专利名称：磁数据处理设备、磁数据处理方法和磁数据处理程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁数据处理设备、磁数据处理方法和磁数据处理程序，具体而言，本发明涉及三维地磁数据的偏移量校正。
背景技术：
传统三维(3D)地磁传感器安装在可移动物体(诸如移动电话)上来检测地磁场 的方向。当磁数据处理设备基于磁数据导出方位(orientation)时，该设备需要执行用于 校正磁数据的处理以消除由移动物体的磁化所引起的测量误差。基于多个磁数据导出用于 这个校正处理的控制值，并将其称作“偏移量”。然而，磁数据不仅包括由移动物体的磁化所引起的偏移量分量，还包括由安装在 该移动物体中的电子部件产生的磁场所引起的或者由根据高斯分布的磁传感器的输出起 伏所引起的误差分量。从而，为了正确地导出由移动物体的磁化所引起的真实偏移量，需要 存储在球体上在很大范围内三维分散(spread)的多个磁数据。然而，由于需要移动物体的 特殊移动来存储这种磁数据，因此通常需要用户执行引起移动物体进行这种特殊移动的操 作。由于真实偏移量不规则地变化，所以由磁数据处理设备导出的方位很可能不同于实际 的方位，除非用户频繁地执行这种操作。本发明人之前创造的发明能够导出与真实偏移量接近的偏移量，而无需用户执 行这种特殊操作(参见日本专利申请公开第2007-240270号)。日本专利申请公开第 2007-240270号说明了一种方法，其中当统计总体(statistical population)的磁数据的 分布为三维时，基于磁数据的统计总体三维地导出偏移量，而当统计总体的磁数据的分布 为二维时，基于磁数据的统计总体二维地导出偏移量。在统计总体的磁数据不是三维分散 的情况下，如果统计总体的磁数据是二维分散的，则该方法针对平行于磁数据在其中二维 分散的平面的方向二维地校正过去导出的偏移量。
发明内容
本发明试图改进在日本专利申请公开第2007-240270号中说明的技术，并且提出 了 一种用于导出迅速收敛于真实偏移量的偏移量的方法。因此，本发明的一个目的在于使得三维磁数据的偏移量能够迅速收敛于真实偏移量。(1) 一种用于实现上述目的的磁数据处理设备，包括累积部分，该累积部分在连 续地获取从三维(3D)磁传感器输出的磁数据的同时，重复累积预定数量的磁数据以提供 新近(recent)统计总体，预定数量是四个或更多个；过去(past)统计总体存储部分，其将 累积作为新近统计总体的磁数据之前的从3D磁传感器输出的磁数据作为过去统计总体来 存储；确定部分，其在每次新近统计总体被提供时，使用阈值(第一阈值)确定新近统计总 体的分布是否满足特定条件(第一条件)，并且当新近统计总体不满足第一条件时，使用另 一个阈值(第三阈值)确定由过去统计总体和新近统计总体组成的混合统计总体是否满足另一个条件(第三条件)；以及偏移量导出部分，当新近统计总体满足第一条件时，该偏 移量导出部分基于该新近统计总体导出磁数据的偏移量，而当混合统计总体满足第三条件 时，该偏移量导出部分基于该混合统计总体导出磁数据的偏移量，其中过去统计总体存储 部分使用新近统计总体的至少一部分对过去统计总体进行更新。(2)优选地，确定部分使用再一个阈值(第二阈值)确定新近统计总体的分布是否 满足再一个条件(第二条件)，并且当新近统计总体满足第二条件时，过去统计总体存储部 分使用新近统计总体的至少一部分对过去统计总体进行更新。根据本发明，能够基于混合统计总体导出偏移量，该混合统计总体包括任意时间 的新近统计总体和为该任意时间之前获得的统计总体的过去统计总体。从而，即使当任意 时间的新近统计总体没有广泛分散到基于该任意时间的新近统计总体能够导出可能偏移 量的程度时，也能够导出偏移量。另外，由于只要新近统计总体不满足第二条件就不对过去 统计总体进行更新，所以混合统计总体很可能广泛分散到能够从其中导出可能偏移量的程 度。此外，由于当新近统计总体的分散较广泛时，基于新近统计总体能够导出偏移量而不被 旧的磁数据所影响，所以能够导出与真实偏移量接近的偏移量。即，根据本发明，使得3D磁 数据的偏移量能够迅速收敛于真实偏移量。(3)在用于实现上述目的的磁数据处理设备中，第一条件表示包含在新近统计总 体中的磁数据是三维分散的，第三条件表示包含在混合统计总体中的磁数据是三维分散 的，以及第二条件表示包含在新近统计总体中的磁数据是二维分散的。过去统计总体存储 部分使用一份包括在新近统计总体中的三个或更多个磁数据对过去统计总体进行更新。根据本发明，由于只要新近统计总体不是二维分散的，就不对过去统计总体进行 更新，所以增大了从3D磁传感器输出新近统计总体的磁数据的时间与从3D磁传感器输出 过去统计总体的磁数据的时间之间的时间间隔。因此，很可能在存储包括新近统计总体和 过去统计总体的混合统计总体期间，从磁传感器输出三维分散的磁数据。另外，与过去统 计总体不是二维散布时相比较，当过去统计总体为二维分散时，过去统计总体和加到其上 的其他磁数据的总分布很可能是三维的。从而，根据本发明，包括新近统计总体和过去统 计总体的混合统计总体的分布很可能是三维的。另外，在这两个统计总体的分布都是二 维的情况下，真实偏移量与基于包括这两个统计总体的混合统计总体的三维分散的磁数 据进行了一次更新的偏移量之间的区别，小于真实偏移量与使用在日本专利申请公开第 2007-240270号中说明的方法基于这两个统计总体进行了两次更新的偏移量之间的区别。(4) 一种情况在特定时间处的新近统计总体没有分散到一定程度时不对过去统 计总体进行更新，以及对其进行更新以便不会降低新近统计总体的分布的分散程度，在这 种情况下，包括过去统计总体和新近统计总体的混合统计总体的分布比新近统计总体的分 布更广泛。因此，将对过去统计总体进行更新之后从磁传感器获取的磁数据添加到过去统 计总体增大了混合统计总体的分布为三维的可能性。因此，在用于实现上述目的的磁数据处理设备中，过去统计总体存储部分使用从 中部分地削减(trim)磁数据的新近统计总体的削减版本对过去统计总体进行更新。根据本发明，可以在抑制过去统计总体的分布的分散程度与获得过去统计总体所 基于的统计总体的分布的分散程度之间的区别的同时，减少过去统计总体的数据量。(5)在用于实现上述目的的磁数据处理设备中，从新近统计总体的削减版本和过去统计总体来收集混合统计总体的磁数据，使得包含在该混合统计总体中的磁数据的总数 量被设置为与包含在该新近统计总体中的磁数据的预定数量相等。由于用于导出偏移量的每个统计总体的磁数据的数量相等，所以本发明简化了算 法。由通过配置本身指定其功能的硬件资源、通过程序指定其功能的硬件资源、或者 其结合来实现权利要求书中说明的每个部分的功能。每个部分的功能不限于通过物理上独 立的硬件资源所实现的那些功能。还可以将本发明应用于磁数据处理方法、磁数据处理程 序和包括磁数据处理程序的机器可读存储介质。当然，包括磁数据处理程序的存储介质可 以是磁记录介质或磁光记录介质，并且可以是未来开发的任何其他记录介质。
图1是本发明的实施例的框图。图2是本发明的实施例的流程图。图3是本发明的实施例的示意图。图4是本发明的实施例的示意图。图5是本发明的实施例的流程图。图6是本发明的实施例的示意图。
具体实施例方式现将结合附图对本发明的实施例进行说明。相似的附图标记表示每个图中相同的元素，并省略其多余的说明。1.第一实施例(概述)在本发明的第一实施例中，当新近统计总体或混合统计总体的磁数据的分布为三 维时，基于新近统计总体或混合统计总体三维地导出偏移量。另一方面，当新近统计总体 的磁数据的分布为二维时，基于新近统计总体和旧的偏移量这两者来二维地校正过去导出 的偏移量(即，旧的偏移量)，并且从新近统计总体和过去统计总体这两者产生混合统计总 体。(磁数据处理设备的配置)图1是示出了本发明的磁数据处理设备的实施例的框图。磁数据处理设备1安装 在便携式信息终端上，诸如移动电话、个人导航设备(PND)、电子罗盘、或者数字摄像机。磁数据处理设备1包括磁传感器20和微型计算机。微型计算机包括CPU 40,ROM 42、RAM 44、输入/输出单元(1/0)30等。磁数据处理设备1接收从磁传感器20输出的磁 数据，并基于校正了偏移量的磁数据输出方位数据，向用户可视地或可听地通知行进方向 或所期望的行进路线。显示单元60包括用于显示表示方位的图像的显示面板和显示驱动器。磁传感器20是3D磁传感器，包括χ轴传感器21、y轴传感器22和ζ轴传感器 23 (这三个传感器检测磁场向量的三个正交轴分量)以及接口 24。χ轴传感器21、y轴传感 器22和ζ轴传感器23每个都包括磁阻元件、霍尔元件或类似元件，并且每个都可以是任何类型的线性ID磁传感器。固定χ轴传感器21、y轴传感器22和ζ轴传感器23，使得它们 的感测方向彼此正交。接口 24通过时间分配来接收χ轴传感器21、y轴传感器22和ζ轴 传感器23的输出，并且对所接收到的三个传感器21、22和23的输出进行放大和AD转换， 以输出磁数据q= (qx，qy，qz)。磁数据q是从接口 24输出的数字信号，将其存储在RAM 44 中的特定地址处。非易失性存储介质ROM 42存储被装载到RAM 44之中并被CPU 40执行 的磁数据处理程序90，或者用于实现便携式信息终端的功能的各种程序。磁数据处理程序90是用于基于磁数据来输出方位数据的程序，并且存储在ROM 42中。方位数据是表示地磁场的方向的向量数据。磁数据处理程序90包括一组�？椋钊� 累积�？�91、确定�？�92、过去统计总体存储�？�93、3D偏移量更新�？�94a、2D偏移量更 新�？�94b和方位导出�？�95。累积�？�91是程序�？椋涫迪忠韵鹿δ茉诹鼗袢〈�3D磁传感器输出的磁 数据的同时，重复累积N个磁数据qi、…、qN(N<4)作为新近统计总体。即，累积�？�91 实现以下功能以规律的时间间隔连续地获取从磁传感器20输出的磁数据，并且将所获取 的磁数据存储在新近缓冲器中。新近缓冲器是RAM 44中用于累积预定数量的磁数据的存 储区域，预定数量是四个或更多个。确定�？�92是程序�？椋涫迪忠韵鹿δ苊看涡陆臣谱芴灞惶峁┦保范ㄐ� 近统计总体的分布是否满足使用第一阈值的第一条件，同时确定新近统计总体的分布是否 满足使用第二阈值确定的第二条件，以及在新近统计总体不满足第一条件的情况下确定包 括新近统计总体和过去统计总体的混合统计总体是否满足使用第三阈值的第三条件。混合 统计总体包括通过将构成最新时间的新近统计总体的多个磁数据按照磁数据被获取的顺 序削减为一半而获得的磁数据集合，以及构成过去统计总体的磁数据集合。例如，在新近统 计总体包含N个磁数据qi、q2、q3、q4、q5、…、％的情况下，只提取磁数据qi、q3、q5、
而将磁数据q2、q4、q6、…、q/削减掉。过去统计总体包括过去获得的新近统计总体，并且在 此实施例中，假设过去统计总体是通过将过去获得的新近统计总体削减为一半而获得的磁 数据集合。由于将混合统计总体定义为这样的数据集合，所以混合统计总体的磁数据的数 量等于新近统计总体的磁数据的数量，并且因此能够应用公共的程序代码来实现功能，以 确定统计总体的分布特征并导出偏移量。在此，在下面给出上述注明的新近统计总体和过去统计总体的范例，以便更好地 理解这些术语。在连续累积N个磁数据如、q2,、…、qN,，然后连续累积N个磁数据qi、 q2、…、qN的情况下，过去统计总体由例如从第一组磁数据如、q2,、…、qN,中交替提取的 N/2个磁数据如、q3,、q5,、···、％<形成，而新近统计总体由最新的一组磁数据qi、q2、…、 qN形成。在此情况下，混合统计总体由包含在过去统计总体中的N/2个磁数据^、q3,、 q5,、…、与例如从包含磁数据qi、q2、…、qN的新近统计总体中交替提取的Ν/2个磁数 据q”q3、q5、"Sq1^1形成。从而，混合统计总体由N个磁数据、q3,、q5,、禾口 q” q3、q5、…、qN_i组成。在所公开的示例中，通过从包含N个磁数据的磁数据组中提取奇数编 号的磁数据来收集N/2个磁数据。否则，可以提取偶数编号的磁数据来形成过去统计总体 或形成混合统计总体，或者可以采用其他方法来提取磁数据。在此实施例中，一个统计总体的分布的三个主值之间的比例作为该统计总体的 分布的指标，并且确定�？�92通过将每个指标与对应的预定阈值进行比较来确定统计总体的分布特征。具体而言，确定�？�92以下列方式确定统计总体的分布特征。统计总体 Q1 >…、分布的主值分别对应于由下列等式(1)、(2)和(3)所定义的对称矩阵A的特 征值λ” λ2禾口 X3U1彡入2彡入3)。
权利要求
一种磁数据处理设备，包括累积部分，其在连续地获取从三维(3D)磁传感器输出的磁数据的同时重复累积预定数量的磁数据以提供新近统计总体，所述预定数量是四个或更多个；过去统计总体存储部分，其将累积作为新近统计总体的磁数据之前的从3D磁传感器输出的磁数据作为过去统计总体来存储；确定部分，其在每次新近统计总体被提供时，使用一个阈值来确定新近统计总体的分布是否满足一个特定条件，并且在新近统计总体不满足所述特定条件时，使用另一个阈值来确定由过去统计总体和新近统计总体组成的混合统计总体是否满足另一个条件；以及偏移量导出部分，其在新近统计总体满足所述特定条件时，基于新近统计总体导出磁数据的偏移量，以及在混合统计总体满足所述另一个条件时，基于混合统计总体导出磁数据的偏移量，其中，过去统计总体存储部分使用新近统计总体的至少一部分来对过去统计总体进行更新。
2.根据权利要求1所述的磁数据处理设备，其中，确定部分使用再一个阈值来确定新近统计总体的分布是否满足再一个条件，并且其中，当新近统计总体满足所述再一个条件时，过去统计总体存储部分使用新近统计 总体的至少一部分来对过去统计总体进行更新。
3.根据权利要求2所述的磁数据处理设备，其中，所述特定条件表示包含在新近统计总体中的磁数据是三维分散的，所述另一个 条件表示包含在混合统计总体中的磁数据是三维分散的，并且所述再一个条件表示包含在 新近统计总体中的磁数据是二维分散的，并且其中，过去统计总体存储部分使用一份包括在新近统计总体中的三个或更多个磁数据 对过去统计总体进行更新。
4.根据权利要求1到3中的任一项所述的磁数据处理设备，其中，过去统计总体存储部 分使用从中部分地削减磁数据的新近统计总体的削减版本对过去统计总体进行更新。
5.根据权利要求4所述的磁数据处理设备，其中，从新近统计总体的削减版本和过去 统计总体收集混合统计总体的磁数据，使得包含在混合统计总体中的磁数据的总数量被设 置为与包含在新近统计总体中的磁数据的预定数量相等。
6.根据权利要求1到5中的任一项所述的磁数据处理设备，还包括3D磁传感器。
7.一种磁数据处理方法，包括在连续地获取从三维(3D)磁传感器输出的磁数据的同时，重复累积预定数量的磁数 据以提供新近统计总体，该预定数量是四个或更多个；将累积作为新近统计总体的磁数据之前的从3D磁传感器输出的磁数据作为过去统计 总体来存储；在每次新近统计总体被提供时，使用阈值确定新近统计总体的分布是否满足特定条 件，并且当新近统计总体不满足所述特定条件时，使用另一个阈值确定由过去统计总体和 新近统计总体组成的混合统计总体是否满足另一个条件；当新近统计总体满足所述特定条件时，基于新近统计总体导出磁数据的偏移量，并且当混合统计总体满足所述另一个条件时，基于混合统计总体导出磁数据的偏移量；以及 使用新近统计总体的至少一部分对过去统计总体进行更新。
8. 一种在计算机中使用的机器可读存储介质，该存储介质包含由计算机执行的用以执 行以下过程的磁数据处理程序在连续地获取从三维(3D)磁传感器输出的磁数据的同时，重复累积预定数量的磁数 据以提供新近统计总体，该预定数量是四个或更多个；将累积作为新近统计总体的磁数据之前的从3D磁传感器输出的磁数据作为过去统计 总体来存储；在每次新近统计总体被提供时，使用阈值确定新近统计总体的分布是否满足特定条 件，并且当新近统计总体不满足所述特定条件时，使用另一个阈值确定由过去统计总体和 新近统计总体组成的混合统计总体是否满足另一个条件；当新近统计总体满足所述特定条件时，基于新近统计总体导出磁数据的偏移量，并且 当混合统计总体满足所述另一个条件时，基于混合统计总体导出磁数据的偏移量；以及 使用新近统计总体的至少一部分对过去统计总体进行更新。
全文摘要
本发明公开一种磁数据处理设备、磁数据处理方法和磁数据处理程序。在磁数据处理设备中，累积部分连续获取从3D磁传感器输出的磁数据以提供磁数据的新近统计总体。过去统计总体存储部分将累积作为新近统计总体的磁数据之前的从3D磁传感器输出的磁数据作为过去统计总体存储。确定部分确定新近统计总体分布是否满足特定条件，当新近统计总体不满足特定条件时，确定过去和新近统计总体的混合统计总体是否满足另一个条件。当新近统计总体满足特定条件时，偏移量导出部分基于新近统计总体导出磁数据偏移量；当混合统计总体满足另一个条件时，偏移量导出部分基于混合统计总体导出磁数据偏移量。过去统计总体存储部分使用新近统计总体更新过去统计总体。
文档编号G01C21/08GK101950004SQ20101022656
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月8日 优先权日2009年7月10日
发明者半田伊吹 申请人:雅马哈株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
