(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３軸の地磁気Ｈ(ｘ，ｙ，ｚ)を検出する３軸磁気センサとピッチおよびロールの傾斜角ｋ(ｐ，ｒ)を検出する２軸傾斜センサを用いた電子磁気センサであって、
所定の角度だけ旋回する間に前記両センサで検出したデータを記憶する記憶手段を備え、
前記記憶手段のデータに基づき、ｚ軸の地磁気データを各方位で一定にするように補正し、ｘ,ｙ軸の地磁気がなす出力円を楕円から円に正規化するように補正し、正規化された出力円の中心を原点に移動し、傾斜角と水平方向の誤差(残差)から得られるｚ軸のオフセット値ｈzを求めて、測定モード時に検出される磁気データＨ(ｘ，ｙ，ｚ)を段階的に補正するとともに、この測定モード時に検出した傾斜角ｋを用いて磁気方位θｍを出力することを特徴とする電子磁気コンパス。
【請求項２】
３軸の地磁気Ｈ(ｘ，ｙ，ｚ)を検出する３軸磁気センサとピッチおよびロールの傾斜角ｋ(ｐ，ｒ)を検出する２軸傾斜センサを用いた電子磁気センサであって、
所定の角度だけ旋回する間に前記両センサで検出したデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段のデータに基づき、ｚ軸の地磁気データを各方位で一定にするための補正係数Ｓ１、ｘ,ｙ軸の地磁気がなす出力円を楕円から円に正規化するための補正係数Ｓ２、正規化された出力円の中心を原点に移動するためのオフセット値ｈx,ｈy、および傾斜角と水平方向の誤差(残差)から得られるｚ軸のオフセット値ｈzを求める補正用データ作成部とを備え、
測定モード時に検出される磁気データＨ(ｘ，ｙ，ｚ)を、補正用データ作成部で作成された前記係数Ｓ１、オフセット値ｈx,ｈy、ｈz、及び前記係数Ｓ２を用いて段階的に補正するとともに、この測定モード時に検出した傾斜角ｋを用いて磁気方位θｍを出力することを特徴とする電子磁気コンパス。
【請求項３】
前記補正用データ作成部で作成された各データを記憶する方位補正テーブルを設けたことを特徴とする請求項２記載の電子磁気コンパス。
【請求項４】
３軸の地磁気Ｈ(ｘ，ｙ，ｚ)を検出する３軸磁気センサとピッチおよびロールの傾斜角ｋ(ｐ，ｒ)を検出する２軸傾斜センサを用いた電子磁気センサであって、
３６０°旋回する間に前記両センサで検出したデータを記憶する記憶手段(４，５)と、
前記記憶手段のデータに基づき、ｚ軸の地磁気データを各方位で一定にするための補正係数Ｓ１、ｘ,ｙ軸の地磁気がなす出力円を楕円から円に正規化するための補正係数Ｓ２、正規化された出力円の中心を原点に移動するためのオフセット値ｈx,ｈy、および傾斜角と水平方向の誤差(残差)から得られるｚ軸のオフセット値ｈzを求める補正用データ作成部(６)と、
補正用データ作成部で作成したデータを記憶する方位補正テーブル(７)と、測定モード時に検出される磁気データＨ(ｘ，ｙ，ｚ)を前記係数Ｓ１で補正してＨ１(ｘ，ｙ，ｚ)を得るｚ軸ソフトアイロン補正手段、前記磁気データＨ１(ｘ，ｙ，ｚ)を前記オフセットｈx,ｈy,ｈzで補正してＨ２(ｘ，ｙ，ｚ)を得るハードアイロン補正手段、前記磁気データＨ２(ｘ，ｙ，ｚ)を前記係数Ｓ２で補正して磁気データＨ３(ｘ，ｙ，ｚ)を得るｘ，ｙ軸ソフトアイロン補正手段、前記磁気データＨ３(ｘ，ｙ，ｚ)とこの測定モード時に検出した傾斜角ｋとから磁気方位θｍを出力する３軸方位演算手段を含む磁気方位補正部(８)とを備えたことを特徴とする電子磁気コンパス。
【請求項５】
２軸傾斜角センサで常時発生する定常傾斜角ｋ'を求め、上記傾斜角ｋからｋ'を減じる請求項４記載の電子磁気コンパス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサを用いて方位を計測する電子磁気コンパスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子式コンパスを、本出願人が先に提出した特開平７−２２３１８６号「電子磁気コンパス」を引用して説明する。
図１０に示すように、地磁気方位センサ部として、リング状のパーマロイコア５１に対して互いに直交する二つのコイルＬｘ，Ｌｙが巻回され、これらのコイルにはそれぞれ電圧計Ｖｘ，Ｖｙが接続される。そして、このパーマロイコア５１のリングに励磁コイルＬ0が巻回され、この励磁コイルＬ0には励磁電源２より、パーマロイコア５１が磁気飽和するような最小限の交流電流が供給される。
【０００３】
この励磁により、コイルＬｘ(Ｌｙでも同じ)において、図中、コア５１が交わる上側の箇所で磁束Φ1が鎖交し、そして、下側の箇所において磁束Φ2が鎖交するが、両磁束の大きさは等しく、向きが互いに逆なため、コイルＬｘ全体に対して鎖交する全磁束は０であり、従ってＶｘ＝０、Ｖｙ＝０となる。
【０００４】
ここで、図示したように、横方向の水平磁場Ｈｅが作用する時、この磁場Ｈｅがパーマロイコア５１中を図中、右方向に向かう一定の磁束Φ0(Φ1,Φ2は交番磁束)がバイアスとして与えられ、コイルＬｙの上側での鎖交磁束数は、(Φ1＋Φ0)となり、コイルＬｙの下側での鎖交磁束数は、(Φ2−Φ0)となる。これにより、コイルＬｙにおける全鎖交磁束数は０でなくなり、Ｖｙはある値を持つ。一方、前記磁束ΦはコイルＬｘと交差しないためＶｘは０である。
【０００５】
次に、地磁気がＨｅ'で示されるように、コイルＬｘに対してθの角度をなす時、この地磁気Ｈｅ'により、コイルＬｘ,Ｌｙに作用する地磁気成分Ｈ0x、Ｈ0yは、Ｈ0x＝Ｈe'・cosθ、Ｈ0y＝Ｈe'・sinθ
となり、この地磁気成分に対応してＶｘ，Ｖｙがある値を持つようになる。その時の検出電圧(Ｖx，Ｖy)は、数式１でわかるように、θが変化すると（つまり車体が旋回すると）、図１１で示した出力横軸をＶｘ、縦軸をＶｙとした座標上で円をプロットする。この円を電子コンパスの出力円という。この時のθは、
θ＝tan-1(Ｖy／Ｖx)
で与えられ、このθからこの電子コンパスを搭載する車両の進行方位を知ることができる。
【０００６】
ここで、地磁気Ｈｅ以外に、車両の着磁による外乱磁気Ｇが発生すると、それがベクトル加算されることにより、前記出力円が偏移してその中心座標も移動する。このように偏移した出力円上に得られる検出電圧に基づき方位を求めると方位誤差が生じる。
【０００７】
このような外乱磁場による方位誤差を排除するために、例えば実開平１−１４４８１４号では、実際に車両を走行させ、その間に複数Ｎ個の出力電圧｛Ｘ(ｉ),Ｙ(ｉ)｝を収集し、次式より、この時の出力円の中心座標(Ｘ0,Ｙ0)を求めている。
Ｘ0＝Σ（Ｘi）/ｎ、Ｙ0＝Σ（Ｙi）/ｎ
【０００８】
この演算に並行して、その時点での出力円の半径Ｒ0を算出する。この半径は地磁気の大きさを示すものであり、初期磁化強度と呼ばれる。
中心座標(Ｘ0,Ｙ0)および初期磁化強度Ｒ0を算出すれば、この電子コンパスから逐次出力される出力電圧｛Ｘ(ｉ),Ｙ(ｉ)｝と前記中心座標との距離Ｒｉと、初期磁化強度Ｒ0との差の２乗和Ｊが算出させる。
即ち、Ｒｉ＝√［{Ｘ(ｉ)−Ｘ0}2−{Ｙ(ｉ)−Ｙ0}2］
ｊ＝Σ（Ｒi−Ｒ0）2
次に最小２乗法の演算手法を用いて、この２乗和Ｊを最小にするような中心座標を求め、これを前記中心座標(Ｘ0，Ｙ0)に対する補正座標として採用する。
【０００９】
この説明では、外乱磁気Ｇが作用すると出力円が偏移するが、偏移後も出力円は真円としている。つまり、車体が方位を変えた時、それに追随して外乱磁気Ｇの方位も変化するが外乱磁気Ｇ自身の大きさは変化しないこと(無方位性)を前提としている。
【００１０】
しかしながら実測データを調べて見ると、外乱磁気を受けた場合、中心座標が偏移すると共に出力円が真円ではなく楕円になる。このことは、外乱磁気は方位によってその大きさが変化していることを示す(方向性を持つ)。このような外乱磁気は、地磁気が車体に作用し、これにより車体が部分的に磁化したような場合に起きる。このような方向性を有する外乱磁気が生じている場合には、上述の磁場補正では正確な検出方位の修正はできない。
【００１１】
そこでこの公報(特開平７−２２３１８６号)では、地磁気方位センサの測定値をプロットして得られる楕円形状の出力円を求め、その出力円を表すパラメータを求め、そのパラメータに基づき、真円の出力円に戻す処理を行っている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平面上のｘ，ｙ方向の地磁気しか検出しない２軸地磁気センサでは船体が動揺した場合にｘ，ｙ方向の地磁気成分が変化して方位誤差が生じる。この誤差を排除するには、３軸の地磁気センサを用い、船が旋回した時のデータを集め、３軸のデータからその各点が構成する“出力球”(形状は楕円球)を推定し、そのパラメータにより補正を行う方法がある。理論的にはこれが一番スマートな解き方であるが、この場合、３軸方向のパラメータを推定するためには船体自体を±１５°程度傾ける必要があり、実際に巨大な船体をそのように自在に傾けることは実施不可能であった。
【００１３】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、特に船体を大きく動揺させることなく通常の航行モードで船を旋回させ、そのときに得られる磁気センサおよび傾斜センサのデータをサンプルし、磁気センサの外乱磁気の性質およびパラメータの誤差による影響を考慮し、３軸地磁気センサの出力に段階別に補正を行うことにより、動揺に伴う方位誤差を排した磁気方位を得る電子磁気コンパスを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記請求項４にあるように、ｚ軸の地磁気データを各方位で一定にするための補正係数Ｓ１を求め、次いで、ｘ,ｙ軸の地磁気がなす出力円を楕円から円に正規化するための補正係数Ｓ２を求め、この正規化された出力円の中心を原点に移動するためのオフセット値ｈx,ｈyを求め、更に傾斜角と水平方向の誤差(残差)から得られるｚ軸のオフセット値ｈzを求めておき、測定モード時、このとき検出される磁気データＨ(ｘ，ｙ，ｚ)を前記係数Ｓ１で補正して、ｚ軸の地磁気を均一としたＨ１(ｘ，ｙ，ｚ)を得る。そして前記磁気データＨ１(ｘ，ｙ，ｚ)を前記オフセット値ｈx,ｈy,ｈzで補正して、中心点を原点に移動した磁気データＨ２(ｘ，ｙ，ｚ)を得る。この磁気データＨ２(ｘ，ｙ，ｚ)を前記係数Ｓ２で補正して、ｘおよびｙ軸の地磁気を円に正規化して磁気データＨ３(ｘ，ｙ，ｚ)を得る。この磁気データＨ３(ｘ，ｙ，ｚ)とこの測定モード時に検出した傾斜角ｋ(ｐ，ｒ)とから３軸補正した磁気方位θｍが出力される。
【００１５】
このように本発明は段階別に順次補正を行うことで所望の補正方位を得るものであり、楕円球に対するパラメータを特定する必要がないため、船体を大きく傾ける必要はない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の１実施形態を示した電子磁気コンパス１０の制御ブロック図である。１は、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の磁気データＨｘ，Ｈｙ，Ｈｚを検出する３軸磁気センサであり、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とにそれぞれ配された３組みの検出コイルを備える。２は、船体の動揺成分としてピッチ角ｋpおよびロール角ｋrを検出する２軸傾斜センサであり、この傾斜センサのピッチおよびロールの検出方向が磁気センサＸ軸、Ｙ軸の検出方向と合致する方向に配置される。
【００１７】
３は、各センサの検出信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器である。４および５は、３軸磁気センサ１および２軸傾斜センサ２よりの出力を記憶するＲＡＭである。６は、補正用データ作成部であり、船体の傾斜により、磁気データＨｘ，Ｈｙ，Ｈｚに生じる各誤差を補正するためのオフセット値ｈx，ｈy，ｈzや後述する補正係数Ｓ１，Ｓ２等を作成する補正用データ作成部である。
【００１８】
これらのオフセット値ｈおよび補正係数データＳ１，Ｓ２等は方位補正テーブル７に格納される。８は、磁気方位補正部であり、方位補正テーブル７のデータに基づき、３軸磁気センサ１より得られる磁気データＨおよび２軸傾斜センサ２よりの傾斜角データｋp，ｋrから補正方位θｍを演算する。本実施形態ではこれらの各要素４〜８はＣＰＵ９にて実現している。
【００１９】
この電子磁気コンパス１０の制御動作を図２のフローチャートに従って説明する。測定の前準備として最初に補正用データの作成を行なう。船を３６０°旋回させ、その間に得られる磁気データＨおよび傾斜角データｋがステップＳ１にてＲＡＭ４および５にそれぞれ記憶される。ステップＳ２では補正用データ作成部６において以下に示す各項目の演算が行われる。
【００２０】
（ａ）ｚ軸の地磁気を各方位で一定にする補正(ｚ軸のソフトアイロン補正)のための補正係数Ｓ１の演算
（ｂ）ｘ，ｙ方向の地磁気がなす楕円形状の出力円を円に正規化する補正(ｘ，ｙ軸のソフトアイロン補正)のための補正係数Ｓ２の演算
（ｃ）正規化された出力円の中心を原点に移動する補正(ｘ，ｙ軸のハードアイロン補正)のためのオフセット値ｈx、ｈyの演算
（ｄ）定常的に発生する傾斜角の演算
（ｅ）ｚ軸のオフセット値ｈzの演算
以下これらの各演算を詳しく述べる。
【００２１】
（ａ）ｚ軸ソフトアイロン補正のための補正係数Ｓ１の演算
鉛直磁気の性質から基本的にｚ軸は方位に対して一定にならなくてはならない。そこでｚ軸の地磁気が一定になるようにｚ軸の方位に対する変動をなくす補正を行う。このソフト的に行うｚ軸補正をソフトアイロン補正と呼び、そのための補正係数Ｓ１を演算する。
【００２２】
図３は、縦軸がｚ軸、横方向がｘ軸、奥行き方向がｙ軸の３次元グラフに磁気センサのデータをプロットしたものである。この図３でわかるように、ｚ軸のデータは、水平方向の各方位で一定ではなく、幾何学的には一定角度傾いた１平面上に分布している。これはｚ軸の出力がシステムのソフトウエアの影響を受けているものと考えられ、それによる誤差は次式で示される。
Ｚsofterr＝Ａcosθ＋Ｂsinθ
θ：磁気方位  φ：tan-1(Ｂ/Ａ)
【００２３】
ところでｚ軸のソフトアイロン補正を行うということは、ｚ軸の出力を一定にすることであるから、センサ出力の作る平面が水平になるようにセンサ出力を変換すればよい。そのためには、磁気データＨ(ｘ，ｙ，ｚ)のデータより、その平面の法線ベクトルを解き、その法線ベクトルとｚ軸とのなす角度の分だけ平面を回転させてやることにより、前記変換を行える。具体的には、Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚのデータより平面の方程式は次式で与えられる。
ａＸ＋ｂＹ＋ｃＺ＋ｄ＝０
この平面の法線ベクトルは（ａ，ｂ，ｃ）で示されるから、センサのデータから最小二乗法等により、（ａ，ｂ，ｃ）を推定し、そして正規化した上でｚ軸単位ベクトル（０，０，１）へ変換するような３行、３列の回転行列を、補正係数Ｓ１として計算すればよい。図３のセンサ出力をここで述べた手法に従って変換した結果を図４に示す。図４では方位に関係なくｚ軸のデータが一定となっている。
【００２４】
（ｂ）ｘ，ｙ軸のソフトアイロン補正のための補正係数Ｓ２の演算
ｚ軸に対する補正を行ったことにより、ｘ，ｙ軸データの構成するベクトルは水平面に移行する。図５は、ｚ軸データが水平面上に移行したＨｘ，Ｈｙのデータを示す。この図５は図４のグラフを上方から見た図である。この出力円がギザギザになっているのは船体の動揺によるものである。又、この出力円は一般に楕円形状に歪んでいるため、その楕円のパラメータを求め、そのパラメータを解くことによって正規化した円に補正（ソフトアイロン補正）する。このソフトアイロン補正のための用いるのが補正係数Ｓ２であり、以下のようにして求める。
【００２５】
楕円の方程式は、
ａｘ2＋２ｈｘｙ＋ｂｙ2＋２ｇｘ＋２ｆｙ＋ｃ＝０
で示され、収集した各方位の磁気データＨｘ、Ｈｙをｘ，ｙとして入力し、最小二乗法により、ａ，ｈ，ｇ，ｆ，ｃのパラメータを求める。求めたこれらのパラメータから楕円の標準形、ｘ2/α＋ｙ2/β＝１を導く。次いで主軸変換の手法を用いて行列式を求める。この主軸変換は原点移動と回転行列による主軸回転とからなる。原点移動は上述のオフセット値ｈx、ｈyによる移動に相当する。又、回転行列の乗算により、主軸を回転させ、スケールを調整した(すなわち楕円を円に戻す)後、主軸を逆回転させて元の座標に戻す。
オフセット値ｈx、ｈyは、下記のようにパラメータをおき、
【００２６】
【数１】
0004026937.tif 000002
【００２７】
Ｑ・ｘ0＋ｂ＝０  をｘ0について解くことにより、
ｈｘ＝ｘa、ｈy＝ｙb  で得られる。
又、回転行列とスケーリングのための行列は、おのおの行列Ｑの固有値ベクトルと固有値より求められ、回転行列をＳ、スケーリングのための行列をＮとすると、上記係数Ｓ２は、Ｓ２＝Ｓ・Ｎ・Ｓ-1で与えられる。
【００２８】
（ｃ）ｘ,ｙ軸のハードアイロン補正のためのオフセット値ｈx、ｈyの演算
次にその正規化円の中心を原点移動するハードアイロン補正を行うべく、ｘ軸およびｙ軸のオフセット値ｈx、ｈyを演算する。
【００２９】
（ｄ）定常傾斜角に起因する誤差の演算
前記(ａ)項にてｚ軸が一定になるようにｚ軸のソフトアイロン補正を行ったが、この時のｚ軸の磁気センサ出力の方位による変化はすべてソフトアイロンの影響によるものという前提条件がある。しかし、実際には、船の定常的な傾斜によってもｚ軸の出力が変化するのでこれに対する配慮が必要となる。この傾斜角の定常誤差を排除するには、ここでは船が旋回したときのｐ，ｒの各傾斜角データに対してそれぞれ平均値ｋp'、ｋq'を求めておき、後で説明する測定時において生の傾斜角データｋp，ｋqの生のデータからそれらの平均値ｋp'、ｋq'を減じる。
【００３０】
（ｅ）ｚ軸のオフセット値ｈzの演算
図９において、ベクトルＢは、センサが傾斜角θだけ傾いたときのセンサのｘ，ｙ軸方向成分、ベクトルＣは、同じくｚ軸成分であり、その合成ベクトルがＡである。３軸補正ではこれを、実際の水平成分(ベクトルＨ)と鉛直方向成分(ベクトルＶ)とに分解し、ベクトルＨの水平面内での方向を求めて方位を計算する。今、図９において、傾斜によりｚ軸成分がオフセットして、ベクトルＣがＣ'になったとする。このとき、ベクトルＡ→Ａ'、ベクトルＨ→Ｈ'となり、このＨ−Ｈ'がｚ軸のオフセットに伴う水平方向の誤差Ｚherrorであり、オフセットの値をｈｚとすると次式の関係式が得られる。
ｈz＝(Ｈ'−Ｈ)／sinθ＝Ｚherror／sinθ  …▲１▼
尚、Ｈ'のベクトル表記を本明細書での使用文字種の制約からＨ'とした。
このＺherrorは、図６のｘ，ｙ平面で考えると、円の半径方向の誤差であり、前項(ａ)で定義した残差と同じと考えことができる。従ってこの残差Ｚherrorと傾斜角sinθによりｚ軸のオフセット値ｈzが計算できることになる。この傾斜角sinθは次のようにして求める。
【００３１】
まず、実際の水平面とセンサのｘ，ｙ平面との角度を傾斜角と定義すると、ピッチとロールの回転により移動した平面でのｚ軸単位ベクトルと、移動前の単位ベクトルとの角度により次式で計算できる。
cosδ＝cosｐ・cosｒ  …▲２▼  δ：傾斜角
前項(ｂ)で用いた傾斜角はｘ，ｙ成分の構成するベクトル方向の傾斜角であり、ｘ，ｙベクトルの方向とこの傾斜の方向が一致する場合は、同じものであるが、地磁気ベクトルのｘ，ｙベクトルと傾斜の方向は全く別であり、実際に一致することはほとんどない。
【００３２】
従って、この傾斜角の、ｘ，ｙベクトル方向成分を求める必要がある。地磁気の方向を表すベクトルＦはそのまま磁気センサの水平方向のベクトルの値となるので、Ｆ＝(ｘ，ｙ)  となる。又、傾斜方向を表すベクトルＫは単純にＫ＝(ｐ，ｑ)で表すことができる。従ってこのベクトルを正規化したものの内積をとって、
cosη＝Ｆnor・Ｋnor  …▲３▼
が計算でき、実際のｘ，ｙベクトル方向傾斜角成分は、sinδ・cosη
となる。（実際の計算では内積はＦ＝(ｘ，ｙ)、Ｋ＝(ｐ，ｑ)の成分により計算する）
これにより、▲１▼式は次のようになる。
ｈz＝Ｚherror／sinδ・cosη  …▲４▼
この▲４▼式を用い最小二乗法により、ｈzを求める。
以上ですべてのオフセット値ｈx，ｈy，ｈzが求まったことになる。
【００３３】
ここで求まったｚ軸のオフセット値ｈzが正しいかどうかを評価するには、別の方法でその推定値を求めて両者を比較すればよい。例えばｚ軸のオフセット値をパラメータとして変化させて３軸補正のシミュレーションを行い、これにより得られた正規化円の内で最も真円に近いときのオフセット値を推定値とする。図７はｚ軸オフセット値(横軸)に対し縦軸に残差(測定点での半径ｒと正規化値１との差の標準偏差)を示し、このグラフよりオフセット値は−３が得られた。実際にオフセット値−３として図６のデータを補正したのが図８であり、歪みの少ない円が得られた。
【００３４】
以上の演算で得られた補正用の各データｈ(ｘ,ｙ,ｚ)、Ｓ１，Ｓ２、ＺｈerrorはステップＳ３において、方位補正テーブル６に格納される。尚、このフローでは、ｈx，ｈy，ｈzをｈ(ｘ,ｙ,ｚ)と記し、Ｈ(ｘ,ｙ,ｚ)も同様である。このようにして補正用データが作成されると、ステップＳ４以降の測定モードに進む。
【００３５】
ステップＳ４では、通常の航行時に得られる磁気データＨｘ,Ｈｙ,Ｈｚおよび傾斜角データｋp，ｋqがリアルタイムで取り込まれる、水平方向の誤差Ｚｈerror等が演算される。そして、ステップＳ５では、ｚ軸の地磁気を各方位で一定に補正(ｚ軸のソフトアイロン補正)のために、磁気データＨ(ｘ，ｙ，ｚ)に前記係数Ｓ１を乗じて磁気データＨ１(ｘ，ｙ，ｚ)を得る。
【００３６】
ステップＳ６では、ステップＳ５で求めた磁気データＨ１(ｘ，ｙ，ｚ)を、オフセット値ｈ(ｘ，ｙ，ｚ)を用いて原点移動する補正(ハードアイロン補正)を行なって磁気データＨ２(ｘ，ｙ，ｚ)を得る。
【００３７】
ステップＳ７では、ｘ，ｙ軸のソフトアイロン補正(円に正規化)のために、前記磁気データＨ２(ｘ，ｙ，ｚ)に前記係数Ｓ２を乗じて磁気データＨ３(ｘ，ｙ，ｚ)を得ている。ステップＳ８では、定常傾斜角による誤差の補正のために、ピッチおよびロールの傾斜角ｋp、ｋrから上記値ｋｐ'、ｋｒ'を減じてｋ1ｐ、ｋ1ｒを求める。
【００３８】
ステップＳ９では、磁気データＨ３と傾斜角データｋ1p、ｋ1rとから３軸補正して磁気方位θｍ(Ｈeading)を求める。その演算のプログラムを以下に掲載する。
【００３９】
magvec0=h3data[[ct,1]];
magvec1=h3data[[ct,2]];
magvec2=h3data[[ct,3 ]];
gvec0=-sin[k2data[[ct,1]] degree]
gvec1=sin[k2data[[ct,2]] degree]
buffer=1.0-gvec0*gvec0-gvec1*gvec1;
gvec2=sqrt[buffer];
compNdotE=magvec2 gvec1-magvec1 gvec2;
gdotB=magvec0 gvec0+magvec1 gvec1+magvec2 gvec2;
compNdotN=magvec0-gdotB gvec0;
z=N[gdotB];
y=N[compNdotE];(*sin*)
x=N[compNdotN];(*cos*)
h4data[[ct]]={x,y,z};
magvec1=invh3data[[ct,2]];
magvec2=invh3data[[ct,3]];
compNdotE=magvec2 gvec1-magvec1 gvec2;
gdotB=magvec0 gvec0+magvec1 gvec1+magvec2 gvec2;
compNdotN=magvec0-gdotB gvec0;
z=N[gdotB];
y=N[compNdotE];(*sin*)
x=N[compNdotN];(*cos*)
Heading=ArcTan[y/x]/Degree //N;
【００４０】
この後はステップＳ４に戻り、方位測定が継続して実行される。尚、ステップＳ３にて方位補正テーブル７に格納されたＺｈerrorの値は、ステップＳ４にて新たに演算されるＺｈerrorで定期的に更新するようにすれば、より正確なＺｈerrorを得ることができ出力方位精度が高まる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、このように本発明は、船を３６０°旋回させる間に各種補正用データを予め作成しておき、測定された磁気データに対して、前記補正用データを用いて段階別に補正を行うことで所望の方位補正を得るものであり、楕円球に対するパラメータを特定して補正する手法ではないために船体を大きく傾ける必要はなく、通常の航行モードで３軸補正のための補正用データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１実施形態を示した電子磁気コンパスの制御ブロック図
【図２】  図１の電子磁気コンパスの制御動作を示したフローチャート
【図３】  ３次元グラフに３軸磁気センサの出力をプロットした図
【図４】  図３においてＺ軸に関して方位補正して得られたデータのプロット図
【図５】  図４の３次元グラフを上方から見た２次元のデータ、即ち、出力円を示した図
【図６】  図５の出力円を円に正規化し、その中心を原点に移動した正規化出力円を示した図
【図７】  ｚ軸のオフセット値(横軸)に対し残差(縦軸)を示した図
【図８】  図７において、残差が最小となるオフセット値値で図６のデータを補正して得た出力円の図
【図９】  ｚ軸のオフセットと、このオフセットにより水平方向で生じる誤差との関係を示した図
【図１０】  ２軸の電子磁気コンパスの概略構成図
【図１１】  図１０の電子磁気コンパスより得られる出力円の中心が外乱磁場により原点から偏移した様子を示す図
【符号の説明】
１  ３軸磁気センサ
２  ２軸傾斜センサ
３  Ａ／Ｄ変換器
４，５  ＲＡＭ
６  補正用データ作成
７  方位補正テーブル
８  磁気方位補正部
９  ＣＰＵ
１０  電子磁気コンパス
【図１】
0004026937.tif 000003
【図２】
0004026937.tif 000004
【図３】
0004026937.tif 000005
【図４】
0004026937.tif 000006
【図５】
0004026937.tif 000007
【図６】
0004026937.tif 000008
【図７】
0004026937.tif 000009
【図８】
0004026937.tif 000010
【図９】
0004026937.tif 000011
【図１０】
0004026937.tif 000012
【図１１】
0004026937.tif 000013