(57)【要約】【課題】 検出された方位角の歪み有無を判断して警告することによって、正確な方位角だけを用いることができるようにする地磁気センサおよびその方法を提供する。【解決手段】  地磁気センサは、相互直交するＸ軸およびＹ軸フラックスゲートを備えて、地磁気に対応する電気的信号を検出する地磁気検出モジュール、地磁気検出モジュールから出力される電気的信号を所定のＸ軸およびＹ軸出力値に変換して出力する信号処理部、画面上に所定のメッセージを表示するディスプレイ部、およびＸ軸およびＹ軸出力値の歪み有無を判断して、歪んだらディスプレイ部を制御して警告メッセージを表示する制御部とを含む。【選択図】      図２
2005241650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートを備え、各フラックスゲートから地磁気に対応する所定大きさの電気的信号を検出する地磁気検出モジュールと、
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所定のＸ軸およびＹ軸出力値に変換して出力する信号処理部と、
前記Ｘ軸およびＹ軸出力値の歪み有無を判断して、歪みがあると判断した場合に所定の警告メッセージを出力する制御部と、
を含むことを特徴とする地磁気センサ。
【請求項２】
前記制御部は、
前記Ｘ軸およびＹ軸出力値を所定範囲の値にそれぞれ正規化した後、正規化された各軸出力値をそれぞれ２乗して加算した結果値が所定の許容誤差範囲を外れた場合、前記Ｘ軸およびＹ軸出力値のうち少なくとも１つに歪みがあると判断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】
前記制御部は、
前記Ｘ軸およびＹ軸出力値を、
【数１】
2005241650.tif 000005
（ただし、ＸおよびＹはそれぞれＸ軸およびＹ軸出力値、ｎＸおよびｎＹはそれぞれＸおよびＹの正規化値、ＸmaxおよびＸminはそれぞれＸの最大値および最小値、ＹmaxおよびＹminはそれぞれＹの最大値および最小値とする）
を用いて正規化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】
前記制御部は、
前記正規化されたＸ軸出力値およびＹ軸出力値を、
Ψ=ｔａｎ-1(Ｙ/Ｘ)
（ただし、ＸおよびＹはそれぞれ正規化されたＸ軸およびＹ軸出力値、Ψは方位角とする）
に代入して方位角Ψを演算する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Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートそれぞれの最大出力値および最小出力値情報を保存したメモリをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の地磁気センサ。
【請求項６】
前記制御部の制御によって前記警告メッセージを画面上に表示するディスプレイ部をさらに含む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７】
前記地磁気検出モジュールは、
相互直交するＸ軸およびＹ軸フラックスゲートを用いて地磁気に対応する所定大きさの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８】
Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートを備える地磁気センサの方位角測定方法において、
(ａ) 前記Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートから地磁気に対応する所定のＸ軸およびＹ軸出力値を検出する段階と、
(ｂ) 前記Ｘ軸およびＹ軸出力値の歪み有無を判断する段階と、
(ｃ) 前記Ｘ軸およびＹ軸出力値のうち少なくとも１つに歪みが含まれていると判断した場合、歪みがある旨の警告を行う段階と、
を含むことを特徴とする方位角測定方法。
【請求項９】
前記Ｘ軸およびＹ軸出力値をそれぞれ、
【数２】
2005241650.tif 000006
（ただし、ＸおよびＹはそれぞれＸ軸およびＹ軸出力値、ｎＸおよびｎＹはそれぞれＸおよびＹの正規化値、ＸmaxおよびＸminはそれぞれＸの最大値および最小値、ＹmaxおよびＹminはそれぞれＹの最大値および最小値とする）
を用いて所定範囲の値に正規化する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方位角測定方法。
【請求項１０】
前記(ｂ)段階は、
前記正規化されたＸ軸およびＹ軸出力値をそれぞれ２乗した後加算して所定結果値を検出する段階と、
前記結果値が所定の許容誤差範囲内の値であるかを判断する段階と、
前記結果値が前記許容誤差範囲を外れた場合、前記Ｘ軸およびＹ軸出力値のうち少なくとも１つに歪みがあると判断する段階とを含むことを特徴とする方位角測定方法。
【請求項１１】
前記正規化されたＸ軸およびＹ軸出力値を、
Ψ=ｔａｎ-1(Ｙ/Ｘ)
（ただし、ＸおよびＹはそれぞれ正規化されたＸ軸およびＹ軸出力値、Ψは方位角とする）
に代入して方位角を演算した後表示する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方位角測定方法。
【請求項１２】
前記Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートは相互直交する形態であることを特徴とする請求項８に記載の方位角測定方法。
【請求項１３】
前記(ｃ)段階は、
前記歪み事実を知らせる所定の警告メッセージをディスプレイすることを特徴とする請求項８に記載の方位角測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地磁気センサおよびそれを用いた方位角測定方法に係り、さらに詳しくは周辺の磁気場環境に変化が発生したと判断した場合に、現在測定されている方位角情報にエラーがあることを警告する地磁気センサおよびその方位角測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地磁気センサとは、人間が感じられない地球磁気の強度および方向を測定する装置であって、特にフラックスゲート(flux-gate)を使って地磁気を測定するセンサをフラックスゲート型地磁気センサと称する。
【０００３】
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巻線(coil)を通じて励起磁場を加えて、その磁心の磁気飽和および非線形磁気特性によっ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って、外部磁場の大きさおよび方向を測定する装置を意味する。
【０００４】
このようなフラックスゲート型磁気センサは、１９３０年代末ごろ開発されたもので、他の種々の形態の地磁気センサと比較する際、感度がよく経済的であり、相対的に小型に製造され得るという長所がある。また、電力消耗が少なく、出力信号安定度(long-term stability)に優れるという長所も持っており、微弱磁界検出および地球の絶対方向計測と共に鉱脈探査、標的探知、それから人工衛星の姿勢制御および宇宙探査用に至るまで民需用および軍事用として最も多用されており、現在も性能向上のための研究がなされつつある。
【０００５】
特に、近年ＭＥＭＳ(Micro electro mechanical system)技術が次第に発展するに伴って、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を製造できるようになって、携帯電話、ＰＤＡ、ノート型パソコンなどの各種の携帯型電気機器などにも内蔵され使用されている。
【０００６】
図１は、２軸フラックスゲートを含んで地磁気を検出する一般の地磁気センサの内部構成を示す模式図である。図１によれば、地磁気センサ１０は相互直交するＸ軸およびＹ軸フラックスゲート１１、１３を含む。Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲート１１、１３はそれぞれ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。駆動コイルは外部から電気的駆動信号を受信して磁性体コアを励磁させる役割を果たし、検出コイルは駆動コイルの駆動によって発生された磁気から誘導された起電力を検出する役割を果たす。
【０００７】
地磁気センサ１０の制御部(図示せず)はＸ軸およびＹ軸フラックスゲート１１、１３から出力されるそれぞれの出力値を用いて所定数式を用いて現在の方位角を演算する。
一方、図１は、地磁気センサ１０のピッチ角(pitch angle)、ロール角(roll angle)およびヨー角(yaw angle)を測定する基準になる３つの軸を示している。ピッチ角およびロール角とは、地磁気センサ１０が置かれた平面上で地磁気センサ１０を中心に相互直交する２つの軸それぞれを基準にして回転させる場合に、水平面となす回転角を意味する。一方、ヨー角とは地磁気センサ１０が置かれた平面に直交する軸を基準にして回転させる場合に測定される回転角を意味する。
地磁気センサ１０のピッチ角およびロール角のうち、少なくとも１つの角が０°でない場合は、地磁気センサ１０が所定角度傾いた状態であることを意味するが、このような傾きによる影響でＸ軸およびＹ軸フラックスゲート１１、１３の出力値が歪む場合がある。従って、歪んだ出力値を用いて演算された方位角も歪む場合がある。傾きによる影響を補償するためのチルト補償アルゴリズムが知られているものの、このようなチルト補償アルゴリズムを行なうためには、地磁気センサ１０の現在傾き(ピッチ角、ロール角)や伏角などに対する追加的な情報をさらに必要とする。これにより、ピッチ角およびロール角を測定できる加速度センサなどの追加的なハードウェアを別にさらに必要とする。従って、超小型に構成されるべき各種の携帯型電子機器に内蔵して使用するのに不利であるという問題点がある。
【０００８】
また、周辺に強い磁気場が流れる環境で地磁気センサ１０を用いて方位角を測定する場合は、水平状態(ピッチ角=ロール角=０°)であっても、歪んだ方位角情報が検出され得る。しかし、従来の地磁気センサでは、このように測定された方位角が歪んだ情報であり得るにもかかわらず、正常な方位角なのか、歪んだ方位角なのかが分からないという問題点があった。これにより、ユーザは測定された方位角を信頼するか、地磁気センサを現位置で補正した後再び方位角を測定するかを決定すべき問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は周辺地磁気環境変化を判断して現在演算され表示される方位角情報にエラーがあり得ることを警告する地磁気センサおよびその方位角演算方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述したような目的を達成するための本発明の１実施形態による地磁気センサは、Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートを備えて、各フラックスゲートから地磁気に対応する所定大きさの電気的信号を検出する地磁気検出モジュール、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所定のＸ軸およびＹ軸出力値に変換して出力する信号処理部、および前記Ｘ軸およびＹ軸出力値の歪み有無を判断して、歪みを有すると判断した場合所定の警告メッセージを出力する制御部を含む。
【００１１】
この場合、前記制御部は前記Ｘ軸およびＹ軸出力値を所定範囲の値にそれぞれ正規化した後、正規化された各軸出力値をそれぞれ２乗して加算した結果値が所定の許容誤差範囲を外れると、前記Ｘ軸およびＹ軸出力値のうち少なくとも１つに歪みを含むと判断するのが好ましい。
【００１２】
さらに望ましくは、本地磁気センサは前記Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートそれぞれの最大出力値および最小出力値情報を保存したメモリをさらに含める。
また望ましくは、前記制御部の制御によって前記警告メッセージを画面上に表示するディスプレイ部をさらに含める。
【００１３】
一方、前記地磁気検出モジュールは、相互直交するＸ軸およびＹ軸フラックスゲートを用いて地磁気に対応する所定大きさの電気的信号を検出できる。
一方、本発明の一実施形態による方位角測定方法は、(ａ)Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートから地磁気に対応する所定のＸ軸およびＹ軸出力値を検出する段階、(ｂ)前記Ｘ軸およびＹ軸出力値の歪み有無を判断する段階、および(ｃ)前記Ｘ軸およびＹ軸出力値のうち少なくとも１つに歪みがあると判断した場合、歪みがある旨の警告を行う段階を含む。
【００１４】
望ましくは、前記Ｘ軸およびＹ軸出力値をそれぞれ所定数式を用いて所定範囲の値に正規化する段階をさらに含める。
また望ましくは、前記(ｂ)段階は、前記正規化されたＸ軸およびＹ軸出力値をそれぞれ２乗した後、加算して所定結果値を検出する段階、前記結果値が所定の許容誤差範囲内の値であるかを判断する段階、および前記結果値が前記許容誤差範囲を外れた場合、前記Ｘ軸およびＹ軸出力値のうち少なくとも１つに歪みがあると判断する段階とを含むことができる。
【００１５】
さらに望ましくは、前記正規化されたＸ軸およびＹ軸出力値を所定数式に代入して方位角を演算した後、表示する段階をさらに含める。
一方、本方位角測定方法で使用される前記Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲートは相互直交する形態になり得る。
【００１６】
また、前記(ｃ)段階は、前記歪み事実を知らせる所定の警告メッセージをディスプレイするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、現在測定している方位角情報が信頼できるか否かを判断して、エラーが含まれる余地が大きければユーザに警告することによって、新たに地磁気センサを補正することができる。特に、単純な２軸フラックスゲートを用いてエラーを含んでいるか否かを判断できるため、ハードウェアの制約を克服できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面に基づき本発明について詳述する。
図２は本発明の１実施形態による地磁気センサ１００の内部構成を示すブロック図である。図２によれば、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、およびディスプレイ部１６０を含む。
【００１９】
駆動信号生成部１１０は、地磁気検出モジュール１２０を駆動する駆動信号を生成して出力する役割を果たす。本発明の１実施形態によれば、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を含む。パルス発生器からパルス波が出力されると、パルス制限部１１１が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することによってパルス波形および反転パルス波形を駆動信号に印加する。
【００２０】
パルス制限部１１１としてはエンドゲートが用いられ、エ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。一方、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って、パルス制限部１１１を通じて出力されたパルスに対して互いに位相が反対である２つのパルス信号を地磁気検出モジュール１２０に印加するようになる。
【００２１】
地磁気検出モジュール１２０は、駆動信号生成部１１０から駆動信号が印加されると、地磁気に対応する所定の電気的信号を出力する役割を果たす。図２によれば、Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲート１２１、１２３は、四角リング状の２つの磁性体コアにそれぞれ駆動コイルおよび検出コイルが巻線されている。前述したように、各駆動コイルに駆動信号が印加されると、Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲート１２１、１２３に磁気が発生し、これによる誘導起電力を検出コイルを通じて検出できるようになる。
【００２２】
一方、地磁気検出モジュール１２０内のＸ軸およびＹ軸フラックスゲート１２１、１２３は相互に直交する形態で製造される。この場合、地磁気検出モジュール１２０内でＸ軸およびＹ軸フラックスゲート１２１、１２３をそれぞれ何れの方向に形成するかは製造者の意図によって相違する。図２によれば、一例としてＸ軸フラックスゲート１２１が前面方向に、Ｙ軸フラックスゲート１２３が左側方向にそれぞれ形成された地磁気検出モジュール１２０を示している。
【００２３】
信号処理部１３０は、Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲート１２１、１２３それぞれから検出される電気的信号(すなわち、誘導起電力)を、一定した処理過程を経て所定のディジタル値に変換した後、出力する役割を果たす。本発明の１実施形態によれば、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(A/D converter)１３５を含む。チョッピング回路部１３１は、内蔵された数個のスイッチを制御して地磁気検出モジュール１２０から出力される電気的信号をチョッピング(chopping)する。チョッピングされた電気的信号は、第１増幅部１３２で差動増幅され、フィルタ１３３を通じて一定範囲の信号だけがフィルタリングされた後、第２増幅部１３４で最終的に増幅するようになる。増幅された信号はＡ/Ｄコンバータ１３５でディジタル電圧値にそれぞれ変換した後、Ｘ軸およびＹ軸出力値として出力する。
【００２４】
一方、制御部１４０は、信号処理部１３０から出力された実際の出力値を所定範囲にマッピングする正規化過程を行なう。そのため、地磁気センサ１００の製造者は、予め地磁気センサ１００の最大出力値および最小出力値を測定する補正作業を行う。すなわち、水平状態で地磁気センサ１００を少なくとも１回以上回転させながら、Ｘ軸およびＹ軸フラックスゲート１２１、１２３の出力値を測定する。測定が完了すれば、測定された出力値のうち最大値および最小値を選択する。メモリ１５０は、選択されたＸ軸およびＹ軸フラックスゲート１２１、１２３のそれぞれの最大出力値および最小出力値を格納する役割を果たす。
【００２５】
一般に水平状態を維持したまま正確な角度で回転させ得るジグ(jig)を備えた地磁気センサ１００の製造者が、このような補正作業を行なって予め記録するのが好ましい。しかし、使用環境によって新たに補正作業が必要な場合、ユーザが任意に補正作業を行なうこともできる。
【００２６】
制御部１４０はメモリ１５０に記録された最大値および最小値と、信号検出部１３０から検出されたＸ軸およびＹ軸出力値を次の数式に代入して正規化を行なう。
【００２７】
【数１】
2005241650.tif 000003
数式１において、ＸおよびＹはそれぞれＸ軸およびＹ軸フラックスゲート１２１、１２３の出力値、ｎＸおよびｎＹはそれぞれＸおよびＹの正規化値、ＸmaxおよびＸminはそれぞれＸの最大値および最小値、それからＹmaxおよびＹminはそれぞれＹの最大値および最小値を示す。制御部１４０は既に測定されメモリ１５０に記録されたＸmax、Ｘmin、ＹmaxおよびＹminを、数式１に代入してＸbias、Ｘscale、Ｙbias、およびＹscaleを演算した後、これを再び用いてｎＸおよびｎＹを演算する。
【００２８】
一方、制御部１４０は、正規化された各軸出力値を確認して歪曲有無を判断する。その結果、歪みがあると判断した場合には、制御部１４０はディスプレイ部１６０を制御して、現在演算され出力される方位角情報にエラーがあることをユーザに警告するように構成できる。ディスプレイ部１６０は、所定のＬＣＤ画面、またはＬＥＤなどを用いてユーザに警告することができる。
【００２９】
一方、制御部１４０が、正規化された各軸出力値の歪み有無を判断する過程は次の通りである。すなわち、正規化されたＸ軸出力値(以下、ｎＸと称する)および正規化されたＹ軸出力値(以下、ｎＹと称する)を、それぞれ２乗した後加算してその値が設定された許容誤差範囲内の値であるかを確認する。確認結果、許容誤差範囲内ならば正常な方位角情報を得ることができると判断し、許容誤差範囲を外れたと判断した場合には各軸出力値に歪みがあると判断する。
【００３０】
数式１を用いて正規化過程を行なうと、地磁気センサ１００のＸ軸およびＹ軸出力値は図３ａに示されたように、それぞれｃｏｓ波形２０１およびｓｉｎ波形２０２に現れる。図３ａによれば、各軸出力値はそれぞれ±１の範囲内の値に正規化されたことが分かる。
【００３１】
一方、図３ｂはそれぞれ±１の範囲内の値に正規化されたＸ軸およびＹ軸出力値の相互関係を示すグラフである。すなわち、Ｘ軸およびＹ軸出力値はそれぞれｃｏｓ関数値およびｓｉｎ関数値形態で表現されるため、その相互関係は次の数式で表現できる。
【００３２】
【数２】
2005241650.tif 000004
数式２においてｎＸおよびｎＹはそれぞれ正規化されたＸ軸およびＹ軸出力値を意味し、αは演算結果値、それからΨは方位角を意味する。
【００３３】
従って、ｎＸおよびｎＹがそれぞれ±１の範囲内のｃｏｓ関数値およびｓｉｎ関数値の場合なら、数式２の演算結果値であるαは１になり、グラフで表現すれば図３ｂのように半径が１の円になる。
【００３４】
一方、ユーザは地磁気センサ１００を多様な場所で使用するので、地磁気センサ１００の補正過程を行なっていた磁気場環境と異なる環境下で方位角を検出したり、傾いた状態で方位角を検出する場合が発生し得る。これにより、周辺磁気場または傾きの影響によってＸ軸およびＹ軸出力値に歪みが含まれるので、図３ｂのような単位円(半径が１の円)が得られない。すなわち、歪みを有するＸ軸およびＹ軸出力値をそれぞれ２乗した後加算すれば、その結果値αが１でなくなる。
【００３５】
図４ａおよび図４ｂはそれぞれαが１でない場合のＸ軸およびＹ軸出力値関係グラフである。まず、図４ａは水平状態であるが、補正作業が行なわれた環境と異なる磁気場環境下で測定されたＸ軸およびＹ軸出力値の関係をグラフで示している。図４ａによれば、補正作業が行なわれた環境下で測定されたＸ軸およびＹ軸出力値関係グラフ２０は、各軸出力値が±１の範囲に正規化されるのでそれぞれの２乗の和が１になり、よって半径が１の単位円に現れるようになる。その後、周辺磁気場環境が補正作業が行なわれた環境と違ってくると、各軸出力値の最大値および最小値の範囲外になり、各状態における関係グラフ２０ａ、２０ｂは半径が１ではない円に現れる。
【００３６】
すなわち、所定角度においてＸ軸およびＹ軸出力値を測定した場合、補正作業が行なわれた環境と同一の磁気場環境下での関係グラフ２０によれば、Ａ(ｎＸ、ｎＹ)を検出するが、地磁気が弱い地域では各軸出力値の振幅が減少して、Ｂ(ｎＸ'、ｎＹ')を検出し、周辺に強い磁気場が形成される地域では各軸出力値の振幅が増加してＣ(ｎＸ"、ｎＹ")を検出する。
【００３７】
一方、図４ｂは、同一の磁気場環境であって、地磁気センサ１００が傾いた場合に検出される各軸出力値の関係グラフである。図４ｂによれば、補正環境における関係グラフは、半径が１の単位円３０ａで表示されるが、傾くようになると楕円形３０ｂとして現れる。従って、単位円３０ａと楕円３０ｂが重なる特殊な領域ｄ１、ｄ２を除けば、各軸出力値が歪んで検出される。一方、このような領域ｄ１、ｄ２で偶然に測定した場合は正確な方位角が検出され得るが、殆んど方位角でエラーが生じるものとみなすことができる。
【００３８】
結局、図４ａおよび図４ｂによれば、補正作業を行なった環境下ではαが１になるが、磁気場環境が変わるか傾きが発生した場合は、αは１ではなく他の値で検出される。この場合、単純に地磁気センサ１００が傾いた環境下で、地磁気センサ１００の方位角情報が歪んで正確な方位角が検出できないという事実を確認するためには、加速度センサ、ジャイロセンサなど別の追加的なセンサを用いて傾いた姿勢を認知し、制御部１４０はディスプレイ部１６０を制御して出力される方位角情報にエラーがあり得ることを表示することができる。
【００３９】
従って、制御部１４０は、演算結果値αが１ではなく他の値になった場合、現在Ｘ軸およびＹ軸出力値に歪みがあることを認識することができる。その結果、最終的に演算される方位角情報にもエラーが発生する場合があると判断する。制御部１４０は、αが正確に１でなくても、許容誤差範囲内の値ならば最終方位角が殆んど正確であると判断することができる。
【００４０】
許容誤差範囲を設定するため、地磁気センサ１００の制作者は事前実験を経て許容可能な方位角情報が得られる一定のαの範囲を確認することができる。従って、そのようなαの範囲を許容誤差範囲と設定してメモリ１５０に格納しておくことができる。これにより、制御部１４０は実際に検出された各軸出力値をそれぞれ２乗した後加算した演算結果値が許容誤差範囲内であると判断した場合、殆んど正確な方位角が検出されていると判断することができる。例えば、許容可能な誤差範囲を±０.３と設定した場合、各軸出力値を数式２に代入した演算結果値が約０.７〜１.３内ならば方位角エラーがないと判断する。
【００４１】
許容可能な誤差範囲を逸脱したと判断した場合、制御部１４０はディスプレイ部１６０を制御して出力される方位角情報にエラーがあり得ることを表示する。従って、ユーザは新たに補正作業を行なって各軸出力値の最大値および最小値をそれぞれ測定した後、新たにスケール因子およびバイアス因子を演算して使用できるようになる。
【００４２】
図５は、本発明に係る地磁気センサの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。ユーザが地磁気センサ１００に方位角測定命令を入力すると、駆動信号生成部１１０が地磁気検出モジュール１２０に駆動信号を印加し、これにより検出された電気的信号はＭ信号処理部１３０を経て所定のＸ軸およびＹ軸出力値として検出する(Ｓ５１０)。
【００４３】
制御部１４０は、検出されたＸ軸およびＹ軸出力値を数式１に代入して正規化した後、再び数式２を用いてαを計算する(Ｓ５２０)。
制御部１４０は、数式２の演算結果値αが許容可能な誤差範囲内の値であるかを判断する (Ｓ５３０)。その結果、許容可能な誤差範囲内ならば前述した警告メッセージを表示せずに、方位角を演算した後、演算結果を表示する (Ｓ５４０)。一方、方位角Ψは、Ｘ軸出力値およびＹ軸出力値がそれぞれｃｏｓΨおよびｓｉｎΨなので、Ψ=ｔａｎ-1(Ｘ軸出力値/Ｙ軸出力値)の数式を用いて演算することができる。
【００４４】
もし許容可能な範囲を外れた場合、制御部１４０はディスプレイ部１６０を制御して表示される方位角情報にエラーが含まれ得ることを知らせる警告メッセージを表示する (Ｓ５５０)。この場合、警告メッセージを表示した後に、エラーを含む可能性のある方位角情報であっても、この方位角情報を表示するようにすることもできる。この場合、エラーがさほど問題とならないとユーザが判断すれば、表示される方位角をそのまま使用することもできる。
【００４５】
一方、ユーザは警告メッセージを確認すると、現在位置で新たに地磁気センサ１００を１回転させながら補正作業を行なってエラーのない正確な方位角情報を検出することが好ましい。
【００４６】
以上では本発明の好ましい実施形態について示し説明したが、本発明は前述した特定の実施形態に限られず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず当該発明の属する技術分野において通常の知識を持つ者によって多様な変形実施が可能なことは勿論、このような変形実施は本発明の技術的思想や展望から個別的に解釈されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る地磁気センサは携帯電話、ＰＤＡ、ナビゲーションなどの小型電子機器に使われて位置情報を提供できるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】一般の２軸フラックスゲート地磁気センサの内部構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る地磁気センサの内部構成を示すブロック図である。
【図３】ａは図２に示した地磁気センサのＸ軸およびＹ軸出力値を示すグラフである。
【００４９】
ｂは図２に示した地磁気センサのＸ軸およびＹ軸出力値の相互関係を示すグラフである。
【図４】ａおよびｂは環境変化による地磁気センサ出力値の歪み現象を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る地磁気センサの方位角測定方法を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１００ : 地磁気センサ
１１０ : 駆動信号生成部
１２０ : 地磁気検出モジュール
１２１ : Ｘ軸フラックスゲート
１２３ : Ｙ軸フラックスゲート
１３０ : 信号処理部
１４０ : 制御部
１５０ : メモリ
１６０ : ディスプレイ部
【図１】
2005241650.tif 000007
【図２】
2005241650.tif 000008
【図３】
2005241650.tif 000009
【図４】
2005241650.tif 000010
【図５】
2005241650.tif 000011