(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元磁気センサから出力される磁気データを順次取得しながら４つ以上の所定数の前記磁気データを直近母集団として繰り返し蓄積する蓄積手段と、
前記直近母集団としての前記磁気データより前に前記３次元磁気センサから出力される前記磁気データを過去母集団として記憶する過去母集団記憶手段と、
前記直近母集団が蓄積される度に前記直近母集団が第一条件を満たすか否かを第一閾値を用いて判定し、前記直近母集団が前記第一条件を満たさない場合、前記過去母集団と前記直近母集団とからなる混合母集団が第三条件を満たしているか否かを第三閾値を用いて判定し、前記混合母集団が前記第三条件を満たしていない場合、前記直近母集団が第二条件を満たすか否かを第二閾値を用いて判定する判定手段と、
前記直近母集団が前記第一条件を満たしている場合、前記直近母集団に基づいて前記磁気データのオフセットを導出し、前記混合母集団が前記第三条件を満たしている場合、前記混合母集団に基づいて前記磁気データのオフセットを導出するオフセット導出手段と、
を備え、
前記過去母集団記憶手段は、前記直近母集団が前記第二条件を満たしている場合、前記直近母集団の少なくとも一部によって前記過去母集団を更新する、
磁気データ処理装置。
【請求項２】
前記第一条件および前記第三条件は、前記直近母集団が立体的に拡散していることであって、
前記第二条件は、前記直近母集団が平面的に拡散していることであって、
前記過去母集団記憶手段は、前記直近母集団に含まれる３つ以上の前記磁気データのコピーによって前記過去母集団を更新する、
請求項１に記載の磁気データ処理装置。
【請求項３】
前記過去母集団記憶手段は、間引きされた前記直近母集団によって前記過去母集団を更新する、
請求項１または２に記載の磁気データ処理装置。
【請求項４】
前記混合母集団は、間引きされた前記直近母集団と前記過去母集団とからなり合計数が前記所定数である、
請求項３に記載の磁気データ処理装置。
【請求項５】
前記３次元磁気センサをさらに備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気データ処理装置。
【請求項６】
３次元磁気センサから出力される磁気データを順次取得しながら４つ以上の所定数の前記磁気データを直近母集団として繰り返し蓄積し、
前記直近母集団としての前記磁気データより前に前記３次元磁気センサから出力される前記磁気データを過去母集団として記憶し、
前記直近母集団が蓄積される度に前記直近母集団が第一条件を満たすか否かを第一閾値を用いて判定し、前記直近母集団が前記第一条件を満たさない場合、前記過去母集団と前記直近母集団とからなる混合母集団が第三条件を満たしているか否かを第三閾値を用いて判定し、前記混合母集団が前記第三条件を満たしていない場合、前記直近母集団が第二条件を満たすか否かを第二閾値を用いて判定し、
前記直近母集団が前記第一条件を満たしている場合、前記直近母集団に基づいて前記磁気データのオフセットを導出し、前記混合母集団が前記第三条件を満たしている場合、前記混合母集団に基づいて前記磁気データのオフセットを導出し、
前記直近母集団が前記第二条件を満たしている場合、前記直近母集団の少なくとも一部によって前記過去母集団を更新する、
ことを含む磁気データ処理方法。
【請求項７】
３次元磁気センサから出力される磁気データを順次取得しながら４つ以上の所定数の前記磁気データを直近母集団として繰り返し蓄積する蓄積手段と、
前記直近母集団としての前記磁気データより前に前記３次元磁気センサから出力される前記磁気データを過去母集団として記憶する過去母集団記憶手段と、
前記直近母集団が蓄積される度に前記直近母集団が第一条件を満たすか否かを第一閾値を用いて判定し、前記直近母集団が前記第一条件を満たさない場合、前記過去母集団と前記直近母集団とからなる混合母集団が第三条件を満たしているか否かを第三閾値を用いて判定し、前記混合母集団が前記第三条件を満たしていない場合、前記直近母集団が第二条件を満たすか否かを第二閾値を用いて判定する判定手段と、
前記直近母集団が前記第一条件を満たしている場合、前記直近母集団に基づいて前記磁気データのオフセットを導出し、前記混合母集団が前記第三条件を満たしている場合、前記混合母集団に基づいて前記磁気データのオフセットを導出するオフセット導出手段と、
してコンピューターを機能させ、
前記過去母集団記憶手段は、前記直近母集団が前記第二条件を満たしている場合、前記直近母集団の少なくとも一部によって前記過去母集団を更新する、
磁気データ処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気データ処理装置、磁気データ処理方法及び磁気データ処理プログラムに関し、特に３次元地磁気データのオフセット補正に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯型電話機等の移動体に搭載され、地磁気の方向を検出する３次元地磁気センサが知られている。磁気データ処理装置が磁気データに基づいて方位を導出するとき、移動体の着磁による測定誤差を打ち消すために磁気データを補正する処理が必要である。この補正処理の操作値は、複数の磁気データに基づいて導出され、オフセットと呼ばれる。
【０００３】
ところで、磁気データには移動体の着磁によるオフセット成分以外にも、移動体に搭載されている電子部品が発生源となる磁気や、ガウス分布に従う磁気センサの出力のゆらぎなどによる誤差成分が含まれている。したがって、移動体の着磁による真のオフセットを正確に導出するためには、球面の広い範囲に立体的に拡散した磁気データを蓄積することが必要となる。しかし、このような磁気データが蓄積されるような移動体の運動は特殊であるから、一般には、移動体に特殊な運動をさせるための操作がユーザーに要求される。そして、真のオフセットは不定期に変動するため、ユーザーが頻繁にそのような操作をしない限り、磁気データ処理装置によって導出される方位と実際の方位とがずれる可能性が高まる。これまでに本件発明者は、ユーザーに特殊な操作を要求することなく、真のオフセットに近いオフセットを導出できる発明を創作している（特許文献１参照）。特許文献１には、母集団としての磁気データの分布が立体的である場合には母集団に基づいて３次元的にオフセットを導出し、母集団としての磁気データの分布が平面的である場合には２次元的にオフセットを導出する方法が開示されている。この方法は、磁気データが立体的に拡散していない場合であっても、磁気データが平面的に拡散している場合であれば、磁気データが拡散している平面に平行な方向について過去に導出されたオフセットを２次元的に補正するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４０２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本件発明者は特許文献１に記載の技術について改良を試み、真のオフセットに近くに短期間のうちに収束するオフセットの導出方法を案出した。
本発明は、真のオフセットの近くに３次元磁気データのオフセットを短期間に収束させることを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するための磁気データ処理装置は、３次元磁気センサから出力される磁気データを順次取得しながら４つ以上の所定数の前記磁気データを直近母集団として繰り返し蓄積する蓄積手段と、前記直近母集団としての前記磁気データより前に前記３次元磁気センサから出力される所定数の前記磁気データを過去母集団として記憶する過去母集団記憶手段と、前記直近母集団が蓄積される度に前記直近母集団の分布が第一条件を満たすか否かを第一閾値を用いて判定するとともに前記直近母集団が第二条件を満たすか否かを第二閾値を用いて判定し、前記直近母集団が前記第一条件を満たさない場合、前記過去母集団と前記直近母集団とからなる混合母集団が第三条件を満たしているか否かを第三閾値を用いて判定する判定手段と、前記直近母集団が前記第一条件を満たしている場合、前記直近母集団に基づいて前記磁気データのオフセットを導出し、前記混合母集団が前記第三条件を満たしている場合、前記混合母集団に基づいて前記磁気データのオフセットを導出するオフセット導出手段と、を備え、前記過去母集団記憶手段は、前記直近母集団が前記第二条件を満たしている場合、前記直近母集団の少なくとも一部によって前記過去母集団を更新する。
本発明によると、任意の時点において直近母集団と、その時点からみて過去の母集団からなる過去母集団とからなる混合母集団に基づいてオフセットを導出することができる。したがって、任意の時点において直近母集団が、それ自身に基づいて確からしいオフセットを導出できる程度に広く拡散してない場合であっても、オフセットを導出することができる。そして、直近母集団が第二条件を満たしていない限り、過去母集団が更新されないため、確からしいオフセットを導出できる程度に混合母集団が広く拡散する可能性が高い。また、直近母集団の分布が広い場合、古い磁気データの影響を受けないように直近母集団に基づいてオフセットを導出することができるため、真のオフセットに近いオフセットを導出できる。すなわち、本発明によると真のオフセットの近くに３次元磁気データのオフセットを短期間に収束させることができる。
【０００７】
（２）上記目的を達成するための磁気データ処理装置において、前記第一条件および前記第三条件は、前記直近母集団が立体的に拡散していることであってもよく、前記第二条件は、前記直近母集団が平面的に拡散していることであってもよく、前記過去母集団記憶手段は、前記直近母集団に含まれる３つ以上の前記磁気データのコピーによって前記過去母集団を更新してもよい。
本発明によると、直近母集団が平面的に拡散していない限り、過去母集団が更新されないため、直近母集団としての磁気データと過去母集団としての磁気データが３次元磁気センサから出力される時間間隔が長くなる。このため直近母集団と過去母集団とから成る混合母集団が蓄積される期間において、３次元的に拡散する磁気データが磁気センサから出力される可能性が高まる。また平面的に拡散している過去母集団に別の磁気データを加えた全体の分布は、過去母集団が平面的に拡散していない場合に比べて、立体的になる可能性が高い。したがって本発明によると、過去母集団と直近母集団とからなる混合母集団の分布が立体的になる可能性が高い。そして、それら２つの母集団の分布がともに平面的である場合には、特許文献１に記載された方法を用いることによってそれぞれの母集団に基づいて２回更新したオフセットと真のオフセットとの距離に比べ、それぞれの母集団からなり立体的に分布する混合母集団に基づいて１回更新したオフセットと真のオフセットの距離は短くなる。
【０００８】
（３）ある時点において直近母集団がある程度拡散していなければ過去母集団を更新せず、直近母集団の分布が狭まらないように過去母集団を更新する場合、過去母集団と直近母集団とからなる混合母集団の分布は直近母集団よりも広く拡散することになるため、過去母集団が更新された後に磁気センサから取得する磁気データを過去母集団に加えることによって混合母集団の分布が立体的になる可能性が高い。
そこで上記目的を達成するための磁気データ処理装置において、前記過去母集団記憶手段は、間引きされた前記直近母集団によって前記過去母集団を更新してもよい。
本発明によると、過去母集団の分布の広がりとその基となる母集団の分布の広がりとの差を抑制しつつ過去母集団のデータ量を低減できる。
【０００９】
（４）上記目的を達成するための磁気データ処理装置において、前記混合母集団は、間引きされた前記直近母集団と前記過去母集団とからなり合計数が前記所定数であってもよい。
本発明によると、オフセットを導出する基礎となる母集団の数が同一になるため、アルゴリズムが簡素になる。
【００１０】
なお、請求項に記載された各手段の機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、又はそれらの組み合わせにより実現される。また、これら各手段の機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。さらに、本発明は磁気データ処理方法としても、磁気データ処理プログラムとしても、磁気データ処理プログラムの記録媒体としても成立する。むろん、そのコンピュータプログラムの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態にかかるブロック図。
【図２】本発明の実施形態にかかるフローチャート。
【図３】本発明の実施形態にかかる模式図。
【図４】本発明の実施形態にかかる模式図。
【図５】本発明の実施形態にかかるフローチャート。
【図６】本発明の実施形態にかかる模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
１．第一実施形態
（概要）
本発明の第一実施形態では、直近母集団または混合母集団としての磁気データの分布が立体的である場合には直近母集団または混合母集団に基づいて３次元的にオフセットが導出される。一方、直近母集団としての磁気データの分布が平面的である場合には直近母集団と過去に導出されたオフセット（旧オフセット）とに基づいて２次元的に旧オフセットが補正されるとともに直近母集団と過去母集団とから混合母集団が生成される。
【００１３】
（磁気データ処理装置の構成）
図１は本発明の磁気データ処理装置の一実施形態を示すブロック図である。磁気データ処理装置１は携帯電話機、ＰＮＤ（Personal Navigation Device）、電子コンパス、デジタルカメラなどの携帯型情報端末に搭載される。
【００１４】
磁気データ処理装置１は磁気センサ２０とマイクロコンピューターとで構成されている。マイクロコンピューターは、ＣＰＵ４０、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４４、入出力機構（Ｉ／Ｏ）３０などからなり、磁気センサ２０から出力される磁気データを入力し、オフセット補正された磁気データに基づいて進行方位や走行予定経路を画像や音声によってユーザーに報知するための方位データを出力する。表示部６０は方位を示す画像を表示するためのディスプレイとディスプレイドライバーとを含む。
【００１５】
磁気センサ２０は、磁界ベクトルの直交する３軸の成分をそれぞれ検出するｘ軸センサ２１とｙ軸センサ２２とｚ軸センサ２３とインターフェース２４とを備えた３次元磁気センサである。ｘ軸センサ２１、ｙ軸センサ２２、ｚ軸センサ２３は、いずれも磁気抵抗素子、ホール素子等で構成され、指向性のある１次元磁気センサであればどのようなものであってもよい。ｘ軸センサ２１、ｙ軸センサ２２およびｚ軸センサ２３は、それぞれの感度方向が互いに直交するように固定されている。インターフェース２４は、ｘ軸センサ２１、ｙ軸センサ２２およびｚ軸センサ２３の出力を時分割して取得し、ｘ軸センサ２１、ｙ軸センサ２２およびｚ軸センサ２３からの入力を増幅してＡＤ変換し、磁気データｑ＝（ｑｘ、ｑｙ、ｑｚ）を出力する。インターフェース２４から出力されるディジタル信号である磁気データｑはＲＡＭ４４の所定のアドレスに格納される。不揮発性の記憶媒体であるＲＯＭ４２には、ＲＡＭ４４にロードされ、ＣＰＵ４０によって実行される磁気データ処理プログラム９０や、携帯型情報端末の機能を実現するための種々のプログラムが格納されている。
【００１６】
磁気データ処理プログラム９０は、磁気データに基づいて方位データを出力するためのプログラムであって、ＲＯＭ４２に格納されている。方位データは地磁気の方向を示すベクトルデータである。磁気データ処理プログラム９０は、蓄積モジュール９１、判定モジュール９２、過去母集団記憶モジュール９３、３次元オフセット更新モジュール９４ａ、２次元オフセット更新モジュール９４ｂ、方位導出モジュール９５等のモジュール群で構成されている。
【００１７】
蓄積モジュール９１は、３次元磁気センサから出力される磁気データを順次取得しながら４つ以上のＮ個の磁気データｑ１、・・・、ｑＮを直近母集団として繰り返し蓄積する機能を実現するプログラム部品である。すなわち蓄積モジュール９１は、磁気センサ２０から順次出力される磁気データを一定の時間間隔で順次取得し、取得した磁気データを直近バッファに蓄積する機能を実現する。直近バッファは、４つ以上の所定個数の磁気データを記憶するためのＲＡＭ４４の記憶領域である。
【００１８】
判定モジュール９２は、直近母集団が蓄積される度に直近母集団の分布が第一条件を満たすか否かを第一閾値を用いて判定するとともに直近母集団の分布が第二条件を満たすか否かを第二閾値を用いて判定し、直近母集団が第一条件を満たさない場合、直近母集団と過去母集団とからなる混合母集団が第三条件を満たしているか否かを第三閾値を用いて判定する機能を実現するプログラムモジュールである。混合母集団は、最新の直近母集団を構成している磁気データを取得順に半分に間引いたデータ群と、過去母集団を構成している磁気データ群とからなる。過去母集団は、過去の直近母集団からなり、本実施形態においては過去の直近母集団を半分に間引いた磁気データ群を過去母集団とする。このようなデータ群を混合母集団とすることで、混合母集団と直近母集団とをそれぞれ構成している磁気データの数が一致するため、母集団の分布特性を判定したり、オフセットを導出する機能を実現するプログラムコードを共通化することができる。
【００１９】
本実施形態において、判定モジュール９２は、母集団の分布の３つの主値の比を母集団の分布を示す指数とし、この指数を予め決められた閾値と比較することによって母集団の分布特性を判定する。具体的には次の通りである。母集団ｑ１、・・・、ｑＮの分布の主値とは、次式（１）、（２）、（３）によって定義される対称行列Ａの固有値λ１、λ２、λ３（λ１≧λ２≧λ３）に相当する。
【数１】
0005453969.tif 000002
【００２０】
そして、母集団が立体的に拡散している程度を示す指数をλ３／λ１とする。また母集団が平面的に拡散している程度を示す指数をλ２／λ１とする。λ３／λ１が予め決められた閾値を越える場合には、母集団が立体的に拡散していると判定する。すなわち、直近母集団については第一条件を満たすと判定し、混合母集団については第三条件を満たすと判定する。λ３／λ１が予め決められた閾値を越えずλ２／λ１が予め決められた別の閾値を越える場合には、母集団が平面的に拡散していると判定する。すなわち直近母集団が第二条件を満たすと判定する。なお、行列Ａは、式（４）とも書けるため、分散共分散行列のＮ倍に相当する。
【数２】
0005453969.tif 000003
【００２１】
過去母集団記憶モジュール９３は、直近母集団としての磁気データより前に磁気センサ２０から出力される磁気データを過去母集団として記憶するとともに、直近母集団が第二条件を満たしている場合、直近母集団の少なくとも一部によって過去母集団を更新する機能を実現するプログラムモジュールである。具体的には、過去母集団記憶モジュール９３は、直近母集団が第二条件を満たしている場合、直近母集団を構成している磁気データを取得順に半分に間引き、半分に間引いた直近母集団を過去母集団として過去バッファに保存する。過去バッファは、直近母集団とは別に所定個数の磁気データを記憶するためのＲＡＭ４４の記憶領域である。
【００２２】
三次元オフセット更新モジュール９４ａは、直近母集団または混合母集団に基づいて３次元的にオフセットを導出する機能を実現するプログラム部品である。具体的には次の通りである。なお、各数式において直近母集団、混合母集団はいずれもｑ１、・・・、ｑＮと表されている。
【００２３】
母集団が同一平面上にない４つの磁気データで構成されている場合、母集団が分布する球は統計的手法を用いることなく一意に特定される。この球の中心の位置ベクトルｐ＝（ｐx、ｐy、ｐｙ）は連立方程式（５）を解くことによって得られる。尚、３変数に対して等号制約が４つあるが、等号制約の１つは冗長になっているため方程式（５）は必ず解を持つ。
【数３】
0005453969.tif 000004
【００２４】
母集団が５つ以上の磁気データで構成されている場合、ｐについての連立一次方程式（７）が解を持てば、その解は、母集団データ群が分布する球の中心である。
Ｘｐ=ｊ・・・（７）
ただし、
【数４】
0005453969.tif 000005
【００２５】
しかし、磁気センサ２０自体の測定誤差を考慮すると、現実には、方程式（７）が解を持つことはまれである。そこで、統計的な手法により尤もらしい解を得るために、次式（９）で定義されるベクトルｅを導入する。
ｅ＝Ｘｐ−ｊ・・・（９）
【００２６】
||ｅ||22（すなわちｅTｅ）を最小にするｐが、母集団が最も近くに分布する球の中心として尤もらしいといえる。||ｅ||22を最小にするｐを求める問題は、行列Ａが正則のときには次式（１０）の目的関数を最小にする最適化問題となる。
【数５】
0005453969.tif 000006
【００２７】
すなわち式（１０）の目的関数ｆ（ｐ）を最小にするｐを求めることにより、オフセットとしてのｐが導出される。目的関数ｆ（ｐ）を最小にするｐは、本実施形態で想定している（ＸＴＸ）が正則のときは式（１１）のように書くことができる。
【数６】
0005453969.tif 000007
【００２８】
二次元オフセット更新モジュール９４ｂは、直近母集団に基づいて二次元的に過去のオフセットを補正することによって最新のオフセットを導出する機能を実現するプログラム部品である。すなわち、二次元オフセット更新モジュール９４ｂは、蓄積モジュール９１によって保持されている直近母集団と、過去のオフセットとに基づいて最新のオフセットを導出し、過去のオフセットを最新のオフセットに更新する機能を実現する。具体的には次の通りである。
【００２９】
母集団の分布が平面的である場合、旧オフセットに対する補正方向を互いに直交する２方向に制限して新オフセットが導出される。母集団がある特定の平面近傍に集中し、その平面に垂直な方向から見て拡散している場合、その平面と平行な方向については母集団を十分信頼できる一方でその平面に垂直な方向についてはオフセット補正のために用いるデータ群として母集団データ群を信頼できないことになる。このような場合には、その平面に垂直な方向については旧オフセットを補正しないことにより、信頼に値しない情報に基づいてオフセットが更新されることを防止できる。
【００３０】
母集団がある特定の平面近傍に集中し、その平面に垂直な方向から見て拡散している場合、その平面に垂直な方向は、最小固有値λ3に対応する固有ベクトルｕ3の方向に一致し、その平面に平行で互いに直交する方向は、最大固有値λ1、中間固有値λ2にそれぞれ対応するｕ1、ｕ2の方向に一致する。したがって、その平面に垂直な方向について旧オフセットｐ０を補正せずに新オフセットｐを導出するため、次式（１２）の制約条件のもとで式（１０）の目的関数が最小になる新オフセットｐを求める。
ｐ＝ｐ0＋β1ｕ1＋β2ｕ2（β1、β2は実数）・・・（１２）
なお、式（１２）は次式（１３）と等価である。
【数７】
0005453969.tif 000008
【００３１】
式（１３）の制約条件のもとで式（１０）の最適化問題を解く式は、ラグランジュの未定乗数法によって等価な連立方程式に変形できる。未定定数ρを導入し、
【数８】
0005453969.tif 000009
とすると、ｘの連立一次方程式（１５）がその方程式となる。
【数９】
0005453969.tif 000010
【００３２】
方位導出モジュール９５は、磁気センサ２０から順次取得する磁気データを最新のオフセットを用いて補正して方位データを生成するプログラム部品である。具体的には、方位導出モジュール９５は、ベクトルデータである磁気データの各成分からオフセットの各成分を引き算して得られるベクトルデータを方位データとして出力する。
【００３３】
（磁気データ処理方法）
次に磁気データ処理プログラム９０を実行することによって実現される磁気データ処理方法について図２を参照しながら説明する。図２に示す処理は、一定時間間隔（例えば１０ミリ秒間隔）で繰り返し実行される。
【００３４】
はじめに、磁気センサ２０から出力された磁気データが蓄積モジュール９１によって取得され、直近バッファに蓄積される（Ｓ１００）。
【００３５】
次に、予め決められた数の磁気データが直近母集団として直近バッファに蓄積されているか否かが判定モジュール９２によって判定される（Ｓ１０１）。予め決められた数の磁気データが母集団として直近バッファに蓄積されていない場合、所定時間後に次の磁気データが直近バッファに蓄積される（Ｓ１００）。
【００３６】
予め決められた数の磁気データが母集団として直近バッファに蓄積されている場合、直近母集団が立体的に拡散しているかが判定モジュール９２によって判定される（Ｓ１０２）。
【００３７】
直近母集団が立体的に拡散している場合、直近母集団のみに基づいてオフセットが３次元的に更新される（Ｓ１１３）。すなわち、直近バッファに記憶されている磁気データを母集団として３次元オフセット更新モジュール９４ａによって最新のオフセットが導出され、過去のオフセットが最新のオフセットに更新される。
【００３８】
直近母集団のみに基づいてオフセットが３次元的に更新されると、３次元オフセット更新モジュール９４ａによって過去母集団が破棄される（Ｓ１１２）。これは、着磁状態が変動することによって真のオフセットが変動した後にも、変動前の磁気データに基づいてオフセットが導出される期間を短くするとともに、短期間のうちに変動後の真のオフセットに対してオフセットを収束させるためである。
【００３９】
直近母集団が立体的に拡散していない場合、過去母集団が空であるか否かが判定モジュール９２によって判定される（Ｓ１０３）。
【００４０】
過去母集団が空でない場合、判定モジュール９２によって直近母集団と過去母集団とから混合母集団が生成される（Ｓ１０４）。具体的には直近バッファと過去バッファとに記憶されている磁気データが別の記憶領域に混合母集団として記憶される。
【００４１】
直近母集団と過去母集団とから混合母集団が生成されると、混合母集団が立体的に拡散しているか否かが判定モジュール９２によって判定される（Ｓ１０５）。
【００４２】
混合母集団が立体的に拡散している場合、混合母集団のみに基づいてオフセットが３次元的に更新される（Ｓ１１１）。すなわち、過去の直近母集団と最新の直近母集団とを母集団として３次元オフセット更新モジュール９４ａによって最新のオフセットが導出され、過去のオフセットが最新のオフセットに更新される。過去のオフセットが最新のオフセットに更新されると、過去母集団が破棄される（Ｓ１１２）。
【００４３】
過去母集団が空である場合、または混合母集団が立体的に拡散していない場合、直近母集団が平面的に拡散しているか否かが判定モジュール９２によって判定される（Ｓ１０６）。
【００４４】
直近母集団が平面的に拡散している場合、旧オフセットを直近母集団に基づいて二次元的に補正することによってオフセットが更新される（Ｓ１０８）。すなわち、二次元オフセット更新モジュール９２ｂによって、連立一次方程式（１５）の解ｐにオフセットが更新される。
【００４５】
直近母集団が平面的に拡散している場合、直近母集団によって過去母集団が更新される（Ｓ１０９）。すなわち、過去母集団記憶モジュール９３は、直近母集団から半分の数の磁気データを選別し、選別した磁気データを過去バッファに記憶する。
最後に、蓄積モジュール９１によって直近母集団が破棄される（Ｓ１１０）。
【００４６】
以上の処理では、直近母集団が３次元的にも２次元的にも拡散していない場合には、過去母集団は更新されない。したがって、磁気センサ２０が３次元的にも２次元的にも運動していない場合には、過去母集団は更新されず、オフセットも導出されない。そして、直近母集団が２次元的に拡散している場合にのみ、その直近母集団が過去母集団として記憶されるため、過去母集団と直近母集団とからなる混合母集団が立体的に拡散している可能性は高い。すなわち、上記実施形態では、無駄なオフセット更新処理が抑制される。
【００４７】
ここで仮に、平面的に拡散する複数の母集団が蓄積される場合に、それぞれの母集団に基づいて過去のオフセットを２次元的に補正するとする。この場合、それぞれの母集団が近傍に分布する平面α１、α２のなす角θが小さいと、図３に示すようにオフセットはｐ０、ｐ１、ｐ２のように更新され、オフセットが真のオフセットＯに収束しにくくなる。これに対し、本実施形態では、それぞれの母集団が近傍に分布する平面α１、α２を含む立体的な分布Ｓを有する混合母集団に基づいて３次元的にオフセットを導出できるため、図４に示すようにオフセットはｐ０、ｐ１、ｐ２のように更新され、オフセットは真のオフセットＯの近くに短期間の内に収束する。
【００４８】
２．第二実施形態
本発明の第二実施形態では、直近母集団または混合母集団としての磁気データの分布が立体的である場合には直近母集団または混合母集団に基づいて３次元的にオフセットが導出される。一方、直近母集団としての磁気データの分布が平面的である場合には直近母集団と過去母集団とから混合母集団が生成されるが、旧オフセットは補正されない。
【００４９】
図５は、第二実施形態による磁気データ処理方法を示すフローチャートである。すなわち、直近母集団に基づいてオフセットを導出するＳ１０８の処理をしないことが、第一実施形態と第二実施形態の違いである。
【００５０】
本実施形態によると、二次元的に過去のオフセットを補正する処理を実行しないため、第一実施形態では図４に示すようにｐ０、ｐ１、ｐ２のようにオフセットが更新される場合には、図６に示すようにｐ０、ｐ１のようにオフセットが更新される。
【００５１】
３．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、母集団に基づいて３次元的にオフセットを導出する手段も、母集団に基づいて２次元的に旧オフセットを補正する手段も、上記実施形態に開示した手段に限定されず、どのような公知の手段を用いてもよいし、今後開発されるいかなる手段を用いても良い。公知の手段としては、統計的手法を用いて２次元的または３次元的にオフセットを導出するものや、３つまたは４つの磁気データを母集団から選抜し、選抜された母集団からオフセットとしての球の中心または旧オフセットを補正するための仮オフセットとしての円の中心を求めるもの等がある。尚、磁気データのオフセットを導出する方法は、本件発明者によっても複数提案されている（特開２００７−２４０２７０号公報、特開２００７−２０５９４４号公報、特開２００７−１３９７１５号公報、特開２００７−１０７９２１号公報、特願２００７−３３９４７８など）。
【００５２】
また例えば、母集団が立体的に拡散しているか平面的に拡散しているかを判定する手段は、上記実施形態に開示した手段に限定されず、どのような公知の手段を用いてもよいし、今後開発されるいかなる手段を用いても良い。公知の手段としては、母集団の分散の大きさを閾値と比較する手段などがある。また、過去母集団と直近母集団とがそれぞれ立体的に拡散しているかをそれぞれ別の閾値を用いて判定しても良いし、アルゴリズム自体を変えて判定しても良い。
【００５３】
また例えば、母集団に基づいてオフセットを導出した後に、閾値を用いてそのオフセットの信頼性を判定するとともに信頼性が低い場合には、導出したオフセットを棄却してもよい。
【００５４】
また例えば、過去母集団を更新するために満たされるべき直近母集団の条件は、上記実施形態に開示した条件に限定されず、混合母集団が立体的に拡散する可能性が高まるとともに古い磁気データが適切な範囲を超える長期にわたって過去母集団として残らない条件であればどのような条件であっても良い。例えば、直近母集団の分布の特性を条件とする場合であっても、分散の大きさが閾値を越えることなどを条件としても良い。また、直近母集団と過去母集団とがそれぞれ蓄積された時刻間の長さを条件としても良い。すなわち一定時間毎に過去母集団を直近母集団によって更新しても良い。
【００５５】
また例えば、直近母集団を構成している磁気データをいなかる順番で間引いたものを過去母集団としても良いし、直近母集団の全部を過去母集団として保存してもよいし、直近母集団の最古の磁気データのみを過去母集団として保存するなど、過去母集団を１つの磁気データとしても良い。また過去の時点における直近母集団の全部からなる過去母集団と最新の直近母集団の全部とを混合母集団とするなど、混合母集団を構成する磁気データの数を直近母集団を構成する磁気データの数と異ならせても良い。
【００５６】
また例えば、一定の時間間隔で過去母集団をクリアするなど、３次元的にオフセットが更新されるタイミング以外で過去母集団をクリアしてもよい。また例えば、磁気センサとマイクロコンピューターとを単一のパッケージに収容し、方位データを出力する独立した電子部品として磁気データ処理装置を構成しても良い。また例えば、磁気センサ２０の温度特性によるオフセットを補正して方位データを導出しても良い。また例えば、連続して取得した２つの磁気データの距離が近い場合にはいずれか一方のみを直近母集団として蓄積するなど、直近母集団として蓄積する磁気データを選抜しても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１：磁気データ処理装置、２０：磁気センサ、２１：ｘ軸センサ、２２：ｙ軸センサ、２３：ｚ軸センサ、２４：インターフェース、３０：Ｉ／Ｏ、４０：ＣＰＵ、４２：ＲＯＭ、４４：ＲＡＭ、６０：表示部、９０：磁気データ処理プログラム、９１：蓄積モジュール、９２：判定モジュール、９３：過去母集団記憶モジュール、９４ａ：次元オフセット更新モジュール、９４ｂ：二次元オフセット更新モジュール、９５：方位導出モジュール
【図１】
0005453969.tif 000011
【図２】
0005453969.tif 000012
【図３】
0005453969.tif 000013
【図４】
0005453969.tif 000014
【図５】
0005453969.tif 000015
【図６】
0005453969.tif 000016