方位角测量装置和方位角测量方法制造方法及图纸

提供了一种能够校准一磁性传感器而不会增加用户的工作量的方位角测量装置。当将一具有在进行灵敏度修正后得到的放大的输出值Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ的点设置在一ｘｙｚ坐标系中作为ｘ、ｙ、ｚ分量时，一偏差信息计算部分８计算其表面位于每个点的附近的球体的中心坐标，并计算该球体的中心坐标的ｘ分量作为一ｘ－轴霍耳元件ＨＥｘ的当前的偏差Ｃｘ，该球体的中心坐标的ｙ分量作为一ｙ－轴霍耳元件ＨＥｙ的当前的偏差Ｃｙ，和该球体的中心坐标的ｚ分量作为一ｚ－轴霍耳元件ＨＥｚ的当前的偏差Ｃｚ。因此可校准该磁性传感器而不会增加用户的工作量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种方位角(azimuth)测量装置和方位角测量方法，并且尤其优选地应用于对一磁性传感器进行偏差(offset)校正。
技术介绍
已知这样一种方位角测量装置，该装置将磁性传感器设置在两个或三个方向上，使用各个方向上的磁性传感器测量地磁，并测量方位角。当一磁化部件例如扬声器靠近这种方位角测量装置的磁性传感器时，从该磁化部件泄漏出的磁场会使得该磁性传感器的输出出现偏差。为了防止方位角计算由于磁性传感器的偏差而发生错误，上述方位角测量装置需要进行校准，以便校正该磁性传感器的偏差。因此，一种传统的方位角测量装置例如通过以恒定的角速度围绕特定轴旋转来实现校准。图12示出当一方位角测量装置以恒定的角速度围绕z-轴旋转时一磁性传感器的输出波形。在图12中，当一便携式设备301以恒定的角速度ω围绕z-轴旋转时，安装在该便携式设备301上的一x-轴霍耳元件HEx的输出Srx由公式(1)表示Srx＝axMxycos(ωt+θ0)+X0(1)其中，ax是该x-轴霍耳元件HEx的灵敏度，X0是该x-轴霍耳元件HEx的偏差。此外，Mxy=(Mx2+My2)]]> θ0＝tan-1(Mx/My)其中，Mx是地磁M的x-方向分量，My是地磁M的y-方向分量。因此，可分别用以下公式(2)、(3)表示该x-轴霍耳元件HEx的输出Srx的最大值Xmax和最小XminXmax＝axMxy+X0(2)Xmin＝-axMxy+X0(3)结果，从公式(2)、(3)，可用以下公式(4)计算该x-轴霍耳元件HEx的偏差X0X0＝(Xmax+Xmin)/2 (4)图13是一种传统的方位角测量方法的流程图。在图13中，按下便携式设备301的校准启动按钮(步骤S21)。然后，在使安装有x-轴霍耳元件HEx的便携式设备301保持水平的同时，使便携式装置301以恒定的速度缓慢地旋转360°(步骤S22)。在该便携式设备301转过360°之后，按下便携式设备301的校准结束按钮(S23)。这里，当便携式设备301旋转360°时，搜索x-轴霍耳元件HEx的输出Srx的最大值Xmax和最小值Xmin，将这些值相加然后除以2得到的值可作为x-轴的偏差X0，从而可对该x-轴进行校准。但是，根据该传统的方位角测量方法，必须将便携式设备301在一特定平面上旋转360°或以上，以便搜索该x-轴霍耳元件HEx的输出Srx的最大值Xmax和最小值Xmin。结果，当便携式设备301的旋转速度不位于一特定速度范围内时会出现问题，例如，当便携式设备301的旋转速度过高时可能漏掉该最大值Xmax和最小值Xmin，而旋转速度过低时，读出的数据量会变得非常庞大，从而使得存储器溢出。出于此原因，用户需要反复试验和出错并将该便携式设备301旋转许多次，直到可以成功地实现校准。因此，本专利技术的一个目标是提供一种能够校准磁性传感器而不会增加用户的工作量的。
技术实现思路
为了实现上述目标，根据本专利技术的权利要求1的方位角测量装置包括具有2个或3个轴的地磁检测装置、输出数据获取装置、基准点估计装置和偏差信息计算装置，该地磁检测装置用于检测地磁，该输出数据获取装置用于重复预定次或更多次地在地磁检测装置改变方向并且两个轴的检测方向保持在一预定平面上时获取2-轴输出数据，或者在该地磁检测装置的方向在三维空间内改变时获取3-轴输出数据，该基准点估计装置用于在二维坐标系中确定一其坐标值对应于该2-轴输出数据的基准点，或者在一三维坐标系中确定一其坐标值对应于该3-轴输出数据的基准点，并使用一种统计技术来估计该基准点的坐标，从而使由该输出数据获取装置获取的该2-轴或3-轴输出数据组与该基准点之间的距离的变化最小，该偏差信息计算装置用于根据该基准点的坐标计算该地磁检测装置的输出数据的偏差信息。这样，只要简单地在一预定平面上任意地或在三维空间中任意地改变该测量装置的方向，就可计算该检测装置的每个轴的输出的偏差信息。这里，计算偏差信息仅需要该测量装置改变方向并且方向改变的范围会是有限的。例如，当使用2-轴地磁检测装置时该范围是可以是角度小于180°或小于90°，或当使用3-轴地磁检测装置时该范围可以是立体角小于2π或π。当该测量装置的方向改变时其位置也可改变。因此，在校准偏差时不必使该测量装置朝向一特定方向或以一预定速度旋转该测量装置，从而减小用户在偏差校准时的工作量。此外，即使偏差值由于温度变化等而急剧变化用户也不必有意识地重复偏差校准，当用户进行正常的方位角测量时偏差校准会自动进行，从而可减轻用户的负担。此外，根据本专利技术的权利要求2的方位角测量装置是根据权利要求1的方位角测量装置，其中该基准点估计装置包括系数和常数项计算装置和联立线性方程分析装置，该系数和常数项计算装置用于从该2-轴和3-轴输出数据组计算出联立线性方程的系数和常数项，该些方程的未知数是该基准点的坐标，该联立线性方程分析装置用于通过对该些包含该些系数和常数项的联立线性方程求解来估计基准点的坐标。这样，可增加获取的输出数据块的数量，抑制计算时间的增加并使用统计技术准确地估计该基准点，并增加偏差校准的准确度。此外，根据权利要求3的方位角测量装置是根据权利要求1的方位角测量装置，其中该地磁检测装置是一3-轴地磁检测装置，并且当3-轴输出数据组中变化量最小的轴的输出数据组的变化量等于或小于一预定值时，该基准点估计装置在一二维坐标系上确定一基准点，该基准点的坐标值对应于通过从该3-轴输出数据组中排除变化量最小的轴的输出数据组而生成的2-轴输出数据组的2-轴输出数据，并从该2-轴输出数据组估计该基准点的坐标。在根据本专利技术的方位角测量装置中，当在地磁检测装置的方向在三维空间内改变的情况下通过移动或旋转该方位角检测装置来重复获取预定次或更多次3-轴输出数据时(使用该3-轴输出数据可移动或旋转该方位角测量装置)，如果该方位角测量装置仅在垂直于该地磁检测装置的三个轴中的任意一个(在本段中以下称为“特定轴”)的平面上移动或旋转，则该特定轴的输出数据几乎不变。出于此原因，即使从包括该特定轴的输出数据组的3-轴输出数据组中估计基准点的坐标，仍会不能得到基准点的坐标的准确值。在此情况下，可通过从除该特定轴的输出数据组之外的2-轴输出数据组中估计该基准点的坐标来得到准确值。因此，即使当该方位角测量装置仅在垂直于该地磁检测装置的三个轴中的任意一个的平面上移动或旋转时，仍可较准确地估计该基准点的坐标。根据本专利技术的权利要求4的方位角测量装置是根据权利要求1的方位角测量装置，其中该基准点估计装置包括用于计算该2-轴或3-轴输出数据组的每个轴的输出数据组中的输出数据的最大值和最小值之间的差值的第一差值计算装置，和用于判定由该第一差值计算装置计算出的差值是否等于或大于一预定值的第一差值判定装置，并且只有当由该第一差值计算装置计算出的差值等于或大于一预定值时，该基准点估计装置才使用该2-轴或3-轴输出数据组估计该基准值。因此，当该便携式设备的方向固定或仅改变很少时，可以防止所计算的基准点的坐标具有很大的误差，并且可提高计算该基准点的坐标时的准确度，并使偏差校准保持高准确度。此外，根据本专利技术的权利要求5的方位角测量装置是根据权利要求1的方位角测量装置，其中偏差信息计算装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方位角测量装置，该装置包括：用于检测地磁的具有２个或３个轴的地磁检测装置；输出数据获取装置，该装置用于在地磁检测装置改变方向而同时两个轴的检测方向保持在一预定平面上时重复预定次或更多次地获取２－轴输出数据，或者在该地磁检 测装置的方向在三维空间内改变时重复预定次或更多次地获取３－轴输出数据；基准点估计装置，该装置用于在二维坐标系中定义一其坐标值对应于该２－轴输出数据的基准点，或者在三维坐标系中定义一其坐标值对应于该３－轴输出数据的基准点，并使用一种统 计技术来估计该基准点的坐标，从而使由该输出数据获取装置获取的该２－轴或３－轴输出数据组与该基准点之间的距离的变化最小；以及偏差信息计算装置，该装置用于根据该基准点的坐标计算该地磁检测装置的输出数据的偏差信息。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：疋田浩一，山下昌哉，
申请(专利权)人：旭化成电子材料元件株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]