JP4552658B2 - 2軸磁気センサを用いた姿勢検知方法およびそのプログラム - Google Patents
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Description
このような問題点を考慮した方位を計測する技術として、例えば、特許文献1には、磁気センサと加速度センサなどの傾斜センサを組み合わせて得られる情報を用いて、利用者の姿勢や持ち方による磁気センサの傾斜の影響(ピッチ角、ロール角)を補正し、正確な方位を算出する方位測定方法が開示されている。
また、本発明に係る姿勢制御方法は、コンピュータに実行させるプログラムの形態で具現することができる。
図1は、本実施の形態の姿勢検知ユニット101と、これを内蔵する携帯電話や携帯情報端末などの移動端末1との関係を示す図である。姿勢検知ユニット101は、移動端末1に内蔵されるユニットであり、インターフェイス102および通信線110を介して移動端末1に検知した姿勢に関する情報などを送信することができる。
次に、図2は、図1に示した姿勢検知ユニット101において、ROM105に記憶された姿勢検知プログラムを実行したときの姿勢検知方法を説明する図面である。図2に示すように、本実施の形態の姿勢検知方法は、キャリブレーション処理である磁気ベクトル長取得手順(ステップS201)、磁気センサ108で計測される磁気ベクトルのX軸成分およびY軸成分からZ軸成分を計算する磁気Z軸成分計算手順(ステップS202)、磁気センサ108および加速度センサ109で計測される情報から姿勢検知ユニット101(移動端末1)の姿勢を計算する姿勢検知手順(ステップS203)、および姿勢検知の結果から姿勢検知ユニット101(移動端末1)の方位を計算する方位計算手順(ステップS204)からなる。
以下、図2を参照しつつ、本実施の形態の姿勢検知方法の各手順を詳細に説明する(適宜、図1参照)。
これにより、この10秒の間に、ユーザなどにより移動端末1は、360度以上回転させられ、移動端末1の姿勢検知ユニット110は、その間に計測した磁気ベクトル長MXYの最大値を、磁気ベクトル長取得手順(ステップS201)において求める磁気ベクトル長MXY#MAXとして取得する。
なお、図5に示したフローチャートにおいて、磁気ベクトル長取得手順(ステップS201)で取得した磁気ベクトル長を定数M、2軸の磁気センサ108で計測している現在の磁気ベクトルのX軸成分およびY軸成分をそれぞれ、変数Xおよび変数Yとし、求めるZ軸成分を変数Zとする。
なお、本実施の形態において、姿勢検知とは、X軸、Y軸、Z軸それぞれについての回転角(オイラー角)を求めることを指している。また、姿勢検知は、姿勢検知ユニット101(移動端末1)の姿勢を一意に定めることができればよいため、例えば、回転の中心軸(回転の中心となるベクトル)および回転角度を求めることや、クォータニオン(四元数)などを用いることなど、公知の様々な姿勢検知手法を用いることができる。
次に、図7は、姿勢検知ユニット101を内蔵する移動端末1のブロック構成図である。図7に示すように、移動端末1は、通信端末ユニット701、表示制御部702、スイッチ入力部703、通信端末制御部704、GPS処理部705および通信処理部706を含んで構成される。
通信端末ユニット701は、通信線110を介して姿勢検知ユニット101と接続されており、表示制御部702、スイッチ入力部703、通信端末制御部704、GPS処理部705、通信処理部706から構成されている。
表示制御部702は、通信端末制御部704の指示を受け、表示画面に姿勢検知結果や、姿勢検知結果を利用した地図表示、方位表示などの表示を行う。
スイッチ入力部703は、移動端末1の表面にある操作ボタンからの入力を受け取り、通信端末制御部704に信号を送る。
通信端末制御部704は、通信線110を介して姿勢検知結果や方位計算の結果を受け取り、通信端末ユニット701全体の制御を行う。
また、通信端末制御部704は、図示しないRAMおよびROMが内蔵されており、そのRAMには、サーバからダウンロードした地図情報データなどが格納されている。さらに、ROMには地図を3次元表示するための計算プログラム、方位計算結果を表示するためのプログラムなどが格納されている。
GPS処理部705は、GPS衛星からの電波を受け取り、通信端末制御部704に対して現在位置の緯度経度情報を伝える。通信処理部706は、電波の送受信に必要なアナログ回路を内蔵しており、通信端末制御部704の指示を受け、通信に必要な処理を行う。
図8(b)および図8(c)の場合、表示画面の縦横比の関係から、図8(a)のときには表示されていなかった、建造物b902が表示されることがわかる。また、図8(c)のように移動端末1を持つと、表示画面に表示される地図が、2次元地図(平面地図)となっており、建造物a901、建造物b902がそれぞれ方形で示され、移動端末1の利用者が、周囲をある程度の高さから見下ろした地図となって表示される。
102 インターフェイス
103 CPU
104 A/D変換装置
105 ROM
106 RAM
108 磁気センサ
109 加速度センサ
Claims (4)
- 2軸磁気センサと加速度センサとが接続されたコンピュータにおける姿勢検知方法であって、
前記コンピュータが、
前記2軸磁気センサで計測された磁気ベクトルの2つの軸方向の成分と、予め計測された前記磁気ベクトルの所定ベクトル長とから、前記磁気ベクトルの前記2つの軸のなす平面の法線方向の成分を計算するとともに、前記法線方向の成分を正であると仮定した場合および負であると仮定した場合に、計測された前記磁気ベクトルの2つの軸方向の成分および計算された前記法線方向の成分を合成し、この合成した磁気ベクトルと、前記加速度センサで計測された重力ベクトルとのなす角度を計算し、この計算結果が、位置検知装置により取得した現在位置とそれに対応する伏角を格納したデータベースを記憶する記憶部から、または外部から取得した当該地点の伏角に近い方の仮定を正しいとして、前記法線方向の成分の符号を決める手順と、
前記加速度センサで計測された重力ベクトルから鉛直方向に対するピッチ角およびロール角を計算し、計測された前記磁気ベクトルの2つの軸方向の成分および計算された前記法線方向の成分を合成した磁気ベクトルを、前記重力ベクトルから定義される水平面に投影してその射影から方位を計算する手順と、
を実行することを特徴とする姿勢検知方法。 - 前記コンピュータは、
前記法線方向の成分を計算する手順の前に、
所定時間内に前記2軸磁気センサで計測された前記磁気ベクトルの2つの軸方向の成分を合成し、その最大値を前記所定ベクトル長として記憶する手順、
をさらに含んで実行することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の姿勢検知方法。 - コンピュータに、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の姿勢検知方法を実行させるプログラム。
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