JP2006113031A - 方位角測定方法及び方位角測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子コンパスを備えた携帯端末を、自動車に固定して進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求めるようにした方位角測定方法及び方位角測定装置を提供すること。
【解決手段】 まず、車外にて携帯端末で取得した地磁気測定データからあらかじめ地磁気オフセット値を算出しておく（Ｓ５１）。次に、車外にて携帯端末を車体の向きに合わせてＸ，Ｙ，Ｚ各軸の磁気強度を測定する（Ｓ５２）。次に、車内にて携帯端末を固定し、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の磁気強度を測定する（Ｓ５３）。次に、Ｓ５２において測定された磁気強度及びＳ５３において測定された磁気強度の差分を演算し、Ｓ５１で求めた地磁気オフセット値から加減算する（Ｓ５４）。このようにして、正確な方位角測定が可能になる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、方位角測定方法及び方位角測定装置に関し、より詳細には、電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求める方位角測定方法及び方位角測定装置に関する。

電子コンパスを搭載した携帯電話などの携帯機器を自動車に固定して自動車の正面方向及び進路方向の方位情報を得てアプリケーションで利用する場合がある。しかし、自動車の車体や内部部品が鉄でできていて着磁しているなどのために、自動車車内の磁界はオフセット成分（地磁気オフセット）を含んでおり、そのままでは、電子コンパスが示す地磁気方位が誤差を多く含んでしまう。

また、自動車内のどこに携帯機器を固定するかによっても地磁気オフセットは異なる。したがって、単に携帯機器を車内に持ち込んで固定するだけでは、電子コンパスが正しい方位を示すことは無い。また、車内で携帯機器を一周させるなども校正操作を行うことは、車体の着磁分を校正するわけではなく無意味である。

本発明の従来技術を開示した特許文献１としては、「方位検出装置の初期方位設定方法」がある。この特許文献１のものは、ジャイロと地磁気センサを用いて方位を算出するもので、自動車の電源投入直後の初期方位を、前回の運転時にジャイロの示す方位を記憶したバックアップ方位と、現在地磁気センサが示す地磁気方位とを比較し、信頼性の高いほうの方位情報を採用するというもので、着磁からの経過時間、前回の電源切断時の着磁補正の完了状態等を見て信頼性を判定し、方位精度の悪化が予想される場合には地磁気方位を用いずに初期方位を決定するようにしたものである。

また、特許文献２のものは、「移動方向検出方式」に関するもので、角速度センサと地磁気センサとを併設し、自動車の電源投入直後の初期方位については地磁気センサからの信号のみを用いて方位を表示するが、時間がたつにつれて角速度センサなどの情報の寄与分を増やしていくというように、各センサ出力を状況に応じて適宜割合をもつて合成させることにより，移動体における移動方向の検出を連続性をもつて高精度に行えるようにしたものである。

特開平６−３１４８号公報 特開昭５９−２１８９１３号公報

しかしながら、上述した特許文献１，２のいずれのものも、電源投入直後の自動車のヘッディング方位を知るという目的では同一課題に対する解決手段を開示したものと言えるが、いずれも、車上に固定された磁気方位センサに係るものであり、技術内容もジャイロセンサと磁気方位センサとを併用し、方位出力に対しての相互貢献度の寄与を行うというもので、電子コンパスを備えた携帯端末を、自動車に固定して進行方向の方位を表示させる際の初期方位を正しく求める方法については依然として問題を有している。

図１及び図２は、従来の方位角測定方法の問題点を説明するための図で、図１は、車外にて歩行者が携帯端末を保持している場合の電子コンパスが示す方位の説明図、図２は、車内に電子コンパス付携帯端末を持ち込んで固定したときを示す図である。

図中符号１は地磁気測定データの座標点（図中の×印）、２は車外にて携帯端末を車両の正面方向と一致するように向けて取得した地磁気測定データの座標点（図中の○印）、３は車外にて携帯端末上の電子コンパスが取得した地磁気測定データから算出された地磁気オフセット値（座標点；図中の◇印）、４は車内にて携帯端末を車両の正面方向と一致するように固定して取得した地磁気測定データの座標点（図中の●）を示している。なお、図中の実線円弧は、車外にて携帯機器内の方位角計測装置（電子コンパス）が検出した磁界データから計算される地磁気データ分布円を示している。

図１及び図２から分かるように、図１において車外にて携帯端末を車両方位に合わせて記憶させた地磁気測定データの座標点（図中の○印）２は、図２において実線矢印で示したように、車内にて携帯端末を車両の正面方向と一致するように固定して取得した地磁気測定データの座標点（図中の●）４に位置にシフトし、真の方向（破線矢印）から、携帯端末を車内に固定後に表示される間違った方位（太線矢印）にずれてしまうという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求めるようにした方位角測定方法及び方位角測定装置を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求める方位角測定方法において、車外にて携帯端末で取得した地磁気測定データからあらかじめ地磁気オフセット値を算出する第１のステップと、車外にて携帯端末を車体の向きに合わせえて第１の磁気強度データを測定する第２のステップと、車内にて携帯端末を固定して第２の磁気強度データを測定する第３のステップと、前記第２のステップにおいて測定された第１の磁気強度データと前記第３のステップにおいて測定された第２の磁気強度データの差分を演算し、前記第１のステップにおいて求められた地磁気オフセット値から前記差分を加減算する第４のステップとを有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求める方位角測定方法において、車外にて携帯端末で取得した地磁気測定データからあらかじめ地磁気オフセット値と地磁気ベクトルの大きさを算出する第１のステップと、車外にて携帯端末を車体の向きに合わせえて第１の磁気強度データを測定し、前記地磁気オフセット値を補正して方位角を算出する第２のステップと、車内にて携帯端末を固定して第２の磁気強度データを測定する第３のステップと、前記第３のステップにおいて測定された第２の磁気強度データから前記第１のステップにおいて求められた地磁気ベクトルの大きさ分だけ離れた球面を仮定する第４のステップと、前記磁気強度データが前記第２のステップで求められた方位角と一致するような起点を、球面上で求める第５のステップとを有することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第２のステップ及び前記第３のステップにおいて、傾斜角度を測定するステップを有することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記第５のステップにおいて、前記第２のステップ及び前記第３のステップでの傾斜角度の違いを補正するステップを有することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項２，３又は４に記載の発明において、前記携帯端末の傾斜情報を、１軸，２軸又は３軸の傾斜センサを用いて取得することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記電子コンパスが感知する地磁気測定データを２軸又は３軸それぞれについて取得して記憶することを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求める方位角測定装置において、地磁気測定データを取得する地磁気情報取得手段と、該地磁気情報取得手段により取得された第１の地磁気測定データと第２の地磁気測定データを記憶する記憶手段と、前記地磁気情報取得手段により取得された地磁気測定データから携帯端末内部の地磁気オフセット値を演算する第１の地磁気オフセット演算手段と、前記記憶手段に記憶された前記第１の地磁気測定データと前記第２の地磁気測定データの値を取得し、第１の地磁気データ値と第２の地磁気データ値の差を、前記第１の地磁気オフセット値から減算して新たな第２の地磁気オフセット値として演算する第２の地磁気オフセット演算手段と、前記携帯端末が車内外にあるかを判別して、前記第２の地磁気オフセット演算手段に対して車内における地磁気オフセット値を演算するように指示する車載状態判別手段と、前記記憶手段に記憶された最新の地磁気測定データと前記車載状態判別手段から渡された前記第１の地磁気オフセット値もしくは第２の地磁気オフセット値から方位角を演算する方位角演算手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、傾斜角情報取得手段と傾斜角補正手段とを備え、傾斜角情報取得手段が取得した携帯端末の傾斜角情報を前記記憶部に記憶するとともに、前記傾斜角補正手段は、記憶された傾斜角情報により前記方位角演算手段が演算する方位角に傾斜角補正を行うことを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の発明において、地磁気サイズ演算手段を備え、前記第２の地磁気オフセット演算手段は、前記第１の地磁気測定データ取得時の第１の傾斜角情報と、前記第２の地磁気測定データ取得時の第２の傾斜角情報と、前記第２の地磁気データと、前記第１の地磁気データ及び前記第１の地磁気オフセットから演算される方位角と、前記地磁気サイズ演算手段が算出する地磁気サイズと、から第２の地磁気オフセット値を演算することを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求める方位角測定装置において、地磁気測定データを取得する地磁気情報取得手段と、該地磁気情報取得手段により取得された第１の地磁気測定データと第２の地磁気測定データを記憶する記憶手段と、前記地磁気情報取得手段により取得された地磁気測定データから携帯端末内部の地磁気オフセット値を演算する第１の地磁気オフセット演算手段と、前記地磁気情報取得手段により取得された地磁気測定データ及び前記第１の地磁気オフセット値から地磁気サイズを演算する地磁気サイズ演算手段と、前記第１の地磁気測定データ及び前記第１の地磁気オフセット値から第１の地磁気ベクトル情報を演算する地磁気ベクトル演算手段と、前記記憶手段に記憶された前記第２の地磁気測定データと、前記地磁気サイズ演算手段により演算された地磁気サイズ情報から、前記第２の地磁気測定データが記憶された第１の地磁気ベクトル情報と同じ地磁気ベクトルを示す点を演算して、この点を第２の地磁気オフセット値として演算する第２の地磁気オフセット演算手段と、前記地磁気情報取得手段により取得された地磁気測定データから前記携帯端末の傾斜情報を取得する傾斜角取得手段と、前記携帯端末が車内外にあるかを判別して、前記第２の地磁気オフセット演算手段に対して車内における地磁気オフセット値を演算するように指示する車載状態判別手段と、前記記憶手段に記憶された最新の地磁気測定データと、前記車載状態判別手段から渡された前記第１の地磁気オフセット値もしくは第２の地磁気オフセット値と、前記傾斜角取得手段により演算された傾斜情報とから方位角を演算する方位角演算手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記携帯端末の傾斜情報を取得する傾斜角取得手段を備え、前記地磁気ベクトル演算手段は、前記傾斜情報をも用いて地磁気ベクトルを演算することを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記傾斜情報は、車外で取得した傾斜角と車内で取得した傾斜角であることを特徴とする。

本発明によれば、車外にて携帯端末で取得した地磁気測定データからあらかじめ地磁気オフセット値を算出する第１のステップと、車外にて携帯端末を車体の向きに合わせて第１の磁気強度データを測定する第２のステップと、車内にて携帯端末を固定して第２の磁気強度データを測定する第３のステップと、前記第２のステップにおいて測定された第１の磁気強度データと前記第３のステップにおいて測定された第２の磁気強度データの差分を演算し、前記第１のステップにおいて求められた地磁気オフセット値から前記差分を加減算する第４のステップとを有するので、電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求めるようにした方位角測定方法を実現することが出来る。また、同様に方位角測定装置を実現することも出来る。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

図３は、本発明の方位角測定方法の実施例１を説明するための図で、車内で携帯端末を固定しているときの方位角測定装置の補正方法を説明するための図である。

図中符号１１は車外にて携帯端末を車両方位に合わせて記憶させた地磁気測定データの座標点（図中の○印）、１２は地磁気測定データから求められた地磁気オフセット値（座標点；図中の◇印）、１３は本発明にて導出された車内環境での地磁気オフセット値（座標点；図中の△印）、１４は車内にて携帯端末を車両の正面方向と一致するように固定して取得した地磁気測定データの座標点（図中の●）を示している。なお、図中の実線円弧は、図１に示したように、車外にて携帯機器内の方位角計測装置（電子コンパス）が検出した磁界データから計算される地磁気測定データの分布円を、破線円弧は、車内にて携帯機器内の方位角計測装置（電子コンパス）が検出した磁界データから計算される地磁気測定データの分布円を示している。

図１に示すように、車外の、磁界が正常な場所において、搭乗する自動車の向いている方向と携帯端末の向きを一致させておき、この携帯端末の備えられている所定のボタンを押すなどをトリガーとし、電子コンパスが感知する磁気データを２軸又は３軸それぞれについて取得して記憶する。このとき、携帯端末及び地磁気センサが持つオフセット成分は、あらかじめ計測されているか、校正されているものとする。

次に、図３に示すように、携帯端末を車内に移動して固定する。このとき、車外で方位を記憶した際の端末の向きと合うように、携帯端末が車の正面方向と一致して固定される必要がある。

携帯端末が固定された際に、電子コンパスが感知する磁気データを２軸又は３軸それぞれについて取得する。車外で取得した地磁気測定データの座標点１１と車内で取得した地磁気測定データの座標点１４との差が、車外と車内の地磁気オフセット値の差（図中の図中の◇印と図中の△印との差を示す矢印）とみなし、車外であらかじめ求めてあったオフセットの値から地磁気測定データの差を減算する。この際、車外での地磁気測定データの測定時と車外での地磁気測定データの測定時は、携帯端末の傾斜角度はほぼ同一とする。

図５は、本発明の方位角測定方法の実施例１を説明するためのフローチャートを示す図である。
まず、車外にて携帯端末で取得した地磁気測定データからあらかじめ地磁気オフセット値を算出しておく（Ｓ５１）。次に、車外にて携帯端末を車体の向きに合わせてＸ，Ｙ，Ｚ各軸の磁気強度を測定する（Ｓ５２）。次に、車内にて携帯端末を固定し、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の磁気強度を測定する（Ｓ５３）。

自動車の内外での３軸地磁気センサでの磁気強度測定値は表１に示してある。この表１は、車外にて携帯端末を車両の正面方向と一致するように向けて取得した地磁気測定データ、及び車内にて携帯端末を車両の正面方向と一致するように固定し取得した地磁気測定データの例を示すものである。

次に、上述したＳ５２において測定された磁気強度及びＳ５３において測定された磁気強度の差分を演算し、上述したＳ５１で求めた地磁気オフセット値から加減算する（Ｓ５４）。このようにして、正確な方位角測定が可能になる。

（単位は任意）
図７は、本発明の方位角測定装置の実施例１を説明するための構成図で、図中符号３１は地磁気情報取得部、３２は記憶部、３３は第１の地磁気オフセット演算部、３４は第２の地磁気オフセット演算部、３５は車載状態判別部、３６は方位角演算部、３７は表示部、３８は傾斜角情報取得部、３９は傾斜角補正演算部、４０は地磁気サイズ演算部、４１は地磁気ベクトル演算部を示している。

まず、車外において携帯機器を使用する場合は、地磁気情報取得部３１から２軸、又は３軸の地磁気測定データを取得して記憶部３２に保持する。第１の地磁気オフセット演算部３３は、取得された地磁気測定データから携帯機器内部の地磁気オフセット成分を算出・推定して記憶部に保持する。

車外であるので、車載状態判別部３５が車載状態でない（車外である）と判別し、第１の地磁気オフセット演算部３３が算出した第１の地磁気オフセット値を方位角演算部３６に渡す。方位角演算部３６は、記憶部３２に記憶された最新の地磁気測定データと車載状態判別部３５から渡された第１の地磁気オフセット値に基づいて方位角を演算し、その演算結果を表示部３７に表示する。

車内に携帯機器を持ち込む前に、使用者は、車外で車両の正面方向と携帯機器の前方方向を合わせて地磁気データ（第１の地磁気測定データ）を取得し、記憶されている第１の地磁気オフセット値に基づいて方位角を演算して記憶する。このデータを取得する際の携帯機器の傾斜角度は、車内にて携帯機器が固定される際の傾斜角度と一致している必要がある。

次に、携帯機器を車内に持ち込み、車両の正面方向を向けて携帯機器を、車外で地磁気測定データを取得した際と同じ傾斜角度になるようにして車両内に固定する。この際に、地磁気情報取得部３１にて取得されて記憶部３２に記憶された地磁気測定データ（第２の地磁気測定データ）は、車外で取得した第１の地磁気測定データと同方位であるから、第１の地磁気測定データと第２の地磁気測定データとの差が、車両内で加わった地磁気オフセット値と判断できる。

車載状態判別部３５が、携帯機器が車両内部に固定されたと判断すると、車載状態判別部３５は、第２の地磁気オフセット演算部３４に、車両内部の地磁気オフセット値を演算するように指示をする。第２の地磁気オフセット演算部３４では、これを受けて、記憶部３２より、第１の地磁気オフセットの値と、第１の地磁気測定データ、及び第２の地磁気測定データの値を取得し、第１の地磁気オフセット値と第２の地磁気オフセット値の差を、第１の地磁気オフセット値から減算して新たな第２の地磁気オフセット値として記憶部３２に記憶するとともに、車載状態判別部３５に渡す。

車載状態判別部３５は、第２の地磁気オフセット値を方位角演算部３６に送り、この方位角演算部３６は、記憶部３２から取得した第２の地磁気測定データ値と第２の地磁気オフセット値とから方位角を演算して表示部３７に出力する。車両の内外で地磁気の大きさや伏角などは大きくは変化しないので、このような方位角測定方法によって、車両内に携帯機器を持ち込み、固定する場合において正しい地磁気オフセット値を求めることができる。

以降、車載状態判別部３５が、車載状態でなくなったことを検出するまで、地磁気情報取得部３１で取得された地磁気測定データは、第２の地磁気オフセット値を用いて方位角演算部３６にて方位角演算される。

図４は、本発明の方位角測定方法の実施例２を説明するための図で、車内で携帯端末を固定しているときの方位角測定装置の補正方法を説明するための図である。

図中符号２１は車外にて携帯端末を車両方位に合わせて記憶させた地磁気測定データの座標点（図中の○印）、２２は地磁気測定データから求められた地磁気オフセット値（座標点；図中の◇印）、２３は本発明にて導出された車内環境での地磁気オフセット値（座標点；図中の△印）、２４は車内にて携帯端末を車両の正面方向と一致するように固定して取得した地磁気測定データの座標点（図中の●）を示している。なお、図中の破線円弧は、車内で測定された地磁気測定データを中心とし、地磁気強度相当の半径を持つ円（この円周上に磁気オフセットがあると想定される）を示している。

図１に示すように、車外の、磁界が正常な場所において、搭乗する自動車の向いている方向と携帯端末の向きを一致させておき、この携帯端末の備えられている所定のボタンを押すなどをトリガーとし、電子コンパスが感知する地磁気測定データを２軸又は３軸それぞれについて取得して記憶する。また、携帯端末の傾斜情報を１軸，２軸又は３軸の傾斜角センサを用いて取得する。次に、車外で取得した地磁気測定データと傾斜角情報から車外での地磁気方位を計算して記憶する。このとき、携帯端末及び地磁気センサが持つオフセット成分は、あらかじめ計測されているか、校正されているものとする。

次に、図４に示すように、携帯端末を車内に移動して固定する。このとき、携帯端末が固定された際に、電子コンパスが感知する地磁気測定データを２軸又は３軸それぞれについて取得し、また、携帯端末の傾斜情報を１軸，２軸又は３軸の傾斜角センサを用いて取得する。

車内で取得した地磁気測定データの座標点２１から、車外の地磁気強度に相当の距離を半径とする円周もしくは球面を仮定する。また、車外で測定して記憶した地磁気方位に対し、車内で取得した傾斜角情報をもとに補正を行い、車内で取得された地磁気測定データが補正された方位を示すような点を円周もしくは球面上で選択し、これを新たな地磁気オフセット値とする。つまり、地磁気測定データの座標点（図中の◇印）から車内での地磁気強度相当の距離で、かつ車外で記憶した方位を傾斜角補正した値（破線矢印）と逆方向（実線矢印）だけ離れた座標点（図中の△印）を新たな地磁気オフセット値とする。

この際、地磁気ベクトルサイズは、車外と車内で同一と仮定する。すなわち、２軸又は３軸の方位角センサ出力が描く円周又は球面の半径は、車外で得られたものに対し、車外では変化がないものとする。

図６は、本発明の方位角測定方法の実施例２を説明するためのフローチャートを示す図である。
まず、車外にて携帯端末で取得した地磁気測定データからあらかじめ地磁気オフセット値と地磁気ベクトルの大きさを算出しておく（Ｓ６１）。次に、車外にて携帯端末を車体の向きに合わせてＸ，Ｙ，Ｚ各軸の磁気強度を測定し、地磁気オフセット値を補正して方位角を算出する（Ｓ６２）。次に、車内にて携帯端末を固定し、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の磁気強度を測定し、必要に応じて傾斜角度を測定する（Ｓ６３）。自動車の内外での３軸地磁気センサでの磁気強度測定値は表１に示してある。次に、上述したＳ６３の地磁気測定データから上述したＳ６１で求めた地磁気ベクトルの大きさ分だけ離れた球面を仮定する（Ｓ６４）。次に、地磁気測定データが上述したＳ６２で求めた方位角と一致するような起点を、球面上で求める。また、必要に応じて傾斜角度の補正を行う（Ｓ６５）。このようにして、正確な方位角測定が可能になる。

実施例２における本発明の方位角測定装置の構成図は、図７に示した実施例１における構成図と同じであるが、その動作が異なっている。この実施例２においては、車外で地磁気データを取得する際と、車内に携帯機器を固定する際で傾斜角が異なる場合にも用いることができる実施例について説明する。

まず、車外において携帯機器を使用する場合は、地磁気情報取得部３１から２軸、もしくは３軸の地磁気測定データを取得し、また、傾斜角情報取得部３８にて携帯機器の１軸、２軸、ないし３軸の傾斜角情報を取得して各々を記憶部３２に保持する。第１の地磁気オフセット演算部３３は、取得された地磁気測定データから、携帯機器内部の地磁気オフセット成分を算出・推定して記憶部３２に保持する。傾斜角補正演算部３９は、取得された傾斜角情報を用いて、方位角演算部３６が方位角を演算する際に携帯機器の方位角に対しての傾斜角補正演算を行う。

車外であるので、車載状態判別部３５が車載状態でない（車外である）と判別し、第１の地磁気オフセット演算部３３が算出した第１の地磁気オフセット値及び傾斜角補正演算部３９が算出した傾斜角度を方位角演算部３６に渡す。

方位角演算部３６は、記憶部３２に記憶された最新の地磁気測定データと車載状態判別部３５から渡された第１の地磁気オフセット値、傾斜角度に基づいて地磁気ベクトル情報（第１の地磁気ベクトル情報）及び方位角を演算し、その演算結果を表示部３７に表示するとともに、地磁気サイズ演算部４０が、第１の地磁気オフセット値と記憶部３２に記憶された地磁気測定データから地磁気サイズを演算し、第１の方位角情報とともに記憶部３２に記憶する。

地磁気ベクトル演算部４１は、第１の地磁気測定データ及び前記第１の地磁気オフセット値から第１の地磁気ベクトル情報を演算する。

車内に携帯機器を持ち込む前に、使用者は、車外で車両の正面方向と携帯機器の前方方向を合わせて地磁気測定データ（第１の地磁気測定データ）、及びそのときの携帯機器の傾斜角情報（第１の傾斜角情報）を取得し、記憶されている第１の地磁気オフセット値に基づいて方位角を演算して記憶する。

次に、携帯機器を車内に持ち込み、車両の正面方向を向けて携帯機器を車両内に固定するとともに、地磁気情報取得部３１及び傾斜角情報取得部３８から、地磁気情報（第２の地磁気測定データ）、傾斜角情報（第２の傾斜角情報）を取得する。

この際に、地磁気情報取得部３１にて取得され記憶部３２に記憶された地磁気測定データ（第２の地磁気測定データ）は、車外で取得した第１の地磁気測定データと同方位であるが、車外で方位を測定した際の携帯機器傾斜角度と、車内で携帯機器を固定する際の携帯機器傾斜角度が同じでない場合には、第１の地磁気測定データと第２の地磁気測定データの差が、必ずしも車両内で加わった地磁気オフセット値とはならず、傾斜角度の補正演算が必要になる。

車載状態判別部３５が、携帯機器が車両内部に固定されたと判断すると、車載状態判別部３５は、第２の地磁気オフセット演算部３４に、車両内部の地磁気オフセット値を演算するように指示をする。

第２の地磁気オフセット演算部３４では、第２の地磁気測定データと、記憶部３２に記憶された地磁気サイズ情報から、地磁気オフセット値が存在する可能性のある円または球を推定し、その円上もしくは球状において、第２の地磁気測定データが記憶された第１の地磁気ベクトル情報と同じ地磁気ベクトルを示す点を演算し、この点を第２の地磁気オフセット値として算出して記憶部３２に記憶するとともに車載状態判別部３５に送る。この際、車外で方位を測定した際の携帯機器傾斜角度と、車内で携帯機器を固定する際の携帯機器傾斜角度が同じでない場合には、第１の地磁気ベクトル情報を、第１の傾斜角情報及び第２の傾斜角情報を用いて補正し、車内で固定された際の傾斜角での地磁気ベクトル情報（第２の地磁気ベクトル情報）に換算し、第１の地磁気ベクトル情報と置き換えて第２の地磁気オフセット値を算出することになる。

車載状態判別部３５は、第２の地磁気オフセット値を方位角演算部３６に送り、この方位角演算部３６は、記憶部３２から取得した第２の地磁気測定データ値と第２の地磁気オフセット値から方位角を演算して表示部３７に出力する。

車両の内外で地磁気の大きさや伏角などは大きくは変化しないので、このような方位角測定方法によって、車両内に携帯機器を持ち込み、固定する場合において正しい地磁気オフセット値を求めることができる。

以降、車載状態判別部３５が、車載状態でなくなったことを検出するまで、地磁気情報取得部３１で取得された地磁気測定データは、第２の地磁気オフセット値を用いて方位角演算部３６にて方位角演算をされる。

以上、本発明の実施例１及び実施例２について説明したが、携帯端末の傾斜角情報は、携帯端末内部の傾斜角センサを用いて取得する方法と、車外での手持ち姿勢や車内の固定姿勢各々の傾きが固定されたものとして演算する方法とがある。後者の場合に、車外や車内での傾き角の設定が異なっていても良い。

また、車外又は車内のどちらか一方だけ傾斜角センサを用いる方法もある。携帯端末には、傾斜角センサはついていないが、車載時に携帯端末を固定するクレードルは、傾斜角センサを持つ場合などである。

さらに、地磁気ベクトルサイズは、車内と車外で同一でなく、あらかじめ測定又は運用時に得られた地磁気測定データをもとにして計算された係数を用いても良い。一般に車両内では周囲の鉄材の影響で地磁気サイズが減少する傾向にある。

従来の方位角測定方法の問題点を説明するための図で、車外にて歩行者が携帯端末を保持している場合の電子コンパスが示す方位の説明図である。 従来の方位角測定方法の問題点を説明するための図で、車内に電子コンパス付携帯端末を持ち込んで固定したときを示す図である。 本発明の方位角測定方法の実施例１を説明するための図で、車内で携帯端末を固定しているときの方位角測定装置の補正方法を説明するための図である。 本発明の方位角測定方法の実施例２を説明するための図で、車内で携帯端末を固定しているときの方位角測定装置の補正方法を説明するための図である。 本発明の方位角測定方法の実施例１を説明するためのフローチャートを示す図である。 本発明の方位角測定方法の実施例２を説明するためのフローチャートを示す図である。 本発明に係る方位角測定装置の実施例１及び２を説明するための構成図である。

符号の説明

１ 地磁気測定データの座標点（図中の×印）
２ 車外にて携帯端末を車両の正面方向と一致するように向けて取得した地磁気データの座標点（図中の○印）
３ 車外にて携帯端末上の電子コンパスが取得した地磁気データから算出された地磁気オフセット値（座標点；図中の◇印）
４ 車内にて携帯端末を車両の正面方向と一致するように固定して取得した地磁気データの座標点（図中の●）
１１，２１ 車外にて携帯端末を車両方位に合わせて記憶させた地磁気測定データの座標点（図中の○印）
１２，２２ 地磁気測定データから求められたオフセット値（座標点；図中の◇印）
１３，２３ 本発明にて導出された車内環境での磁気オフセット値（座標点；図中の△印）
１４，２４ 車内にて携帯端末を車両の正面方向と一致するように固定して取得した地磁気測定データの座標点（図中の●）
３１ 地磁気情報取得部
３２ 記憶部
３３ 第１の地磁気オフセット演算部
３４ 第２の地磁オフセット演算部
３５ 車載状態判別部
３６ 方位角演算部
３７ 表示部
３８ 傾斜角情報取得部
３９ 傾斜角補正演算部
４０ 地磁気サイズ演算部
４１ 地磁気ベクトル演算部

Claims (12)

1. 電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求める方位角測定方法において、
   車外にて携帯端末で取得した地磁気測定データからあらかじめ地磁気オフセット値を算出する第１のステップと、
   車外にて携帯端末を車体の向きに合わせて第１の磁気強度データを測定する第２のステップと、
   車内にて携帯端末を固定して第２の磁気強度データを測定する第３のステップと、
   前記第２のステップにおいて測定された第１の磁気強度データと前記第３のステップにおいて測定された第２の磁気強度データの差分を演算し、前記第１のステップにおいて求められた地磁気オフセット値から前記差分を加減算する第４のステップと
   を有することを特徴とする方位角測定方法。
2. 電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求める方位角測定方法において、
   車外にて携帯端末で取得した地磁気測定データからあらかじめ地磁気オフセット値と地磁気ベクトルの大きさを算出する第１のステップと、
   車外にて携帯端末を車体の向きに合わせて第１の磁気強度データを測定し、前記地磁気オフセット値を補正して方位角を算出する第２のステップと、
   車内にて携帯端末を固定して第２の磁気強度データを測定する第３のステップと、
   前記第３のステップにおいて測定された第２の磁気強度データから前記第１のステップにおいて求められた地磁気ベクトルの大きさ分だけ離れた球面を仮定する第４のステップと、
   前記磁気強度データが前記第２のステップで求められた方位角と一致するような起点を、球面上で求める第５のステップと
   を有することを特徴とする方位角測定方法。
3. 前記第２のステップ及び前記第３のステップにおいて、傾斜角度を測定するステップを有することを特徴とする請求項２に記載の方位角測定方法。
4. 前記第５のステップにおいて、前記第２のステップ及び前記第３のステップでの傾斜角度の違いを補正するステップを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の方位角測定方法。
5. 前記携帯端末の傾斜情報を、１軸，２軸又は３軸の傾斜センサを用いて取得することを特徴とする請求項２，３又は４に記載の方位角測定方法。
6. 前記電子コンパスが感知する地磁気測定データを２軸又は３軸それぞれについて取得して記憶することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方位角測定方法。
7. 電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求める方位角測定装置において、
   地磁気測定データを取得する地磁気情報取得手段と、
   該地磁気情報取得手段により取得された第１の地磁気測定データと第２の地磁気測定データを記憶する記憶手段と、
   前記地磁気情報取得手段により取得された地磁気測定データから携帯端末内部の地磁気オフセット値を演算する第１の地磁気オフセット演算手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記第１の地磁気測定データと前記第２の地磁気測定データの値を取得し、第１の地磁気データ値と第２の地磁気データ値の差を、前記第１の地磁気オフセット値から減算して新たな第２の地磁気オフセット値として演算する第２の地磁気オフセット演算手段と、
   前記携帯端末が車内外にあるかを判別して、前記第２の地磁気オフセット演算手段に対して車内における地磁気オフセット値を演算するように指示する車載状態判別手段と、
   前記記憶手段に記憶された最新の地磁気測定データと前記車載状態判別手段から渡された前記第１の地磁気オフセット値もしくは第２の地磁気オフセット値から方位角を演算する方位角演算手段と
   を備えたことを特徴とする方位角測定装置。
8. 傾斜角情報取得手段と傾斜角補正手段とを備え、傾斜角情報取得手段が取得した携帯端末の傾斜角情報を前記記憶部に記憶するとともに、前記傾斜角補正手段は、記憶された傾斜角情報により前記方位角演算手段が演算する方位角に傾斜角補正を行うことを特徴とする請求項７に記載の方位角測定装置。
9. 地磁気サイズ演算手段を備え、前記第２の地磁気オフセット演算手段は、前記第１の地磁気測定データ取得時の第１の傾斜角情報と、前記第２の地磁気測定データ取得時の第２の傾斜角情報と、前記第２の地磁気データと、前記第１の地磁気データ及び前記第１の地磁気オフセットから演算される方位角と、前記地磁気サイズ演算手段が算出する地磁気サイズと、から第２の地磁気オフセット値を演算することを特徴とする請求項７又は８に記載の方位角測定装置。
10. 電子コンパスを備えた携帯端末を車両に固定して、進行方向の方位を表示させる際の初期方位を求める方位角測定装置において、
    地磁気測定データを取得する地磁気情報取得手段と、
    該地磁気情報取得手段により取得された第１の地磁気測定データと第２の地磁気測定データを記憶する記憶手段と、
    前記地磁気情報取得手段により取得された地磁気測定データから携帯端末内部の地磁気オフセット値を演算する第１の地磁気オフセット演算手段と、
    前記地磁気情報取得手段により取得された地磁気測定データ及び前記第１の地磁気オフセット値から地磁気サイズを演算する地磁気サイズ演算手段と、
    前記第１の地磁気測定データ及び前記第１の地磁気オフセット値から第１の地磁気ベクトル情報を演算する地磁気ベクトル演算手段と、
    前記記憶手段に記憶された前記第２の地磁気測定データと、前記地磁気サイズ演算手段により演算された地磁気サイズ情報から、前記第２の地磁気測定データが記憶された第１の地磁気ベクトル情報と同じ地磁気ベクトルを示す点を演算して、この点を第２の地磁気オフセット値として演算する第２の地磁気オフセット演算手段と、
    前記地磁気情報取得手段により取得された地磁気測定データから前記携帯端末の傾斜情報を取得する傾斜角取得手段と、
    前記携帯端末が車内外にあるかを判別して、前記第２の地磁気オフセット演算手段に対して車内における地磁気オフセット値を演算するように指示する車載状態判別手段と、
    前記記憶手段に記憶された最新の地磁気測定データと、前記車載状態判別手段から渡された前記第１の地磁気オフセット値もしくは第２の地磁気オフセット値と、前記傾斜角取得手段により演算された傾斜情報とから方位角を演算する方位角演算手段と
    を備えたことを特徴とする方位角測定装置。
11. 前記携帯端末の傾斜情報を取得する傾斜角取得手段を備え、前記地磁気ベクトル演算手段は、前記傾斜情報をも用いて地磁気ベクトルを演算することを特徴とする請求項１０に記載の方位角測定装置。
12. 前記傾斜情報は、車外で取得した傾斜角と車内で取得した傾斜角であることを特徴とする請求項１１に記載の方位角測定装置。

Images