JP2013117442A - Bearing error compensation device, bearing error compensation method, bearing error compensation program, error angle compensation apparatus, triaxial magnetic sensor and sensor module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、方位誤差補償装置、方位誤差補償方法、方位誤差補償プログラム、誤差角度補償装置、３軸磁気センサ及びセンサモジュールに関する。 The present invention relates to an azimuth error compensation device, an azimuth error compensation method, an azimuth error compensation program, an error angle compensation device, a three-axis magnetic sensor, and a sensor module.
携帯電話機などの携帯電子機器や携帯端末においては、方位を検出するためのセンサを含む方位検知システム（以下、「センサモジュール」と称す）が広く利用されている。また、そのセンサモジュールとＧＰＳ（Global Positioning System）機能などを組み合わせることにより、方位角に加えて、空間的な位置情報も検知することができる。このため、空間的な位置情報の検知を利用して、ナビゲーションシステムが構成でき、センサモジュールは、今後、幅広い利用が見込まれている。 In mobile electronic devices such as mobile phones and mobile terminals, an orientation detection system (hereinafter referred to as “sensor module”) including a sensor for detecting the orientation is widely used. In addition to the azimuth angle, spatial position information can also be detected by combining the sensor module and a GPS (Global Positioning System) function. For this reason, a navigation system can be configured using detection of spatial position information, and the sensor module is expected to be widely used in the future.
このセンサモジュールは、方位を検出するため、自身に対する地磁気方向を検知する必要がある。
しかし、携帯電子機器等は、ユーザの携帯状態により、三次元空間内において、種々の姿勢角で使用されることになる。
このため、センサモジュールは、三次元的に種々の向きに置かれていても、正確な方位測定を実現する必要がある。
Since this sensor module detects an azimuth, it is necessary to detect the geomagnetic direction with respect to itself.
However, portable electronic devices and the like are used at various posture angles in the three-dimensional space depending on the user's carrying state.
For this reason, even if the sensor module is placed in various directions three-dimensionally, it is necessary to realize accurate azimuth measurement.
従来より、センサモジュールを用いて方位を測定する方法として、
・直交する３軸方向のそれぞれの磁界を検出して行う方法
・２軸方向（３軸の場合の２軸を選択する場合を含む）の磁界を検出して行う方法
・磁界と加速度センサ又はジャイロセンサなどによる地磁気に対する伏角および偏角、並びに傾斜センサ等による傾斜角を組み合わせて求める方法
等の複数の種類の方法が存在している（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４及び特許文献５を参照）。
Conventionally, as a method of measuring the direction using a sensor module,
・ Method to detect each magnetic field in three orthogonal directions ・ Method to detect by detecting magnetic field in two axes (including the case of selecting two axes in the case of three axes) ・ Magnetic field and acceleration sensor or gyro There are a plurality of types of methods, such as a method of obtaining a tilt angle and a declination angle with respect to geomagnetism by a sensor or the like, and a tilt angle by a tilt sensor or the like (for example,
ここで、携帯電子機器１００に設定されるセンサモジュール１０１の磁界の検知方向を示す座標軸と、伏角および偏角について説明する。
図１７（ａ）および（ｂ）は、携帯電子機器１００に対し、理想的な位置にセンサモジュール１０１が固定して搭載された場合における磁界の検出方向の直交座標軸を説明する図である。この図１７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ機器の平面図および側面図であり、この場合、機器の平坦な前面の法線方向をＺ軸方向とし、機器の長手方向をＹ軸とし、残りをＸ軸方向としている。
Here, a coordinate axis indicating a magnetic field detection direction of the
FIGS. 17A and 17B are diagrams for explaining orthogonal coordinate axes of the magnetic field detection direction when the
次に、図１８は、センサモジュールの検出方向における伏角および偏角を説明するための図である。
例えば、ＸＹ平面（磁界Ｈｘと磁界Ｈｙとの２軸が形成する２次元平面）上に求められる方位と、実際の地磁気方向との交角αを伏角といい、磁北と方位との交角βを偏角という。ここで、磁界Ｈｚの方向は、上述したＸＹ平面に対して下向きに垂直方向である。したがって、センサモジュールの出力する方位角を偏角βにより補正した値を実際の向きとして用いることになる。
Next, FIG. 18 is a diagram for explaining the dip and declination in the detection direction of the sensor module.
For example, the intersection angle α between the azimuth obtained on the XY plane (the two-dimensional plane formed by the two axes of the magnetic field Hx and the magnetic field Hy) and the actual geomagnetic direction is called the dip angle, and the intersection angle β between magnetic north and the azimuth is deviated. It is called a corner. Here, the direction of the magnetic field Hz is perpendicular to the XY plane described above. Therefore, a value obtained by correcting the azimuth angle output from the sensor module with the deviation angle β is used as the actual direction.
次に、図１９は、３軸方向の各磁界を検出し、検出した磁界から求めた伏角、偏角および傾斜角とともに演算して方位を求めるセンサモジュールの構成を示す図である。
この図１９に示すセンサモジュール５０は、３軸磁気センサ２０と、信号処理部２２と、信号処理部３０とから構成されている。３軸磁気センサ２０は、三次元空間に設定される直交する３軸の各方向の磁界を検知する。検出部２は、地磁気の伏角α及び偏角βと、このセンサモジュール５０（センサモジュール１０１）が搭載される携帯電子機器１００の傾斜角とを検出する。地磁気の伏角α及び偏角βは、例えば予め内部に記憶させておく。信号処理部３０は、３軸磁気センサ２０の出力する磁界データと、検出部２０から供給される伏角α、偏角β及び傾斜角の情報とに基づいて、正確な方位角の計算を行う。
Next, FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a sensor module that detects magnetic fields in three axial directions and calculates the azimuth by calculating together with the dip angle, declination angle, and inclination angle obtained from the detected magnetic fields.
The
ここで、３軸磁気センサ２０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向の磁界を検知するＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚと、それらの磁気素子２０Ｘ、２０Ｙ、２０Ｚからの検出結果に対してオフセット処理などの信号処理を行う信号処理部２２とを備えている。つまり、３軸磁気センサ２０は、地磁気の方向および大きさを、直交する３軸方向の各成分に分離して検出している。
なお、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚとしては、例えば、磁気抵抗効果を利用したＭＲ（Magneto Resistive）センサ、ホール素子を用いたセンサ、電磁誘導を利用したＭＩ（Magneto Impedance）センサ、フラックスゲート型磁気センサ、直交フラックスゲート型磁気センサなどが用いられる。
Here, the three-axis
The X-axis
また、図２０（ａ）および（ｂ）は、図１９に示した３軸磁気センサ２０の物理的構成を示す図である。ここで、図２０（ａ）は側面図であり、図２０（ｂ）は平面図である。
この図２０に示すように、３軸磁気センサ２０のチップ６３は、実装用基板２３と、それにワイヤーボンディングで実装されたＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚである。また、チップ６３は、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々で検出された磁気信号に対して演算処理を施す信号処理部３０（図１９）の回路を有する集積回路である。
ここで、この３軸磁気センサ２０は、搭載される機器に設定された前述の座標軸と整列するように、当該機器内に搭載され、それによりＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々における磁気検知の向きが、機器に設定された各軸方向と一致するようにしている。
20A and 20B are diagrams showing the physical configuration of the triaxial
As shown in FIG. 20, the
Here, the three-axis
ところで、上述の従来の手法においては、いずれも、３軸磁気センサにおける磁気素子の各々の磁界検知方向が、理想的に互いに直交していることが前提となっている。
また、各磁気素子の磁界検知方向と、３軸磁気センサに設定された磁界検知方向、すなわち携帯電子機器に設定された３軸方向（図１７に示すＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）とが、それぞれ一致していることが前提となっている。
また、磁気素子（Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚ）の各々は、その感度が互いに等しく設定されていることが前提となっている。
By the way, in the above-described conventional methods, it is assumed that the magnetic field detection directions of the magnetic elements in the three-axis magnetic sensor are ideally orthogonal to each other.
Further, the magnetic field detection direction of each magnetic element and the magnetic field detection direction set in the three-axis magnetic sensor, that is, the three-axis directions set in the portable electronic device (X-axis, Y-axis, and Z-axis directions shown in FIG. 17) However, it is assumed that they are consistent.
Also, it is assumed that each of the magnetic elements (X-axis
しかしながら、実際は、最終的に求められる方位角に誤差が含まれてしまうことは不可避である。その誤差の要因としては、以下の要因Ａ及び要因Ｂが考えられる。
要因Ａは、３軸磁気センサの組立工程における、実装用基板に対する磁気素子の実装ずれである。図２１（ａ）および（ｂ）は、この方位角の誤差の要因の一つである要因Ａを説明するための図である。
３軸磁気センサ１の実装基板６０上に磁気素子を配置する組立工程において、３軸磁気センサ２０の各軸についての各磁界が検知できるように、三次元の各方向に対応したＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々を設置する。すなわち、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々は、磁界の検知方向が互いに直交するように設置し、かつ、３軸磁気センサ２０の各軸の方向と、対応するＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々の磁界検出方向が一致している必要がある。
However, in practice, it is inevitable that an error is included in the finally determined azimuth angle. As factors of the error, the following factor A and factor B can be considered.
Factor A is mounting deviation of the magnetic element with respect to the mounting board in the assembly process of the three-axis magnetic sensor. FIGS. 21A and 21B are diagrams for explaining a factor A which is one of the factors of the azimuth angle error.
In the assembly process of arranging the magnetic elements on the
しかしながら、当該組立工程では、少なからず、実装用基板６０に対するＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々の設置位置ずれが生じる。この磁気素子の設置位置ずれには、図２１（ａ）および（ｂ）に示す２種類がある。
まず、図２１（ａ）に示すような、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々の磁界検知方向の少なくとも二軸が互いに直交していない状態（以下、「組立の絶対誤差」と称す）である。同図の例においては、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙの軸が、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘの軸と直交していない。
However, in the assembling process, there are not a few displacements of the X-axis
First, as shown in FIG. 21A, at least two axes of the magnetic field detection directions of the X-axis
また、図２１（ｂ）に示すような、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚ各々の感磁方向は互いに直交しているが、３軸磁気センサ２０の磁界検知方向の各方向と、そのＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々の磁界検出方向との間で、少なくとも１つの方向が一致していない状態（以下、「組立の相対誤差」と称す）である。図２１の例においては、実装用基板６０に搭載される各素子が、その実装用基板６０に対して整列していないので、この場合、３軸磁気センサ２０の磁界検知方向のＸ方向、Ｙ方向と、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙの磁界検出方向とが一致していない。
なお、実際には、組立の絶対誤差と相対誤差とを区別することは困難である。
Further, as shown in FIG. 21B, the magnetic sensitive directions of the X-axis
In practice, it is difficult to distinguish between absolute errors and relative errors in assembly.
次に、要因Ｂは、３軸磁気センサ２０の各軸の磁気感度を測定して調整する際に、磁界を印加するためのコイル等の方向と、３軸磁気センサ１の磁界検知方向を一致させることが困難である、という点である。
すなわち、センサモジュール５０に用いる３軸磁気センサ２０では、地磁気を直交座標系で分解して方位計測を行う。このため、３軸磁気センサ１における互いに直交する３軸方向に対し、任意に磁界を印加することのできる空間内に当該３軸磁気センサ２０を設置し、当該３軸磁気センサ２０の磁界検知方向の交角を評価する。この交角を評価することにより、方位誤差を算出することができる。
Next, factor B coincides with the direction of the coil for applying a magnetic field and the magnetic field detection direction of the triaxial
That is, the triaxial
ただし、３軸磁気センサ２０の各軸の磁気感度を測定して調整する際、磁界を印加するためのコイル等の方向と、３軸磁気センサ２０の磁界検知方向を一致させることが必要である。しかしながら、ＩＣソケットなどを用いて、同時に複数の３軸磁気センサ２０の磁気感度を測定する場合、ＩＣソケットの設置方向と、３軸磁気センサ２０の所望の磁界検知方向を一致させることが困難である。従って、方位誤差測定の精度は低下してしまう。
以上のような誤差の要因Ａ及び要因Ｂにより、正確な誤差角度を測定することが困難であり、この誤差角度を補正できないために、最終的に正確な方位角を求めようとしても難しい、という課題があった。
However, when measuring and adjusting the magnetic sensitivity of each axis of the triaxial
Due to the error factors A and B as described above, it is difficult to measure an accurate error angle. Since this error angle cannot be corrected, it is difficult to finally obtain an accurate azimuth angle. There was a problem.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、計測および算出される方位角に含まれる誤差の要因を判定できる誤差補償方法、および方位誤差補償方法を実施可能とする方位誤差補償装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の誤差を相殺して正確に方位角を決定できる誤差補償方法、誤差角度補償装置、３軸磁気センサ、およびセンサモジュールを提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to implement an error compensation method and an azimuth error compensation method capable of determining an error factor included in a measured and calculated azimuth angle. An azimuth error compensation device is provided.
Another object of the present invention is to provide an error compensation method, an error angle compensator, a three-axis magnetic sensor, and a sensor module that can accurately determine the azimuth angle by canceling the error.
本発明の方位誤差補償装置は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる磁気センサ各々から供給される磁界を検知して出力する磁界データを計測する計測部と、前記磁気素子各々が一定磁界を印加されて一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出部と、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出部と、予め複数の磁気センサから、当該磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブル記憶部と、検出対象の磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する磁気センサを前記対照テーブルから抽出し、抽出した磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定部とを備えることを特徴とする。 An azimuth error compensation device according to the present invention includes a measuring unit that measures magnetic field data output by detecting a magnetic field supplied from each magnetic sensor including magnetic elements that detect magnetic fields in the X direction, the Y direction, and the Z direction, A deviation of the magnetic field data for each of the magnetic elements is obtained with respect to the magnetic field data that is output within a certain period after each magnetic element is applied with a constant magnetic field, and the deviation of the magnetic field data of any two different magnetic sensors is obtained. A unit magnetic element deviation sum calculator for adding and calculating a unit magnetic element deviation sum, and the magnetic field data output by each of the magnetic elements within a predetermined period, at any two different magnetic sensors at the same timing. A combined magnetic element deviation sum calculating unit for calculating an added value of the acquired magnetic field data and calculating a combined magnetic element deviation sum by adding a deviation of the added value, and a plurality of magnetic sensors in advance The deviation sum information of the unit magnetic element deviation sum and the composite magnetic element deviation sum obtained for each two-axis combination in the magnetic sensor and the intersection angle of the magnetic detection directions of the two-axis magnetic elements are stored in association with each other. A comparison table storage unit for storing a comparison table, and a magnetic sensor having two-axis deviation sum information that is the same as the two axes with respect to the two-axis deviation sum information of the magnetic sensor to be detected from the comparison table And an intersection angle estimation unit that outputs the intersection angle of the extracted magnetic sensor as the intersection angle of the detection target.
本発明の方位誤差補償装置は、前記対照テーブルにおいて、前記交角と対応して記憶されている前記偏差和情報が、前記単位磁気素子偏差和から前記複合磁気素子偏差和を減算し減算結果を当該複合磁気素子偏差和で除算した偏差データであり、前記交角推定部が、検出対象の磁気センサの前記偏差和情報から前記偏差データを算出し、算出された前記偏差データにより、前記対照テーブルから検出対象の磁気センサの各磁気素子間の磁界の検出方向の交角を求めることを特徴とする。 In the azimuth error compensation device according to the present invention, in the reference table, the deviation sum information stored corresponding to the intersection angle subtracts the composite magnetic element deviation sum from the unit magnetic element deviation sum, and obtains the subtraction result. Deviation data divided by a composite magnetic element deviation sum, and the intersection angle estimation unit calculates the deviation data from the deviation sum information of the magnetic sensor to be detected, and is detected from the reference table by the calculated deviation data. It is characterized in that the intersection angle of the detection direction of the magnetic field between the magnetic elements of the target magnetic sensor is obtained.
本発明の方位誤差補償装置は、前記偏差データが前記単位磁気素子偏差和から、前記交角を変数とする増加関数を乗算した前記複合磁気素子偏差和を減算し、減算結果を当該複合磁気素子偏差和で除算して求められることを特徴とする。 The azimuth error compensator according to the present invention subtracts the composite magnetic element deviation sum obtained by multiplying the deviation data by the increment function having the intersection angle as a variable from the unit magnetic element deviation sum, and subtracts the composite magnetic element deviation. It is obtained by dividing by the sum.
本発明の方位誤差補償方法は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサに対し、予め設定された一定磁界を、磁界印加装置により印加する磁界印加過程と、計測部が、前記磁気素子の各々が前記一定磁界を検知して出力する磁界データを計測する計測過程と、単位磁気素子偏差和算出部が、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出過程と、複合磁気素子偏差和算出部が、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出過程と、交角推定過程が、予め複数の３軸磁気センサから、当該３軸磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブルから、検出対象の３軸磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する３軸磁気センサを抽出し、抽出した３軸磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定過程とを含むことを特徴とする。 The azimuth error compensation method of the present invention is a magnetic field application process in which a predetermined constant magnetic field is applied by a magnetic field application device to a three-axis magnetic sensor including magnetic elements that detect magnetic fields in the X, Y, and Z directions. And a measurement unit that measures magnetic field data that each of the magnetic elements detects and outputs the constant magnetic field, and a unit magnetic element deviation sum calculation unit outputs each of the magnetic elements within a certain period. A unit magnetic element deviation sum that calculates a deviation of the magnetic field data for each magnetic element with respect to the magnetic field data and calculates a unit magnetic element deviation sum by adding the deviations of the magnetic field data of any two different magnetic sensors The calculation process and the composite magnetic element deviation sum calculation unit perform the same timing on any two different magnetic sensors for the magnetic field data output by each of the magnetic elements within a predetermined period. The magnetic field data addition value is calculated, and the composite magnetic element deviation sum calculation process for calculating the composite magnetic element deviation sum by adding the deviation of the addition value and the intersection angle estimation process from a plurality of triaxial magnetic sensors in advance. The deviation sum information of the unit magnetic element deviation sum and the composite magnetic element deviation sum obtained for each combination of two axes in the three-axis magnetic sensor and the intersection angle of the magnetic detection directions of the two-axis magnetic elements are stored in association with each other. A three-axis magnetic sensor having two-axis deviation sum information identical to the two axes is extracted from the two-axis deviation sum information of the detection target three-axis magnetic sensor from the comparison table storing And an intersection angle estimation process of outputting the extracted intersection angle of the three-axis magnetic sensor as the intersection angle of the detection target.
本発明のプログラムは、コンピュータを、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサに対し、予め設定された一定磁界を、磁界印加装置により印加して、前記磁気素子の各々が前記一定磁界を検知した磁界データを用い、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出手段、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出手段、予め複数の３軸磁気センサから、当該３軸磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブルから、検出対象の３軸磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する３軸磁気センサを抽出し、抽出した３軸磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定手段として機能させるためのプログラムである。 The program of the present invention applies a predetermined constant magnetic field to a three-axis magnetic sensor composed of magnetic elements that detect magnetic fields in the X direction, the Y direction, and the Z direction by a magnetic field application device. Using magnetic field data in which each of the magnetic elements detects the constant magnetic field, the deviation of the magnetic field data for each magnetic element is obtained for the magnetic field data output by the magnetic elements within a predetermined period, and any two of them Unit magnetic element deviation sum calculating means for calculating a unit magnetic element deviation sum by adding the deviations of magnetic field data of the magnetic sensors having different values, and any two of the magnetic field data output by each of the magnetic elements within a predetermined period A composite that calculates an added value of the magnetic field data acquired at the same timing in the different magnetic sensors, and calculates a composite magnetic element deviation sum by adding a deviation of the added value A deviation sum information of the unit magnetic element deviation sum and the composite magnetic element deviation sum obtained for each combination of two axes in the three-axis magnetic sensor in advance from a plurality of three-axis magnetic sensors; From the reference table that stores the reference table that stores the crossing angle of the magnetic detection direction of the magnetic element of the axis in association with each other, the two axes with respect to the deviation sum information of the two axes of the three-axis magnetic sensor to be detected This is a program for extracting a triaxial magnetic sensor having the same two-axis deviation sum information and functioning as an intersection angle estimating means for outputting the intersection angle of the extracted three-axis magnetic sensor as an intersection angle of a detection target.
本発明の誤差角度補償装置は、上記いずれかに記載の方位誤差補償装置を有し、前記方位角誤差補償装置が、検出対照の３軸磁気センサにおける２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると判定した場合、前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正することを特徴とする。 An error angle compensator according to the present invention includes the azimuth error compensator according to any one of the above, wherein the azimuth error compensator has an orthogonal angle of two-axis magnetism detection direction in a detection three-axis magnetic sensor. When it is determined that an error angle is included, the magnetic field data detected by the two axes is corrected based on the error angle according to the error angle.
本発明の３軸磁気センサは、上記いずれかに記載の方位誤差補償装置を有し、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子と検出対象の２個の前記磁気素子による２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると前記方位角誤差補償装置が判定した場合、前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正する誤差補償部とを備えることを特徴とする。 A three-axis magnetic sensor according to the present invention includes the azimuth error compensation device according to any one of the above, and includes a magnetic element that detects a magnetic field in the X direction, the Y direction, and the Z direction and two magnetic elements that are detection targets. If the azimuth error compensator determines that the crossing angle of the magnetic detection directions of the axes has an error angle with respect to a right angle, the magnetic field data detected by the two axes is converted into the error according to the error angle. And an error compensator that performs correction based on the angle.
本発明のセンサモジュールは、上記いずれかに記載の方位誤差補償装置を有し、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサと、検出対象の３軸磁気センサにおける２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると前記方位角誤差補償装置が判定した場合、前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正する誤差補償部と、地磁気の伏角、偏角及び傾斜角の各々を求める地磁気検出部と、前記誤差保証部の補正した磁界データと、地磁気検出部が求めた伏角、偏角及び傾斜角の各々とから、方位角を算出する方位角算出部とを備えることを特徴とする。 A sensor module of the present invention includes the azimuth error compensation device according to any one of the above, and includes a three-axis magnetic sensor including a magnetic element that detects magnetic fields in the X direction, the Y direction, and the Z direction, and a three-axis magnetism to be detected. When the azimuth error compensator determines that the crossing angle of the two-axis magnetism detection direction in the sensor has an error angle with respect to a right angle, the magnetic field data detected by the two axes according to the error angle. An error compensator that corrects the error angle based on the error angle, a geomagnetism detector that determines each of the earth's magnetic dip, declination, and tilt angle, the magnetic field data corrected by the error guarantee unit, and the dip that the geomagnetic detector has determined And an azimuth angle calculation unit for calculating an azimuth angle from each of the declination angle and the inclination angle.
本発明によれば、３軸磁気センサに対して任意の一定磁界（任意の環境磁界）を与え、それぞれの磁気素子の磁界データを計測し、この磁界データの偏差を用いることにより、計測された３軸磁気センサの磁界データの２軸の検知方向の交角における、直角に対してずれた誤差角度を、複雑な計算を用いずに簡易に求めることができ、この誤差角度を用いて容易に磁界データの補正が行えるため、任意の環境磁界下において高速に正確な方位角を求めることができる。 According to the present invention, an arbitrary constant magnetic field (arbitrary environmental magnetic field) is applied to the three-axis magnetic sensor, the magnetic field data of each magnetic element is measured, and the deviation of the magnetic field data is used to measure the magnetic field data. An error angle deviated from the right angle at the crossing angle of the two-axis detection direction of the magnetic field data of the three-axis magnetic sensor can be easily obtained without using a complicated calculation, and the magnetic field can be easily obtained using this error angle. Since the data can be corrected, an accurate azimuth angle can be obtained at high speed under any environmental magnetic field.
本発明は、磁場が０あるいは磁気素子の磁界検知範囲の一定磁場の環境下において、３軸磁気センサの磁気素子の各々が検出する磁界データを取得し、磁気素子毎に取得した磁界データの偏差を算出し、３軸磁気センサの２個の磁気素子の検知方向の交角を求める。
すなわち、３軸磁気センサを構成する磁気素子毎に、ｎ個ずつの磁界データを所定の期間内に測定する。
そして、磁気センサ毎に、ｎ個の磁界データの標準偏差を算出する。
次に、磁界の検出方向の交角を求める２つの磁気素子の組合せにおいて、２つの磁気素子の標準偏差の合計値である単位磁気素子偏差和を求める。
また、上記２個の磁気素子の出力する磁界データの和の標準偏差である複合磁気素子偏差和を求める。
この単位磁気素子偏差和と複合磁気素子偏差和との対応関係、例えば単位磁気素子偏差和と複合磁気素子偏差和との差分を用いて誤差角度θを求める。
なお、本発明においては、上記３軸磁気センサにおけるＸ軸用磁気素子、Ｙ軸用磁気素子及びＺ軸用磁気素子の３つの磁気素子の感度は、全て揃うように規格化されていることを前提とする。
The present invention acquires magnetic field data detected by each of the magnetic elements of the three-axis magnetic sensor in an environment where the magnetic field is zero or a constant magnetic field within the magnetic field detection range of the magnetic element, and the deviation of the magnetic field data acquired for each magnetic element. Is calculated, and the intersection angle of the detection directions of the two magnetic elements of the three-axis magnetic sensor is obtained.
That is, n pieces of magnetic field data are measured within a predetermined period for each magnetic element constituting the three-axis magnetic sensor.
Then, the standard deviation of n pieces of magnetic field data is calculated for each magnetic sensor.
Next, in a combination of two magnetic elements for obtaining the crossing angle in the magnetic field detection direction, a unit magnetic element deviation sum that is a total value of standard deviations of the two magnetic elements is obtained.
Further, a composite magnetic element deviation sum that is a standard deviation of the sum of the magnetic field data output from the two magnetic elements is obtained.
The error angle θ is obtained using the correspondence between the unit magnetic element deviation sum and the composite magnetic element deviation sum, for example, the difference between the unit magnetic element deviation sum and the composite magnetic element deviation sum.
In the present invention, the sensitivity of the three magnetic elements of the X-axis magnetic element, the Y-axis magnetic element, and the Z-axis magnetic element in the three-axis magnetic sensor is normalized so as to be all aligned. Assumption.
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による方位誤差補償装置を用いた３軸磁気センサの構成例を示す概略ブロック図である。
図１において、本実施形態の３軸磁気センサは、磁気センサ部１及び方位誤差補償装置２とを備えている。
磁気センサ部１は、３軸磁気センサであり、それぞれの磁界の検知方向の交角が設計上において直角とされている３個の磁気素子から構成されており、Ｘ方向の磁界を検出するＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向の磁界を検出するＹ方向磁気素子１２、Ｚ方向の磁界を検出するＺ方向磁気素子１３とから構成されている。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration example of a three-axis magnetic sensor using an azimuth error compensating apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the three-axis magnetic sensor of the present embodiment includes a
The
ここで、すでに述べたように、Ｘ軸方向磁気素子１１の検知方向とＹ軸方向磁気素子１２の磁界検知方向との交角αは、理想的には直角である。また、このＸ軸方向磁気素子１１の磁界検知方向とＹ軸方向磁気素子１２の磁界検知方向との各々の軸が形成する２次元平面に対して、Ｚ方向磁気素子１２の検知方向も、理想的には直角である。
しかしながら、すでに述べたように、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々における磁界の検出方向の交角がそれぞれ直角に対して誤差角度θを有して配置された場合、上記方位誤差補償装置２がこの誤差角度θを検出する。以下の説明において、Ｘ方向磁気素子１１の磁界の検出方向と、印加されるＸ軸方向の磁界とが同一の方向であり、このＸ軸の方向に対する交角からのずれがＹ方向磁気素子の磁界の検出方向のずれにあるとする。
Here, as already described, the intersection angle α between the detection direction of the X-axis direction
However, as described above, the crossing angle of the magnetic field detection direction in each of the X direction
方位誤差補償装置２は、計測部２１、単位磁気素子偏差和算出部２２、複合磁気素子偏差和算出部２３、交角推定部２４、対照テーブル記憶部２５及び磁界データ記憶部２６を備えている。
計測部２１は、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子が各々検出する磁界データＸ、磁界データＹ、磁界データＺを、所定の測定期間中における同一タイミングでｎ個ずつ検出する。すなわち、計測部２１は、例えば、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器が内蔵されており、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子が出力する磁界データの各々を、同一タイミングでサンプリングし、サンプリングしたアナログデータをデジタルデータに変換する。
また、計測部２１は、デジタルデータに変換した磁界データＸ、磁界データＹ及び磁界データＺの各々を、磁界データ記憶部２６に書き込んで記憶させる。
The azimuth
The
In addition, the
次に、図２は、磁界データ記憶部２６に記憶される際の磁界データのデータ構造を示している。
この図において、Ｘ方向磁気素子１１が出力し、計測部２１がＡ／Ｄ変換したｎ個の磁界データすなわち、磁界データＸ１から磁界データＸｎが、計測部２１により書き込まれて記憶される。
また、Ｙ方向磁気素子１２が出力し、計測部２１がＡ／Ｄ変換したｎ個の磁界データＹ１からＹｎが、計測部２１により書き込まれて記憶される。
同様に、Ｚ方向磁気素子１２が出力し、計測部２１がＡ／Ｄ変換したｎ個の磁界データＺ１からＺｎが、計測部２１により書き込まれて記憶される。
Next, FIG. 2 shows a data structure of magnetic field data when stored in the magnetic field
In this figure, n magnetic field data output from the X-direction
Further, the n magnetic field data Y1 to Yn output from the Y-direction
Similarly, n pieces of magnetic field data Z1 to Zn output from the Z-direction
また、同一タイミングで計測部２１が検出したＸ方向磁気素子１１の磁界データとＹ方向磁気素子１２の磁界データとの加算値として、Ｘ・Ｙ方向磁界データ加算値Ｘ１＋Ｙ１からＸｎ＋Ｙｎまでのｎ個が記憶される。
同様に、同一タイミングで計測部２１が検出したＹ方向磁気素子１２の磁界データとＺ方向磁気素子１３の磁界データとの加算値として、Ｙ・Ｚ方向磁界データ加算値Ｙ１＋Ｚ１からＹｎ＋Ｚｎまでのｎ個が記憶される。
同一タイミングで計測部２１が検出したＺ方向磁気素子１３の磁界データとＸ方向磁気素子１１の磁界データとの加算値として、Ｚ・Ｘ方向磁界データ加算値Ｚ１＋Ｘ１からＺｎ＋Ｘｎまでのｎ個が記憶される。
Further, as the addition value of the magnetic field data of the X direction
Similarly, as the added value of the magnetic field data of the Y-direction
As the added value of the magnetic field data of the Z direction
図１に戻り、単位磁気素子偏差和算出部２２は、Ｘ方向磁気素子１１の磁界検知方向と、Ｙ方向磁気素子１２の磁界検知方向と、Ｚ方向磁気素子１３の磁界検知方向とにおける、２つの磁気素子の磁界検知方向の各々の交角を求めるため、それぞれの磁気素子の検出した磁界データの標準偏差を求める。
すなわち、単位磁気素子偏差和算出部２２は、磁界データＸ１から磁界データＸｎのｎ個のデータと、磁界データＹ１から磁界データＹｎまでのｎ個のデータとを、磁界データ記憶部２６から読み込む。
Returning to FIG. 1, the unit magnetic element deviation
That is, the unit magnetic element deviation
また、単位磁気素子偏差和算出部２２は、磁界データＸ１から磁界データＸｎの標準偏差σ（Ｘ）と、磁界データＹ１から磁界データＹｎの標準偏差σ（Ｙ）と、磁界データＺ１から磁界データＺｎの標準偏差σ（Ｚ）を算出する。
また、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）、標準偏差σ（Ｙ）及び標準偏差σ（Ｚ）の各々を、磁界の検出方向の交角を求める２つの磁気素子の組合せにおいて、２つの磁気素子の標準偏差の合計値である単位磁気素子偏差和[σ（Ｘ）＋σ（Ｙ）]／２１／２（後述するａ＿ｘｙ）、[σ（Ｙ）＋σ（Ｚ）]／２１／２（後述するａ＿ｙｚ）及び[σ（Ｚ）＋σ（Ｘ）］／２１／２（後述するａ＿ｚｘ）の各々を算出する。
The unit magnetic element deviation
The unit magnetic element deviation
図３は、標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）と、複合磁気素子偏差和σ（Ｘ＋Ｙ）との関係を示すベクトル図である。
比較する際の双方の標準偏差のベクトルの大きさを規格化するため、単位磁気素子偏差和算出部２２は、例えば、単位磁気素子偏差和ａ＿ｘｙを求める際、標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）の加算値を２１／２で除算している。
FIG. 3 is a vector diagram showing the relationship between the standard deviation σ (X) and the standard deviation σ (Y) and the composite magnetic element deviation sum σ (X + Y).
In order to normalize the magnitudes of both standard deviation vectors for comparison, the unit magnetic element
複合磁気素子偏差和算出部２３は、Ｘ方向磁気素子１１の磁界検知方向と、Ｙ方向磁気素子１２の磁界検知方向と、Ｚ方向磁気素子１３の磁界検知方向とにおける、２つの磁気素子の検知方向の各々の交角を求めるため、２個の磁気素子の出力する磁界データの和の標準偏差である複合磁気素子偏差和を算出する。
すなわち、複合磁気素子偏差和算出部２３は、磁界データＸ１から磁界データＸｎのｎ個のデータと、磁界データＹ１から磁界データＹｎまでのｎ個のデータと、磁界データを、磁界データ記憶部２６から読み込む。
また、複合磁気素子偏差和算出部２３は、磁界データＸ１から磁界データＸｎの各々と、磁界データＹ１から磁界データＹｎの各々とを、同一タイミングで読み込んだ磁界データ毎に加算する。
The composite magnetic element deviation
That is, the composite magnetic element deviation
The composite magnetic element deviation
また、複合磁気素子偏差和算出部２３は、上述した加算結果のＸ・Ｙ方向磁界データ加算値Ｘ１＋Ｙ１からＸｎ＋Ｙｎ、Ｙ・Ｚ方向磁界データ加算値Ｙ１＋Ｚ１からＹｎ＋Ｚｎ及びＺ・Ｘ方向磁界データ加算値Ｚ１＋Ｘ１からＺｎ＋Ｘｎを、磁界データ記憶部２６に書き込んで記憶させる。
また、複合磁気素子偏差和算出部２３は、Ｘ・Ｙ方向磁界データ加算値Ｘ１＋Ｙ１からＸｎ＋Ｙｎ、Ｙ・Ｚ方向磁界データ加算値Ｙ１＋Ｚ１からＹｎ＋Ｚｎ、及びＺ・Ｘ方向磁界データ加算値Ｚ１＋Ｘ１からＺｎ＋Ｘｎの各々を順次磁界データ記憶部２６から読み出し、各々の標準偏差として、複合磁気素子偏差和σ（Ｘ＋Ｙ）（後述するｂ＿ｘｙ）、σ（Ｙ＋Ｚ）及びσ（Ｚ＋Ｘ）の各々を算出する。
The composite magnetic element deviation
Further, the combined magnetic element deviation
交角推定部２４は、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角における誤差角度θｘｙを求める際、複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｘｙを、単位磁気素子偏差和算出部２２の出力する単位磁気素子偏差和ａ＿ｘｙから減算し、この減算結果を複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｘｙにより除算し、除算結果を偏差データｃ＿ｘｙとして出力する。
同様に、交角推定部２４は、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の磁界検出方向の交角における誤差角度θｙｚを求める際、複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｙｚを、単位磁気素子偏差和算出部２２の出力する単位磁気素子偏差和ａ＿ｙｚから減算し、この減算結果を複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｙｚにより除算し、除算結果を偏差データｃ＿ｙｚとして出力する。
また、交角推定部２４は、Ｚ方向磁気素子１３及びＸ方向磁気素子１１の磁界検出方向の交角における誤差角度θｚｘを求める際、複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｚｘを、単位磁気素子偏差和算出部２２の出力する単位磁気素子偏差和ａ＿ｚｘから減算し、この減算結果を複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｚｘにより除算し、除算結果を偏差データｃ＿ｚｘとして出力する。
The crossing
Similarly, the crossing
In addition, when the crossing
次に、図４は、対照テーブル記憶部２５に記憶されている、単位磁気素子偏差和（ａ）、複合磁気素子偏差和（ｂ）及び偏差データ（ｃ）のデータ組合せ（Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｚ−Ｘ）と、誤差角度θとの対応が示された対照テーブルの構造を示す図である。
対照テーブル記憶部２５には、データ組合せＸ−ＹとＸ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角における誤差角度θｘｙとの対応を示す対照テーブル、データ組合せＹ−ＺとＹ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の磁界検出方向の交角における誤差角度θｙｚとの対応を示す対照テーブル、及びデータ組合せＺ−ＸとＺ方向磁気素子１３及びＸ方向磁気素子１１の磁界検出方向の交角における誤差角度θｚｘとの対応を示す対照テーブルとの各々が記憶されている。
この対照テーブルは、誤差角度θを測定する被測定対象の３軸磁気センサの種類毎に準備されており、磁気センサ部１に使用されている磁気素子、計測部２１などの電子回路の構成が同一であり、磁界データの時間変動値を測定する際に印加する磁界も同一としている。
Next, FIG. 4 shows data combinations (XY, Y) of unit magnetic element deviation sum (a), composite magnetic element deviation sum (b) and deviation data (c) stored in the comparison
In the comparison
This reference table is prepared for each type of the three-axis magnetic sensor to be measured for measuring the error angle θ, and the configuration of the electronic circuit such as the magnetic element used in the
また、交角推定部２４は、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙを求める場合、算出した偏差データｃ＿ｘｙに対応する偏差データｃ＿ｘｙｉを、対照テーブル記憶部２５の対照テーブルから検索する。
また、交角推定部２４は、対照テーブルにある偏差データｃ＿ｘｙ１からｃ＿ｘｙｍのなかから、偏差データｃ＿ｘｙと同様の偏差データｃ＿ｘｙｉ（１≦ｉ≦ｍ）が検索されると、この偏差データｃ＿ｘｙｉと対応して記憶されている誤差角度θｘｙｉを読み出す。
そして、交角推定部２４は、この読み出した誤差角度θｘｙｉを、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙとして出力する。
また、交角推定部２４は、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の磁界検出方向の交角の誤差角度θｙｚ、及びＺ方向磁気素子１３及びＸ方向磁気素子１１の磁界検出方向の交角の誤差角度θｚｘの各々の算出も、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙと同様に求める。
Further, when the intersection
Further, when the deviation data c_xyi (1 ≦ i ≦ m) similar to the deviation data c_xy is retrieved from the deviation data c_xy1 to c_xym in the comparison table, the intersection
Then, the intersection
In addition, the crossing
次に、図５は、本実施形態における方位誤差補償装置による誤差角度θを求める処理の流れを示すフローチャートである。以下の説明においては、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向のなす交角における誤差角度θｘｙを算出する処理を例として、方位誤差補償装置の動作を説明する。このとき、磁気センサ部１のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々の磁界検知可能な磁界範囲における任意の一定磁界を、方位誤差補償装置に対して印加する。この任意の一定磁界は、後述する対照テーブル記憶部２５に記憶されている誤差角度を示す対照テーブルを作成した際に用いた磁界と同一の条件で与える。
Next, FIG. 5 is a flowchart showing a flow of processing for obtaining the error angle θ by the azimuth error compensating apparatus in the present embodiment. In the following description, the operation of the azimuth error compensator will be described by taking as an example a process of calculating the error angle θxy at the intersection angle formed by the magnetic field detection directions of the X-direction
ステップＳ１：
計測部２１は、磁気センサ部１から、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の各々から、それぞれ磁界データＸ、磁界データＹ及び磁界データＺを、一定時間内にｎ個ずつ読み込む。
そして、計測部２１は、読み込んだ磁界データＸ１から磁界データＸｎ、磁界データＹ１から磁界データＹｎ及び磁界データＺ１から磁界データＺｎのそれぞれを、磁界データ記憶部２６に書き込んで記憶させ、処理をステップＳ２へ進める。
Step S1:
The measuring
Then, the
ステップＳ２：
次に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、磁界データ記憶部２６から、順次、磁界データＸ１から磁界データＸｎを読み込む。
同様に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、磁界データ記憶部２６から、順次、磁界データＹ１から磁界データＹｎを読み込む。
ここで、単位磁気素子偏差和算出部２２は、磁界データＸ１から磁界データＸｎと磁界データＹ１から磁界データＹｎとの全ての磁界データのなかから、順次磁界データを抽出する。
次に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、抽出した磁界データと、全ての磁界データの平均値との差分を、この全ての磁界データの平均値で除算することにより、各磁界データの規格化を行う。
そして、単位磁気素子偏差和算出部２２は、規格化された磁界データＸ１から磁界データＸｎを用い、時間変動による磁界データの標準偏差σ（Ｘ）を算出する。
同様に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、規格化された磁界データＹ１から磁界データＹｎを用い、時間変動による磁界データの標準偏差σ（Ｙ）を算出し、処理をステップＳ３へ進める。
Step S2:
Next, the unit magnetic element deviation
Similarly, the unit magnetic element deviation
Here, the unit magnetic element
Next, the unit magnetic element deviation
Then, the unit magnetic element
Similarly, the unit magnetic element
ステップＳ３：
次に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）の２つが、いずれも予め設定した標準偏差閾値を超えているか否かの判定を行う。
このとき、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）のいずれか一方でも標準偏差閾値を超えている場合、誤差要因である誤差角度θｘｙの評価を中止する。
一方、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）ともに標準偏差閾値を超えていない場合、誤差要因である誤差角度θｘｙの評価を行うため、処理をステップＳ４へ進める。
また、磁界データの標準偏差が予め設定された標準偏差閾値を超えている場合、測定対象の３軸磁気センサに印加する電源電圧、電源線と接地線との間に設けられる抵抗及びコンデンサの数値等を調整し、再度、ステップＳ１の処理から誤差要因の評価を開始する。
Step S3:
Next, the unit magnetic element deviation
At this time, when either one of the standard deviation σ (X) and the standard deviation σ (Y) exceeds the standard deviation threshold, the unit magnetic element deviation
On the other hand, when both the standard deviation σ (X) and the standard deviation σ (Y) do not exceed the standard deviation threshold, the unit magnetic element deviation
In addition, when the standard deviation of the magnetic field data exceeds a preset standard deviation threshold, the power supply voltage applied to the three-axis magnetic sensor to be measured, the numerical values of the resistors and capacitors provided between the power supply line and the ground line Etc., and the error factor evaluation is started again from the processing of step S1.
ステップＳ４：
次に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）と標準偏差σ（Ｙ）とを加算し、加算結果を単位磁気素子偏差和ａ＿ｘｙとして出力し、処理をステップＳ５へ進める。
Step S4:
Next, the unit magnetic element deviation
ステップＳ５：
次に、複合磁気素子偏差和算出部２３は、磁界データＸ１から磁界データＸｎと、磁界データＹ１から磁界データＹｎとを、磁界データ記憶部２６から順次読み出し、自身内部の記憶部に書き込んで記憶させる。
そして、複合磁気素子偏差和算出部２３は、磁界データＸ１から磁界データＸｎ及び磁界データＹ１から磁界データＹｎの各々と、磁界データＸ１から磁界データＸｎと磁界データＹ１から磁界データＹｎとの全ての磁界データの平均値との差分を、磁界データＸ１から磁界データＸｎと磁界データＹ１から磁界データＹｎとの全ての磁界データの平均値により除算することで規格化を行う。
また、複合磁気素子偏差和算出部２３は、規格化した磁界データを、自身内部の記憶部に書き込んで記憶させる。
Step S5:
Next, the composite magnetic element deviation
Then, the composite magnetic element deviation
Further, the composite magnetic element deviation
次に、複合磁気素子偏差和算出部２３は、同一タイミングで計測部２１が磁気センサ部１から読み込んだ磁界データＸ及び磁界データＹを、順次加算して、磁界データ記憶部２６に書き込んで記憶させる。例えば、複合磁気素子偏差和算出部２３は、磁界データＸ１と磁界データＹ１とを加算し、Ｘ・Ｙ方向磁界データ加算値Ｘ１＋Ｙ１、Ｘ２＋Ｙ２、…、Ｘｎ＋Ｙｎを算出する。
そして、複合磁気素子偏差和算出部２３は、Ｘ・Ｙ方向磁界データ加算値Ｘ１＋Ｙ１からＸｎ＋Ｙｎまでの標準偏差である複合磁気素子偏差和ｂ＿ｘｙを求め、処理をステップＳ６へ進める。
Next, the composite magnetic element deviation
Then, the composite magnetic element deviation
ステップＳ６：
交角推定部２４は、単位磁気素子偏差和ａ＿ｘｙから複合磁気素子偏差和ｂ＿ｘｙを減算し、この減算結果ａ＿ｘｙ−ｂ＿ｘｙを複合磁気素子偏差和ｂ＿ｘｙにより減算し、（ａ＿ｘｙ−ｂ＿ｘｙ）／ｂ＿ｘｙを算出する。
そして、交角推定部２４は、上述の減算結果である（ａ＿ｘｙ−ｂ＿ｘｙ）／ｂ＿ｘｙを、偏差データｃ＿ｘｙとして出力し、処理をステップＳ７へ進める。
Step S6:
The intersection
Then, the intersection
ステップＳ７：
次に、交角推定部２４は、求めた偏差データｃ＿ｘｙが予め設定されている偏差データ閾値を超えているか否かの判定を行う。
このとき、交角推定部２４は、偏差データｃ＿ｘｙが偏差データ閾値を超えている場合、誤差角度θｘｙを求める範囲を超えて評価不能として、誤差要因の評価を中止する。
一方、交角推定部２４は、偏差データｃ＿ｘｙが偏差データ閾値以下の場合、誤差角度θｘｙを求める処理が可能であるため、処理をステップＳ８へ進める。
Step S7:
Next, the intersection
At this time, when the deviation data c_xy exceeds the deviation data threshold value, the intersection
On the other hand, when the deviation data c_xy is equal to or smaller than the deviation data threshold value, the intersection
ステップＳ８：
次に、交角推定部２４は、対照テーブル記憶部２５の対照テーブルから、偏差データｃ＿ｘｙと対応する偏差データｃ＿ｘｙｉを検索する。
そして、交角推定部２４は、この対照テーブルにおいて検索された偏差データｃ＿ｘｙｉに対応して記憶されている誤差角度データθｘｙｉを、対照テーブル記憶部２５の対照テーブルから読み込む。
交角推定部２４は、対照テーブル記憶部２５から読み込んだ誤差角度θｘｙｉを、誤差補償の対象の３軸磁気センサにおけるＸ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向のなす交角の直角からのずれとして出力する。
Step S8:
Next, the intersection
Then, the intersection
The crossing
次に、図４における対照テーブル記憶部２５に記憶されている対照テーブルの生成について、以下に説明する。
対照テーブルの生成においては、直交する３軸方向に均一な磁界を印加できるコイル（以下、「３軸ヘルムホルツコイル」と称す）などにより、直交する３軸方向に対して、特定の空間領域で任意の均一な磁界を発生することのできる環境を用意し、当該環境下に磁気センサ部１を設置する。ここで、直交する３軸方向とは、それぞれの交角が直角となるＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の各々の磁界検出方向である。
なお、３軸ヘルムホルツコイルにおいては、各コイルに任意磁界を発生させて周囲環境の磁界を調整し、所望の磁界強度下の環境（以下、「無磁場環境」と称す）を形成することが可能であるが、本実施形態では、磁気感度の測定を実施するので、必ずしも無磁場環境を形成する必要はない。
Next, generation of a comparison table stored in the comparison
In generating the reference table, a coil that can apply a uniform magnetic field in three orthogonal directions (hereinafter referred to as “three-axis Helmholtz coil”) or the like is arbitrarily selected in a specific spatial region with respect to the three orthogonal directions. An environment capable of generating a uniform magnetic field is prepared, and the
In a 3-axis Helmholtz coil, it is possible to generate an arbitrary magnetic field in each coil to adjust the magnetic field of the surrounding environment to form an environment under a desired magnetic field strength (hereinafter referred to as “no magnetic field environment”). However, in this embodiment, since magnetic sensitivity is measured, it is not always necessary to form a magnetic field-free environment.
図６は、本実施形態の３軸磁気センサにおける誤差角度θの手順を示すフローチャートである。以下の処理は、図示しない方位角誤差測定装置が、３軸ヘルムホルツコイルを制御し、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ軸方向磁気素子１２、Ｚ軸方向磁気素子１３に対し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に磁界を任意に印加し、各々の磁気素子から得られる磁界データから各磁気素子の検知方向の交角を求める処理を説明している。
次に、図７は、設計上におけるＸ方向磁気素子１１、Ｙ軸方向磁気素子１２、Ｚ軸方向磁気素子１３の磁界の検出方向であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と、実際の磁界の検出方向であるＸｍ軸、Ｙｍ軸、Ｚｍ軸との対応関係を示している。以下、Ｘｍ軸、Ｙｍ軸、Ｚｍ軸の方向を示すベクトルを求め、Ｘｍ軸、Ｙｍ軸、Ｚｍ軸の各々のなす交角を求める。
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of the error angle θ in the triaxial magnetic sensor of the present embodiment. In the following processing, an azimuth error measuring device (not shown) controls the three-axis Helmholtz coil, and the X-axis direction, Y-axis with respect to the X-direction
Next, FIG. 7 shows the X-axis, Y-axis, and Z-axis, which are detection directions of the magnetic fields of the X-direction
ステップＳＳ１１：
テーブルデータ作成装置（不図示）は、３軸ヘルムホルツコイルに対してＸ軸方向に磁界を発生させる。
テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＸ軸方向に、０からｎｍａｘの異なる強度の磁界を印加したときの、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の磁界検知用の磁気素子１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚの各々から、それぞれの出力値Ｘ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）を読み取る。ここで、０≦ｉ≦ｎｍａｘである。
この結果、テーブルデータ作成装置は、図８の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）を得る。
Step SS11:
A table data creation device (not shown) generates a magnetic field in the X-axis direction with respect to the 3-axis Helmholtz coil.
The table data creation device is configured to detect each of the magnetic elements 11X, 11Y, and 11Z for magnetic field detection in the X, Y, and Z directions when a magnetic field having a different intensity from 0 to nmax is applied in the X-axis direction of the 3-axis Helmholtz coil. The output values X1 (i), Y1 (i), and Z1 (i) are read out. Here, 0 ≦ i ≦ nmax.
As a result, the table data creation device obtains magnetic field data X1 (i), Y1 (i), Z1 (i) in the magnetic field data table of FIG.
この図８は、３軸ヘルムホルツコイルのＸ軸に任意の磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々が出力する磁界データＸ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）と、３軸ヘルムホルツコイルのＹ軸に任意の磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々が出力する磁界データＸ２（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｚ２（ｉ）と、３軸ヘルムホルツコイルのＺ軸に任意の磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々が出力する磁界データＸ３（ｉ）、Ｙ３（ｉ）、Ｚ３（ｉ）とを示している。
FIG. 8 shows magnetic field data X1 (i) output from each of the X-direction
ステップＳＳ１２：
次に、テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルに対してＹ軸方向に磁界を発生させる。
テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＹ軸方向に、０からｎｍａｘの異なる強度の磁界を印加したときの、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の磁界検知用の磁気素子１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚの各々から、それぞれ出力値Ｘ２（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｚ２（ｉ）を読み取る。ここで、０≦ｉ≦ｎｍａｘである。
この結果、テーブルデータ作成装置は、図８の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ２（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｚ２（ｉ）を得る。
Step SS12:
Next, the table data creation device generates a magnetic field in the Y-axis direction with respect to the 3-axis Helmholtz coil.
The table data creation device is configured so that each of the magnetic elements 11X, 11Y, and 11Z for magnetic field detection in the X, Y, and Z directions when a magnetic field having a different intensity from 0 to nmax is applied in the Y-axis direction of the three-axis Helmholtz coil. Output values X2 (i), Y2 (i), and Z2 (i), respectively. Here, 0 ≦ i ≦ nmax.
As a result, the table data creation device obtains magnetic field data X2 (i), Y2 (i), and Z2 (i) in the magnetic field data table of FIG.
ステップＳＳ１３：
次に、テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルに対してＺ軸方向に磁界を発生させる。
テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＺ軸方向に、０からｎｍａｘの異なる強度の磁界を印加したときの、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の磁界検知用の磁気素子１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚの各々から、それぞれ出力値Ｘ３（ｉ）、Ｙ３（ｉ）、Ｚ３（ｉ）を読み取る。ここで、０≦ｉ≦ｎｍａｘである。
この結果、テーブルデータ作成装置は、図８の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ３（ｉ）、Ｙ３（ｉ）、Ｚ３（ｉ）を得る。
Step SS13:
Next, the table data creation device generates a magnetic field in the Z-axis direction with respect to the 3-axis Helmholtz coil.
The table data creation device is configured to detect each of the magnetic elements 11X, 11Y, and 11Z for detecting magnetic fields in the X, Y, and Z directions when a magnetic field having a different intensity from 0 to nmax is applied in the Z-axis direction of the 3-axis Helmholtz coil. Output values X3 (i), Y3 (i), and Z3 (i), respectively. Here, 0 ≦ i ≦ nmax.
As a result, the table data creation device obtains magnetic field data X3 (i), Y3 (i), and Z3 (i) in the magnetic field data table of FIG.
ステップＳＳ１４：
次に、テーブルデータ作成装置は、図８のテーブルの磁気素子の磁界データから、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々の磁気検知方向を示す空間ベクトルＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍを計算する。
Step SS14:
Next, the table data creation device generates a space vector Xm indicating the magnetic detection direction of each of the X direction
ステップＳＳ１５：
そして、テーブルデータ作成装置は、上述のステップＳＳ１４において求めた空間ベクトルＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍにおける特定２軸（Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｚ−Ｘ）各々のベクトル間の交角θｍを算出する。
Step SS15:
Then, the table data creation device calculates the intersection angle θm between the vectors of the specific two axes (XY, YZ, ZX) in the space vectors Xm, Ym, Zm obtained in step SS14.
次に、図６のステップＳＳ１１におけるＸ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取りの処理の詳細を、図９を参照して説明する。図９は、Ｘ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取り処理の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ１１：
テーブルデータ作成装置は、データ取得個数を示す計数値ｎを初期化、すなわち計数値をリセットして０に設定する。また、テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＸ軸方向の磁界を、初期の強度の磁界Ｈｘ（ｓｔａｒｔ）に設定する。
Next, details of the process of reading the magnetic field data from the magnetic elements of the X-direction
Step S11:
The table data creation device initializes a count value n indicating the number of data acquisition, that is, resets the count value to 0. Further, the table data creation device sets the magnetic field in the X-axis direction of the three-axis Helmholtz coil to a magnetic field Hx (start) having an initial strength.
ステップＳ１２：
次に、テーブルデータ作成装置は、Ｘ軸方向に印加する磁界Ｈｘを、計数値ｎに対応する磁界に設定する。
ここで、データ取得個数を示す計数値ｎの番号毎に磁界Ｈｘの数値が設定されている。また、この磁界Ｈｘは、計数値ｎが１つ増加する毎に、初期の強度の磁界Ｈｘ（ｓｔａｒｔ）から予め設定された大きさの磁界である単位磁界（ｓｔｅｐ）が順次増加するように設定されている。
Step S12:
Next, the table data creation device sets the magnetic field Hx applied in the X-axis direction to a magnetic field corresponding to the count value n.
Here, a numerical value of the magnetic field Hx is set for each number of the count value n indicating the number of data acquisition. The magnetic field Hx is set so that the unit magnetic field (step), which is a magnetic field having a preset magnitude, is sequentially increased from the initial strength magnetic field Hx (start) every time the count value n increases by one. Has been.
ステップＳ１３：
次に、テーブルデータ作成装置は、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々から、それぞれ３軸ヘルムホルツコイルの印加する磁界に対応した磁界データＸ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）を、計測部２１を介して読み取る。
Step S13:
Next, the table data creation device uses magnetic field data X1 (i), Y1 corresponding to the magnetic field applied by the three-axis Helmholtz coil from each of the X-direction
ステップＳ１４：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎを１つ増加（インクリメント）する。
ステップＳ１５：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎと予め設定された設定値ｎｍａｘとを比較し、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ以上の場合、処理を終了し、一方、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ未満である場合、処理をステップＳ１２へ進める。この設定値は、ｎｍａｘ個の磁界データの測定数である。
上述したフローチャートの処理により、テーブルデータ作成装置は、図７の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）を測定する。
Step S14:
The table data creation device increments the count value n by one.
Step S15:
The table data creation device compares the count value n with a preset set value nmax. If the count value n is equal to or greater than the set value nmax, the process is terminated, while the count value n is less than the set value nmax. If so, the process proceeds to step S12. This set value is the number of measured nmax magnetic field data.
The table data creation apparatus measures the magnetic field data X1 (i), Y1 (i), and Z1 (i) in the magnetic field data table of FIG.
次に、図６のステップＳＳ１２におけるＹ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取りの処理の詳細を、図１０を参照して説明する。図１０は、Ｙ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取り処理の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ２１：
テーブルデータ作成装置は、データ取得個数を示す計数値ｎを初期化、すなわち計数値をリセットして０に設定する。また、テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＹ軸方向の磁界を、初期の強度の磁界Ｈｙ（ｓｔａｒｔ）に設定する。
Next, details of the process of reading magnetic field data from the magnetic elements of the X-direction
Step S21:
The table data creation device initializes a count value n indicating the number of data acquisition, that is, resets the count value to 0. Further, the table data creation device sets the magnetic field in the Y-axis direction of the three-axis Helmholtz coil to the initial strength magnetic field Hy (start).
ステップＳ２２：
次に、テーブルデータ作成装置は、Ｙ軸方向に印加する磁界Ｈｙを、計数値ｎに対応する磁界に設定する。
ここで、データ取得個数を示す計数値ｎの番号毎に磁界Ｈｙの数値が設定されている。また、この磁界Ｈｙは、計数値ｎが１つ増加する毎に、初期の強度の磁界Ｈｙ（ｓｔａｒｔ）から予め設定された大きさの磁界である単位磁界（ｓｔｅｐ）が順次増加するように設定されている。
Step S22:
Next, the table data creation device sets the magnetic field Hy applied in the Y-axis direction to a magnetic field corresponding to the count value n.
Here, a numerical value of the magnetic field Hy is set for each number of the count value n indicating the number of data acquisition. The magnetic field Hy is set so that a unit magnetic field (step), which is a magnetic field of a preset magnitude, sequentially increases from the initial strength magnetic field Hy (start) each time the count value n increases by one. Has been.
ステップＳ２３：
テーブルデータ作成装置は、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々から、それぞれ３軸ヘルムホルツコイルの印加する磁界に対応した磁界データＸ２（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｚ２（ｉ）を、計測部２１を介して読み取る。
Step S23:
The table data creation device includes magnetic field data X2 (i) and Y2 (i) corresponding to the magnetic field applied by the three-axis Helmholtz coil from each of the X-direction
ステップＳ２４：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎを１つ増加（インクリメント）する。
ステップＳ２５：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎと予め設定された設定値ｎｍａｘとを比較し、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ以上の場合、処理を終了し、一方、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ未満である場合、処理をステップＳ２２へ進める。
上述したフローチャートの処理により、テーブルデータ作成装置は、図７の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ２（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｚ２（ｉ）を測定する。
Step S24:
The table data creation device increments the count value n by one.
Step S25:
The table data creation device compares the count value n with a preset set value nmax. If the count value n is equal to or greater than the set value nmax, the process is terminated, while the count value n is less than the set value nmax. If so, the process proceeds to step S22.
The table data creation apparatus measures magnetic field data X2 (i), Y2 (i), and Z2 (i) in the magnetic field data table of FIG.
次に、図６のステップＳＳ１３におけるＺ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取りの処理の詳細を、図１１を参照して説明する。図１１は、Ｚ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取り処理の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ３１：
テーブルデータ作成装置は、データ取得個数を示す計数値ｎを初期化、すなわち計数値をリセットして０に設定する。また、テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＺ軸方向の磁界を、初期の強度の磁界Ｈｚ（ｓｔａｒｔ）に設定する。
Next, details of the process of reading magnetic field data from the magnetic elements of the X-direction
Step S31:
The table data creation device initializes a count value n indicating the number of data acquisition, that is, resets the count value to 0. Further, the table data creation device sets the magnetic field in the Z-axis direction of the three-axis Helmholtz coil to a magnetic field Hz (start) having an initial strength.
ステップＳ３２：
次に、テーブルデータ作成装置は、Ｚ軸方向に印加する磁界Ｈｚを、計数値ｎに対応する磁界に設定する。
ここで、データ取得個数を示す計数値ｎの番号毎に磁界Ｈｚの数値が設定されている。また、この磁界Ｈｚは、計数値ｎが１つ増加する毎に、初期の強度の磁界Ｈｚ（ｓｔａｒｔ）から予め設定された大きさの磁界である単位磁界（ｓｔｅｐ）が順次増加するように設定されている。
Step S32:
Next, the table data creation device sets the magnetic field Hz applied in the Z-axis direction to a magnetic field corresponding to the count value n.
Here, a numerical value of the magnetic field Hz is set for each number of the count value n indicating the number of data acquisition. The magnetic field Hz is set so that the unit magnetic field (step), which is a magnetic field having a preset magnitude, sequentially increases from the initial strength magnetic field Hz (start) every time the count value n increases by one. Has been.
ステップＳ３３：
テーブルデータ作成装置は、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々から、それぞれ３軸ヘルムホルツコイルの印加する磁界に対応した磁界データＸ３（ｉ）、Ｙ３（ｉ）、Ｚ３（ｉ）を、計測部２１を介して読み取る。
Step S33:
The table data creation device includes magnetic field data X3 (i), Y3 (i) corresponding to the magnetic field applied by the three-axis Helmholtz coil from each of the X-direction
ステップＳ３４：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎを１つ増加（インクリメント）する。
ステップＳ３５：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎと予め設定された設定値ｎｍａｘとを比較し、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ以上の場合、処理を終了し、一方、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ未満である場合、処理をステップＳ３２へ進める。
上述したフローチャートの処理により、テーブルデータ作成装置は、図７の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ３（ｉ）、Ｙ３（ｉ）、Ｚ３（ｉ）を測定する。
Step S34:
The table data creation device increments the count value n by one.
Step S35:
The table data creation device compares the count value n with a preset set value nmax. If the count value n is equal to or greater than the set value nmax, the process is terminated, while the count value n is less than the set value nmax. If so, the process proceeds to step S32.
The table data creation apparatus measures the magnetic field data X3 (i), Y3 (i), and Z3 (i) in the magnetic field data table of FIG.
次に、図６のステップＳＳ１４における空間ベクトルＸｍ、Ｘｍ、Ｚｍを算出する処理を図１２を用いて説明する。図１２は、空間ベクトルＸｍ、Ｘｍ、Ｚｍを算出する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ４１：
テーブルデータ作成装置は、図７のテーブルにおける磁界データＸ１（ｉ）、Ｘ２（ｉ）、Ｘ３（ｉ）（０≦ｉ≦ｎｍａｘ）から、空間ベクトルＸｍを算出する。
すなわち、テーブルデータ作成装置は、磁界データＸ１（ｉ）、Ｘ２（ｉ）、Ｘ３（ｉ）を座標値（Ｘ１（ｉ），Ｘ２（ｉ）、Ｘ３（ｉ））とし、座標点０からｎｍａｘまでの、ｎｍａｘ個の座標点を３次元空間にプロットし、このｎｍａｘ個に対する最小二乗法による近似直線を求める。そして、近似曲線の方向を空間ベクトルＸｍとする。
Next, the process of calculating the space vectors Xm, Xm, and Zm in step SS14 in FIG. 6 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart showing a flow of processing for calculating the space vectors Xm, Xm, and Zm.
Step S41:
The table data creation device calculates a space vector Xm from the magnetic field data X1 (i), X2 (i), X3 (i) (0 ≦ i ≦ nmax) in the table of FIG.
That is, the table data creation device uses the magnetic field data X1 (i), X2 (i), and X3 (i) as coordinate values (X1 (i), X2 (i), and X3 (i)), and sets nmax from the coordinate
ステップＳ４２：
テーブルデータ作成装置は、図７のテーブルにおける磁界データＹ１（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｙ３（ｉ）（０≦ｉ≦ｎｍａｘ）から、空間ベクトルＹｍを算出する。
すなわち、テーブルデータ作成装置は、磁界データＹ１（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｙ３（ｉ）を座標値（Ｙ１（ｉ），Ｙ２（ｉ），Ｙ３（ｉ））とし、座標点０からｎｍａｘまでの、ｎｍａｘ個の座標点を３次元空間にプロットし、このｎｍａｘ個に対する最小二乗法による近似直線を求める。そして、近似曲線の方向を空間ベクトルＹｍとする。
Step S42:
The table data creation device calculates the space vector Ym from the magnetic field data Y1 (i), Y2 (i), Y3 (i) (0 ≦ i ≦ nmax) in the table of FIG.
That is, the table data creation device uses the magnetic field data Y1 (i), Y2 (i), Y3 (i) as coordinate values (Y1 (i), Y2 (i), Y3 (i)), and sets nmax from the coordinate
ステップＳ４３：
テーブルデータ作成装置は、図７のテーブルにおける磁界データＺ１（ｉ）、Ｚ２（ｉ）、Ｚ３（ｉ）（０≦ｉ≦ｎｍａｘ）から、空間ベクトルＺｍを算出する。
すなわち、テーブルデータ作成装置は、磁界データＺ１（ｉ）、Ｚ２（ｉ）、Ｚ３（ｉ）を座標値（Ｚ１（ｉ），Ｚ２（ｉ），Ｚ３（ｉ））とし、座標点０からｎｍａｘまでの、ｎｍａｘ個の座標点を３次元空間にプロットし、このｎｍａｘ個に対する最小二乗法による近似直線を求める。そして、近似曲線の方向を空間ベクトルＺｍとする。
上述にように求められた空間ベクトルＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍは、特定磁界（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々）発生方向に磁界を印加した際の、磁気センサ部１内の３つのＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３による磁界検知方向（以下、「磁気センサ部１における磁界検知方向」と称す）を、それぞれ示している。
Step S43:
The table data creation device calculates the space vector Zm from the magnetic field data Z1 (i), Z2 (i), Z3 (i) (0 ≦ i ≦ nmax) in the table of FIG.
That is, the table data creation device uses the magnetic field data Z1 (i), Z2 (i), Z3 (i) as coordinate values (Z1 (i), Z2 (i), Z3 (i)), and sets nmax from the coordinate
The space vectors Xm, Ym, and Zm obtained as described above are the three X directions in the
次に、図６のステップＳＳ１６における空間ベクトルＸｍ、Ｘｍ、Ｚｍのそれぞれ特定２軸の交角と、空間ベクトルＸｅ、Ｘｅ、Ｚｅのそれぞれ特定２軸の交角とを算出する処理を以下に説明する。
テーブルデータ作成装置は、空間ベクトルＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍの各々の特定２軸、すなわち空間ベクトルＸｍ及び空間ベクトルＹｍの交角θｍｘｙと、空間ベクトルＹｍ及び空間ベクトルＺｍの交角θｍｙｚと、空間ベクトルＹｍ及び空間ベクトルＺｍの交角θｍｙｚとを、各空間ベクトル間の内積の結果から算出する。
すなわち、テーブルデータ作成装置は、空間ベクトルＸｍと空間ベクトルＹｍとの交角θｍｘｙを以下の（１）式により算出する。
Next, the process of calculating the intersection angle of the specific two axes of the space vectors Xm, Xm, and Zm and the intersection angle of the specific two axes of the space vectors Xe, Xe, and Ze in step SS16 of FIG. 6 will be described below.
The table data creation device includes two specific axes of the space vectors Xm, Ym, and Zm, that is, the intersection angle θmxy of the space vector Xm and the space vector Ym, the intersection angle θmyz of the space vector Ym and the space vector Zm, the space vector Ym, and the space. The intersection angle θmyz of the vector Zm is calculated from the result of the inner product between the space vectors.
That is, the table data creation device calculates an intersection angle θmxy between the space vector Xm and the space vector Ym by the following equation (1).
同様に、テーブルデータ作成装置は、空間ベクトルＹｍと空間ベクトルＺｍとの交角θｍｙｚを以下の（２）式により算出する。 Similarly, the table data creation device calculates an intersection angle θmyz between the space vector Ym and the space vector Zm by the following equation (2).
また、テーブルデータ作成装置は、空間ベクトルＺｍと空間ベクトルＸｍの交角θｍｚｘを以下の（３）式により算出する。 Further, the table data creation device calculates the intersection angle θmzx of the space vector Zm and the space vector Xm by the following equation (3).
上述したように、空間ベクトルＸｍと、空間ベクトルＹｍと、空間ベクトルＺｍとを用いることにより、空間ベクトルＸｍ及び空間ベクトルＹｍの交角θｍｘｙと、空間ベクトルＹｍ及び空間ベクトルＺｍの交角θｍｙｚと、空間ベクトルＺｍ及び空間ベクトルＸｍの交角θｍｙｚとの各々を求めることができる。
そして、テーブルデータ作成装置は、交角θｍｘｙ、交角θｍｙｚ、交角θｍｚｘの各々の直角からのずれを算出し、それぞれ誤差角度θｘｙ、誤差角度θｙｚ、誤差角度θｚｘとする。
As described above, by using the space vector Xm, the space vector Ym, and the space vector Zm, the intersection angle θmxy of the space vector Xm and the space vector Ym, the intersection angle θmyz of the space vector Ym and the space vector Zm, and the space vector Each of Zm and the intersection angle θmyz of the space vector Xm can be obtained.
Then, the table data creation device calculates the deviation of each of the intersection angle θmxy, the intersection angle θmyz, and the intersection angle θmzzx from the right angle, and sets them as an error angle θxy, an error angle θyz, and an error angle θzx, respectively.
また、テーブルデータ作成装置は、誤差角度を求めた磁気センサに対し、任意の一定磁界を与えて、一定時間内にｎ個の磁界データを読み込む。
すでに、テーブルデータ作成装置は、被測定対象の磁気センサ（方位誤差補償装置における磁気センサ部）の偏差データｃの算出と同様に、磁気の検出方向毎に読み込んだ磁界データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から単位磁気素子偏差和ａと、複合磁気素子偏差和ｂと、偏差データｃとを求める。
上述した処理を複数の磁気センサに対して行い、テーブルデータ作成装置は、誤差角度の検出範囲及び検出精度を満足する、誤差角度と、単位磁気素子偏差和ａと、複合磁気素子偏差和ｂと、偏差データｃとの対応を示す対象テーブルを生成する。
このように、誤差角度の対照テーブルを作成する際と、被測定対象の磁気センサの磁界データを作成する際とにおいて、単位磁気素子偏差和ａと、複合磁気素子偏差和ｂと、偏差データｃとを求める際に、磁気センサ部１に印加する一定磁場を同一としている。このため、被測定対象の磁気センサ部１におけるＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々の検出方向のなす交角における誤差角度を、対照テーブルから容易に抽出することができる。
Further, the table data creation device applies an arbitrary constant magnetic field to the magnetic sensor for which the error angle has been obtained, and reads n pieces of magnetic field data within a certain time.
The table data creation device has already read the magnetic field data (X, Y, Z) for each magnetic detection direction in the same manner as the calculation of the deviation data c of the magnetic sensor to be measured (magnetic sensor unit in the azimuth error compensation device). ) To obtain a unit magnetic element deviation sum a, a composite magnetic element deviation sum b, and deviation data c.
The above-described processing is performed on a plurality of magnetic sensors, and the table data creation device satisfies an error angle detection range and detection accuracy, an error angle, a unit magnetic element deviation sum a, and a composite magnetic element deviation sum b. Then, a target table indicating the correspondence with the deviation data c is generated.
Thus, when creating the error angle reference table and when creating the magnetic field data of the magnetic sensor to be measured, the unit magnetic element deviation sum a, the composite magnetic element deviation sum b, and the deviation data c The constant magnetic field applied to the
また、偏差データｃと誤差角度との相関が存在する場合、各磁気素子の磁界の検知方向の交角が直角からずれており、かつ交角をなす検知方向での検出する磁界に互いの他軸感度があることが考えられる。
この他軸感度は、信号処理用集積回路の駆動方式や、各磁気素子が磁界検知方向以外の方向に対する磁気感度を有している。
そのため、偏差データｃと誤差角度θとに相関がある場合、ホワイトノイズ以外、すなわち他軸感度を有していること判定できる。例えば、相関が高い程、他軸感度が高いことを示すことになる。
Further, when there is a correlation between the deviation data c and the error angle, the crossing angle of the magnetic field detection direction of each magnetic element is deviated from a right angle, and the other-axis sensitivity of the magnetic field detected in the crossing detection direction is mutually different. It is thought that there is.
The other-axis sensitivity has a signal processing integrated circuit driving method and magnetic sensitivity of each magnetic element in a direction other than the magnetic field detection direction.
For this reason, when there is a correlation between the deviation data c and the error angle θ, it can be determined that there is sensitivity other than white noise, that is, other axis sensitivity. For example, the higher the correlation, the higher the other axis sensitivity.
＜第２の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の構成は、図１に示す第１の実施形態による方位誤差補償装置と同様である。
以下、第１の実施形態と異なる動作について説明する。
すでに説明した第１の実施形態において、磁界データＸ、磁界データＹ、磁界データＺの各々の変動が互いに独立でなく、各磁気素子の検知方向に依存して偏差データｃが変化する場合に有効である。この磁界データの変動が互いに独立であるか否かは、偏差データｃの数値と、誤差角度θとの相関関係を取得することにより解る。
すなわち、偏差データｃと誤差角度θとの間の相関が無い場合、第１の実施形態における偏差データｃを用いた対照表からの誤差角度θの検出を行うことができない。
<Second Embodiment>
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The configuration of the second embodiment is the same as that of the azimuth error compensator according to the first embodiment shown in FIG.
Hereinafter, operations different from those of the first embodiment will be described.
In the first embodiment already described, it is effective when the variations of the magnetic field data X, the magnetic field data Y, and the magnetic field data Z are not independent of each other and the deviation data c changes depending on the detection direction of each magnetic element. It is. Whether or not the fluctuations of the magnetic field data are independent of each other can be understood by acquiring the correlation between the numerical value of the deviation data c and the error angle θ.
That is, when there is no correlation between the deviation data c and the error angle θ, the error angle θ cannot be detected from the comparison table using the deviation data c in the first embodiment.
図１３は、磁界換算の出力変動値（μＴ：マイクロテスラ）と、誤差角度度θとの対応を示すグラフである。縦軸が磁界換算の出力変動値を示し、横軸が誤差角度度θを示している。ここで、磁界換算とは、磁気素子において測定した磁界データに対し、磁界強度を示す電圧値を、例えばＴ（テスラ）などの磁界強度を示す単位に換算する単位換算を行うことを示している。
この図１３において、標準偏差σ（Ｘ）が「○」で示され、標準偏差σ（Ｙ）が「△」で示され、単位磁気素子偏差和ａ’：（σ（Ｘ）＋σ（Ｙ）／ｃｏｓ（θ））／２１／２が「□」で示され、単位磁気素子偏差和ａ：（σ（Ｘ）＋σ（Ｙ））／２１／２が「◇」で示され、複合磁気素子偏差和ｂ：σ（Ｘ＋Ｙ）が「＊」で示されている。
この磁界換算の出力変動において、誤差角度θが大きくなるにつれ、σ（Ｘ）は一定であるが、標準偏差σ（Ｙ）は誤差角度θと同様に増加する。
FIG. 13 is a graph showing a correspondence between an output fluctuation value (μT: microtesla) converted into a magnetic field and an error angle degree θ. The vertical axis indicates the output fluctuation value in terms of magnetic field, and the horizontal axis indicates the error angle degree θ. Here, the magnetic field conversion means performing unit conversion for converting the voltage value indicating the magnetic field strength into a unit indicating the magnetic field strength such as T (Tesla) for the magnetic field data measured in the magnetic element. .
In FIG. 13, the standard deviation σ (X) is indicated by “◯”, the standard deviation σ (Y) is indicated by “Δ”, and the unit magnetic element deviation sum a ′: (σ (X) + σ (Y) / Cos (θ)) / 2 1/2 is indicated by “□”, unit magnetic element deviation sum a: (σ (X) + σ (Y)) / 2 1/2 is indicated by “◇”, and is a composite The magnetic element deviation sum b: σ (X + Y) is indicated by “*”.
In this magnetic field conversion output fluctuation, as the error angle θ increases, σ (X) is constant, but the standard deviation σ (Y) increases in the same manner as the error angle θ.
また、誤差角度θが増加するにつれ、単位磁気素子偏差和ａと複合磁気素子偏差和ｂとが同様に増加し、両者の差分はほぼ０であり、偏差データｃが一定となり、偏差データｃから誤差角度θの推定を行うことはできない。
しかしながら、偏差データｃ’は、誤差角度θの増加に対応して増加している。この偏差データｃ’は、単位磁気素子偏差和ａと、増加関数（例えば、１／ｃｏｓ（θ）など）がσ（ｂ）に乗算されている複合磁気素子偏差和ｂ’とから求められる。この偏差データｃ’を用いることにより、対照テーブルから誤差角度θを求めることができる。
Further, as the error angle θ increases, the unit magnetic element deviation sum a and the composite magnetic element deviation sum b similarly increase, the difference between them is almost zero, the deviation data c becomes constant, and the deviation data c The error angle θ cannot be estimated.
However, the deviation data c ′ increases corresponding to the increase in the error angle θ. The deviation data c ′ is obtained from the unit magnetic element deviation sum a and the composite magnetic element deviation sum b ′ obtained by multiplying σ (b) by an increasing function (for example, 1 / cos (θ)). By using this deviation data c ′, the error angle θ can be obtained from the comparison table.
上述した各磁気素子が出力する磁界データの変動値は、種々の要因により発生する。この変動値には、磁気素子の駆動方式や、また磁気素子のアナログ出力特性に起因しない変動（以下、ホワイトノイズとする）が含まれている。これらの変動値は、主に、磁気素子が検出して出力した値を、アナログ値やデジタル値の磁界データとして出力する信号処理過程において発生する。
しかしながら、変動値の要因がホワイトノイズのみである場合にも、変動値は各磁気素子から発生するため、原因の如何にかかわらず、各磁気素子の出力する磁界データの変動として検出されることになる。
The fluctuation value of the magnetic field data output from each magnetic element described above is generated due to various factors. The fluctuation value includes a fluctuation (hereinafter referred to as white noise) not caused by the driving method of the magnetic element or the analog output characteristic of the magnetic element. These fluctuation values are mainly generated in a signal processing process in which a value detected and output by a magnetic element is output as analog value or digital value magnetic field data.
However, even when the cause of the fluctuation value is only white noise, since the fluctuation value is generated from each magnetic element, it is detected as a fluctuation in the magnetic field data output from each magnetic element regardless of the cause. Become.
また、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子の各々が理想的に配置されている場合、すなわち各磁気素子の磁界の検出方向の交角が直角である場合、特定２軸において、磁界換算により規格化したａ及びｂは理論的には同一となる。
また、磁界の検出方向が直角からずれている場合であっても、同一の手法により磁界換算により規格化すると、標準偏差σ（Ｘ）は変化せずに一定となる。
一方、Ｙ方向磁気素子１２の磁界の検出方向と、Ｙ軸（設計上の期待される磁界の検出方向）との誤差角度θｘｙの増加に応じて、実効的な磁界分解能が増加するため、標準偏差σ（Ｙ）は増加することになる。
Further, when each of the X-direction
Even when the detection direction of the magnetic field is deviated from a right angle, when standardized by magnetic field conversion by the same method, the standard deviation σ (X) remains constant without changing.
On the other hand, the effective magnetic field resolution increases as the error angle θxy increases between the magnetic field detection direction of the Y-direction
次に、図１４は、デジタル出力の出力変動値（ＬＳＢ）と、誤差角度θとの対応を示すグラフである。縦軸がデジタル出力に磁界データを換算（変換）した後の出力変動値を示し、横軸が誤差角度度θを示している。
この図１４において、標準偏差σ（Ｘ）が「○」で示され、標準偏差σ（Ｙ）が「△」で示され、単位磁気素子偏差和ａ’：（σ（Ｘ）＋σ（Ｙ）／ｃｏｓ（θ））／２１／２が「□」で示され、単位磁気素子偏差和ａ：（σ（Ｘ）＋σ（Ｙ））／２１／２が「◇」で示され、複合磁気素子偏差和ｂ：σ（Ｘ＋Ｙ）が「＊」で示されている。
Next, FIG. 14 is a graph showing the correspondence between the output fluctuation value (LSB) of the digital output and the error angle θ. The vertical axis indicates the output fluctuation value after the magnetic field data is converted (converted) into the digital output, and the horizontal axis indicates the error angle degree θ.
In FIG. 14, the standard deviation σ (X) is indicated by “◯”, the standard deviation σ (Y) is indicated by “Δ”, and the unit magnetic element deviation sum a ′: (σ (X) + σ (Y) / Cos (θ)) / 2 1/2 is indicated by “□”, unit magnetic element deviation sum a: (σ (X) + σ (Y)) / 2 1/2 is indicated by “◇”, and is a composite The magnetic element deviation sum b: σ (X + Y) is indicated by “*”.
しかしながら、認識可能な磁気素子の出力する磁界データは、実際の磁界値ではなく、磁界値を測定分解能によって換算したアナログ量やデジタル量である。
この磁界値がアナログ量やデジタル量に換算された換算値は、磁界分解能に依存するため、各磁気素子の感磁方向が直交している場合の磁界分解能を用いて換算した数値である。図１４に示すように、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界の検知方向の交角における直角からずれである誤差角度θによらず、標準偏差σ（Ｙ）は一定となる。
このため、誤差角度θに伴う標準偏差σ（Ｙ）の変化がないため、単位磁気素子偏差和ａも複合磁気素子偏差和ｂも誤差角度θに対して変動することがない。すなわち、磁界換算値の場合、また磁界換算を行う前のアナログ量やデジタル量の場合でも、単位磁気素子偏差和ａと複合磁気素子偏差和ｂとの差が誤差角度θの値によらずに一定となる。
However, the magnetic field data output by the recognizable magnetic element is not an actual magnetic field value, but an analog amount or a digital amount obtained by converting the magnetic field value according to the measurement resolution.
Since the converted value obtained by converting the magnetic field value into an analog amount or a digital amount depends on the magnetic field resolution, it is a numerical value converted using the magnetic field resolution when the magnetic sensitive directions of the magnetic elements are orthogonal. As shown in FIG. 14, the standard deviation σ (Y) is constant regardless of the error angle θ that is deviated from a right angle in the crossing angle of the magnetic field detection direction of the X direction
For this reason, since there is no change in the standard deviation σ (Y) associated with the error angle θ, neither the unit magnetic element deviation sum a nor the composite magnetic element deviation sum b varies with respect to the error angle θ. That is, the difference between the unit magnetic element deviation sum “a” and the composite magnetic element deviation sum “b” does not depend on the value of the error angle θ, even in the case of the magnetic field converted value or the analog amount or digital amount before the magnetic field conversion. It becomes constant.
したがって、単位磁気素子偏差和ａと複合磁気素子偏差和ｂとの差である偏差データｃも誤差角度θの変動に対して一定値をとるため、偏差データｃから誤差角度θを求めることはできない。
一方、標準偏差σ（Ｙ）に対して、誤差角度θの増加関数を乗算した後、単位磁気素子偏差和ａ’を求めた場合、この単位磁気素子偏差和ａ’は、誤差角度θの増加に対応して増加することになる。
本実施形態においては、増加関数として１／ｃｏｓ（θ）を用いたが、誤差角度θの検出範囲（例えば、０度から４５度）において、θの増加関数であれば何を用いても良い。例えば、増加関数としてｃｏｓθ以外に、ｓｉｎθ、ｔａｎθなどを用いる。
Accordingly, the deviation data c, which is the difference between the unit magnetic element deviation sum a and the composite magnetic element deviation sum b, also takes a constant value with respect to the fluctuation of the error angle θ, and therefore the error angle θ cannot be obtained from the deviation data c. .
On the other hand, when the unit magnetic element deviation sum a ′ is obtained after multiplying the standard deviation σ (Y) by the increasing function of the error angle θ, the unit magnetic element deviation sum a ′ is increased by the error angle θ. Will increase correspondingly.
In this embodiment, 1 / cos (θ) is used as the increasing function, but any function that increases θ can be used in the detection range of the error angle θ (for example, 0 to 45 degrees). . For example, sin θ, tan θ, and the like are used as an increasing function in addition to cos θ.
本実施形態の場合、第１の実施形態で用いた単位磁気素子偏差和ａに比較して、単位磁気素子偏差和ａ’は角度θの増加に対応して、単調に増加する。
このため、θ＝０近傍の各磁気素子の測定値による単位磁気素子偏差和ａ’を基準として作成した対照テーブルから、被誤測定対象の磁気センサ部１の単位磁気素子偏差和ａ’から算出した偏差データｃ’から誤差角度θを求めることができる。
In the case of the present embodiment, the unit magnetic element deviation sum a ′ increases monotonously as the angle θ increases as compared to the unit magnetic element deviation sum a used in the first embodiment.
For this reason, it is calculated from the unit magnetic element deviation sum a ′ of the
したがって、本実施形態における対照テーブルは図１５に示す構造をしている。図１５は、対照テーブル記憶部２５に記憶されている、単位磁気素子偏差和（ａ’）、複合磁気素子偏差和（ｂ）及び偏差データ（ｃ’）のデータ組合せ（Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｚ−Ｘ）と、誤差角度θとの対応が示された対照テーブルの構造を示す図である。
対照テーブル記憶部２５には、データ組合せＸ−ＹとＸ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角における誤差角度θｘｙとの対応を示す対照テーブル、データ組合せＹ−ＺとＹ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の磁界検出方向の交角における誤差角度θｙｚとの対応を示す対照テーブル、及びデータ組合せＺ−ＸとＺ方向磁気素子１３及びＸ方向磁気素子１１の磁界検出方向の交角における誤差角度θｚｘとの対応を示す対照テーブルとの各々が記憶されている。
Therefore, the comparison table in this embodiment has the structure shown in FIG. FIG. 15 shows data combinations (XY, Y-) of unit magnetic element deviation sum (a ′), composite magnetic element deviation sum (b), and deviation data (c ′) stored in the comparison
In the comparison
また、対照テーブルにおける単位磁気素子偏差和ａ’は、標準偏差σ（Ｘ）と、対応する誤差角度θを代入した増加関数の数値が乗算された標準偏差σ（Ｙ）を加算して求められている。また、対照テーブルにおける偏差データｃ’は、単位磁気素子偏差和ａ’から複合磁気素子偏差和ｂを減算し、この減算結果を複合磁気素子偏差和ｂにより除算して求めた数値である。
この対照テーブルは、誤差角度θを測定する被測定対象の３軸磁気センサの種類毎に準備されており、磁気センサ部１に使用されている磁気素子、計測部２１などの電子回路の構成が同一であり、磁界データの時間変動値を測定する際に印加する磁界も同一としている。
Further, the unit magnetic element deviation sum a ′ in the comparison table is obtained by adding the standard deviation σ (X) and the standard deviation σ (Y) multiplied by the numerical value of the increasing function into which the corresponding error angle θ is substituted. ing. The deviation data c ′ in the comparison table is a numerical value obtained by subtracting the composite magnetic element deviation sum b from the unit magnetic element deviation sum a ′ and dividing the subtraction result by the composite magnetic element deviation sum b.
This reference table is prepared for each type of the three-axis magnetic sensor to be measured for measuring the error angle θ, and the configuration of the electronic circuit such as the magnetic element used in the
したがって、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）と、対応する誤差角度θを代入した増加関数の数値が乗算された標準偏差σ（Ｙ）を加算し、加算結果を単位磁気素子偏差和ａ’として出力する。
交角推定部２４は、単位磁気素子偏差和算出部２２から供給される単位磁気素子偏差和ａ’から、複合磁気素子偏差和算出部２３から供給される複合磁気素子偏差和ｂを除算し、除算結果をこの複合磁気素子偏差和ｂにより除算し、除算結果を偏差データｃ’として求める。
Therefore, the unit magnetic element deviation
The intersection
そして、交角推定部２４は、例えば、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙを求める場合、算出した偏差データｃ’＿ｘｙに対応する偏差データｃ’＿ｘｙｉを、対照テーブル記憶部２５の対照テーブルから検索する。
また、交角推定部２４は、対照テーブルにある偏差データｃ’＿ｘｙ１からｃ’＿ｘｙｍのなかから、偏差データｃ’＿ｘｙと同様の偏差データｃ’＿ｘｙｉ（１≦ｉ≦ｍ）が検索されると、この偏差データｃ’＿ｘｙｉと対応して記憶されている誤差角度θｘｙｉを読み出す。
For example, when obtaining the error angle θxy of the crossing angle in the magnetic field detection direction of the X direction
Further, when the intersection
そして、交角推定部２４は、この読み出した誤差角度θｘｙｉを、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙとして出力する。
また、交角推定部２４は、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の磁界検出方向の交角の誤差角度θｙｚ、及びＺ方向磁気素子１３及びＸ方向磁気素子１１の磁界検出方向の交角の誤差角度θｚｘの各々の算出も、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙと同様に求める。
Then, the intersection
In addition, the crossing
この構成により、本実施形態によれば、偏差データｃと誤差角度θとの相関が低い場合にも、増加関数を乗算した標準偏差σ（Ｙ）を用いた単位磁気素子偏差和ａ’により求めた偏差データｃ’を用いることにより、従来例に比較して容易に、磁界の検出方向の交角の直角からずれた誤差角度θを検出することができる。 With this configuration, according to this embodiment, even when the correlation between the deviation data c and the error angle θ is low, the unit magnetic element deviation sum a ′ using the standard deviation σ (Y) multiplied by the increasing function is obtained. By using the deviation data c ′, it is possible to easily detect the error angle θ deviated from the right angle of the crossing angle in the magnetic field detection direction as compared with the conventional example.
＜第３の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の構成は、図１に示す第１の実施形態による方位誤差補償装置と同様である。
以下、第１の実施形態と異なる動作について説明する。
すでに説明した第１の実施形態あるいは第２の実施形態において、磁界データの標準偏差が予め設定された標準偏差閾値を超えている場合、測定対象の３軸磁気センサに印加する電源電圧、電源線と接地線との間に設けられる抵抗及びコンデンサの数値等を変更し、標準偏差の値を調整している。
<Third Embodiment>
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The configuration of the third embodiment is the same as that of the azimuth error compensator according to the first embodiment shown in FIG.
Hereinafter, operations different from those of the first embodiment will be described.
In the first embodiment or the second embodiment already described, when the standard deviation of the magnetic field data exceeds a preset standard deviation threshold, the power supply voltage and power supply line applied to the three-axis magnetic sensor to be measured The value of the standard deviation is adjusted by changing the numerical values of resistors and capacitors provided between the cable and the ground wire.
本実施形態においては、磁界データの標準偏差が予め設定された標準偏差閾値を超えている場合、抵抗及びコンデンサの数値の変更に加え、各磁気素子が１つの磁界データを出力する際、この磁界データを作成するときに平均化する磁界データの数の設定を変更する。
この平均化する磁界データの数の設定を変更することにより、所定時間において取得する磁界データの標準偏差が変化することになる。
すなわち、平均化する磁界データの数を多くするにつれ、所定時間において取得する磁界データの標準偏差が減少し、逆に、平均化する磁界データの数を少なくするにつれ、所定時間において取得する磁界データの標準偏差が増加することが考えられる。
In this embodiment, when the standard deviation of the magnetic field data exceeds a preset standard deviation threshold, in addition to changing the numerical values of the resistor and the capacitor, each magnetic element outputs this magnetic field data when outputting one magnetic field data. Change the setting of the number of magnetic field data to be averaged when creating data.
By changing the setting of the number of magnetic field data to be averaged, the standard deviation of the magnetic field data acquired in a predetermined time changes.
That is, as the number of magnetic field data to be averaged increases, the standard deviation of the magnetic field data acquired at a predetermined time decreases, and conversely, as the number of magnetic field data to be averaged decreases, the magnetic field data acquired at a predetermined time. It is considered that the standard deviation of increases.
したがって、対照テーブルを生成する際に、この平均化を行う生データの数を換えて、偏差データｃあるいは偏差データｃ’と、誤差角度θとの相関を求める。この相関の結果から、対照テーブルから偏差データｃあるいは偏差データｃ’により誤差角度θを求めることが可能な、平均化する磁界データの数の範囲を示す平均化数範囲を予め決めておく。
そして、被測定対象の方位誤差補償装置の磁界データの標準偏差が予め設定された標準偏差閾値を超えている場合、各磁気素子（Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３）における平均化数の調整をこの平均化数範囲のなかで行う。
Therefore, when the comparison table is generated, the correlation between the deviation data c or the deviation data c ′ and the error angle θ is obtained by changing the number of raw data to be averaged. From this correlation result, an average number range indicating the range of the number of magnetic field data to be averaged, from which the error angle θ can be obtained from the reference data by the deviation data c or the deviation data c ′, is determined in advance.
When the standard deviation of the magnetic field data of the azimuth error compensator to be measured exceeds a preset standard deviation threshold, each magnetic element (X direction
また、上述した第１の実施形態から第３の実施形態において、磁気素子の駆動方式によっては、信号処理用集積回路に関連する種々の設定などにより、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁界データにおける変動値が変化する。
磁界データの変動値が大きくなるにつれ、所望の検出範囲における誤差角度を求めるための磁気感度の線形性が得られなくなる。
この結果、磁界データの変動値により、磁気素子の磁気感度における磁界換算の精度が低下することで、検出方向の磁界データの精度が低下し、検出方向における磁界データの線形性が失われることになる。
In the first to third embodiments described above, the X-direction
As the fluctuation value of the magnetic field data increases, the linearity of the magnetic sensitivity for obtaining the error angle in the desired detection range cannot be obtained.
As a result, the accuracy of the magnetic field conversion in the magnetic sensitivity of the magnetic element is reduced due to the fluctuation value of the magnetic field data, thereby reducing the accuracy of the magnetic field data in the detection direction and losing the linearity of the magnetic field data in the detection direction. Become.
このため、磁気センサ部１における各磁気素子の磁界の検出方向において、この検出方向の特定２軸の交角を、上述した（１）式から（３）式を用いて求めるための評価が困難となる。
したがって、磁界データの変動値が大きい場合、高い精度で誤差角度を求めることができる対照テーブルの作成を行うことができなくなる。
精度の高い対照テーブルを生成するため、特定２軸における磁界の検出方向のなす交角の評価を行う場合、誤差角度の数値によらずに、磁気素子の磁界データにおける変動値の閾値である変動値閾値を設定しておくことが望ましい。
すなわち、対照テーブルを生成する際に、所望の検出範囲における誤差角度を求めることが可能な磁気感度の線形性が得られる変動値の幅に設定する。この変動値の幅とは、対照テーブルを作成する際に、磁界の強度を変化させて、磁気素子毎の磁界データを用いて最小二乗法で評価直線を生成し、この評価直線と磁界データとの差分を示す数値である。
For this reason, in the detection direction of the magnetic field of each magnetic element in the
Therefore, when the fluctuation value of the magnetic field data is large, it becomes impossible to create a reference table that can obtain the error angle with high accuracy.
When evaluating the crossing angle formed by the detection direction of the magnetic field in the two specific axes in order to generate a highly accurate comparison table, the fluctuation value that is the threshold value of the fluctuation value in the magnetic field data of the magnetic element, regardless of the numerical value of the error angle It is desirable to set a threshold value.
That is, when generating the comparison table, the width of the fluctuation value is set so that the linearity of the magnetic sensitivity capable of obtaining the error angle in the desired detection range is obtained. The width of the fluctuation value is that when the comparison table is created, the strength of the magnetic field is changed, and an evaluation line is generated by the least square method using the magnetic field data for each magnetic element. Is a numerical value indicating the difference between
例えば、上記変動値閾値を求めるため、電源線と接地線との間の抵抗の抵抗値及びコンデンサの容量値、磁界データを取得する際の平均化回数などを調整することで、上述した変動値の幅を、より小さい値に変化させる。
そして、変動値の幅を変化させる毎に、測定した磁界データにより上記評価曲線を生成する。ここで、変動値の幅毎の評価曲線の傾き変化を検出し、変動値の幅の減少率が低下し、減少率が平衡となる変動値の幅を検出し、この平衡となる変動値の幅を変動値閾値として設定する。
For example, in order to obtain the fluctuation value threshold value, the above-mentioned fluctuation value is adjusted by adjusting the resistance value of the resistor between the power supply line and the ground line, the capacitance value of the capacitor, the number of times of averaging when acquiring the magnetic field data, and the like. The width of is changed to a smaller value.
Then, each time the width of the fluctuation value is changed, the evaluation curve is generated from the measured magnetic field data. Here, the slope change of the evaluation curve for each width of the fluctuation value is detected, the rate of decrease in the width of the fluctuation value decreases, the width of the fluctuation value at which the reduction rate becomes equilibrium is detected, and the fluctuation value of this equilibrium value is detected. The width is set as the fluctuation value threshold.
この変動値閾値を設け、この変動値閾値の範囲内となるように、磁界データの変動値を調整することにより、磁気素子の検出方向の磁気感度の線形性を保持させることができる。そして、この結果、（１）式から（３）式を用いて、磁気センサ部１の特定２軸の磁界の検出方向の交角を高い精度で求めることができ、偏差データθから誤差角度θを高い精度で求めることが可能な対照テーブルを生成することができる。
By providing this fluctuation value threshold and adjusting the fluctuation value of the magnetic field data so as to be within the range of the fluctuation value threshold, the linearity of the magnetic sensitivity in the detection direction of the magnetic element can be maintained. As a result, the intersection angle in the detection direction of the magnetic field of the two specific axes of the
＜第４の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の構成は、第１の実施形態から第３の実施形態のいずれかの方位誤差補償装置２を用いたセンサモジュールである。図１６は、第４の実施形態のセンサモジュール５００の構成例を示す図である。
センサモジュール５００は、磁気センサ部１、方位誤差補償装置２、傾斜角算出部３及び方位データ算出部４を備えている。
方位誤差算出部２は、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態のいずれかの構成であり、磁気センサ部１から出力される磁界データＸ、磁界データＹ及び磁界データＺにより、誤差角度θｘｙ、誤差角度θｙｚ、誤差角度θｚｘを求める。
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the fourth embodiment is a sensor module using the azimuth
The sensor module 500 includes a
The azimuth
傾斜角算出部３は、内部に傾斜角センサを備えており、センサモジュール５００の傾斜角を求めて出力する。
方位データ算出部４は、傾斜角算出部３から供給される傾斜角と、方位誤差補償装置２から出力される誤差角度（θｘｙ、θｙｚ、θｚｘ）及び磁界データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とにより、センサモジュール５００の磁北の方位データを出力する。
また、方位データ算出部４は、磁界データＸ、磁界データＹ、磁界データＺの各々を、それぞれ誤差角度θｘｙ、誤差角度θｙｚ、誤差角度θｚｘにより、他軸成分を補正することにより、磁界データＸ’、磁界データＹ’、磁界データＺ’を求める。
そして、方位データ算出部４は、得られた磁界データＸ’、磁界データＹ’、磁界データＺ’によりセンサモジュール５００の磁気検出方向（地磁気方向）を求める。
The inclination
The azimuth
In addition, the azimuth
Then, the azimuth
また、方位データ算出部４は、内部記憶部に対して、偏角βと伏角αとが予め書き込まれて記憶されている。
そして、方位データ算出部４は、内部記憶部の伏角αを読み出し、読み出した伏角αを、傾斜角により補正し、補正後の伏角α’を求める。
次に、方位データ算出部４は、図１８に示す磁界データＸ’（Ｈｘ）及び磁界データＹ’（Ｈｙ）とが含まれる２次元平面に対し、補正後の伏角α’を用いて磁気検出方向のベクトルを投影する。
次に、方位データ算出部４は、２次元平面に投影された方位ベクトルを、偏角βにより補正し、補正の結果得られたベクトルの方位データとして出力する。
In the azimuth
Then, the azimuth
Next, the azimuth
Next, the azimuth
なお、図２１（ｂ）のずれも考慮する場合、Ｘ方向磁気素子１１あるいはＹ方向の磁気素子を基準に、いずれかの磁気素子の磁界の検出方向に磁界を印加して、設計上の検出方向とのずれを検出して縫製する必要がある。
例えば、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の特定の２軸（各々の検出方向）がなす交角が直角である場合、３軸ヘルムホルツコイルにより、設計上のＸ軸方向に対する磁界を印加する。
そして、Ｘ方向磁気素子１１とＹ方向磁気素子１２との各々が検出する磁界データＸ及び磁界データＹにより、設計上の検出方向とのずれ角を検出し、磁界データを補正する。
本実施形態によれば、偏差データｃあるいは偏差データｃ’から簡易に、かつ高い精度で誤差角度θを検出することができる方位誤差補償装置２を用いることにより、複雑な工程を経なくとも容易に方位データを得ることが可能なセンサモジュールを提供することができる。
When the deviation in FIG. 21B is also taken into consideration, design detection is performed by applying a magnetic field in the magnetic field detection direction of one of the magnetic elements based on the X-direction
For example, when the crossing angle formed by two specific axes (each detection direction) of the X-direction
Then, based on the magnetic field data X and the magnetic field data Y detected by the X direction
According to the present embodiment, by using the
また、図１における方位誤差補償装置２の誤差角度θを求める機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、誤差角度θを求める処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
Further, a program for realizing the function for obtaining the error angle θ of the azimuth
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
１…磁気センサ部
２…方位誤差補償装置
３…傾斜角算出部
４…方位データ算出部
１１…Ｘ方向磁気素子
１２…Ｙ方向磁気素子
１３…Ｚ方向磁気素子
２１…計測部
２２…単位磁気素子偏差和算出部
２３…複合磁気素子偏差和算出部
２４…交角推定部
２５…対照テーブル記憶部
２６…磁界データ記憶部
５００…センサモジュール
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記磁気素子各々が一定磁界を印加されて一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出部と、
前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出部と、
予め複数の磁気センサから、当該磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブル記憶部と、
検出対象の磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する磁気センサを前記対照テーブルから抽出し、抽出した磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定部と
を備えることを特徴とする方位誤差補償装置。 A measurement unit that measures magnetic field data that is detected and output from a magnetic sensor that includes magnetic elements that detect magnetic fields in the X, Y, and Z directions; and
A deviation of the magnetic field data for each of the magnetic elements is obtained with respect to the magnetic field data output within a predetermined period by applying a constant magnetic field to each of the magnetic elements, and a deviation of the magnetic field data of any two different magnetic sensors Unit magnetic element deviation sum calculation unit for calculating the unit magnetic element deviation sum by adding
An addition value of the magnetic field data obtained at the same timing in any two different magnetic sensors is obtained for the magnetic field data output by each of the magnetic elements within a predetermined period, and a deviation of the addition value is added. A composite magnetic element deviation sum calculation unit for calculating a composite magnetic element deviation sum;
Deviation sum information of the unit magnetic element deviation sum and the composite magnetic element deviation sum obtained from a plurality of magnetic sensors in advance for each two-axis combination in the magnetic sensor, and an intersection angle of the magnetic detection directions of the two-axis magnetic elements. A comparison table storage unit that stores a comparison table that stores therein
For the two-axis deviation sum information of the magnetic sensor to be detected, a magnetic sensor having the same two-axis deviation sum information as the two axes is extracted from the comparison table, and the intersection angle of the extracted magnetic sensors is detected. An azimuth error compensating apparatus comprising: an intersection angle estimation unit that outputs the intersection angle.
前記交角と対応して記憶されている前記偏差和情報が、前記単位磁気素子偏差和から前記複合磁気素子偏差和を減算し減算結果を当該複合磁気素子偏差和で除算した偏差データであり、
前記交角推定部が、検出対象の磁気センサの前記偏差和情報から前記偏差データを算出し、算出された前記偏差データにより、前記対照テーブルから検出対象の磁気センサの各磁気素子間の磁界の検出方向の交角を求めること
を特徴とする請求項１に記載の方位誤差補償装置 In the control table,
The deviation sum information stored corresponding to the intersection angle is deviation data obtained by subtracting the composite magnetic element deviation sum from the unit magnetic element deviation sum and dividing the subtraction result by the composite magnetic element deviation sum.
The intersection angle estimation unit calculates the deviation data from the deviation sum information of the magnetic sensor to be detected, and detects the magnetic field between the magnetic elements of the magnetic sensor to be detected from the comparison table based on the calculated deviation data. The direction error compensator according to claim 1, wherein an intersection angle of directions is obtained.
前記単位磁気素子偏差和から、前記交角を変数とする増加関数を乗算した前記複合磁気素子偏差和を減算し、減算結果を当該複合磁気素子偏差和で除算して求められること
を特徴とする請求項２に記載の方位誤差補償装置。 The deviation data is obtained by subtracting the composite magnetic element deviation sum obtained by multiplying the unit magnetic element deviation sum by an increasing function having the intersection angle as a variable, and dividing the subtraction result by the composite magnetic element deviation sum. The azimuth error compensating apparatus according to claim 2, wherein
計測部が、前記磁気素子の各々が前記一定磁界を検知して出力する磁界データを計測する計測過程と、
単位磁気素子偏差和算出部が、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出過程と、
複合磁気素子偏差和算出部が、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出過程と、
交角推定過程が、予め複数の３軸磁気センサから、当該３軸磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブルから、検出対象の３軸磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する３軸磁気センサを抽出し、抽出した３軸磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定過程と
を含むことを特徴とする方位誤差補償方法。 A magnetic field application process in which a predetermined magnetic field is applied by a magnetic field application device to a three-axis magnetic sensor including magnetic elements that detect magnetic fields in the X direction, the Y direction, and the Z direction;
A measuring unit that measures magnetic field data that each of the magnetic elements detects and outputs the constant magnetic field; and
A unit magnetic element deviation sum calculating unit obtains a deviation of the magnetic field data for each magnetic element with respect to the magnetic field data output by each of the magnetic elements within a predetermined period, and magnetic fields of any two different magnetic sensors. A unit magnetic element deviation sum calculation process for calculating a unit magnetic element deviation sum by adding data deviations;
A composite magnetic element deviation sum calculation unit obtains an addition value of the magnetic field data acquired at the same timing in any two different magnetic sensors with respect to the magnetic field data output by each of the magnetic elements within a predetermined period, A composite magnetic element deviation sum calculation process for calculating a composite magnetic element deviation sum by adding the deviation of the added value;
The intersection angle estimation process includes a deviation sum information of the unit magnetic element deviation sum and the composite magnetic element deviation sum obtained from a plurality of three-axis magnetic sensors in advance for each combination of two axes in the three-axis magnetic sensor, From the reference table that stores the reference table that stores the crossing angle in the magnetic detection direction of the magnetic element in association with each other, the two-axis deviation sum information of the three-axis magnetic sensor to be detected is the same as the two axes. An azimuth error compensation method comprising: extracting a triaxial magnetic sensor having biaxial deviation sum information, and outputting an intersection angle of the extracted triaxial magnetic sensor as an intersection angle of a detection target.
Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサに対し、予め設定された一定磁界を、磁界印加装置により印加して、前記磁気素子の各々が前記一定磁界を検知した磁界データを用い、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出手段、
前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出手段、
予め複数の３軸磁気センサから、当該３軸磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブルから、検出対象の３軸磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する３軸磁気センサを抽出し、抽出した３軸磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定手段
として機能させるためのプログラム。 Computer
A predetermined constant magnetic field is applied to a three-axis magnetic sensor including magnetic elements that detect magnetic fields in the X, Y, and Z directions by a magnetic field application device, and each of the magnetic elements applies the constant magnetic field. Using the detected magnetic field data, a deviation of the magnetic field data for each magnetic element is obtained with respect to the magnetic field data output by each of the magnetic elements within a predetermined period, and the magnetic field data of any two different magnetic sensors is calculated. Unit magnetic element deviation sum calculating means for calculating a unit magnetic element deviation sum by adding the deviation;
An addition value of the magnetic field data obtained at the same timing in any two different magnetic sensors is obtained for the magnetic field data output by each of the magnetic elements within a predetermined period, and a deviation of the addition value is added. A composite magnetic element deviation sum calculating means for calculating a composite magnetic element deviation sum;
Deviation sum information of the unit magnetic element deviation sum and the composite magnetic element deviation sum obtained from a plurality of three-axis magnetic sensors in advance for each two-axis combination in the three-axis magnetic sensor, and magnetic detection of the two-axis magnetic element The biaxial deviation sum that is the same as the two axes with respect to the deviation sum information of the two axes of the three-axis magnetic sensor to be detected, A program for extracting a triaxial magnetic sensor having information and functioning as an intersection angle estimating means for outputting the intersection angle of the extracted three axis magnetic sensor as an intersection angle of a detection target.
前記方位角誤差補償装置が、検出対照の３軸磁気センサにおける２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると判定した場合、
前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正すること
を特徴とする誤差角度補償装置。 The bearing error compensation device according to any one of claims 1 to 3,
When the azimuth error compensator determines that the intersection angle of the two-axis magnetism detection directions in the detection-target three-axis magnetic sensor has an error angle with respect to a right angle,
An error angle compensator characterized by correcting magnetic field data detected by the two axes based on the error angle according to the error angle.
Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子と
検出対象の２個の前記磁気素子による２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると前記方位角誤差補償装置が判定した場合、前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正する誤差補償部と
を備えることを特徴とする３軸磁気センサ。 The bearing error compensation device according to any one of claims 1 to 3,
If the crossing angle of the biaxial magnetism detection direction by the magnetic element for detecting the magnetic field in the X direction, the Y direction and the Z direction and the two magnetic elements to be detected has an error angle with respect to a right angle, the direction A three-axis magnetic sensor comprising: an error compensator that corrects the magnetic field data detected by the two axes based on the error angle according to the error angle when the angle error compensator determines.
Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサと、
検出対象の３軸磁気センサにおける２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると前記方位角誤差補償装置が判定した場合、前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正する誤差補償部と、
地磁気の伏角、偏角及び傾斜角の各々を求める地磁気検出部と、
前記誤差保証部の補正した磁界データと、地磁気検出部が求めた伏角、偏角及び傾斜角の各々とから、方位角を算出する方位角算出部と
を備えることを特徴とするセンサモジュール。 The bearing error compensation device according to any one of claims 1 to 3,
A three-axis magnetic sensor comprising magnetic elements for detecting magnetic fields in the X, Y, and Z directions;
When the azimuth error compensator determines that the intersection angle of the detection directions of the two-axis magnetism in the three-axis magnetic sensor to be detected has an error angle with respect to a right angle, An error compensator for correcting magnetic field data detected by the axis based on the error angle;
A geomagnetism detector for determining each of the dip, declination and inclination of the geomagnetism,
A sensor module comprising: an azimuth angle calculation unit that calculates an azimuth angle from the magnetic field data corrected by the error guarantee unit and each of the dip angle, the declination angle, and the inclination angle obtained by the geomagnetism detection unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011264976A JP2013117442A (en) | 2011-12-02 | 2011-12-02 | Bearing error compensation device, bearing error compensation method, bearing error compensation program, error angle compensation apparatus, triaxial magnetic sensor and sensor module |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2017003312A (en) * | 2015-06-05 | 2017-01-05 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | Detection device, magnet sensor, detection method, and program |
| CN107631723A (en) * | 2017-09-21 | 2018-01-26 | 重庆华渝电气集团有限公司 | A kind of method of Electromagnetic compass autodegauss compensation |
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2011
- 2011-12-02 JP JP2011264976A patent/JP2013117442A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107631723B (en) * | 2017-09-21 | 2020-01-03 | 重庆华渝电气集团有限公司 | Method for automatic demagnetization compensation of electromagnetic compass |
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