CN101470176B - 磁数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁数据处理装置、磁数据处理方法以及磁数据处理程序。在磁数据处理装置中，输入部分顺次接收从磁传感器输出的磁数据。存储部分将多个磁数据存储为统计总体数据集。指数导出部分导出所述统计总体数据集的分布指数。可靠性确定部分根据分布指数和判断标准来确定所述统计总体数据集是否可接受。判断标准设置部分在所述可靠性确定部分确定所述统计总体数据集的可靠性是可接受的时增加所述判断标准的严格性，并且在所述可靠性确定部分确定所述统计总体数据集的可靠性是不可接受的时降低所述判断标准的严格性。

Description

磁数据处理方法

技术领域

本发明涉及磁数据处理装置、磁数据处理方法以及磁数据处理程序，更具体地说，本发明涉及用于确定磁数据的可靠性的技术。 

背景技术

传统上，已经将磁传感器用来测量定位等。在利用磁传感器来测量磁性时，磁传感器的输出不仅包括诸如地磁之类的测量目标的分量，而且包括噪声或偏移量分量。例如，在通过安装在车辆上的个人导航装置(PND)中的磁传感器来测量地磁时，车辆或PND的磁化会产生偏移量分量，或者磁传感器的温度特性会产生偏移量分量。偏移量分量随着诸如车辆磁化或者温度之类的工作环境变化而变化。因此，可通过从磁传感器的输出中减去根据磁传感器的输出导出的偏移量分量来校正磁传感器的输出(例如，参见专利文献1和2)。 

[专利文献1]日本专利申请公开No.2007-107921 

[专利文献2]日本专利申请公开No.2007-139715 

但是，在通过安装在车辆中的PND中的磁传感器来测量地球磁力的情况下，安装在车辆或PND中的电子电路所产生的磁场会导致偏移量分量，或者依照高斯分布的磁传感器输出波动会导致偏移量分量。于是，很难执行将噪声分量完全消除的校正。因此，在使用此类磁传感器的***中，从磁传感器的输出得到的数据中会包含误差。然而，在磁传感器的输出包含较大误差时或者在磁数据元素中的误差被另一磁数据元素中的误差放大时，***的可靠性大大降低。因此，确定从磁传感器输出的磁数据的可靠性是很重要的。 

一般，通过将代表磁数据分布的指数与给定阈值进行比较来确定磁数据的可靠性。

但是，在噪声分量的大小会随着磁传感器的工作环境而发生变 化的情况下，如果采用预设的固定阈值来确定磁数据的可靠性，会存在以下问题。那就是，在针对噪声分量平均而言较小的环境来设置阈值的情况下，通常不太可能在噪声分量平均而言较大的环境中使用该磁数据(即，不能使用磁数据的比率很高)，这是因为通常会在噪声分量平均而言较大的环境中将该磁数据的可靠性确定为是不可接受的。另一方面，在针对噪声分量平均而言较大的环境来设置阈值的情况下，在噪声分量平均而言较小的环境中，***的可靠性会降低，这是因为，即使在磁数据的可靠性低到了就算磁数据被确定为不可接受的、磁数据的使用频率还是不低于实用范围的程度时，还是会在噪声分量平均而言较小的环境中将磁数据的可靠性确定为是可接受的。 

发明内容

因此，已经做出本发明来克服上述问题，本发明的一个目的是能够使用确保了其针对操作环境的最佳可靠性的磁数据。 

用于实现上述目的的磁数据处理装置包括：输入部分，其顺次接收从磁传感器输出的磁数据；存储部分，其将多个磁数据存储为统计总体数据集；指数导出部分，其导出所述统计总体数据集的分布指数；可靠性确定部分，其根据分布指数和判断标准来确定所述统计总体数据集的可靠性是否可接受；以及判断标准设置部分，其在所述统计总体数据集的可靠性被确定为是可接受的时增加所述判断标准的严格性，并且在所述统计总体数据集的可靠性被确定为是不可接受的时降低所述判断标准的严格性。 

根据本发明，根据所确定的可靠性来动态地设置用于确定统计总体数据集(包括多个磁数据)的可靠性的判断标准。具体地说，在确定可靠性是可接受的时提高判断标准的严格性，反之在确定可靠性是不可接受的时降低判断标准的严格性。于是，如果确定可靠性是可接受的，此后则根据更加严格的判断标准来确定可靠性。也就是说，如果在某一时间确定某一统计总体数据集的可靠性是可接受的之后确定了被存储为另一统计总体数据集的多个磁数据的可靠性是可接受的，则为随后的统计总体数据集确保了更高的可靠性。于是，在噪 声分量平均而言较小的工作环境中，可以使用高度可靠的磁数据。 

另一方面，如果确定可靠性是不可接受的，此后则根据更加宽松的判断标准来确定可靠性。也就是说，在某一时间确定某一统计总体数据集的可靠性是不可接受的之后，存储为另一统计总体数据集的多个磁数据的可靠性更可能被确定为可接受的。这就增大了在噪声分量平均而言较大的工作环境中可以使用磁数据的比率(或频率)。 

在简单的情况下，仅仅在2个步骤中设置可靠性的判断标准。实际上，优选地，在每次确定了统计总体数据集的可靠性是否可接受时，均逐步改变判断标准。也就是说，优选地在3个或者更多个步骤中对可靠性判断标准进行设置，并且设置对工作环境而言最佳的判断标准。 

如果在每次确定了统计总体数据集的可靠性是否可接受时，均逐步地细微改变判断标准，则会根据对于改变了的工作环境来说太严格或太宽松的判断标准来确定工作环境显著改变之后的极短时期内的可靠性。在判断标准的可设置范围为无限宽的情况下，直到适合于改变后的工作环境的判断标准被设置之前所需的时间无谓地过长。例如，我们假设，在噪声分量非常小的工作环境中设置了非常严格的判断标准之后，工作环境转变至噪声分量较大的工作环境。如果已经在噪声分量非常小的工作环境中设置的判断标准严格到实际上毫无意义的程度，那么在工作环境转变至噪声分量较大的工作环境之后，直到适合于噪声分量较大的工作环境的判断标准被设置好之间的这段时间会被白白浪费掉。所以，优选地，预先限制可靠性判断标准的设置范围。 

如果每次确定了统计总体数据集的可靠性是否可接受时均提高或降低判断标准的严格性，那么在统计上，被确定为可接受的可靠性的比率向50％集中。在以逐步方式设置判断标准的情况下，判断标准在被确定为可接受的可靠性的比率向50％集中的状态下在特定范围内波动。在判断标准集中在特定范围内的状态下，对于判断标准的步长足够精细的情况，可以考虑根据足够严格的判断标准来确定磁数据的可靠性，并且即使判断标准被固定为波动范围内的最宽松的判断标 准，被确定为可接受的可靠性的比率仍会增大。另一方面，在判断标准集中在特定范围内的状态下，对于判断标准的步长足够精细的情况，如果判断标准被固定为比范围内最严格的判断标准稍微宽松一点的判断标准，可以考虑根据工作环境中的实际上最严格的判断标准来确定磁数据的可靠性。在判断标准被固定的情况下，可将判断标准固定为其被固定之前那一刻的判断标准，也可固定成基于之前那一刻的判断标准的新判断标准。 

虽然在本发明中利用了判断标准和统计总体数据集(包含多个磁数据)的分布指数两者来确定磁数据的可靠性，但是用于作出确定的统计总体数据集的分布指数仅需要是代表了包含在统计总体数据集中的磁数据的可靠性的特定指标的指数。中心角，其代表了从磁数据分布的中间看过去时磁数据分布的范围，或诸如方差、中值、最大值、最小值和平均值之类的统计学所使用的各种其它指数均可用作这样的分布指数。与判断标准直接对应的分布指数无需非得是这种以数学方式定义的值，它可以是这种值的函数。例如，指数导出部分将分布指数推导为统计总体数据集的方差的函数。或者，指数导出部分将分布指数推导为对统计总体数据集的分布进行表征的主值的函数。可替换地，指数导出部分将分布指数推导为中心角的函数，该中心角代表了统计总体数据集的分布的角度范围。 

可以考虑出对已经根据本发明确定了其可靠性的磁数据进行使用的各种方法。简单地说，包含在已被确定为可接受的统计总体数据集中的一个磁数据可被用作代表了物体的方向或位置的数据。更实用地，基于其可靠性已被确定为可接受的统计总体数据集来导出磁数据的偏移量是非常有效率的。如上所述，磁数据的偏移量会随着诸如车辆的磁化或温度之类的工作环境的变化而变化，该偏移量被用于偏移量校正处理，在该偏移量校正处理中，从磁数据中减去由这样的偏移量因素所产生的偏移量分量。在该偏移量中含有较大误差的情况下，所有经偏移量校正之后的磁数据均会包含较大误差。因此，为了导出精确的偏移量，对于任何工作环境，均必须使用已经利用操作环境中尽可能严格的判断标准来确保了其可靠性的统计总体数据集。所以， 根据已经确定了其可靠性可接受的统计总体数据集来导出磁数据的偏移量是非常有效率的。 

虽然用于确定统计总体数据集的可靠性是否可接受的处理可以是最终会根据两个值来确定可靠性是否可接受的任何处理，但是，用于确定可靠性是否可接受的处理的速度会随着处理简化度的提高而加快。为此，可以根据分布指数和作为判断标准的单个阈值的比较结果来确定统计总体数据集的可靠性是否可接受。 

本发明的磁数据处理装置可构建有磁传感器或者没有磁传感器。 

本发明还提供了一种导航设备，该导航设备包括：磁数据处理装置、磁传感器、用于根据偏移量来校正磁数据的校正部分、和用于根据校正后的磁数据来提供方位通知的方位通知部分。 

本发明还提供一种磁数据处理方法，该方法包括以下步骤：顺次接收从磁传感器输出的磁数据；将多个磁数据存储为一个统计总体数据集；导出所述统计总体数据集的分布指数；根据分布指数和判断标准来确定所述统计总体数据集是否可接受；以及在确定所述统计总体数据集的可靠性是可接受的时，增加所述判断标准的严格性，并且在确定所述统计总体数据集的可靠性是不可接受的时，降低所述判断标准的严格性。 

本发明还提供一种使得计算机执行以下处理的磁数据处理程序，该处理包括以下步骤：顺次接收从磁传感器输出的磁数据；将多个磁数据存储为一个统计总体数据集；导出所述统计总体数据集的分布指数；根据分布指数和判断标准来确定所述统计总体数据集是否可接受；以及在确定所述统计总体数据集的可靠性是可接受的时，增加所述判断标准的严格性，并且在确定所述统计总体数据集的可靠性是不可接受的时，降低所述判断标准的严格性。 

除非存在技术问题，否则上述操作的顺序并不限于所描述的顺序，可以同时执行这些操作或者以相反的顺序执行这些操作，并且也不必顺序执行这些操作。上述各个部分的功能可由以其自身结构指定其功能的硬件资源、以程序指定其功能的硬件资源、或以上两种的组 合来实现。各个部分的功能并不限于由这些物理上独立的硬件资源所实现的功能。本发明还提供了机器可读的记录介质，该介质包含磁数据处理程序。当然，包含磁数据处理程序的记录介质可以是磁记录介质或者磁光记录介质，也可能是将来开发出来的其它记录介质。 

附图说明

图1是说明本发明实施例的框图。 

图2是说明本发明实施例的框图。 

图3是说明本发明实施例的流程图。 

图4A至图4D是说明本发明实施例的示图。 

具体实施方式

现在将参考附图来详细描述本发明的实施例。图中的相应部件将标有相同的参考标号，并且将省略对其的重复描述。 

1.硬件结构 

2.软件结构 

3.磁数据处理方法的概述 

4.分布指数 

5.判断标准的设置 

6.偏移量导出 

7.其它实施例 

1.硬件结构 

图1是说明根据本发明的导航设备实施例的框图。导航设备1通过获取两个正交(x，y)方向上的磁场大小来检测地磁的方向，并且将检测到的地磁的方向通知给用户。导航设备1是安装在诸如汽车之类的车辆中的PND。 

磁数据处理装置10包括磁传感器2和控制器4。控制器4从磁传感器2接收磁数据，并且利用图像信息或语音信息来将根据经偏移量校正的磁数据而确定的行进方向或希望的行进路线告知给驾驶员。指示行进方向或希望的行进路线的图像被显示在由控制器4所控制 的显示器6上。指示行进方向或希望的行进路线的声音被由控制器4所控制的扬声器7输出。 

磁传感器2包括对磁向量的x方向分量和y方向分量进行检测的x轴传感器21和y轴传感器22。x轴传感器21和y轴传感器22均包括磁阻元件、霍尔元件等，并且它们均可能是任何类型的指向性的1D磁传感器。对x轴传感器21和y轴传感器22进行固定以使得它们的灵敏度方向彼此正交。将x轴传感器21和y轴传感器22的输出以时分方式输入到磁传感器接口23。磁传感器接口23对从x轴传感器21和y轴传感器22接收到的信号进行放大，并随后对放大后的信号进行模数转换。通过总线5将从磁传感器接口23输出的数字磁数据输入至控制器4。 

控制器4是一个计算机，其包括CPU 40、ROM 42、RAM 44以及控制接口43。CPU 40是负责对导航设备1进行整体控制的处理器。控制器4经由控制接口43来将数据发送至诸如磁传感器2之类的***装置以及从***装置接收数据。ROM 42是机器可读的非易失性存储介质，其存储了CPU 40所执行的磁数据处理程序以及用来实现导航设备的功能的各种程序。RAM 44是易失性存储介质，其暂时地存储了将被CPU 40处理的数据。磁数据处理装置10和磁传感器2可被构建成单片的磁数据处理装置。 

2.软件结构 

图2是说明了磁数据处理程序90的结构的框图。磁数据处理程序90是用于将方位数据输出至导航程序98的程序，其被存储在机器可读的ROM 42中。方位数据是表示了地磁(即地球磁场)的方向的向量数据。磁数据处理程序90包括一组模块，例如缓存管理模块92、偏移量导出模块94、以及方位导出模块96。 

缓存管理模块92是一个程序模块，其用于接收从磁传感器2顺次输出的磁数据，并用于将所接收到的磁数据存储在缓存器中以便用所接收到的磁数据来更新偏移量。因此，缓存管理模块92使得控制器4起到输入部分以及存储部分的作用。存储在作为缓存器的RAM 44中的磁数据集是统计总体数据集。 

偏移量导出模块94是一个程序模块，其用于根据存储在缓存管理模块92中的统计总体数据集来导出新的偏移量，并且用于利用新的偏移量来对旧的偏移量进行更新。因此，偏移量导出模块94使得控制器4起到指数导出部分、可靠性确定部分、判断标准设置部分以及偏移量导出部分的作用。在利用新的偏移量来对旧的偏移量进行更新时，该新的偏移量变成旧的偏移量。因此，在文章中将旧的偏移量简称为“偏移量”不会引起误解。实际上，用于方位数据校正的偏移量被设置成一个变量，而新的偏移量被导出为一个不同的变量，并且在导出新的偏移量时，这个不同的变量被设置为用于方位数据校正的变量。 

方位导出模块96是一个程序模块，其用于利用存储在偏移量导出模块94中的偏移量来对从磁传感器2顺次输出的磁数据进行校正，从而产生方位数据。因此，方位导出模块96使得控制器4起到校正部分的作用。具体地说，方位导出模块96从磁数据(向量数据)的分量中减去偏移量分量，并且将已经从中减去了偏移量的向量数据输出为方位数据。 

导航程序98是一种公知的程序，用于根据当前位置、地图信息以及定位数据所代表的当前行进方位来将用于在预期交叉口处转弯的转弯方向通知给驾驶员。因此，导航程序98使得控制器4起到方位通知部分的功能。方位数据可仅仅被用来通过字符、箭头或语音将北、南、东和西行进方向通知给驾驶员，并且方位数据可还被用来对显示在显示器6上的地图执行带路处理。 

3.磁数据处理方法的概述 

图3是说明了用于确定磁数据的可靠性从而导出偏移量的处理的流程图。在发出偏移量更新请求时，随着CPU 40对缓存管理模块92以及偏移量导出模块94执行操作，图3所示的处理被执行。可以以定期的时间间隔发出偏移量更新请求，或者响应于来自驾驶员的直接指令来发出偏移量更新请求。 

首先，在步骤S100，缓存管理模块92接收用来导出新的偏移量的磁数据，并且将其存储在缓存器中。当汽车的行进方向发生少许改 变时，如果缓存管理模块92在较短的时间间隔内从磁传感器2顺次接收磁数据，那么连续接收到的磁数据之间的距离较小。将彼此相距较近的多个磁数据存储在容量有限的缓存器中会浪费存储器资源，并且会造成不必要的缓存器更新处理。并且，如果根据相互之间相距较近的磁数据集来导出新的偏移量，可能会根据具有偏态分布的统计总体数据集而导出精确度较低的新的偏移量。因此，可以按照以下方式确定是否需要更新缓存器。例如，如果最新近存储在缓存器中的磁数据和最后收到的磁数据之间的距离小于给定阈值，则确定没有必要更新缓存器，并且抛弃最后接收到的磁数据而不将其存储在缓存器中。 

随后，在步骤S110，缓存管理模块92确定是否已经在缓存器中存储了导出新的偏移量所要求的预定数量的磁数据。也就是说，统计总体数据集的元素个数是预定的。对步骤S100和步骤S110的处理进行重复，直到在缓存器中存储了预定数目的磁数据。 

当在缓存器中存储了预定数目的磁数据时，偏移量导出模块94确定统计总体数据集的可靠性是否可接受(步骤S120)。具体地说，偏移量导出模块94根据统计总体数据集来导出统计总体数据集的分布指数，并且根据分布指数和判断标准来确定统计总体数据集的可靠性。 

在确定统计总体数据集的可靠性可接受时，偏移量导出模块94增加判断标准的严格性(步骤S130)。偏移量导出模块94根据统计总体数据集导出新的偏移量，并随后擦除该统计总体数据集(步骤S140)。也就是说，在确定统计总体数据集的可靠性可接受时，偏移量导出模块94为随后确定可靠性是否可接受而设置更加严格的标准。 

在确定统计总体数据集的可靠性不可接受时，偏移量导出模块94降低判断标准的严格性(步骤S135)。也就是说，在确定统计总体数据集的可靠性不可接受时，偏移量导出模块94为随后确定可靠性是否可接受而设置更加宽松的标准。在这种情况下，不会导出新的偏移量，而仅是抛弃统计总体数据集。 

在完成步骤S140或步骤S135的处理之后，程序返回至步骤S100 的处理以重复上述处理。方位导出模块96在根据需要利用通过上述程序导出的新的偏移量来更新偏移量的同时，根据最新的偏移量和磁数据来导出方位数据，并且将方位数据输出至导航程序98。 

4.分布指数 

上述分布指数可以是对包含在统计总体数据集中的磁数据的可靠性进行表示的特定指标的任意指数。 

(1)方差 

从磁传感器2输出的磁数据的方差随着噪声分量的减少而减小。所以，可以这么考虑，方差较大的统计总体数据集的可靠性较低，而方差较小的统计总体数据集的可靠性较高。虽然可将磁数据的方差直接用作分布指数，但是此处将方差的函数用作分布指数。具体地说，在由下式(1)来表示统计总体数据集q_i时(其中包含在统计总体数据集中的多个磁数据的个数和中点为“N”和“c(c_x，c_y)”，缓存为“Q”)： 

q_i＝(q_ix，q_iy)  (i＝0，1，2...)    (1) 

分布指数由下式(3)所定义的“S”表示： 

$r=\sqrt{\frac{1}{N}\underset{q_i\∈Q}{\mathrm{\Σ}}{\left|\right|q_i-c\left|\right|}^2}---\left(2\right)$

$S=\frac{1}{N{r}^2}\underset{q_i\∈Q}{\mathrm{\Σ}}{\left(\right||q_i-c||-r)}^2---\left(3\right)$

可通过将以此方式导出的分布指数S与作为判断标准的阈值S_t进行比较来确定统计总体数据集的可靠性。也就是说，当S＜S_t时，可将可靠性确定为不可接受，否则则可将可靠性确定为可接受。这样就可以进行高速处理，原因在于，仅仅通过比较两个值就能确定可靠性是否可接受。 

(2)分布的特征值(eigenvalue) 

在通过确定数目的磁数据来导出偏移量的情况下，如果统计总体数据集的分布范围狭窄，那么偏移量的精确度较低，这是由于磁数据中包含噪声分量。所以，作为用来导出偏移量的磁数据集的统计总体数据集的可靠性应该这样确定，即，具有狭窄分布范围的统计总体数据的可靠性较低，而具有较宽分布范围的统计总体数据的可靠性较高。对于作为统计总体数据集的预定数目的磁数据的使用，可考虑使 用在预定时期内存储的磁数据集来作为统计总体数据集。在安装有导航设备1的车辆的行进方向在短时间内发生显著改变的情况下，存储的是具有较宽分布范围的统计总体数据。例如，在车辆行使在山路上的情况下，存储的是平均而言分布较宽的统计总体数据集。在这种情况下，优选地，通过尽可能地提高用来确定统计总体数据集的可靠性是否可接受的标准的严格性来导出高精度的偏移量。 

由于磁数据分布在以偏移量为中心的圆圈或球形附近，统计总体数据集的分布的主轴长度和与主轴相垂直的轴的长度间的比值随着磁数据的分布的宽度的增大而趋近于1。如果将统计总体数据集的分布的主轴长度和与主轴相垂直的轴的长度间的比值用作分布指数，那么由下式(4)定义的矩阵A的特征值之比λ₂/λ₁可被用作分布指数S。具体地说，等式(1)所表示的统计总体数据集的分布的主值是在等式(4)、等式(5)和等式(6)中采用了每一个都以统计总体数据集的中心开始、到相应的磁数据结束的向量之和所定义的对称矩阵A的特征值。 

A＝X^TX    (4) 

其中 

$X=\left[\begin{array}{c}{(q_0-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_1-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_2-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ ...\\ {(q_{N-1}-\stackrel{\‾}{q})}^T\end{array}\right]---\left(5\right)$

$\stackrel{\‾}{q}=\frac{1}{N}\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i---\left(6\right)$

由于矩阵A可写成等式(7)，所以矩阵A是N倍的方差-协方差矩阵。 

$A=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(q_i-\stackrel{\‾}{q}){(q_i-\stackrel{\‾}{q})}^T---\left(7\right)$

(3)分布的中心角 

还可以这样确定作为用来导出偏移量的磁数据集的统计总体数据集，即，随着将统计总体数据集的中心连接至统计总体数据集中的 任意两个磁数据元素的两条线段之间的角度的最大值接近180°，统计总体数据集的可靠性增大。此处，我们假设两条线段之间的角度最大值是分布的中心角。在分布的中心角或其函数被用作分布指数的情况下，从形成中心角的两个磁数据元素开始到分布的中心结束的向量的内积可被用作分布指数S。 

5.判断标准的设置 

在上述步骤S130和步骤S135中设置的判断标准为单阈值S_t。偏移量的更新频率或偏移量的精确度随用于获得阈值S_t的方法不同而不同。图4A至图4D是说明了用于获得阈值S_t的方法、偏移量的更新频率、以及偏移量的精确度之间的关系的示图。 

图4A说明了在获取了两个值作为阈值S_t(判断标准)的情况下判断标准的水平的变化。当在获取了两个阈值S_t的情况下已经设置了相对严格的阈值S_t时，即使统计总体数据集的可靠性是可接受的，阈值S_t也不会变化。当已经设置了相对宽松的阈值S_t时，即使统计总体数据集的可靠性是不可接受的，阈值S_t也不会变化。在图4A所示的示例中，在从时间t₀到时间t₁₁的时期内，确定统计总体数据集的可靠性在除了时间t₄和时间t₈之外的其它时间是可接受的。在时间t₁、t₂、t₃、t₆、t₇、t₁₀和t₁₁，根据严格的判断标准将统计总体数据集的可靠性确定为可接受的。在时间t₀、t₅和t₉，根据宽松的判断标准将统计总体数据集的可靠性确定为可接受的。 

图4B说明了在用多个步骤来设置为作为判断标准的阈值S_t并且在每次确定了统计总体数据集的可靠性是否可接受时均逐步改变阈值S_t的情况下判断标准的变化。在这种情况下，如果可靠性在从设置阈值S_t的初始值的时间t₀到时间t₁之间的时期内保持为可接受，则从时间t₀到时间t₁不断地逐步提高判断标准。在从可靠性变得不可接受的时间t₂一直到工作环境发生变化的时间t₃之间的时期内，阈值S_t在时间t₁时的阈值S_t1和时间t₂时的阈值S_t2附近的范围内波动。 

作为用于逐步提高阈值S_t的严格性的方法，在判断标准的严格性随着阈值S_t增大而提高的情况下，可以用一个正常数与阈值S_t相 加，或者用大于1的正常数乘以阈值S_t。在判断标准的严格性随着阈值S_t减小而提高的情况下，可以用阈值S_t减去一个正常数，或者用小于1的正常数乘以阈值S_t。作为用于逐步降低阈值S_t的严格性的方法，在判断标准的严格性随着阈值S_t减小而降低的情况下，可以用阈值S_t减去一个正常数，或者用小于1的正常数乘以阈值S_t。在判断标准的严格性随着阈值S_t增大而降低的情况下，可以用一个正常数与阈值S_t相加，或者用大于1的正常数乘以阈值S_t。 

在此，我们假设，在时间t₃，导航设备1的工作环境已经从噪声分量非常小的工作环境1改变至噪声分量非常大的工作环境2。那么，如图4B所示，在时间t₃将阈值S_t3设置为非常严格的判断标准，因此，必须等待一个相当长的时间，直到在时间t₄设置了适合于噪声分量非常大的工作环境2的阈值S_t。因此，在时间t₃到时间t₄的时期内，统计总体数据集的可靠性被确定为不可接受的，所以，即使工作环境已经发生改变，仍不更新偏移量。优选的是，例如当环境温度已经改变时，或者当导航设备1的环境磁化状态已经由于导航设备1已被从某一车辆拆卸下来并随后安装在另一车辆上而发生变化时，可以快速地更新偏移量。 

因此，优选地，对用作判断标准的阈值S_t的范围进行预设或限制。图4C说明了在预设了为严格部分的阈值S_t而设置的限值的情况下判断标准的变化。图4C还说明了在操作环境以与图4B相同的方式发生变化的情况下判断标准的变化。在这种情况下，当阈值S_t在时间t₁被设置为上限S_f时，作为判断标准的阈值被固定在恒定值S_f，直到工作环境从工作环境1变化成工作环境2。这就减少了从工作环境变化成工作环境2之后一直到设置了适合于操作环境2的阈值所需的时间，这是因为阈值S_f小于图4B所示的时间t₃的阈值。此外，在固定阈值S_f与统计总体数据集的分布的方差的函数相比较的结构中，在噪声分量小到即使总是根据操作环境1中的阈值S_f来进行确定时可靠性还是被确定为可接受的程度的情况下，从时间t₁到时间t₂的时期内，可靠性被确认为可接受的比率为100％。也就是说，在这种情况下也能实现偏移量的更新频率较高所带来的优点。 

如果在适合于工作环境的范围内对作为判断标准的阈值S_t进行设置，那么阈值S_t在小范围内波动。但是，在这种状态下，统计上，接受率为50％。在其中可以在足够细致的步骤中设置阈值S_t的结构中，可在阈值S_t开始波动之后(即阈值S_t集中在较小范围内之后)固定阈值S_t。例如，在阈值S_t已经集中在相对严格的范围内(如图4D所示)，可以考虑根据足够严格的判断标准来确定磁数据的可靠性，并且即使阈值S_t被固定为波动范围内的最宽松的阈值时，被确定为可接受的可靠性的比率还是可能增大。另一方面，如果阈值S_t被固定成比阈值S_t的波动范围内的最严格的值稍微宽松的值，可以考虑根据实际上最严格的判断标准来确定磁数据的可靠性。可以通过在对可靠性进行预定次数的确定的同时计算被确定为可接受的可靠性与被确定为不可接受的可靠性之比是否趋近于50％，或者通过计算在对可靠性进行预定次数的确定的同时所导出的阈值S_t的方差是否已经降低到一定水平之下，来确定阈值S_t是否集中在小范围内。 

6.偏移量导出 

发明人已经提出了一种用于根据包括了从磁传感器2顺次接收的多个磁数据的统计总体数据集来导出磁数据的偏移量的方法(参见日本专利申请公开No.2007-240270、No.2007-205944、No.2007-139715、及No.2007-107921)。用于从统计总体数据集(其可靠性被确定为可接受)导出偏移量的方法可以是也可以不是统计方法。以下是统计方法的示例。 

当统计总体数据集包括不在一条线上的3个磁数据时，可以在不采用统计方法的情况下唯一地指定出统计总体数据集所分布的圆。通过求解联立方程(8)获得圆心的位置向量c＝(c_x，c_y)。虽然针对2个变量的等式约束的个数为3，但是方程(8)必然有解，这是因为3个等式约束之一是多余的。 

$\left[\begin{array}{c}{(q_0-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_1-\stackrel{\‾}{q})}^T\\ {(q_2-\stackrel{\‾}{q})}^T\end{array}\right]c=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c}{q_0}^T{q}_0-R\\ {q_1}^T{q}_1-R\\ {q_2}^T{q}_2-R\end{array}\right]---\left(8\right)$

其中 

$R=\frac{1}{N}\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i^T{q}_i---\left(9\right)$

当统计总体数据集的元素个数等于4或者更大，可根据下面的等式(10)来定义j。 

$j=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c}{q_0}^T{q}_0-R\\ {q_1}^T{q}_1-R\\ {q_2}^T{q}_2-R\\ ...\\ {q_{N-1}}^T{q}_{N-1}-R\end{array}\right]---\left(10\right)$

此处，如果针对“c”的联立线性方程(11)有解，那么该解就是统计总体数据集所分布的圆的圆心。 

Xc＝j            (11) 

但是，在考虑磁传感器2的测量误差时，方程(11)可能实际上并没有解。因此，我们引入下面的等式(12)所定义的向量“e”，以便利用统计方法获取灵活的解法。 

e＝Xc-j            (12) 

使得‖e‖₂ ²(即e^Te)最小的“c”的值很可能是统计总体数据集分布最接近的圆的圆心。当矩阵A为正则矩阵时，获取使得‖e‖₂ ²最小的“c”的值的问题就变成了使得下面的等式(13)的目标函数变得最小的优化问题。 

f(c)＝(Xc-j)^T(Xc-j)    (13) 

也就是说，使得等式(13)的目标函数f(c)变得最小的“c”的值被推导为新的偏移量。当X^TX如在本实施例中所假设的那样为正则矩阵时，使得目标函数f(c)变得最小的“c”的值可写成等式(14)。 

c＝(X^TX)^-1X^Tj            (14) 

7.其它实施例 

本发明的范围并不限于上述实施例，可以在不脱离本发明范围的情况下做出各种修改。例如，本发明可同样应用于3D磁数据。并且，本发明并不限于用于测量地磁的磁数据处理装置，而是可以应用至用于测量除地磁之外的其它磁性的磁数据处理装置。此外，虽然通过便携式导航装置(PND)来示例说明了应用了本发明的导航设备，但是本发明可以应用至在车辆完成之后安装至车辆中的固定导航装 置以及步行导航装置。 

Claims (7)

1.一种磁数据处理方法，包括：

顺次接收从磁传感器输出的磁数据；

将多个磁数据存储为一个统计总体数据集；

确定已存储的磁数据数量是否达到预定数量；

在已存储的磁数据数量达到预定数量的情况下，导出所述统计总体数据集的分布指数；

根据分布指数和判断标准来确定所述统计总体数据集是否可接受；

在确定所述统计总体数据集的可靠性是可接受的时，增加所述判断标准的严格性，并且在确定所述统计总体数据集的可靠性是不可接受的时，降低所述判断标准的严格性；

在每次确定了统计总体数据集的可靠性是否可接受时均以逐步的方式改变判断标准；

在对可靠性进行预定次数的确定的同时，根据可靠性被确定为可接受的次数与可靠性被确定为不可接受的次数之比来确定判断标准是否集中于一个小范围内；以及

当判断标准集中于小范围内时，固定判断标准。

2.如权利要求1所述的磁数据处理方法，其中限制了判断标准的范围，从而使得判断标准在所限制的范围内逐步变化。

3.如权利要求1所述的磁数据处理方法，其中将分布指数推导为统计总体数据集的方差的函数。

4.如权利要求1所述的磁数据处理方法，其中将分布指数推导为对统计总体数据集的分布进行表征的主值的函数。

5.如权利要求1所述的磁数据处理方法，其中将分布指数推导为中心角的函数，该中心角代表了统计总体数据集的分布的角度范围。

6.如权利要求1所述的磁数据处理方法，进一步包括根据其可靠性已被确定为可接受的统计总体数据集来导出磁数据的偏移量。

7.如权利要求1所述的磁数据处理方法，其中将判断标准设置为单个阈值，并且根据分布指数的值与该单个阈值的比较结果来确定统计总体数据集的可靠性。

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