專利名稱：磁傳感器的控制方法、控制裝置以及移動(dòng)終端裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)檢測(cè)地磁的磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)等的磁傳感器的控制方法、控制裝置以及移動(dòng)終端裝置。
背景技術(shù)：
近年來，安裝有磁傳感器的移動(dòng)電話機(jī)等移動(dòng)終端裝置越來越實(shí)用化，這樣的移動(dòng)終端裝置不僅具有方位測(cè)定功能，而且還具有基于來自GPS(Global Positioning System全球定位系統(tǒng))的位置信息并根據(jù)所測(cè)定的方位將目前位置等顯示在畫面的地圖上的功能。

發(fā)明內(nèi)容
磁傳感器不僅受到地磁的影響，而且還受到移動(dòng)終端裝置中安裝的電子部件所帶磁場(chǎng)的影響。此外，移動(dòng)到產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的場(chǎng)所時(shí)也是一樣的。例如，即使在大廈中，由于混凝土、鐵等帶有磁性，使磁傳感器附帶有除地磁以外的磁成分。結(jié)果，這樣的磁成分就成了使準(zhǔn)確的方位測(cè)定、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的檢測(cè)產(chǎn)生誤差的原因。因此，為了僅僅提取地磁成分，就需要進(jìn)行以從檢測(cè)到的磁成分中消除除了地磁成分以外的磁成分為目的的校準(zhǔn)。
鑒于這種情況，本發(fā)明的目的是提供一種可以容易地進(jìn)行磁傳感器校準(zhǔn)的技術(shù)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及一種磁傳感器的控制方法，所述磁傳感器可檢測(cè)地磁矢量的三軸成分。所述方法包括保持基準(zhǔn)坐標(biāo)的步驟，該基準(zhǔn)坐標(biāo)是通過對(duì)作為基準(zhǔn)的地磁矢量的三軸成分進(jìn)行坐標(biāo)變換取得的，并位于規(guī)定的坐標(biāo)空間中；取得磁傳感器的四種以上姿勢(shì)中的三軸成分的輸出的步驟；對(duì)所取得的各姿勢(shì)的三軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，取得和基準(zhǔn)坐標(biāo)相同的坐標(biāo)空間中的坐標(biāo)的步驟；生成通過所取得的4點(diǎn)以上的坐標(biāo)的球，根據(jù)此中心點(diǎn)與基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量的步驟；參照偏移磁場(chǎng)量對(duì)磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)的步驟?；鶞?zhǔn)坐標(biāo)也可以是以磁傳感器的多個(gè)姿勢(shì)的地磁全磁力作為半徑的球的中心坐標(biāo)。根據(jù)此實(shí)施方案，通過根據(jù)過4點(diǎn)以上坐標(biāo)的球的中心點(diǎn)求出偏移磁場(chǎng)量，就能夠很容易地進(jìn)行校準(zhǔn)。
本發(fā)明的另一實(shí)施方案涉及一種磁傳感器的控制方法，所述磁傳感器可檢測(cè)地磁矢量的兩軸成分。所述方法包括保持基準(zhǔn)坐標(biāo)的步驟，該基準(zhǔn)坐標(biāo)是通過對(duì)作為基準(zhǔn)的地磁矢量的兩軸成分進(jìn)行坐標(biāo)變換取得的，并位于規(guī)定的坐標(biāo)平面中；取得磁傳感器的三種以上姿勢(shì)中的兩軸成分的輸出的步驟；對(duì)所取得的各姿勢(shì)的兩軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，取得和基準(zhǔn)坐標(biāo)相同的坐標(biāo)平面中的坐標(biāo)的步驟；生成通過所取得的3點(diǎn)以上的坐標(biāo)的圓，根據(jù)此中心點(diǎn)與基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量的步驟；參照偏移磁場(chǎng)量對(duì)磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)的步驟。根據(jù)此實(shí)施方案，通過根據(jù)過三點(diǎn)以上坐標(biāo)的圓的中心點(diǎn)求出偏移磁場(chǎng)量，就能夠很容易地進(jìn)行校準(zhǔn)。
本發(fā)明又一實(shí)施方案涉及一種磁傳感器的控制裝置，所述磁傳感器可檢測(cè)地磁矢量的三軸成分。該裝置包括存儲(chǔ)部，其中保存有基準(zhǔn)坐標(biāo)，該基準(zhǔn)坐標(biāo)是通過對(duì)作為基準(zhǔn)的地磁矢量的三軸成分進(jìn)行坐標(biāo)變換取得的，并位于規(guī)定的坐標(biāo)空間中；運(yùn)算部，對(duì)磁傳感器的四種以上的姿勢(shì)中的每個(gè)姿勢(shì)的三軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，取得和基準(zhǔn)坐標(biāo)相同的坐標(biāo)空間的坐標(biāo)，生成通過所取得的4點(diǎn)以上的坐標(biāo)的球，運(yùn)算部根據(jù)所生成的球的中心點(diǎn)與上述基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量，參照偏移磁場(chǎng)量對(duì)磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)此實(shí)施方案，通過運(yùn)算部根據(jù)過4點(diǎn)以上坐標(biāo)的球的中心點(diǎn)求出偏移磁場(chǎng)量，就能夠很容易地進(jìn)行校準(zhǔn)。
本發(fā)明的又一實(shí)施方案涉及一種磁傳感器的控制裝置。該裝置是一種檢測(cè)地磁矢量的兩軸成分的磁傳感器的控制裝置，其包括存儲(chǔ)部，其中保持有基準(zhǔn)坐標(biāo)，該基準(zhǔn)坐標(biāo)是通過對(duì)作為基準(zhǔn)的地磁矢量的兩軸成分進(jìn)行坐標(biāo)變換取得的，并位于規(guī)定的坐標(biāo)平面中；運(yùn)算部，對(duì)磁傳感器的三種以上的姿勢(shì)中的每個(gè)姿勢(shì)的兩軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，取得和基準(zhǔn)坐標(biāo)相同的坐標(biāo)平面中的坐標(biāo)，生成通過所取得的3點(diǎn)以上的坐標(biāo)的圓，運(yùn)算部根據(jù)所生成圓的中心點(diǎn)與基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量，參照偏移磁場(chǎng)量對(duì)磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)此實(shí)施方案，通過運(yùn)算部根據(jù)過3點(diǎn)以上坐標(biāo)的圓的中心點(diǎn)求出偏移磁場(chǎng)量，可以實(shí)現(xiàn)安裝有能夠很容易進(jìn)行校準(zhǔn)的磁傳感器的移動(dòng)電話機(jī)等移動(dòng)終端裝置。
本發(fā)明再一實(shí)施方案涉及一種移動(dòng)終端裝置。該裝置包括檢測(cè)地磁矢量的三軸成分的磁傳感器；和檢測(cè)三軸成分的磁傳感器的上述實(shí)施方案的控制裝置。根據(jù)此實(shí)施方案，通過根據(jù)過4點(diǎn)以上坐標(biāo)的球的中心點(diǎn)求出偏移磁場(chǎng)量，能夠很容易地進(jìn)行校準(zhǔn)。
本發(fā)明又一實(shí)施方案涉及一種移動(dòng)終端裝置。該裝置包括檢測(cè)地磁矢量的兩軸成分的磁傳感器；和檢測(cè)兩軸成分的磁傳感器的上述實(shí)施方案的控制裝置。根據(jù)此實(shí)施方案，通過根據(jù)過3點(diǎn)以上坐標(biāo)的圓的中心點(diǎn)求出偏移磁場(chǎng)量，能夠?qū)崿F(xiàn)安裝有可以容易進(jìn)行校準(zhǔn)的磁傳感器的移動(dòng)電話機(jī)等移動(dòng)終端裝置。
而且，對(duì)以上構(gòu)成要素進(jìn)行任意組合而將本發(fā)明的表現(xiàn)形式在方法、系統(tǒng)、記錄媒體、計(jì)算機(jī)程序等之間進(jìn)行變換的方案也作為本發(fā)明的實(shí)施方案有效的。
根據(jù)本發(fā)明，能夠很容易進(jìn)行磁傳感器的校準(zhǔn)。


圖1所示的是磁傳感器的一個(gè)例子；圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施方案的控制裝置以及磁傳感器。
圖3是由實(shí)施方案的控制裝置對(duì)磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)的流程圖。
圖4所示的是運(yùn)算部生成的球的一個(gè)例子。
圖5所示的是實(shí)施方案的移動(dòng)終端裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是根據(jù)磁傳感器以及傾斜角傳感器的檢測(cè)結(jié)果算出方位的流程圖。
符號(hào)說明100磁傳感器；102第一磁檢測(cè)元件；104第二磁檢測(cè)元件；106第三磁檢測(cè)元件；110基板；120傾斜角傳感器；200控制裝置；210運(yùn)算部；220存儲(chǔ)部；230監(jiān)視部；300移動(dòng)終端裝置。
具體實(shí)施例方式
首先，在對(duì)本實(shí)施方案中的為消除地磁成分以外的磁成分的校準(zhǔn)方法進(jìn)行詳細(xì)說明之前，對(duì)作為其對(duì)象的三軸磁傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1所示的是磁傳感器100的一個(gè)例子。磁傳感器100具有分別檢測(cè)磁矢量X、Y、Z的三軸成分的至少3個(gè)磁檢測(cè)元件102、104、106。第一磁檢測(cè)元件102檢測(cè)X軸方向的磁成分，第二磁檢測(cè)元件104檢測(cè)Y軸方向的磁成分，第三磁檢測(cè)元件106檢測(cè)Z軸方向的磁成分。
在磁傳感器100中，至少第一磁檢測(cè)元件102以及第二磁檢測(cè)元件104最好為MR(Magneto Resistance磁阻)元件、霍爾元件或者M(jìn)I(Magneto Impedance磁阻抗)元件，而且第三磁檢測(cè)元件106也同樣最好為MR元件、霍爾元件或者M(jìn)I元件。通過將所有的磁檢測(cè)元件由MR元件或者霍爾元件形成，由此可將磁傳感器100利用一系列的半導(dǎo)體制造程序來形成。
第一磁檢測(cè)元件102以及第二磁檢測(cè)元件104相對(duì)于基板110表面成規(guī)定的角度設(shè)置，并分別檢測(cè)與基板110表面平行的方向，也就是說X軸方向以及Y軸方向的兩軸磁成分。在此，第一磁檢測(cè)元件102以及第二磁檢測(cè)元件104最好以在基板110的表面上大致直立的方式形成，此外，在基板110的表面上，第一磁檢測(cè)元件102以及第二磁檢測(cè)元件104最好設(shè)置成與各表面平行的方向成90度的方式。第三磁檢測(cè)元件106形成于基板110的表面，檢測(cè)垂直于基板表面的方向的磁成分，也就是說檢測(cè)Z軸方向的磁成分。
各磁檢測(cè)元件具有由通式(Col-aFea)100x-y-zLxMyOz表示的薄膜結(jié)構(gòu)的磁阻膜。磁性體膜的透磁率可以在1,000,000le以上，可以使用可檢測(cè)出1μT以上磁場(chǎng)的稀土類和毫微級(jí)磁性金屬粉末來構(gòu)成。
在圖1所示的磁傳感器100中，雖然兩個(gè)磁檢測(cè)元件102以及104直立，但是在其他實(shí)施方案中，也可以將兩個(gè)磁檢測(cè)元件形成于基板110的平面上，一個(gè)磁檢測(cè)元件直立在基板110。此時(shí)，形成于基板110的平面上的兩個(gè)磁檢測(cè)元件檢測(cè)磁矢量的垂直磁場(chǎng)以及水平磁場(chǎng)，直立的檢測(cè)元件檢測(cè)與這些磁場(chǎng)垂直的成分。
另外，作為磁傳感器也可以是磁通型磁傳感器。磁通型磁傳感器由于需要線圈鐵芯，所以其結(jié)構(gòu)有些大。因此，磁通型磁傳感器安裝在具有充足設(shè)置空間的車輛等中的情況下不會(huì)有問題，但是內(nèi)裝在移動(dòng)電話等小型終端裝置中時(shí)，由于從和其他的內(nèi)裝元件的關(guān)系出發(fā)，就需要在機(jī)箱內(nèi)部配置的設(shè)計(jì)上想辦法。在這一點(diǎn)上，與磁通型磁傳感器相比，MR元件等磁阻抗效應(yīng)元件和霍爾元件等磁感應(yīng)元件可以做得更小型，更適合于安裝在移動(dòng)終端裝置上。
圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施方案的控制裝置200以及磁傳感器100的框圖?？刂蒲b置200可以通過任意計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM、裝載在ROM中的磁化磁場(chǎng)消除程序等來實(shí)現(xiàn)，但是在此圖中示出了由這些部件合作來實(shí)現(xiàn)的功能框圖。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，這些功能框圖可以通過只有硬件、只有軟件或者這些軟硬件組合以各種形式實(shí)現(xiàn)。
控制裝置200包括運(yùn)算部210、存儲(chǔ)部220以及監(jiān)視部230。運(yùn)算部210進(jìn)行后述的運(yùn)算處理，校準(zhǔn)磁傳感器100。存儲(chǔ)部220記錄對(duì)磁傳感器100的實(shí)際輸出來說是參照值的基本數(shù)據(jù)等。在沒有除了地磁成分以外的磁化成分的狀態(tài)下，來自磁傳感器100的X軸、Y軸、Z軸的輸出是分別檢測(cè)出的地磁全磁力的分力。變動(dòng)磁傳感器100的姿勢(shì)，在四種以上的姿勢(shì)的X軸、Y軸、Z軸中分別取得輸出，然后，在各自的姿勢(shì)中對(duì)所取得的三軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，生成通過該4點(diǎn)以上坐標(biāo)的球，將其中心點(diǎn)坐標(biāo)作為基準(zhǔn)坐標(biāo)?？梢詫⒋嘶鶞?zhǔn)坐標(biāo)設(shè)定成上述基本數(shù)據(jù)。此基準(zhǔn)坐標(biāo)可以通過模擬和試驗(yàn)的方式求出，將所求出的值設(shè)定在存儲(chǔ)部220中。另外，根據(jù)該中心點(diǎn)坐標(biāo)，畫出以地磁場(chǎng)全磁力作為半徑的球，通過該球的點(diǎn)的坐標(biāo)也可以作為基本數(shù)據(jù)記錄。
監(jiān)視部230監(jiān)視磁傳感器100的X軸、Y軸、Z軸的各輸出。來自磁傳感器100的第一磁檢測(cè)元件102的X軸輸出、來自磁傳感器100的第二磁檢測(cè)元件104的Y軸輸出、來自磁傳感器100的第三磁檢測(cè)元件106的Z軸輸出輸入于控制裝置200中。
X、Y、Z的各輸出，可以用下列式表示。
X＝W{cos(f)·cos(p)·cos(d)-sin(f)·sin(p)}+AY＝W{-cos(f)·cos(r)·sin(d)-cos(f)·sin(p)·sin(r)·cos(d)-sin(f)·cos(p)·sin(r)}+BZ＝W{-cos(f)·sin(r)·sin(d)+cos(f)·sin(p)·cos(r)·cos(d)+sin(f)·cos(p)·cos(r)}+CW＝磁場(chǎng)強(qiáng)度，f＝傾角(伏角)，d＝旋轉(zhuǎn)角，p＝縱偏角，r＝橫偏角，A＝X軸的磁化磁場(chǎng)，B＝Y(jié)軸的磁化磁場(chǎng)，C＝Z軸的磁化磁場(chǎng)。因此，在此的各軸磁場(chǎng)強(qiáng)度W就可以表示地磁場(chǎng)全磁力的分力和各軸的磁化磁場(chǎng)。
不考慮除了地磁以外的磁化磁場(chǎng)的情況下，在具有三軸特性的磁傳感器100中，在地磁中朝所有方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，由各個(gè)磁檢測(cè)元件的輸出X、Y、Z表示的三維坐標(biāo)空間的點(diǎn)的集合可以畫出以原點(diǎn)即0磁場(chǎng)為中心以地磁全磁力為半徑的球。
對(duì)此，在磁傳感器100中存在磁化磁場(chǎng)也就是偏移磁場(chǎng)時(shí)，使其和上述一樣旋轉(zhuǎn)時(shí)的點(diǎn)的集合可以畫出只有球的中心點(diǎn)偏移而半徑?jīng)]有變化的球。
下面，對(duì)以此為前提的控制裝置200的校準(zhǔn)動(dòng)作進(jìn)行說明。圖3所示的是由本實(shí)施方案的控制裝置200控制的磁傳感器100的校準(zhǔn)動(dòng)作的流程圖。首先，安裝有磁傳感器100的終端等一啟動(dòng)，監(jiān)視部230就監(jiān)視磁傳感器100的輸出(S10)。然后，將該輸出變換成空間坐標(biāo)，將該坐標(biāo)與存儲(chǔ)部220中預(yù)先設(shè)定的基本數(shù)據(jù)—坐標(biāo)群進(jìn)行比較(S12)。
比較的結(jié)果，其差分超過規(guī)定的臨界值時(shí)(S12的Y)，進(jìn)行后述的校準(zhǔn)處理。在此，該差分也可以是輸入坐標(biāo)和與其最近似的記錄坐標(biāo)之間的差分。沒有超過規(guī)定的閾值時(shí)(S12的N)，繼續(xù)監(jiān)視(S10)。在此，規(guī)定的閾值用來檢測(cè)地磁以外的磁成分磁化的情況，也可以是通過實(shí)驗(yàn)方法求得的。此外，該規(guī)定的閾值還依賴于將允許范圍定至哪種程度的誤差這樣的設(shè)計(jì)。
運(yùn)算部210從磁傳感器100的X軸、Y軸、Z軸的各輸出計(jì)算出磁場(chǎng)強(qiáng)度(S14)。對(duì)不同的4點(diǎn)以上進(jìn)行運(yùn)算，其中，至少1點(diǎn)以上是不在同一平面的點(diǎn)。下面表示的是算出不同4點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的公式W12＝X12+Y12+Z12W22＝X22+Y22+Z22
W32＝X32+Y32+Z32W42＝X42+Y42+Z42接下來，運(yùn)算部210由該4點(diǎn)以上的點(diǎn)生成球(S16)。也就是，將磁傳感器100的X軸、Y軸、Z軸的各輸出作為三維空間的坐標(biāo)，生成通過上述4點(diǎn)以上的各坐標(biāo)的球。也就是，生成將各坐標(biāo)半徑相等的位置作為中心點(diǎn)的球，其半徑表示地磁全磁力。圖4所示的是運(yùn)算部210生成的球的一個(gè)例子，將與點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3、點(diǎn)4的長(zhǎng)度均相等的位置作為球的中心O，當(dāng)然，4點(diǎn)以上也可以。
運(yùn)算部210求出生成的球的中心點(diǎn)坐標(biāo)，將該坐標(biāo)作為偏移磁場(chǎng)量(S18)。下面表示的是用來計(jì)算出球的中心坐標(biāo)的計(jì)算公式，此計(jì)算公式可以從上述求解各X、Y、Z的輸出的公式推導(dǎo)。
A={(Y4-Y1)(Z4-Z3)-(Y4-Y3)(Z4-Z1)(Y4-Y2)(Z4-Z3)-(Y4-Y3)(Z4-Z2)}{(Z4-Z2)(Z4-Z3)(W42-W32)-W42+W22}-(Z4-Z1)(Z4-Z3)(W42-W32)+W42-W122[{(Y4-Y1)(Z4-Z3)-(Y4-Y3)(Z4-Z1)(Y4-Y2)(Z4-Z3)-(Y4-Y3)(Z4-Z2)}{(X4-X3)(Z4-Z2)-(X4-X2)(Z4-Z3)(Z4-Z3)}+(X4-X1)(Z4-Z3)-(X4-X3)(Z4-Z1)(Z4-Z3)]]]>[數(shù)學(xué)式2]B=2A{(X4-X3)(Z4-Z2)-(X4-X2)(Z4-Z3)(Z4-Z3)}-(Z4-Z2)(Z4-Z3)(W42-W32)-W22+W422{(Y4-Y2)(Z4-Z3)-(Y4-Y3)(Z4-Z2)(Z4-Z3)]]>[數(shù)學(xué)式3]C=-2A(X4-X3)-2B(Y4-Y3)+(W42-W32)2(Z4-Z3)]]>運(yùn)算部210通過從磁傳感器100的X軸、Y軸、Z軸的各輸出中減去所求出的X、Y、Z軸的磁化磁場(chǎng)A、B、C來進(jìn)行校準(zhǔn)(S20)。
根據(jù)如上所說明的本實(shí)施方案，基于4種以上姿勢(shì)的磁傳感器的輸出來生成球體，通過從該中心點(diǎn)檢測(cè)偏移磁場(chǎng)量，能夠容易且自動(dòng)地消除除地磁以外的磁成分。用戶可以不必再進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)1周、由此求出該過程中所輸出的數(shù)據(jù)的最大值和最小值的中間值等處理。因此，用戶既不用進(jìn)行麻煩的旋轉(zhuǎn)，也不需要考慮磁化成分。而且，即使在制造磁傳感器時(shí)，也可以不考慮磁化磁場(chǎng)而地決定部件配置，使研制變得容易。
圖5所示的是本發(fā)明實(shí)施方案的移動(dòng)終端裝置300的結(jié)構(gòu)圖。此移動(dòng)終端裝置300是移動(dòng)電話、PHS(Personal Handyphone System個(gè)人手機(jī)系統(tǒng))以及PDA(personal data assistant個(gè)人數(shù)據(jù)助理)等的移動(dòng)用的小型電子裝置。雖然圖5所示的是用于實(shí)現(xiàn)方位測(cè)定以及后述應(yīng)用的結(jié)構(gòu)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，移動(dòng)終端裝置300也可以具有與其用途相對(duì)應(yīng)的其他結(jié)構(gòu)。
移動(dòng)終端裝置300包括控制裝置200、檢測(cè)部20、攝像部30、通信部32、GPS信息取得部34以及顯示部36。檢測(cè)部20包括磁傳感器100、傾斜角傳感器120、氣壓傳感器140以及溫度傳感器160，具有檢測(cè)位置、方位、姿勢(shì)、高度等功能。攝像部30具有CCD等光電變換元件，獲取圖像并傳遞給控制裝置200。通信部32具有通過外部服務(wù)器和無線回路進(jìn)行通信的功能，此通信也可以在有線回路下進(jìn)行。GPS信息取得部34接收來自GPS衛(wèi)星的位置信息，控制裝置200根據(jù)此位置信息計(jì)算出目前的位置也就是目前的緯度以及經(jīng)度，另外，通過根據(jù)來自磁傳感器100的方位信息可對(duì)位置信息進(jìn)行修正，由此能夠求出正確的目前位置以及方位?？刂蒲b置200也可以用來對(duì)位置信息以及方位信息相互補(bǔ)充。此外，控制裝置200也可以不利用來自GPS衛(wèi)星的位置信息，僅僅根據(jù)來自檢測(cè)部20的檢測(cè)結(jié)果求出目前的位置以及方位。顯示部36具有顯示器，與應(yīng)用相對(duì)應(yīng)地輸出控制裝置200已處理的信息，另外，也可以包括圖中未示出的揚(yáng)聲器，以聲音的方式給用戶輸出各種信息。
磁傳感器100可以利用上述的結(jié)構(gòu)，根據(jù)X軸、Y軸的地磁矢量檢測(cè)出來自磁北的旋轉(zhuǎn)角作為方位角，即偏航角(ヨ一角)。不過，地磁矢量在赤道附近大致水平，但在除此之外的地方傾斜。此外，移動(dòng)終端裝置300的姿勢(shì)不一定經(jīng)常為水平。因此，必須利用相對(duì)于重力方向的相對(duì)角度，即縱偏角以及橫偏角，修正該地磁矢量，此縱偏角以及橫偏角由傾斜角傳感器120檢測(cè)?？刂蒲b置200利用上述縱偏角以及橫偏角來修正X軸以及Y軸的檢測(cè)結(jié)果，以使Z軸的檢測(cè)結(jié)果經(jīng)常和Z軸維持水平狀態(tài)時(shí)的檢測(cè)結(jié)果相同。由此，通過將磁傳感器100設(shè)成三軸，利用Z軸的檢測(cè)結(jié)果來進(jìn)行修正，即使在姿勢(shì)變化大的情況下，也能保證方位角的精度。
傾斜角傳感器120是一種檢測(cè)三軸方向加速度成分的加速度傳感器，具有電阻值變化方式、容量變化方式、壓電變化方式等。傾斜角傳感器120同樣在水平面以徑直的方式設(shè)置X軸、Y軸，沿重力方向設(shè)置Z軸。由于移動(dòng)終端裝置300的姿勢(shì)傾斜而使重力加速度變化，通過檢測(cè)此加速度來檢測(cè)縱偏角以及橫偏角。在移動(dòng)終端裝置300靜止的狀態(tài)時(shí)，即使兩軸也能正確檢測(cè)移動(dòng)終端裝置300的姿勢(shì)。在帶有移動(dòng)終端裝置300的用戶步行，或者乘汽車或自行車等交通工具時(shí)，由于傾斜角傳感器120中增加了運(yùn)動(dòng)加速度成分，因而不能檢測(cè)正確的姿勢(shì)。通過設(shè)置成三軸，可以將重力加速度和運(yùn)動(dòng)加速度分離，從而能夠檢測(cè)正確的姿勢(shì)。如果將各軸的輸出值積分求出估計(jì)角度，將其與加速度成分進(jìn)行比較，進(jìn)行規(guī)定的運(yùn)算，則就能夠計(jì)算出正確的縱偏角以及橫偏角。
氣壓傳感器140檢測(cè)外部空氣的壓力，溫度傳感器160檢測(cè)溫度，檢測(cè)出的溫度用來對(duì)由溫度漂移而引起的磁傳感器100、傾斜角傳感器120以及氣壓傳感器140輸出的偏離進(jìn)行修正。
圖6所示的是根據(jù)磁傳感器100以及傾斜角傳感器120的檢測(cè)結(jié)果算出方位的流程圖。首先，在傾斜角傳感器120檢測(cè)出的三軸方向加速度成分的基礎(chǔ)上，算出磁傳感器100的傾斜角(S30)，從而算出縱偏角以及橫偏角，磁傳感器100檢測(cè)地磁矢量的三軸成分(S32)?？刂蒲b置200進(jìn)行上述的校準(zhǔn)，消除磁化磁場(chǎng)(S34)。然后，通過縱偏角以及橫偏角，對(duì)地磁矢量的成分進(jìn)行坐標(biāo)變換(S36)，求出正確的方位(S38)。此時(shí)可以利用溫度傳感器160的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行溫度修正。這樣，傾斜角傳感器120的檢測(cè)結(jié)果可以用來算出方位，但是，可以有效利用此檢測(cè)結(jié)果來實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用。
根據(jù)如上所說明的實(shí)施方案，能夠容易地實(shí)現(xiàn)磁化磁場(chǎng)以及傾斜角的校準(zhǔn)，從而可以獲得精度非常高的磁傳感器輸出。
以上通過實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，實(shí)施方案是舉例說明，在這些各構(gòu)成要素和各處理程序組合上可以有各種變形例，并且這樣的變形例也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
實(shí)施方案中說明的是對(duì)三軸磁傳感器的磁化磁場(chǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。這一點(diǎn)，兩軸的磁傳感器也可以用同樣的方法校準(zhǔn)。在兩軸的情況下，運(yùn)算部210將磁傳感器100的X軸、Y軸的各輸出作為二維平面坐標(biāo)，生成通過不同的3點(diǎn)以上的各坐標(biāo)的圓。也就是說，以各坐標(biāo)的半徑相等的位置作為中心點(diǎn)來生成圓。根據(jù)此中心點(diǎn)的坐標(biāo)，求出磁傳感器100的X軸、Y軸的偏移磁場(chǎng)量，對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。
此外，在實(shí)施方案中，也可以選出這樣的點(diǎn)，即來自磁傳感器100的輸出不是4點(diǎn)輸出，而是5點(diǎn)以上的輸出的誤差最小的點(diǎn)，也就是說各自相互盡可能離散的4點(diǎn)來求出中心點(diǎn)。而且，也可以重復(fù)幾次這樣的選擇來求出中心點(diǎn)。若這樣，由磁傳感器100的輸出精度和輸出分辨率、地磁全磁力的細(xì)微變化而引起的誤差就能夠降低，從而可以進(jìn)行精度更高的校準(zhǔn)。
此外，檢測(cè)地磁時(shí)，由于地球上的場(chǎng)所不同而產(chǎn)生不同偏角，因此，可以將預(yù)先測(cè)定的各場(chǎng)所的偏角記錄在存儲(chǔ)部220中，根據(jù)磁傳感器100的目前位置，對(duì)該偏角進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)基于來自GPS衛(wèi)星的時(shí)刻信息的緯度經(jīng)度信息和用戶的輸入可以確定目前的位置。
產(chǎn)業(yè)上的利用可行性本發(fā)明可適用于對(duì)磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)的領(lǐng)域。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)以新權(quán)利要求書第1-2頁替換原始國(guó)際申請(qǐng)中譯文的權(quán)利要求書第1-2頁。
基于條約第19條的說明權(quán)利要求1涉及磁傳感器的控制方法，其中明確了生成通過從4點(diǎn)或者5點(diǎn)以上選出的4點(diǎn)坐標(biāo)的球，根據(jù)其中心點(diǎn)和所述基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量。
對(duì)比文件1～4沒有公開由4點(diǎn)坐標(biāo)生成球來求出偏移磁場(chǎng)量的方法。
本發(fā)明通過生成經(jīng)過4點(diǎn)的坐標(biāo)的球，即使沒有保持三軸傳感器的姿勢(shì)，也可以通過較少的運(yùn)算量來進(jìn)行偏移修正。
權(quán)利要求2涉及磁傳感器的控制方法，其中限定了從5點(diǎn)以上選出4點(diǎn)的方法，可以更精確地求出球的中心點(diǎn)。
權(quán)利要求3涉及磁傳感器的控制裝置，是與修改后的權(quán)利要求1相應(yīng)的裝置。
權(quán)利要求4涉及磁傳感器的控制裝置，是與修改后的權(quán)利要求2相對(duì)應(yīng)的裝置。
權(quán)利要求5涉及移動(dòng)終端裝置，將修改后的權(quán)利要求3附加在該移動(dòng)終端裝置上。
權(quán)利要求6涉及移動(dòng)終端裝置，將修改后的權(quán)利要求4附加在該移動(dòng)終端裝置上。
1.(修改后)一種磁傳感器的控制方法，所述磁傳感器檢測(cè)地磁矢量的三軸成分，其特征在于，包括保持基準(zhǔn)坐標(biāo)的步驟，該基準(zhǔn)坐標(biāo)是通過對(duì)作為基準(zhǔn)的地磁矢量的三軸成分進(jìn)行坐標(biāo)變換取得的，并位于規(guī)定的坐標(biāo)空間中；取得所述磁傳感器的四種以上姿勢(shì)中的三軸成分的輸出的步驟；對(duì)所取得的各姿勢(shì)的三軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，取得和所述基準(zhǔn)坐標(biāo)相同的坐標(biāo)空間中的坐標(biāo)的步驟；從所取得的4點(diǎn)以上的坐標(biāo)中選出4點(diǎn)，生成通過該4點(diǎn)的坐標(biāo)的球，根據(jù)其中心點(diǎn)與所述基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量的步驟；參照所述偏移磁場(chǎng)量對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)的步驟。
2.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器的控制方法，其特征在于，在求出偏移磁場(chǎng)量的步驟中，從所取得的5點(diǎn)以上的坐標(biāo)中選出相互距離盡可能離散的4點(diǎn)。
3.(修改后)一種磁傳感器的控制裝置，所述磁傳感器檢測(cè)地磁矢量的三軸成分，其特征在于，包括存儲(chǔ)部，其中保持有基準(zhǔn)坐標(biāo)，該基準(zhǔn)坐標(biāo)是通過對(duì)作為基準(zhǔn)的地磁矢量的三軸成分進(jìn)行坐標(biāo)變換取得的，并位于規(guī)定的坐標(biāo)空間中；運(yùn)算部，對(duì)所述磁傳感器的四種以上的姿勢(shì)中的每個(gè)姿勢(shì)的三軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，取得和所述基準(zhǔn)坐標(biāo)相同的坐標(biāo)空間的坐標(biāo)，從所取得的4點(diǎn)以上的坐標(biāo)中選出4點(diǎn)，生成通過其4點(diǎn)的坐標(biāo)的球，所述運(yùn)算部根據(jù)所生成的球的中心點(diǎn)與所述基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量，參照該偏移磁場(chǎng)量對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。
4.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感器的控制裝置，其特征在于，運(yùn)算部從所取得的5點(diǎn)以上的坐標(biāo)中選出相互距離盡可能離散的4點(diǎn)。
5.(修改后)一種移動(dòng)終端裝置，其特征在于，包括檢測(cè)地磁矢量的三軸成分的磁傳感器；和如權(quán)利要求3所述的控制裝置。
6.(修改后)一種移動(dòng)終端裝置，其特征在于包括檢測(cè)地磁矢量的三軸成分的磁傳感器；和根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置。
權(quán)利要求
1.一種磁傳感器的控制方法，所述磁傳感器檢測(cè)地磁矢量的三軸成分，其特征在于，包括保持基準(zhǔn)坐標(biāo)的步驟，該基準(zhǔn)坐標(biāo)是通過對(duì)作為基準(zhǔn)的地磁矢量的三軸成分進(jìn)行坐標(biāo)變換取得的，并位于規(guī)定的坐標(biāo)空間中；取得所述磁傳感器的四種以上姿勢(shì)的三軸成分的輸出的步驟；對(duì)所取得的各姿勢(shì)的三軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，取得和所述基準(zhǔn)坐標(biāo)相同的坐標(biāo)空間中的坐標(biāo)的步驟；生成通過所取得的4點(diǎn)以上的坐標(biāo)的球，根據(jù)其中心點(diǎn)與所述基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量的步驟；參照所述偏移磁場(chǎng)量對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)的步驟。
2.一種磁傳感器的控制方法，所述磁傳感器檢測(cè)地磁矢量的兩軸成分，其特征在于，包括保持基準(zhǔn)坐標(biāo)的步驟，該基準(zhǔn)坐標(biāo)是通過對(duì)作為基準(zhǔn)的地磁矢量的兩軸成分進(jìn)行坐標(biāo)變換取得的，并位于規(guī)定的坐標(biāo)平面中；取得所述磁傳感器的三種以上姿勢(shì)的兩軸成分的輸出的步驟；對(duì)所取得的各姿勢(shì)的兩軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，取得和所述基準(zhǔn)坐標(biāo)相同的坐標(biāo)平面中的坐標(biāo)的步驟；生成通過所取得的3點(diǎn)以上的坐標(biāo)的圓，根據(jù)其中心點(diǎn)與所述基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量的步驟；和參照所述偏移磁場(chǎng)量對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)的步驟。
3.一種磁傳感器的控制裝置，所述磁傳感器檢測(cè)地磁矢量的三軸成分，其特征在于，包括存儲(chǔ)部，其中保持有基準(zhǔn)坐標(biāo)，該基準(zhǔn)坐標(biāo)是通過對(duì)作為基準(zhǔn)的地磁矢量的三軸成分進(jìn)行坐標(biāo)變換取得的，并位于規(guī)定的坐標(biāo)空間中；運(yùn)算部，對(duì)所述磁傳感器的四種以上的姿勢(shì)中的每個(gè)姿勢(shì)的三軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，取得和所述基準(zhǔn)坐標(biāo)相同的坐標(biāo)空間的坐標(biāo)，生成通過所取得的4點(diǎn)以上的坐標(biāo)的球，所述運(yùn)算部根據(jù)所生成的球的中心點(diǎn)與所述基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量，參照該偏移磁場(chǎng)量對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。
4.一種磁傳感器的控制裝置，所述磁傳感器檢測(cè)地磁矢量的兩軸成分，其特征在于，包括存儲(chǔ)部，其中保持有基準(zhǔn)坐標(biāo)，該基準(zhǔn)坐標(biāo)是通過對(duì)作為基準(zhǔn)的地磁矢量的兩軸成分進(jìn)行坐標(biāo)變換取得的，并位于規(guī)定的坐標(biāo)平面中；運(yùn)算部，對(duì)所述磁傳感器的三種以上的姿勢(shì)中的每個(gè)姿勢(shì)的兩軸成分的輸出進(jìn)行坐標(biāo)變換，取得和所述基準(zhǔn)坐標(biāo)相同的坐標(biāo)平面中的坐標(biāo)，生成通過所取得的3點(diǎn)以上的坐標(biāo)的圓，所述運(yùn)算部根據(jù)所生成的圓的中心點(diǎn)與所述基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差求出偏移磁場(chǎng)量，參照該偏移磁場(chǎng)量對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。
5.一種移動(dòng)終端裝置，其特征在于，包括檢測(cè)地磁矢量的三軸成分的磁傳感器；和如權(quán)利要求3所述的控制裝置。
6.一種移動(dòng)終端裝置，其特征在于包括檢測(cè)地磁矢量的兩軸成分的磁傳感器；和如權(quán)利要求4所述的控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁傳感器的控制方法、控制裝置以及移動(dòng)終端裝置，其中，控制裝置(200)通過運(yùn)算來對(duì)磁傳感器(100)進(jìn)行校準(zhǔn)，運(yùn)算部(210)從磁傳感器(100)的X軸、Y軸、Z軸的各輸出中計(jì)算出磁場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)不同的4點(diǎn)以上進(jìn)行這種運(yùn)算，其中，至少1點(diǎn)以上是在不位于同一平面上的點(diǎn)上進(jìn)行。運(yùn)算部(210)將磁傳感器(100)的X軸、Y軸、Z軸的各輸出變換成三維空間坐標(biāo)，生成通過上述4點(diǎn)以上的各坐標(biāo)的球，生成的球的中心點(diǎn)坐標(biāo)成為偏移磁場(chǎng)量，通過從磁傳感器(100)的X軸、Y軸、Z軸的各輸出中各自減去所求出的X軸、Y軸、Z軸的磁化磁場(chǎng)來進(jìn)行校準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G01C17/00GK1871496SQ20048000123
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者田村泰弘, 伊藤將仁 申請(qǐng)人:C&N株式會(huì)社