偏移估计装置、偏移估计方法、偏移估计程序以及信息处理装置制造方法
偏移估计装置、偏移估计方法、偏移估计程序以及信息处理装置制造方法
【专利摘要】提供一种迅速地估计由地磁传感器输出的磁数据的偏移的偏移估计装置等。偏移估计装置(40)对由磁传感器(20)输出的磁数据的偏移进行估计，包括：旋转轴计算部，其获取由磁传感器(20)检测出的多个磁数据以及与偏移估计装置(40)的旋转量相应的多个角速度数据，在配置多个磁数据的三维坐标空间上，根据多个磁数据中的任意的磁数据群和与该磁数据群对应的各磁数据，来确定表示通过经由磁数据群的平面中心且与平面垂直的直线的多个旋转轴；以及偏移估计部，其根据多个旋转轴，对由磁传感器(20)输出的磁数据的偏移进行估计。
【专利说明】偏移估计装置、偏移估计方法、偏移估计程序以及信息处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对用于计测方位角的磁传感器所输出的磁数据的偏移进行估计的技术。
【背景技术】
[0002]已知一种利用地磁来计测方位角的方位角计测装置。该方位角计测装置通常在检测地磁的同时也检测由磁体等产生的磁场，因此在计测方位角时,从检测出的地磁中减去由该磁场引起的信号成分、即偏移而求出方位角。例如在专利文献I的方位角测量装置中，使用由三轴磁传感器检测出的地磁以及其偏移来计测方位角。
[0003]专利文献1:日本特开2004-309227号公报
【发明内容】
[0004]发明要解决的问题
[0005]如专利文献I所公开那样，以往存在利用地磁与偏移来计测方位角的装置，但是仅使用在三维空间内使方位角测量装置进行移动和旋转等而测量到的地磁数据来估计偏移，因此无法实现在微小的移动和旋转等的情况下迅速地得到偏移。
[0006]近年来，除了智能电话等便携式终端的普及以外，平板型终端也不断普及，以磁传感器为代表的各种传感器的搭载也不断发展。但是，在仅使用专利文献I所公开那样的磁传感器的输出来计算磁传感器的偏移值的情况下，在微小的移动和旋转等的情况下难以高精度地估计偏移，需要使终端较大幅地移动和旋转。
[0007]如果是智能电话那样的小型便携式终端，则能够较容易地立体地移动和旋转，但是平板型终端大于智能电话那样的便携式终端，因此难以立体地移动和旋转，从而强烈期望实现即使终端进行更小的移动和旋转等也能够计算出磁传感器所输出的磁数据的偏移值而能够计测方位角的方法。
[0008]因此，本发明的目的在于提供一种能够高精度地估计由地磁传感器输出的磁数据的偏移的偏移估计装置、偏移估计方法以及信息处理装置。
_9] 用于解决问题的方案
[0010]用于解决上述问题的偏移估计装置对三轴的地磁检测部输出的磁数据的偏移进行估计，该偏移估计装置具备:第一旋转轴计算部，其获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴；第二旋转轴计算部，其获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及偏移估计部，其根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，来对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
[0011]在此，也可以是，上述第一旋转轴计算部进行以下计算:根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算上述第一旋转轴的方向矢量；根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值；以及根据上述第一旋转轴的方向矢量和上述第一旋转轴上的坐标值来计算上述第一旋转轴。
[0012]或者，也可以是，上述第一旋转轴计算部根据上述第一时刻的磁数据、上述第二时刻的磁数据以及第五时刻的磁数据、作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算至少两点以上的上述第一旋转轴上的坐标值，上述第一旋转轴计算部根据上述至少两点以上的上述第一旋转轴上的坐标值来计算上述第一旋转轴。
[0013]也可以是，上述第二旋转轴计算部进行以下计算:根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算上述第二旋转轴的方向矢量；根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值；以及根据上述第二旋转轴的方向矢量和上述第二旋转轴上的坐标值来计算上述第二旋转轴。
[0014]也可以是，上述第二旋转轴计算部根据上述第三时刻的磁数据、上述第四时刻的磁数据以及第六时刻的磁数据、作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算至少两点以上的上述第二旋转轴上的坐标值，上述第二旋转轴计算部根据上述至少两点以上的上述第二旋转轴上的坐标值来计算上述第二旋转轴。
[0015]也可以是，上述第一旋转轴计算部进行以下计算:根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第一时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第一时刻对应的第一方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第二时刻对应的第二方向余弦矩阵；根据上述第一方向余弦矩阵和上述第二方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的第一差分方向余弦矩阵；以及根据上述第一差分方向余弦矩阵和上述第一差分方向余弦矩阵的转置矩阵以及上述第一磁数据和上述第二磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值，上述第二旋转轴计算部进行以下计算:根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第三时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第三时刻对应的第三方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第四时刻对应的第四方向余弦矩阵；根据上述第三方向余弦矩阵以及上述第四方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第二差分方向余弦矩阵；以及根据上述第二差分方向余弦矩阵和上述第二差分方向余弦矩阵的转置矩阵以及上述第三磁数据和上述第四磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值。
[0016]也可以是，根据上述第一差分方向余弦矩阵来计算上述第一旋转轴的方向矢量。
[0017]也可以是，根据上述第二差分方向余弦矩阵来计算上述第二旋转轴的方向矢量。
[0018]也可以是，上述第一旋转轴计算部进行以下计算:根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第一时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第一时刻对应的第一方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第二时刻对应的第二方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第五时刻对应的第五方向余弦矩阵；根据上述第一方向余弦矩阵以及上述第二方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述地磁检测部的旋转量相应的第一差分方向余弦矩阵，根据上述第二方向余弦矩阵以及上述第五方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的第三差分方向余弦矩阵；根据上述第一差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述地磁检测部的旋转量相应的第一旋转角度；根据上述第三差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的第二旋转角度；以及根据上述第一旋转角度、上述第二旋转角度、上述第一磁数据、上述第二磁数据以及上述第五磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值。
[0019]也可以是，上述第二旋转轴计算部进行以下计算:根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第三时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第三时刻对应的第三方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量数据，来计算与上述第四时刻对应的第四方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量数据，来计算与上述第六时刻对应的第六方向余弦矩阵；根据上述第三方向余弦矩阵以及上述第四方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第二差分方向余弦矩阵；根据上述第四方向余弦矩阵以及上述第六方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量相应的第四差分方向余弦矩阵；根据上述第二差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第三旋转角度；根据上述第四差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量相应的第四旋转角度；以及根据上述第三旋转角度、上述第四旋转角度、上述第三磁数据、上述第四磁数据以及上述第六磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值。
[0020]也可以是，上述旋转量数据是基于角度数据、角速度数据、角加速度数据的数据。
[0021]用于解决上述问题的偏移估计方法具备以下步骤:第一旋转轴计算步骤，获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴；第二旋转轴计算步骤，获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及偏移估计步骤，其根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，来对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
[0022]用于解决上述问题的偏移估计程序用于使计算机对三轴的地磁检测部输出的磁数据的偏移进行估计，该偏移估计程序的特征在于，使计算机进行以下动作:获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴；获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
[0023]用于解决上述问题的信息处理装置具备:上述偏移估计装置；地磁检测部；以及角速度检测部。[0024]发明的效果
[0025]根据本发明，能够高精度地估计由地磁传感器输出的磁数据的偏移。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是表示本发明的实施方式所涉及的物理量计测系统的整体概要结构的一例的图。
[0027]图2是表示偏移估计装置的功能的一例的框图。
[0028]图3是表示物理量计测装置中的物理量计测动作的一例的流程图。
[0029]图4是示意性地表示在地磁的大小不发生变化的环境下时刻经过时的地磁数据的分布状况、偏移值以及旋转轴信息的关系的图。
[0030]图5是表示插座单元的应用例的图。
[0031]图6是示意性地表示从时刻t+Ι起时间进一步经过的时刻t+2时的测量数据的关系的图。
[0032]图7是示意性地表示根据在不同的时刻t、t+l、t+2测量得到的磁数据群以及符合的DCM数据群而计算出的旋转轴信息和平面等的关系的图。
[0033]图8是从多个旋转轴估计偏移时的示意图。
[0034]图9是示意性地表示在地磁的大小不发生变化的环境下时刻经过时的地磁数据的分布状况、偏移值以及旋转轴信息的关系的图。
[0035]图10在二维平面上表示图9中的圆平面440的图。
【具体实施方式】
[0036](第一实施方式)
[0037]以下，参照【专利附图】
【附图说明】包含本发明的偏移估计装置的物理量计测系统的一个实施方式。实施方式所涉及的物理量计测系统100是以下系统:例如被搭载于便携式电话机、PDA (Personal Digital Assistant:个人数字助理)、平板型终端等便携式设备,在用户移动便携式设备时，用于对作为地磁以外的信号成分的偏移进行估计并计测方位角。
[0038]图1是表示物理量计测系统100的整体概要结构的一例的图。
[0039]物理量计测系统100具备物理量计测装置(方位角计测装置)10和运算部200。
[0040]物理量计测装置10具有磁传感器(地磁检测部)20、旋转量传感器(旋转量检测部)21、数据获取部30以及偏移估计装置40。
[0041]磁传感器20用于检测地磁。在本实施方式中，例如对由X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向构成的检测三个成分的地磁的磁传感器的情况进行说明，但是也可以是检测四个成分以上的地磁的磁传感器。
[0042]旋转量传感器21能够检测旋转量并输出旋转量数据即可。作为旋转量，考虑角度、角速度、角加速度等，作为旋转量数据，考虑角度数据、角速度数据、角加速度数据等。
[0043]旋转量传感器的种类并不特别限定，也可以是角度传感器、加速度传感器。另外，还能够使用来自对已知的外部磁场进行检测的磁传感器的信息来计算旋转量，因此也可以将磁传感器使用于旋转量传感器。另外，也可以使用在进行规定的旋转的情况下发出信号的设备作为旋转量传感器。在本实施例中，使用角速度传感器作为旋转量传感器。[0044]数据获取部30通过反复获取由磁传感器20检测出的地磁数据以及由角速度传感器21检测出的角速度数据，来以数字信号或者模拟信号获取由多个地磁数据和多个角速度数据构成的矢量物理量数据群。
[0045]本实施方式的数据获取部30还在上述矢量物理量数据群为模拟信号的情况下，对其进行放大处理、滤波处理以及A/D变换处理而输出到偏移估计装置40，但是也可以不进行A/D变换处理而保持模拟信号的状态进行输出。或者，数据获取部30也可以在A/D变换处理之后例如进行平均化处理等滤波处理。
[0046]对于上述矢量物理量数据群为数字信号的情况，在数据获取部30中也可以进行期望的数字信号处理、例如平均化处理等滤波处理。
[0047]偏移估计装置40根据上述矢量物理量数据群计算DCM(DireCtionCosineMatrix:方向余弦矩阵)数据以及各种角数据(横摆角、倾侧角以及俯仰角)。将这些矢量物理量数据群、DCM数据以及各种角数据存储到偏移估计装置40内的存储器。
[0048]而且，偏移估计装置40使用所存储的DCM数据群、各种角数据群以及矢量物理量数据群来计算后述的旋转轴方向矢量以及后述的旋转轴信息。
[0049]并且，偏移估计装置40根据计算出的旋转轴信息群估计矢量物理量数据群所包含的基准点，将估计出的多个基准点中可靠度高的基准点估计为偏移。
[0050]运算部200根据由物理量计测装置10获取到的矢量物理量数据群和估计出的偏移来计算系统所需的信息。
[0051 ] 图2是表示偏移估计装置40的结构例的图。
[0052]偏移估计装置40具有分配部41、DCM计算部42、各种角计算部43、数据选择部44、旋转轴计算部45、基准点估计部46、可靠性判断部47以及参数管理部48。
[0053]分配部41从数据获取部30获取矢量物理量数据群D1，根据后级的处理内容，按每个种类分配该矢量物理量数据群D1。在本实施方式中，分配部41将矢量物理量数据群Dl分别输出到DCM计算部42、各种角计算部43以及数据选择部44。
[0054]DCM计算部42根据所输入的矢量物理量数据群计算DCM数据Rl。
[0055]各种角计算部43根据从DCM计算部42输出的DCM数据Rl来计算各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)Al。
[0056]数据选择部44被输入来自分配部41的矢量物理量数据群Dl、来自DCM计算部42的DCM数据Rl以及来自各种角计算部43的各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)Al并将其例如存储到存储器。
[0057]并且，数据选择部44使用在参数管理部48内设定的参数来判断上述例如存储在存储器中的矢量物理量数据群D1、DCM数据群Rl以及各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)群Al是否为规定的条件(适合于后级的基准点估计部46中的处理的数据)。数据选择部44例如在判断对象的数据值为参数以下的情况下，判断为满足规定的条件，将矢量物理量数据群Dl、DCM数据群Rl以及各种角数据群Al输出到旋转轴计算部45。
[0058]旋转轴计算部45使用矢量物理量数据群Dl、DCM数据群Rl以及各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)群Al,计算由旋转轴的方向矢量以及旋转中心坐标构成的旋转轴信息，该旋转轴的方向矢量由规定的坐标轴系(在本实施方式中，例如三轴)构成。在后文中说明该计算处理。[0059]而且，旋转轴计算部45判断计算出的旋转轴信息是否为适合于后级的基准点估计部46中的处理的数据，在判断为适合的情况下，将旋转轴信息例如存储到存储器。
[0060]基准点估计部46使用计算出的旋转轴信息群RL1，使用在参数管理部48中设定的参数，通过分析方法来估计基准点的坐标。在本实施方式中，例如对使用三轴磁传感器20来检测地磁的情况进行说明，因此将检测出的地磁数据群所分布的球面的中心称为基准点。
[0061]可靠性判断部47判断由基准点估计部46估计出的基准点的可靠度(在本实施方式中，例如是否以系统能够允许的误差进行了估计)，将判断为可靠度高的基准点作为偏移而输出。用于判断基准点的可靠度的方法可考虑各种方法。然而，存在以下方法:按照后述的参数，计算基准点的可靠性信息，将该可靠性信息与判断值进行比较而设为可靠度的指标。此外，在本实施方式中，将基准点估计部46和可靠性判断部47 —起称为偏移估计部。
[0062]上述判断值可以是一个也可以是多个。在存在多个判断值的情况下，也可以根据多个判断值各自与上述可靠性信息的比较结果，将可靠度划分为多个分区。在该情况下，也可以仅输出可靠度为最高分区的情况下的偏移，但是并不限定于此。例如在将可靠度划分为“优”、“良”、“可”、“不可”这四个分区的情况下，有时不仅限定于“优”而在成为“良”或者“可”的可靠度的情况下也输出偏移在使用者的便利性方面更理想。
[0063]另外，可靠性判断部47可以输出上述可靠性信息或者可靠度，也可以输出可靠性信息和可靠度两者。
[0064]参数管理部48对与偏移估计有关的各种参数进行管理。参数管理部48通过根据偏移估计装置40中的处理状况来变更与偏移估计有关的各种参数，来对偏移估计装置40整体的行为进行管理使得估计出符合其处理状况的最佳偏移。
[0065]作为参数，例如存在测量参数、判断值、计算参数等，将这些按若干等级保存到表中。
[0066]参数管理部48也可以对照处理状况从多个等级中选择一个等级，用以上述选择的等级表示的参数对物理量计测装置100的行为进行管理。或者，参数管理部48也可以对照处理状况使参数的各种项目连续地变化。或者，参数管理部48也可以输出当前所使用的参数的管理状态。
[0067]以下，说明本实施方式的物理量计测装置10的动作。
[0068]首先，参照图3说明物理量计测处理中的物理量计测装置10的动作。
[0069]图3是表示物理量计测装置10中的物理量计测的动作的流程图。
[0070]在步骤SI中，检测由多个成分构成的矢量物理量。具体地说，磁传感器20检测由三个成分构成的地磁，并且角速度传感器21检测角速度。
[0071]在步骤S2中，数据获取部30获取检测出的矢量物理量。在本实施方式中，为了容易进行偏移估计装置40中的处理，数据获取部30例如根据获取到的数据的种类，进行放大处理、滤波处理以及A/D变换处理。
[0072]在步骤S3中，偏移估计装置40的分配部41对由数据获取部30获取到的多种矢量物理量数据进行分配而输出到后级。
[0073]在步骤S4中，偏移估计装置40使用在步骤S3中分配的矢量物理量数据来计算DCM数据以及各种角数据。具体地说，偏移估计装置40的DCM计算部42根据所输入的矢量物理量来计算DCM数据Rl，偏移估计装置40的各种角计算部43根据从DCM计算部42输出的DCM数据Rl来计算各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)A1。
[0074]在步骤S5中，偏移估计装置40的数据选择部44判断在步骤S4中计算出的DCM数据、各种角数据、在步骤S3中分配的矢量物理量数据是否为适合于基准点估计部46中的处理的数据。其结果，在判断为适合的情况下，数据选择部44选择该DCM数据、各种角数据以及矢量物理量数据，例如存储到存储器。
[0075]在步骤S6中，偏移估计装置40的旋转轴计算部45根据DCM数据群、各种角数据群以及矢量物理量数据群，计算由旋转轴方向矢量以及旋转轴上坐标构成的旋转轴信息。而且，旋转轴计算部45判断计算出的旋转轴信息数据是否为适合于基准点估计部46中的处理的数据。其结果，在判断为适合的情况下，旋转轴计算部45将该旋转轴信息例如存储到存储器。
[0076]在步骤S7中，偏移估计装置40的基准点估计部46使用旋转轴信息群、根据规定的评价式，对矢量物理量数据群所包含的基准点进行估计。
[0077]在步骤S8中，偏移估计装置40的可靠性判断部47判断估计出的基准点的坐标的可靠度，将判断为可靠度高的基准点作为偏移而输出。
[0078][参数管理部的动作]
[0079]接着，说明参数管理部48的动作。
[0080]在参数管理部48中，在检测出物理量计测装置10的内部状态的变化或者物理量计测装置10的测量环境的变化的情况下，根据其检测结果变更要使用的参数。
[0081][偏移估计装置的动作]
[0082]接着，说明偏移估计装置40的动作。
[0083]在偏移估计装置40中，根据由数据获取部30获取到的至少两种测量数据中一种测量数据来计算DCM数据，根据计算出的DCM数据来计算横摆角、倾侧角和俯仰角。而且，偏移估计装置40根据需要而将DCM数据、横摆角、倾侧角、俯仰角以及测量数据例如存储到存储器。根据所存储的DCM数据群、各种角数据群(横摆角、倾侧角、俯仰角)以及测量数据群，按照预先决定的过程对由数据获取部30输出的至少两种数据中的一种数据所包含的基准点进行估计，在进行可靠性的判断之后，作为偏移而输出。在此，根据计算出的DCM数据来计算横摆角、倾侧角以及俯仰角。然而，也可以通过其它方法来计算横摆角、倾侧角以及俯仰角，这是显而易见的。
[0084]在本实施方式中，使用DCM数据群、各种角数据群(横摆角、倾侧角、俯仰角)、测量数据群沿着决定的过程进行运算，由此与仅根据一种测量数据群来对测量数据群所包含的偏移进行估计相比，在三维空间中的微小移动、旋转、运动时也能够估计偏移。
[0085]关于用于计算DCM数据以及各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)的测量数据，可以是由数据获取部30获取到的数据本身，也可以使用为了降低噪声的影响而对测量数据群实施一些运算处理(例如平均化处理)而得到的数据。另外，关于计算旋转轴信息时使用的测量数据也同样，可以直接使用由数据获取部30获取到的数据，也可以使用为了降低噪声的影响而对测量数据群实施一些运算处理(例如平均化处理)而得到的数据。
[0086]并且，关于计算旋转轴信息时使用的DCM数据、各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)也同样，可以直接使用由DCM计算部42计算出的DCM数据以及由各种角计算部43计算出的各种角数据(横摆角、倾侧角和俯仰角)，也可以使用为了减小计算时产生的误差、由测量数据内包含的噪声引起的偏差对计算出的DCM数据群和横摆角、倾侧角、俯仰角数据群实施一些运算处理(例如平均化处理)而得到的数据。
[0087][运算部200的动作]
[0088]图1示出的物理量计算系统100在运算部200中通常接收由物理量计测装置10的数据获取部30获取到的测量数据以及由基准点估计部40估计出的偏移来计算系统所需的信息。
[0089]例如，磁传感器20为三轴磁传感器，在以检测地磁并计算方位角为目的的方位角计测装置的情况下，首先根据估计出的偏移以及获取到的测量数据来计算地磁的值，接着计算方位角。
[0090]具体地说，当将由可靠性判断部47输出的偏移设为0=(0X，Oy, Oz)并且将具备物理量计测系统100的便携式设备例如水平(磁传感器X测量轴、y测量轴处于水平面上)时的磁测量数据设为M=(Mx，My，Mz)时，通过以下式表示X测量轴相对于磁北的方位Θ。
[0091][式1]
[0092]
【权利要求】
1.一种偏移估计装置，对三轴的地磁检测部输出的磁数据的偏移进行估计，该偏移估计装置的特征在于，具备: 第一旋转轴计算部，其获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴； 第二旋转轴计算部，其获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及 偏移估计部，其根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，来对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
2.根据权利要求1所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第一旋转轴计算部进行以下计算: 根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算上述第一旋转轴的方向矢量； 根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值；以及 根据上述第一旋转轴的方向矢量和上述第一旋转轴上的坐标值来计算上述第一旋转轴。
3.根据权利要求1所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第一旋转轴计算部根据上述第一时刻的磁数据、上述第二时刻的磁数据以及第五时刻的磁数据、作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算至少两点以上的上述第一旋转轴上的坐标值， 上述第一旋转轴计算部根据上述至少两点以上的上述第一旋转轴上的坐标值来计算上述第一旋转轴。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第二旋转轴计算部进行以下计算: 根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算上述第二旋转轴的方向矢量； 根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值；以及 根据上述第二旋转轴的方向矢量和上述第二旋转轴上的坐标值来计算上述第二旋转轴。
5.根据权利要求1~3中的任一项所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第二旋转轴计算部根据上述第三时刻的磁数据、上述第四时刻的磁数据以及第六时刻的磁数据、作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算至少两点以上的上述第二旋转轴上的坐标值， 上述第二旋转轴计算部根据上述至少两点以上的上述第二旋转轴上的坐标值来计算上述第二旋转轴。
6.根据权利要求4或者5所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第一旋转轴计算部进行以下计算: 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第一时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第一时刻对应的第一方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第二时刻对应的第二方向余弦矩阵； 根据上述第一方向余弦矩`阵和上述第二方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的第一差分方向余弦矩阵；以及 根据上述第一差分方向余弦矩阵和上述第一差分方向余弦矩阵的转置矩阵以及上述第一磁数据和上述第二磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值， 上述第二旋转轴计算部进行以下计算: 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第三时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第三时刻对应的第三方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第四时刻对应的第四方向余弦矩阵； 根据上述第三方向余弦矩阵以及上述第四方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第二差分方向余弦矩阵；以及 根据上述第二差分方向余弦矩阵和上述第二差分方向余弦矩阵的转置矩阵以及上述第三磁数据和上述第四磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值。
7.根据权利要求6所述的偏移估计装置，其特征在于， 根据上述第一差分方向余弦矩阵来计算上述第一旋转轴的方向矢量。
8.根据权利要求6或者7所述的偏移估计装置，其特征在于，根据上述第二差分方向余弦矩阵来计算上述第二旋转轴的方向矢量。
9.根据权利要求3所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第一旋转轴计算部进行以下计算: 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第一时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第一时刻对应的第一方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第二时刻对应的第二方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第五时刻对应的第五方向余弦矩阵； 根据上述第一方向余弦矩阵以及上述第二方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述地磁检测部的旋转量相应的第一差分方向余弦矩阵，根据上述第二方向余弦矩阵以及上述第五方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的第三差分方向余弦矩阵； 根据上述第一差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述地磁检测部的旋转量相应的第一旋转角度； 根据上述第三差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的第二旋转角度；以及 根据上述第一旋转角度、 上述第二旋转角度、上述第一磁数据、上述第二磁数据以及上述第五磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值。
10.根据权利要求5所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第二旋转轴计算部进行以下计算: 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第三时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第三时刻对应的第三方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量数据，来计算与上述第四时刻对应的第四方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量数据，来计算与上述第六时刻对应的第六方向余弦矩阵； 根据上述第三方向余弦矩阵以及上述第四方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第二差分方向余弦矩阵； 根据上述第四方向余弦矩阵以及上述第六方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第 六时刻之间的期间的旋转量相应的第四差分方向余弦矩阵； 根据上述第二差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第三旋转角度； 根据上述第四差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量相应的第四旋转角度；以及 根据上述第三旋转角度、上述第四旋转角度、上述第三磁数据、上述第四磁数据以及上述第六磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值。
11.根据权利要求1~10中的任一项所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述旋转量数据是基于角度数据、角速度数据、角加速度数据中的任一个的数据。
12.—种偏移估计方法，其特征在于，具备以下步骤: 第一旋转轴计算步骤，获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴； 第二旋转轴计算步骤，获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及 偏移估计步骤，其根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，来对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
13.一种偏移估计程序，用于使计算机对三轴的地磁检测部输出的磁数据的偏移进行估计，该偏移估计程序的特征在于，使计算机进行以下动作: 获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴； 获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及 根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
14.一种信息处理装置，其特征在于，具备: 根据权利要求1至11中的任一项所述的偏移估计装置； 地磁检测部；以及 角速度检测部。`
【文档编号】G01C17/38GK103874904SQ201380003470
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年2月22日 优先权日:2012年2月24日
【发明者】誉田正宏, 山下昌哉 申请人:旭化成株式会社
【专利摘要】提供一种迅速地估计由地磁传感器输出的磁数据的偏移的偏移估计装置等。偏移估计装置(40)对由磁传感器(20)输出的磁数据的偏移进行估计，包括：旋转轴计算部，其获取由磁传感器(20)检测出的多个磁数据以及与偏移估计装置(40)的旋转量相应的多个角速度数据，在配置多个磁数据的三维坐标空间上，根据多个磁数据中的任意的磁数据群和与该磁数据群对应的各磁数据，来确定表示通过经由磁数据群的平面中心且与平面垂直的直线的多个旋转轴；以及偏移估计部，其根据多个旋转轴，对由磁传感器(20)输出的磁数据的偏移进行估计。
【专利说明】偏移估计装置、偏移估计方法、偏移估计程序以及信息处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对用于计测方位角的磁传感器所输出的磁数据的偏移进行估计的技术。
【背景技术】
[0002]已知一种利用地磁来计测方位角的方位角计测装置。该方位角计测装置通常在检测地磁的同时也检测由磁体等产生的磁场，因此在计测方位角时,从检测出的地磁中减去由该磁场引起的信号成分、即偏移而求出方位角。例如在专利文献I的方位角测量装置中，使用由三轴磁传感器检测出的地磁以及其偏移来计测方位角。
[0003]专利文献1:日本特开2004-309227号公报
【发明内容】
[0004]发明要解决的问题
[0005]如专利文献I所公开那样，以往存在利用地磁与偏移来计测方位角的装置，但是仅使用在三维空间内使方位角测量装置进行移动和旋转等而测量到的地磁数据来估计偏移，因此无法实现在微小的移动和旋转等的情况下迅速地得到偏移。
[0006]近年来，除了智能电话等便携式终端的普及以外，平板型终端也不断普及，以磁传感器为代表的各种传感器的搭载也不断发展。但是，在仅使用专利文献I所公开那样的磁传感器的输出来计算磁传感器的偏移值的情况下，在微小的移动和旋转等的情况下难以高精度地估计偏移，需要使终端较大幅地移动和旋转。
[0007]如果是智能电话那样的小型便携式终端，则能够较容易地立体地移动和旋转，但是平板型终端大于智能电话那样的便携式终端，因此难以立体地移动和旋转，从而强烈期望实现即使终端进行更小的移动和旋转等也能够计算出磁传感器所输出的磁数据的偏移值而能够计测方位角的方法。
[0008]因此，本发明的目的在于提供一种能够高精度地估计由地磁传感器输出的磁数据的偏移的偏移估计装置、偏移估计方法以及信息处理装置。
_9] 用于解决问题的方案
[0010]用于解决上述问题的偏移估计装置对三轴的地磁检测部输出的磁数据的偏移进行估计，该偏移估计装置具备:第一旋转轴计算部，其获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴；第二旋转轴计算部，其获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及偏移估计部，其根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，来对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
[0011]在此，也可以是，上述第一旋转轴计算部进行以下计算:根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算上述第一旋转轴的方向矢量；根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值；以及根据上述第一旋转轴的方向矢量和上述第一旋转轴上的坐标值来计算上述第一旋转轴。
[0012]或者，也可以是，上述第一旋转轴计算部根据上述第一时刻的磁数据、上述第二时刻的磁数据以及第五时刻的磁数据、作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算至少两点以上的上述第一旋转轴上的坐标值，上述第一旋转轴计算部根据上述至少两点以上的上述第一旋转轴上的坐标值来计算上述第一旋转轴。
[0013]也可以是，上述第二旋转轴计算部进行以下计算:根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算上述第二旋转轴的方向矢量；根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值；以及根据上述第二旋转轴的方向矢量和上述第二旋转轴上的坐标值来计算上述第二旋转轴。
[0014]也可以是，上述第二旋转轴计算部根据上述第三时刻的磁数据、上述第四时刻的磁数据以及第六时刻的磁数据、作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算至少两点以上的上述第二旋转轴上的坐标值，上述第二旋转轴计算部根据上述至少两点以上的上述第二旋转轴上的坐标值来计算上述第二旋转轴。
[0015]也可以是，上述第一旋转轴计算部进行以下计算:根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第一时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第一时刻对应的第一方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第二时刻对应的第二方向余弦矩阵；根据上述第一方向余弦矩阵和上述第二方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的第一差分方向余弦矩阵；以及根据上述第一差分方向余弦矩阵和上述第一差分方向余弦矩阵的转置矩阵以及上述第一磁数据和上述第二磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值，上述第二旋转轴计算部进行以下计算:根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第三时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第三时刻对应的第三方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第四时刻对应的第四方向余弦矩阵；根据上述第三方向余弦矩阵以及上述第四方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第二差分方向余弦矩阵；以及根据上述第二差分方向余弦矩阵和上述第二差分方向余弦矩阵的转置矩阵以及上述第三磁数据和上述第四磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值。
[0016]也可以是，根据上述第一差分方向余弦矩阵来计算上述第一旋转轴的方向矢量。
[0017]也可以是，根据上述第二差分方向余弦矩阵来计算上述第二旋转轴的方向矢量。
[0018]也可以是，上述第一旋转轴计算部进行以下计算:根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第一时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第一时刻对应的第一方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第二时刻对应的第二方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第五时刻对应的第五方向余弦矩阵；根据上述第一方向余弦矩阵以及上述第二方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述地磁检测部的旋转量相应的第一差分方向余弦矩阵，根据上述第二方向余弦矩阵以及上述第五方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的第三差分方向余弦矩阵；根据上述第一差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述地磁检测部的旋转量相应的第一旋转角度；根据上述第三差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的第二旋转角度；以及根据上述第一旋转角度、上述第二旋转角度、上述第一磁数据、上述第二磁数据以及上述第五磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值。
[0019]也可以是，上述第二旋转轴计算部进行以下计算:根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第三时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第三时刻对应的第三方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量数据，来计算与上述第四时刻对应的第四方向余弦矩阵；根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量数据，来计算与上述第六时刻对应的第六方向余弦矩阵；根据上述第三方向余弦矩阵以及上述第四方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第二差分方向余弦矩阵；根据上述第四方向余弦矩阵以及上述第六方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量相应的第四差分方向余弦矩阵；根据上述第二差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第三旋转角度；根据上述第四差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量相应的第四旋转角度；以及根据上述第三旋转角度、上述第四旋转角度、上述第三磁数据、上述第四磁数据以及上述第六磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值。
[0020]也可以是，上述旋转量数据是基于角度数据、角速度数据、角加速度数据的数据。
[0021]用于解决上述问题的偏移估计方法具备以下步骤:第一旋转轴计算步骤，获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴；第二旋转轴计算步骤，获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及偏移估计步骤，其根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，来对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
[0022]用于解决上述问题的偏移估计程序用于使计算机对三轴的地磁检测部输出的磁数据的偏移进行估计，该偏移估计程序的特征在于，使计算机进行以下动作:获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴；获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
[0023]用于解决上述问题的信息处理装置具备:上述偏移估计装置；地磁检测部；以及角速度检测部。[0024]发明的效果
[0025]根据本发明，能够高精度地估计由地磁传感器输出的磁数据的偏移。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是表示本发明的实施方式所涉及的物理量计测系统的整体概要结构的一例的图。
[0027]图2是表示偏移估计装置的功能的一例的框图。
[0028]图3是表示物理量计测装置中的物理量计测动作的一例的流程图。
[0029]图4是示意性地表示在地磁的大小不发生变化的环境下时刻经过时的地磁数据的分布状况、偏移值以及旋转轴信息的关系的图。
[0030]图5是表示插座单元的应用例的图。
[0031]图6是示意性地表示从时刻t+Ι起时间进一步经过的时刻t+2时的测量数据的关系的图。
[0032]图7是示意性地表示根据在不同的时刻t、t+l、t+2测量得到的磁数据群以及符合的DCM数据群而计算出的旋转轴信息和平面等的关系的图。
[0033]图8是从多个旋转轴估计偏移时的示意图。
[0034]图9是示意性地表示在地磁的大小不发生变化的环境下时刻经过时的地磁数据的分布状况、偏移值以及旋转轴信息的关系的图。
[0035]图10在二维平面上表示图9中的圆平面440的图。
【具体实施方式】
[0036](第一实施方式)
[0037]以下，参照【专利附图】
【附图说明】包含本发明的偏移估计装置的物理量计测系统的一个实施方式。实施方式所涉及的物理量计测系统100是以下系统:例如被搭载于便携式电话机、PDA (Personal Digital Assistant:个人数字助理)、平板型终端等便携式设备,在用户移动便携式设备时，用于对作为地磁以外的信号成分的偏移进行估计并计测方位角。
[0038]图1是表示物理量计测系统100的整体概要结构的一例的图。
[0039]物理量计测系统100具备物理量计测装置(方位角计测装置)10和运算部200。
[0040]物理量计测装置10具有磁传感器(地磁检测部)20、旋转量传感器(旋转量检测部)21、数据获取部30以及偏移估计装置40。
[0041]磁传感器20用于检测地磁。在本实施方式中，例如对由X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向构成的检测三个成分的地磁的磁传感器的情况进行说明，但是也可以是检测四个成分以上的地磁的磁传感器。
[0042]旋转量传感器21能够检测旋转量并输出旋转量数据即可。作为旋转量，考虑角度、角速度、角加速度等，作为旋转量数据，考虑角度数据、角速度数据、角加速度数据等。
[0043]旋转量传感器的种类并不特别限定，也可以是角度传感器、加速度传感器。另外，还能够使用来自对已知的外部磁场进行检测的磁传感器的信息来计算旋转量，因此也可以将磁传感器使用于旋转量传感器。另外，也可以使用在进行规定的旋转的情况下发出信号的设备作为旋转量传感器。在本实施例中，使用角速度传感器作为旋转量传感器。[0044]数据获取部30通过反复获取由磁传感器20检测出的地磁数据以及由角速度传感器21检测出的角速度数据，来以数字信号或者模拟信号获取由多个地磁数据和多个角速度数据构成的矢量物理量数据群。
[0045]本实施方式的数据获取部30还在上述矢量物理量数据群为模拟信号的情况下，对其进行放大处理、滤波处理以及A/D变换处理而输出到偏移估计装置40，但是也可以不进行A/D变换处理而保持模拟信号的状态进行输出。或者，数据获取部30也可以在A/D变换处理之后例如进行平均化处理等滤波处理。
[0046]对于上述矢量物理量数据群为数字信号的情况，在数据获取部30中也可以进行期望的数字信号处理、例如平均化处理等滤波处理。
[0047]偏移估计装置40根据上述矢量物理量数据群计算DCM(DireCtionCosineMatrix:方向余弦矩阵)数据以及各种角数据(横摆角、倾侧角以及俯仰角)。将这些矢量物理量数据群、DCM数据以及各种角数据存储到偏移估计装置40内的存储器。
[0048]而且，偏移估计装置40使用所存储的DCM数据群、各种角数据群以及矢量物理量数据群来计算后述的旋转轴方向矢量以及后述的旋转轴信息。
[0049]并且，偏移估计装置40根据计算出的旋转轴信息群估计矢量物理量数据群所包含的基准点，将估计出的多个基准点中可靠度高的基准点估计为偏移。
[0050]运算部200根据由物理量计测装置10获取到的矢量物理量数据群和估计出的偏移来计算系统所需的信息。
[0051 ] 图2是表示偏移估计装置40的结构例的图。
[0052]偏移估计装置40具有分配部41、DCM计算部42、各种角计算部43、数据选择部44、旋转轴计算部45、基准点估计部46、可靠性判断部47以及参数管理部48。
[0053]分配部41从数据获取部30获取矢量物理量数据群D1，根据后级的处理内容，按每个种类分配该矢量物理量数据群D1。在本实施方式中，分配部41将矢量物理量数据群Dl分别输出到DCM计算部42、各种角计算部43以及数据选择部44。
[0054]DCM计算部42根据所输入的矢量物理量数据群计算DCM数据Rl。
[0055]各种角计算部43根据从DCM计算部42输出的DCM数据Rl来计算各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)Al。
[0056]数据选择部44被输入来自分配部41的矢量物理量数据群Dl、来自DCM计算部42的DCM数据Rl以及来自各种角计算部43的各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)Al并将其例如存储到存储器。
[0057]并且，数据选择部44使用在参数管理部48内设定的参数来判断上述例如存储在存储器中的矢量物理量数据群D1、DCM数据群Rl以及各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)群Al是否为规定的条件(适合于后级的基准点估计部46中的处理的数据)。数据选择部44例如在判断对象的数据值为参数以下的情况下，判断为满足规定的条件，将矢量物理量数据群Dl、DCM数据群Rl以及各种角数据群Al输出到旋转轴计算部45。
[0058]旋转轴计算部45使用矢量物理量数据群Dl、DCM数据群Rl以及各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)群Al,计算由旋转轴的方向矢量以及旋转中心坐标构成的旋转轴信息，该旋转轴的方向矢量由规定的坐标轴系(在本实施方式中，例如三轴)构成。在后文中说明该计算处理。[0059]而且，旋转轴计算部45判断计算出的旋转轴信息是否为适合于后级的基准点估计部46中的处理的数据，在判断为适合的情况下，将旋转轴信息例如存储到存储器。
[0060]基准点估计部46使用计算出的旋转轴信息群RL1，使用在参数管理部48中设定的参数，通过分析方法来估计基准点的坐标。在本实施方式中，例如对使用三轴磁传感器20来检测地磁的情况进行说明，因此将检测出的地磁数据群所分布的球面的中心称为基准点。
[0061]可靠性判断部47判断由基准点估计部46估计出的基准点的可靠度(在本实施方式中，例如是否以系统能够允许的误差进行了估计)，将判断为可靠度高的基准点作为偏移而输出。用于判断基准点的可靠度的方法可考虑各种方法。然而，存在以下方法:按照后述的参数，计算基准点的可靠性信息，将该可靠性信息与判断值进行比较而设为可靠度的指标。此外，在本实施方式中，将基准点估计部46和可靠性判断部47 —起称为偏移估计部。
[0062]上述判断值可以是一个也可以是多个。在存在多个判断值的情况下，也可以根据多个判断值各自与上述可靠性信息的比较结果，将可靠度划分为多个分区。在该情况下，也可以仅输出可靠度为最高分区的情况下的偏移，但是并不限定于此。例如在将可靠度划分为“优”、“良”、“可”、“不可”这四个分区的情况下，有时不仅限定于“优”而在成为“良”或者“可”的可靠度的情况下也输出偏移在使用者的便利性方面更理想。
[0063]另外，可靠性判断部47可以输出上述可靠性信息或者可靠度，也可以输出可靠性信息和可靠度两者。
[0064]参数管理部48对与偏移估计有关的各种参数进行管理。参数管理部48通过根据偏移估计装置40中的处理状况来变更与偏移估计有关的各种参数，来对偏移估计装置40整体的行为进行管理使得估计出符合其处理状况的最佳偏移。
[0065]作为参数，例如存在测量参数、判断值、计算参数等，将这些按若干等级保存到表中。
[0066]参数管理部48也可以对照处理状况从多个等级中选择一个等级，用以上述选择的等级表示的参数对物理量计测装置100的行为进行管理。或者，参数管理部48也可以对照处理状况使参数的各种项目连续地变化。或者，参数管理部48也可以输出当前所使用的参数的管理状态。
[0067]以下，说明本实施方式的物理量计测装置10的动作。
[0068]首先，参照图3说明物理量计测处理中的物理量计测装置10的动作。
[0069]图3是表示物理量计测装置10中的物理量计测的动作的流程图。
[0070]在步骤SI中，检测由多个成分构成的矢量物理量。具体地说，磁传感器20检测由三个成分构成的地磁，并且角速度传感器21检测角速度。
[0071]在步骤S2中，数据获取部30获取检测出的矢量物理量。在本实施方式中，为了容易进行偏移估计装置40中的处理，数据获取部30例如根据获取到的数据的种类，进行放大处理、滤波处理以及A/D变换处理。
[0072]在步骤S3中，偏移估计装置40的分配部41对由数据获取部30获取到的多种矢量物理量数据进行分配而输出到后级。
[0073]在步骤S4中，偏移估计装置40使用在步骤S3中分配的矢量物理量数据来计算DCM数据以及各种角数据。具体地说，偏移估计装置40的DCM计算部42根据所输入的矢量物理量来计算DCM数据Rl，偏移估计装置40的各种角计算部43根据从DCM计算部42输出的DCM数据Rl来计算各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)A1。
[0074]在步骤S5中，偏移估计装置40的数据选择部44判断在步骤S4中计算出的DCM数据、各种角数据、在步骤S3中分配的矢量物理量数据是否为适合于基准点估计部46中的处理的数据。其结果，在判断为适合的情况下，数据选择部44选择该DCM数据、各种角数据以及矢量物理量数据，例如存储到存储器。
[0075]在步骤S6中，偏移估计装置40的旋转轴计算部45根据DCM数据群、各种角数据群以及矢量物理量数据群，计算由旋转轴方向矢量以及旋转轴上坐标构成的旋转轴信息。而且，旋转轴计算部45判断计算出的旋转轴信息数据是否为适合于基准点估计部46中的处理的数据。其结果，在判断为适合的情况下，旋转轴计算部45将该旋转轴信息例如存储到存储器。
[0076]在步骤S7中，偏移估计装置40的基准点估计部46使用旋转轴信息群、根据规定的评价式，对矢量物理量数据群所包含的基准点进行估计。
[0077]在步骤S8中，偏移估计装置40的可靠性判断部47判断估计出的基准点的坐标的可靠度，将判断为可靠度高的基准点作为偏移而输出。
[0078][参数管理部的动作]
[0079]接着，说明参数管理部48的动作。
[0080]在参数管理部48中，在检测出物理量计测装置10的内部状态的变化或者物理量计测装置10的测量环境的变化的情况下，根据其检测结果变更要使用的参数。
[0081][偏移估计装置的动作]
[0082]接着，说明偏移估计装置40的动作。
[0083]在偏移估计装置40中，根据由数据获取部30获取到的至少两种测量数据中一种测量数据来计算DCM数据，根据计算出的DCM数据来计算横摆角、倾侧角和俯仰角。而且，偏移估计装置40根据需要而将DCM数据、横摆角、倾侧角、俯仰角以及测量数据例如存储到存储器。根据所存储的DCM数据群、各种角数据群(横摆角、倾侧角、俯仰角)以及测量数据群，按照预先决定的过程对由数据获取部30输出的至少两种数据中的一种数据所包含的基准点进行估计，在进行可靠性的判断之后，作为偏移而输出。在此，根据计算出的DCM数据来计算横摆角、倾侧角以及俯仰角。然而，也可以通过其它方法来计算横摆角、倾侧角以及俯仰角，这是显而易见的。
[0084]在本实施方式中，使用DCM数据群、各种角数据群(横摆角、倾侧角、俯仰角)、测量数据群沿着决定的过程进行运算，由此与仅根据一种测量数据群来对测量数据群所包含的偏移进行估计相比，在三维空间中的微小移动、旋转、运动时也能够估计偏移。
[0085]关于用于计算DCM数据以及各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)的测量数据，可以是由数据获取部30获取到的数据本身，也可以使用为了降低噪声的影响而对测量数据群实施一些运算处理(例如平均化处理)而得到的数据。另外，关于计算旋转轴信息时使用的测量数据也同样，可以直接使用由数据获取部30获取到的数据，也可以使用为了降低噪声的影响而对测量数据群实施一些运算处理(例如平均化处理)而得到的数据。
[0086]并且，关于计算旋转轴信息时使用的DCM数据、各种角数据(横摆角、倾侧角、俯仰角)也同样，可以直接使用由DCM计算部42计算出的DCM数据以及由各种角计算部43计算出的各种角数据(横摆角、倾侧角和俯仰角)，也可以使用为了减小计算时产生的误差、由测量数据内包含的噪声引起的偏差对计算出的DCM数据群和横摆角、倾侧角、俯仰角数据群实施一些运算处理(例如平均化处理)而得到的数据。
[0087][运算部200的动作]
[0088]图1示出的物理量计算系统100在运算部200中通常接收由物理量计测装置10的数据获取部30获取到的测量数据以及由基准点估计部40估计出的偏移来计算系统所需的信息。
[0089]例如，磁传感器20为三轴磁传感器，在以检测地磁并计算方位角为目的的方位角计测装置的情况下，首先根据估计出的偏移以及获取到的测量数据来计算地磁的值，接着计算方位角。
[0090]具体地说，当将由可靠性判断部47输出的偏移设为0=(0X，Oy, Oz)并且将具备物理量计测系统100的便携式设备例如水平(磁传感器X测量轴、y测量轴处于水平面上)时的磁测量数据设为M=(Mx，My，Mz)时，通过以下式表示X测量轴相对于磁北的方位Θ。
[0091][式1]
[0092]
【权利要求】
1.一种偏移估计装置，对三轴的地磁检测部输出的磁数据的偏移进行估计，该偏移估计装置的特征在于，具备: 第一旋转轴计算部，其获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴； 第二旋转轴计算部，其获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及 偏移估计部，其根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，来对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
2.根据权利要求1所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第一旋转轴计算部进行以下计算: 根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算上述第一旋转轴的方向矢量； 根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值；以及 根据上述第一旋转轴的方向矢量和上述第一旋转轴上的坐标值来计算上述第一旋转轴。
3.根据权利要求1所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第一旋转轴计算部根据上述第一时刻的磁数据、上述第二时刻的磁数据以及第五时刻的磁数据、作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算至少两点以上的上述第一旋转轴上的坐标值， 上述第一旋转轴计算部根据上述至少两点以上的上述第一旋转轴上的坐标值来计算上述第一旋转轴。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第二旋转轴计算部进行以下计算: 根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算上述第二旋转轴的方向矢量； 根据作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值；以及 根据上述第二旋转轴的方向矢量和上述第二旋转轴上的坐标值来计算上述第二旋转轴。
5.根据权利要求1~3中的任一项所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第二旋转轴计算部根据上述第三时刻的磁数据、上述第四时刻的磁数据以及第六时刻的磁数据、作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，来计算至少两点以上的上述第二旋转轴上的坐标值， 上述第二旋转轴计算部根据上述至少两点以上的上述第二旋转轴上的坐标值来计算上述第二旋转轴。
6.根据权利要求4或者5所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第一旋转轴计算部进行以下计算: 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第一时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第一时刻对应的第一方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第二时刻对应的第二方向余弦矩阵； 根据上述第一方向余弦矩`阵和上述第二方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的第一差分方向余弦矩阵；以及 根据上述第一差分方向余弦矩阵和上述第一差分方向余弦矩阵的转置矩阵以及上述第一磁数据和上述第二磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值， 上述第二旋转轴计算部进行以下计算: 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第三时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第三时刻对应的第三方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第四时刻对应的第四方向余弦矩阵； 根据上述第三方向余弦矩阵以及上述第四方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第二差分方向余弦矩阵；以及 根据上述第二差分方向余弦矩阵和上述第二差分方向余弦矩阵的转置矩阵以及上述第三磁数据和上述第四磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值。
7.根据权利要求6所述的偏移估计装置，其特征在于， 根据上述第一差分方向余弦矩阵来计算上述第一旋转轴的方向矢量。
8.根据权利要求6或者7所述的偏移估计装置，其特征在于，根据上述第二差分方向余弦矩阵来计算上述第二旋转轴的方向矢量。
9.根据权利要求3所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第一旋转轴计算部进行以下计算: 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第一时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第一时刻对应的第一方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第二时刻对应的第二方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第五时刻对应的第五方向余弦矩阵； 根据上述第一方向余弦矩阵以及上述第二方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述地磁检测部的旋转量相应的第一差分方向余弦矩阵，根据上述第二方向余弦矩阵以及上述第五方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的第三差分方向余弦矩阵； 根据上述第一差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述地磁检测部的旋转量相应的第一旋转角度； 根据上述第三差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第二时刻与上述第五时刻之间的期间的旋转量相应的第二旋转角度；以及 根据上述第一旋转角度、 上述第二旋转角度、上述第一磁数据、上述第二磁数据以及上述第五磁数据，来计算上述第一旋转轴上的坐标值。
10.根据权利要求5所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述第二旋转轴计算部进行以下计算: 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第三时刻之间的期间的旋转量数据来计算与上述第三时刻对应的第三方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量数据，来计算与上述第四时刻对应的第四方向余弦矩阵； 根据与上述第一时刻以前的时刻对应的方向余弦矩阵以及上述地磁检测部在相当于上述第一时刻以前的时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量数据，来计算与上述第六时刻对应的第六方向余弦矩阵； 根据上述第三方向余弦矩阵以及上述第四方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第二差分方向余弦矩阵； 根据上述第四方向余弦矩阵以及上述第六方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第 六时刻之间的期间的旋转量相应的第四差分方向余弦矩阵； 根据上述第二差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的第三旋转角度； 根据上述第四差分方向余弦矩阵，来计算与上述地磁检测部在相当于上述第四时刻与上述第六时刻之间的期间的旋转量相应的第四旋转角度；以及 根据上述第三旋转角度、上述第四旋转角度、上述第三磁数据、上述第四磁数据以及上述第六磁数据，来计算上述第二旋转轴上的坐标值。
11.根据权利要求1~10中的任一项所述的偏移估计装置，其特征在于， 上述旋转量数据是基于角度数据、角速度数据、角加速度数据中的任一个的数据。
12.—种偏移估计方法，其特征在于，具备以下步骤: 第一旋转轴计算步骤，获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴； 第二旋转轴计算步骤，获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及 偏移估计步骤，其根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，来对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
13.一种偏移估计程序，用于使计算机对三轴的地磁检测部输出的磁数据的偏移进行估计，该偏移估计程序的特征在于，使计算机进行以下动作: 获取上述地磁检测部输出的第一时刻的磁数据和第二时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第一时刻的磁数据和上述第二时刻的磁数据以及相当于上述第一时刻与上述第二时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第一时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第二时刻的磁数据的坐标值时的第一旋转轴； 获取上述地磁检测部输出的第三时刻的磁数据和第四时刻的磁数据以及作为与上述地磁检测部在相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的旋转量相应的数据的旋转量数据，在以上述地磁检测部输出的上述磁数据的各轴成分为坐标值的坐标空间上，根据上述第三时刻的磁数据和上述第四时刻的磁数据以及相当于上述第三时刻与上述第四时刻之间的期间的上述旋转量数据，来计算使基于上述第三时刻的磁数据的坐标值旋转到基于上述第四时刻的磁数据的坐标值时的第二旋转轴；以及 根据上述第一旋转轴与上述第二旋转轴会聚的坐标值，对上述地磁检测部的上述磁数据的偏移进行估计。
14.一种信息处理装置，其特征在于，具备: 根据权利要求1至11中的任一项所述的偏移估计装置； 地磁检测部；以及 角速度检测部。`
【文档编号】G01C17/38GK103874904SQ201380003470
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年2月22日 优先权日:2012年2月24日
【发明者】誉田正宏, 山下昌哉 申请人:旭化成株式会社
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