(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地磁気を検出する３軸の地磁気検出手段と、
前記地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の前記地磁気検出手段からの３軸出力データを所定回数以上繰り返して取得する出力データ取得手段と、
前記３軸出力データを各軸方向成分とする３次元座標上において、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群からの距離のばらつきが最小になるような位置の座標を統計的手法によって推定し基準点とする基準点推定手段と、
前記基準点推定手段によって得られた基準点の座標に基づいて、前記地磁気検出手段の出力データに対するオフセット情報を算出するオフセット情報算出手段と、
前記出力データ取得手段によって得られた出力データ群が特定の平面近傍に分布しているかどうかを判断する平面判断手段とを備え、
前記平面判断手段により前記出力データ群が前記特定の平面近傍に分布していると判断された場合は、前記基準点推定手段による基準点の座標の推定を行わないか、前記基準点推定手段により推定された基準点の座標を破棄することを特徴とする方位角計測装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記平面判断手段は、前記基準点を未知数とする連立一次方程式の係数項からなる行列が特異行列若しくは特異行列に近い行列になっているかどうかで前記判断を行うことを特徴とする方位角計測装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記平面判断手段は、前記特定の平面を前記出力データ取得手段によって得られた出力データ群から推定し、前記出力データ群と前記特定の平面との相関を算出し、前記相関が所定値より大きいかどうかで前記判断を行うことを特徴とする方位角計測装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記平面判断手段は、前記特定の平面によって区切られる２つの領域の一方の領域の前記出力データ群のうち前記特定の平面から最も離れた点から前記特定の平面までの距離と、他方の領域の前記出力データ群のうち前記特定の平面から最も離れた点から前記特定の平面までの距離の和が所定値より大きいかどうかで前記判断を行うことを特徴とする方位角計測装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記平面判断手段により前記出力データ群が前記特定の平面近傍に分布していると判断される場合は警報を表示する警報表示手段をさらに備えることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項６】
地磁気を検出する３軸の地磁気検出手段と、
前記地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の前記地磁気検出手段からの３軸出力データを所定回数以上繰り返して取得する出力データ取得手段と、
前記３軸出力データを各軸方向成分とする３次元座標上において、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群からの距離のばらつきが最小になるような位置の座標を統計的手法によって推定し基準点とする基準点推定手段と、
前記基準点推定手段によって得られた基準点の座標に基づいて、前記地磁気検出手段の出力データに対するオフセット情報を算出するオフセット情報算出手段と、
前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群が特定の平面近傍に分布しているかどうかを判断する平面判断手段と、
前記特定の平面を前記出力データ取得手段によって得られた出力データ群から推定し基準平面とする平面推定手段と、
前記平面推定手段によって得られた基準平面上において、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群を前記基準平面に投影した投影点群からの距離のばらつきが最小になるような位置の座標を統計的手法によって推定し仮基準点とする仮基準点推定手段と、
前記仮基準点推定手段によって得られた仮基準点を補正し基準点とする基準点補正手段とを備え、
前記平面判断手段により前記出力データ群が前記特定の平面近傍に分布していると判断された場合は、前記平面推定手段により前記基準平面を推定し、前記仮基準点推定手段により仮基準点を推定し、前記基準点補正手段により基準点を算出し、前記オフセット情報算出手段は前記基準点補正手段によって算出された基準点の座標に基づいて前記地磁気検出手段の出力データに対するオフセット情報を算出することを特徴とする方位角計測装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記平面判断手段は、前記基準点を未知数とする連立一次方程式の係数項からなる行列が特異行列若しくは特異行列に近い行列になっているかどうかで前記判断を行うことを特徴とする方位角計測装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記平面判断手段は、前記特定の平面を前記出力データ取得手段によって得られた出力データ群から推定し、前記出力データ群と前記特定の平面との相関を算出し、前記相関が所定値より大きいかどうかで前記判断を行うことを特徴とする方位角計測装置。
【請求項９】
請求項６において、
前記平面判断手段は、前記特定の平面によって区切られる２つの領域の一方の領域の前記出力データ群のうち前記特定の平面から最も離れた点から前記特定の平面までの距離と、他方の領域の前記出力データ群のうち前記特定の平面から最も離れた点から前記特定の平面までの距離の和が所定値より大きいかどうかで前記判断を行うことを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれかにおいて、
前記平面判断手段により前記出力データ群が前記特定の平面近傍に分布していると判断される場合は警報を表示する警報表示手段をさらに備えることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１１】
請求項６乃至９のいずれかにおいて、
前記基準点補正手段は、前記仮基準点を通って前記基準平面に垂直な直線上で、以前に推定された基準点に最も近い位置を前記基準点とすることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１２】
請求項６乃至９のいずれかにおいて、
前記基準点補正手段は、前記投影点群から前記仮基準点までの距離の代表値を統計的手法によって推定し、前記仮基準点を中心とし前記距離の代表値を半径とする前記基準平面上の円周からの距離が所定値に等しくなるような位置を前記基準点とすることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１３】
地磁気を検出する３軸の地磁気検出手段と、
前記地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の前記地磁気検出手段からの３軸出力データを所定回数以上繰り返して取得する出力データ取得手段と、
前記３軸出力データを各軸方向成分とする３次元座標上において、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群が近傍に位置するような平面を推定し基準平面とする平面推定手段と、
前記平面推定手段によって得られた基準平面上において、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群を前記基準平面に投影した投影点群からの距離のばらつきが最小になるような位置の座標を統計的手法によって推定し仮基準点とする仮基準点推定手段と、
前記仮基準点推定手段によって得られた仮基準点を補正し基準点とする基準点補正手段と、
前記基準点補正手段によって得られた基準点の座標に基づいて、前記地磁気検出手段の出力データに対するオフセット情報を算出するオフセット情報算出手段とを備えることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記基準点補正手段は、前記仮基準点を通って前記基準平面に垂直な直線上で、以前に推定された基準点に最も近い位置を前記基準点とすることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記基準点補正手段は、前記投影点群から前記仮基準点までの距離の代表値を統計的手法によって推定し、前記仮基準点を中心とし前記距離の代表値を半径とする前記基準平面上の円周からの距離が所定値に等しくなるような位置を前記基準点とすることを特徴とする方位角計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地磁気検出方式による方位角計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地磁気を検知して方位角を得る方位角計測装置が、携帯電話でのナビゲーション用途などに使われている。このような方位角計測装置においては、磁気センサが検知する地磁気以外の環境磁界に起因する信号出力や、無信号入力時の信号処理回路の出力分であるオフセット分を差し引いて方位角を求めないと、誤った方位を示してしまうことはよく知られている。【０００３】
オフセット分を求める方法としては、特許文献１で開示されるような、方位角計測装置を水平に一周してその最大・最小の点をもとめ、その中点をオフセットの点として求めるものや、特許文献２に開示されるように、方位角計測装置を直交する任意の３点に向けて取得した地磁気情報から方位計を一回転させたときの出力軌跡の方程式を求め、オフセット分を計算する、などの方法が知られている。さらに、方位角計測装置の向きが３次元空間上で任意に変化している時に取得した地磁気データからオフセット情報を算出する方法がある（上述の方法を、特許文献３に見出すことができ、ここでそれを参照することにより本明細書に組込む）。【０００４】
図３は、方位角計測装置においてオフセット情報を取得する方法の概念を説明する図である。この方法は、特許文献３に開示されている。  
図３において、方位角計測装置１の向きを３次元空間において任意に変化させ、その間にｘ軸地磁気測定データＳｘ、ｙ軸地磁気測定データＳｙおよびｚ軸地磁気測定データＳｚを所定のデータ取得数Ｎまで繰り返し取得する。なお、Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚは以後特に断りの無い限り、方位角計測装置１が備える感度補正計算部によって感度補正された地磁気計測データを指すものとする。【０００５】
そして、繰り返し取得されたＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚの個々のデータをそれぞれＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…とし、図３に示すように、Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚの値を各軸の方向成分とする３次元空間上に配置する。【０００６】
ここで、Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚは次式で表すことができる。  
Ｓｘ＝ａ・Ｍｘ＋Ｃｘ          （１）
Ｓｙ＝ａ・Ｍｙ＋Ｃｙ          （２）
Ｓｚ＝ａ・Ｍｚ＋Ｃｚ          （３）
ただし、ａはｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの感度補正後の感度、Ｃｘ，ＣｙおよびＣｚはそれぞれＳｘ，ＳｙおよびＳｚのオフセットである。【０００７】
一方、Ｍｘ，Ｍｙ，ＭｚとＭの関係は次の通りである。  【０００８】
【数１】
0004489023.tif 000002
そこで、【０００９】
【数２】
0004489023.tif 000003
とおけば、次式が導出される。  
（Ｓｘ−Ｃｘ）２＋（Ｓｘ−Ｃｘ）２＋（Ｓｘ−Ｃｘ）２＝ｒ２          （６）
すなわち、（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）は必ず基準点ＯＰ（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）から一定の距離ｒを置いて位置することになる。【００１０】
従って、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…のいずれからも等しい距離にある点を計算することによって基準点ＯＰを推定することができ、その座標値からオフセットＣｘ，ＣｙおよびＣｚを得ることができる。【００１１】
基準点ＯＰの推定には種々の計算方法があるが、実際に取得されるＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚは０．０１ｍＴオーダーの非常に微弱な地磁気の測定データであり相当のノイズが重畳しているので、データ取得数Ｎをなるべく多くして統計的手法を用いて計算するのが望ましい。そこで例えば、特許文献３に記載の方法によれば、次式に示すようなＣｘ，Ｃｙ，Ｃｚに関する連立一次方程式の解を計算することにより計算時間の増大を抑えつつ精度良く基準点ＯＰを推定することができる。  【００１２】
【数３】
0004489023.tif 000004
ただし、【００１３】
【数４】
0004489023.tif 000005
【００１４】
【数５】
0004489023.tif 000006
【００１５】
【数６】
0004489023.tif 000007
また、rはCx,Cy,Czを用いて以下のように表される。【００１６】
【数７】
0004489023.tif 000008
図４は、方位角計測装置においてオフセット情報を取得する方法を示すフローチャートである。この方法は、特許文献３に開示されている。【００１７】
図４において、方位角測定装置が備えるデータバッファ部は、地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを取得しバッファに入れる。（ステップＳ１）
次に、データバッファ部に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが、所定のデータ取得数Ｎに達しているかを判断する。（ステップＳ２）
データバッファ部に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが所定のデータ取得数Ｎに達していない場合は、ステップＳ１に戻る。【００１８】
一方、データバッファ部に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが所定のデータ取得数Ｎに達している場合は、方位角測定装置１が備えるデータ処理部は、データバッファ部から地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを所定のデータ取得数Ｎだけ読み出し、個々のデータＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…からの距離のばらつきが最小になるような基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚを推定する。（ステップＳ３）
そして、基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚを地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚのオフセットとして方位角計測装置が備えるオフセット情報記憶部に記憶させる。（ステップＳ４）
【特許文献１】米国特許第１，４２２，９４２号明細書
【特許文献２】日本国特開２０００−１３１０６８号公報
【特許文献３】国際出願第ＪＰ０３／０８２９３号明細書
【発明の開示】
【００１９】
しかしながら、特許文献３に開示されているオフセット情報取得方法では、データ取得期間中に方位角計測装置の向きが任意に変化せず、図５に示すように特定方向の軸Ｗに対する姿勢を一定に保ったまま変化した場合、個々のデータＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…は図６に示すように、中心を基準点ＯＰ、半径を距離ｒとする球面Ｓと、特定の平面Ｐとの交差によって成す円周Ｃ上に分布する。このため、上式（７）の解が計算不能になるか、計算誤差が非常に大きくなり誤った解を計算する欠点があった。  
本発明は、以上のような問題を解消した方位角計測装置を提供することを目的とする。
【００２０】
このような目的を達成するために、本発明の第１の実施形態の発明は、地磁気を検出する３軸の地磁気検出手段と、前記地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の前記地磁気検出手段からの３軸出力データを所定回数以上繰り返して取得する出力データ取得手段と、前記３軸出力データを各軸方向成分とする３次元座標上において、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群からの距離のばらつきが最小になるような位置の座標を統計的手法によって推定し基準点とする基準点推定手段と、前記基準点推定手段によって得られた基準点の座標に基づいて、前記地磁気検出手段の出力データに対するオフセット情報を算出するオフセット情報算出手段と、前記出力データ取得手段によって得られた出力データ群が特定の平面近傍に分布しているかどうかを判断する平面判断手段とを備え、前記平面判断手段により前記出力データ群が前記特定の平面近傍に分布していると判断された場合は、前記基準点推定手段による基準点の座標の推定を行わないか、前記基準点推定手段により推定された基準点の座標を破棄することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２の実施形態の発明は、第１の実施形態において、前記平面判断手段は、前記基準点を未知数とする連立一次方程式の係数項からなる行列が特異行列若しくは特異行列に近い行列になっているかどうかで前記判断を行うことを特徴とする。
【００２２】
本発明の第３の実施形態の発明は、第１の実施形態において、前記平面判断手段は、前記特定の平面を前記出力データ取得手段によって得られた出力データ群から推定し、前記出力データ群と前記特定の平面との相関を算出し、前記相関が所定値より大きいかどうかで前記判断を行うことを特徴とする。
【００２３】
本発明の第４の実施形態の発明は、第１の実施形態において、前記平面判断手段は、前記特定の平面によって区切られる２つの領域の一方の領域の前記出力データ群のうち前記特定の平面から最も離れた点から前記特定の平面までの距離と、他方の領域の前記出力データ群のうち前記特定の平面から最も離れた点から前記特定の平面までの距離の和が所定値より大きいかどうかで前記判断を行うことを特徴とする。
【００２４】
本発明の第５の実施形態の発明は、第１乃至４の実施形態のいずれかにおいて、前記平面判断手段により前記出力データ群が前記特定の平面近傍に分布していると判断される場合は警報を表示する警報表示手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の題６の実施形態の発明は、地磁気を検出する３軸の地磁気検出手段と、前記地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の前記地磁気検出手段からの３軸出力データを所定回数以上繰り返して取得する出力データ取得手段と、前記３軸出力データを各軸方向成分とする３次元座標上において、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群からの距離のばらつきが最小になるような位置の座標を統計的手法によって推定し基準点とする基準点推定手段と、前記基準点推定手段によって得られた基準点の座標に基づいて、前記地磁気検出手段の出力データに対するオフセット情報を算出するオフセット情報算出手段と、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群が特定の平面近傍に分布しているかどうかを判断する平面判断手段と、前記特定の平面を前記出力データ取得手段によって得られた出力データ群から推定し基準平面とする平面推定手段と、前記平面推定手段によって得られた基準平面上において、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群を前記基準平面に投影した投影点群からの距離のばらつきが最小になるような位置の座標を統計的手法によって推定し仮基準点とする仮基準点推定手段と、前記仮基準点推定手段によって得られた仮基準点を補正し基準点とする基準点補正手段とを備え、前記平面判断手段により前記出力データ群が前記特定の平面近傍に分布していると判断された場合は、前記平面推定手段により前記基準平面を推定し、前記仮基準点推定手段により仮基準点を推定し、前記基準点補正手段により基準点を算出し、前記オフセット情報算出手段は前記基準点補正手段によって算出された基準点の座標に基づいて前記地磁気検出手段の出力データに対するオフセット情報を算出することを特徴とする。
【００２６】
本発明の第７の実施形態の発明は、第６の実施形態において、前記平面判断手段は、前記基準点を未知数とする連立一次方程式の係数項からなる行列が特異行列若しくは特異行列に近い行列になっているかどうかで前記判断を行うことを特徴とする。
【００２７】
本発明の第８の実施形態の発明は、本発明の第６の実施形態において、前記平面判断手段は、前記特定の平面を前記出力データ取得手段によって得られた出力データ群から推定し、前記出力データ群と前記特定の平面との相関を算出し、前記相関が所定値より大きいかどうかで前記判断を行うことを特徴とする。
【００２８】
本発明の第９の実施形態の発明は、第６の実施形態において、前記平面判断手段は、前記特定の平面によって区切られる２つの領域の一方の領域の前記出力データ群のうち前記特定の平面から最も離れた点から前記特定の平面までの距離と、他方の領域の前記出力データ群のうち前記特定の平面から最も離れた点から前記特定の平面までの距離の和が所定値より大きいかどうかで前記判断を行うことを特徴とする。
【００２９】
本発明の第１０の実施形態の発明は、第６乃至９の実施形態のいずれかにおいて、前記平面判断手段により前記出力データ群が前記特定の平面近傍に分布していると判断される場合は警報を表示する警報表示手段をさらに備えることを特徴とする。
【００３０】
本発明の第１１の実施形態の発明は、第６乃至９の実施形態のいずれかにおいて、前記基準点補正手段は、前記仮基準点を通って前記基準平面に垂直な直線上で、以前に推定された基準点に最も近い位置を前記基準点とすることを特徴とする。
【００３１】
本発明の第１２の実施形態の発明は、第６乃至９の実施形態のいずれかにおいて、前記基準点補正手段は、前記投影点群から前記仮基準点までの距離の代表値を統計的手法によって推定し、前記仮基準点を中心とし前記距離の代表値を半径とする前記基準平面上の円周からの距離が所定値に等しくなるような位置を前記基準点とすることを特徴とする。
【００３２】
本発明の第１３の実施形態の発明は、地磁気を検出する３軸の地磁気検出手段と、前記地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の前記地磁気検出手段からの３軸出力データを所定回数以上繰り返して取得する出力データ取得手段と、前記３軸出力データを各軸方向成分とする３次元座標上において、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群が近傍に位置するような平面を推定し基準平面とする平面推定手段と、前記平面推定手段によって得られた基準平面上において、前記出力データ取得手段によって得られた３軸出力データ群を前記基準平面に投影した投影点群からの距離のばらつきが最小になるような位置の座標を統計的手法によって推定し仮基準点とする仮基準点推定手段と、前記仮基準点推定手段によって得られた仮基準点を補正し基準点とする基準点補正手段と、前記基準点補正手段によって得られた基準点の座標に基づいて、前記地磁気検出手段の出力データに対するオフセット情報を算出するオフセット情報算出手段とを備えることを特徴とする。
【００３３】
本発明の第１４の実施形態の発明は、第１３の実施形態において、前記基準点補正手段は、前記仮基準点を通って前記基準平面に垂直な直線上で、以前に推定された基準点に最も近い位置を前記基準点とすることを特徴とする。
【００３４】
本発明の第１５の実施形態の発明は、第１３の実施形態において、前記基準点補正手段は、前記投影点群から前記仮基準点までの距離の代表値を統計的手法によって推定し、前記仮基準点を中心とし前記距離の代表値を半径とする前記基準平面上の円周からの距離が所定値に等しくなるような位置を前記基準点とすることを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、データ取得期間中に方位角計測装置の向きが任意に変化せず、特定方向の軸に対する姿勢を一定に保ったまま変化した場合に誤ったオフセット情報を取得してしまう問題を防ぐことができ、さらに、方位角計測装置の向きが任意に変化した場合に相当するオフセット情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る方位角計測装置における磁気センサの取付構造を示す透視図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態に係る方位角計測装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は従来の方位角計測装置においてオフセット情報を取得する方法の概念を説明する図である。
【図４】図４は従来の方位角計測装置においてオフセット情報を取得する方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は本発明に係る特定方向の軸Ｗに対する姿勢を一定に保つ磁気センサを示す図である。
【図６】図６は従来の方位角計測装置における課題を説明する図である。
【図７】図７は本発明の一実施形態に係る誤ったオフセット情報の取得を回避する方法の概念を説明する図である。
【図８】図８は本発明の一実施形態に係る誤ったオフセット情報の取得を回避する方法を示すフローチャートである。
【図９】図９は本発明の一実施形態に係るオフセット情報を取得する方法の概念を説明する図である。
【図１０】図１０は本発明の一実施形態に係るオフセット情報を取得する方法の概念を説明する図である。
【図１１】図１１は本発明の一実施形態に係るオフセット情報を取得する方法の概念を説明する図である。
【図１２】図１２は本発明の一実施形態に係るオフセット情報を取得する方法を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は本発明の一実施形態に係る方位角計測装置の設置状況を説明する図である。
【図１４】図１４は本発明の一実施形態に係るオフセット情報を取得する方法の概念を説明する図である。
【図１５】図１５は本発明の一実施形態に係るオフセット情報を取得する方法を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は本発明の一実施形態に係るオフセット情報を取得する方法の概念を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。  
図１は、方位角計測装置における磁気センサの取付構造を示す透視図である。  
図１において、座標軸ｘ，ｙ，ｚは方位角計測装置１に基づくものであり、ｘ軸は方位角計測装置１の縦方向に、ｙ軸は方位計測装置１の横方向に、そしてｚ軸は方位角計測装置１の厚さ方向にそれぞれ平行である。方位角計測装置１にはｘ軸磁気センサＨＥｘ、ｙ軸磁気センサＨＥｙおよびｚ軸磁気センサＨＥｚが設けられ、ｘ軸磁気センサＨＥｘは地磁気Ｍのｘ方向成分Ｍｘを、ｙ軸磁気センサＨＥｙは地磁気Ｍのｙ方向成分Ｍｙを、そしてｚ軸磁気センサＨＥｚは地磁気Ｍのｚ方向成分Ｍｚをそれぞれ検出するよう方向を定めて配置される。【００３８】
図２は、以下の各実施形態に共通の方位角計測装置の構成を示すブロック図である。  
図２において、方位角計測装置１には、３軸磁気センサ１１、磁気センサ駆動電源部１２、マルチプレクサ部１３、増幅部１４、Ａ／Ｄ変換部１５、感度補正情報記憶部１６、感度補正計算部１７、データバッファ部１８、データ処理部１９、オフセット情報記憶部２０、オフセット補正部２１および方位角計算部２２が設けられている。【００３９】
３軸磁気センサ１１には、ｘ軸磁気センサＨＥｘ、ｙ軸磁気センサＨＥｙおよびｚ軸磁気センサＨＥｚが設けられており、それぞれ地磁気Ｍのｘ方向成分Ｍｘ、ｙ方向成分Ｍｙおよびｚ方向成分Ｍｚを検出したセンサ信号を出力するようになっている。【００４０】
磁気センサ駆動電源部１２は、ｘ軸磁気センサＨＥｘ、ｙ軸磁気センサＨＥｙおよびｚ軸磁気センサＨＥｚの動作に必要な駆動電圧を出力するようになっている。【００４１】
マルチプレクサ部１３は、ｘ軸磁気センサＨＥｘ、ｙ軸磁気センサＨＥｙおよびｚ軸磁気センサＨＥｚを切り換えるためのもので、磁気センサ駆動電源部１２の出力電圧をｘ軸磁気センサＨＥｘ、ｙ軸磁気センサＨＥｙおよびｚ軸磁気センサＨＥｚに時分割で印加し、ｘ軸磁気センサＨＥｘ、ｙ軸磁気センサＨＥｙおよびｚ軸磁気センサＨＥｚから出力されたセンサ信号を順次出力するようになっている。増幅部１４は、マルチプレクサ部１３から出力されたセンサ信号を順次増幅する。Ａ／Ｄ変換部１５は、増幅部１４によって増幅されたセンサ信号を順次Ａ／Ｄ変換し、ｘ軸地磁気測定データ、ｙ軸地磁気測定データおよびｚ軸地磁気測定データとして順次出力する。【００４２】
感度補正情報記憶部１６は、所定の感度補正情報を記憶する。感度補正計算部１７は、感度補正情報記憶部１６に記憶されている感度補正情報に基づいて、Ａ／Ｄ変換部１５から出力された地磁気計測データの感度補正を行う。【００４３】
データバッファ部１８は、感度補正計算部１７によって感度補正され、オフセット情報算出に用いる地磁気計測データを所定数保持する。【００４４】
符号１９はデータ処理部であって、データバッファ部１８内のデータに基づいて、以下に詳述する各処理を行う。ここで行われる各処理は、ＲＯＭ内に格納された所定のプログラム（例えば、図８、１２および１５に示す如き制御手順を含む）をＣＰＵが実行することによって達成される。ＲＡＭはＣＰＵの作業領域を提供する。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭは、符号１６〜１８および２０〜２２で示す構成要素が実行する機能も達成するように構成することができる。データ処理部１９は、データバッファ部１８に保持された地磁気計測データを読み出し、後述するような処理を実行してオフセット情報を算出する。【００４５】
オフセット情報記憶部２０は、データ処理部１９から出力されたオフセット情報を記憶する。【００４６】
オフセット補正部２１は、オフセット情報記憶部２０に記憶されているオフセット情報に基づいて、感度補正計算部１７によって感度補正された地磁気計測データのオフセットを補正する。【００４７】
方位角計算部２２は、オフセット補正部２１によってオフセット補正を受けた地磁気計測データに基づいて方位角を算出するようになっている。【００４８】
（第１の実施形態）
図７は、本発明の第１実施形態において誤ったオフセット情報の取得を回避する方法の概念を説明する図である。  
図７において、方位角計測装置１の向きを変化させ、その間にｘ軸地磁気測定データＳｘ、ｙ軸地磁気測定データＳｙおよびｚ軸地磁気測定データＳｚを所定のデータ取得数Ｎまで繰り返し取得する。方位角計測装置１の向きは任意に変化しているのが望ましいが、図５に示すように特定方向の軸Ｗに対する姿勢を一定に保ったまま変化する場合もあると仮定する。【００４９】
そして、繰り返し取得されたＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚの個々のデータをそれぞれＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…とし、図７に示すように、Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚの値を各軸の方向成分とする３次元空間上に配置する。【００５０】
次に、方位角計測装置１の向きが特定方向の軸Ｗに対する姿勢を一定に保ったまま変化したためにＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布しているかどうか判断する。判断方法としては、上式（７）のＣｘ，Ｃｙ，Ｃｚに関する連立一次方程式における係数項からなる行列  【００５１】
【数８】
0004489023.tif 000009
が特異行列かそれに近い行列であるか否かを判断すればよく、具体的には上式（１２）の行列式の値の絶対値｜ｄｅｔ（Ａ）｜を計算して、零に近ければＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…は特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断する。【００５２】
ここで、式（１２）の行列式の値は、数値の丸め時におこる量子化誤差など計算における誤差がない場合は必ず正になる。従って、行列式の値を計算して、零に近いあるいは負であればＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…は特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断しても良い。【００５３】
また、地磁気は、場所によって大きさが変動する。特に人工建造物の内部、周辺では地磁気の変動が大きい。上記の行列式の値は、概ね地磁気の大きさ(＝r)の６乗に比例するので、ｄｅｔ（Ａ）／ｒ６を計算して、零に近いあるいは負であればＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…は特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断しても良い。【００５４】
また、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布しているかどうか判断する別の方法として、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…から平面Ｐを推定し、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…から推定された平面Ｐまでの距離を計算し、算出された距離が所定値以下であるか否かで判断することもできる。推定する平面Ｐの式を  
ａＳｘ＋ｂＳｙ＋ｃＳｚ＋ｄ＝０          （１３）
ただし、ａ２＋ｂ２＋ｃ２＝１            （１４）
とし、上記ａ、ｂ、ｃを求める。【００５５】
また、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…から推定された平面Ｐまでの距離εは、例えば次式を用いて算出することができる。【００５６】
【数９】
0004489023.tif 000010
推定する平面Ｐの式を  
ａＳｘ＋ｂＳｙ＋ｃＳｚ＋ｄ＝０                  （Ａ）
とする。上式（Ａ）の各係数は以下のように解く。【００５７】
【数１０】
0004489023.tif 000011
とした時、【００５８】
【数１１】
0004489023.tif 000012
を計算し、最大値を探す。どの式が最大値になるかによって、それぞれ以下の連立一次方程式を解き各係数を算出する。各方程式はａ＝１、あるいはｂ＝１、あるいはｃ＝１とした時の、平面Ｐを推定する式であり、Ｄｅｔ０，Ｄｅｔ１，Ｄｅｔ２はそれぞれの係数行列の行列式に対応している。一般的に、行列式の値が大きいほど数値計算の精度が向上するため、行列式の値が最大値をとる方程式を解くことによって係数ａ，ｂ，ｃを求めている。【００５９】
Ｄｅｔ０が最大の場合（このときａ＝１）【００６０】
【数１２】
0004489023.tif 000013
Ｄｅｔ１が最大の場合（このときｂ＝１）【００６１】
【数１３】
0004489023.tif 000014
Ｄｅｔ２が最大の場合（このときｃ＝１）【００６２】
【数１４】
0004489023.tif 000015
さらに、【００６３】
【数１５】
0004489023.tif 000016
Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…の各点から推定された平面Ｐまでの距離dｉは
0004489023.tif 000017
により求められる。各点の距離ｄｉの正負は、推定された平面Ｐによって分割された二つの領域のうちどちらの領域に所属するかで異なる。すなわち、これら２つの領域に分割された領域の一方に所属する点から指定された平面Ｐへの距離ｄｉは正となり、他方に所属する点から指定された平面Ｐへの距離ｄｉは負となる。これら各点の距離ｄｉの最大値と最小値を求め(図１６)、この差が所定値以下であるか否かによって、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布しているか否か判断してもよい。【００６４】
言い換えると、指定された平面Ｐによって２つに分割された一方の領域における、指定された平面Ｐから最も離れた点と該平面Ｐとの距離の絶対値と、他方の領域における、指定された平面から最も離れた点と該平面Ｐとの距離の絶対値との和が所定値以下であるか否かによって、上記判断を行ってもよい。【００６５】
そして、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断された場合は、上式（７）の解の計算を行わないようにする。または上式（７）の解の計算が既に行われていた場合は算出された解を破棄し、オフセット情報の算出も行わないようにする。一方、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断されない場合は、上式（７）の解を計算して基準点ＯＰを推定し、その座標値からオフセットＣｘ，ＣｙおよびＣｚを得る。【００６６】
これによって、データ取得期間中に方位角計測装置の向きが任意に変化せず、特定方向の軸に対する姿勢を一定に保ったまま変化した場合に誤ったオフセット情報を取得してしまう問題を防ぐことができる。【００６７】
なお、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断された場合は、方位角計測装置１の表示部に警報を表示してもよい。これによって、方位角計測装置１の使用者は、Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚの取得において方位角計測装置１の向きを変化させる操作が不適切であったことを知ることができる。【００６８】
図８は、本発明の第１実施形態において誤ったオフセット情報の取得を回避する方法を示すフローチャートである。  
図８において、データバッファ部１８は、地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを取得しバッファに入れる。なお、ノイズの混入等により取得した地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが不適切と見なされる場合は、取得した地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚをバッファに入れなくてもよい。（ステップＳ１１）
次に、データバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが、所定のデータ取得数Ｎに達しているかを判断する。（ステップＳ１２）
データバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが所定のデータ取得数Ｎに達していない場合は、ステップＳ１１に戻る。【００６９】
一方、データバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが所定のデータ取得数Ｎに達している場合は、データ処理部１９は、データバッファ部１８から地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを所定のデータ取得数Ｎだけ読み出し、読み出した個々のデータＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布しているかどうか判断する。なお、データバッファ部１８から地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを所定のデータ取得数Ｎだけ読み出した後は、状況に応じてデータバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚのうち最も古いデータのみをクリアしてもよいし、読み出した数だけクリアしてもよい。（ステップＳ１３）
Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断される場合は、基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚの推定を中止する。なお、状況に応じてデータバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚをクリアしてもよい。（ステップＳ１４）
一方、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断されない場合は、個々のデータＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…からの距離のばらつきが最小になるような基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚを推定する。（ステップＳ１５）
そして、基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚを地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚのオフセットとしてオフセット情報記憶部２０に記憶させる。なお、ノイズの混入や環境磁場の存在等により推定した基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚが不適切と見なされる場合は、推定した基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚをオフセット情報記憶部２０に記憶させなかったり、状況に応じてデータバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚをクリアしてもよい。（ステップＳ１６）
尚、ステップ１５に相当するステップをステップ１３の前に行いまず基準点ＯＰの座標を求めてから平面Ｐの近傍に分布しているか否か判定しても差し支えない。【００７０】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態においてオフセット情報を取得する方法の概念を説明する図である。  
第１実施形態と重複する部分は説明を省略する。【００７１】
Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断された場合は、特定の平面Ｐの推定を行う。平面Ｐの推定方法は第１実施形態において記載されている方法と同様であるので説明を省略する。【００７２】
次にＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…を推定された平面Ｐへ投影し、平面Ｐ上において投影されたＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…に対する距離のばらつきが最小になるような位置を統計的手法によって算出し仮基準点ＯＣとする。【００７３】
次に仮基準点ＯＣを補正して基準点ＯＲとし、その座標値ＯＲｘ，ＯＲｙ，ＯＲｚをそれぞれオフセットＣｘ，ＣｙＣｚに相当する値として得る。補正方法としては、図１０に示すように仮基準点ＯＣを通って平面Ｐに垂直な直線Ｌ上で、以前に推定した基準点ＯＱに最も近い点をＯＲとするのが適当である。【００７４】
また図１１に示すように、平面Ｐ上に投影されたＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…から仮基準点ＯＣまでの距離の平均値ｒＣを算出して平面Ｐ上における中心ＯＣ、半径ｒＣの円周Ｃを定義し、円周Ｃからの距離が所定値Ｍに等しくなる位置ＯＲ１，ＯＲ２のいずれかを選択して基準点ＯＲとしてもよい。選択方法としては、例えば、以前に推定した基準点ＯＱに近い方を選ぶ方法がある。なおＭの値としては地磁気全磁力に相当する値を設定するのが適当である。【００７５】
一方、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断されない場合は、上式（７）の解を計算して基準点ＯＰを推定し、その座標値からオフセットＣｘ，ＣｙおよびＣｚを得る。【００７６】
これによって、データ取得期間中に方位角計測装置の向きが任意に変化せず、特定方向の軸に対する姿勢を一定に保ったまま変化した場合でも、方位角計測装置の向きが任意に変化した場合に相当するオフセット情報を得ることができる。【００７７】
なお、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断された場合は、方位角計測装置１の表示部に警報を表示してもよい。これによって、方位角計測装置１の使用者は、Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚの取得において方位角計測装置１の向きを変化させる操作が不適切であったことを知ることができる。【００７８】
図１２は、本発明の第２実施形態においてオフセット情報を取得する方法を示すフローチャートである。  
図１２において、データバッファ部１８は、地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを取得しバッファに入れる。なお、ノイズの混入等により取得した地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが不適切と見なされる場合は、取得した地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚをバッファに入れなくてもよい。（ステップＳ２１）
次に、データバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが、所定のデータ取得数Ｎに達しているかを判断する。（ステップＳ２２）
データバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが所定のデータ取得数Ｎに達していない場合は、ステップＳ２１に戻る。【００７９】
一方、データバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが所定のデータ取得数Ｎに達している場合は、データ処理部１９は、データバッファ部１８から地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを所定のデータ取得数Ｎだけ読み出し、読み出した個々のデータＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布しているかどうか判断する。なお、データバッファ部１８から地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを所定のデータ取得数Ｎだけ読み出した後は、状況に応じてデータバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚのうち最も古いデータのみをクリアしてもよいし、読み出した数だけクリアしてもよい。（ステップＳ２３）
Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断される場合は、特定の平面Ｐの推定を行う。（ステップＳ２４）
次に、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…を推定された平面Ｐへ投影し、平面Ｐ上において投影されたＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…に対する距離のばらつきが最小になるような仮基準点ＯＣの座標ＯＣｘ，ＯＣｙ，ＯＣｚを推定する。（ステップＳ２５）
次に、仮基準点ＯＣの座標ＯＣｘ，ＯＣｙ，ＯＣｚを補正して基準点ＯＲとし、その座標値ＯＲｘ，ＯＲｙ，ＯＲｚを算出する（ステップＳ２６）
そして、基準点ＯＲの座標ＯＲｘ，ＯＲｙ，ＯＲｚを地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚのオフセットとしてオフセット情報記憶部２０に記憶させる。なお、ノイズの混入や環境磁場の存在等により推定した基準点ＯＲの座標ＯＲｘ，ＯＲｙ，ＯＲｚが不適切と見なされる場合は、推定した基準点ＯＲの座標ＯＲｘ，ＯＲｙ，ＯＲｚをオフセット情報記憶部２０に記憶させなかったり、状況に応じてデータバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚをクリアしてもよい。（ステップＳ２７）
一方、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が特定の平面Ｐの近傍に分布していると判断されない場合は、個々のデータＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…からの距離のばらつきが最小になるような基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚを推定する。（ステップＳ２８）
そして、基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚを地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚのオフセットとしてオフセット情報記憶部２０に記憶させる。なお、ノイズの混入や環境磁場の存在等により推定した基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚが不適切と見なされる場合は、推定した基準点ＯＰの座標Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚをオフセット情報記憶部２０に記憶させなかったり、状況に応じてデータバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚをクリアしてもよい。（ステップＳ２９）
（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３実施形態において方位角計測装置の設置状況を説明する図である。  
図１３において、方位角計測装置１は自動車２２に設置され、垂直方向軸Ｖに対して傾斜角αで固定される。方位角計測装置１の向きの変化は自動車２２の移動によって成される。このため垂直方向軸Ｖに対する方位角計測装置１の姿勢は傾斜角αで一定に保たれる。【００８０】
図１４は、本発明の第３実施形態においてオフセット情報を取得する方法の概念を説明する図である。  
図１４において、方位角計測装置１の向きを変化させ、その間にｘ軸地磁気測定データＳｘ、ｙ軸地磁気測定データＳｙおよびｚ軸地磁気測定データＳｚを所定のデータ取得数Ｎまで繰り返し取得する。【００８１】
そして、繰り返し取得されたＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚの個々のデータをそれぞれＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…とし、図１４に示すように、Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚの値を各軸の方向成分とする３次元空間上に配置する。【００８２】
このとき、方位角計測装置１の姿勢は垂直方向軸Ｖに対して一定に保たれているため、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…は特定の平面Ｐの近傍に分布する。このため上式（７）の解を計算して基準点ＯＰを推定し、その座標値からオフセットＣｘ，ＣｙおよびＣｚを得ることは不可能である。そこで、以下の手順によりオフセットＣｘ，ＣｙＣｚに相当する値を得る。【００８３】
まず、特定の平面Ｐの推定を行う。平面Ｐの推定方法は第１実施形態において記載されている方法と同様であるので説明を省略する。  
次にＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…を推定された平面Ｐへ投影し、平面Ｐ上において投影されたＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…に対する距離のばらつきが最小になるような位置を統計的手法によって算出し仮基準点ＯＣとする。具体的な方法は第２実施形態において記載されている方法と同様であるので説明を省略する。【００８４】
次に仮基準点ＯＣを補正して基準点ＯＲとし、その座標値ＯＲｘ，ＯＲｙ，ＯＲｚをそれぞれオフセットＣｘ，ＣｙＣｚに相当する値として得る。具体的な補正方法は第２実施形態において記載されている方法と同様であるので説明を省略する。【００８５】
これによって、方位角計測装置が自動車等の移動物体に設置され、方位角計測装置の向きが特定方向の軸に対する姿勢を一定に保ったまま変化するような場合でも、方位角計測装置の向きが任意に変化した場合に相当するオフセット情報を得ることができる。【００８６】
尚、自動車等の移動体に設置され、設置姿勢が概略一定を保っている場合は、補正基準点ＯＲを求めないで、仮基準点ＯＣの座標をそのままオフセットＣｘ，Ｃｙ，Ｃｚにしても良い。何故なら、仮基準点ＯＣは特定の平面Ｐの法線方向に大きな誤差を含んでいる時があるが、この誤差は方位角の計算精度には影響しない。【００８７】
図１５は、本発明の第３実施形態においてオフセット情報を取得する方法を示すフローチャートである。  
図１５において、データバッファ部１８は、地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを取得しバッファに入れる。なお、ノイズの混入等により取得した地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが不適切と見なされる場合は、取得した地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚをバッファに入れなくてもよい。（ステップＳ３１）
次に、データバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが、所定のデータ取得数Ｎに達しているかを判断する。（ステップＳ３２）
データバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが所定のデータ取得数Ｎに達していない場合は、ステップＳ３１に戻る。【００８８】
一方、データバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚが所定のデータ取得数Ｎに達している場合は、データ処理部１９は、データバッファ部１８から地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを所定のデータ取得数Ｎだけ読み出し、読み出した個々のデータＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…が近傍に分布する特定の平面Ｐの推定を行う。なお、データバッファ部１８から地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚを所定のデータ取得数Ｎだけ読み出した後は、状況に応じてデータバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚのうち最も古いデータのみをクリアしてもよいし、読み出した数だけクリアしてもよい。（ステップＳ３３）
次に、Ｐ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…を推定された平面Ｐへ投影し、平面Ｐ上において投影されたＰ１（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ），Ｐ２（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ），Ｐ３（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｙ，Ｓ３ｚ），…に対する距離のばらつきが最小になるような仮基準点ＯＣの座標ＯＣｘ，ＯＣｙ，ＯＣｚを推定する。（ステップＳ３４）
次に、仮基準点ＯＣの座標ＯＣｘ，ＯＣｙ，ＯＣｚを補正して基準点ＯＲとし、その座標値ＯＲｘ，ＯＲｙ，ＯＲｚを算出する（ステップＳ３５）
そして、基準点ＯＲの座標ＯＲｘ，ＯＲｙ，ＯＲｚを地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚのオフセットとしてオフセット情報記憶部２０に記憶させる。なお、ノイズの混入や環境磁場の存在等により推定した基準点ＯＲの座標ＯＲｘ，ＯＲｙ，ＯＲｚが不適切と見なされる場合は、推定した基準点ＯＲの座標ＯＲｘ，ＯＲｙ，ＯＲｚをオフセット情報記憶部２０に記憶させなかったり、状況に応じてデータバッファ部１８に保持されている地磁気測定データＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚをクリアしてもよい。（ステップＳ３６）
尚、自動車等の移動体に設置され、設置姿勢が概略一定を保っている場合は、補正基準点ＯＲを求めないで、仮基準点ＯＣの座標をそのままオフセットとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
地磁気検出方式による方位角計測装置では、磁気センサの周辺にスピーカなどの着磁された部品が配置された場合、着磁された部品から漏れる磁場によって磁気センサの出力にオフセットが発生する。従って、オフセットによって方位角の計算に誤差が生じることを防ぐために、オフセットのキャリブレーションを行うことが必要である。【００９０】
本発明は、このキャリブレーションを行うために必要なオフセット情報の取得を、様々な状況において簡単に行うことのできる方位角計測装置を提供する。
【図１】
0004489023.tif 000018
【図２】
0004489023.tif 000019
【図３】
0004489023.tif 000020
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004489023.tif 000023
【図７】
0004489023.tif 000024
【図８】
0004489023.tif 000025
【図９】
0004489023.tif 000026
【図１０】
0004489023.tif 000027
【図１１】
0004489023.tif 000028
【図１２】
0004489023.tif 000029
【図１３】
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【図１４】
0004489023.tif 000031
【図１５】
0004489023.tif 000032
【図１６】
0004489023.tif 000033