磁传感器控制设备制造技术

一种磁传感器控制设备，其具有输入单元、选择单元、计算单元和设置单元。输入单元输入从三维（３Ｄ）磁传感器顺序输出的每一点均具有３个分量的多个磁数据。选择单元从多个输入磁数据中选出满足预定的４点选择条件的４个磁数据。计算单元计算与对应于４个所选磁数据的４点距离相等的中心点。设置单元把代表中心点的３个分量设置为磁数据的偏移。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁传感器控制设备、方法和程序。
技术介绍
在第一方面，安装在运动体上的传统三维(3D)磁传感器检测地球磁场(地磁)的方向。3D磁传感器一般包括3个磁传感器模块来检测在3个正交方向上磁场矢量的标量分量。由于磁数据由3个磁传感器模块的输出组合组成，因此从3D磁传感器输出的磁数据具有3个分量。具有与磁数据对应的分量的矢量的方向和幅值对应于由3D磁传感器检测到的磁场的方向和幅值。当以3D磁传感器的输出为基础规定地球磁场的方向或幅值时，为了对运动体的磁化分量求反，有必要执行校正3D磁传感器输出的处理。此校正处理的控制值被称作偏移。该偏移指示由3D磁传感器检测到的运动体磁化分量所引起的磁场的矢量。通过从3D磁传感器所输出的磁数据中减去该偏移来对磁化分量求反。有可能通过获得经过对应于磁数据的分量所代表的点的球面的球心来计算该偏移。然而，事实上一组对应于磁数据的点并不形成理想的球体。原因是3D传感器的输出本身具有服从高斯分布的测量误差，而由于实际上没有完全均匀的磁场，因此由3D磁传感器测量到的磁场在计算偏移所需的磁数据被存储期间发生变化，并且一直产生计算误差直到从3D磁传感器的输出中获得数字值。用于计算磁传感器偏移的传统方法存储了大量磁数据并且通过被存储磁数据的统计处理来计算最可能偏移(例如，见国际公布2004-003476)。然而，在执行大量磁数据的统计处理时，只有作为统计学群体的磁数据组在宽广范围内均匀分布且特殊磁数据从统计学群体中被排除时，才能计算出高精度偏移。因此，为计算高精度偏移，有必要选择统计学群体，并且根本上不可能仅仅靠统计处理来计算高精度偏移。通过统计处理来计算球面的最可能球心还需要大量处理、很长时间以及很高资源消耗。在第二方面，安装在运动体上的传统二维(2D)磁传感器检测地球磁场的方向。2D磁传感器一般包括2个磁传感器模块来检测在2个正交方向上磁场矢量的标量分量。由于磁数据由2个磁传感器模块的输出组合组成，因此从2D磁传感器输出的磁数据具有2个分量。具有对应于磁数据的分量的矢量的方向和幅值对应于由2D磁传感器检测到的磁场的方向和幅值。当根据2D磁传感器的输出规定地球磁场的方向或幅值时，该输出包括运动体的磁化分量和磁传感器的固有测量误差。为了对磁化分量和测量误差求反，有必要执行校正2D磁传感器输出的处理。此校正处理的控制值与3D磁传感器情况一样也被称作偏移。该偏移指示由2D磁传感器检测到的运动体磁化分量所引起的磁场的矢量，该偏移包括磁传感器的测量误差。从2D磁传感器所输出的磁数据中减去该偏移来对磁化分量和该磁传感器的测量误差共同求反。可能通过获得经过对应于磁数据的点的圆的圆心来计算该偏移。用于获得该偏移的处理被称作校准。然而，事实上一组对应于磁数据的点并不形成理想的圆。原因是2D磁传感器的输出本身具有服从高斯分布的测量误差，而由于实际上没有完全均匀的磁场，因此由2D磁传感器测量到的磁场在计算偏移所需的磁数据被存储期间发生变化，并且一直产生计算误差直到从2D磁传感器的输出中获得数字值。用于计算磁传感器偏移的传统方法存储了大量磁数据并且通过被存储磁数据的统计处理来计算最可能偏移(例如，见国际公布2004-003476)。然而，当执行大量磁数据的统计处理时，只有磁数据统计学群体在宽广范围内均匀分布且特殊磁数据从统计学群体中被排除时，才能计算出高精度偏移。因此，为计算高精度偏移，有必要选择统计学群体，并且根本上不可能仅仅通过统计处理来计算高精度偏移。通过统计处理来计算球面的最可能球心还需要大量处理、很长时间以及很高资源消耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供磁传感器控制设备、方法和程序，其中在偏移计算中不需要使用统计处理。为了达到此目的，本专利技术的第一方面提供磁传感器控制设备，其包含输入装置，用来输入从三维(3D)磁传感器顺序输出的具有3个分量的多个磁数据；选择装置，用来从多个输入磁数据中选择满足预定4点选择条件的4个磁数据；计算装置，用来计算与4点距离相等的中心点，所述4点的每一点均由4个所选磁数据中相应的一个磁数据的3个分量代表；以及设置装置，用来把中心点的3个分量设置为磁数据偏移。由于从3D磁传感器顺序输出的多个磁数据中选择满足预定4点选择条件的磁数据，并且计算与对应于4个所选磁数据的4个点的距离相等的中心点，因此计算偏移不需要使用统计处理，从而可有效地计算该偏移。可使用统计处理来估计已计算偏移的可靠性。磁传感器控制设备还可包含用来存储多个输入磁数据的缓冲器。选择装置可在选择第n(第2、第3或第4)磁数据之前选择满足预定选择条件的第n-1磁数据，随后从缓冲器中获得还没有被选作直到第n-1磁数据中的任一个的磁数据，并且把已获得磁数据设置为第n磁数据的候选。为确保满足4点选择条件的4个磁数据在一次尝试中从多个磁数据中选出，可能需要大量选择并且对该选择可能需要很大的最大处理量。因此，以逐步方式设置选择条件，并且在根据一个条件选择第n磁数据之前，根据另一条件选择第n-1磁数据，从而减少了该选择所需的最大处理量。另外，当根据一个条件选择第n磁数据时，还没有被选作直到第n-1磁数据中的任一个的磁数据再次被用作候选，从而减少了计算偏移所需的磁数据数量。这样就减少了采集磁数据来计算磁数据偏移所需的包含3D磁传感器的运动体的操作数量，并缩短了计算该偏移所需的时间。当在被提供用来存储作为候选的3个磁数据的3个数据结构中存储输入磁数据时，选择装置可更新这3个数据结构直到存储在这3个数据结构中的3个磁数据满足预定的3点选择条件。由于在选择满足4点选择条件的第4磁数据之前完成了直到第3磁数据的选择，因此可减少该选择所需的最大处理量。在选择第3磁数据的过程中，有可能使用可存储被逐个更新的3个磁数据的3个数据结构。用于存储磁数据的数据结构可被定义为，例如用于存储磁数据3个分量的3个变量的序列。当最后输入的磁数据存储在3个数据结构之一中时，假如用最后输入的磁数据更新这一个数据结构会增加或至少不减小经过3点的圆弧的弦长，所述3点具有对应于存储在3个数据结构中的3个磁数据的分量，那么选择装置可选择这一个数据结构，并且用最后输入的磁数据来更新所选数据结构。经过3点的圆对应于球体的截断面的圆周，所述3点具有对应于3个磁数据的分量，所述球体的球心在具有与最终获得的偏移相对应的分量的点。为使得所述截断面逼近球体的真实截断面，所述球体的球心在具有与校正偏移相对应的分量的点，优选地是所述球体的截断面面积应增加并且限定所述球体的截断面的3点应平均分布在沿该圆周的宽广范围内。因此，优选地是经过对应于3个磁数据的3点的弦的长度很大。因此，优选地是，当最后输入的磁数据存储在3个数据结构之一中时，选择要被更新的数据结构以使得通过更新该数据结构来增加经过与存储在3个数据结构中3个磁数据相对应的3点的圆弧的弦长。当3个数据结构已被更新的次数超过预定次数时，选择装置对3个数据结构复位。如果在选择满足3点选择条件的3个磁数据过程中，在直到第二磁数据被选择之后磁传感器所处的磁场迅速变化，则满足3点选择条件的第三磁数据有可能根本没有被输入。为避免这个问题，优选地是当3个数据结构已被更新的次数超过预定次数时，这3个数据结构被复位。因此，与改变后的磁场有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁传感器控制设备，其包含：输入装置，用来输入从三维（３Ｄ）磁传感器顺序输出的具有３个分量的多个磁数据；选择装置，用来从所述多个输入磁数据中选出满足预定的４点选择条件的４个磁数据；计算装置，用来计算与每一点均由４个所选磁数据中相应的一个磁数据的３个分量所代表的４点距离相等的中心点；以及设置装置，用来把代表中心点的３个分量设置为磁数据的偏移。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：半田伊吹，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]