记位置的所述第二步骤，并将所述标记的收敛点设定为所述磁传感器的输出的新的基准点的第三步骤。
2.根据权利要求1所述的地磁检测装置，其中，所述地磁检测装置由三轴的所述磁传感器构成，在所述抽出步骤中，抽出至少三个输出的坐标点来进行所述第一步骤至所述第三步骤，其中，所述至少三个输出的坐标点从以所述基准点为中心的半径R的假想球的外缘离开且彼此位于不同的坐标位置。
3.根据权利要求1所述的地磁检测装置，其中，所述地磁检测装置由两轴的所述磁传感器构成，在所述抽出步骤中，抽出至少两个输出的坐标点来进行所述第一步骤至所述第三步骤，其中，所述至少两个输出的坐标点从以所述基准点为中心的半径R的假想圆的外缘离开且彼此位于不同的坐标位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的地磁检测装置，其中，在所述修正机构中，具备第一修正步骤，在输出的坐标点从以所述基准点为中心的半径R的假想圆或假想球的外缘向外方离开，且位于从所述基准点离开了半径R的长度的规定倍数以上的坐标位置时，在所述抽出步骤之前，该第一修正步骤在所述坐标点与所述基准点之间引出假想直线，将从所述输出坐标点朝向所述基准点移动了半径R的距离量的坐标位置重新设定为新的所述基准点。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种具备能够对校准后产生的偏差进行修正的修正机构的地磁检测装置。本发明的对偏差进行修正的修正机构的特征在于，通过反复进行如下处理来求出新的基准点，即，将在从抽出的多个坐标点中的第一输出坐标点通过基准点的假想直线上移动了假想圆或假想球的半径R的距离量的坐标位置设定为标记位置，接着，将在从各输出坐标点通过标记位置的假想直线上移动了半径R的距离量的坐标位置作为新的标记位置。
文档编号G01R33/02GK102510994SQ20108004079
公开日2012年6月20日 申请日期2010年9月22日 优先权日2009年9月26日
发明者山田幸光, 广部希世 申请人:阿尔卑斯电气株式会社