(57)【要約】【課題】歪み率と較正品質度を導入してコンパスセンサのデータを較正する。【解決手段】（ａ）コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得された磁気力データを獲得するステップと、（ｂ）獲得したデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングするステップと、（ｃ）獲得したデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するステップと、（ｄ）楕円関数または獲得したデータの主軸が横軸に対して傾いた角度を用いて磁場の歪み程度を示す歪み率とを計算するステップとを含む。【選択図】図１
2008076397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得された磁気力データを獲得するステップと、
（ｂ）前記獲得されたデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングするステップと、
（ｃ）前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するステップと、
（ｄ）前記楕円関数または獲得されたデータの主軸が横軸に対して傾いた角度を用いて磁場の歪み程度を示す歪み率を計算するステップとを含む、磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正方法。
【請求項２】
前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を比較して、較正品質度を計算するステップをさらに含む、請求項１に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正方法。
【請求項３】
前記歪み率は、
前記獲得されたデータにおいて横軸に対して主軸が傾いた角度であるデータソフトアイアン誤差、前記フィッティングした楕円において横軸に対して長軸が傾いた角度である楕円ソフトアイアン誤差、または、前記獲得されたデータのｘとｙ軸の位相差のうちいずれか１つによって計算される、請求項１に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正方法。
【請求項４】
前記位相差は、
前記獲得されたデータの中心を原点に移動した後に、前記データのｙ切片に該当する２つの大きさの値の合計に対する前記ｙ値の変化する範囲の比に該当するサイン関数値の角度である、請求項３に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正方法。
【請求項５】
前記歪み率は、
前記獲得されたデータにおいて横軸に対して主軸が傾いた角度であるデータソフトアイアン誤差、前記フィッティングした楕円において横軸に対して長軸が傾いた角度である楕円ソフトアイアン誤差、または、前記獲得されたデータのｘとｙ軸の位相差の組合せによって計算される、請求項１に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正方法。
【請求項６】
前記較正品質度は、
獲得されたデータが３６０度方向に均一に獲得されたかを測定する均一度係数と、獲得されたデータがなす面積とフィッティングした楕円の面積の比を示す面積比係数と、獲得されたデータの分散値とフィッティングした楕円に対する分散値の比を示すフィッティング係数とのうち、いずれか１つによって決定される、請求項２に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正方法。
【請求項７】
前記較正品質度は、
獲得されたデータが３６０度方向に均一に獲得されたかを測定する均一度係数と、獲得されたデータがなす面積とフィッティングした楕円の面積の比を示す面積比係数と、獲得されたデータの分散値とフィッティングした楕円に対する分散値の比を示すフィッティング係数との組合せによって決定される、請求項２に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正方法。
【請求項８】
前記（ａ）ステップは、
前記獲得されたデータの中で閾値以上の差を有したデータを除去することによってデータをフィルタリングするステップを含む、請求項１に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正方法。
【請求項９】
（ａ）コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得された磁気力データを獲得するステップと、
（ｂ）前記獲得されたデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングするステップと、
（ｃ）前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するステップと、
（ｄ）前記楕円関数または獲得されたデータの主軸が横軸（ｘ−軸）に対して傾いた角度を用いて磁場の歪み程度を示す歪み率を計算するステップと、
（ｅ）前記計算された歪み率が所定の閾値範囲内にある場合に、較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップとを含む、磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法。
【請求項１０】
（ａ）コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得された磁気力データを獲得するステップと、
（ｂ）前記獲得されたデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングするステップと、
（ｃ）前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するステップと、
（ｄ）前記獲得されたデータとを比較して、較正品質度を計算するステップと、
（ｅ）前記計算された較正品質度が所定の閾値範囲内にある場合に、較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップとを含む、磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法。
【請求項１１】
（ａ）コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得された磁気力データを獲得するステップと、
（ｂ）前記獲得されたデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングするステップと、
（ｃ）前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するステップと、
（ｄ）前記楕円関数または獲得されたデータの主軸が横軸に対して傾いた角度を用いて磁場の歪み程度を示す歪み率と前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を比較して、較正品質度を計算するステップと、
（ｅ）前記計算された歪み率と較正品質度が所定の閾値範囲内にある場合に、較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップとを含む、磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法。
【請求項１２】
コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得された磁気力データを獲得するデータ獲得部と、
前記獲得されたデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングする楕円形フィッティング部と、
前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するコンパス較正部と、
前記楕円関数または獲得されたデータの主軸が横軸（ｘ−軸）に対して傾いた角度を用いて磁場の歪み程度を示す歪み率を計算する歪み率計算部とを含む、磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正装置。
【請求項１３】
前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を比較して、較正品質度を計算する較正品質度計算部をさらに含む、請求項１２に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正装置。
【請求項１４】
前記歪み率は、
前記獲得されたデータにおいて横軸に対して主軸が傾いた角度であるデータソフトアイアン誤差、前記フィッティングした楕円において横軸に対して長軸が傾いた角度である楕円ソフトアイアン誤差、または、前記獲得されたデータのｘとｙ軸の位相差のうちいずれか１つによって計算される、請求項１２に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正装置。
【請求項１５】
前記位相差は、
前記獲得されたデータの中心を原点に移動した後に、前記データのｙ切片に該当する２つの大きさの値の合計に対する前記ｙ値の変化する範囲の比に該当するサイン関数値の角度である、請求項１４に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正装置。
【請求項１６】
前記歪み率は、
前記獲得されたデータにおいて横軸に対して主軸が傾いた角度であるデータソフトアイアン誤差、前記フィッティングした楕円において横軸に対して長軸が傾いた角度である楕円ソフトアイアン誤差、または、前記獲得されたデータのｘとｙ軸の位相差の組合せによって計算される、請求項１２に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正装置。
【請求項１７】
前記較正品質度は、
獲得されたデータが３６０度方向に均一に獲得されたかを測定する均一度係数、獲得されたデータがなす面積とフィッティングした楕円の面積の比を示す面積比係数、および獲得されたデータの分散値とフィッティングした楕円に対する分散値の比を示すフィッティング係数のうちいずれか１つによって決定される、請求項１３に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正装置。
【請求項１８】
前記較正品質度は、
獲得されたデータが３６０度方向に均一に獲得されたかを測定する均一度係数、獲得されたデータがなす面積とフィッティングした楕円の面積の比を示す面積比係数、および獲得されたデータの分散値とフィッティングした楕円に対する分散値の比を示すフィッティング係数の組合せによって決定される、請求項１３に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正装置。
【請求項１９】
前記データ獲得部は、
前記獲得されたデータのうち閾値以上の差を有するデータを除去することによってデータをフィルタリングするデータフィルタリング部を含む、請求項１２に記載の磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正装置。
【請求項２０】
コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得された磁気力データを獲得するデータ獲得部と、
前記獲得されたデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングする楕円形フィッティング部と、
前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を原点が中心となる円形に変換するコンパス較正部と、
前記楕円関数または獲得されたデータの主軸が横軸（ｘ−軸）に対して傾いた角度を用いて磁場の歪み程度を示す歪み率を計算する歪み率計算部と、
前記計算された歪み率が所定の閾値範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算する方位角計算部とを含む、磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定装置。
【請求項２１】
コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得された磁気力データを獲得するデータ獲得部と、
前記獲得されたデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングする楕円形フィッティング部と、
前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するコンパス較正部と、
前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を比較して、較正品質度を計算する較正品質度計算部と、
前記計算された較正品質度が所定の閾値範囲内にある場合に、較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算する方位角計算部とを含む、磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定装置。
【請求項２２】
コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得された磁気力データを獲得するデータ獲得部と、
前記獲得されたデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングする楕円形フィッティング部と、
前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するコンパス較正部と、
前記楕円関数または獲得されたデータの主軸が横軸（ｘ−軸）に対して傾いた角度を用いて磁場の歪み程度を示す歪み率と前記獲得されたデータとフィッティングした楕円関数を比較して、較正品質度を計算する歪みおよび較正品質度計算部と、
前記計算された歪み率と較正品質度が所定の閾値範囲内にある場合に、較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算する方位角計算部とを含む、磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定装置。
【請求項２３】
（ａ）コンパスセンサによって獲得した磁気力データを楕円関数でフィッティングするステップと、
（ｂ）前記獲得したデータと前記楕円関数を原点が中心となる円形に変換するステップ、および
（ｃ）前記楕円関数または前記獲得したデータの主軸が横軸（ｘ軸）に対して傾く角度を利用して磁気場が歪む程度を示す歪み率を計算するステップを含む、磁気環境を考慮したコンパスセンサの較正方法を遂行するための少なくとも一つのプロセッサを制御するコンピュータが判読可能な命令語を保存するコンピュータ判読可能媒体。
【請求項２４】
（ａ）コンパスセンサによって獲得した磁気力データを楕円係数でフィッティングするステップと、
（ｂ）前期獲得したデータと前記楕円関数を原点が中心となる円形に変換するステップと、
（ｃ）前記楕円関数および前記獲得したデータの主軸が横軸に対して傾く角度を利用して磁気場が歪む程度を示す歪み率を計算するステップ、および
（ｄ）前記計算した歪み率が所定の閾値範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップとを含む、磁気環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法を遂行するための少なくとも一つのプロセッサを制御するコンピュータが判読可能な命令語を保存するコンピュータ判読可能媒体。
【請求項２５】
（ａ）コンパスセンサによって獲得した磁気力データを楕円係数でフィッティングするステップと、
（ｂ）前期獲得したデータと前記楕円関数を原点が中心となる円形に変換するステップと、
（ｃ）前記獲得したデータと前期楕円関数を比較して較正品質度を計算するステップ、および
（ｄ）前記計算した較正品質度が所定の閾値範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップとを含む、磁気環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法を遂行するための少なくとも一つのプロセッサを制御するコンピュータが判読可能な命令語を保存するコンピュータ判読可能媒体。
【請求項２６】
（ａ）コンパスセンサによって獲得した磁気力データを楕円係数でフィッティングするステップと、
（ｂ）前期獲得したデータと前記楕円関数を原点が中心となる円形に変換するステップと、
（ｃ）前記楕円関数または前記獲得したデータの主軸が横軸に対して傾く角度を利用して磁気場が歪む程度を示す歪み率と前記獲得したデータと前記楕円関数を比較して較正品質度を計算するステップ、および
（ｄ）前記計算した歪み率と前記較正品質度が所定の閾値範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップとを含む、磁気環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法を遂行するための少なくとも一つのプロセッサを制御するコンピュータが判読可能な命令語を保存するコンピュータ判読可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンパス較正と較正された品質および歪み計算方法および装置であって、より詳しくはコンパスセンサによって獲得された方位角データを較正し、較正されたデータに対する品質および歪みを評価する方法、および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンパスセンサは、現代の製品等に広範囲に用いられている。船舶、飛行機、自動車などの一定の方向に進行する多くの運送手段で、このような運送手段が進行する方向を感知するコンパスセンサが用いられる。これと共に、自律的に移動する移動ロボットにも走行する方向を感知するセンサとしてコンパスセンサが用いられる。
【０００３】
コンパスセンサは、地球の真北を軸の１つと見る絶対座標界において、真北方向に対して傾いた角度を絶対方位角として測定するものであって、地球上に存在する微細な磁場によって方向を測定することができる。
【０００４】
但し、大部分のコンパスは局部的な磁場の干渉によって、局部的誤差が生じるようになる。例えばアパート内部の移動ロボットにコンパスが備わっている場合を仮定する。アパート内部において用いられる多様な電子製品、例えばＴＶ、冷蔵庫、オーディオ、ランニングマシーン（Ｔｒｅａｄｍｉｌｌ）、電子レンジなどの多様な製品が、アパート内部の磁場を変形させ得る。地磁気は弱い磁場に該当し、このような外部の磁場干渉によって、コンパスにより感知されるデータには局部的な誤差が発生し得る。
【０００５】
したがって、一定の水準の方位角を得るために、コンパスのデータを較正（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）する必要性がある。特許文献１では車両の３６０度回転によって、磁気力界の出力データから楕円を作成して、作成された楕円から真円に変換した。このように、楕円と真円に互いに対応するパラメータ値を求め、このパラメータ値を用いてハードアイアン較正、およびソフトアイアン較正を行って磁気力界を補正した。
【０００６】
これと共に、特許文献２では、コンパスセンサの３６０度回転によって得られる楕円形状の軌跡データにおいて長軸および短軸の長さと磁北から偏向を測定し、測定したデータを用いて線形変換を実施し、前記楕円を真円に変換する補正を行った。
【０００７】
特許文献３では、磁気センサの出力によって楕円をフィッティングし、フィッティングした楕円のパラメータから較正を実施して、真円に変換し補正を行った。
【０００８】
このような較正においては、単純なフィッティングによってフィッティングした結果を真円に変換して較正を行うため、コンパスが獲得したデータとフィッティングによって形成された楕円形を同時に較正する方法は試みられていなかった。
【０００９】
このように、単純な楕円形のフィッティング後に真円への較正を進行するが、較正が正しく行われたかに関する評価と、較正された測定値の信頼性を検証できないという問題があった。
【特許文献１】米国特許第４４１４７５３号公報
【特許文献２】米国特許第５８２８９８４号公報
【特許文献３】日本公開特許第１９９７−０６８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を考慮して案出されたものであって、歪み率（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  ｆａｃｔｏｒ）と較正品質度を導入してコンパスセンサのデータを較正することを目的とする。
【００１１】
これと共に、計算された歪み率と較正品質度によってコンパスセンサのデータの信頼性を判断し、これに基づいて方位角を測定することを目的とする。
【００１２】
本発明の目的は、以上で言及した目的で制限されず、言及していないまた他の目的は下記記載によって当業者に明確に理解できるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した目的を達成するために本発明の一態様に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正方法は、（ａ）コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得した磁気力データを獲得するステップと、（ｂ）前記獲得したデータによって生成された形態を、楕円関数でフィッティングするステップと、（ｃ）前記獲得したデータとフィッティングした楕円関数を原点が中心となる円形に変換するステップと、（ｄ）前記楕円関数または獲得したデータの主軸（Ｍａｊｏｒ  ａｘｉｓ）が横軸に対して傾いた角度を用いて磁場の歪み程度を示す歪み率を計算するステップとを含む。
【００１４】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法は、（ａ）コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得した磁気力データを獲得するステップと、（ｂ）前記獲得したデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングするステップと、（ｃ）前記獲得したデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するステップと、（ｄ）前記楕円関数または獲得したデータの主軸が横軸（ｘ−軸）に対して傾いた角度を用いて磁場の歪み程度を示す歪み率を計算するステップと、（ｅ）前記計算した歪み率が所定の閾値範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップとを含む。
【００１５】
上述した目的を達成するために、本発明の一形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法は（ａ）コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得した磁気力データを獲得するステップと、（ｂ）前記獲得したデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングするステップと、（ｃ）前記獲得したデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するステップと、（ｄ）前記獲得したデータとフィッティングした楕円係数を比較し較正品質度を計算するステップと、（ｅ）前記計算した較正品質度が所定の閾値範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップとを含む。
【００１６】
上述した目的を達成するために、本発明の一形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法は（ａ）コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得した磁気力データを獲得するステップと、（ｂ）前記獲得したデータによって生成された形態を楕円係数でフィッティングするステップと、（ｃ）前記獲得したデータとフィッティングした楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するステップと、（ｄ）前記楕円関数または獲得したデータの主軸が横軸に対して傾いた角度を利用して磁気場が歪む程度を示す歪み率と前期獲得したデータとフィッティングされた楕円関数を比較し較正品質度を計算するステップ、および（ｅ）前記計算した歪み率と較正品質度が所定の閾値範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップとを含む。
【００１７】
上述した目的を達成するために、本発明の一形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正装置は、コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得した磁気力データを獲得するデータ獲得部と、前記獲得したデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングする楕円型フィッティング部と、前記獲得したデータとフィッティングした楕円関数を原点が中心となる円形に変換するコンパス較正部、および前記楕円関数または獲得したデータの主軸が横軸に対して傾いた角度を利用し磁気場が歪む程度を示す歪み率を計算する歪み率計算部とを含む。
【００１８】
上述した目的を達成するために、本発明の一形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定装置は、コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得した磁気力データを獲得するデータ獲得部と、前記獲得したデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングする楕円型フィッティング部と、前記獲得したデータとフィッティングした楕円関数を原点が中心となる円形に変換するコンパス較正部と、前記楕円関数または獲得したデータの主軸が横軸に対して傾いた角度を利用し磁気場が歪む程度を示す歪み率を計算する歪み率計算部、および前記計算した歪み率が所定の閾値内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算する方位角計算部を含む。
【００１９】
上述した目的を達成するために、本発明の一形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定装置は、コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得した磁気力データを獲得するデータ獲得部と、前記獲得したデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングする楕円型フィッティング部と、前記獲得したデータとフィッティングした楕円関数を原点が中心となる円形に変換するコンパス較正部と、前記獲得したデータとフィッティングした楕円関数を比較し較正品質度を計算する較正品質度計算部、および前記計算した較正品質度が所定の閾値内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算する方位角計算部を含む。
【００２０】
上述した目的を達成するために、本発明の一形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定装置は、コンパスセンサを３６０度回転させつつ、２軸磁気力界からなるコンパスセンサによって獲得した磁気力データを獲得するデータ獲得部と、前記獲得したデータによって生成された形態を楕円関数でフィッティングする楕円形フィッティング部と、前記獲得したデータとフィッティング下楕円関数を原点が中心となる円形に変換するコンパス較正部と、前記楕円関数または獲得したデータの主軸が横軸に対して傾いた角度を利用し磁気場の歪みの程度を示す歪み率と前記獲得したデータとフィッティングした楕円関数を比較し較正品質度を計算する歪みおよび較正品質度計算部、および前記計算した歪み率と較正品質度が所定の閾値の範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算する方位角計算部を含む。
【００２１】
上述した目的を達成するために、本発明の一形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正方法を遂行するための少なくとも一つのプロセッサを制御するコンピュータが判読可能な命令語を保存するコンピュータ判読可能媒体で、前記方法は（ａ）コンパスセンサによって獲得した磁気力データを楕円関数でフィッティングするステップと、（ｂ）前記獲得したデータと前記楕円関数を原点が中心となる円形に変換するステップと、および（ｃ）前記楕円関数または獲得したデータの主軸が横軸に対して傾いた角度を利用して磁気場が歪む程度を示す歪み率を計算するステップを含む。
【００２２】
上述した目的を達成するために、本発明の一形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法を遂行するための少なくとも一つのプロセッサを制御するコンピュータが判読可能な命令語を保存するコンピュータ判読可能媒体で、前記方法は（ａ）コンパスセンサによって獲得した磁気力データを楕円関数でフィッティングするステップと、（ｂ）前記獲得したデータと前記楕円関数を原点が中心となる円形に変換するステップと、（ｃ）前記楕円関数または獲得したデータの主軸が横軸に対して傾いた角度を利用して磁気場が歪む程度を示す歪み率を計算するステップ、および（ｄ）前記計算した歪み率が所定の閾値の範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップを含む。
【００２３】
上述した目的を達成するために、本発明の一形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法を遂行するための少なくとも一つのプロセッサを制御するコンピュータが判読可能な命令語を保存するコンピュータ判読可能媒体で、前記方法は（ａ）コンパスセンサによって獲得した磁気力データを楕円関数でフィッティングするステップと、（ｂ）前記獲得したデータと前記楕円関数を原点が中心となる円形に変換するステップと、（ｃ）前記獲得したデータと楕円関数を比較して較正品質度を計算するステップ、および（ｄ）前記計算した較正品質度が所定の閾値の範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップを含む。
【００２４】
上述した目的を達成するために、本発明の一形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの方位角測定方法を遂行するための少なくとも一つのプロセッサを制御するコンピュータが判読可能な命令語を保存するコンピュータ判読可能媒体で、前記方法は（ａ）コンパスセンサによって獲得した磁気力データを楕円関数でフィッティングするステップと、（ｂ）前記獲得したデータと前記楕円関数を原点が中心となる円形に変換するステップと、（ｃ）前記楕円関数および前記獲得しＴデータの主軸が横軸に対して傾く角度を利用して磁気場の歪みの程度を示す歪み率と前記獲得したデータと前記楕円関数を比較して較正品質度を計算するステップ、および（ｄ）前記計算した較正品質度が所定の閾値の範囲内にある場合に較正されたコンパスセンサデータによって方位角を計算するステップを含む。
【発明の効果】
【００２５】
上記のような本発明は、次のような効果が１つあるいはそれ以上ある。
第１に、較正品質度と歪み率を導入してコンパスセンサで較正しながら、較正に対する品質および周囲の磁場干渉を知ることができる。
第２に、計算された歪み率と較正品質度によって、コンパスセンサにおいて獲得されたデータの信頼性を判断し、これに基づいて測定された方位角の使用有無を判断することができる。
本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は請求範囲の記載から当業者に明確に理解できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
その他、実施形態の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下にて開示する実施形態に限定されず、互いに異なる多様な形態によって実現され、単に本実施形態は本発明の開示が完全なものとなるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は請求項の範疇によってのみ定義されるものである。明細書の全体にかけて、同一参照符号は同一構成要素を示す。
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付した図面を参照し、詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係わるコンパスセンサの較正方法を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態に係わるコンパスセンサの較正方法は、データを獲得するステップ（Ｓ１００）と、データをフィルタリングするステップ（Ｓ１１０）と、データに基づいて楕円形にフィッティングするステップ（Ｓ１２０）と、獲得したデータと楕円関数を、原点が中心となる円形に変換するステップ（Ｓ１３０）と、歪み率を計算するステップ（Ｓ１４０）と、較正品質度を計算するステップ（Ｓ１５０）とを含める。
【００２９】
先ず、本発明において一実施形態に係わるコンパスセンサを較正するためには複数のデータを獲得するステップを行う（Ｓ１００）。コンパスを３６０度で回転させ、２軸の磁気力界からなるコンパスセンサによってデータを獲得する。コンパスを一回り回転させ、言い換えれば、３６０度回転させることによって、各地点での磁気力線データを得るようになり、十分なデータ数を確保するために適切なサンプリング速度でデータを確保できる。獲得したデータがｎ個であれば、獲得したデータは次の一般式（１）によって示される。
【００３０】
【数１】
2008076397.tif 000003
ここで、ＸｒとＹｒは、各々ｘとｙに対するコンパスセンサによって獲得された原データ値を意味する。
【００３１】
図２は、本発明の一実施形態に係わるコンパスの回転によって得られた原データを示す図面である。
原データ値を得た後には原データに関するグラフを作成することができる。周囲環境、センサが装着されている機器などにより誘発される磁場の干渉によって、コンパスセンサによって獲得されるデータの形態は楕円に近接する形態になることができる。理論上磁場の干渉がない場合には、コンパスセンサによって獲得されるデータの形態は真円になることができるが、周囲磁場の影響によって楕円形の分布を有することができる。
【００３２】
図３Ａないし図３Ｃは、コンパスセンサによって発生し得る誤差の類型について３つに分類した図面である。
コンパスセンサによって感知された原データが有する誤差は次の３つに分類することができる。一般的に誤差の類型はハードアイアン誤差（Ｈａｒｄ  ｉｒｏｎ  ｅｒｒｏｒ）と、ソフトアイアン誤差（Ｓｏｆｔ  ｉｒｏｎ  ｅｒｒｏｒ）と、ゲインミスマッチ（Ｇａｉｎ  ｍｉｓｍａｔｃｈ）とに分けられる。
【００３３】
図３Ａに示すハードアイアン誤差は、データの中心が原点から離脱することによって発生する誤差のことをいう。ハードアイアンオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）ということもできる。ハードアイアン誤差は、すべての原データ（Ｒａｗ  ｄａｔａ）がｘ軸とｙ軸とから一定の量だけ離脱していることを示す。
【００３４】
図３Ｂに示すソフトアイアン誤差は、原データが一定の方向に傾いているということをいう。言い換えれば、原データが楕円形であれば、長さが最も長い主軸が絶対座標上のｘ軸から傾いた角度をソフトアイアン誤差という。ソフトアイアン誤差は、磁界の干渉によって測定されるデータがどれだけ歪んでいるかを示すことができる。
【００３５】
図３Ｃに示すゲインミスマッチは、原データが楕円形であれば、円形に比べてある一方の軸の長さが短いということを意味する。周囲の磁場の干渉がない場合には原データが円形をなすが、磁場の影響で楕円形になる場合に短軸の長さを長軸の長さほどに長くしてゲインミスマッチを較正することができる。
【００３６】
このような較正については、原データに対して直接較正を行うこともできるが、原データをフィッティングによって多項式で定義した後に多項式に用いられる係数を用いて較正を行うこともできる。本発明では、両者に対する誤差の類型について、各々データと楕円という前提条件を、以下付与することにする。したがって、例えば原データに対する較正を行う場合には、誤差の３つの類型がデータハードアイアンオフセットと、データソフトアイアン誤差と、データスケール因子とに分けることができる。これと共に、フィッティングした楕円形態に対する誤差は、楕円ハードアイアンオフセットと、楕円ソフトアイアン誤差と、楕円スケール因子とに区分することができる。
【００３７】
再び図１を参考にすれば、原データを較正する前に使えないデータを選別するフィルタリングステップを行う（Ｓ１１０）。フィルタリングをする方法としては左右のデータ地点を比較して、過度な差を示したり、いくつかのデータの平均値とその中の１つのデータ値に過度な差がある場合には、その地点のデータが不安定な値となり選別することができる。
【００３８】
フィルタリングされた原データに対し、楕円形態が形成することを仮定すると、これを楕円多項方程式によって原データをフィッティングすることができる（Ｓ１２０）。
楕円形の二次多項式は、次の一般式（２）によって示すことができる。
【００３９】
【数２】
2008076397.tif 000004
ここで、
【００４０】
【数３】
2008076397.tif 000005
はパラメータベクトルで、
【００４１】
【数４】
2008076397.tif 000006
は次数を示すベクトルである。
【００４２】
【数５】
2008076397.tif 000007
において、ポイント（ｘ、ｙ）の対数的な距離を示す。
一般式（２）を制約的な（Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ）楕円フィッティング問題に変換し、次のような式を得ることができる。
【００４３】
【数６】
2008076397.tif 000008
ここで
【００４４】
【数７】
2008076397.tif 000009
はデザイン行列で、Ｃは制限条件を示す行列である。
一般式（３）の解を求めるためにラグランジュ乗数法（Ｌａｇｒａｎｇｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）を用いて次のようなシステム式を導き出し、解に該当するパラメータベクトルである
【００４５】
【数８】
2008076397.tif 000010
を求めることができる。
【００４６】
【数９】
2008076397.tif 000011
改めて整理すれば
【００４７】
【数１０】
2008076397.tif 000012
ここで、Ｓは飛散行列（Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｍａｔｒｉｘ）
【００４８】
【数１１】
2008076397.tif 000013
である。
一般化された固有ベクトル（Ｅｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒ）によって、一般式（４）の解を求める。したがって、解である
【００４９】
【数１２】
2008076397.tif 000014
を求めれば、原データに対する楕円形態のフィッティングが完了して、フィッティングした楕円に対して較正するためのハードアイアンオフセット、ソフトアイアン誤差、およびスケール因子を計算するステップを経るようになる。
【００５０】
楕円ハードアイアンオフセットを計算するステップは、フィッティングした楕円方程式において求めたパラメータベクトルを用いて楕円の中心を次の一般式（５）によって計算することができる（Ｓ１２５）。
【００５１】
【数１３】
2008076397.tif 000015
これと共に、ｘ軸に対して主軸が傾いた角度である楕円ソフトアイアン誤差（θｆ）は次の一般式（６）によって求めることができる（Ｓ１３５）。
【００５２】
【数１４】
2008076397.tif 000016
ここでａ、ｂ、ｃなどは楕円形態のフィッティングによって導き出されたパラメータベクトルの成分、または多項方程式の係数に該当する。
楕円スケール因子は、長軸に対する短軸の比を意味するため、先ず楕円の軸の長さを次の一般式（７）によって計算する。
【００５３】
【数１５】
2008076397.tif 000017
ここで、Ｓ１とＳ２は、フィッティングした楕円において、２つの主軸の長さを示す。このうちで、大きさの大きい値が長軸の長さであり、大きさの小さい値が短軸の長さとなる。
【００５４】
これと並行または順次フィルタリングされた原データによって、ハードアイアンオフセットと、ソフトアイアン誤差と、スケール因子とを計算することができる。原データに基づいて計算される前記３つの成分には「データ」という前提条件を付与することにする。
【００５５】
データハードアイアンオフセットは、ハードアイアンエラーに該当するものとして、原データの中心や代表値によって表わすことができる。中心や代表値を求める方法は多様であるが、次のような２種類の方法が考えられる（Ｓ１２０）。
第１に、次のように原データセットの平均を求める方法を用いることができる。
【００５６】
【数１６】
2008076397.tif 000018
ここでｘｈとｙｈとは、各々ｘとｙに対するデータハードアイアンオフセット（Ｈａｒｄ  ｉｒｏｎ  ｏｆｆｓｅｔ）値である。
第２に、次の式のようにｘとｙの最大値と最小値の平均値を取る方法がある。
【００５７】
【数１７】
2008076397.tif 000019
ここで、ＸｒｍａｘとＹｒｍａｘとは、原データｘｒｉおよびｙｒｉの値の中で最大値であり、ＸｒｍｉｎとＹｒｍｉｎとは、原データｘｒｉおよびｙｒｉの値の中で最小値である。したがって、原データの磁気力界の範囲は次の一般式（１０）で整理されることができる。
【００５８】
【数１８】
2008076397.tif 000020
前記範囲にあるようにオフセット（ｘｈ、ｙｈ）を較正する式は次の通りであって、このようなオフセット較正によって中心が原点になる円または楕円形態の原データを得ることができる。
【００５９】
データハードアイアンオフセットを計算した後に、データソフトアイアン誤差が算出される。データソフトアイアン誤差は原データの楕円形状がｘ軸に対して主軸がなす角度を示す。このようなソフトアイアン誤差（θｍｉ）は、二次慣性モーメント（Ｓｅｃｏｎｄ  ｍｏｍｅｎｔ  ｏｆ  ｉｎｅｒｔｉａ）を利用した次の一般式（１１）によって計算され得る（Ｓ１３０）。
【００６０】
【数１９】
2008076397.tif 000021
ここで、ＵｘｘとＵｙｙとＵｘｙとは、各々ｘ−軸とｙ−軸と混合した二次慣性モーメントであり、各モーメントは次の一般式（１２）によって計算することができる。
【００６１】
【数２０】
2008076397.tif 000022
したがって、原データを前記式に適用して得られた二次慣性モーメントに基づいて、楕円形態の原データがｘ軸に対して傾いた角度のソフトアイアン誤差（θｍｉ）を求める。
Ｓ１２０で、データスケール因子は長軸に対して短軸の比であって常に１以上となり得る。
または、一般式（１０）で定義された用語を用いて、データスケール因子を次の一般式（１３）によって計算することができる。
【００６２】
【数２１】
2008076397.tif 000023
以上のように、ハードアイアンオフセットと、ソフトアイアン誤差と、スケール因子とを併行して計算した。したがって、これを用いて獲得したデータまたは楕円関数を、原点が中心となる円形に変換することができる（Ｓ１３０）。
【００６３】
但し、すでに詳述したように、各誤差の成分に対して２種類の方法によって求めたため、円形に変換するステップは、獲得したデータを用いて円形に変換したり、またはフィッティングした楕円関数を用いて円形に変換したり、または２つの組合によって行うこともできる。
【００６４】
先ず、ハードアイアンオフセットを適用して較正するステップを行う。データハードアイアンオフセットに対しては次の一般式（１４）を適用する。
【００６５】
【数２２】
2008076397.tif 000024
ここで、ＸｒとＹｒは一般式（１）の値である。
これと同一の方法で、楕円ハードアイアンオフセットに対しては、楕円方程式においてハードアイアンオフセット座標である（Ｘｆｃ，Ｙｆｃ）を引くことにより楕円の中心が原点になるようにできる。
【００６６】
ハードアイアンオフセット較正が行われた後には、ソフトアイアン誤差を較正するステップを行う。ソフトアイアン誤差であるθｍｉとθｆは各々異なる方法で計算されたが、二つ共に同一なソフトアイアン誤差を示す。補正のための値としてΘ値はθｍｉとθｆ値の間で最終選択で限定される。好ましい選択は試験的に決定され、補正結果の安全性によって左右され決定される。ソフトアイアン誤差の傾いた角度に対して時計方向（ＣＷ）に原データまたは楕円を回転させることによって、長軸がｘ−軸上に来るようにできる。
【００６７】
したがって、次の一般式（１５）によって、データソフトアイアン誤差（θｍｉ）に対して時計方向に原データを回転させることができる。
【００６８】
【数２３】
2008076397.tif 000025
これと同じ方法で、楕円方程式に対して楕円ソフトアイアン誤差（θｆ）だけ時計方向に回転させることができる。
【００６９】
ソフトアイアン誤差だけ時計方向に回転させた後には、ゲインミスマッチを較正するためにスケール因子を適用して較正するステップを行う。ハードアイアンオフセット較正、およびソフトアイアン誤差較正が行われた後に、スケール因子を適用することができる。スケール因子を適用する方法は、短軸が向く方向に対する座標軸の値に対してスケール因子を乗じることによって楕円形を円形に変換させることができる。
【００７０】
スケール因子を適用した後には、ソフトアイアン誤差と反対の方向に回転させるステップを行う。ソフトアイアン誤差の角度に対して時計方向で回転させた後にスケール因子を適用して円形に変換するステップを経、ソフトアイアン誤差による原データまたはフィッティングされた楕円の回転はスケール因子を適用するための前提であるため、実質的には反対に回転させて補償をする必要がある。したがって、ソフトアイアン誤差の角度だけ時計方向に回転させ、再びソフトアイアン角度だけ反時計方向に回転させる過程が行われる。
例えば、原データに対するソフトアイアン誤差の反対方向への再較正をする式は次の通りである。
【００７１】
【数２４】
2008076397.tif 000026
同一の方法でフィッティングした楕円に対しても楕円ソフトアイアン誤差（θｆ）の角度の反時計方向に回転させる過程を行うことができる。
【００７２】
したがって、上のような過程によって、獲得されたデータまたは楕円関数を、原点が中心となる円形に変換することができる。図４Ａないし図４Ｅは、獲得したデータを較正する過程で導き出される結果を示す図面である。図４を参照すれば、図４Ａでは獲得したデータをポイントで示し、これを楕円形にフィッティングした結果である。図４Ｂでは、ハードアイアンオフセットの較正によって、データまたはフィッティングした楕円を中心が原点になる位置に移動させた結果を示す。以後、ソフトアイアン誤差を較正するために、ソフトアイアン誤差に該当する角度に対して時計方向に回転させ（図４Ｃ）、回転させた後短軸に該当する座標値に対してスケール因子を適用して大きくする（図４（Ｄ））。そして、ソフトアイアン誤差の較正に対する反対方向への較正されたデータセット、または、較正された楕円を回転させ（図４（Ｅ））、コンパスセンサによって獲得されたデータ形態を円形に変換する過程を終えることができる。
【００７３】
円形に変換した後には、歪み率を計算するステップを行う。歪み率は、磁界干渉がコンパス磁気力界測定にあってどれほど大きな影響を及ぼすかを概略的に示す係数である。歪み率に影響を及ぼす因子としてデータソフトアイアン誤差と、楕円ソフトアイアン誤差と、位相差とを含むことができ、歪み率は３つの因子の中から１つを選択または組合せによって表わすことができる。
例えば、歪み率は次の一般式（１７）によって計算することができる。
【００７４】
【数２５】
2008076397.tif 000027
ここで、ｗ１、ｗ２およびｗ３は加重係数となり、Ｃは定数である。θｍｉは原データによって導き出されるデータソフトアイアン誤差であり、θｆはフィッティングによって導き出される楕円ソフトアイアン誤差である。φは、ｘの値とｙの値に対する位相差を角度で示した値であり、Ｃｍｄは一般式（１７）での均一度係数である。データソフトアイアン誤差はすでに言及した一般式（１０）と一般式（１１）とを用いて計算することができ、楕円ソフトアイアン誤差は一般式（６）を用いて求めることができる。
【００７５】
しかし、前記の歪み率の計算式は一例に過ぎず、前記３つの値（θｍｉ、θｆ、９０−φ）の中で最大値、または平均値を歪み率としたり、前記３つの値に加重値を付与して平均化する方法など多様な方法によって歪み率を計算することができる。
【００７６】
図５は、位相差を計算する時に用いる変数を図式的に示す図面である。位相差（Ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ、φ）はｘの値とｙの値とに対する位相差として、真円の場合には位相差が９０度になり得る。しかし、真円ではない楕円のように歪んでいる場合については位相差が９０度にならず、位相差は歪みの１つの尺度になることができる。ハードアイアンオフセット較正が行われた後に楕円形からなるデータセットにおいてｙｒａｎｇｅとＶｈとを定義すれば、位相差は次の一般式（１８）によって計算することができる。
【００７７】
【数２６】
2008076397.tif 000028
ここで、ｙｒａｎｇｅはハードアイアンオフセット較正後の原データのｙ値の範囲であり、Ｖｈはハードアイアンオフセット較正後に原データがｙ軸と交わる２つのｙ切片の差を大きさで示した値である。
【００７８】
再び図１のフローチャートを参考にすると、較正品質度を計算するステップを行う（Ｓ１５０）。較正品質度（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）は、コンパスセンサによって獲得された原データと楕円形におけるフィッティングがどれだけ良質に該当するのかに関する尺度を示す係数である。較正品質度に影響を及ぼす因子として、均一度係数と、面積比係数と、フィッティング係数とを含むことができ、較正品質度は３つの因子の中からで１つを選択、または組合せによって表わすことができる。
【００７９】
均一度係数（Ｃｍｄ）を計算するステップは、各四分面に位置するデータの数がどれだけ均一に分布しているかを示す。均一度係数は、次の一般式（１９）によって計算することができる。
【００８０】
【数２７】
2008076397.tif 000029
ここで、ｎｕｍ（ｉ）はｉ−四分面に位置するデータポイントの数を指す。したがって、各四分面に位置するデータポイントの数が全て同一である場合には、均一度係数（Ｃｍｄ）はゼロになる。四分面の位置するデータポイントの数が似ているという意味は、コンパスを３６０度回転させつつ、これによる磁気力界のデータ獲得が均一に行われたことを意味する。
【００８１】
面積比係数（Ｒｒｆ）を求めるステップは、原データによってなされる面積と楕円形フィッティングによってなされる面積との比を計算するステップである。面積比係数は次の一般式（２０）によって定義される。
【００８２】
【数２８】
2008076397.tif 000030
ここで、Ａｒは原データによってなされる面積であり、Ａｆはフィッティングした楕円によってなされる面積である。原データによってなされる面積を計算する方法では一般的に台形規則（Ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ  ｒｕｌｅ）を用いて積分することができ、ｎ個の枠面を有する多角形に対して積分ができるサーベイヤーズフォーミュラ（Ｓｕｒｖｅｙｏｒ’ｓ  ｆｏｒｍｕｌａ）を用いて、原データがなす面積を計算することができる。同様にフィッティングした楕円の面積は、楕円を求める周知の式によって求めることができる。
【００８３】
フィッティング係数（Ｒｓｑ）は、獲得されたデータの値と楕円形へのフィッティングによる値とが近似するかを示す測定度である。フィッティング係数（Ｒｓｑ）は、フィッティングした式によって計算される値の分散と、獲得されたデータ値の分散の比として次の一般式（２１）によって計算される。
【００８４】
【数２９】
2008076397.tif 000031
ここで、Ｙｆはフィッティングした楕円式によって計算された値であり、
【００８５】
【数３０】
2008076397.tif 000032
はＹｆ値の平均であり、Ｙｒはフィルタリングした後の原データのｙ値であり、
【００８６】
【数３１】
2008076397.tif 000033
はＹｒ値の平均である。そして、Ｒｓｑ値が１に近くなるほど原データにさらに近くフィッティングした楕円方程式を得たことを示すことができる。
【００８７】
例えば、較正品質度は次の一般式（２２）によって表わすことができる。
【００８８】
【数３２】
2008076397.tif 000034
較正品質度（ＱＣ）の値が大きいほど品質が良いとは限らない。万一、較正品質を計算するために必要な３つの値が全て１００に該当するとすれば、較正品質は１００％になり最も理想的な値になる。しかし、較正品質は１００を越えることもあり得、１００より小さいこともあり得るため、１００を基準として１００から遠く離れる較正品質（ＱＣ）値を有する場合に、較正が正しく行われていないことを知らせる尺度になることができる。
【００８９】
ただし、前記の較正品質度の計算式は一例に過ぎず、前記３つの値（１００−Ｃｍｄ、Ｒｒｆ×１００、Ｒｓｑ×１００）の中から最大値や最小値を較正品質度としたり前記３つの値に加重値を付与したりして、平均化する方法など多様な方法によって較正品質度を計算することができる。
【００９０】
以上のように、コンパスセンサによって獲得したデータに基づいて楕円形にフィッティングをした後に円形に変形するようになり、変形後には歪み率と較正品質度を計算することによってコンパスセンサの較正を行うことができる。
【００９１】
図６は、本発明の一実施形態に係わる歪み率計算に係わる方位角測定方法のフローチャートである。
本発明の一実施形態に係わる磁気の環境を考慮した方位角測定方法はデータを獲得するステップ（Ｓ１００）と、獲得したデータに基づいて楕円形にフィッティングするステップ（Ｓ１２０）と、獲得したデータまたは楕円関数を円形に変換するステップ（Ｓ１３０）と、歪み率を計算するステップ（Ｓ１４０）と、歪み率によって較正したデータ使用の有無を判断するステップ（Ｓ６４０）、および方位角を計算するステップ（Ｓ６５０）とを含める。
【００９２】
データを獲得するステップ（Ｓ１００）と、獲得したデータに基づいて楕円形にフィッティングするステップ（Ｓ１２０）と、獲得したデータまたは楕円関数を円形に変換するステップ（Ｓ１３０）と、歪み率を計算するステップ（Ｓ１４０）については、すでに詳細に説明したので省略する。
【００９３】
歪み率によって較正したデータの使用有無を判断するステップ（Ｓ６４０）は、歪み率が所定の閾値範囲内にあるか否かによって、コンパスセンサの較正したデータを用いるかを判断する。例えば、歪み率が所定の閾値を超えて、絶対値として大きい値を有すれば、周囲の環境が磁気の干渉を強く起こすのでコンパスセンサによって較正したデータを信頼できないと判断する。このような閾値は実験的、または、理論的な値によって決定される。
【００９４】
したがって、計算された歪み率が所定の閾値の範囲内であれば、コンパスセンサの較正したデータを用いて方位角を測定することができる（Ｓ６５０）。２軸コンパスセンサを３６０度回転させてコンパス較正を行った後に、一定の方向にコンパスセンサが向いていると仮定する。この場合に、方位角の測定はコンパスセンサが向いている一方向において磁気力データを獲得し、獲得したデータを較正したデータ上でマッピング（Ｍａｐｐｉｎｇ）させて角度を計算することができる。このようにして計算された角度が、コンパスセンサによって測定された方位角になる。
【００９５】
図７は、歪み率に係わる移動ロボットの方位角の実験的分布を示す図面である。
例えば、自律移動ロボットの絶対的方位角は本実験下において１４２度である。図７で示すようにロボットが走行する位置と環境により周囲の磁気の干渉があるようになり、これにより歪み率が多様に分布できる。歪み率は−１０度付近から＋３０度くらいの分布を示しているが、周囲の磁気の干渉などによっていくらでも変化し得る。
【００９６】
このように、歪み率についてコンパスセンサによって自律移動ロボットが認識する方位角の方向を点で示した。概略的に見てみると、歪み率が−１０から＋１５くらいまでは較正によって得られた方位角が概略±１０度範囲内の正確度を有することが分かる。しかし歪み率が＋１５度以上の場合には、実質的なロボットの方位角である１４２度よりはるかに高い１７０度から１９０度程度の測定による較正値を示している。したがって、歪み率が高い場合にあってこのような測定値は実質的に誤った方位角を測定したことを示している。
【００９７】
歪み率は、コンパスセンサの較正後に測定された値がどれだけ信頼性があるかを示す指数になり得る。磁気の干渉が強い場合には較正によっても磁気の干渉を正しく処理するのが難しくなるため、コンパスセンサにおいて測定された値の信頼性に対しては歪み率を利用することができる。
これと共に、歪み率を計算して所定の閾値範囲内にある場合には、移動ロボットの方位角を測定しロボットの移動制御に用いるようにすることができる。
【００９８】
図８は、本発明の一実施形態に係わる較正品質度計算についての方位角測定方法のフローチャートである。
本発明の一実施形態に係わる磁気の環境を考慮した方位角測定方法は、データを獲得するステップ（Ｓ１００）と、獲得したデータに基づいて楕円形にフィッティングするステップ（Ｓ１２０）と、獲得したデータまたは楕円関数を円形に変換するステップ（Ｓ１３０）と、較正品質度を計算するステップ（Ｓ１５０）と、較正品質度によって較正されたデータの使用有無を判断するステップ（Ｓ８４０）と、方位角を計算するステップ（Ｓ６５０）とを含むことができる。
【００９９】
データを獲得するステップ（Ｓ１００）と、獲得したデータに基づいて楕円形にフィッティングするステップ（Ｓ１２０）と、獲得したデータまたは楕円関数を円形に変換するステップ（Ｓ１３０）と、較正品質度を計算するステップ（Ｓ１５０）については、既に詳細に説明したので省略する。
【０１００】
較正品質度によって較正されたデータの使用有無を判断するステップ（Ｓ８４０）は、較正品質度が１００に近づくほどコンパスセンサの較正が正しく行われ、それを方位角測定に用いるかを判断する。較正品質度において測定された値が１００に近づくほど較正が原データに近づくことであるため、１００を基準として所定の閾値を設定し閾値範囲内（例えば、−９０から＋１１０の範囲）において較正品質度が得られれば、コンパスセンサの較正データを用いることができる。このような閾値は、実験的または理論的な値によって決定される。
【０１０１】
したがって、較正品質度が所定の閾値内で計算され、コンパスセンサの較正されたデータを用いて方位角を測定することができる（Ｓ６５０）。
このように、歪み率と較正品質度両者を両方考慮して両者の範囲が所定の閾値範囲内に属すれば、磁気の環境が方位角を測定するのに問題ないと判断し、方位角を測定することもできる。
【０１０２】
図９は、本発明の一実施形態に係わる磁気の環境を考慮したコンパスセンサの較正装置を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係わるコンパスセンサの較正装置は、データ獲得部９００と、データフィルタリング部９１０と、楕円形フィッティング部９２０と、コンパス較正部９３０と、歪み率計算部９４０と、較正品質度計算部９５０とを含むことができる。
【０１０３】
データ獲得部９００は、２軸からなるコンパスセンサによって、磁気力データを獲得する。コンパスセンサを３６０度回転させつつ、一定の間隔で多数のデータを獲得する。
【０１０４】
データフィルタリング部９１０は、獲得したデータにおいて過度な誤差を有すると判断されるデータを除去する役割をする。左右のデータ地点を比較して、過度な差を示したり、いくつかのデータを平均値とその中に１つのデータ値に過度な差があったりする場合には、その地点のデータが不安定な値になり選別することができる。
【０１０５】
楕円形フィッティング部９２０は、獲得したデータを楕円形の二次多項方程式によってフィッティングする役割をする。二次多項方程式をフィッティングするために、制限条件適用部によって導き出される一般式（３）とラグランジュ（Ｌａｇｒａｎｇｅ）乗数法により最小値を求めるラグランジュ適用部によって、パラメータベクトルを得ることができる。
【０１０６】
コンパス較正部９３０は、コンパスセンサによる原データ、または、フィッティングによって得られた楕円関数を円形を変化させる役割をする。先ず、ハードアイアンオフセットと、ソフトアイアン誤差と、スケール因子とを計算する。このような誤差を計算する対象により、楕円誤差計算部とデータ誤差計算部を区分することができ、楕円誤差計算部はフィッティングした楕円形方程式を用いて楕円ハードアイアンオフセットと、楕円ソフトアイアン誤差と、楕円スケール因子とを計算し、データ誤差計算部は獲得したデータを用いて誤差を計算する。
【０１０７】
コンパス較正部９３０は、得られたハードアイアンオフセットと、ソフトアイアン誤差と、スケール因子とを用いて、獲得したデータまたは楕円関数を円形に変換する。先ず、ハードアイアンオフセット較正において獲得したデータを原点に移動させ、ソフトアイアン誤差に該当する角度を時計方向に回転させた後、スケール因子を適用して楕円形のデータ形状を円形に変換させる。スケール因子を適用した後には、ソフトアイアン誤差に該当する角度を時計と反対方向に回転させて終わらせることができる。
【０１０８】
歪み率計算部９４０は、磁界干渉がコンパス磁気力界測定にあってどれ程の角度の影響を及ぼすかを概略的に示す係数である歪み率を計算する。歪み率に影響を及ぼす因子としてデータソフトアイアン誤差と、楕円ソフトアイアン誤差と、位相差とを含むことができ、歪み率は３つの因子の中から１つを選択、または、組合せによって表わすことができる。
【０１０９】
較正品質度計算部９５０は、較正品質度を計算する役割をする。較正品質度は均一度係数（Ｃｍｄ、式１８）と、面積比係数（Ｒｒｆ、式１９）と、フィッティング係数（Ｒｓｑ、式２０）のうちの１つの値によって決定されたり、または、これらの組合せや平均値によって較正品質度を決定することができる。
【０１１０】
図１０は、本発明の一実施形態に係わるコンパスセンサによる方位角測定装置を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係わるコンパスセンサによる方位角測定装置はデータ獲得部９００と、楕円形フィッティング部９２０と、コンパス較正部９３０と、歪み率計算部９４０と、較正品質度計算部９５０と、方位角計算部１０００とを含む。
【０１１１】
データ獲得部９００と、楕円形フィッティング部９２０と、コンパス較正部９３０と、歪み率計算部９４０と、較正品質度計算部９５０については既に詳細に説明したため、方位角計算部１０００に対して説明することにする。
【０１１２】
方位角計算部１０００は、歪み率または較正品質度が所定の閾値範囲内にある場合に、コンパスセンサが向いている一方向での方位角を計算する役割をする。歪み率の大きさが大きければ大きいほど、コンパス較正に基づいて測定された方位角の信頼性が落ちることを図７で既に示した。したがって、方位角計算部１０００は、歪み率または較正品質度が閾値範囲にある場合に対してのみ方位角を測定する。例えば、２軸コンパスセンサを３６０度回転させて、コンパス較正を行った後に、一定の方向にコンパスセンサが向いていると仮定する。このような場合に方位角の計算部は、コンパスセンサの向く一方向に磁気力データを獲得して、獲得したデータを較正したデータ上でマッピングさせて角度を計算することができる。したがって、計算された角度がコンパスセンサによって測定された方位角となる。
【０１１３】
以上、添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明がその技術的思想や必須の特徴を外れない範囲内において、様々に置換え、変形および変更が可能であるため、他の具体的な形態によって実施することができるということを理解できる。したがって、以上で記述した実施形態は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないことを理解しなければならない。本発明の範囲は、前期詳細な説明よりも特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその均等概念から導き出されるすべての変更または変更された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の一実施形態に係わるコンパスセンサの較正方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態に係わるコンパスの回転によって得られた原データを示す図である。
【図３Ａ】コンパスセンサによって発生し得る誤差の類型について３つに分類した図である。
【図３Ｂ】コンパスセンサによって発生し得る誤差の類型について３つに分類した図である。
【図３Ｃ】コンパスセンサによって発生し得る誤差の類型について３つに分類した図である。
【図４Ａ】獲得されたデータを較正する過程で導き出される結果を示す図である。
【図４Ｂ】獲得されたデータを較正する過程で導き出される結果を示す図である。
【図４Ｃ】獲得されたデータを較正する過程で導き出される結果を示す図である。
【図４Ｄ】獲得されたデータを較正する過程で導き出される結果を示す図である。
【図４Ｅ】獲得されたデータを較正する過程で導き出される結果を示す図である。
【図５】位相差を計算する時に用いる変数を図式的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係わる歪み率計算についての方位角測定方法のフローチャートである。
【図７】歪み率に係わる移動ロボットの方位角の実験的分布を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係わる較正品質度計算についての方位角測定方法のフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係わるコンパスセンサの較正装置を示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係わるコンパスセンサによる方位角測定装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１５】
９００      データ獲得部
９１０      データフィルタリング部
９２０      楕円形フィッティング部
９３０      コンパス較正部
９４０      歪み率計算部
９５０      較正品質度計算部
１０００    方位角計算部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
2008076397.tif 000037
【図３Ｂ】
2008076397.tif 000038
【図３Ｃ】
2008076397.tif 000039
【図４Ａ】
2008076397.tif 000040
【図４Ｂ】
2008076397.tif 000041
【図４Ｃ】
2008076397.tif 000042
【図４Ｄ】
2008076397.tif 000043
【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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