專利名稱：用于檢測(cè)方位角和傾角的設(shè)備和方法、程序、及便攜式終端裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于通過(guò)檢測(cè)地磁分量和重力分量而在地球坐標(biāo)系中檢測(cè)一個(gè)興趣裝置的中心軸的方位角和傾角的一種技術(shù)，尤其涉及用于改進(jìn)其檢測(cè)精確度的一種技術(shù)。
背景技術(shù)：
近來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出例如蜂窩電話的便攜式終端裝置，其包括用于檢測(cè)地磁的磁傳感器和用于檢測(cè)裝置主體的傾斜度的加速傳感器，以便根據(jù)該地磁傳感器和加速傳感器性能增強(qiáng)的趨勢(shì)來(lái)測(cè)量方位。這種裝置的優(yōu)勢(shì)在于，能憑借根據(jù)該裝置主體的傾斜的校正來(lái)改進(jìn)方位檢測(cè)的精度。
采用這種校正的傳統(tǒng)技術(shù)公開(kāi)在日本專利申請(qǐng)H10-185608和2003-172633中。這兩項(xiàng)技術(shù)都使用了一個(gè)地磁傳感器和一個(gè)加速傳感器，并且通過(guò)這些傳感器的協(xié)調(diào)操作來(lái)提高檢測(cè)精度。
可是，當(dāng)把公開(kāi)在這兩個(gè)專利申請(qǐng)中的檢測(cè)設(shè)備結(jié)合到例如蜂窩電話的便攜式終端裝置中時(shí)，出現(xiàn)的問(wèn)題在于，該加速傳感器檢測(cè)由于便攜式終端裝置的移動(dòng)而產(chǎn)生的加速分量，并且該檢測(cè)的便攜式終端裝置的傾斜度包括誤差，因而該方位校正量也包括誤差，并且該檢測(cè)精度下降。上述公開(kāi)的技術(shù)不能解決這一問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
據(jù)前所述，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種技術(shù)，用于通過(guò)檢測(cè)地磁分量和重力分量而檢測(cè)在地球坐標(biāo)系中的興趣裝置的中心軸的方位分量，其中降低包括在重力分量的誤差影響，以便提高檢測(cè)在地球坐標(biāo)系中的中心軸方位分量的檢測(cè)精度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種例如便攜式終端裝置的設(shè)備，用于檢測(cè)裝置的方位角和傾角，該設(shè)備具有用于在固定到該裝置的一個(gè)坐標(biāo)系中檢測(cè)地磁分量的方位傳感器，以及用于在固定到該裝置的該坐標(biāo)系中檢測(cè)重力分量的加速傳感器，并且通過(guò)使用該地磁分量和重力分量，該設(shè)備適合用來(lái)產(chǎn)生該裝置在一個(gè)地球坐標(biāo)系中的方位角和傾角的最終檢測(cè)值，該設(shè)備進(jìn)一步包括第一計(jì)算裝置，用于通過(guò)使用該重力分量來(lái)執(zhí)行地磁分量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而獲得將被用作基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的方位角和傾角；地磁俯角獲得裝置，用于獲得一個(gè)地磁俯角，該地磁俯角是形成在水平面和地磁方向之間的一個(gè)角度；第二計(jì)算裝置，用于求解該方位角和傾角的聯(lián)立方程(在地球坐標(biāo)系中)，該聯(lián)立方程是根據(jù)在固定到該裝置的坐標(biāo)系中的地磁分量和在該地球坐標(biāo)系中并由該地磁俯角指定的地磁分量之間的關(guān)系而獲得的，從而獲得將被用作該方位角和傾角的候選項(xiàng)的至少一組該方位角和傾角的計(jì)算值；以及選擇裝置，當(dāng)獲得多組計(jì)算值時(shí)可操作用于通過(guò)參考該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)而在該候選項(xiàng)中選擇一組計(jì)算值，該選擇的一組計(jì)算值被用作該方位角和傾角的最終檢測(cè)值。
在此設(shè)備中，優(yōu)選的是，當(dāng)通過(guò)求解該聯(lián)立方程僅獲得一組計(jì)算值時(shí)，該第二計(jì)算裝置輸出該方位角和傾角的計(jì)算值的一組計(jì)算值作為該方位角和傾角的最終檢測(cè)值。
優(yōu)選地，該選擇裝置選擇包含了這樣一個(gè)傾角的一組計(jì)算值，該傾角比包括在其余組計(jì)算值中的任何其它傾角都更接近該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的傾角，并且輸出被選擇的該組計(jì)算值作為該方位角和傾角的最終檢測(cè)值。
在此情況中，優(yōu)選地，該地磁俯角獲得裝置包括地磁俯角計(jì)算裝置，用于通過(guò)使用該檢測(cè)的重力分量而執(zhí)行該檢測(cè)的地磁分量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值；以及平均裝置，用于累加對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值，并且平均該累加值，以便存儲(chǔ)該平均值來(lái)用作該地磁俯角。
據(jù)此結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)使用在目前場(chǎng)所(當(dāng)前位置)實(shí)際地磁俯角的測(cè)量值而執(zhí)行可靠的計(jì)算。
該平均裝置可以包括日期和時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，用于當(dāng)由該地磁俯角計(jì)算裝置獲得對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值時(shí)來(lái)獲得日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)，并且用于把獲得的日期和時(shí)間數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值一起存儲(chǔ)到一個(gè)表格中；以及數(shù)據(jù)選擇裝置，用于在表格中選擇每一對(duì)應(yīng)于地磁俯角的存儲(chǔ)值，該表格用于通過(guò)消除對(duì)應(yīng)于地磁俯角的存儲(chǔ)值來(lái)獲得平均值，該地磁俯角存儲(chǔ)在早于當(dāng)前日期和時(shí)間之前預(yù)定時(shí)間量或更早的時(shí)間。
可選地，該平均裝置可以包括位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，當(dāng)通過(guò)該地磁俯角計(jì)算裝置獲得了對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值時(shí)，該位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置用于獲得該設(shè)備的位置數(shù)據(jù)，并且用于把獲得的位置數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值一起存儲(chǔ)到一個(gè)表格中；還包括數(shù)據(jù)選擇裝置，用于在表格中選擇每一對(duì)應(yīng)于地磁俯角的存儲(chǔ)值，該表格用于通過(guò)消除對(duì)應(yīng)于地磁俯角的存儲(chǔ)值來(lái)獲得平均值，該地磁俯角存儲(chǔ)在遠(yuǎn)離該設(shè)備的當(dāng)前位置預(yù)定距離或更長(zhǎng)距離的位置。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該地磁俯角獲得裝置可以包括位置數(shù)據(jù)獲得裝置，用于至少獲得該設(shè)備的當(dāng)前緯度來(lái)作為當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；以及地磁俯角產(chǎn)生裝置，用于從該當(dāng)前位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生地磁俯角。
據(jù)此結(jié)構(gòu)，可獲得該地磁俯角作為根本不受源于該測(cè)量的重力分量的差錯(cuò)影響的值，因此能夠提高檢測(cè)精度。
本發(fā)明還提供檢測(cè)裝置的方位角和傾角的方法，其中檢測(cè)固定到該裝置的一個(gè)坐標(biāo)系中的地磁分量和固定到該裝置的坐標(biāo)系中的重力分量，并且通過(guò)使用該地磁分量和重力分量來(lái)產(chǎn)生在一個(gè)地球坐標(biāo)系中的該裝置的方位角和傾角的最終檢測(cè)值，該方法包括步驟通過(guò)使用該重力分量來(lái)執(zhí)行該地磁分量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而計(jì)算該方位角和傾角，并且把該計(jì)算的方位角和傾角作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；獲得一地磁俯角，該地磁俯角是形成在水平面和地磁方向之間的角度；求解該方位角和傾角的聯(lián)立方程，該聯(lián)立方程是根據(jù)在固定到該裝置的坐標(biāo)系中的地磁分量和該地球坐標(biāo)系中并由該地磁俯角指定的地磁分量之間的關(guān)系而獲得的，從而獲得將被用作該方位角和傾角的候選項(xiàng)的至少一組該方位角和傾角的計(jì)算值；以及當(dāng)獲得多組計(jì)算值時(shí)，通過(guò)參考該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)而在該候選項(xiàng)中選擇一組計(jì)算值，該選擇的一組計(jì)算值被用作該方位角和傾角的最終檢測(cè)值。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種程序，用于使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行步驟檢測(cè)固定到一裝置的坐標(biāo)系中的地磁分量；檢測(cè)固定到該裝置的坐標(biāo)系中的重力分量；通過(guò)使用該重力分量來(lái)執(zhí)行該地磁分量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而計(jì)算該方位角和傾角，并且把該計(jì)算的方位角和傾角作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；獲得一個(gè)地磁俯角，該地磁俯角是形成在水平面和地磁方向之間的一個(gè)角度；求解該方位角和傾角的聯(lián)立方程，該聯(lián)立方程是根據(jù)在固定到該裝置的坐標(biāo)系中的地磁分量和在該地球坐標(biāo)系中并由該地磁俯角指定的地磁分量之間的關(guān)系而獲得，從而獲得將被用作該方位角和傾角的候選項(xiàng)的至少一組該方位角和傾角的計(jì)算值；以及當(dāng)獲得多組計(jì)算值時(shí)，通過(guò)參考該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)而在該候選項(xiàng)中選擇一組計(jì)算值，該選擇的一組計(jì)算值被用作該方位角和傾角的最終檢測(cè)值。
根據(jù)本發(fā)明，由于通過(guò)求解由地磁分量定義(或指定)的方位角和傾角的聯(lián)立方程而獲得該方位角和傾角，所以能夠獲得不受該重力分量的差錯(cuò)影響的最終檢測(cè)值，因此提高了檢測(cè)精度。此外，根據(jù)要被存儲(chǔ)的地磁分量和重力分量計(jì)算該方位角和傾角并用作基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并且當(dāng)存在多個(gè)解時(shí)，利用該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)選擇一個(gè)解。這就解決了在該聯(lián)立方程具有多個(gè)解時(shí)會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題。由于上述優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明能夠有效地應(yīng)用到便攜式方位角/傾角檢測(cè)裝置，尤其可應(yīng)用到結(jié)合到例如蜂窩電話的便攜式終端裝置中的方位角/傾角檢測(cè)裝置。


本發(fā)明的其它目的、特性和許多附屬優(yōu)點(diǎn)將隨著通過(guò)有參考附圖的優(yōu)選實(shí)施例的下列詳細(xì)說(shuō)明而變得容易理解，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一個(gè)蜂窩電話的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是終端單元打開(kāi)的蜂窩電話的正視圖；圖3是示出利用方位角及傾角度檢測(cè)處理實(shí)現(xiàn)的功能框圖；圖4是表示使用在第一次和第二次計(jì)算及其坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)示意圖；圖5是表示該方位角及傾角檢測(cè)處理的示意流程圖；及圖6是表示用于獲取地磁俯角的處理實(shí)例的流程圖。
圖7是用于存儲(chǔ)(或累加)地磁俯角θ0的地磁俯角表格的實(shí)例。
圖8是用于存儲(chǔ)(或累加)地磁俯角θ0的地磁俯角表格的另一實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)蜂窩電話1的結(jié)構(gòu)框圖。
如圖1所示，蜂窩電話1是一個(gè)可折疊的便攜式終端裝置，包括兩個(gè)終端單元(外殼)1-1和1-2。天線201用于把無(wú)線電波信號(hào)發(fā)送至未示出的無(wú)線電基站并從其接收無(wú)線電波信號(hào)。RF(射頻)部分202把由天線201接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻接收信號(hào)，并且把該中頻接收信號(hào)輸出到調(diào)制-解調(diào)部分203。而且，該RF部分202把從該調(diào)制-解調(diào)部分203發(fā)送的發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)發(fā)射頻率信號(hào)，并且將該發(fā)射頻率信號(hào)輸出到天線201用于發(fā)射。
調(diào)制-解調(diào)部分203執(zhí)行用于解調(diào)從RF部分202發(fā)送的接收信號(hào)的解調(diào)處理以及用于調(diào)制從CDMA(碼分多址)部分204發(fā)出的發(fā)射信號(hào)的調(diào)制處理。該CDMA部分204執(zhí)行用于編碼發(fā)射信號(hào)的處理以及用于解碼接收信號(hào)的處理。聲音處理部分205把從話筒301發(fā)出的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且把該數(shù)字信號(hào)輸出到該CDMA部分204。而且，聲音處理部分205從該CDMA部分204接收數(shù)字聲信號(hào)，將數(shù)字聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬聲音信號(hào)，并且把該模擬聲音信號(hào)輸出到揚(yáng)聲器302來(lái)產(chǎn)生聲音。
天線401用于從GPS(全球定位系統(tǒng))衛(wèi)星接收無(wú)線電波信號(hào)。GPS接收部分402解調(diào)從GPS衛(wèi)星發(fā)送的無(wú)線電波信號(hào)，并且根據(jù)該無(wú)線電波信號(hào)計(jì)算以蜂窩電話1的緯度和經(jīng)度(以及在三維的模式情況下的可選的高度)表示的位置。
加速傳感器部分510檢測(cè)該終端單元1-1的加速。該加速傳感器部分510的電路元件組裝在單一封裝中并且集成到單一芯片中。圖2示出第一和第二終端單元1-1和1-2打開(kāi)的該蜂窩電話1的正視圖。該蜂窩電話1具有三個(gè)軸X、Y和Z軸。該Y軸平行于該第一終端單元1-1的側(cè)面。該Y軸的正方向是從該第一終端單元到該第二終端單元1-2的方向。該X軸定位于該第一終端單元1-1的表面上，并且垂直于該Y軸延伸。該Z軸垂直于包括X軸和Y軸的平面。Z軸的正方向是從圖2紙頁(yè)的背側(cè)朝向其正側(cè)的方向。再參考圖1，由加速傳感器部分510檢測(cè)的加速度被用于檢測(cè)該終端單元1-1的移動(dòng)和傾斜。
磁傳感器部分520包括磁傳感器521-1到521-3、溫度傳感器522和磁傳感器控制部分523，它們組裝在單一封裝中并且集成到單一芯片中。磁傳感器521-1到521-3檢測(cè)在X、Y和Z軸中的磁性(磁場(chǎng))，它們分別彼此垂直地相交，并且以磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的形式輸出該磁性。這里，調(diào)整磁傳感器521-1到521-3而使得該X、Y和Z軸與和加速傳感器相關(guān)的X、Y和Z軸一致。溫度傳感器522檢測(cè)環(huán)境溫度，以便執(zhí)行對(duì)于磁傳感器521-1到521-3的溫度補(bǔ)償。該磁傳感器控制部分523執(zhí)行預(yù)定數(shù)據(jù)處理，用于磁傳感器521-1到521-3、該溫度傳感器522以及加速傳感器部分510的檢測(cè)輸出，并且輸出產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
主控部分601執(zhí)行蜂窩電話1的主控制，并且包括CPU(中央處理單元)。ROM(只讀存儲(chǔ)器)602和RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)603用作該CPU的主存儲(chǔ)器。該ROM 602存儲(chǔ)由CPU執(zhí)行的程序和各種數(shù)據(jù)。該RAM 603提供一個(gè)工作區(qū)，在CPU操作過(guò)程中使用該工作區(qū)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等。
信令裝置303包括揚(yáng)聲器、振動(dòng)器、發(fā)光二極管等，并且利用聲音、振動(dòng)、光等來(lái)通知用戶輸入呼叫、郵件的接收等。時(shí)鐘部分304是由主控部分601使用的時(shí)鐘功能部分。主操作部分305接收由用戶輸入的指令，并且把用戶指令饋送到主控部分601。
電子拍照部分306把一個(gè)目標(biāo)的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且把該數(shù)字信號(hào)輸出到主控部分601。顯示部分307包括液晶顯示器(LCD)用于根據(jù)從自主控部分601發(fā)送的顯示信號(hào)來(lái)顯示圖像、字符等。觸摸板308被內(nèi)置于顯示部分307的液晶顯示器的表面，并且把表示指令、數(shù)據(jù)等的信號(hào)輸出到該主控部分601，這些指令、數(shù)據(jù)是通過(guò)用戶的觸摸操作而輸入的。輔助操作部分309是用于顯示轉(zhuǎn)換的下壓式開(kāi)關(guān)。
在具有上述結(jié)構(gòu)的蜂窩電話1中，主控部分601的CPU啟動(dòng)從ROM 602讀出的一個(gè)主程序(上層程序)，并且利用該主程序而有選擇地執(zhí)行各種應(yīng)用。當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序要求方位數(shù)據(jù)或傾斜數(shù)據(jù)時(shí)，則依據(jù)此應(yīng)用程序的執(zhí)行來(lái)產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量觸發(fā)。響應(yīng)此測(cè)量觸發(fā)，該主控部分601開(kāi)始用于檢測(cè)該蜂窩電話1中心軸的方位角和傾角的處理，從而獲得在該地球坐標(biāo)系中的方位角α和仰角β。方位角α表示在該地球坐標(biāo)系中的方位。仰角β表示在該地球坐標(biāo)系中的蜂窩電話1的中心軸的傾角。
圖3是表示利用上述用于檢測(cè)方位角和傾角的處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的功能的框圖。如圖3所示，測(cè)量觸發(fā)器裝置701產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量指令。測(cè)量數(shù)據(jù)獲得裝置702從加速傳感器部分510和磁傳感器部分520獲得測(cè)量數(shù)據(jù)組g和h。第一方位角/傾角計(jì)算裝置703執(zhí)行稍后描述的第一次計(jì)算，從而從測(cè)量數(shù)據(jù)組g和h中獲得方位角α、仰角β、扭轉(zhuǎn)角γ和地磁俯角θ。方位角α、仰角β等將在稍后詳細(xì)描述。值得注意的是，通過(guò)第一次計(jì)算而算出的方位角α和仰角β分別被用(處理)作為基準(zhǔn)值α0和β0，并且通過(guò)第一次計(jì)算而算出的地磁俯角θ被用(處理)作為包括誤差的粗略值θ0。平均裝置704累加該地磁俯角的粗略值θ0，并且對(duì)這些粗略值θ0取平均值，以便消除誤差，從而獲得地磁俯角θ的精確值。
第二方位角/傾角計(jì)算裝置705執(zhí)行稍后描述的第二次計(jì)算，從而從測(cè)量數(shù)據(jù)組h和地磁俯角θ(由平均裝置704獲得)中獲得方位角α、仰角β。作為第二次計(jì)算的的結(jié)果，在針對(duì)方位角α和仰角β的值有多個(gè)解存在的情況下，第二方位角/傾角計(jì)算裝置705將輸出各個(gè)解作為候選值(α1，β1)和(α2，β2)等。參照(即通過(guò)參考)由該第一方位角/傾角計(jì)算裝置703獲得的基準(zhǔn)值(α0，β0)，選擇裝置706從這些候選值(α1，β1)和(α2，β2)等中選擇單值，并且輸出選擇的值作為最終檢測(cè)值(α，β)。
圖4是表示使用在第一次和第二次計(jì)算及其坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)示圖。在圖4中，x、y和z軸是設(shè)置在蜂窩電話(見(jiàn)圖2)上的直角坐標(biāo)軸，x0、y0和z0軸是直角坐標(biāo)軸，該x0和y0軸定位在水平面上，并且該y0軸指向地磁北極N的方向。z0軸從水平面沿著垂直于該水平面的方向向上延伸(即該z0軸的正方向是在從水平面向上延伸的方向中，并且垂直于該水平面)。在下文中，由x0、y0和z0軸表示的坐標(biāo)系將被稱為″地球坐標(biāo)系″。矢量V表示該蜂窩電話1的中心軸的定向，并因此平行與該y軸。矢量V0是從相對(duì)于z0軸而言的上側(cè)把矢量V投影在x0-y0平面(水平面)上而獲得的投影矢量，并因此是該x0-y0平面上的矢量。方位角α對(duì)應(yīng)于形成在y0軸和矢量V0之間的角度。仰角β對(duì)應(yīng)于形成在矢量V0和矢量V之間的角度。方位角α和仰角β確定該矢量V的方向。扭轉(zhuǎn)角γ是x-y平面圍繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，并因此對(duì)應(yīng)于在y-z0平面和y-z平面之間的交角。矢量H表示地磁方向，并指向該地磁北極N0。地磁俯角θ是形成在水平面和地磁方向之間的角度，并因此對(duì)應(yīng)于形成在y0軸(地磁北極方向N)和矢量H(地磁北極N0)之間的角度。
圖5是表示方位角和傾角的檢測(cè)處理的示意流程圖。參考圖5與圖1的結(jié)合，主控部分601從加速傳感器部分510獲得檢測(cè)的重力g，并且從磁傳感器部分520獲得檢測(cè)的地磁h(步驟S101)。如等式1所示，在蜂窩電話1上的坐標(biāo)系(x，y，z坐標(biāo)系統(tǒng))中以重力分量(gx，gy，gz)的形式獲得檢測(cè)重力g。這里，gx、gy和gz、分別對(duì)應(yīng)于該加速傳感器510-1到510-3的檢測(cè)輸出。
g＝(gx，gy，gz) 等式1該主控部分601首先通過(guò)使用獲得的檢測(cè)重力g和檢測(cè)的地磁h來(lái)執(zhí)行第一次計(jì)算(S步驟102)。在第一次計(jì)算中，主控部分601執(zhí)行第一角度計(jì)算，以便從(根據(jù))檢測(cè)的重力g計(jì)算仰角β和扭轉(zhuǎn)角γ，并且隨后執(zhí)行第二角度計(jì)算，以便從(根據(jù))檢測(cè)的重力g、計(jì)算的仰角β和扭轉(zhuǎn)角γ來(lái)計(jì)算方位角α。
在對(duì)第一角度計(jì)算的說(shuō)明之前，先描述在地球坐標(biāo)系中檢測(cè)的重力g和的重力G之間的聯(lián)系。地球坐標(biāo)系中的重力G可以由(Gx0，Gy0，Gz0)表示。由于Gx0＝0和Gy0＝0，該重力G可以表示如等式2所示。值得注意的是，Gx0、Gy0和Gz0分別是沿著上述x0、y0和z0軸的重力分量。
G＝(0，0，Gz0) 等式2重力G和檢測(cè)重力g之間的關(guān)系可由下列等式3表示。
(Gx0，Gy0，Gz0)BC＝(gx，gy，gz) 等式3在等式3中，B是一個(gè)變換公式，用于通過(guò)仰角β的旋轉(zhuǎn)變換，并且由等式4示出的矩陣表示。
B=1000cosβsinβ0-sinβcosβ]]>等式4在等式3中，C是一個(gè)變換公式，用于通過(guò)扭轉(zhuǎn)角γ的旋轉(zhuǎn)變換，并且由等式5示出的矩陣表示。
C=cosγ0-sinγ010sinγ0cosγ]]>等式5根據(jù)等式4和5，用于通過(guò)仰角β和扭轉(zhuǎn)角γ的旋轉(zhuǎn)變換的復(fù)合變換公式BC由等式6示出的矩陣表示。
BC=cos0-sinsinβsinγcosβsinβcosγcosβsinγ-sinβcosβcosγ]]>等式6當(dāng)?shù)仁?和等式2被代入等式3并且簡(jiǎn)化產(chǎn)生的等式時(shí)，能夠獲得下列等式7。
(gx,gy,gz)=(0,0,Gz0)cos0-sinsinβsinγcosβsinβcosγcosβsinγ-sinβcosβcosγ]]>=Gz0(cosβsinγ,-sinβ,cosβγcos)]]>等式7當(dāng)簡(jiǎn)化等式7時(shí)，仰角β和重力分量gx、gy、gz之間的關(guān)系被確定如下列等式8所示。
β=arctan(-gygx2+gz2)]]>等式8而且，扭轉(zhuǎn)角γ和重力分量gx、gy、gz之間的關(guān)系被確定如下列等式9所示。
γ=arctan(gxgz)gz≥0180(deg)+arctan(gxgz)gz<0]]>等式9在該第一角度計(jì)算中，通過(guò)使用等式8和9的關(guān)系，根據(jù)重力分量gx、gy和gz來(lái)計(jì)算(或運(yùn)算)仰角β和扭轉(zhuǎn)角γ。
隨后描述第二角度計(jì)算。這里，在蜂窩電話1上的坐標(biāo)系(x、y、z坐標(biāo)系)上以地磁分量hx、hy和hz形式的獲取檢測(cè)地磁，如下列等式10所示。注意，hx、hy和hz、分別對(duì)應(yīng)于該磁傳感器521-1到521-3的檢測(cè)輸出。
h＝(hx，hy，hz) 等式10該地球坐標(biāo)系(x0，y0，z0坐標(biāo)系)中的地磁H能夠被表示為(Hx0，Hy0，Hz0)。由于Hx0＝0，所以地磁H能夠被表示如等式11所示。注意，Hx0、Hy0和Hz0分別是沿著上述x0、y0和z0軸的地磁分量。
H＝(0，Hy0，Hz0) 等式11
地磁H和檢測(cè)地磁h之間的關(guān)系能夠由下列等式12給出。
(0，Hy0，Hz0)ABC＝(hx，hy，hz) 等式12在等式12中，A是變換公式，用于通過(guò)該方位角α的旋轉(zhuǎn)變換，并且由等式13所示的矩陣表示。
A=cosαsinα0-sinαcosα0001]]>等式13通過(guò)等式12的修改獲得下列等式14。等式14是(hx1，hy1，hz1)一個(gè)恒等式。這里，hx1、hy1和hz1表示通過(guò)關(guān)于z0軸的方位角α的x0、y0和z0作旋轉(zhuǎn)變換而獲得的沿著x1、y1和z1軸(沒(méi)示出)的地磁分量。
(0，Hy0，Hz0)A＝(Hx，hy，hz)C-1B-1≡(hx1，hy1，hz1) 等式14從等式14獲得下列等式15。
(hx1，hy1，hz1)＝(-Hy0sinα，Hy0cosα，Hz0) 等式15從等式15獲得方位角α和地磁分量hx1和hy1之間的關(guān)系，如下列等式16所示。
α=arctan(-hx1/hy1)|gy1|>|hx1|,hy1>090(deg)-arctan(-hy1/hx1)|hy1|<|hx1|,hx1>0180(deg)+arctan(-hx1/hy1)|hy1|>|hx1|,hy1<0270(deg)-arctan(-hy1/hx1)|hy1|<|hx1|,hx1<0]]>等式16類(lèi)似地，地磁俯角θ和地磁分量hx1、hy1和hz1之間的關(guān)系能夠由下列等式17表示。
θ=arctanhz1hx12+hy12]]>等式17
在該第二角度計(jì)算中，通過(guò)使用等式14和16的關(guān)系，從該地磁分量hx、hy和hz計(jì)算該方位角α。
以此方式，通過(guò)執(zhí)行該第一和第二角度計(jì)算，該主控部分601獲得方位角α和仰角β?？墒?，這樣獲得的方位角α和這樣獲得的仰角β是根據(jù)檢測(cè)的重力g計(jì)算的值，因此由于作為蜂窩電話1的移動(dòng)結(jié)果產(chǎn)生的誤差的影響而缺乏精度。因此，該主控部分601存儲(chǔ)如此獲得的方位角α和仰角β作為基準(zhǔn)值(α0，β0)，并且結(jié)束步驟S102。注意，在計(jì)算的扭轉(zhuǎn)角γ落在-10度到+10度的范圍中的情況下，值(α0，β0)可被存為最終檢測(cè)值，而步驟S102和隨后步驟可被省略。
隨后，主控部分601執(zhí)行第二次計(jì)算(步驟S103)。在此第二次計(jì)算中，主控部分601從在步驟S101中獲得的檢測(cè)地磁h和分別獲得的地磁俯角θ來(lái)獲得方位角α和仰角β。
在解釋該第二次計(jì)算之前，能通過(guò)使用地磁的強(qiáng)度Hg和地磁俯角θ而通過(guò)下列等式18表示地磁H的水平分量Hy0和垂直分量Hz0。
H＝(0，Hy0，Hz0)＝Hg(0，cosθ，sinθ) 等式18地磁H和檢測(cè)的地磁h之間的關(guān)系能夠由下列等式19表示。
(0，Hy0，Hz0)AB＝(hx，hy，hz) 等式19在等式19中，AB是復(fù)合變換公式，用于在x、y、z坐標(biāo)系和x0、y0、z0坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，并且由從等式4和13獲得的等式20的矩陣表示。
AB=cosαsinαcosβsinαsinβ-sinαcosαcosβcosαsinβ0-sinβcosβ]]>等式20從等式18和19獲得下列等式21。
Hg(0，cosθ，sinθ)AB＝(hx，hy，hz)等式21即，當(dāng)給出地磁俯角θ和地磁分量hx、hy和hz時(shí)，能夠從等式20和21獲得方位角α和仰角β的聯(lián)立方程。
在該第二次計(jì)算中，主控部分601利用使用地磁俯角θ(在步驟202獲得)和地磁分量hx、hy和hz(在步驟201獲得)的方位角α和仰角β的聯(lián)立方程，以便通過(guò)求解該聯(lián)立方程來(lái)獲得(計(jì)算)方位角α和仰角β。然而，該聯(lián)立方程的求解不必需是唯一的，某些情況下獲得兩個(gè)或更多組的解。
當(dāng)獲得兩個(gè)或更多組的解時(shí)，該主控部分601把這些解存儲(chǔ)作為候選項(xiàng)值(α1，β1)、(α2，β2)等，以便結(jié)束步驟S103。當(dāng)該第二次計(jì)算的結(jié)果表明只獲得一組解(步驟S104否)時(shí)，該組解被存為檢測(cè)值α和β(即將要被輸出的最終檢測(cè)值α和β)，并且結(jié)束操作。當(dāng)獲得兩組或更多組的解(步驟S104是)時(shí)，主控部分601執(zhí)行比較和選擇處理(步驟S105)。
在這一比較和選擇處理中，該主控部分601比較上述基準(zhǔn)值(α0，β0)和候選值(α1，β1)、(α2，β2)等，并且選擇包括一個(gè)仰角的一組候選值，該仰角比包括在其它一個(gè)或多組中的仰角更接近該基準(zhǔn)值的仰角β0。即，在候選值的其它仰角當(dāng)中，該選擇值包括的該仰角是最接近基準(zhǔn)值的仰角β0。該主控部分601存儲(chǔ)如此選擇的候選值組作為檢測(cè)值(α，β)(即，該將要被輸出的最終檢測(cè)值α和β)。由于如此獲得的值α和β(通過(guò)第二次計(jì)算)是基于地磁俯角θ和地磁分量hx、hy、和hz，所以它們不包括源自該蜂窩電話1的移動(dòng)的誤差。因此，該如此獲得(檢測(cè))的值α和β是高精確的。
隨后將描述用于獲得地磁俯角θ的處理。
圖6是表示用于獲得該地磁俯角θ的處理實(shí)例的流程圖。該處理將參照?qǐng)D1和6描述。主控部分601響應(yīng)適當(dāng)設(shè)置的觸發(fā)開(kāi)始用于獲得該地磁俯角θ的處理。在這一處理中，如上述用于檢測(cè)方位角和傾角的處理那樣，該主控部分601從加速傳感器部分510獲得檢測(cè)的重力g，并且從磁傳感器部分520獲得檢測(cè)的地磁h(步驟S201)。隨后，該主控部分601通過(guò)使用由等式8和9表示的關(guān)系以及由等式14和17表示的關(guān)系，從(根據(jù))該重力分量gx、gy和gz以及地磁分量hx、hy、和hz獲得地磁俯角θ(步驟S202)。此步驟對(duì)應(yīng)于用于計(jì)算對(duì)應(yīng)于地磁俯角θ的值的地磁俯角計(jì)算裝置，通過(guò)使用檢測(cè)的重力分量g執(zhí)行檢測(cè)的地磁分量的坐標(biāo)變換來(lái)計(jì)算該值。該主控部分601把獲得的地磁俯角θ存儲(chǔ)并保持(或累加)作為該地磁俯角的粗略值θ0，這一值包括源于該加速傳感器510-1到510-3的誤差(步驟S203)。
隨后，響應(yīng)在例如按預(yù)定量累加的值θ0的數(shù)據(jù)(即值θ0的數(shù)據(jù)量變?yōu)榈扔陬A(yù)定量)時(shí)(步驟S204)產(chǎn)生的一個(gè)觸發(fā)，該主控部分601執(zhí)行平均計(jì)算處理(步驟S205)。在此平均計(jì)算處理中，主控部分601計(jì)算該地磁俯角的累積(存儲(chǔ))值θ0的平均值，使得消除由該蜂窩電話1的移動(dòng)而引起的源自加速傳感器510-1到510-3的誤差(步驟S205)，以便獲得將在前述步驟S103所使用的地磁俯角θ。步驟S203、S204和S205對(duì)應(yīng)于平均裝置來(lái)累加對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值，以及平均該累加值，以便把該平均值存儲(chǔ)用作為該地磁俯角。
此時(shí)，該主控部分601可以只選擇對(duì)于當(dāng)前平均值θ在預(yù)定偏差范圍之內(nèi)的值θ0，并且僅使用該選擇的值θ0作為經(jīng)歷該平均計(jì)算的數(shù)據(jù)(例如該主控部分601可以根據(jù)該如此選擇的值θ0計(jì)算新平均值θ)。在此情況中，能夠消除包括源于該加速傳感器510-1到510-3的嚴(yán)重差錯(cuò)的值θ0，使之能夠獲得地磁俯角θ的一個(gè)更精確的值。
在下文中將描述用于累加(或存儲(chǔ))該地磁俯角θ(粗略值θ0)的一個(gè)實(shí)例。當(dāng)該主控部分601把獲得的地磁俯角θ存儲(chǔ)作為粗略值θ0時(shí)，同時(shí)從該時(shí)鐘部分304獲得表示當(dāng)前日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)(日期和時(shí)間的數(shù)據(jù))，并且把該獲得的日期和時(shí)間數(shù)據(jù)與該值θ0一起存儲(chǔ)到一個(gè)表格中(地磁俯角表格)。此操作對(duì)應(yīng)于日期和時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，用于在由地磁俯角計(jì)算裝置獲得了對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值時(shí)獲得日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)，以及用于把該獲得的日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值一起存儲(chǔ)到一個(gè)表格中。
圖7示出用于存儲(chǔ)(或累積)該地磁俯角θ0以及日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)的地磁俯角表格的一個(gè)示例。當(dāng)存儲(chǔ)在該地磁俯角表格中的數(shù)據(jù)的數(shù)量達(dá)到預(yù)定的數(shù)量n時(shí)，該主控部分601再次從該時(shí)鐘部分304獲得表示當(dāng)前日期和時(shí)間(當(dāng)時(shí)的日期和時(shí)間)的數(shù)據(jù)。
隨后，該主控部分601把表示當(dāng)前日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)與在該地磁俯角表格中與值θ0一起存儲(chǔ)的日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)相比較，以便確定該地磁俯角表格是否包含有在早于該當(dāng)前日期和時(shí)間預(yù)定時(shí)間量或更早之時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(即值θ0)。如果該表格中沒(méi)有在早于當(dāng)前日期和時(shí)間該預(yù)定時(shí)間量或更早之時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(即值θ0)，則該主控部分601將執(zhí)行步驟S205的取平均值計(jì)算處理。
另一方面，如果該表格中有在早于當(dāng)前日期和時(shí)間該預(yù)定時(shí)間量或更早之時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(即值θ0)，則該主控部分601從該表格中刪除(或消除)包括該值θ0的這種數(shù)據(jù)，然后返回到步驟S201，繼續(xù)獲得數(shù)據(jù)。
應(yīng)該指出，上述處理可被稱作″用于選擇數(shù)據(jù)的確定處理″。用于選擇數(shù)據(jù)的確定處理對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)選擇裝置用于在表格中選擇對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的存儲(chǔ)值，該表格用于通過(guò)消除對(duì)應(yīng)于在早于該當(dāng)前日期和時(shí)間一個(gè)預(yù)定量的時(shí)間或更早之時(shí)存儲(chǔ)的地磁俯角的存儲(chǔ)值而獲得(或計(jì)算)該平均值。
還應(yīng)該提出，當(dāng)執(zhí)行步驟S205的平均計(jì)算處理時(shí)，該主控部分601不清除(或刪除)存儲(chǔ)在該地磁俯角表格中的選擇數(shù)據(jù)，并且由此能夠有效地利用過(guò)去獲得的地磁俯角θ0。而且，通過(guò)執(zhí)行其中該主控部分601使用上述日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)的用于選擇數(shù)據(jù)的確定處理，該主控部分601能僅利用包括存儲(chǔ)在從當(dāng)前日期和時(shí)間算起的預(yù)定時(shí)間量之內(nèi)的值θ0的數(shù)據(jù)。因此能夠改進(jìn)該地磁俯角θ精度。
在下文中將描述用于累加(或存儲(chǔ))該地磁俯角θ(粗略值θ0)的另一實(shí)例。
該主控部分601可以從該GPS接收部分402獲得當(dāng)前位置數(shù)據(jù)(緯度和經(jīng)度，即φ和λ)，并將當(dāng)前獲得的地磁俯角θ作為一個(gè)粗略值θ0與當(dāng)前位置數(shù)據(jù)一起(而且最好與當(dāng)前日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)一起)存儲(chǔ)到該地磁俯角表格中。此操作對(duì)應(yīng)于位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，用于在由地磁俯角計(jì)算裝置獲得了對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值時(shí)獲得位置數(shù)據(jù)，以及用于把該獲得的位置數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值一起存儲(chǔ)到一個(gè)表格中。
在此示例中，正如上述的用于選擇數(shù)據(jù)的確定處理的方式，該主控部分601獲得當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，并且把該當(dāng)前位置數(shù)據(jù)與該地磁俯角表格中的與該值θ0一起存儲(chǔ)的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以便從該地磁俯角表格中刪除包括該值θ0的數(shù)據(jù)(即在步驟S205的平均計(jì)算處理中不利用這種數(shù)據(jù))，該數(shù)據(jù)指示對(duì)應(yīng)于該數(shù)據(jù)的值θ0存儲(chǔ)在遠(yuǎn)離該當(dāng)前位置一個(gè)預(yù)定距離或更遠(yuǎn)的一個(gè)位置。此操作對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)選擇裝置，用于選擇對(duì)應(yīng)于在表格中的地磁俯角的存儲(chǔ)值，該表格用于通過(guò)消除對(duì)應(yīng)于以遠(yuǎn)離該當(dāng)前位置一個(gè)預(yù)定距離或更遠(yuǎn)的一個(gè)位置存儲(chǔ)的地磁俯角的存儲(chǔ)值。圖8示出用于把該地磁俯角θ0以及位置數(shù)據(jù)與日期和時(shí)間數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)(或累加)在的該地磁俯角表格的一個(gè)示例。
隨后將參考圖1描述用于獲得地磁俯角θ的另一處理。
例如在用于檢測(cè)方位角和傾角的處理的步驟S103(見(jiàn)圖5)開(kāi)始的時(shí)候，主控部分601執(zhí)行用于獲得地磁俯角θ的處理。在這一獲得處理中，該主控部分601首先從GPS接收機(jī)402獲得當(dāng)前位置數(shù)據(jù)φ和λ。注意，φ表示緯度而λ表示經(jīng)度。該主控部分601隨即從該位置數(shù)據(jù)φ和λ通過(guò)使用下列等式22計(jì)算該地磁俯角θ0。
θ＝51°03′.804+73′.745Δφ-9′.472Δλ-0′.771Δφ2-0′.459ΔφΔλ+0′.359Δλ2等式22注意，此等式用于2000年，Δφ和Δλ可如下獲得Δφ＝φ-37°NΔλ＝λ-138°E。
等式22是一個(gè)近似二次方程，用于表示關(guān)于該緯度和經(jīng)度的地磁俯角θ的分布。由于等式22的數(shù)據(jù)項(xiàng)的系數(shù)隨著磁極的移動(dòng)改變，所以通過(guò)例如以一年一次的規(guī)則的間隔的更新來(lái)保持精確度。例如，系數(shù)的數(shù)據(jù)能夠從一個(gè)服務(wù)器下載到便攜式終端裝置(或蜂窩電話1)來(lái)用于更新。而且，根據(jù)為了獲得該地磁俯角θ所要求的精度，該等式22的第三以及隨后的數(shù)據(jù)項(xiàng)可被省略；即，其中可能使用一個(gè)近似線性方程來(lái)按該經(jīng)度φ表示該地磁俯角θ。
可選地，用于把該位置數(shù)據(jù)φ和λ轉(zhuǎn)換為地磁俯角θ的轉(zhuǎn)換表最好預(yù)先根據(jù)等式22準(zhǔn)備，并且存儲(chǔ)在ROM 602中，并且該主控部分601根據(jù)該獲得的位置數(shù)據(jù)φ和λ而參考該轉(zhuǎn)換表來(lái)獲得該地磁俯角θ。在此情況中，由于主控部分601能夠不使用根據(jù)磁傳感器部分520的檢測(cè)重力g而獲得地磁俯角θ，所以該主控部分601能夠執(zhí)行不包括源于加速傳感器510-1到510-3的誤差的精確計(jì)算。而且，據(jù)此結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算來(lái)獲得地磁俯角θ。
上面已經(jīng)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例，并且本發(fā)明可以包括不背離本發(fā)明范圍的各種修改。例如，在本發(fā)明應(yīng)用到蜂窩電話或類(lèi)似具有與中繼站、服務(wù)器等通信的功能的裝置的情況，該中繼站、服務(wù)器等可以設(shè)計(jì)為具有發(fā)送該位置數(shù)據(jù)φ和λ或地磁俯角θ的功能，并且響應(yīng)來(lái)自該蜂窩電話的請(qǐng)求而將數(shù)據(jù)發(fā)送到該蜂窩電話。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于每個(gè)終端(即每一個(gè)蜂窩電話)都能獲得該地磁俯角θ的精確值，尤其在例如PHS(個(gè)人手機(jī)系統(tǒng)(注冊(cè)商標(biāo)))的窄帶無(wú)線電通信系統(tǒng)中。
在上述實(shí)施例中，該主控部分601是使用CPU的控制部分。然而，該主控部分601可以通過(guò)使用BBP(基帶處理器)或BBP(作為主處理器)和執(zhí)行通信信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器；作為輔處理器)的組合來(lái)形成。
將要結(jié)合到該BBP和/或該DSP的程序可以記錄在用于分配的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)上。該程序能以實(shí)現(xiàn)上述功能的一個(gè)部分的形成分配。例如，該程序能以利用由一個(gè)操作系統(tǒng)(OS)提供的基本功能的應(yīng)用軟件的形式分配。而且，該程序可以按照所謂的差分程序的形式分配，該差分程序通過(guò)組合已經(jīng)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的現(xiàn)有的系統(tǒng)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。
術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)”不僅包含例如可傳送的磁盤(pán)和磁光盤(pán)的記錄介質(zhì)，而且包含例如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和其它非易失存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)設(shè)備。而且，上述程序可以從其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)任意傳輸介質(zhì)，例如互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或其它類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)提供。在此情況中，術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)”包含把程序控制在該傳輸介質(zhì)上確定時(shí)段的裝置；比如在用作網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)或客戶機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的易失性存儲(chǔ)器。
已經(jīng)描述了通過(guò)利用BBP和/或DSP而由協(xié)處理器方案形成的控制部分的結(jié)構(gòu)；但是，可能的情況是，至少該處理器的一部分通過(guò)例如FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)的硬件電路形成。如在上述程序的情況下，將要被合并到該FPGA中的電路程序的數(shù)據(jù)能夠以各種方式分配。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)一個(gè)裝置的方位角和傾角的設(shè)備，該設(shè)備具有用于在固定到該裝置的一個(gè)坐標(biāo)系中檢測(cè)地磁分量的方位傳感器，以及用于在固定到該裝置的該坐標(biāo)系中檢測(cè)重力分量的加速傳感器，并且通過(guò)使用該地磁分量和重力分量，該坐標(biāo)系適合用來(lái)產(chǎn)生在一個(gè)地球坐標(biāo)系中的該裝置的方位角和傾角的最終檢測(cè)值，該設(shè)備進(jìn)一步包括第一計(jì)算裝置，用于通過(guò)使用該重力分量來(lái)執(zhí)行該地磁分量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而獲得將被用作基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的方位角和傾角；地磁俯角獲得裝置，用于獲得一個(gè)地磁俯角，該地磁俯角是形成在水平面和地磁方向之間的一個(gè)角度；第二計(jì)算裝置，用于求解該方位角和傾角的聯(lián)立方程，該聯(lián)立方程是根據(jù)在固定到該裝置的坐標(biāo)系中的地磁分量和在該地球坐標(biāo)系中并由該地磁俯角指定的地磁分量之間的關(guān)系而獲得的，從而獲得將被用作該方位角和傾角的候選項(xiàng)的至少一組該方位角和傾角的計(jì)算值；及選擇裝置，當(dāng)獲得多組計(jì)算值時(shí)可操作，用于通過(guò)參考該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)而在該候選項(xiàng)中選擇一組計(jì)算值，該選擇的一組計(jì)算值被用作該方位角和傾角的最終檢測(cè)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測(cè)方位角和傾角的設(shè)備，其中，當(dāng)通過(guò)求解該聯(lián)立方程僅獲得一組計(jì)算值時(shí)，該第二計(jì)算裝置輸出該方位角和傾角的一組計(jì)算值作為該方位角和傾角的最終檢測(cè)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測(cè)方位角和傾角的設(shè)備，其中，該選擇裝置選擇包含了該傾角的一組計(jì)算值，所述傾角比包括在其余組計(jì)算值中的任何其它傾角都更接近該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的傾角，并且該選擇裝置輸出選擇的該組計(jì)算值作為該方位角和傾角的最終檢測(cè)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測(cè)方位角和傾角的設(shè)備，其中該地磁俯角獲得裝置包括地磁俯角計(jì)算裝置，用于通過(guò)使用該檢測(cè)的重力分量而執(zhí)行該檢測(cè)的地磁分量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的一個(gè)值；以及平均裝置，用于累加對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值，并且對(duì)該累加值求平均值，以便存儲(chǔ)該平均值來(lái)用作該地磁俯角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的用于檢測(cè)方位角和傾角的設(shè)備，其中該平均裝置包括日期和時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，用于當(dāng)由該地磁俯角計(jì)算裝置獲得對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值時(shí)來(lái)獲得日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)，并且用于把獲得的日期和時(shí)間數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值一起存儲(chǔ)到一個(gè)表格中；和數(shù)據(jù)選擇裝置，用于在表格中選擇每一對(duì)應(yīng)于地磁俯角的存儲(chǔ)值，該表格用于通過(guò)消除對(duì)應(yīng)于地磁俯角的存儲(chǔ)值來(lái)獲得平均值，該地磁俯角存儲(chǔ)在早于當(dāng)前日期和時(shí)間之前預(yù)定時(shí)間量或更早的時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的用于檢測(cè)方位角和傾角的設(shè)備，其中該平均裝置包括位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，用于當(dāng)通過(guò)該地磁俯角計(jì)算裝置獲得了對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值時(shí)來(lái)獲得該設(shè)備的位置數(shù)據(jù)，并且用于把獲得的位置數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于該地磁俯角的值一起存儲(chǔ)到一個(gè)表格中；以及數(shù)據(jù)選擇裝置，用于在表格中選擇每一對(duì)應(yīng)于地磁俯角的存儲(chǔ)值，該表格用于通過(guò)消除對(duì)應(yīng)于地磁俯角的存儲(chǔ)值來(lái)獲得平均值，該地磁俯角存儲(chǔ)在遠(yuǎn)離該設(shè)備的當(dāng)前位置預(yù)定距離或更長(zhǎng)距離的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測(cè)方位角和傾角的設(shè)備，其中該地磁俯角獲得裝置包括；位置數(shù)據(jù)獲得裝置，用于至少獲得設(shè)備的當(dāng)前緯度作為當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；以及地磁俯角產(chǎn)生裝置，用于從該當(dāng)前位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生該地磁俯角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測(cè)方位角和傾角的設(shè)備，其中該設(shè)備是一個(gè)便攜式終端裝置。
9.一種檢測(cè)一個(gè)裝置的方位角和傾角的方法，其中檢測(cè)固定到該裝置的一個(gè)坐標(biāo)系中的地磁分量和固定到該裝置的坐標(biāo)系中的重力分量，并且通過(guò)使用該地磁分量和該重力分量來(lái)產(chǎn)生在一個(gè)地球坐標(biāo)系中的該裝置方位角和傾角的最終檢測(cè)值，該方法包括步驟通過(guò)使用該重力分量來(lái)執(zhí)行該地磁分量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而計(jì)算該方位角和傾角，并且把該計(jì)算的方位角和傾角作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；獲得一個(gè)地磁俯角，該地磁俯角是形成在水平面和地磁方向之間的一個(gè)角度；求解該方位角和傾角的聯(lián)立方程，該聯(lián)立方程是根據(jù)在固定到該裝置的坐標(biāo)系中的地磁分量和在該地球坐標(biāo)系中并由該地磁俯角指定的地磁分量之間的關(guān)系而獲得的，從而獲得將被用作該方位角和傾角的候選項(xiàng)的至少一組該方位角和傾角的計(jì)算值；并且當(dāng)獲得多組計(jì)算值時(shí)，通過(guò)參考該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)而在該候選項(xiàng)中選擇一組計(jì)算值，該選擇的一組計(jì)算值被用作該方位角和傾角的最終檢測(cè)值。
10.一種用于使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟的程序檢測(cè)固定到一個(gè)裝置的坐標(biāo)系中的地磁分量；檢測(cè)固定到該裝置的坐標(biāo)系中的重力分量；通過(guò)使用該重力分量來(lái)執(zhí)行該地磁分量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而計(jì)算該方位角和傾角，并且把該計(jì)算的方位角和傾角作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；獲得一個(gè)地磁俯角，該地磁俯角是形成在水平面方向和地磁方向之間的一個(gè)角度；求解該方位角和傾角的聯(lián)立方程，該聯(lián)立方程是根據(jù)在固定到該裝置的坐標(biāo)系中的地磁分量和在該地球坐標(biāo)系中并由該地磁俯角指定的地磁分量之間的關(guān)系而獲得的，從而獲得將被用作該方位角和傾角的候選項(xiàng)的至少一組該方位角和傾角的計(jì)算值；并且當(dāng)獲得多組計(jì)算值時(shí)，通過(guò)參考該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)而在該候選項(xiàng)中選擇一組計(jì)算值，該選擇的一組計(jì)算值被用作該方位角和傾角的最終檢測(cè)值。
全文摘要
在方位角/傾角檢測(cè)設(shè)備中，測(cè)量數(shù)據(jù)獲得單元分別從加速傳感器和磁傳感器獲得第一和第二測(cè)量數(shù)據(jù)組g和h。第一計(jì)算單元從該測(cè)量數(shù)據(jù)組中計(jì)算方位角α0、仰角β0和地磁俯角θ0。平均單元累加該地磁俯角θ0并取其平均值，以便獲得將被用作地磁俯角θ的值。第二計(jì)算單元從第二測(cè)量數(shù)據(jù)組h和地磁俯角θ計(jì)算方位角α和仰角β。當(dāng)存在多個(gè)解時(shí)，這些解被存儲(chǔ)作為候選項(xiàng)(α1，β1)和(α2，β2)。選擇單元參考用作基準(zhǔn)值的α0和β0從候選項(xiàng)(α1，β1)和(α2，β2)中選擇檢測(cè)值(α，β)。
文檔編號(hào)G01C9/08GK1892179SQ20061010076
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者佐藤秀樹(shù) 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社