(57)【要約】【課題】  コンパスを利用した地磁気判断方法及び装置とそれを利用した移動物体の方位角決定方法及び装置とを提供する。【解決手段】  有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定する段階と、コンパスを利用して地磁気の有効性判断対象の区域に印加された磁場の大きさを計算する段階と、計算された磁場の大きさが許容範囲内であれば、有効な地磁気領域と判断し、計算された磁場の大きさが許容範囲を外れると、外乱磁気が加えられると判断する段階と、を含むことを特徴とする地磁気判断方法。【選択図】      図１３
2005221504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａａ）有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定する段階と、
（ｂｂ）コンパスを利用して地磁気の有効性判断対象の区域に印加された磁場の大きさを計算する段階と、
（ｃｃ）前記計算された磁場の大きさが前記許容範囲内であれば、有効な地磁気領域と判断し、前記計算された磁場の大きさが前記許容範囲を外れると、外乱磁気が加えられると判断する段階と、を含むことを特徴とするコンパスを利用した地磁気判断方法。
【請求項２】
前記（ａａ）段階は、
（ａ１）所定の地磁気領域でコンパスを回転させて、磁気センサーから水平成分の磁場Ｈxと垂直成分の磁場Ｈyと時間軌跡を求める段階と、
（ａ２）前記水平成分の磁場及び垂直成分の磁場の時間軌跡の最大値及び最小値を利用して、地磁場の振幅（Ａx,Ａy）及びオフセット（Ｏx,Ｏy）を求める段階と、
（ａ３）前記磁場の軌跡がサイン関数形態に近似すれば、現在のコンパス位置を磁場大きさの許容範囲を決定する候補位置と選択し、前記磁場の軌跡がサイン関数形態と異なれば、コンパスの位置を変えて前記（ａ１）段階から再び実行する段階と、
（ａ４）前記（ａ１）段階ないし（ａ３）段階を候補位置が所定数となるまで反復し、前記所定数の候補位置よりなる候補位置グループを生成する段階と、
（ａ５）前記候補位置グループを構成する候補位置での地磁場の振幅及びオフセットの平均と分散とを計算する段階と、
（ａ６）前記振幅及びオフセットの平均と分散から、地磁気大きさの上限と下限とを求めて磁場大きさの許容範囲を設定する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンパスを利用した地磁気判断方法。
【請求項３】
前記（ａ４）段階は、
前記候補位置それぞれでの地磁場の振幅及びオフセットを比較して、所定値以上の差が生じる候補位置を候補位置グループから除外する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のコンパスを利用した地磁気判断方法。
【請求項４】
前記（ａ６）段階の地磁気大きさの上限と下限は、
前記（ａ１）段階及び（ａ２）段階で求めたＨx,Ｈyと振幅Ａx,Ａy及びオフセットＯx,Ｏyから数式（３）によって磁場の大きさを求める段階と、
【数１】
2005221504.tif 000046
【数２】
2005221504.tif 000047
【数３】
2005221504.tif 000048
【数４】
2005221504.tif 000049
前記γを利用して、数式（４）を数式（７）に変換する段階と、
【数５】
2005221504.tif 000050
前記数式（７）を数式（８）に変換する段階と、
【数６】
2005221504.tif 000051
によって求めることを特徴とする請求項３に記載のコンパスを利用した地磁気判断方法。
【請求項５】
前記（ａａ）段階は、
有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲をコンパス製造時に設定することを特徴とする請求項１に記載のコンパスを利用した地磁気判断方法。
【請求項６】
（ａ）少なくとも二つのコンパスに対して、それぞれ有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定する段階と、
（ｂ）少なくとも二つのコンパスを利用して地磁気の判断対象区域に印加された磁場の大きさを計算する段階と、
（ｃ）前記計算された磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲内にあれば、有効な地磁気領域と判断し、前記計算された磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲のうち何れか一つでも外れると、外乱磁気が加えられると判断する段階と、を含むことを特徴とするコンパスを利用した地磁気判断方法。
【請求項７】
前記コンパスが二つである場合、前記（ｃ）段階は、
（ｃ１）前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲のうち何れか一つでも外れると、外乱磁気が加えられると判断する段階と、
（ｃ２）前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲内であれば、前記二つのコンパスの磁場大きさの差を求め、この磁場大きさの差が所定の値より大きい場合、コンパスの磁場が有効でないと判断し、前記磁場大きさの差が所定の値より小さい場合、コンパスの地磁気が有効であると判断する段階と、を含むことを特徴とする請求項６に記載のコンパスを利用した地磁気判断方法。
【請求項８】
前記（ｃ２）段階は、
（ｃ２−１）前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲内であれば、前記二つのコンパスの磁場大きさの差を求め、この磁場大きさの差が所定の値より大きい場合、コンパスの磁場が有効でないと判断する段階と、
（ｃ２−２）前記磁場大きさの差が所定の値より小さい場合、コンパスによって検出された磁場データからコンパス方位角の上限と下限とを計算する段階と、
（ｃ２−３）前記二つのコンパス方位角の上限と下限とからコンパス方位角の有効性を判断する段階と、を含むことを特徴とする請求項７に記載のコンパスを利用した地磁気判断方法。
【請求項９】
前記（ｃ２−２）段階の上限と下限は、
コンパスの磁場データから数式（９）によってコンパスの方位角を求める段階と、
【数７】
2005221504.tif 000052
現在コンパスが付着された物体またはロボットが位置している領域が有効な地磁気領域であれば、前記地磁気領域での振幅値比率の上限と下限とを数式（１３）によって求める段階と、
【数８】
2005221504.tif 000053
【数９】
2005221504.tif 000054
【数１０】
2005221504.tif 000055
【数１１】
2005221504.tif 000056
前記数式（１７）及び数式（１９）を数式（２０）のように変換して、
【数１２】
2005221504.tif 000057
コンパス方位角の上限と下限とを求める段階と、によって決定することを特徴とする請求項８に記載のコンパスを利用した地磁気判断方法。
【請求項１０】
前記（ｃ２−３）段階は、
前記数式（２０）によって求められた二つのコンパス方位角の区間が互いに交集合を有していない場合、コンパスの地磁気が有効でないと判断し、二つのコンパス方位角が互いに交集合を有する場合、コンパスの方位角が有効であると判断することを特徴とする請求項９に記載のコンパスを利用した地磁気判断方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法によって二つのコンパスの地磁気が有効であると判断する場合、前記二つのコンパスの方位角をそれぞれ求める段階と、
前記二つの方位角の所定の平均をコンパスの最終方位角と決定する段階と、を含むことを特徴とするコンパスを利用した物体の方位角決定方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法によって二つのコンパスの地磁気が有効であると判断する場合、ジャイロと走行距離計とから物体の方向角を得る段階と、
前記物体の方向角と近接した値でコンパスの最終方位角を決定する段階と、を含むことを特徴とし、
2005221504.tif 000058
【数１３】
2005221504.tif 000059
数式（２０）によって決定された二つのコンパス方位角の区間が互いに交集合を有する場合、
【数１４】
2005221504.tif 000060
2005221504.tif 000061
【請求項１３】
有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定する磁場許容範囲設定部と、
コンパスが設置された移動物体において、前記コンパスが設置された移動物体の磁場の大きさを計算する磁場算出部と、
前記磁場の大きさが前記許容範囲にあるかを比較する磁場比較部と、
前記比較の結果、前記磁場の大きさが前記許容範囲内にあれば、移動物体が存在する地点は地磁気が作用する領域に属していると判断し、前記磁場の大きさが前記許容範囲外であれば、移動物体が存在する地点は外乱磁気が加えられると判断する地磁気領域判断部と、を含むことを特徴とするコンパスを利用した地磁気判断装置。
【請求項１４】
前記磁場許容範囲設定部は、
所定の地磁気領域でコンパスを回転させて磁気センサーから水平成分の磁場Ｈxと垂直成分の磁場Ｈyとの時間軌跡を求めて、前記時間軌跡の最大値及び最小値を利用して振幅（Ａx,Ａy）及びオフセット（Ｏx,Ｏy）を求める磁場獲得部と、
前記磁場の時間軌跡がサイン関数形態に近似すれば、現在のコンパス位置を磁場大きさの許容範囲を決定する候補位置と決定し、前記磁場の時間軌跡がサイン関数形態と異なれば、コンパスの位置を変えて候補位置が所定数となるまで前記磁場獲得部を実行し、磁場の時間軌跡を求めて、所定数の候補位置よりなる候補位置グループを生成する候補位置グループ生成部と、
前記候補位置グループを構成する候補位置での地磁場データの振幅及びオフセットの平均と分散とを計算して、前記振幅及びオフセットの平均と分散から地磁気大きさの上限と下限とを求めて、磁場大きさの許容範囲を決定する許容範囲獲得部と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載のコンパスを利用した地磁気判断装置。
【請求項１５】
前記候補位置グループ生成部は、
前記候補位置それぞれでの地磁場の振幅及びオフセットを比較して、所定値以上の差が生じる候補位置を候補位置グループから除外する候補位置排除部をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載のコンパスを利用した地磁気判断装置。
【請求項１６】
前記磁場許容範囲設定部は、
少なくとも二つのコンパスに対して、それぞれ有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定し、
前記地磁気領域判断部は、
前記比較の結果、前記磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲内にあれば、移動物体が存在する地点は地磁気が作用する領域に属していると判断し、前記磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲のうち何れか一つでも外れると、移動物体が存在する地点は外乱磁気が加えられると判断することを特徴とする請求項１３に記載のコンパスを利用した地磁気判断装置。
【請求項１７】
前記地磁気領域判断部は、
前記コンパスが二つである場合、前記比較の結果、前記磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲のうち何れか一つでも外れると、移動物体が存在する地点が外乱磁気が加えられると判断する第１判断部と、
前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲内に属すれば、前記二つのコンパスの磁場大きさの差を求め、この磁場大きさの差が所定の値より大きい場合、コンパスの磁場が有効でないと判断し、前記磁場大きさの差が所定の値より小さい場合、コンパスの地磁気が有効であると判断する第１有効性判断部と、を含むことを特徴とする請求項１６に記載のコンパスを利用した地磁気判断装置。
【請求項１８】
前記第１有効性判断部は、
前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲内であれば、前記二つのコンパスの磁場大きさの差を求めて、この磁場大きさの差が所定の値より大きい場合、コンパスの磁場が有効でないと判断する第２判断部と、
前記磁場大きさの差が所定の値より小さい場合、コンパス磁場データからコンパス方位角の上限と下限とを計算して、コンパス方位角の有効性を判断する第２有効性判断部と、を含むことを特徴とする請求項１７に記載のコンパスを利用した地磁気判断装置。
【請求項１９】
前記第２有効性判断部は、
二つのコンパス方位角の許容範囲区間が互いに重畳されない場合、コンパスの地磁気が有効でないと判断する第３判断部と、
前記二つのコンパス方位角が互いに重畳される場合、前記コンパスの方位角が有効であると判断する第３有効性判断部と、を含むことを特徴とする請求項１８に記載のコンパスを利用した地磁気判断装置。
【請求項２０】
前記地磁気領域判断部の判断結果によって、コンパスの方位角を移動物体の方向推定に利用するか否かを決定し、移動物体の方向を推定する進行方向推定部をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のコンパスを利用した地磁気判断装置。
【請求項２１】
二つのコンパスを利用した物体の方位角決定装置であって、
請求項１３により前記二つのコンパスの地磁気が有効であると判断する場合、前記二つのコンパスの方位角を求める方位角検出部と、
前記方位角の平均を求めてコンパスの最終方位角を決定する方位角決定部と、を含むことを特徴とするコンパスを利用した物体の方位角決定装置。
【請求項２２】
二つのコンパスを利用した物体の方位角決定装置であって、
請求項１３により前記二つのコンパスの地磁気が有効であると判断する場合、ジャイロと走行距離計から物体の方向角を得る方向角検出部と、
前記物体の方向角と近接した値からコンパスの最終方位角を決定する第２方位角決定部と、を含むことを特徴とし、
2005221504.tif 000062
【数１５】
2005221504.tif 000063
数式（２０）によって決定された二つのコンパス方位角の区間が互いに交集合を有する時、
【数１６】
2005221504.tif 000064
2005221504.tif 000065
【請求項２３】
請求項１ないし１２のうち何れか１項に記載のコンパスを利用した地磁気判断方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動物体の地磁気判断及び方位角生成に係り、特に、コンパスを利用した地磁気判断方法及び装置並びに移動物体の方位角決定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動物体の姿勢推定は、移動物体の知能的な移動制御のために必ず必要である。移動物体の姿勢推定は、絶対センサーまたは相対センサーを利用して物体の位置及び方向を推定する問題であって、図１に示されたように、２次元の平面で動く移動ロボットの場合には、（ｘ,ｙ）位置及び方向θを推定する問題である。ここで、姿勢は、位置及び方向を含む概念である。停止した物体の姿勢推定は、移動物体の姿勢推定の特殊な場合であるので、物体を移動物体と見なしても一般性を喪失しない。
【０００３】
絶対センサーは、ロボットまたは物体の相対的な動きではない絶対的な位置または姿勢を測定できるセンサーであって、カメラ、レーザスキャナ、ソナー、衛星位置確認システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、コンパスがある。一方、相対センサーは、ロボットまたは物体の相対的な変量を測定し、これを積分することによって、位置または姿勢を測定できるセンサーであって、ジャイロ、加速度計、走行距離計（モータに付着されたエンコーダ）が、これに該当する。
【０００４】
ロボットの絶対センサーのうち、カメラは、周辺環境の照明状態に敏感であり、不確実な情報のデータを与える可能性が高く、レーザスキャナは、正確なデータの獲得が可能であるが、コストが非常に高く、障害物が多い場合に測定し難いという短所がある。また、ソナーは、データの正確性が劣り、ＧＰＳは、室外でのみ使用が可能であり、かつ精度が劣る。一方、ジャイロ、走行距離計、加速度計のような相対センサーは、変化量のみを測定するので、これを積分するところから発生する積分誤差を避けられず、ジャイロ、加速度計に固有に存在するドリフト誤差を回避できない。このように、絶対センサーまたは相対センサーのうち一つのみを使用すれば、色々な短所が存在する。このような短所を補完するために、色々なセンサーを同時に使用し、これを適切にセンサーフュージョンすることが一般的に使われている移動物体の姿勢認識方法である。
【０００５】
コンパスは、地磁場によって磁場の方向が常に北側を指す点を利用して物体の方位角、すなわち絶対的な方向を安定的に求められる。ここで得た方位角と他のセンサーとの適切なセンサーフュージョンを通じて、移動物体またはロボットの安定的な姿勢推定が可能である。しかし、図２のように、家庭環境、事務室環境に常に存在する外乱磁場の影響によってコンパスから求めた方位角は、歪曲された値を有しうるので、これに対する対処が必要である。
【０００６】
コンパスに影響を与える外乱磁場に対処して、コンパスの情報を有用に使用するための方法として色々な方法が提案された。そのうち、コンパスをモデリングしてコンパスの方位角を求める方式があるが、前記方式でのモデリングは、具体的な実験で検証されず、実際に有効であるかどうか分からない。ここで、モデリング方式は、非特許文献１に開示されている。
【０００７】
また、コンパスとジャイロとを使用して、センサーフュージョンする方式があるが、この方式も外乱磁場によるコンパスの方位角歪曲については言及していない。ここで、前記センサーフュージョン方式は、非特許文献２に開示されている。
【０００８】
【非特許文献１】Ｎｉｎｇ Ｚｈａｎｇ；Ｓｈｅｎｇ−Ｗｕ Ｌｉｕ；Ｘｉｎ Ｂａｏ；Ｃｈａｎｇ−Ｌｏｎｇ Ｗａｎｇ；Ｌｉｅ Ｗａｎｇ；Ｈｕｎｇ−ｄｅ Ｄｅｎｇ、“Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｄｉｇｉｔａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｈｅａｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ”という題目で１９９４年度に出刊されたＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１９９４、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ，ｐｐ.７３４〜７３７
【非特許文献２】Ｒｏｕｍｅｌｉｏｔｉｓ,Ｓ.Ｉ；Ｓｕｋｈａｔｍｅ,Ｇ.Ｓ；Ｂｅｋｅｙ,Ｇ.Ａ、“Ｃｉｒｃｕｍｖｅｎｔｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌｉｎｇ：ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ−ｓｔａｔｅ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｍｏｂｉｌｅ ｒｏｂｏｔ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ”という題目で１９９４年度に出刊されたＲｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ,１９９９.Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ.１９９９ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ，ｐｐ.１６５６〜１６６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする技術的課題は、移動物体の姿勢推定のためにコンパスで得た方位角データの有効性如何を検査し、移動物体が存在する区域が地磁気区域であるか否か判断できる、コンパスを利用した地磁気判断方法及び装置を提供することである。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記コンパスを利用した地磁気判断方法を利用した移動物体の方位角決定方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための本発明によるコンパスを利用した地磁気判断方法は、（ａａ）有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定する段階と、（ｂｂ）コンパスを利用して地磁気の有効性判断対象の区域に印加された磁場の大きさを計算する段階と、（ｃｃ）前記計算された磁場の大きさが前記許容範囲内であれば、有効な地磁気領域と判断し、前記計算された磁場の大きさが前記許容範囲を外れば、外乱磁気が加えられると判断する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記（ａａ）段階は（ａ１）所定の地磁気領域でコンパスを回転させて磁気センサーから水平成分の磁場Ｈxと垂直成分の磁場Ｈyの軌跡を求める段階と、（ａ２）前記水平成分磁場及び垂直成分磁場の軌跡の最大値及び最小値を利用して、振幅（Ａx,Ａy）及びオフセット（Ｏx,Ｏy）を求める段階と、（ａ３）前記磁場軌跡がサイン関数形態に近似すれば、現在のコンパスの位置を磁場大きさの許容範囲を決定する候補位置と決定し、前記磁場の軌跡がサイン関数形態と異なれば、コンパスの位置を変えて前記（ａ１）段階から再び実行する段階と、（ａ４）前記（ａ１）段階ないし（ａ３）段階を候補位置が所定数となるまで反復して、所定数の候補位置よりなる候補位置グループを生成する段階と、（ａ５）前記候補位置グループを構成する候補位置での地磁場データの振幅及びオフセットの平均と分散とを計算する段階と、（ａ６）前記振幅及びオフセットの平均と分散から地磁気大きさの上限と下限とを求めて磁場大きさの許容範囲を設定する段階と、を含むことが望ましい。
【００１２】
前記（ａ４）段階は、前記候補位置それぞれでの地磁場の振幅及びオフセットを比較して、所定値以上の差が生じる候補位置を候補位置グループから除外する段階をさらに含むことが望ましい。
【００１３】
2005221504.tif 000003
【数１７】
2005221504.tif 000004
【数１８】
2005221504.tif 000005
【数１９】
2005221504.tif 000006
【数２０】
2005221504.tif 000007
前記γを利用して、数式（４）を数式（７）に変換する段階と、
【数２１】
2005221504.tif 000008
前記数式（７）を数式（８）に変換する段階と、
【数２２】
2005221504.tif 000009
によって求めることが望ましい。
【００１４】
前記（ａａ）段階は、有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲をコンパス製造時に設定することが望ましい。
【００１５】
前記課題を解決するための本発明によるコンパスを利用した地磁気判断方法は、（ａ）少なくとも二つのコンパスに対して、それぞれ有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定する段階と、（ｂ）少なくとも二つのコンパスを利用して、地磁気の判断対象区域に印加された磁場の大きさを計算する段階と、（ｃ）前記計算された磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲内にあれば、有効な地磁気領域と判断し、前記計算された磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲のうち何れか一つでも外れると、外乱磁気が加えられると判断する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
前記コンパスが二つである場合、前記（ｃ）段階は、（ｃ１）前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲のうち何れか一つでも外れると、外乱磁気が加えられると判断する段階と、（ｃ２）前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲内であれば、前記少なくとも二つのコンパスの磁場大きさの差を求め、この磁場大きさの差が所定の値より大きい場合、コンパスの磁場が有効でないと判断し、前記磁場大きさの差が所定の値より小さい場合、コンパスの地磁気が有効であると判断する段階と、を含むことが望ましい。
【００１７】
前記（ｃ２）段階は、（ｃ２−１）前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲内であれば、前記少なくとも二つのコンパスの磁場大きさの差を求め、この磁場大きさの差が所定の値より大きい場合、コンパスの磁場が有効でないと判断する段階と、（ｃ２−２）前記磁場大きさの差が所定の値より小さい場合、コンパス磁場データからコンパス方位角の上限と下限とを計算する段階と、（ｃ２−３）前記二つのコンパス方位角の上限と下限からコンパス方位角の有効性を判断する段階と、を含むことが望ましい。
【００１８】
前記（ｃ２−２）段階の上限と下限とは、コンパスの磁場データから数式（９）によってコンパスの方位角を求める段階と、
【数２３】
2005221504.tif 000010
現在コンパスが付着された物体またはロボットが位置している領域が地磁気領域であれば、地磁気区域での振幅値の比率の上限と下限とを数式（１３）によって求める段階と、
【数２４】
2005221504.tif 000011
【数２５】
2005221504.tif 000012
【数２６】
2005221504.tif 000013
【数２７】
2005221504.tif 000014
数式（１７）及び数式（１９）を数式（２０）のように変換して
【数２８】
2005221504.tif 000015
コンパス方位角の上限と下限とを求める段階と、によって決定することが望ましい。
【００１９】
前記（ｃ２−３）段階は、前記数式（２０）によって求められた二つのコンパス方位角の区間が互いに交集合を有していない場合、コンパスの地磁気が有効でないと判断し、二つのコンパス方位角が互いに交集合を有する場合、コンパスの方位角が有効であると判断することが望ましい。
【００２０】
前記他の課題を解決するための本発明によるコンパスを利用した物体の方位角決定方法は、前述した本発明によるコンパスを利用した地磁気判断方法によって、二つのコンパスの地磁気が有効であると判断する場合、前記二つのコンパスの方位角をそれぞれ求める段階と、前記二つの方位角の所定の平均をコンパスの最終方位角と決定する段階と、を含むことが望ましい。
【００２１】
前記他の課題を解決するための本発明によるコンパスを利用した物体の方位角生成方法は、前述した本発明によるコンパスを利用した地磁気判断方法によって、二つのコンパスの地磁気が有効であると判断する場合、ジャイロまたは走行距離計から物体の方向角を得る段階と、前記物体の方向角と近接した値でコンパスの最終方位角を決定する段階と、を含むことを特徴とする。
2005221504.tif 000016
【数２９】
2005221504.tif 000017
数式（２０）によって決定された二つのコンパス方位角の区間が互いに交集合を有する場合、
【数３０】
2005221504.tif 000018
2005221504.tif 000019
【００２２】
前記課題を解決するための本発明によるコンパスを利用した地磁気判断装置は、有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定する磁場許容範囲設定部と、コンパスが設置された移動物体において、前記コンパスが設置された移動物体の磁場の大きさを計算する磁場算出部と、前記磁場の大きさが前記許容範囲にあるか否かを比較する磁場比較部と、前記比較の結果、前記磁場の大きさが前記許容範囲内にあれば、移動物体が存在する地点は地磁気が作用する領域に属していると判断し、前記磁場の大きさが前記許容範囲外であれば、移動物体が存在する地点は外乱磁気が加えられると判断する地磁気領域判断部を含むことを特徴とする。
【００２３】
前記磁場許容範囲設定部は、所定の地磁気領域でコンパスを回転させて磁気センサーから水平成分の磁場Ｈxと垂直成分の磁場Ｈyの軌跡を求めて、前記軌跡の最大値及び最小値を利用して振幅（Ａx,Ａy）及びオフセット（Ｏx,Ｏy）を求める磁場獲得部と、前記磁場軌跡がサイン関数形態に近似すれば、現在のコンパス位置を磁場大きさの許容範囲を決定する候補位置と決定し、前記磁場軌跡がサイン関数形態と異なれば、コンパスの位置を変えて候補位置が所定数となるまで反復して、所定数の候補位置よりなる候補位置グループを生成する候補位置決定部と、前記候補位置グループを構成する候補位置での地磁場データの振幅及びオフセットの平均と分散とを計算して、前記振幅及びオフセットの平均と分散から地磁気大きさの上限と下限とを求めて、磁場大きさの許容範囲を決定する許容範囲獲得部と、を含むことが望ましい。
【００２４】
前記候補位置決定部は、前記候補位置それぞれでの地磁場の振幅及びオフセットを比較して、所定値以上の差が生じる候補位置を候補位置グループから除外する候補位置排除部をさらに備えることが望ましい。
【００２５】
前記磁場許容範囲設定部は、少なくとも二つのコンパスに対して、それぞれ有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定し、前記地磁気領域判断部は、前記比較の結果、前記磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲内にあれば、移動物体が存在する地点は地磁気が作用する領域に属していると判断し、前記磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲のうち何れか一つでも外れると、移動物体が存在する地点は外乱磁気が加えられると判断することが望ましい。
【００２６】
前記地磁気領域判断部は、前記コンパスが二つである場合、前記比較の結果、前記磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲のうち何れか一つでも外れると、移動物体が存在する地点が外乱磁気が加えられると判断する第１判断部と、前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲内に属すれば、前記二つのコンパスの磁場大きさの差を求め、この磁場大きさの差が所定の値より大きい場合、コンパスの磁場が有効でないと判断し、前記磁場大きさの差が所定の値より小さい場合、コンパスの地磁気が有効であると判断する第１有効性判断部と、を含むことが望ましい。
【００２７】
前記第１有効性判断部は、前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲内であれば、前記二つのコンパスの磁場大きさの差を求めて、この磁場大きさの差が所定の値より大きい場合、コンパスの磁場が有効でないと判断する第２判断部と、前記磁場大きさの差が所定の値より小さい場合、コンパス磁場データからコンパス方位角の上限と下限とを計算してコンパス方位角の有効性を判断する第２有効性判断部と、を含むことが望ましい。
【００２８】
前記第２有効性判断部は、二つのコンパス方位角の許容範囲の区間が互いに重畳されていない場合、コンパスの地磁気が有効でないと判断する第３判断部と、前記二つのコンパス方位角が互いに重畳される場合、前記コンパスの方位角が有効であると判断する第３有効性判断部と、を含むことが望ましい。
【００２９】
前記コンパスを利用した地磁気判断装置は、前記地磁気領域判断部の判断結果によってコンパスの方位角を移動物体の方向推定に利用するか否かを決定し、移動物体の方向を推定する進行方向推定部をさらに備えることが望ましい。
【００３０】
前述した他の課題を解決するための本発明による二つのコンパスを利用した移動物体の方位角生成装置は、前記二つのコンパスの地磁気が有効であると判断する場合、前記二つのコンパスの方位角を求める方位角検出部と、前記方位角の平均を求めてコンパスの最終方位角を決定する方位角決定部と、を含むことを特徴とする。
【００３１】
前述した他の課題を解決するための本発明による二つのコンパスを利用した移動物体の方位角決定装置は、前記二つのコンパスの地磁気が有効であると判断する場合、ジャイロ及び走行距離計から物体の方向角を得る方向角検出部と、前記物体の方向角と近接した値からコンパスの最終方位角を決定する第２方位角決定部と、を含むことを特徴とする。
2005221504.tif 000020
【数３１】
2005221504.tif 000021
数式（２０）によって決定された二つのコンパス方位角の区間が互いに交集合を有する時、
【数３２】
2005221504.tif 000022
2005221504.tif 000023
【００３２】
そして、前記に記載のコンパスを利用した地磁気判断方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体を提供する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明による地磁気判断方法／装置及びコンパス方位角生成方法／装置は、外乱磁場によって地磁場が歪曲されて、コンパスの方位角が誤って表示される場合にも、これを正確に判断できるので、有効なコンパス方位角の獲得を可能にする。
既存の地磁気判断方法は、地磁気大きさと単純に比較して判断するので、磁場の大きさが誤って計算される可能性を考慮せずにエラーを発生する可能性があるが、本発明は、コンパスデータの変動量を考慮して磁場大きさの許容範囲を決定するので、磁場の大きさが誤って計算される可能性を最小限に減らせる。
【００３４】
また、既存の地磁気大きさと単純に比較する方法は、偶然に地磁気大きさと同じ大きさの外乱磁場を地磁気と誤認する可能性があるが、本発明のように、いくつかのコンパスを使用して、それぞれのコンパス方位角の許容範囲が互いに重畳される場合にのみ地磁気と判断すれば、外乱磁場を地磁気と誤認する可能性を最小限に減らせる。
【００３５】
以上のように得た正確なコンパス方位角を最終的にジャイロ及び走行距離計とのセンサーフュージョンに投入すれば、短期間には正確な値を有するジャイロまたは走行距離計の角速度データをさらに利用できるので、偶然に外乱磁場が前記全ての条件を満足する場合にも、地磁気でないと判断できる。本発明によって地磁気か否かを正確に判断できるので、コンパスの移動ロボット及び車両の制御応用が可能になる効果も得られる。本発明は、コンパスの有効性を判定するための規則をさらに正確にすることによって、既存の規則基盤のカルマンフィルタの性能を改善する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付された図面を参照して、本発明によるコンパスを利用した地磁気判断方法及び装置とそれを利用した移動物体の方位角決定方法及び装置とについて詳細に説明する。図３は、本発明によるコンパスを利用した地磁気判断装置の一実施例についての構成を示すブロック図であって、磁場許容範囲設定部３００、磁場算出部３２０、磁場比較部３４０、地磁気領域判断部３６０及び進行方向推定部３８０を含む。
【００３７】
磁場許容範囲設定部３００は、有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定する。磁場許容範囲設定部３００は、少なくとも二つのコンパス、望ましくは、二つのコンパスに対してそれぞれ有効な地磁気領域と判定するための磁場大きさの許容範囲を設定できる。
【００３８】
磁場算出部３２０は、コンパスが設置された移動物体において、コンパスが設置された移動物体の磁場の大きさを計算する。
磁場比較部３４０は、前記磁場の大きさが前記所定の許容範囲にあるか否かを比較する。
地磁気領域判断部３６０は、比較の結果、磁場の大きさが前記許容範囲内にあれば、移動物体が存在する地点は地磁場が作用する領域に属していると判断し、前記磁場の大きさが前記許容範囲を外れると、移動物体が存在する地点は外乱磁気が加えられると判断する。
コンパスが少なくとも二つ以上ある場合、比較の結果、磁場の大きさが少なくとも二つの許容範囲内にあれば、移動物体が存在する地点は地磁気が作用する領域に属していると判断し、磁場の大きさが少なくとも二つの許容範囲のうち何れか一つでも外れると、移動物体が存在する地点は外乱磁気が加えられると判断する。
【００３９】
図１０は、コンパスが二つである場合における地磁気領域判断部３６０の細部構成を示すブロック図であって、第１判断部１０００及び第１有効性判断部１０１０を含む。
第１判断部１０００は、コンパスが二つである場合、前記比較の結果、磁場の大きさが前記少なくとも二つの許容範囲のうち何れか一つでも外れると、移動物体が存在する地点は外乱磁気が加えられると判断する。
第１有効性判断部１０１０は、前記計算された磁場の大きさが二つの許容範囲内にあれば、二つのコンパスの磁場大きさの差を求めて、この磁場大きさの差が所定の値より大きい場合、コンパスの磁場が有効でないと判断し、この磁場大きさの差が所定の値より小さい場合、コンパスの地磁気が有効であると判断する。
【００４０】
図１１は、第１有効性判断部１０１０の細部構成を示すブロック図であって、第２判断部１１００及び第２有効性判断部１１１０を含む。
第２判断部１１００は、前記計算された磁場の大きさが前記二つの許容範囲内にあれば、二つのコンパスの磁場大きさの差を求めて、この磁場大きさの差が所定の値より大きい場合、コンパスの磁場が有効でないと判断する。
第２有効性判断部１１１０は、この磁場大きさの差が所定の値より小さい場合、コンパス磁場データからコンパス方位角の上限と下限とを計算して、コンパス方位角の有効性を判断する。
【００４１】
図１２は、第２有効性判断部１１１０の細部構成を示すブロック図であって、第３判断部１２００及び第３有効性判断部１２１０を含む。
第３判断部１２００は、二つのコンパス方位角の許容範囲の区間が互いに重畳されていない場合、コンパスの地磁気が有効でないと判断する。
第３有効性判断部１２１０は、二つのコンパス方位角の許容範囲の区間が互いに重畳される場合、前記コンパスの方位角が有効であると判断する。
【００４２】
進行方向推定部３８０は、地磁気領域判断部３６０の判断結果によって、コンパスの方位角を移動物体の方向推定に利用するか否かを決定して、移動物体の方向を推定する。
【００４３】
図４は、磁場許容範囲設定部３００の細部構成を示すブロック図であって、磁場許容範囲設定部３００は、磁場獲得部４００、候補位置グループ生成部４２０、候補位置排除部４４０及び許容範囲獲得部４６０を含む。
磁場獲得部４００は、所定の地磁気領域でコンパスを回転させて磁気センサーから水平成分の磁場Ｈxと垂直成分の磁場Ｈyの軌跡を求めて、前記軌跡の最大値及び最小値を利用して振幅（Ａx,Ａy）及びオフセット（Ｏx,Ｏy）を求める。
候補位置グループ生成部４２０は、磁場時間軌跡がサイン関数形態に近似すれば、現在コンパスの位置を磁場大きさの許容範囲を決定する候補位置と決定し、磁場軌跡がサイン関数形態と顕著に異なれば、コンパスの位置を変えて候補位置が所定数となるまで磁場獲得部４００を実行し、磁場の時間軌跡を求めて所定数の候補位置よりなる候補位置グループＱを生成する。
【００４４】
候補位置排除部４４０は、候補位置それぞれでの磁場の振幅及びオフセットを比較して、所定値以上の差が生じる候補位置を候補位置グループから除外する。
【００４５】
許容範囲獲得部４６０は、候補位置グループを構成する候補位置での磁場データの振幅及びオフセットの平均と分散とを計算し、これら振幅及びオフセットの平均と分散から地磁気大きさの上限と下限とを求めて、磁場大きさの許容範囲を決定する。
【００４６】
図５は、地磁気領域でのコンパスの回転時に求められる磁器センサーのデータ曲線の振幅及びオフセットの大きさ変動から地磁気領域の平均振幅、オフセット及び磁場大きさの限界値を計算する方法を表すフローチャートである。図５を参照して、磁場許容範囲設定部３００での磁場許容範囲の設定をさらに詳細に説明する。
【００４７】
磁場許容範囲の設定は、オフラインで進められることが望ましい。まず、コンパスまたはコンパスが装着された物体を地磁気区域と推定される平面上の特定の位置Ｐi（ｉ＝１，２，．．．）で回転させて、水平成分及び垂直成分の磁場データＨx、Ｈyの軌跡を図６のように読取って保存する（５１０段階）。データは、コンピュータから読取った値であるので、２進正数値である。軌跡は、コサイン曲線と類似した形態を有するので、これから曲線の最大値と最小値Ｈxmax，Ｈxmin，Ｈymax，Ｈyminを図６のように求める。求めた最大値及び最小値から、次の数式（１）及び数式（２）によって、基準コサイン曲線を求めて振幅Ａx,ＡyとオフセットＯx,Ｏyとを決定する（５２０段階）。
【数３３】
2005221504.tif 000024
【数３４】
2005221504.tif 000025
この式で、ｅx,ｅyは、図７に示されたように、基準コサイン曲線と磁場データとの間のエラー成分であって、求められた磁場データの曲線が完全なコサイン曲線ではなく、外乱磁気、測定誤差などの不確実性によって歪曲されたコサイン曲線になるために発生した成分である。
【００４８】
前記エラー成分の平均と分散とを求めて、この値が所定の値より小さい場合、次の５４０段階に進み、大きい場合には、現在の位置Ｐｉが地磁気区域でないと判定し、５９０段階に進む（５３０段階）。５９０段階では、ロボットまたは移動物体に他の地磁気区域の候補位置Ｐi+1へ行くことを命令し、５１０段階に再び戻る。地磁気区域の次の候補位置の決定は、韓国特許公開公報第２００３−００９０９３８号に開示された磁場利用方法及び装置｛Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｕｓｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ｝によることが望ましい。所定の値は、実験によって決定することが望ましい。
【００４９】
次に、現在位置Ｐiを地磁気候補位置集合Ｑに登録する（５４０段階）。登録された地磁気候補位置集合Ｑの要素の数が所定の値Ｎより小さい場合には、５９０段階に進み、大きい場合には、磁気候補位置検索を終了し、次の５６０段階に進む（５５０段階）。
【００５０】
５６０段階では、地磁気候補位置集合Ｑの各位置Ｑi（ｉ＝１，．．．，Ｎ）での振幅とオフセットとを比較して、このうち、所定の振幅及びオフセットよりも大きい値を有する候補位置をＱから除去する（５６０段階）。図８及び図９を参照して、候補位置を除去する工程を詳述する。
図８では、各位置の振幅を比較して、最も頻度数の高い位置と近接した領域にあるＱ1，Ｑ7，Ｑ13，Ｑ14，Ｑ19，Ｑ20，Ｑ21のみが地磁気候補集合に残り、他の位置は除去される。
図９では、各位置のオフセットを比較して、最も頻度数の高い領域の値と顕著に異なる値を有する位置Ｑ1，Ｑ2が除去される。この二つの結果を総合して、最終の地磁気候補位置Ｑの集合が決定される。除去する基準は、実験によって決定する。
【００５１】
地磁気候補位置集合Ｑの各要素の振幅とオフセットの平均及び分散を計算する（５７０段階）。
振幅の分散から地磁気大きさの上限と下限とを求める（５８０段階）。まず、コンパスで求めた磁場データＨx，Ｈyと５７０段階で求めた平均振幅Ａx，Ａy及び平均オフセットＯx，Ｏyから磁場の大きさ｜Ｈ｜を求める式は、次の通りである。
【数３５】
2005221504.tif 000026
ここで、｜ＨE｜は、地磁場の大きさであって、各地域によって異なる値を有する。韓国では、約０.３ガウス値であるが、周辺の磁性体物質及び測定誤差によって異なる値を有することもある。また、前記数式（３）で使われる振幅Ａx,Ａyと実際の地磁気領域での振幅との間には、誤差が存在する。この誤差を考慮すれば、数式（３）は、下記数式（４）の通りである。
【数３６】
2005221504.tif 000027
ここで、誤差の最大値と最小値は、数式（５）及び数式（６）の範囲にあると仮定する。
【数３７】
2005221504.tif 000028
【数３８】
2005221504.tif 000029
ここで、γは、振幅の許容限界を表す定数であって、０と１との間の値を有する。この定数を利用すれば、数式（４）から次のような不等式が得られる。
【数３９】
2005221504.tif 000030
ここで、数式（７）で表される有効な地磁気領域を簡単にすれば、次のように地磁気候補位置集合Ｑに対応する空間で、推定された地磁気データの磁場大きさの上限と下限の簡単な式を求めることができる。
【数４０】
2005221504.tif 000031
地磁気候補位置集合Ｑの各位置のオフセットの誤差は大きくないので、各位置の振幅の誤差を基準として説明したが、オフセットの場合でも同様に説明できる。
【００５２】
図５に示されたフローチャートによる方法の代わりに、コンパスを工場から出庫する直前に、地磁気の磁場データを入力することも可能である。しかし、このような方法では、ロボットまたは移動物体が属する対象空間の地磁気の傾向を正確に反映しないこともあるので、より正確な結果を保証できる点で、図５に示した方法が好ましい。
【００５３】
図１３は、図５のオフライン段階で求めた振幅、オフセット及び磁場データの上限及び下限を利用して、ロボットまたは物体が作業領域で動く際、ロボットまたは物体に装着されたコンパスが与える方位角が有効であるか否かを判断する方法を示す図面である。
【００５４】
まず、２個のコンパス、ジャイロ、走行距離計から信号を読取る（１３００段階）。次に、数式（３）を利用して、それぞれのコンパスの磁場データから磁場の大きさを計算する（１３１０段階）。そして、数式（８）で求めた磁場大きさの許容範囲内に、１３１０段階で求めた磁場の大きさが含まれているか否かを検査し（１３２０段階）、含まれている場合、次の１３３０段階に進み、含まれていない場合、コンパスの現在位置での地磁気は有効でないと最終判定する（１３８０段階）。
【００５５】
２個のコンパスの磁場大きさの差を調べて、所定の値より大きい場合には、コンパスが有効でないと最終判定し、小さい場合には、１３４０段階に進む（１３３０段階）。
コンパス方位角の上限及び下限を次のような過程で求める。まず、コンパスの磁場データから方位角を求めるための式は、次の通りである（１３４０段階）。
【数４１】
2005221504.tif 000032
ここで、ｉは、コンパスの番号であって、この実施例では１及び２の値を有する。現在コンパスが付着された物体またはロボットが位置している領域が地磁気領域であれば、次の不等式が成立する。
【数４２】
2005221504.tif 000033
【数４３】
2005221504.tif 000034
この２個の不等式を結合すれば、次の通りである。
【数４４】
2005221504.tif 000035
この式を再び整理して実際の地磁気区域での実際の振幅値比率の上限と下限とを求めれば、次の通りである。
【数４５】
2005221504.tif 000036
【数４６】
2005221504.tif 000037
【００５６】
これにより、コンパスの方位角は、地磁気区域での磁場データの振幅及びオフセットの真値を使わなければならないので、次の式のように求められる。
【数４７】
2005221504.tif 000038
しかし、磁場データの振幅及びオフセットの真値は正確にわからないので、コンパス方位角の真値も正確にわからず、その範囲のみが次式のように求められうる。
2005221504.tif 000039
【数４８】
2005221504.tif 000040
であり、これから次の式が得られる。
【数４９】
2005221504.tif 000041
【数５０】
2005221504.tif 000042
であり、これから次の式が得られる。
【数５１】
2005221504.tif 000043
数式（１７）及び数式（１９）を簡単にすれば、次の通りである。
【数５２】
2005221504.tif 000044
【００５７】
前記求められた２個のコンパス方位角の上限及び下限からコンパス方位角の有効性を判定する（１３５０段階）。図１４に示すように、数式（２０）で決定された２個のコンパス方位角の区間が互いに交集合を有していない場合、コンパスが地磁気区間にある可能性が低いので、地磁気区間にない、すなわち、コンパスが有効でないと最終判定する。図１５に示すように、この区間が互いに交集合を有する場合、次の１３６０段階に進んでコンパスの方位角を求める。
【００５８】
図１６は、コンパスが二つである場合、前述した本発明によるコンパスを利用した地磁気判断方法を利用した物体の方位角生成装置の一実施例の構成を示すブロック図であって、方位角検出部１６００及び方位角決定部１６１０を含んでなる。前記方位角検出部１６００は、二つのコンパスの地磁気が有効であると判断されれば、これら二つのコンパスの方位角を求める。
方位角決定部１６１０は、前記方位角の平均をコンパスの最終方位角と決定する。
【００５９】
図１７は、コンパスが二つである場合、前述した本発明によるコンパスを利用した地磁気判断方法を利用した物体の方位角生成装置の他の実施例の構成を示すブロック図であって、方向角検出部１７００及び第２方位角決定部１７１０を含んでなる。方向角検出部１７００は、二つのコンパスの地磁気が有効であると判断されれば、ジャイロ及び走行距離計から物体の方向角を得る。
方位角生成部１７１０は、物体の方向角と近接した値でコンパスの最終方位角を決定する。
【００６０】
一方、コンパスの最終方位角は、図１６及び１７に示すように、２個のコンパスの方位角の所定の平均を取って決定するか、またはジャイロ及び走行距離計から得た物体の方向角と近接した値でコンパスの最終方位角を決定することが望ましい（１３６０段階）。所定の平均は、算術平均、幾何平均、調和平均、確率分布を考慮した平均など状況によって適切に選択される。
ジャイロ及び走行距離計から得た物体の方向角と近接した値を計算するために、次の角度を定義する。
【数５３】
2005221504.tif 000045
【００６１】
前述したように、コンパスの方位角が有効であると判断する場合、前記で求めたコンパスの最終方位角を利用して、図１８のようにカルマンフィルタの測定入力として採択すれば、物体の方向を最適に推定できる。また、コンパスの情報が有効でないと判断する場合、ジャイロ及び走行距離計の角速度を比較して、その差が所定の値より小さい場合、走行距離計から求めた方向を測定入力として採択したカルマンフィルタを利用して最適の進行方向を推定するか、または前記差が所定の値より小さくない場合、ジャイロの角速度を積分して進行方向を推定できる。
【００６２】
本発明は、コンピュータ可読記録媒体にコンピュータ（情報処理機能を有する装置を何れも含む）可読コードとして具現することが可能である。コンピュータ可読記録媒体は、コンピュータシステムによって読取られるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。コンピュータ可読記録装置の例としては、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ保存装置がある。
【００６３】
本発明は、図面に示された実施例を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることが理解される。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、Ｙａｗ Ａｎｇｌｅを効果的に求めるようにすることによって、３Ｄ角度情報を堅実に提供するので、絶対位置及び姿勢推定が必要な全ての分野に適用できる。適用可能な分野は、自律走行、知能型車両、車両航法、医療ロボット、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）システム、エンターテインメント、無人飛行機、個人航法がある。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ｘ,ｙ）位置及び方向θを推定するための平面で動く移動ロボットを示す図面である。
【図２】コンパスを装着した移動ロボットの室内空間走行時に発生する状況を示す平面図である。
【図３】本発明によるコンパスを利用した地磁気判断装置の一実施例についての構成を示すブロック図である。
【図４】磁場許容範囲設定部の細部構成を示すブロック図である。
【図５】地磁気領域でのコンパスの回転時に求められる磁器センサーによって検出される地磁気時間軌跡の振幅及びオフセットの大きさ変動から地磁気領域の平均振幅、オフセット及び磁場大きさの限界値を計算する方法を表すフローチャートである。
【図６】コンパスを回転させて得た磁場データの時間別推移を示す図面である。
【図７】コンパスを回転させて得た磁場データと基準コサイン曲線との誤差成分を示す図面である。
【図８】地磁気候補位置を含む空間上の色々な位置での磁場データの振幅を示す図面である。
【図９】地磁気候補位置を含む空間上の色々な位置での磁場データのオフセットを示す図面である。
【図１０】前記コンパスが二つである場合、前記地磁気領域判断部の細部構成を示すブロック図である。
【図１１】前記第１有効性判断部の細部構成を示すブロック図である。
【図１２】前記第２有効性判断部の細部構成を示すブロック図である。
【図１３】図５のオフライン段階で求めた振幅、オフセット及び磁場データの上下限を利用してロボットまたは物体が作業領域で動く時、ロボットまたは物体に装着されたコンパスが与える方位角が有効であるか否かを判断する方法を示す図面である。
【図１４】歪曲された磁場での２個のコンパス方位角の許容範囲をそれぞれ示す図面である。
【図１５】地磁気での２個のコンパス方位角の許容範囲をそれぞれ示す図面である。
【図１６】コンパスが二つである場合、本発明によるコンパスを利用した地磁気判断方法を利用した物体の方位角決定装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図１７】コンパスが二つである場合、本発明によるコンパスを利用した地磁気判断方法を利用した物体の方位角生成装置の他の実施例の構成を示すブロック図である。
【図１８】コンパス、ジャイロ及び走行距離計を利用したカルマンフィルタを示す図面である
【符号の説明】
【００６６】
１０００    第１判断部
１０１０    第１有効性判断部
１１００    第２判断部
１１１０    第２有効性判断部
１２００    第３判断部
１２１０    第３有効性判断部
【図１】
2005221504.tif 000066
【図２】
2005221504.tif 000067
【図３】
2005221504.tif 000068
【図４】
2005221504.tif 000069
【図５】
2005221504.tif 000070
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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