JP4448957B2

JP4448957B2 - 磁気計測装置及び磁気計測方法

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Publication number: JP4448957B2
Application number: JP2004061404A
Authority: JP
Inventors: 徹北村
Original assignee: Asahi Kasei EMD Corp
Current assignee: Asahi Kasei Microdevices Corp
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: JP2005249619A

Description

本発明は、磁気計測装置及び磁気計測方法に関し、より詳細には、地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際し、磁気センサのオフセット補正を行うようにした磁気計測装置及び磁気計測方法に関する。

一般に、地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測装置においては、地磁気（定常磁界）と方位角計測装置に固定された磁石などによって発生する地磁気以外の磁界を区別することが重要である。地磁気以外の磁界は、磁気測定データ群から適切な手段を用いてオフセット（基準点）として算出され、磁気計測値からオフセットを差し引くことによって地磁気を求めることが出来る。このオフセットは、方位角測定装置に付随した磁性体（例えば、メモリカード）の装着及び取り外し等で大きく変化する。

図６は、従来の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。まず、磁気センサで磁気データを取得し（Ｓ１）、Ａ／Ｄ変換部で量子化した磁気データをデータ取捨選択部で使用するか否かを判定する（Ｓ２）。“使用する”と判定した磁気データをデータバッファに保存記憶し、保存記憶した磁気データの個数が所定規定値を超えると、一番古い磁気データをデータバッファから破棄する（Ｓ５）。保存記憶した磁気データの個数が所定規定値以下の場合には、新たな取得した磁気データをデータバッファに加え（Ｓ４）、上述したＳ１からＳ３の動作を繰り返す。

上述したＳ５により一番古い磁気データをデータバッファから破棄すると、次に、新たな取得した磁気データをデータバッファに加える（Ｓ６）。データバッファ内の磁気データ群（複数のデータ）を、データバッファ適否判定部でオフセット計算に適しているか否かを判定し（Ｓ７）、“適している”と判定したデータバッファ内の磁気データ群からオフセットをオフセット計算部で計算する（Ｓ８）。データバッファ適否判定部で“適している”と判定しなかった場合には、上述したＳ１に戻る。

Ｓ８で計算したオフセットを、オフセット良否判定部で判定し（Ｓ９）、“良”と判定したオフセットを、オフセット補正計算部でオフセット補正計算用のオフセットとして採用更新する（Ｓ１０）。オフセット良否判定部で“良”と判定しなかった場合には、上述したＳ１に戻る。このようにして、量子化された磁気データを、その時点で採用されているオフセットを用いて補正し、方位角計算部で方位角を計算して出力する。

オフセットについては、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１のものは、方位角計測装置における磁気センサのオフセットを補正するもので、携帯電話の向きを任意に変化させるだけで、磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を算出することができ、オフセットのキャリブレーション作業を容易化して、オフセットのキャリブレーションを行う際の利用者の負担を軽減するようにしたものである。

また、上述した特許文献１に示されているように、得られた磁気データからオフセットまでの距離のばらつきが最小になるように、オフセットの座標を統計的手法によって推定することが出来る。具体的には、磁気データはオフセットを中心とする球面上に分布するので、磁気データが分布する球の中心座標を求めれば、それが即ちオフセットとなる。

このような磁気計測方法では、磁気データの分布する範囲に限定はなく、例えば、利用者が方位角計測装置を円状に動かした時に取得された磁気データでも良いし、手に持って歩行中に手が自然に振れた時に取得された磁気データでも良い。このため、オフセットのキャリブレーションについて利用者がなんら意識することなく、磁気計測装置の移動や通常操作時に、計測値が変化するだけで、オフセットのキャリブレーションを実現することが可能となり、オフセットのキャリブレーションを行う際の利用者の負担をほとんどなくすことが出来る。

なお、地磁気センサによる方位角の算出に際し、３軸型の地磁気センサを用いることなく、２軸型の地磁気センサを用いて、車体の着磁や周囲の磁界の影響を補正するために、予め地磁気センサのキャリブレーションを行うようにしたものはすでに提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、従来の方位角計測装置としては、特許文献３のものが提案されている。この特許文献３のものは、地磁気センサで地磁気を検出し、その地磁気の方向や大きさを計測して車両の進行方位を決める車両地磁気センサにおいて、車両の一般的な走行中に各方位の地磁気を取り込み、そのデータ値からオフセットを計算して補正するもので、走行方位に係るデータ軌跡に関して、Ｘ−Ｙ座標面の原点Ｏを中心にしてその周りを等角度の１６の方位領域に分割し、各方位領域ごとにデータから平均値を求めるようにしたものである。

また、特許文献４に記載のものは、磁力計により測定された成分を周期的に検出し、その際、短時間の磁界変化が磁力計に実質的に作用を及ぼさないように障害を抑制することにより、地磁気の方向を算出して、地磁気の方向や車両の走行方向を得るもので、測定データを象限に分け、特定の象限数にデータがたまったらオフセットを更新するものである。

また、特許文献５に記載のものは、ホール素子を用いて検出された地磁気に基づいて方位を計測するもので、補正値記憶部には、Ｘ軸ホール素子及びＹ軸ホール素子の基準値が記憶され、補正計算部は、この基準値を用いることにより、Ｘ軸ホール素子及びＹ軸ホール素子の出力増幅値を補正し、地磁気の各軸成分に比例した値だけを取り出すように構成されたものである。

また、特許文献６に記載のものは、地磁気センサの入力軸の方向と、姿勢検出装置の基準軸の方向との間の取り付け角誤差を補正して高精度の方位角計測装置を提供するもので、地磁気データに対して取付け角誤差補正を行い、補正された地磁気データを演算する取付け角補正演算部と、姿勢データを用いて地磁気データを座標変換し、地磁気データを出力する座標変換回路と、地磁気データに基づいて方位角を計算する方位角計算回路とを備えたものである。

また、特許文献７に記載のものは、地磁気の水平成分を、互いに直交する磁気検出コイルにより２成分の電圧出力信号に分けて検出し、その電圧出力信号を、信号校正演算手段を備えたマイクロコンピュータに入力して地磁気の磁北に対する方位角データを演算して出力する地磁気センサによる方位角計測装置で、マイクロコンピュータからの各方位角データに対応する補正値を演算して各方位角データを加算する補正処理手段を設けたものである。

国際公開第２００４／３４７６号パンフレット（特願２００３−３５１０１号）特開平９−３２５０２９号公報特開昭６０−１５１０号公報特表平２−５０１８５４号公報特開２００３−６５７９１号公報特開２００３−４２７６６号公報特開平１０−１３２５６８号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載されている方法では、磁気データが球面上の狭い領域に集中するほどオフセットの計算精度は悪くなる。このことは、磁気データにノイズが多いほど、磁気センサの出力が量子化される際の量子化数が小さくなればなるほど顕著になる。

例えば、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant；携帯情報端末）に磁気センサとＧＰＳ（Grobal Positioning system；全地球測位システム）を搭載しマンナビゲーションシステムを構築する場合、利用者に意識をさせずに磁気センサのオフセットキャリブレーションが行われることが好ましい。従って、利用者が手に持って歩行している間に取得された磁気データや、携帯端末に表示される地図を見ながら向きを変えたりしている間に取得された磁気データでオフセットを計算する必要がある。このような磁気データは、球面上の一部の領域にしか分布しておらず、計算されるオフセットは大きな誤差を有するという問題がある。

また、上述した特許文献３及び４のものでは、測定時間を分割した各領域全てに所定数のデータが格納された後でオフセットを計算するために、例えば、携帯機器のように、使用時に必ずしも空間を分割した全領域にデータを格納できない場合には、オフセットを算出できないという問題があった。また、特許文献３及び４においては、空間を分割した各領域に複数のデータが格納された場合には、その代表値をとるかまたは平均値を算出してオフセットの計算に用いるために、空間内のデータの分布に偏りがあったとしても算出されたオフセットは良好なものとして扱われるという欠点があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地磁気以外の磁界をオフセットとして算出するに際し、磁気センサのオフセットの信頼性を向上させるようにした磁気計測装置及び磁気計測方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測装置において、複数の領域に分割された２次元又は３次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段により取得された磁気データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された磁気データから、該磁気データの分布する領域の数と各領域内の磁気データの個数からなる分布情報を算出する分布情報算出手段と、該分布情報算出手段により算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定するオフセット良否判定手段と、該オフセット良否判定手段によりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正計算部とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記分布情報算出手段により取得された分布情報に基づき、取得データ群のオフセットを計算するに適しているか否かを判定するデータバッファ適否判定手段と、該データバッファ適否判定手段でオフセットを計算するに適していると判断された磁気データ群に基づいて、オフセット計算を行うオフセット計算部とを備えたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記分布情報に基づいて前記オフセットの信頼性情報を算出するオフセット信頼性情報算出手段を備え、前記オフセット信頼性情報を外部に出力することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３にいずれかに記載の発明において、前記複数の領域の中で最も磁気データの個数が多い領域に分布する磁気データの中で、最も古い磁気データを前記記憶手段から破棄することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記記憶手段は、オフセット計算用に記憶されたすべての磁気データの中で最も古い磁気データを、任意の時間間隔で破棄することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測装置において、複数の領域に分割された３次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段により取得された磁気データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された磁気データから、該磁気データの分布する領域の数と各領域内の磁気データの個数からなる分布情報を算出する分布情報算出手段と、該分布情報算出手段により算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定するオフセット良否判定手段と、該オフセット良否判定手段によりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正計算部とを備え、前記領域が、互いに直交する３つの平面によって仕切られた領域であることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測方法において、複数の領域に分割された２次元又は３次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出ステップと、該磁気検出ステップにより取得された磁気データを記憶する記憶ステップと、該記憶ステップにより記憶された磁気データに基づいて、該磁気データが分布する領域の数と、該各領域に分布する磁気データの個数からなる分布情報を算出する算出ステップと、該算出ステップにより算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定する判定ステップと、該判定ステップによりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正ステップとを有することを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記算出ステップにより算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群がオフセットを計算するに適しているか否かを判定するデータ適否判定ステップと、該データ適否判定ステップでオフセットを計算するに適していると判断された磁気データ群に基づいて、オフセット計算を行うオフセット算出ステップとを有することを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明において、前記記憶ステップで記憶された磁気データから、前記複数の領域の中で最も磁気データの個数が多い領域に分布する磁気データの中で、最も古い磁気データを破棄する破棄ステップをさらに有することを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記破棄ステップは、オフセット計算用に記憶されたすべての磁気データの中で最も古い磁気データを、任意の時間間隔で破棄する第２の破棄ステップをさらに有することを特徴とする。

本発明による磁気計測装置は、複数の領域に分割された２次元又は３次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出手段と、この磁気検出手段により取得された磁気データを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された磁気データから、磁気データの分布する領域の数と各領域内の磁気データの個数からなる分布情報を算出する分布情報算出手段と、この分布情報算出手段により算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定するオフセット良否判定手段と、このオフセット良否判定手段によりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正計算部とを備えたので、磁気データが球面上のどの程度の領域に分布しているか観測し、計算されるオフセットの信頼性情報を計算することができる。

また、磁気データを取捨選択的に格納し、球面上の広い領域に磁気データが分布するようにする手法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の磁気計測装置の実施例１を説明するための構成図である。この実施例１における方位角計測装置は、ｘ軸磁気センサ２１ａとｙ軸磁気センサ２１ｂとｚ軸磁気センサ２１ｃを備えた３軸磁気センサ２１（以下、実施例の説明においても磁気センサという）を有している。Ａ／Ｄ変換部２５は、磁気センサ駆動電源部２３により駆動されるマルチプレクサ部２２を介して、磁気センサ増幅部２４により増幅された磁気センサ２１の出力を量子化するものである。

データ取捨選択部２６は、Ａ／Ｄ変換部２５で量子化された磁気データを使用するか否か判定するものである。オフセット計算用のデータバッファ２７は、データ取捨選択部２６で“使用する”と判定された磁気データを記憶するとともに、新たに加えられた磁気データにより、データバッファ２７の記憶容量を超えた場合には、破棄データ選定部２８で選定されたデータ保有数の一番多い象限の中の一番古い磁気データを破棄するものである。

データ分布情報算出部２９は、データバッファ２７に記憶されている磁気データに基づいて、この磁気データが分布する領域の数と、この領域の各々に分布する磁気データの数を領域毎に算出するものである。

データバッファ適否判定部３０は、データバッファ２７内の磁気データ群をオフセット計算に適しているか否か判定するとともに、データ分布情報算出部２９により算出された領域の数及び各領域内の磁気データの個数が規定値以上であるか否かを判定するものである。オフセット計算部３１は、データバッファ適否判定部３０で“適している”と判定されたデータバッファ２７内の磁気データ群からオフセットを計算するものである。

オフセット良否判定部３２は、オフセット計算部３１で計算されたオフセットの良否を判定するものである。オフセット補正計算部３３は、オフセット良否判定部３２で“良”と判定されたオフセットを、オフセット補正計算用のオフセットとして採用更新し、更新されたオフセットを用いて補正するものである。方位角計算部３４は、補正されたオフセットに基づき、方位角を計算して出力するものである。オフセット信頼性情報算出部３５は、データ分布情報算出部２９により算出された分布情報に基づき信頼性情報を出力するものである。

また、上述したデータバッファ２７は、複数の領域の中で最も使用可能な磁気データの数が多い領域に分布する磁気データの中で、最も古い磁気データを破棄するものであり、また、オフセット計算用に記憶されたすべての磁気データの中で最も古い磁気データを、任意の時間間隔で破棄するものである。
なお、上述した説明では、３軸の磁気センサについて説明したが、２軸の磁気センサを用いることも可能である。

図２は、図１に示した実施例１の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。まず、磁気データは適当なサンプリング間隔で、磁気センサ２１で取得し（Ｓ１１）、取得した磁気データをデータ取捨選択部２６で使用するか否か判定する（Ｓ１２）。“使用する”と判定された磁気データを、データバッファ２７に格納（保存記憶）する。格納した磁気データの個数が規定数を超えた場合は（Ｓ１３）、データ保有数の一番多い象限の中の一番古いデータを破棄データ選定部２８で選定して破棄する（Ｓ１５）。格納した磁気データの個数が所定規定値以下の場合には、新たに取得した磁気データをオフセット計算用のデータバッファ２７に加え（Ｓ１４）、上述したＳ１１からＳ１３の動作を繰り返す。

上述したＳ１５により一番古い磁気データをデータバッファ２７から破棄すると、次に、新たに取得した磁気データをデータバッファ２７に加える（Ｓ１６）。データ分布情報算出部２９では、データバッファ２７に記憶されている磁気データに基づいて、この磁気データが分布する領域の数と、この領域の各々に分布する磁気データの個数を領域毎に算出する。

データバッファ適否判定部３０では、データバッファ２７内の磁気データ群をオフセット計算に適しているか否か判定するとともに、データ分布情報算出部２９により算出された領域の数及び各領域内の磁気データの個数が規定値以上であるか否かを判定する（Ｓ１７）。データバッファ適否判定部３０で“適している”と判定した場合には、さらに、規定数の象限に規定個数以上の磁気データがあるかどうかを判断し（Ｓ１８）、規定個数以上の磁気データがあれば、データバッファ２７内の磁気データ群からオフセットをオフセット計算部３１で計算する（Ｓ１９）。Ｓ１７において“適している”と判定されなかった場合には、上述したＳ１１に戻る。また、Ｓ１８において、規定個数以上の磁気データがなければ、上述したＳ１１に戻る。

次に、オフセット計算部３１で計算したオフセットをオフセット良否判定部３２で良否の判定をし（Ｓ２０）、“良”と判定したオフセットを、オフセット補正計算用のオフセットとして採用更新する（Ｓ２１）。オフセット良否判定部３２で“良”と判定しなかったオフセットは、上述したＳ１１に戻る。このようにして、量子化された磁気データを、その時点で採用されているオフセットを用いて補正し、方位角計算部３４で方位角を計算して出力する。

計算されるオフセットの誤差を少なくするために、通常いくつかの工夫が施される。例えば、取得した磁気データのすべてをオフセット計算用のデータバッファに格納するのではなく、特定の条件を満たした場合にのみ格納するようにしても良い。この特定の条件とは、例えば、オフセット計算用のデータバッファ中で一番新しい磁気データと、新たに取得された磁気データの距離を計算し、一定値以上でなければデータバッファに加えないようにすることが考えられる。この特定の条件を満たすようにすることにより、磁気計測装置が静止しているあるいは狭い領域でしか動いていないときに、データバッファに同じ磁気データばかりが格納されるのを防ぐことができる。

また、磁気データが格納されたデータバッファの適否を調べ、オフセットを計算するに適さない場合には、オフセットを計算しないようにすることができる。これにより、信頼性のないオフセットをわざわざ計算する手間を省くことができる。大抵の場合、データバッファの適否は、オフセットの良否を判定することでも調べることができる。この場合、データバッファの適否の判定に基づいてオフセットの計算が行われるので、計算されたオフセット値から得られる情報を他の箇所で使用することができる。データバッファの適否判断は、例えば、データバッファ中の磁気データの最大値と最小値の差で判定することができる。最大値と最小値の差が小さい場合には、データの分布範囲が狭く、大きな誤差を含むオフセットが計算される可能性があるためオフセット計算には適さない。

さらに、計算されたオフセットの信頼性を調べ、信頼に足らないオフセットを破棄することにより、大きな誤差を含むオフセットを採用する機会を削減することができる。信頼性は、例えば、次のような方法で調べることができる。つまり、直近に計算された、いくつかのオフセットのばらつきが規定値以上である場合、最新の計算されたオフセットは信頼できないとする。

上述したように、オフセット計算するための磁気データが球面上の一部にしか分布していないとその磁気データから計算されるオフセットは大きな誤差を有する場合がある。これを避けるために以下のような方法がある。

すなわち、（１）データバッファの適否、あるいはオフセットの信頼性を、データバッファ中の磁気データが規定値以上の領域数に規定個以上分布しているか否かで判断する。（２）さらに（１）に加え、データバッファ中の磁気データを領域に分類し、一番データ数の多い領域の中で一番古い磁気データを破棄する。特に（２）の場合、データ数の少ない領域の磁気データが破棄されないため、磁気データの分布する領域数が減少することはほとんどない。

基本的には、オフセットを頂点とし、所定の立体角で区切られた複数の領域に分割するように構成することが好ましい。領域の構成方法はいろいろ考えられる。例えば、オフセットを頂点とし、正多面体の面を含む領域（多角錘）を考え、これらを領域とする方法がある。正多面体としては、正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体がある。

この方法では、各領域を均等に取れる。特に、正八面体の場合は、互いに直交する３つの平面によって仕切られた領域となり、測定系の直交座標系を正八面体の対角頂点を結ぶ３つの直線と一致させれば、各軸（ｘ，ｙ，ｚ）の測定値の符号を判断するだけで領域に分類することが出来、計算量が少なくてすむ。頂点とするオフセットはどの時点のものを用いても良いが、過去の最も新しい採用された（更新された）オフセットを用いるのが好ましい。

図３及び図４は、正八面体、正二十面体を用いて領域を構成した例を示す図である。各領域は均等ではないが、オフセットを中心とするサッカーボールを考え、オフセットとサッカーボールの各面を含む多角錘で領域を構成しても良い。また、Ｃ６０やＣ７０などのフラーレン分子の構造から同様に領域を構成しても良い。なお、図４において、オフセット（原点）を頂点として一つの面を含む３角錐が一つの領域を構成する面の数だけ領域が構成される。

地磁気の大きさ、伏角、偏角は人口構造物の影響を強く受ける。建物などが密集した市街地と公園などのオープンスペースでは、地磁気の大きさ等に大きな差が出る。さらに、市街地では、移動とともに時々刻々と地磁気の状況が変化する。このため、上述した計測データを領域に分類し、一番データ数の多い領域の中で一番古い磁気データを破棄していく方法では、地磁気の大きさの異なる磁気データがデータバッファに混在してしまう可能性がある。上述した（２）の方法に加え、一定時間を経た磁気データは無条件にデータバッファから破棄するシーケンスを付加することが好ましい。

本発明の実施例２に係る方位角計測装置は、図１に示した実施例１の構成図において、データ分布情報算出部２９からの算出データをオフセット良否判定部３２に入力させ、このオフセット良否判定部３２は、データ分布情報算出部２９により算出された領域の数及び各領域内の磁気データの個数が規定値以上であるか否かを判定するように構成したものである。

図５は、実施例２の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。まず、磁気データは適当なサンプリング間隔で、磁気センサ２１で取得し（Ｓ２１）、取得した磁気データをデータ取捨選択部２６で使用するか否か判定する（Ｓ２２）。“使用する”と判定された磁気データを、データバッファ２７に格納（保存記憶）する。格納した磁気データの個数が規定数を超えた場合は（Ｓ２３）、データ保有数の一番多い象限の中の一番古いデータを破棄データ選定部２８で選定して破棄する（Ｓ２５）。格納した磁気データの個数が所定規定値以下の場合には、新たに取得した磁気データをオフセット計算用のデータバッファ２７に加え（Ｓ２４）、上述したＳ２１からＳ２３の動作を繰り返す。

上述したＳ２５により一番古い磁気データをデータバッファ２７から破棄すると、次に、新たに取得した磁気データをデータバッファ２７に加える（Ｓ２６）。データ分布情報算出部２９では、データバッファ２７に記憶されている磁気データに基づいて、この磁気データが分布する領域の数と、この領域の各々に分布する磁気データの個数を領域毎に算出する。

データバッファ適否判定部３０では、データバッファ２７内の磁気データ群をオフセット計算に適しているか否か判定する（Ｓ２７）。データバッファ適否判定部３０で“適している”と判定した場合には、データバッファ２７内の磁気データ群からオフセットをオフセット計算部３１で計算する（Ｓ２８）。Ｓ２７において“適している”と判定されなかった場合には、上述したＳ２１に戻る。

次に、オフセット計算部３１で計算したオフセットをオフセット良否判定部３２で良否の判定をし（Ｓ２９）、“良”と判定した場合には、データ分布情報算出部２９で算出された、規定数の象限に規定個数以上の磁気データがあるかどうかを判断し（Ｓ３０）、規定個数以上の磁気データがあれば、“良”と判定したオフセットを、オフセット補正計算用のオフセットとして採用更新する（Ｓ３１）。Ｓ２９において、“良”と判定されなかった場合には、上述したＳ２１に戻る。また、Ｓ３０において、規定個数以上の磁気データがなければ、上述したＳ２１に戻る。

次に、本発明の実施例３について以下に説明する。
計算されたオフセットの良否判定を、オフセットを利用する際に上位のアプリケーションで行う時は、予想される“オフセットの計算誤差”を表す指標（以下、オフセット信頼性情報）を出力する。信頼性情報としては、オフセット良否判定の合否の結果を出力してもよいし、オフセットの良否判定に用いる全てあるいは一部の情報を、そのままあるいは何らかの処理を施して出力してもよい。どの程度の精度のオフセットが必要なのかは、オフセットを利用するアプリケーションの種類や、使用されている状況によって異なるので、システムがオフセット計算ルーチンのみ下位のプログラムとして用意しておき、出力されるオフセットの精度にかかわるオフセット信頼性情報の利用方法は、各アプリケーションが決定できるようにしておけば、アプリケーションを柔軟に設計できるし、また、オフセット計算部を各アプリケーションが保持しなくてもよいので、メモリなどの節約にもなる。例えば、携帯電話に電子コンパスとして磁気センサを搭載する場合、所望の角度誤差以内におさまるオフセットのみを採用するようにアプリケーションを構成すればよい。

信頼性情報として、オフセットを数レベルにランク分けした際のランクを出力することもできる。これにより、各アプリケーションでオフセットの信頼性を計算するルーチンを簡便に作成できる。

オフセットの信頼性情報を出力する場合、データバッファの適否判定やオフセットの良否判定は、行わないかあるいはどのアプリケーションでも利用しないような悪い精度のオフセットの出力を抑える程度にする（例えば、数学的にオフセットを計算できないような場合があり得るので、その場合は、オフセット値を出力しない）。

データ分布情報を信頼性情報に変換して出力することもできる。この場合、分布情報そのものであるデータ分布領域数と各領域のデータ個数を出力してもよいし、オフセットの良否判定結果（規定数の領域に規定個以上のデータがあるか否か）を出力してもよい。上述したように、データ分布領域数と各領域のデータ個数をそのまま出力すると、オフセットを利用するアプリケーションでの良否判定ルーチンが煩雑になるし、良否判定のみを出力すると、様々なアプリケーションの要求を満たす信頼性情報とはならないため、実用上はオフセットをいくつかのランクに分け、このランクを出力するようにすることが好ましい。

例えば、領域を８つに分けた場合、以下の表１に示したようにランク分けをする。各ランクが、方位角にしてどの程度の誤差を有するかを数式で表すことは難しいので、実際に使用した時の測定データから決定する。

本発明の磁気計測装置の実施例１を説明するための構成図である。実施例１の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。領域が８つの領域（正八面体による領域分割）である場合を示した図である。２０領域（正二十面体による領域分割）である場合を示した図である。実施例２の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。従来の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。

符号の説明

２１３軸磁気センサ
２１ａｘ軸磁気センサ
２１ｂｙ軸磁気センサ
２１ｃｚ軸磁気センサ
２２マルチプレクサ部
２３磁気センサ駆動電源部
２４磁気センサ増幅部
２５Ａ／Ｄ変換部
２６データ取捨選択部
２７データバッファ
２８破棄データ選定部
２９データ分布情報算出部
３０データバッファ適否判定部
３１オフセット計算部
３２オフセット良否判定部
３３オフセット補正計算部
３４方位角計算部
３５オフセット信頼性情報算出部

Claims

地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測装置において、
複数の領域に分割された２次元又は３次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出手段と、
該磁気検出手段により取得された磁気データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された磁気データから、該磁気データの分布する領域の数と各領域内の磁気データの個数からなる分布情報を算出する分布情報算出手段と、
該分布情報算出手段により算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定するオフセット良否判定手段と、
該オフセット良否判定手段によりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正計算部と
を備えたことを特徴とする磁気計測装置。
前記分布情報算出手段により取得された分布情報に基づき、取得データ群のオフセットを計算するに適しているか否かを判定するデータバッファ適否判定手段と、該データバッファ適否判定手段でオフセットを計算するに適していると判断された磁気データ群に基づいて、オフセット計算を行うオフセット計算部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の磁気計測装置。
前記分布情報に基づいて前記オフセットの信頼性情報を算出するオフセット信頼性情報算出手段を備え、前記オフセット信頼性情報を外部に出力することを特徴とする請求項２に記載の磁気計測装置。
前記複数の領域の中で最も磁気データの個数が多い領域に分布する磁気データの中で、最も古い磁気データを前記記憶手段から破棄することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気計測装置。
前記記憶手段は、オフセット計算用に記憶されたすべての磁気データの中で最も古い磁気データを、任意の時間間隔で破棄することを特徴とする請求項４に記載の磁気計測装置。
地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測装置において、
複数の領域に分割された３次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出手段と、
該磁気検出手段により取得された磁気データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された磁気データから、該磁気データの分布する領域の数と各領域内の磁気データの個数からなる分布情報を算出する分布情報算出手段と、
該分布情報算出手段により算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定するオフセット良否判定手段と、
該オフセット良否判定手段によりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正計算部と
を備え、前記領域が、互いに直交する３つの平面によって仕切られた領域であることを特徴とする磁気計測装置。
地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測方法において、
複数の領域に分割された２次元又は３次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出ステップと、
該磁気検出ステップにより取得された磁気データを記憶する記憶ステップと、
該記憶ステップにより記憶された磁気データに基づいて、該磁気データが分布する領域の数と、該各領域に分布する磁気データの個数からなる分布情報を算出する算出ステップと、
該算出ステップにより算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定する判定ステップと、
該判定ステップによりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正ステップと
を有することを特徴とする磁気計測方法。
前記算出ステップにより算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群がオフセットを計算するに適しているか否かを判定するデータ適否判定ステップと、該データ適否判定ステップでオフセットを計算するに適していると判断された磁気データ群に基づいて、オフセット計算を行うオフセット算出ステップとを有することを特徴とする請求項７に記載の磁気計測方法。
前記記憶ステップで記憶された磁気データから、前記複数の領域の中で最も磁気データの個数が多い領域に分布する磁気データの中で、最も古い磁気データを破棄する破棄ステップをさらに有することを特徴とする請求項７又は８に記載の磁気計測方法。
前記破棄ステップは、オフセット計算用に記憶されたすべての磁気データの中で最も古い磁気データを、任意の時間間隔で破棄する第２の破棄ステップをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の磁気計測方法。