(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各磁石計の夫々間の既知の距離を維持するためにいかなる自由度も無く相互に機械的に接続されたＮ（Ｎは５以上の整数）の３軸の磁石計（Ｍｉｊ）を備える磁石計の配列の前にある移動可能な磁性物体の自動認識のための方法であって、
前記方法は、
ａ）前記磁性物体が前記磁石計の配列の前にあるとき、その計測軸の夫々に沿って磁界の大きさの磁石計の夫々によって計測すること（７４）、
ｂ）前記配列の３軸の磁石計の各計測値をＰ個の明確な磁気双極子の磁気モーメントの位置、方向及び大きさに関連付ける方程式の予め決定されたシステムを解くことにより、前記磁石計の計測値から、Ｐ個の磁気双極子の磁気モーメントの位置、方向、及び大きさを決定すること（７６）、
Ｐは１以上かつＮ／２以下の整数である、
ｃ）前記Ｐ個の磁気双極子の磁気モーメントの位置、方向、及び大きさがステップｂ）で決定したものと等しいときの、磁石計の計測の値の推定と、ステップａ）で取得された磁石計の計測の値と、の間の差を表す誤差を計算すること（８０、８２、８４）、
ｄ）３軸の磁石計の各計測値をＰ′個の磁気双極子の磁気モーメントの位置、方向、及び大きさに関連付ける方程式の他のシステムを選択すること、
Ｐ′はＰとは異なる自然数であり、該選択した他のシステムを用いてステップｂ）及びｃ）を繰り返すこと、
ｅ）ステップｃ）で計算されたＰ個の磁気双極子のシステムにおける誤差、及び、Ｐ′個の磁気双極子のシステムにおける誤差のうち、該誤差が最小となるシステムを選択し、該選択したシステムに対してステップｂ）で決定した各磁気双極子の磁気モーメントの位置又は方向又は大きさから、存在する物体の少なくとも１つの弁別的特徴を計算すること（９０）、
ステップｃ）で計算された誤差を最小化する方程式のシステムにおける磁気双極子の数が厳密に１よりも大きい場合、前記弁別的特徴は、グループから選択され、
前記グループは、
相互に関して前記Ｐ個の磁気双極子の相対位置と、
相互に関して前記Ｐ個の磁気双極子の磁気モーメントの方向と、
相互に関して前記Ｐ個の双極子の磁気モーメントの大きさ、又は前記Ｐ個の磁気双極子の磁気モーメントの相対的な大きさと、
存在する磁性物体で識別された磁気双極子の数と、からなり、
そうでなければ、前記グループは、
この磁気双極子の磁気モーメントの大きさと、存在する磁性物体で識別された磁気双極子の数と、からなり、
ｆ）ステップｅ）で計算された各弁別的特徴と、対応する予め記録された弁別的特徴と、を比較すること（１０２）、
ｇ）前記計算された弁別的特徴と、前記対応する予め記録された弁別的特徴と、が一致する場合、存在する磁性物体を認識すること（１０８）、そうでなければ、この物体の認識の欠如である、
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
前記磁気双極子の数Ｐは、１よりは体系的に厳密に大きい、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法であって、
前記方程式のシステムは、方程式の非線形システムを解くことができる推定アルゴリズムを実行することにより解かれる、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
情報記録媒体（３４）であって、
各ステップが電子コンピュータによって実行されたとき、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に従った方法のステップｃ）乃至ｇ）の実行のための指令を有する、ことを特徴とする情報記録媒体。
【請求項５】
移動可能な磁性物体の自動認識のための装置であって、
前記装置は、
各磁石計の夫々間の既知の距離を維持するためにいかなる自由度も無く相互に機械的に接続されたＮ（Ｎは５以上の整数）の３軸の磁石計（Ｍｉｊ）を有する磁石計の配列と、
電子コンピュータ（３２）と、を備え、
前記電子コンピュータは、
ｂ）前記配列の３軸の磁石計の各計測値をＰ個の明確な磁気双極子の磁気モーメントの位置、方向及び大きさに関連付ける方程式の予め決定されたシステムを解くことにより、前記磁石計の計測値から、Ｐ個の磁気双極子の磁気モーメントの位置、方向、及び大きさを決定し、
Ｐは１以上かつＮ／２以下の整数である、
ｃ）前記Ｐ個の磁気双極子の磁気モーメントの位置、方向、及び大きさがステップｂ）で決定したものと等しいときの、磁石計の計測の値の推定と、ステップｂ）で使用された磁石計の計測の値と、の間の差を表す誤差を計算し、
ｄ）３軸の磁石計の各計測値をＰ′個の磁気双極子の磁気モーメントの位置、方向、及び大きさに関連付ける方程式の他のシステムを選択し、
Ｐ′はＰとは異なる自然数であり、該選択した他のシステムを用いてステップｂ）及びｃ）を繰り返し、
ｅ）ステップｃ）で計算されたＰ個の磁気双極子のシステムにおける誤差、及び、Ｐ′個の磁気双極子のシステムにおける誤差のうち、該誤差が最小となるシステムを選択し、該選択したシステムに対してステップｂ）で決定した各磁気双極子の磁気モーメントの位置又は方向又は大きさから、存在する物体の少なくとも１つの弁別的特徴を計算し、
ステップｃ）で計算された誤差を最小化する方程式のシステムにおける磁気双極子の数が厳密に１よりも大きい場合、前記弁別的特徴は、グループから選択され、
前記グループは、
相互に関して前記Ｐ個の磁気双極子の相対位置と、
相互に関して前記Ｐ個の磁気双極子の磁気モーメントの方向と、
相互に関して前記Ｐ個の磁気双極子の磁気モーメントの大きさ、又は前記Ｐ個の磁気双極子の磁気モーメントの相対的な大きさと、
存在する磁性物体で識別された磁気双極子の数と、からなり、
そうでなければ、前記グループは、
この磁気双極子の磁気モーメントの大きさと、存在する磁性物体で識別された磁気双極子の数と、からなり、
ｆ）ステップｅ）で計算された各弁別的特徴と、対応する予め記録された弁別的特徴と、を比較し、
ｇ）前記計算された弁別的特徴と、前記対応する予め記録された弁別的特徴と、が一致する場合、存在する磁性物体を認識し、そうでなければ、この物体の認識の欠如である、
ように、プログラムされている、ことを特徴とする装置。
【請求項６】
複数の永久磁石（１０、１２）を含み、認識される磁性物体（４）と、
請求項５に記載の前記磁性物体の自動認識のための装置（６）と、を備える識別のシステムであって、
前記物体の最強の永久磁石の力と前記物体の最弱の永久磁石の力との比が５よりも小さい、ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動可能な磁性物体を自動認識するための方法及び装置に関するものである。本発明は、上記自動認識装置を有する識別のこの方法及びシステムを実行するための情報記録媒体に関するものでもある。
【背景技術】
【０００２】
ここで、“磁性物体”とは、磁性材料からなる構成要素又は部分を有する物体を呼ぶ。磁性材料は、自動物体認識装置によって計測可能な磁性特性を有する材料である。
“移動可能”とは、移動させられることが可能な物体を呼ぶ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、移動可能な磁性物体は、必ずしも認識装置の前に同一位置で存在しているわけではない。しかし、配列された各磁石計によって測定される磁界は、存在する磁性物体の位置及び方向に依存している。このように、移動可能な磁性物体の磁性シグナチュアを信頼して認識するのは非常に困難である。今まで、この問題は、例えば、ＲＦＩＤ（無線認証）を磁性物体に取り付けることで、あるいは、その磁性物体が認識され得るように所定路に沿って磁性物体の変位を強制することで、回避されていた。
従来技術は、ＧＢ２３１０９３０Ａ、 ＵＳ７９３２７１８Ｂ1、 ＵＳ６２６３２３０Ｂ１、 ＵＳ２００７／２７６２１８Ａ１, ＵＳ５４４４６６９Ａ, ＵＳ５３３７２５９Ａ 及び ＵＳ５８３１８７３Ａからも知られる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、物体が磁性であるという事実を利用する別の解決を提供する。本発明の主題は、したがって、請求項１に従った移動可能な磁性物体の自動認識のための方法である。
上記方法では、配列された磁石計の計測値から計算された弁別的特徴は磁石計の配列に関して磁性物体の位置及び方向から独立している。このように、磁性物体は、磁石計の配列に関して、その位置とは無関係に、認識され得る。たとえ磁性物体が磁石計の配列の前を移動した場合でも、その磁性物体は認識され得る。
さらに、同一の磁性物体内に存在する複数の磁気双極子の位置、方向、及び大きさを決定するための方程式のシステムは、大きく、認識できる磁性物体の数を増加させると共に、これら物体の夫々の認識の信頼性を向上させる、ために使用され得る。
最後に、存在する物体に従って、誤差を最小化するための方程式のシステムを選択するという事実は、方法の信頼性を向上させることができ、また、磁性物体内に存在する磁気双極子の数を数えることも可能となる。
この方法の実施例は、１つ又はそれ以上の従属請求項の特徴を有している。
これら認識方法の実施例は、さらに、次の利点を提供する。
−その方法の信頼性を向上させるために使用され得る、方程式の非線形システムの解を推定するためのアルゴリズム。
本発明の主題は、各指令が電子コンピュータによって実行されたとき、上記方法のステップｃ）乃至ｇ）の実行のための指令を有する情報記録媒体でもある。
本発明の主題は、請求項５に記載の磁性物体の自動認識のための装置でもある。
最後に、本発明の主題は、請求項６に記載の識別のシステムでもある。
本発明は、続く記載を読むことでより理解され、非制限の例によってだけ、及び次の図で述べることによって与えられるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】認識される物体を有する識別のシステム、および磁性物体の自動認識のための装置、の概略図である。
【図２】図１におけるシステムの認識装置で用いられる磁石計の配列の概略かつ部分的な図である。
【図３】図１におけるシステムの認識装置で用いられるデータベースの概略図である。
【図４】図１におけるシステムの校正で用いられる既知の磁性物体の磁気双極子の概略的な上面図である。
【図５】図１におけるシステムを用いている、磁性物体の自動認識のための方法のフローチャートである。  これら図において、同一の符号が同一の要素を指し示すことに用いられている。この記述の残りの部分では、当業者に対し周知の特性及び機能は詳細に記載されていない。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、識別のシステム２を表している。システム２は、認識される磁性物体４と、磁性物体の自動認識のための装置６と、を有している。
物体４は、装置６内においていかなる自由度も有さずに固定されたＸ、Ｙ、Ｚの直交関係フレーム内で自由に移動できる。ここで、Ｘ及びＹ方向は水平であり、Ｚ方向は垂直である。
【０００７】
典型的には、物体４は、Ｘ、Ｙ、Ｚ関係フレーム内にある人の手によって直接的に自由に移動可能である。この目的のために、物体４は、一般的に、１０ｋｇよりも軽い、好ましくは、１ｋｇ又は２５０ｇよりも軽い重さである。例えば、物体４の寸法は、十分に小さく、ユーザによって片手で握って移動させることができる。
物体４は、１つ又はそれ以上の計測可能な磁気双極子を有している。各磁気双極子は、地球の磁界の線を変更する強磁性体又はフェリ磁性体からなる構成要素に対応している。好ましくは、この構成要素は、永久磁石である。永久磁石は、たとえ外部の磁界が無い場合でも、０でない磁気モーメントを示す。例えば、永久磁石は、磁気材料からなり、その抗磁界は１００Ａ.ｍ−１または５００Ａ．ｍ−１よりも大きい。この永久磁石の力は、０．０１Ａ.ｍ２又は０．１Ａ．ｍ２よりも大きいのが好ましい。また、永久磁石の力間、夫々、物体の最強及び最弱、の比は、１０又は５より小さいことが好ましく、有利には、２又は１．５よりも小さく又は１に等しいのが好ましい。事実、これが、物体４の認識を容易化することが発見された。また、物体４に含まれる磁気双極子の数は、認識できる物体の数を増加させるために、２又は４以上であるのが好ましい。しかし、物体につき単一極子であってもよく、この場合、磁気モーメントの大きさを計測する精度が認識の信頼性を増加させる最大値となっている。
物体４の磁気双極子は、物体４内において相互に関して移動不可能である。例えば、それらは、物体４のフレームに対し、いかなる自由度も無く固定されている。例えば、このフレームは、非磁性材料からなる。非磁性材料は、装置６によって計測可能ないかなる磁気特性も示さない。磁気双極子が物体４に固定されると、これら双極子間の相対距離、および、これら双極子の磁気モーメント間の角度は一定となる。同様に、この実施例では、物体４内部における磁気双極子の大きさ及び数は、一定と仮定される。
【０００８】
図１を簡略化するために、２つの磁気双極子１０及び１２だけが物体４内に表されている。
物体４は、例えば、複数の永久磁石が設けられた、携帯電話、携帯コンピュータ、ペンシル、あるいは、１つ又はそれ以上の磁気双極子を有する任意の物体である。携帯電話の場合、２つの磁気双極子は、夫々、電話のマイクロフォン及び拡声器によって形成されている。事実、これらの構成要素は、永久磁石を有している。
装置６は、ＸＹＺ関係フレームにおいて、物体４の磁気双極子の位置を特定するために用いることができる。位置は、ここで、ＸＹＺ関係フレームの各双極子の位置ｘｋ、ｙｋ、ｚｋを決定するために引用し、また、ＸＹＺ関係フレームのＸ、Ｙ、及びＺ軸に関して磁気双極子の夫々の磁気モーメントの方向を決定するために引用する。ここで、添え字ｋは、物体４の全磁気双極子間の磁気双極子を識別している。例えば、球座標に表現された、磁気双極子ｋの方向は、この双極子の磁気モーメントの角度θｋ及びφkによって表される。
【０００９】
装置６は、Ｎの３軸の磁石計Ｍｉｊの配列を有している。図１において、垂直波線が、装置６の部分が表されていないことを示している。
典型的には、Ｎは、５よりも大きく、１６又は３２よりも大きいのが好ましい。ここで、Ｎは６４以上である。
この実施例では、磁石計Ｍｉｊは、行及び列に合わせられており、マトリックスを形成している。ここでは、このマトリックスは８行及び８列を有している。添え字ｉ及びｊは、夫々、磁石計Ｍｉｊが位置する交点でのこのマトリックスの行及び列を示している。図１において、１行の磁石計Ｍｉ１、Ｍｉ２、Ｍｉ３、Ｍｉ４、及びＭｉ８のみを見ることが出来る。相互に関して磁石計Ｍｉｊの位置は、図２を参照して、より詳細に記載されている。
【００１０】
各磁石計Ｍｉｊは、他の磁石計に対していかなる自由度も無く固定されている。この目的のために、磁石計Ｍｉｊは、剛体プレート２０の裏面２２上にいかなる自由度も無く固定されている。この剛体プレートは、物体４に向いた表面２４をを有している。プレート２０は、剛性の非磁性材料からなる。例えば、プレート２０は、ガラスからなる。
各磁石計Ｍｉｊは、物体４によって変えられる磁界の方向及び大きさを計測する。このために、各磁石計Ｍｉｊは、この磁石計の３つの計測軸上におけるこの磁石計Ｍｉｊでの磁界の正投影のノルムを計測する。ここで、３つの計測軸は、相互に直交している。例えば、磁石計Ｍｉｊの夫々の計測軸は、関係フレームのＸ、Ｙ、Ｚ軸に夫々平行である。磁石計Ｍｉｊの感度は、例えば、４＊１０−７Ｔである。
【００１１】
各磁石計Ｍｉｊは、情報を送信するために、バス２８を介して処理装置３０に接続されている。
処理装置３０は、図５の方法を実行できる。特に、それは、磁石計Ｍｉｊの計測から、ＸＹＺ関係フレームにおける物体４の複数の双極子の位置及び方向を決定できる。例えば、装置３０は、情報記憶媒体に記録された指令を実行できるプログラム可能な電子コンピュータ３２を有している。装置３０は、したがって、図５の方法のコンピュータ３２によって実行するための必要な指令を含むメモリ３４も有している。特に、同一の磁性物体に含まれるであろう磁気双極子の各数Ｐのために、装置３０は、磁石計Ｍｉｊの各計測と、ＸＹＺ関係フレームにおけるＰの磁気双極子の磁気モーメントの位置、方向及び大きさと、が関係する数学モデルＭｐを実行する。各モデルＭｐは、第１のセットの変数がＰの磁気双極子の位置及び方向、および、これら双極子の磁気モーメントの大きさを表している、方程式のシステムの形式となっている。第２のセットの変数は、磁石計Ｍｉｊの計測を表している。Ｐの磁気双極子の磁気モーメントの位置、方向及び大きさを得るために、第１のセットの変数は、未知であり、第２セットの変数の値は既知である。このモデルは、典型的に、電磁気の物理の方程式から構成される。このモデルのパラメータは、磁石計Ｍｉｊ間の既知の距離によって設定される。このモデルを構成するために、各永久磁石は、磁気双極子によって近似されている。仮に、永久磁石と磁石計Ｍｉｊとの距離が２Ｌよりも大きい、好ましくは、３Ｌよりも大きい、Ｌは２０ｃｍよりも小さく、好ましくは１０又は５ｃｍよりも小さい、場合、この近似は、ほんの少しだけの誤差しか生じない。
【００１２】
ここで、モデルＭｐは非線形である。この装置３０は、解を推定するためにあるアルゴリズムを実行することで、その解を解く。例えば、使用されるアルゴリズムは、“unscented  Kalman  Filter”として知られているカルマンフィルタである。
各磁気双極子が、その位置を決定するための３つの変数、その方向を決定するための２つの変数、および、その磁気モーメントの大きさを決定するための１つの変数、によって特徴付けられる場合、Ｎの磁石計の配列によって同時に配置され得る磁気双極子の最大数は、Ｎ／２よりも小さい。従がって、数Ｐの値は、Ｎ／２以下であり、かつ、好ましくは、冗長な計測を有するために、Ｎ／５又はＮ／１０又はＮ／２０である。計測の冗長は、双極子を配置する精度を改善するために使用できる。
【００１３】
この実施例で、３つの数学モデルＭ１、Ｍ２、Ｍ３のみが装置３０内で実行されている。
装置３０は、既知の物体の磁気特性のデータベース３６と比較することで、装置６の前に出された磁性物体を認識することもできる。このデータベース３６は、図３を参照してより詳細に記載されている。
図２は、装置６の磁石計Ｍｉｊの部分を表している。これら磁石計Ｍｉｊは、Ｘ方向に平行に、行ｉで並べられている。これら磁石計は、Ｙ方向に平行に列ｊでも並べられており、マトリックスを形成している。行ｉ及び列ｊは添え字が増加する順で配列されている。
磁石計配列によって占められる領域は、典型的に、１００ｍ２より小さく、好ましくは、５ｍ２又は１ｍ２又は５０ｃｍ２よりも小さい。
磁石計Ｍｉｊの中心は、行ｉ及び列ｊの交点に位置する。磁石計の中心は、磁界がこの磁石計によって計測される点である。ここで、添え字ｉ及びｊはインターバル［１；８］にある。行ｉに沿った２つの隣接し連続した磁石計Ｍｉｊ及びＭｉ、Ｊ＋１の中心は、既知の距離ｄｉ、ｊ、ｊ＋１で分離されている。同様に、同一の列ｊに沿った２つの隣接し連続した磁石計Ｍｉｊ及びＭｉ＋１、ｊの中心は、既知の距離ｄｊ、ｉ、ｉ＋１で分離されている。
【００１４】
ここで述べられている特別なケースでは、行ｉに無関係に、距離ｄｉ、ｊ、ｊ＋１が同一である。この距離は、このように、ｄｊによって表されている。同様に、列ｊに無関係で、２つの磁石計間の距離ｄｊ、ｉ、ｉ＋１は同一である。この距離は、このように、ｄｊによって表されている。
ここで、距離ｄｉ及びｄｊは両方ともｄに等しい。
Ｐの磁気双極子の夫々を形成する各永久磁石の力が２Ａ．ｍ２又は１Ａ.ｍ２又は０．５Ａ．ｍ２よりも小さく、及び、好ましくは０．１Ａ．ｍ２又は０．２Ａ．ｍ２よりも大きく、磁石計の感度が４＊１０−７Ｔであり、かつ、磁石計Ｍｉｊの数が６４である場合、典型的に、距離ｄは、１及び４ｃｍの間である。
図３は、より詳細に、データベース３６を表している。このデータベース３６は、複数の既知の磁性物体の磁気特性を含んでいる。ここで、それは、テーブルの形式で表されている。
【００１５】
各既知の物体のために、データベース３６は、列４０において、この既知の物体の識別子“ｍ”を有している。識別子“ｍ”は、データベース３６に記録されたセットの既知の物体間で、この既知の物体を、特有に識別する。各識別子“ｍ”は、データベース３６とこの既知の物体の磁気特性とによって関連付けられている。
物体の磁気特性は、データベース３６にリストされたセットの既知の物体間で、この物体を識別するための弁別的特徴を、有している。
ここで、各既知の物体“ｍ”は、グループから選択される１つまたはそれ以上の弁別的特徴と関連している。そのグループは、既知の物体“ｍ”に含まれる磁気双極子の数Ｎｓｍと、既知の物体“ｍ”の異なる磁気双極子間の相対距離Ｄｓｍと、既知の物体“ｍ”の異なる磁気双極子の磁気モーメントの大きさＡｓｍと、相互に関して、既知の物体“ｍ”の異なる磁気双極子の磁気モーメントの相対方向Ｏｓｍと、からなる。
【００１６】
上表記において、添え字“ｍ”は、既知の物体の識別子である。
磁気モーメントの大きさ、磁気双極子の数、相対距離、および相対方向は、夫々、データベース３６の列５０、４４、４６及び４８に記録されている。図３において、波線はデータベース３６の部分だけが表されていることを示している。
図４は、既知の磁性物体の異なる弁別的特徴を示している。ここで、既知の磁性物体は、物体４と同一であり、かつ、それは、識別子“ｍ”の数値“１”によって識別されてると、仮定する。
【００１７】
この図４において、次の表記が用いられる。
Ｏ１、Ｏ２は、磁気双極子１０及び１２の夫々中心である。
ｍ１及びｍ２は、磁気双極子１０及び１２の夫々磁気モーメントに対応するベクトルである。
ここで、磁気双極子の中心は、磁気双極子に対応する永久磁石の慣性の中心又は重心と一致する、と仮定する。ベクトルｍ１及びｍ２の方向は、磁気双極子１０及び１２の夫々の磁気モーメントと平行である。これらベクトルｍ１及びｍ２の長さは、磁気双極子１０及び１２の夫々の磁気モーメントの大きさに等しい。
【００１８】
ここで、弁別的特徴Ｄｓ１は、対の距離ｄ１０及びｄ１２によって形成される。ｄ１０は、中心Ｏ１と、ベクトルｍ１に垂直でかつ中心Ｏ２を通り抜ける平面と、の間の最短距離に等しい。距離ｄ１２は、中心Ｏ２と、ベクトルｍ２に垂直でかつ中心Ｏ１を通り抜ける平面と、の間の最短距離に等しい。
相対方向Ｏｓ１は、ベクトルｍ１及びｍ２の間の角度である。
大きさＡｓ１は、双極子１０及び１２の夫々の磁気モーメントの対の大きさＡ１及びＡ２によって形成される。
物体４の場合において、磁気双極子の数は、２に等しい。
磁性物体が２つの磁気双極子だけを有する特別な場合で丁度説明されているものは、３つ又はそれ以上の磁気双極子を有する磁性物体の場合にも容易に適用可能である。
【００１９】
磁性物体が単一の磁気双極子を有する場合において、列４６及び４８は空となり、かつ、磁性物体は、この磁気双極子の双極子の数Ｎｓｍおよび大きさＡｓｍからのみ識別され得る。
システム２の動作は、図５の方法を参照して、今、説明されるであろう。
この方法は、データベース３６で複数の既知の磁性物体の磁気特性を記録し、既知の物体の識別子とこれら特性の夫々とを関連付ける、フェーズ７０で始まる。
これに対し、例えば、ステップ７２において、既知の物体は面２４の前に配置される。このステップでは、位置または所定方向に従って、この既知の物体を位置および方向付ける必要はない。反対に、物体の位置及び方向は、全くいずれでもよい。
そして、ステップ７４では、磁石計Ｍｉｊは、同時に、既知の物体が存在する中で、磁界を計測する。
次に、ステップ７６では、装置３０は、磁石計Ｍｉｊの計測から、既知の物体の磁気双極子の夫々の磁気モーメントの位置、方向及び大きさと、この既知の物体の磁気双極子の数と、を決定する。
【００２０】
このために、動作７８では、装置３０は、１つの磁気双極子に対し、モデルＭ１の方程式のシステムを解く。それは、この既知の物体に含まれる磁気双極子に対する、１セットの座標ｘ１、ｙ１、ｚ１、θ１及びφ１及び大きさＡ１を得ることとなる。
それから、動作８０において、装置３０は、―磁石計によって計測され、方程式Ｍ１のシステムから及び動作７８の結論で得られる位置、方向及び大きさから計算された値の推定値と、―ステップ７４で取得された磁石計の計測の値と、の間の差異を表す誤差Ｅ１を計算する。
モデルを解くために使用されるアルゴリズムが拡張したカルマンフィルタである場合において、動作７８における方程式のこのシステムの解は、誤差Ｅ１の推定も与える。
ステップ７８及び８０は、Ｐ＝１からＰ＝３に対して行われる。好ましくは、ステップ７８及び８０は、Ｐの各値に対して、平行に行われる。
【００２１】
それから、動作８８では、装置３０は、最小誤差Ｅｐを与えるモデルＭｐで得られた結果を選択する。このように、既知の物体が単一の永久磁石を有する場合、装置３０は自動的にモデルＭ１を選択する。既知の物体が２つ、３つの永久磁石を夫々有する場合、装置３０は、そのとき、自動的に、モデルＭ２、モデルＭ３を夫々選択する。
このステップ７６の結論で、磁性物体の磁気双極子の数、これら磁性双極子の夫々の位置、方向及び大きさは、決定される。
ステップ９０において、装置３０は、動作８８で選択された位置、方向、及び大きさから既知の物体の弁別的特徴を計算する。これら弁別的特徴の計算は、図４を参照して与えられる説明から導き出される。
【００２２】
最後に、ステップ９２において、装置３０は、データベース３６に、ステップ９０で計算された異なる弁別的特徴と関連する識別子“ｍ”の値を、記録する。異なる記録された弁別的特徴は、そのとき、この既知の物体の磁気特性を構成する。
ステップ７２から９２は、既知物体が含む磁気双極子の位置、方向、及び大きさが異なる多数のその既知の物体に対して、繰り返される。
データベース３６は、既知の物体の複数の磁気特性によって、その中が占められると、未知の物体の自動認識のフェーズ１００が実行される。以降、説明を簡略化するために、この未知の物体は、物体４であると仮定する。
【００２３】
フェーズ１００は、ステップ９２がステップ１０２から１０８で置き換わる以外は、フェース７０と同一である。結果として、これらステップ１０２から１０８のみが、今、詳細に説明されるであろう。
ステップ１０２では、装置３０は、物体４のために計算された弁別的特徴と、データベース３６に夫々予め記録された磁気特性に含まれる弁別的特徴と、を比較する。例えば、計測された弁別的特徴と、データベース３６の予め記録された弁別的特徴と、が誤差ε以内で等しい場合、これら弁別的特徴は一致している、と考えられる。例えば、誤差εのマージンは、±１％又は±５％又は±１０％に等しい。
【００２４】
ステップ１０２で、物体４がデータベース３６に予め記録された磁気特性の１つに対応することが確立された場合、そのとき、ステップ１０４で、この特性に対応する既知の物体の識別子が記録される。ここで、認識される物体の識別子は、大きさＱの列で記録される。逆に、ステップ１０２で、物体４がデータベース３６に記録された磁気特性のいずれにも対応しないことが確立された場合、そのとき、ステップ１０６で、装置３０は、物体４が認識されていないことに従った情報を記録する。ここで、値０が列に記録され、識別子“ｍ”は記録されない。
ステップ７２から１０６は、Ｑ回繰り返される。例えば、Ｑは、１０、２０又は３０以上である。
【００２５】
そして、同一物体が  ステップ７２から１０６のＱ繰返しの５０％、７５％又は９５％よりも多くで、認識された場合、ステップ１０８で、装置３０は、物体４が認識されたことを示し、かつ、典型的に、既知の物体の識別子を供給する。そうでなければ、ステップ１０８で、装置３０は、物体４が認識されなかったことを示す。例えば、認識された物体の識別子は、マン−マシーンインタフェースを介して、ユーザに伝達される。
面２４の前で、フェーズ７０又は１００の過程の磁性物体の存在において、磁性物体は移動不可能である必要はない。それは、フェーズ７０又は１００のスッテップの２つの連続的な繰返し間で移動するかもしれない。磁性物体は、また、全くいかなる位置及び方向で存在してもよい。これは、明確な特量は、磁性物体の位置及び方向に従って変化しないという事実によるものである。物体は、センサ配列の近くにとどまるのが好ましい。
多くの他の実施例が可能である。例えば、磁石計の計測は、初期に記録されてもよい。そして、ステップ７６から１０８は、磁性物体が磁石計配列の面２４の前にもはや存在しないときに、後に行われる。同様に、図５の方法は、複数の電子コンピュータに広げられてもよい。例えば、ステップ９０から１０８は、ステップ７６のみを実行するコンピュータ３２から分離した、プログラム可能な電子コンピュータによって行われてもよい。
【００２６】
記録することのフェーズ７０は、異なって行われてもよい。例えば、弁別的特徴は、装置６以外の装置によって供給される測定値から計算される。例えば、磁気双極子の相対距離は、データベース３６にそのとき記録されたルーラを用いて計測され得る。既知の物体の磁気双極子の磁気モーメントの方向及び大きさは、磁石計Ｍｉｊの配列のそれら以外の磁石計を用いて、計測されてもよい。
磁性物体の認識は、弁別的特徴のうちの１つのみを用いて、あるいは、前記した弁別的特徴のうちの一部のみを用いて、実行されてもよい。例えば、大きさＡｓｍ、あるいは、相対距離Ｄｓｍのみが、用いられる。
弁別的特徴は、説明されたもと異なっていてもよい。例えば、この弁別的特徴は、磁気双極子間の相対的な大きさであってもよい。事実、他の弁別的特徴のように、この弁別的特徴は、磁性物体の位置及び方向に依存していない。
【００２７】
相対距離、相対方向、及び磁気モーメントの大きさ、又は磁気双極子の数は、全て、時間に渡って一定である、必要はない。磁性物体の弁別的特徴の１つが時間に渡って変化する場合、この物体の特性は、時間に渡って変化しない物体４の弁別的特徴と、時間に渡って変化できず、この物体の認識のために使用される、唯一のこれらの弁別的特徴と、を有するのみである。例えば、磁気モーメントの１つの大きさは、物体４に動力が与えられ或いは物体４のスイッチがオンにされた状態と、物体４のスイッチをオフにされ或いは物体４に動力が与えられない状態と、の間の時間に渡って、変化してもよい。この場合、この磁性物体を認識するために、磁気双極子の磁気モーメントの相対距離又は相対方向のみが用いられる。後の場合で、他の解決は、データベース３６に、物体のスイッチがオンにされたときのその物体の第１磁気特性と、物体のスイッチがオフにされたときの第２特性と、を記録することにある。このように、物体を認識することに加えて、これは、また、スイッチがオフにされ、あるいは、オンにされるかのいずれかを示してもよい。
弁別的特徴は、前に説明されたものとは異なって、計算されてもよい。例えば、２つの磁気双極子間の相対距離は、距離ｄ１０及びｄ１２ではなく、これら２つの磁気双極子の中心間の最短距離の値によって表されてもよい。
【００２８】
動作８８では、誤差Ｅｐが所定閾値より小さくなるために使用された第１モデルＭｐで得られた結果が選択されてもよい。
磁石計の計測値を磁性物体の双極子の位置、方向、及び大きさに結び付ける、方程式のシステムを解くために使用される推定アルゴリズムは、拡張されたカルマンフィルタ以外であってもよい。例えば、それは、ＬＭＡアルゴリズム（“レーベンバーク-マーカート  アルゴリズム”）を含んでいてもよい。カルマンフィルタ以外の推定アルゴリズムの場合、誤差Ｅｐは異なって計算されてもよい。この場合、動作８０は、動作８０又は８４によって置き換えられる（図５において点線によって表される）。
動作８２において、装置３０は、動作７８で使用されるモデルＭｐの直接的なモデルを解く。換言すると、この動作で、その値が既知である方程式の変数は、磁気双極子の位置及び大きさを表す変数であり、その値が未知である変数は、磁石計Ｍｉｊの夫々の計測値を表す変数である。
【００２９】
動作８４において、装置３０は、動作８２で推定された計測値とステップ７４で取得された計測値との差を計算する。この差の絶対値は、誤差Ｅｐを構成する。
計測された弁別的特徴と予め記録された磁気特性とを比較する多くの他の方法は、可能である。例えば、装置３０は、各磁気特性に対して、計測された弁別的特徴と予め記録された弁別的特徴との差を計算し、そして、認識される物体は、この差が最小となるための既知の物体である、と考えられる。
ステップ１０８において、物体に対応する既知の物体を識別することから得た結果は、説明されたあるいは省略されたものとは異なって、取り除かれてもよい。取り除かれることが省略される場合、列が省略され、そして、繰返しの数Ｑは、例えば１に等しい。これにより、特に、認識方法は高速化される。例えば、磁石計の精度がステップ８０の各繰返しで正確な認識を可能とするのに十分である場合、後の実施例が好ましい。
【００３０】
最小誤差Ｅｐを示すモデルの選択は、また、省略されてもよい。例えば、１つの特別な実施例において、単一のモデルＭｐは、体系的に用いられる。これは、予め認識される全ての物体が磁気双極子の一定の数Ｐを有しているということが既知の場合に、認識装置を簡略化するために使用され得る。
磁気双極子は、永久磁石以外の何かで生成されてもよい。例えば、磁気双極子は、地球の磁界と、柔らかい磁性材料からなる認識される物体の構成要素と、の間の相互作用によって生成されてもよい。磁性材料の抗磁界が１０又は１Ａ．ｍ−１よりも小さい場合、その磁性材料は、柔らかいと考えられる。
認識される物体の永久磁石は、この物体の動作に関与してもよい。これは、例えば、永久磁石が拡声器及びマイクロフォンの永久磁石である場合である。しかし、変形として、永久磁石は、装置６によってその認識を可能にするために、認識される物体に加えられてもよい。例えば、永久磁石は、装置６が鉛筆と消しゴムとを識別できるように、これら用具の夫々の上で異なる位置で鉛筆及び消しゴムに対して、加えてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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