(57)【要約】【課題】 水平状態で測定された方位角を用いて伏角の演算を行なった後、これに基いて傾斜された状態でも方位角を正確に測定できるようにする地磁気センサが開示される。【解決手段】地磁気センサは、地磁気に応じるサイズの電気的な信号を出力する地磁気検出モジュールと、水平状態で演算された方位角が格納されたメモリと、現状態の斜めを測定チルト角を算出する加速度センサモジュールと、そして、水平状態における方位角、現状態のチルト角、および地磁気検出モジュールから出力される電気的な信号を用いて伏角の演算を行なう制御部を含む。これによって、ユーザは簡単な操作のみで現状態の伏角が演算される。【選択図】      図２
2005221509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地磁気に対応するサイズの電気的な信号を出力する地磁気検出モジュールと、
水平状態で演算された方位角が格納されたメモリと、
現状態の傾斜を測定しチルト角を算出する加速度センサモジュールと、
前記水平状態における方位角、前記チルト角、および前記地磁気検出モジュールから出力される電気的信号を利用して伏角の演算を行なう制御部と、
を含むことを特徴とする地磁気センサ。
【請求項２】
前記加速度センサモジュールは、互いに直交するＸ軸およびＹ軸地磁気センサを備え、所定のピッチ角およびロール角で表す前記チルト角を検出することを特徴とする請求項１に記載の地磁気センサ。
【請求項３】
所定のメッセージを示すディスプレー部を更に含み、
前記制御部は、前記加速度センサモジュールから検出された前記チルト角が所定の閾値以下であれば、演算された前記伏角が正確でないという警告メッセージを示すよう前記ディスプレー部を制御することを特徴とする請求項２に記載の地磁気センサ。
【請求項４】
前記地磁気検出モジュールを駆動するための駆動信号を供給する駆動信号生成部を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の地磁気センサ。
【請求項５】
前記地磁気検出モジュールは、互いに直交しているＸ軸およびＹ軸フラックスゲートを備え、前記駆動信号が印加されれば前記Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートそれぞれから前記地磁気に応じる電気的信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の地磁気センサ。
【請求項６】
前記制御部は、
【数１】
2005221509.tif 000010
（なお、lは伏角、Xf、Xfmax、Xfmin はそれぞれ前記Ｘ軸フラックスゲートの出力値、最大出力値、最小出力値、Yf、Yfmax、Yfmin はそれぞれＹ軸フラックスゲートの出力値、最大出力値、最小出力値、qはピッチ角、fはロール角、およびYは水平状態で測定された方位角である）
に基いて前記伏角の演算を行なうことを特徴とする請求項５に記載の地磁気センサ。
【請求項７】
（ａ）外部地磁気に応じるサイズの電気的な信号を出力するステップと、
（ｂ）水平状態で方位角を検出し格納するステップと、
（ｃ）現状態の斜めを測定しチルト角を算出するステップと、
（ｄ）前記電気的な信号および前記チルト角に基いて伏角の演算を行なうステップと、
を含むことを特徴とする地磁気センサの伏角検出方法。
【請求項８】
互いに直交するＸ軸およびＹ軸加速度センサに基いて所定のピッチ角およびロール角で表わす前記チルト角を検出するステップを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の地磁気センサの伏角検出方法。
【請求項９】
前記（ａ）ステップにおいて、
互いに直交するＸ軸およびＹ軸フラックスゲートそれぞれから前記地磁気に応じる出力値を検出するステップと、
前記出力値を所定範囲の値で正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ）し前記電気的な信号を生成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の地磁気センサの伏角検出方法。
【請求項１０】
前記（ｂ）ステップにおいて、前記ピッチ角および前記ロール角がそれぞれ０°である場合の方位角を演算することを特徴とする請求項９に記載の地磁気センサの伏角検出方法。
【請求項１１】
前記ピッチ角および前記ロール角の少なくとも１つが予め設定された所定の閾値以下であれば、演算された前記伏角が正確でないという警告メッセージを示すステップを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の地磁気センサの伏角検出方法。
【請求項１２】
前記（ｄ）ステップにおいて、
【数２】
2005221509.tif 000011
（なお、lは伏角、Xf、Xfmax、Xfmin はそれぞれ前記Ｘ軸フラックスゲートの出力値、最大出力値、最小出力値、Yf、Yfmax、Yfmin はそれぞれＹ軸フラックスゲートの出力値、最大出力値、最小出力値、qはピッチ角、fはロール角、およびYは水平状態で測定された方位角である）
に基いて前記伏角の演算を行なうことを特徴とする請求項９に記載の地磁気センサの伏角検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伏角検出機能をサポートする地磁気センサおよびその検出方法に関し、詳細には２軸フラックスゲートを用いて簡単な演算過程を介し現状態の伏角を演算し検出する地磁気センサおよびその検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地磁気センサとは、人が感じられない地球磁気の強さおよび方向を測定する装置のことを意味する。特に、フラックスゲート（ｆｌｕｘ−ｇａｔｅ）を用いた地磁気センサのことをフラックスゲート型地磁気センサと呼ぶ。
即ち、フラックスゲート型地磁気センサとは、パーマロイ（ｐｅｒｍａｌｌｏｙ）のような高透磁率材料を磁心として使用し、その磁心を巻いた駆動コイルを介して励起磁場を加え、磁心の磁気飽和および非線形磁気特性に応じて発生する外部磁場に比例する２次高調波成分を測定することにより、外部磁場のサイズおよび方向を測定する装置のことを指す。
【０００３】
係るフラックスゲート型地磁気センサは１９３０年代の末に開発されたもので、他の形態の地磁気センサと比較すると、感度がよく、経済的であり、相対的に小型で製造できる長所を持つ。また、電力消耗が少なく、出力信号の安定度（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）も優れているため、微弱磁界の検出、地球の絶対方向計測と共に鉱脈探査、標的探知、そして人工衛星の姿勢制御および宇宙探査用に至る民需用および軍事用まで幅広く使用されており、現在も性能改良のための研究がなされている。
【０００４】
最近になって、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術が発展するにつれ、これを用いて低消費電力型の超小型フラックスゲートセンサの開発も試みられている。
図１は、係る地磁気センサの一般的な構成を示した簡単なブロック図である。同図を参照すると、地磁気センサ１０は、駆動信号生成部１１、地磁気検出モジュール１２、信号処理部１３、制御部１４、メモリ１５、および加速度センサモジュール１６を含む。
【０００５】
駆動信号生成部１１は、地磁気検出モジュール１２を駆動させることのできる駆動信号を印加する役割を果す。係る電気的な信号としては一般にパルス波およびその状態が反転された反転パルス波を用いる。
地磁気検出モジュール１２は、互いに直交する２つのフラックスゲートを含んでいる。この際、各フラックスゲートは四角リング、またはバー状の磁性体コア、磁性体コアに巻回された駆動コイルおよび検出コイルを含む。駆動コイルは駆動信号生成部１１から出力された電気的な駆動信号を受信し磁性体コアを励磁させる役割を果す一方、検出コイルは駆動コイルの駆動により生じた磁気から誘導された起電力を検出する役割を果す。
【０００６】
一方、信号処理部１３は、検出コイルで外部磁界の強さに比例する電圧成分が誘導されると、これを増幅、チョッピング（ｃｈｏｐｐｉｎｇ）する一連の処理を行なった後、Ｘ軸およびＹ軸に対応する電圧値を出力する。
制御部１４は、信号処理部１３で出力された電圧値を測定し、現在の地磁気センサ１０が位置している方位角を測定する。この場合、地磁気検出モジュール１２の各フラックスゲートから出力される電気的な信号は傾斜によってその変化が生じるが、この場合、その斜め変化が大きければ測定された方位角の値にエラーが生じ易いので、傾斜（ｔｉｌｔ）補償アルゴリズムを使用して、斜めの影響を補償する必要がある。傾斜補償アルゴリズムによって斜め影響を補償するためには、先ず、この地磁気センサ１０の斜め、即ち、ピッチ角（ｐｉｔｃｈ  ａｎｇｌｅ）、およびロール角（ｒｏｌｌ  ａｎｇｌｅ）を測定すべきであり、さらに現位置の伏角も測定すべきである。
【０００７】
加速度センサモジュール１６は地磁気センサ１０の重力加速度を測定しピッチ角およびロール角を演算する。地磁気検出モジュール１２のような互いに直交している２つの加速度センサから具現され得る。ピッチ角およびロール角は、地磁気センサ１０の斜め程度、即ち、チルト角（ｔｉｌｔ  ａｎｇｌｅ）を意味する。詳細に、ピッチ角とは、地磁気センサ１０が置かれた平面上で地磁気センサ１０を中心とし相互直交している２つの軸（Ｘ軸およびＹ軸）のいずれかの軸を中心にして回転させた場合測定される回転角のことを意味する。ロール角とは、他の１つの軸を中心に回転させた場合測定される回転角のことを意味する。
【０００８】
一般に、加速度センサモジュール１６は、一定の質量を有する錘を用いて重力による錘の動きを角度計、目盛りまたは指示針を介して視覚的あるいは電気回路的に検査することによって、ピッチ角およびロール角が測定できるように具現する。加速度センサモジュール１６で測定されたピッチ角およびロール角はメモリ１５０に格納される。
制御部１４は、斜め補償を行なう場合、信号処理部１３で出力するＸ軸およびＹ軸の出力電圧値を正規化した後、加速度センサモジュール１６で測定されたピッチ角およびロール角、現位置における伏角を用いて方位角を演算する。伏角とは、地球磁気の３要素（偏角、伏角、水平磁気力）の１つであって、指針を鉛直面で回転自在にする時指針が水平面と斜めになっている角度のことを指す。韓国での伏角は大体５０°〜６０°である。
【０００９】
係る伏角について、従来では伏角値を地域によって定められている常数が入力されるか、ＧＰＳのような外部装置から伏角値が入力されて方位角を演算した。しかし、地域によって定められている伏角値を使用することにより地域が変更されてしまうとそれに応じた値を一々入力しなければならない。また、同一地域であっても地球磁界の強さが歪曲された環境の下では誤差のある伏角値が使用される恐れがある。一方、ＧＰＳのような外部装置から伏角値の入力を行なう際には、その外部装置との通信のための装備を更に必要とするので地磁気センサのサイズおよび製造コストが増加してしまう恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、水平状態で測定された方位角と現在の傾斜を用いて、現位置の伏角を演算して使用する地磁気センサおよびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の目的を達成するための本発明に係る地磁気センサは、地磁気に応じるサイズの電気的な信号を出力する地磁気検出モジュールと、水平状態で演算された方位角が格納されたメモリと、現状態の傾斜を測定しチルト角を算出する加速度センサモジュールと、前記水平状態における方位角、前記チルト角、および前記地磁気検出モジュールから出力される電気的信号を利用して伏角の演算を行なう制御部とを含む。
【００１２】
この場合、前記加速度センサモジュールは、互いに直交するＸ軸およびＹ軸地磁気センサを備え、所定のピッチ角およびロール角で表す前記チルト角を検出することが好ましい。
さらに好ましくは、前記加速度センサモジュールから検出された前記チルト角が所定の閾値以下であれば、演算された前記伏角が正確でないという警告メッセージを示すよう前記ディスプレー部を更に含むことができる。
【００１３】
また、前記地磁気検出モジュールを駆動するための駆動信号を供給する駆動信号生成部を更に含むことができる。
本発明における前記地磁気検出モジュールは、互いに直交しているＸ軸およびＹ軸フラックスゲートを備え、前記Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートそれぞれから前記地磁気に応じる電気的信号を検出することを特徴とする。
【００１４】
一方、本発明に係る地磁気センサにおける伏角検出方法は、（ａ）外部地磁気に応じるサイズの電気的な信号を出力するステップと、（ｂ）水平状態で方位角を検出し格納するステップと、（ｃ）現状態の斜めを測定しチルト角を算出するステップと、（ｄ）前記電気的な信号および前記チルト角に基いて伏角の演算を行なうステップとを含む。
好ましくは、互いに直交するＸ軸およびＹ軸加速度センサに基いて所定のピッチ角およびロール角で表わす前記チルト角を検出するステップを更に含むことができる。
【００１５】
なお、前記（ａ）ステップにおいて、互いに直交するＸ軸およびＹ軸フラックスゲートそれぞれから前記地磁気に応じる出力値を検出するステップと、前記出力値を所定範囲の値で正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ）し前記電気的な信号を生成するステップとを含むことが好ましい。
より好ましくは、前記（ｂ）ステップにおいて、前記ピッチ角および前記ロール角がそれぞれ０°である場合を水平状態として判断できる。従って、方位角を演算する所定の数式にピッチ角およびロール角をそれぞれ０に代入し方位角を演算することにより水平状態においての方位角として活用できる。
【００１６】
一方、前記（ｃ）ステップにおいて、前記ピッチ角および前記ロール角のいずれか１つが予め設定された所定の閾値を超えるように、前記地磁気センサを傾斜させるステップを含むことができる。この場合、所定の閾値以下であると判断されれば、最終的に算出された伏角値に誤差が生じる恐れがあるので警告メッセージを示すこともできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、チルト角を任意に付与した後、水平状態で測定された方位角と共に用いることで、現位置における伏角の演算を行なうことができる。従って、ユーザは簡単な操作のみで方位角の演算のために必要な伏角が算出できると共に、より便利に方位角が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳述する。
【実施例】
【００１９】
図２は本発明の１実施の形態に係る地磁気センサの構成を示したブロック図である。同図によると、本地磁気センサ１００は駆動信号生成部１１０、地磁気検出モジュール１２０、信号処理部１３０、制御部１４０、メモリ１５０、加速度センサモジュール１６０、およびディスプレー部１７０を含んでなる。
駆動信号生成部１１０は、地磁気検出モジュール１２０を駆動させる駆動信号を生成して出力する役割を果す。駆動信号として、一般にパルス波型および反転パルス波型が使用される。即ち、駆動信号生成部１１０はパルス発生器（図示せず）、パルス制限部１１１、およびパルス増幅部１１２を含み、パルス発生器で生成され出力されたパルスをパルス制限部１１１により制御信号によって選択的にスイッチングした後、パルス増幅部１１２が増幅および反転増幅を行なって出力するようにできる。パルス制御部１１１としては、アンドゲートが用いられ、アンドゲートの一端に印加された制御信号に応じてパルス発生器から出力されたパルスを出力する。
【００２０】
パルス増幅部１１２は数個の増幅器および反転器を使用することによりパルス制限部１１１を介して出力されたパルスについて互いに反対の位相を有する２つのパルス信号を出力する。
地磁気測定部１２０は、相互直交しているＸ軸およびＹ軸フラックスゲートを含んでいる。
【００２１】
地磁気検出モジュール１２０は、Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートにそれぞれ伝達されたパルス信号および反転パルス信号により駆動され、その駆動によって生じた起電力に対応される検出信号を出力する。図２において、Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートは四角リング状の２つの磁性体コアがそれぞれＸ軸およびＹ軸方向について長手方向を有するように設けられ、磁性体コアそれぞれには駆動コイルおよび検出コイルが巻回されている。
【００２２】
駆動コイルに駆動パルスが印加されれば、Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートに磁気が発生し、これによる誘導気電力が検出コイルを介して検出できる。
一方、信号処理部１３０は、係る誘導起電力を一定の処理過程を経てＸ軸およびＹ軸フラックスゲートそれぞれの電圧値に変化し出力を行なう。詳細に、信号処理部１３０は、チョッピング回路部１３１、第１増幅部１３２、フィルタ１３３、第２増幅部１３４、およびＡ／Ｄコンバーター（Ａ／Ｄｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）１３５を含む。
【００２３】
地磁気検出モジュール１２０から出力されたＸ軸およびＹ軸フラックスゲートに誘導された電気的信号は、チョッピング回路部１３１に内蔵された数個のスイッチを制御しチョッピングを行なう。
チョッピングされた電気的な信号は、第１増幅部１３２で差動増幅された後、フィルタ１３３を介して一定範囲の信号のみをフィルタリングし、第２増幅部１３４で最終的に増幅される。増幅された信号はＡ／Ｄコンバーター１３５でデジタル電圧値に変換され出力される。
【００２４】
一方、加速度センサモジュール１６０は、３次元空間をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を用いて表すとき、ｘ−ｙ平面でｘ軸方向に設けられたＸ軸加速度センサ、およびｙ軸方向に設けられたＹ軸加速度センサを含み、各軸の加速度センサで測定された電圧値を正規化してからピッチ角およびロール角を演算する。ピッチ角およびロール角については前述の通りである。
【００２５】
重力加速度は、物体や機器が置かれている状態によって異なる影響を与える。加速度センサモジュール１６０は、このような重力加速度成分のうち、加速度センサの検知方向と一致する重力加速度成分を測定する。これによって、垂直方向に測定された重力加速度方向との差異角を測定することによって傾斜、即ち、チルト角が測定される。
制御部１４０は地磁気検出モジュール１２０および加速度センサモジュール１６０から出力された電気的な信号を所定範囲の値でマッピングする正規化過程を行なう。このため、地磁気センサ１００の開発者は水平状態を保ちつつ地磁気センサ１００を回転しながら、地磁気検出モジュール１２０および加速度センサモジュール１６０から出力される電気的信号をメモリ１５０に格納してから、その中で最大値および最小値を求めて正規化因子を演算するため用いられるようになる。正規化因子とは、正規化を行なうために必要とされる因子のことを意味する。
【００２６】
制御部１４０は次式に基づいて正規化因子を演算する。
【００２７】
【数１】
2005221509.tif 000003
なお、XfmaxおよびXfminはＸ軸フラックスゲートの出力値（Xf）の最大値および最小値、YfmaxおよびYfminはＹ軸フラックスゲートの出力値（Yf）の最大値および最小値、XfbiasおよびXfsfはそれぞれＸ軸フラックスゲートのバイアス値および倍率値（ｓｃａｌｅ  ｆａｃｔｏｒ）、そしてYfbiasおよびYfsfはそれぞれＹ軸フラックスゲートのバイアス値および倍率値である。バイアス値および倍率値とは前述の正規化因子のことを意味する。
【００２８】
一方、制御部１４０は（数式１）で演算された正規化因子を次の数式に代入して正規化を行なう。
【００２９】
【数２】
2005221509.tif 000004
なお、Xfnormは正規化されたＸ軸フラックスゲートの出力値、Yfnormは正規化されたＹ軸フラックスゲートの出力値、そしてlは伏角である。
一方、ピッチ角およびロール角を測定するためにも正規化過程がなされる。即ち、加速度センサモジュール１６０はメモリ１５０に格納されたＸ軸およびＹ軸加速度センサの出力値のなか最大値および最小値を次式に代入して正規化を行なう。
【００３０】
【数３】
2005221509.tif 000005
なお、XtはＸ軸加速度センサの出力値、YtはＹ軸加速度センサの出力値、Xtnormは正規化されたＸ軸加速度センサの出力値、Ytnormは正規化されたＹ軸加速度センサの出力値、XtmaxおよびXtminはＸｔの最大値および最小値、そしてYtmaxおよびYtminはYtの最大値および最小値である。 XtbiasおよびXtsfはそれぞれＸ軸加速度センサのバイアス値および倍率値、そしてYtbiasおよびYtsfはそれぞれＹ軸加速度センサのバイアス値および倍率値である。
【００３１】
【数４】
2005221509.tif 000006
なお、qはピッチ角、そしてfはロール角を示す。
制御部１４０は前述の（数式１）〜（数式４）に基づいて地磁気検出モジュール１２０および加速度センサモジュール１６０から測定された値を所定範囲にマッピングさせた後、マッピングされた値に基いて方位角などを演算する。
【００３２】
一方、傾斜補償アルゴリズムによると、制御部１４０は次式に基いて仮想のＺ軸の正規化値を求めることができる。
【００３３】
【数５】
2005221509.tif 000007
なお、Ｚｆは仮想のＺ軸フラックスゲートの電圧値、ＺfnormはＺｆの正規化された値を示す。このように、Ｚfnormを演算した後、制御部１４０は次式に基いて方位角を演算することができる。
【００３４】
【数６】
2005221509.tif 000008
なお、Yは方位角（ａｚｉｍｕｔｈ）、Xfnorm、Yfnorm、Zfnorm はそれぞれＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸フラックスゲートの正規化された出力値である。
一方、前述した（数式１）〜（数式６）において使用される正規化因子を得るためには、地磁気センサ１００を表面装着して正確な角度で回転、且つ斜めにできるジグ（ｊｉｇ）を備えたセンサ製造者が、このようなジグを用いて地磁気センサ１００を回転させながら最大値および最小値を測定・記録する。これに基いて正規化の演算を行なうことが好ましいが、ユーザの便宜のために補償（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）アルゴリズムを直接実行することもできる。
【００３５】
さらに、正確な方位角を演算するよりも迅速な方位角の演算が求められる状況であれば、傾斜補償アルゴリズムを行なわず、地磁気検出モジュール１２０から出力される電気的な信号を正規化した後、伏角やピッチ角、およびロール角の影響を無視して方位角を演算することもできる。
なお、（数式５）を（数式６）に代入し、伏角についてまとめると次のような数式が得られる。
【００３６】
【数７】
2005221509.tif 000009
制御部１４０は、（数式７）に基いて現位置における伏角を演算する。この場合、方位角は水平状態で測定され、メモリ１５０に記録された方位角を使用する。即ち、水平状態で測定された方位角と所定の傾斜で斜めになっている状態にて測定された方位角とは一致しなければならないので、制御部１４０は前もって水平状態、即ち、ピッチ角およびロール角がそれぞれ０°になる状態で測定されメモリ１５０に記録された方位角を（数式７）に代入し使用することができる。一方、制御部１４０は加速度センサモジュール１６０から測定されたピッチ角q、ロール角fと地磁気検出モジュール１２０から測定されたＸ軸およびＹ軸フラックスゲートの出力値を一緒に用いて（数式７）から伏角が求められる。
【００３７】
詳細な活用例をみてみると、ユーザは現位置における伏角を演算するために任意で地磁気センサ１００をピッチ角４０°、ロール角０°になるようし、伏角測定命令を入力する。
制御部１４０は予め演算されメモリ１５０に格納された水平状態の方位角を読み出した後、ピッチ角４０°、ロール角０°、および測定された各軸のフラックスゲートの出力値を（数式７）に代入した後、伏角の演算を行なう。
【００３８】
この場合、制御部１４０はユーザによって定められたピッチ角やロール角が所定の臨界角以下であれば、測定された伏角の値に誤差が含まれていることを知らせる所定の警告メッセージを示すようにディスプレー部１７０を制御することができる。ユーザはこれによって適したサイズの傾斜を有するように地磁気センサ１００を斜めにした後、伏角を演算する。臨界角とは、各地域によって実験的に測定し最も誤差の少ない範囲の角度である。
【００３９】
一方、図３は、本地磁気センサ１００に含まれている地磁気検出モジュール１２０の出力波グラフである。同図によると、Ｘ軸フラックスゲートの出力値は方位角に対するｃｏｓ関数グラフ２０１で表し、Ｙ軸フラックスゲートの出力値は方位角に対するｓｉｎ関数グラフ２０２で表す。従って、傾斜補償アルゴリズムが適用されない場合であれば、制御部１４０はY= tan-1（Ｙ軸出力値／Ｘ軸出力値）の数式を用いて方位角を演算できる。なお、同図によると、出力値が１〜−１の範囲で正規化されたことが分かる。
【００４０】
図４Ａ〜図４Ｂは本地磁気センサ１００上でピッチ角およびロール角が変化する過程を示した模式図である。図４Ａは、地磁気センサ１００上で互いに直交しているＸ軸およびＹ軸を示す。Ｘ軸を基準として回転する場合Ｘ−Ｙ平面との差異角がロール角となり、Ｙ軸を基準として回転する場合Ｘ−Ｙ平面との差異角がピッチ角となる。
図４Ｂにおいては、ユーザが任意のピッチ角を設定するためにＹ軸を基準として回転させた状態の地磁気センサ１００を示している。制御部１４０は設定されたピッチ角が所定の臨界角以下であれば前述のように警告メッセージを示すように制御できる。
【００４１】
一方、図５は本発明に係る地磁気センサ１００における方位角測定方法を説明するためのフローチャートである。同図によると、地磁気センサ１００を水平状態で１回転させながらフラックスゲート出力値を測定した後、最大値および最小値を算出して（数式１）を介して正規化因子を演算する（Ｓ５１０）。
つぎに、傾斜（チルト）補償アルゴリズムを使用するかを確認するステップを行なう（Ｓ５２０）。ユーザは所定の入力手段を用いて傾斜補償アルゴリズムによって方位角の演算を行なうモードおよび傾斜の影響を無視し、単純な方法で方位角を演算するモードのうちの１つが選択できる。
【００４２】
傾斜補償アルゴリズムを使用しないモードを選択した場合は、制御部１４０は地磁気検出モジュール１２０から検出された出力値をY = tan-1（Ｙ軸出力値／Ｘ軸出力値）の数式に代入して方位角を演算する（Ｓ５６０）。
一方、傾斜補償アルゴリズムを使用するモードが選択されれば、加速度センサモジュール１６０がピッチ角およびロール角を検出する（Ｓ５３０）。この場合、ピッチ角およびロール角は前述の（数式３）および（数式４）から演算できる。
【００４３】
次に、水平状態で演算された方位角、ピッチ角、およびロール角に基いて現位置における伏角を検出する（Ｓ５４０）。
図６は本発明に係る地磁気センサ１００の制御部１４０において伏角を演算する方法を説明するためのフローチャートである。同図によると、制御部１４０は水平状態で測定された方位角をメモリ１５０に記録した後（Ｓ６４１）、任意のチルト角が定められた状況で（Ｓ６４３）、（数式７）に基いて伏角を演算する（Ｓ６４５）。
【００４４】
制御部１４０は伏角を演算した後、（数式５）および（数式６）に基いて傾斜に係る影響が補償された方位角を演算する（Ｓ５５０）。
一方、好ましくは、ユーザが任意に付与したチルト角のサイズが所定の臨界角より小さいと判断した場合、ディスプレー部１７０を介して所定の警告メッセージを表示するように構成することができる。臨界角とは、その地磁気センサ１００が使用される地域で実験的に伏角を測定した場合最も誤差の少ない範囲のチルト角である。
【００４５】
このように、本発明によれば、現位置における伏角の演算ができることから、地磁気センサ１００が外部からの伏角の入力を待機したり、任意で推定する必要がなくなった。
以上、図面を参照して本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によって製造された地磁気センサは、超小型で製造することができ、正確な伏角および方位角が測定されるため鉱脈探査、標的探知、そして人工衛星の姿勢制御および宇宙探査用に至る民需用および軍事用で幅広く使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】一般の地磁気センサの構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の１実施の形態に係る地磁気センサの構成を示したブロック図である。
【図３】図２における地磁気センサに含まれた地磁気検出モジュールにおける出力値のグラフである。
【図４Ａ】図３における地磁気センサ上におけるピッチ角よびびロール角の変化を示した模式図である。
【図４Ｂ】図３における地磁気センサ上におけるピッチ角よびびロール角の変化を示した模式図である。
【図５】本発明に係る地磁気センサにおける方位角測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明に係る地磁気センサにおけるセンサにての伏角測定方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１１０      駆動信号生成部
１２０      地磁気検出モジュール
１３０      信号処理部
１４０      制御部
１５０      メモリ
１６０      加速度センサモジュール
１７０      ディスプレー部
２００      地磁気センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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