(57)【要約】【課題】磁界強度が変化する場合であってもオフセットを精度よく算出することができる磁気センサ制御装置、方法及びプログラムを提供する。【解決手段】３次元磁気センサから順次出力される、３成分を有する複数の磁気データを順次入力する入力手段と、２つの前記磁気データに対応する２点の垂直二等分面を、２つ１組の前記磁気データ毎に算出する垂直二等分面算出手段と、複数の前記垂直二等分面を記憶する記憶手段と、前記記憶手段によって記憶されている複数の前記垂直二等分面が集合している領域を統計的手法により１つの点で近似し、前記１つの点に基づいて前記磁気データのオフセットを設定する設定手段と、を備える磁気センサ制御装置。【選択図】図１
2007225332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元磁気センサから順次出力される、３成分を有する複数の磁気データを順次入力する入力手段と、
２つの前記磁気データに対応する２点の垂直二等分面を、２つ１組の前記磁気データ毎に算出する垂直二等分面算出手段と、
複数の前記垂直二等分面を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段によって記憶されている複数の前記垂直二等分面が集合している領域を統計的手法により１つの点で近似し、前記１つの点に基づいて前記磁気データのオフセットを設定する設定手段と、
を備える磁気センサ制御装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記記憶手段によって記憶された複数の前記垂直二等分面を用いた最小二乗法により前記１つの点を算出する、
請求項１に記載の磁気センサ制御装置。
【請求項３】
予め決められた所定距離以上離れた２点に対応する２つ１組の前記磁気データを入力順に組み合わせて選抜する選抜手段をさらに備え、
前記垂直二等分面算出手段は、選抜された各組の前記磁気データからそれぞれ前記垂直二等分面を算出する、
請求項１又は２に記載の磁気センサ制御装置。
【請求項４】
前記記憶手段を管理する管理手段をさらに備え、
前記管理手段は、既に記憶されている前記垂直二等分面の１つと新たに算出された前記垂直二等分面とのなす全ての角が予め決められた所定の角度以上である場合、新たに算出された前記垂直二等分面を前記記憶手段に記憶させる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気センサ制御装置。
【請求項５】
前記記憶手段を管理する管理手段をさらに備え、
前記管理手段は、既に記憶されている全ての前記垂直二等分面と新たに算出された前記垂直二等分面とのなす全ての角が予め決められた所定の角度以上である場合、新たに算出された前記垂直二等分面を前記記憶手段に記憶させる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気センサ制御装置。
【請求項６】
前記記憶手段を管理する管理手段をさらに備え、
前記管理手段は、特定の点を中心とする単位球の球面を略同一面積に区分する区画毎に、前記垂直二等分面と垂直でかつ前記特定の点を始点とする単位ベクトルの終点が前記区画に包含される一定数以下の前記垂直二等分面を、前記記憶手段に記憶させる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気センサ制御装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気センサ制御装置と、
前記３次元磁気センサと、
を備える磁気測定装置。
【請求項８】
３次元磁気センサから順次出力される、３成分を有する複数の磁気データを順次入力し、
２つの前記磁気データに対応する２点の垂直二等分面を、２つ１組の前記磁気データ毎に算出し、
複数の前記垂直二等分面を記憶し、
記憶されている複数の前記垂直二等分面が集合している領域を統計的手法により１つの点で近似し、前記１つの点に基づいて前記磁気データのオフセットを設定する、
ことを含むオフセット設定方法。
【請求項９】
３次元磁気センサから順次出力される、３成分を有する複数の磁気データを順次入力する入力手段と、
２つの前記磁気データに対応する２点の垂直二等分面を、２つ１組の前記磁気データ毎に算出する垂直二等分面算出手段と、
複数の前記垂直二等分面を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段によって記憶されている複数の前記垂直二等分面が集合している領域を統計的手法により１点で近似し、前記１つの点に基づいて前記磁気データのオフセットを設定する設定手段と、
してコンピュータを機能させるオフセット設定プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のオフセット設定プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気センサ制御装置、磁気測定装置、並びにオフセット設定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体に搭載され、地磁気の方向を検出する３次元磁気センサが知られている。一般に３次元磁気センサは、互いに直交する３方向の成分として磁界ベクトルを検出するための３つの磁気センサモジュールを備えている。３次元磁気センサの出力である磁気データを成分とするベクトルの方向と大きさが、３次元磁気センサが検出している磁界の方向と大きさである。３次元磁気センサの出力に基づいて地磁気の方向又は大きさを特定するとき、その出力には移動体の着磁成分と磁気センサ自体の測定誤差が含まれている。従ってそれらを打ち消すために３次元磁気センサの出力を補正する処理が必要である。この補正処理の操作値はオフセットと呼ばれている。オフセットは３次元磁気センサが検出している移動体の着磁による磁界ベクトルを磁気センサの測定誤差を含んで表しており、３次元磁気センサの出力である磁気データからオフセットが引き算されることによって移動体の着磁成分と磁気センサの測定誤差が一括して打ち消される。３次元座標空間において、磁気データを成分とする点は所定の球面に沿ってプロットされる。その球面の中心を求めることによってオフセットを算出することができる。オフセットを求める処理はキャリブレーションと呼ばれている。
【０００３】
ところで、オフセットを算出するために必要な磁気データを測定しても、３次元磁気センサ自体の測定誤差、測定期間中の磁界の変動、３次元磁気センサの出力をディジタル値で取り出す際の計算誤差等により、磁気データを成分とする点の集合は完全な球面にはならない。特許文献１には、取得した複数の磁気データを成分とする複数の点からの距離のばらつきが最小になる点を統計的手法によって推定することが記載されている。３次元磁気センサでは、平面上で移動体を意識的に回転させる操作をユーザに強いることなくキャリブレーションが可能であるため、キャリブレーション中に移動体をどのように動かすべきかという案内をユーザにする必要がない。したがって、キャリブレーション中に移動体が存在している磁界強度が変動することは十分に予見される。例えばユーザが歩行中に測定された磁気データを成分とする点の集合は、測定誤差等を除外すると理論的には各磁気データが測定された時点の磁界強度と対応する大きさを半径とする球面上にあり、同一半径の球面上には分布しない。そのため、特許文献１による方法では、球の中心と推定される位置の誤差も大きくなるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００４−００３４７６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、磁界強度が変動する場合であってもオフセットを精度よく設定することができる磁気センサ制御装置、磁気測定装置、並びにオフセット設定方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するための磁気センサ制御装置は、３次元磁気センサから順次出力される、３成分を有する複数の磁気データを順次入力する入力手段と、２つの前記磁気データに対応する２点の垂直二等分面を、２つ１組の前記磁気データ毎に算出する垂直二等分面算出手段と、複数の前記垂直二等分面を記憶する記憶手段と、前記記憶手段によって記憶されている複数の前記垂直二等分面が集合している領域を統計的手法により１つの点で近似し、前記１つの点に基づいて前記磁気データのオフセットを設定する設定手段と、を備える。
球面上に存在する２点の垂直二等分面は、その球の中心を通る。磁界強度が異なる場所で磁気データを入力すると、それらの磁気データに対応する点は、測定誤差を除外すると理論的には磁界強度と対応する大きさを半径とする球面上に存在する。入力された２つ１組の磁気データ毎に複数の垂直二等分面を算出する構成では、各垂直二等分面を算出するための各組の磁気データがほぼ同一の磁界強度で入力されたものであれば、算出された各垂直二等分面は、それぞれの磁気データが入力された時点の磁界強度に半径が対応する同心球の中心付近を通る。したがって、それらの垂直二等分面が集合している領域を統計的手法により１つの点で近似し、その点に基づいてオフセットを設定することにより、求めたい真のオフセットとの誤差が小さいオフセットを設定することができる。
【０００７】
（２）前記設定手段は、前記記憶手段によって記憶された複数の前記垂直二等分面を用いた最小二乗法により前記１つの点を算出してもよい。
【０００８】
（３）上記目的を達成するための磁気センサ制御装置は、予め決められた所定距離以上離れた２点に対応する２つ１組の前記磁気データを入力順に組み合わせて選抜する選抜手段をさらに備え、前記垂直二等分面算出手段は、選抜された各組の前記磁気データからそれぞれ前記垂直二等分面を算出してもよい。
予め決められた所定距離以上離れた２点に対応する２つ１組の磁気データを選抜し、垂直二等分面を算出することにより、３次元磁気センサ自体の測定誤差や３次元磁気センサの出力をディジタル値で取り出す際の計算誤差等の影響によって、算出される垂直二等分面と真のオフセットとの誤差を小さくすることができる。２つ１組の磁気データを入力順に組み合わせて選抜し、垂直二等分面を算出することにより、入力順が遠い２点の垂直二等分面を算出する場合と比較して、入力間隔の時間差が少ないため磁界強度の変化の影響を受けにくく、したがって算出される垂直二等分面と真のオフセットとの誤差を小さくすることができる。
【０００９】
（４）前記記憶手段を管理する管理手段をさらに備え、前記管理手段は、既に記憶されている前記垂直二等分面の１つと新たに算出された前記垂直二等分面とのなす全ての角が、予め決められた所定の角度以上である場合、新たに算出された前記垂直二等分面を前記記憶手段に記憶させてもよい。
既に記憶されている垂直二等分面の１つと新たに算出された垂直二等分面とのなす全ての角が、予め決められた所定の角度以上である場合にのみ、新たに算出された垂直二等分面を統計計算の母集団要素として選抜することにより、統計的手法を用いて求めるオフセットの誤差を小さくすることができる。なぜなら例えば２つの垂直二等分面を例にすると、それぞれの垂直二等分面と真のオフセットに対応する点との距離が小さくても２つの垂直二等分面が平行に近ければ２つの垂直二等分面の共有線は真のオフセットに対応する点から遠くなるためである。したがって、統計処理の母集団としてそのような垂直二等分面が含まれると、オフセットの誤差が大きくなるためである。尚、二平面のなす全ての角とは、二平面のなす４つの角の全てを指す。
【００１０】
（５）前記記憶手段を管理する管理手段をさらに備え、前記管理手段は、既に記憶されている全ての前記垂直二等分面と新たに算出された前記垂直二等分面とのなす全ての角が、予め決められた所定の角度以上である場合、新たに算出された前記垂直二等分面を前記記憶手段に記憶させてもよい。
既に記憶されている垂直二等分面の全てと新たに算出された垂直二等分面とのなす全ての角が、予め決められた所定の角度以上である場合にのみ新たに算出された垂直二等分面を統計計算の母集団要素として選抜することにより、統計的手法を用いて求めるオフセットの誤差を小さくすることができる。なぜなら例えば２つの垂直二等分面を例にすると、それぞれの垂直二等分面と真のオフセットに対応する点との距離が小さくても２つの垂直二等分面が平行に近ければ２つの垂直二等分面の共有線は真のオフセットに対応する点から遠くなるためである。したがって、統計処理の母集団としてそのような垂直二等分面が含まれると、オフセットの誤差が大きくなるためである。尚、二平面のなす全ての角とは、二平面のなす４つの角の全てを指す。
【００１１】
（６）前記記憶手段を管理する管理手段をさらに備え、前記管理手段は、特定の点を中心とする単位球の球面を略同一面積に区分する区画毎に、前記垂直二等分面と垂直でかつ前記特定の点を始点とする単位ベクトルの終点が前記区画に包含される一定数以下の前記垂直二等分面を、前記記憶手段に記憶させてもよい。
特定の点を中心とする単位球の球面を略同一面積に区分する区画毎に、垂直二等分面と垂直でかつ特定の点を始点とする単位ベクトルの終点が区画に包含される一定数以下の前記垂直二等分面を記憶させる構成では、垂線の方向が特定の方向に偏った複数の垂直二等分面で統計処理の母集団が構成されないため、そのような母集団を用いた統計的手法により求めたオフセットの誤差を小さくすることができる。
【００１２】
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、又はそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
本実施形態では、３次元磁気センサの出力に含まれる、それが搭載されている移動体の着磁成分と磁気センサ自体の測定誤差を打ち消すためのオフセットを求める。オフセットを求めるためには、３次元磁気センサの出力である磁気データを成分とするベクトル空間内の無数の点の集合を球面として近似する。この球面を方位球の球面というものとする。また測定誤差等のない理想的な３次元磁気センサの出力である磁気データを成分とするベクトル空間内の無数の点の集合を真の方位球の球面というものとする。真の方位球の半径は磁界強度と対応する。本実施形態では、方位球の中心点の成分がオフセットとして算出される。
【００１４】
１．ハードウェア構成
図２は本発明が適用される移動体の一例である携帯型電話機１の外観を示す模式図、図３は携帯型電話機１のブロック図である。携帯型電話機１には３次元磁気センサ４が搭載されている。３次元磁気センサは互いに直交するｘ、ｙ、ｚの３方向の磁界のベクトル成分を検出することによって磁界の方向および強さを検出する。ディスプレイ５には、文字や画像の各種情報が表示される。例えばディスプレイ５には、地図と方位を示す矢印や文字が表示される。
【００１５】
制御部４５は、ＣＰＵ４０とＲＯＭ４２とＲＡＭ４４とを備えている所謂コンピュータであって、磁気センサ制御装置を構成している。ＣＰＵ４０は、携帯型電話機１の全体制御を司るプロセッサである。ＲＯＭ４２は、ＣＰＵ４０によって実行される磁気センサ制御プログラムや、移動体の機能を実現するための種々のプログラム、例えばナビゲーションプログラムが格納されている、不揮発性の記憶媒体である。磁気センサ制御プログラムは、３次元磁気センサ４から出力される磁気データに基づいてナビゲーションプログラム等に方位データを提供するためのプログラムである。方位データは地磁気の方向を示す２次元ベクトルデータである。尚、方位データは３次元ベクトルデータとしてナビゲーションプログラムに提供されてもよい。磁気センサ制御プログラムのモジュール群にはオフセット設定プログラムが含まれている。オフセット設定プログラムは３次元磁気センサ４から出力される磁気データを補正するためのオフセットを設定するプログラムである。ＣＰＵ４０が磁気センサ制御プログラムを実行するとき、ＣＰＵ４０、ＲＡＭ４４及びＲＯＭ４２は磁気センサ制御装置として機能する。ナビゲーションプログラムは、現在地から目的地までの周辺地図を表示する周知のプログラムである。地図の認識のし易さから、地図は現実の方位に地図上の方位が一致するように画面表示される。したがって例えば、携帯型電話機１が回転すると、ディスプレイ５に表示される地図は地面に対して回転しないようにディスプレイ５に対して回転する。このような地図の表示処理に方位データが用いられる。もちろん、方位データは、単に方位を文字や矢印で表示するためにのみ用いられてもよい。ＲＡＭ４４はＣＰＵ４０の処理対象となるデータを一時的に保持する揮発性の記憶媒体である。種々のプログラムは、その一部又は全部をネットワークを介した通信によってＲＯＭ４２に格納される構成であってもよい。尚、磁気センサ制御装置と３次元磁気センサ４とを１チップの磁気測定装置として構成することもできる。
【００１６】
アンテナ１３、ＲＦ部１０、変復調部１２及びＣＤＭＡ部１４は、基地局と携帯型電話機１とでＣＤＭＡ方式の通信を行うための回路である。
音声処理部１８は、マイクロホン１６から入力されるアナログ音声信号のＡＤ変換、スピーカ５０にアナログ音声信号を出力するためのＤＡ変換を行う回路である。
ＧＰＳ受信部２０は、アンテナ２１で受信されたＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を処理し、現在位置の緯度経度を出力する回路である。
キー入力部４８は、文字入力キーを兼ねたダイヤルキー、カーソルキー等を備える。
電子撮像部５２は、図示しない光学系、撮像素子、ＡＤ変換器等で構成されている。
表示部５４は、ＬＣＤ等のディスプレイ５、図示しない表示制御回路等で構成され、携帯型電話機１の動作モードに応じた各種画面を表示する。
報知部５８は、図示しない音源回路、着信音スピーカ、バイブレータ、ＬＥＤ等を備え、着信をユーザに報知する。
【００１７】
図４は、３次元磁気センサ４の概略内部構成図である。３次元磁気センサ４は、地磁気による磁界ベクトルのｘ方向成分、ｙ方向成分、ｚ方向成分をそれぞれ検出するためのｘ軸センサ３０とｙ軸センサ３２とｚ軸センサ３４とを備えている。ｘ軸センサ３０、ｙ軸センサ３２、ｚ軸センサ３４は、いずれも巨大磁気抵抗効果素子、ホール素子等で構成され、指向性のある１次元磁気センサであればどのようなものであってもよい。ｘ軸センサ３０、ｙ軸センサ３２およびｚ軸センサ３４は、それぞれの感度方向が互いに直交するように固定されている。ｘ軸センサ３０、ｙ軸センサ３２、ｚ軸センサ３４、温度センサ３６の出力は、切換部２４によって択一的に選択され増幅器２５で増幅された後にＡ／Ｄ変換器２６によってＡＤ変換される。ｘ軸センサ３０、ｙ軸センサ３２、ｚ軸センサ３４、温度センサ３６の出力に対応するｘ軸磁気データ、ｙ軸磁気データ、ｚ軸磁気データ、温度データは、磁気センサＩ／Ｆ２７によってバス１１に出力される。温度データはオフセットの設定に用いたり、ｘ軸磁気データ、ｙ軸磁気データ、ｚ軸磁気データのそれぞれの温度補正に用いることが可能である。ｘ軸磁気データ、ｙ軸磁気データ及びｚ軸磁気データの３成分で構成される３次元磁気センサ４の出力データを磁気データというものとする。
【００１８】
２．第一のオフセット設定方法
図１は、オフセット設定処理の流れを示すフローチャートである。図１に示す処理は、オフセットの更新要求が発生するとＣＰＵ４０によって実行される処理である。オフセットの更新要求は、例えば着信時、一定時間経過毎、あるいはユーザによるナビゲーションプログラム起動時等に発生するものである。
はじめに、ＲＡＭ４４に記憶されている垂直二等分面群と記憶面数とが初期化される（ステップＳ１００）。具体的には、１つの垂直二等分面は、平面の方程式をａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０とすると、各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄの値が対応する変数に格納されることによってＲＡＭ４４に記憶されている。ＲＡＭ４４には、所定個数の垂直二等分面を記憶するための各係数を格納する変数が用意される。記憶面数は、このようにしてＲＡＭ４４に記憶されている垂直二等分面の個数を格納する変数である。ステップＳ１００では、ＲＡＭ４４に記憶されている垂直二等分面群の各変数の値が破棄され、記憶面数が格納されている変数が０に初期化される。
【００１９】
ステップＳ１０２では、磁気データが制御部４５に入力され、入力された磁気データがｐ1に設定される。磁気データは、ｘｙｚの３成分を有する座標としてデータ構造体ｐ1に格納されることによってＲＡＭ４４に記憶され、ベクトル空間における特定の点の位置を示す。
ステップＳ１０４では、磁気データが制御部４５に入力され、入力された磁気データがｐ2に設定される。磁気データは、ｘｙｚの３成分を有する座標としてデータ構造体ｐ2に格納されることによってＲＡＭ４４に記憶され、ベクトル空間における特定の点の位置を示す。
ステップＳ１０６では、ｐ1とｐ2との距離が所定距離以上であるか判定される。ｐ1とｐ2との距離が所定距離以上離れていない場合は、ステップＳ１０４に戻り、磁気データ（ｐ2）が入力される。ｐ1とｐ2との距離が所定距離以上離れていない場合に、ステップＳ１０２に戻って再度２つの磁気データを取得するのではなくステップＳ１０４で２点目だけを取得するのは、携帯型電話機１本体の向きがゆっくりとしか変化しない場合、３次元磁気センサ４から順次入力された２つの磁気データの距離が所定距離以上にならないため、１組の磁気データをなかなか選抜できなくなることを回避するためである。
【００２０】
図５は入力された磁気データに対応する点とそれらの点の垂直二等分面を示す図である。簡略化のため平面図で説明する。図５において磁気データの入力順は、ｐ1、ｐ2、ｐ1′、ｐ2′であるとする。図５（Ａ）のｆ1はｐ1とｐ2の垂直二等分面、ｆ2はｐ1′とｐ2′の垂直二等分面である。垂直二等分面を算出するための２点がほぼ同一の磁界強度で取得された場合、ｆ1とｆ2は真のオフセット付近を通過する。
ｐ1とｐ2の距離が近すぎる場合、３次元磁気センサ４自体の測定誤差や３次元磁気センサ４の出力をディジタル値で取り出す際の計算誤差等の影響によって真のオフセットに対応する点を中心とする方位球の球面からｐ1とｐ2がわずかに離れるだけでｐ1とｐ2の垂直二等分面と真のオフセットに対応する点との距離が大きく離れるため（図５（Ａ）の一点鎖線ｆ3参照）、その垂直二等分面を用いてオフセットを算出すると、算出されたオフセットと真のオフセットとの誤差が大きくなる。ステップＳ１０６の処理では、あまりに近い２点の垂直二等分面がオフセットの設定に用いられることがないように、入力された磁気データが選抜される。またステップＳ１０６の処理では、垂直二等分面を算出するための磁気データが入力順に組み合わせられるため、１つの垂直二等分面が求まる１組の磁気データに対応する磁界強度の差を低減することができる。したがって、そのようにして求めた垂直二等分面を用いてオフセットを算出することにより、精度良くオフセットを設定することができる。これに対し、図５（Ｂ）に示すように入力順があまりに遠い２点の垂直二等分面を算出する場合、算出される垂直二等分面と真のオフセットに対応する点との距離が大きくなる垂直二等分面が算出されるおそれがある。図５（Ｂ）でｆ4はｐ1とｐ1′の垂直二等分面、ｆ5はｐ2とｐ2′の垂直二等分面を表している。
【００２１】
ステップＳ１０８では、取得した２点の座標から垂直二等分面が算出される。ｐ1及びｐ2の座標をそれぞれ、ｐ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1）、ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2）とすると、ｐ1，ｐ2の垂直二等分面は、次式（１）で表される。
【数１】
2007225332.tif 000003
【００２２】
上式をａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０の形に変形すると、ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ以下の式（２）で表される。
【数２】
2007225332.tif 000004
【００２３】
ステップＳ１１０では、垂直二等分面管理処理が実行される。
図６は、垂直二等分面管理処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ２００では、記憶面数が０であるか判定される。ＲＡＭ４４に垂直二等分面が１つも記憶されていない場合は、ステップＳ２０４の処理に進む。
ステップＳ２０２では、直前に算出された垂直二等分面と、新たに算出された垂直二等分面とのなす角が所定角度以上であるか判定される。２平面のなす角を求めることは、それぞれの平面の垂線ベクトルのなす角を求めることと等価である。したがって、今回算出された垂直二等分面ａ1ｘ＋ｂ1ｙ＋ｃ1ｚ＋ｄ1＝０と、前回算出された垂直二等分面ａ2ｘ＋ｂ2ｙ＋ｃ2ｚ＋ｄ2＝０と、それらのなす角θの関係は、以下の式（３）の通りである。
【数３】
2007225332.tif 000005
【００２４】
したがって、二平面のなす角θが所定値α（α＜π／２）より大きいかを判定するためには、以下の式（４）の関係が成立しているか否かを計算により判定すればよい。
【数４】
2007225332.tif 000006
【００２５】
直前に記憶された垂直二等分面と新たに算出された垂直二等分面とのなす全ての角が、予め決められた所定の角度以上である場合にのみ、新たに算出された垂直二等分面を統計計算の母集団要素として選抜することにより、統計的手法を用いて求めるオフセットの誤差を小さくすることができる。なぜなら例えば２つの垂直二等分面を例にすると、それぞれの垂直二等分面と真のオフセットに対応する点との距離が小さくても２つの垂直二等分面が平行に近ければ２つの垂直二等分面の共有線は真のオフセットに対応する点から遠くなるためである。したがって、統計処理の母集団としてそのような垂直二等分面が含まれると、オフセットの誤差が大きくなるからである。
【００２６】
尚、ステップＳ２０２で新たに算出された垂直二等分面とのなす角を判定するための対象は、直前に記憶された垂直二等分面であってもよいし、直前に記憶されたもの以外の既に記憶されている垂直二等分面のうちの一つであってもよいし、既にＲＡＭ４４に記憶されている垂直二等分面の全てであってもよい。既に記憶されている垂直二等分面の一つとのなす角を判定する場合は、既に記憶されている垂直二等分面の全てと新たに算出された垂直二等分面とのなす角度を全て求める場合と比較して、必要となる計算量が少ないため速く垂直二等分面を記憶させることができる。既に記憶されている垂直二等分面の全てと新たに算出された垂直二等分面とのなす角を判定対象とする場合、特定の方向に偏った複数の垂直二等分面で統計処理の母集団が構成されないため、そのような母集団を用いた統計的手法により求めたオフセットの誤差を小さくすることができる。
【００２７】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２の条件を満たしている場合、新たに算出された垂直二等分面がＲＡＭ４４に記憶される。
ステップＳ２０６では、記憶面数がインクリメントされる。
ステップＳ１１２では、記憶面数が所定個数（Ｎ個）であるか判定される。尚、オフセット更新要求発生から所定時間が経過したことを判定条件としてもよい。
【００２８】
ステップＳ１１４では、ＲＡＭ４４に記憶されている複数の垂直二等分面が集合する領域が最小二乗法を用いて１つの点で近似され、近似点の座標成分がオフセットとして設定される。具体的にはＲＡＭ４４に記憶されたＮ個の垂直二等分面の方程式をａｉｘ＋ｂｉｙ＋ｃｉｚ＋ｄｉ＝０（但しｉは１からＮ）とし、近似点の座標成分を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とすると、次式（５）を変数Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれで偏微分した式（６）の偏導関数が０になるＸ，Ｙ，Ｚを求めることで複数の垂直二等分面が集合する領域を１つの点で近似することができる。
【数５】
2007225332.tif 000007
【数６】
2007225332.tif 000008
【００２９】
式（６）の３式は次式（７）に書き直すことができる。
【数７】
2007225332.tif 000009
したがってこの３元１次連立方程式を解くことにより、Ｘ，Ｙ，Ｚを求めることができる。ただし、
【数８】
2007225332.tif 000010
とする。
【００３０】
求められたＯ′（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を式（５）に代入して求められる誤差εが予め決められた所定値以上である場合、ＲＡＭ４４に記憶されているＮ個の垂直二等分面が集合する領域が狭い範囲に集中していないことを意味するので、求められた点Ｏ′（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいてオフセットを設定することをキャンセルして、再度ステップＳ１００に戻るようにしてもよい。
【００３１】
３．第二のオフセット設定方法
本発明を適用した第二のオフセット設定方法が第一のオフセット設定方法と異なる点は垂直二等分面管理処理である。
図７及び図８は第二のオフセット設定方法に係る垂直二等分面管理処理を説明するための模式図である。オフセット設定プログラムは、図７に示すように半径１の単位球２００の球面を略同一面積の複数の区画に区分し、統計処理の母集団を構成する垂直二等分面を区画毎に蓄積する。具体的には例えば、各区画が略同一面積となるように、原点を中心とする単位球Ｅの球面をｘｙ平面に平行な面で複数個に分割し、分割された各領域（ｚ軸と交わる領域を除く）をｚ軸に平行な平面で放射状にさらに分割し、分割された各領域をそれぞれ１つの区画とする。オフセット設定プログラムは各区画の範囲を規定するデータを有する。区画ｎの範囲を規定するデータは区画の端点Ｍn1，Ｍn2，Ｍn3，Ｍn4のｘｙｚ成分で表される。
【００３２】
図９は、第二のオフセット設定方法に係る垂直二等分面管理処理の流れを示すフローチャートである。図９に示す処理は、オフセット設定プログラムが制御部４５によって実行されることによって進行する。
ステップＳ３００では、新たに算出された垂直二等分面に垂直で、単位球の中心を始点とする単位ベクトルの終点を包含する区画に対応付けて記憶されている垂直二等分面がないかどうか判定される。具体的には、図８に示すように、図示しない方位球の球面上の２点から新たに算出された垂直二等分面ｆ1をａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０とすると、垂直二等分面ｆ1の垂線ベクトルｖ1の成分は（ａ，ｂ，ｃ）で表される。垂線ベクトルｖ1（ａ，ｂ，ｃ）を単位長さに正規化することにより、単位ベクトルｅ1の終点を算出することができる。具体的には例えば、単位ベクトルｅ1の終点（ａ′，ｂ′，ｃ′）が単位球Ｅの区画ｎに包含されるとき、Ｍn3ｚ＜ｃ≦Ｍn1ｚかつＭn1ｙ／Ｍn1ｘ＜ｂ／ａ≦Ｍn2ｙ／Ｍn2ｘが満たされる。この関係を満たす区画ｎに対応付けて垂直二等分面が記憶されているか否かが判定される。尚、一つの平面においてその垂線ベクトルは互いに逆向きの２種類存在する。単位ベクトルの終点が包含される区画が異なっているためにほぼ同一の傾きの垂直二等分面ｆ2が重複して記憶されないようにするために、単位球Ｅの半分の区画を使用するようにしてもよい。具体的には例えば、単位球Ｅのｚ成分が正である半球部分を使用することとして、垂線ベクトルｖ2が単位長さに正規化された単位ベクトルｅ2のｚ成分が負であるとき、原点を中心とした点対称の向きに変換しその終点が包含される区画に対応付けて垂直二等分面が既に記憶されているか判定するようにしてもよい。
【００３３】
ステップＳ３０２では、対応する区画に対応付けて垂直二等分面が既に記憶されていなければ、新たに算出された垂直二等分面がその区画に対応付けて記憶される。
ステップＳ３０４では、記憶面数がインクリメントされる。
本実施形態では、各区画に対応付けて記憶できる垂直二等分面の数を１つに限定しているが、各区画に対応付けて記憶できる垂直二等分面は複数であってもよい。ステップＳ１１２の条件がＹ判定のとき、各区画に垂直二等分面が満遍なく記憶されている。それらの垂直二等分面を用いて統計的手法で方位球の中心を算出することにより、求めたオフセットと真のオフセットとの誤差を小さくすることができる。なぜなら例えば２つの垂直二等分面を例にすると、それぞれの垂直二等分面と真のオフセットに対応する点との距離が小さくても２つの垂直二等分面が平行に近ければ２つの垂直二等分面の共有線は真のオフセットに対応する点から遠くなるためである。したがって、統計処理の母集団としてそのような垂直二等分面が含まれると、オフセットの誤差が大きくなるためである。また、本実施形態によると、傾きに偏りのない垂直二等分面を記憶するために、既に算出されている垂直二等分面の全てと新たに算出された垂直二等分面とのなす角度を全て求める必要がないため、必要となる計算量が少なく、速く垂直二等分面を記憶させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例に係るフローチャート。
【図２】本発明の実施例に係る模式図。
【図３】本発明の実施例に係るハードウェアブロック図。
【図４】本発明の実施例に係る３次元磁気センサの概略内部構成図。
【図５】本発明の実施例に係る模式図。
【図６】本発明の実施例に係るフローチャート。
【図７】本発明の実施例に係る模式図。
【図８】本発明の実施例に係る模式図。
【図９】本発明の実施例に係るフローチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１：携帯型電話機、４：３次元磁気センサ、５：ディスプレイ、１０：ＲＦ部、１１：バス、１２：変復調部、１３：アンテナ、１４：ＣＤＭＡ部、１６：マイクロホン、１８：音声処理部、２０：ＧＰＳ受信部、２１：アンテナ、２４：切換部、２５：増幅器、３０：Ｘ軸センサ、３２：Ｙ軸センサ、３４：Ｚ軸センサ、３６：温度センサ、４０：ＣＰＵ（入力手段、垂直二等分面算出手段、記憶手段、設定手段、選抜手段、管理手段）、４４：ＲＡＭ（記憶手段）、４５：制御部（磁気センサ制御装置）、４８：キー入力部、５０：スピーカ、５２：電子撮像部、５４：表示部、５８：報知部、２００：単位球、２０１：区画、２０４：単位ベクトル
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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