專(zhuān)利名稱(chēng)：地磁場(chǎng)測(cè)量裝置、偏移量確定方法及計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地磁場(chǎng)測(cè)量裝置、用于地磁場(chǎng)測(cè)量裝置的偏移量確定方法以及其上記錄用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
近些年已經(jīng)開(kāi)發(fā)出安裝在例如移動(dòng)電話(huà)的便攜式裝置或者例如車(chē)輛的移動(dòng)體上的三維磁傳感器來(lái)用于測(cè)量地磁場(chǎng)。通常，三維磁傳感器具有三個(gè)磁傳感器模塊，用于將磁場(chǎng)矢量分解成三個(gè)方向上的分量從而測(cè)量其標(biāo)量，并且三維磁傳感器輸出將三個(gè)磁傳感器模塊分別輸出的標(biāo)量作為三個(gè)分量的三維矢量數(shù)據(jù)。例如安裝有三維磁傳感器的移動(dòng)電話(huà)的裝置通常包含例如生成磁場(chǎng)的各種磁性金屬和電路的部件。在此情況下，三維磁傳感器輸出的矢量數(shù)據(jù)將是這樣的值，其包括表示 例如內(nèi)部磁場(chǎng)之類(lèi)的磁場(chǎng)(即安裝在裝置中的部件所生成的磁場(chǎng))的矢量加上表示地磁場(chǎng)的矢量。因此，為了準(zhǔn)確獲得地磁場(chǎng)的值，需要校正處理從而從三維磁傳感器所輸出的矢量數(shù)據(jù)中去除表示內(nèi)部磁場(chǎng)的矢量。在校正處理中，將要從三維磁傳感器所輸出的數(shù)據(jù)中去除的干擾值被稱(chēng)為偏移量，該偏移量被用來(lái)獲得待測(cè)量的地磁場(chǎng)的準(zhǔn)確值。內(nèi)部磁場(chǎng)為具有相對(duì)于裝置幾乎恒定的方向以及具有幾乎恒定幅度的磁場(chǎng)。在從安裝在裝置中的三維磁傳感器看去吋，無(wú)論該裝置的朝向如何改變，這種內(nèi)部磁場(chǎng)總被表示為具有幾乎恒定方向和幾乎恒定幅度的矢量。另ー方面，地磁場(chǎng)為具有指向磁北極的水平分量以及磁傾角(仰角)方向上的垂直分量的磁場(chǎng)，并且為具有相對(duì)于地面幾乎恒定的方向以及幾乎恒定幅度的均勻磁場(chǎng)。因此，在裝置朝向相對(duì)于地面改變的情況下，從裝置看去的地磁場(chǎng)的方向也改變。即，在從安裝在裝置上的三維磁傳感器看去時(shí)，地磁場(chǎng)被表示為隨著裝置朝向的變化而改變方向但幅度幾乎恒定的矢量。利用地磁場(chǎng)和內(nèi)部磁場(chǎng)的這些特性，可以將來(lái)自三維磁傳感器的輸出數(shù)據(jù)分成表示從磁傳感器看去時(shí)具有幾乎恒定方向和幅度的內(nèi)部磁場(chǎng)的分量以及表示其幅度幾乎恒定而其方向隨著三維磁傳感器朝向改變而改變的地磁場(chǎng)的分量。隨后，可以通過(guò)從輸出數(shù)據(jù)中去除作為具有表示該內(nèi)部磁場(chǎng)的分量的偏移量的矢量來(lái)獲得地磁場(chǎng)的準(zhǔn)確值。日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2007-240270描述了通過(guò)利用從三維磁傳感器輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)計(jì)算準(zhǔn)確偏移量的方法。對(duì)于在例如在安裝有三維磁傳感器的移動(dòng)電話(huà)之類(lèi)的裝置附近存在生成磁場(chǎng)的揚(yáng)聲器或個(gè)人計(jì)算機(jī)之類(lèi)的物體的情況下，三維磁傳感器不僅測(cè)量上述地磁場(chǎng)和內(nèi)部磁場(chǎng)，還測(cè)量裝置外部由所述物體生成的外部磁場(chǎng)。通常，外部磁場(chǎng)為根據(jù)裝置外部生成外部磁場(chǎng)的物體與安裝的裝置中的三維磁傳感器之間的相對(duì)位置關(guān)系等改變其方向和幅度的非均勻磁場(chǎng)。然而，傳統(tǒng)上，不可能確定這種非均勻外部磁場(chǎng)是否存在或者這種非均勻外部磁場(chǎng)的存在造成影響的程度。因此，在傳統(tǒng)方法中，不足在于，即使在存在非均勻外部磁場(chǎng)的環(huán)境中計(jì)算出的內(nèi)部磁場(chǎng)的矢量具有大誤差，該矢量的值仍被確定為在不存在外部磁場(chǎng)的環(huán)境中計(jì)算出的校正值，從而導(dǎo)致包括大誤差的矢量值有時(shí)被用作偏移量。類(lèi)似地，不足在于，對(duì)于其中提供有兩個(gè)磁傳感器模塊的ニ維磁傳感器的情況，這兩個(gè)磁傳感器模塊將磁場(chǎng)矢量分解成方向彼此垂直的兩個(gè)分量來(lái)測(cè)量標(biāo)量，從而ニ維磁傳感器輸出將兩個(gè)磁傳感器模塊的每ー個(gè)所輸出的標(biāo)量作為兩個(gè)分量的ニ維矢量數(shù)據(jù)，此時(shí)偏移量有時(shí)會(huì)包括大誤差。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，本發(fā)明的目的在于通過(guò)根據(jù)外部磁場(chǎng)估計(jì)影響程度來(lái)確定所計(jì)算的偏移量值是否為不包括誤差的準(zhǔn)確值，以及確定是否采用所計(jì)算的偏移量的值。
在第一方面，本發(fā)明提供了一種地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，具有三維磁傳感器，其測(cè)量三個(gè)方向的各個(gè)磁分量；存儲(chǔ)裝置，其將從三維磁傳感器依次輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為在三軸坐標(biāo)系中表示的多個(gè)矢量數(shù)據(jù)；變形確定部分，其基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)磁數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算指示了三維圖形與第一球面之間的形狀差異程度的變形估計(jì)值，并且基于該變形估計(jì)值來(lái)確定三維圖形的形狀是否存在變形，將該三維圖形定義成使得多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近該三維圖形的表面分布；以及偏移量更新部分，其在變形確定部分確定沒(méi)有變形的情況下對(duì)用于校正多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每一個(gè)的偏移量進(jìn)行更新。三維磁傳感器有時(shí)不僅測(cè)量待測(cè)地磁場(chǎng)，而且還測(cè)量相對(duì)于三維磁傳感器具有幾乎恒定的方向以及具有幾乎恒定的幅度的磁場(chǎng)(內(nèi)部磁場(chǎng))。例如，在三維磁傳感器構(gòu)建在包含生成磁場(chǎng)的部件的裝置中的情況下，該部件所生成的磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)于內(nèi)部磁場(chǎng)。地磁場(chǎng)為具有指向磁北極的水平分量和磁傾角(仰角)方向中的垂直分量的磁場(chǎng)。因此，在三維磁傳感器的朝向變化的情況下，三維磁傳感器測(cè)量到的地磁場(chǎng)為幅度幾乎不變而僅方向變化的磁場(chǎng)。在三維磁傳感器測(cè)量地磁場(chǎng)和內(nèi)部磁場(chǎng)的情況下,從三維磁傳感器輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近球面(表示地磁場(chǎng)的球面)分布，該球面將表示內(nèi)部磁場(chǎng)的方向和幅度的一組坐標(biāo)作為中心點(diǎn)并且將地磁場(chǎng)的幅度作為半徑。因此，為了計(jì)算準(zhǔn)確的地磁場(chǎng)的方向，需要執(zhí)行校正，即，通過(guò)將指示了代表地磁場(chǎng)的球面的中心點(diǎn)(中心點(diǎn)的坐標(biāo))的矢量用作偏移量，從三維磁傳感器所輸出的磁數(shù)據(jù)所指示的一組坐標(biāo)中減去該偏移量。在生成磁場(chǎng)的物體靠近三維磁傳感器的情況下，三維磁傳感器有時(shí)測(cè)量到該物體生成的磁場(chǎng)(外部磁場(chǎng))。在外部磁場(chǎng)為方向和幅度根據(jù)物體與三維磁傳感器之間的相對(duì)位置關(guān)系而變化的非均勻磁場(chǎng)的情況下，由三維磁傳感器所輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)未鄰近球面分布而是鄰近具有不同于球面的變形形狀的三維圖形的表面分布。因?yàn)檫@樣的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的坐標(biāo)未鄰近表示地磁場(chǎng)的球面分布，所以不能基于這些磁數(shù)據(jù)計(jì)算出表示地磁場(chǎng)的球面的中心點(diǎn)(偏移量)。根據(jù)本發(fā)明，計(jì)算變形估計(jì)值。變形估計(jì)值指示三維圖形與第一球面之間的形狀差別程度，其中三維圖形被定義成具有由三維磁傳感器輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)的多組坐標(biāo)。在變形確定部分確定不存在變形以及三維圖形的形狀可以認(rèn)為與第一球面相同的情況下，多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與其鄰近的球面的中心點(diǎn)可以被認(rèn)為與表示地磁場(chǎng)的球面的中心點(diǎn)具有相同坐標(biāo)。因此，表示地磁場(chǎng)的球面的該中心點(diǎn)坐標(biāo)(或指示中心點(diǎn)的矢量)可被用作偏移量。另ー方面，在變形確定部分確定存在變形以及三維圖形具有不同于第一球面的變形形狀的情況下，鄰近三維圖形的表面分布的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布形狀將為不同于球面的變形形狀。在此情況下，假定ー個(gè)球面具有與其鄰近的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)，由該球面計(jì)算出的球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)不能被用作偏移量。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)假定球面具有與其鄰近的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)而定義的球面的中心點(diǎn)原則上將與表示地磁場(chǎng)的球面的中心點(diǎn)具有不同的坐標(biāo)。因此，在變形確定部分確定存在變形的情況下，需要避免將通過(guò)假定球面具有與其鄰近的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)而計(jì)算的球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)作為偏移量。在本發(fā)明中，基于變形估計(jì)值確定三維圖形的形狀是否具有變形，從而確定是否能夠基于多個(gè)磁數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算可被認(rèn)為是表示地磁場(chǎng)的球面的中心點(diǎn)的中心點(diǎn)坐標(biāo)。僅在三 維圖形的形狀不存在變形以及能夠計(jì)算表示地磁場(chǎng)的球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)的情況下更新偏移量。結(jié)果，可以計(jì)算準(zhǔn)確的偏移量，并且隨后可以計(jì)算準(zhǔn)確的地磁場(chǎng)。本發(fā)明另外提供了一種在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置中所使用的偏移量確定方法，并且還提供了一種在其上存儲(chǔ)了計(jì)算機(jī)程序并且在程序加載到計(jì)算機(jī)中時(shí)使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行與該偏移量確定方法的步驟相對(duì)應(yīng)的處理的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)可以是例如磁帶和CD-ROM之類(lèi)的其上記錄有程序的有形介質(zhì)或非瞬時(shí)介質(zhì)，或者可以是在其中實(shí)現(xiàn)了該程序的可通過(guò)數(shù)據(jù)載體傳輸?shù)男盘?hào)(模擬或數(shù)字信號(hào)、電磁或光學(xué)信號(hào))。根據(jù)偏移量確定方法和其上記錄有用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，可得到與地磁場(chǎng)測(cè)量裝置的上述效果相同的效果。在本發(fā)明的第一方面的優(yōu)選實(shí)施例中，第一方面的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置可以進(jìn)一歩包括中心點(diǎn)計(jì)算部分，其基于多個(gè)磁數(shù)據(jù)計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)，該第二球面是通過(guò)假定多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近該第二球面分布而定義的。在本發(fā)明中，中心點(diǎn)計(jì)算部分基于多個(gè)磁數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)，假定多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與第二球面鄰近分布來(lái)定義該第二球面。例如，中心點(diǎn)計(jì)算部分可以將第二球面定義為使得多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與該第二球面之間的誤差(即，距離)將大體上最小。在變形確定部分確定不存在變形以及多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布形狀 可以被認(rèn)為是球面的情況下，如上所述，具有與其鄰近的這多組坐標(biāo)的球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)可以用作偏移量。在此情況下，因?yàn)槎鄠€(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)可以被認(rèn)為也鄰近第二球面分布，所以第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)可以被用作偏移量。由此，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的第一方面的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置計(jì)算作為偏移量的候選的中心點(diǎn)的坐標(biāo)并且確定是否存在變形，隨后確定是否將指示中心點(diǎn)的矢量作為偏移量，所以可以準(zhǔn)確計(jì)算地磁場(chǎng)的方向。優(yōu)選地，偏移量更新部分在變形確定部分確定沒(méi)有變形的情況下將偏移量從舊偏移量更新到指示第二球面的中心點(diǎn)的ー組坐標(biāo)。
在變形確定部分確定存在變形以及多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布形狀具有不同于球面的變形形狀的情況下，不能認(rèn)為多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與第二球面鄰近分布。在此情況下，第二球面的中心點(diǎn)非?？赡芘c表示地磁場(chǎng)的球面的中心點(diǎn)有很大差異，并且因此，不能將第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)用作偏移量。在本發(fā)明中，變形確定部分確定具有與其鄰近的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的三維圖形的形狀是否存在變形，并且在確定不存在變形的情況下更新偏移量。因此，僅在第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)能夠被認(rèn)為是偏移量的情況下，該中心點(diǎn)的坐標(biāo)才能被用作偏移量。由此，根據(jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置能夠計(jì)算準(zhǔn)確的地磁場(chǎng)的方向。在本發(fā)明的第一方面的另ー優(yōu)選實(shí)施例中，三維磁傳感器可以裝入包含生成磁場(chǎng)的部件的裝置內(nèi)；以及偏移量可以為由表示所述部件所生成的磁場(chǎng)分量的三維矢量數(shù)據(jù)所指示的ー組坐標(biāo)，所述三維矢量數(shù)據(jù)包括在多個(gè)磁數(shù)據(jù)的姆ー個(gè)中。在三維磁傳感器裝入在包含生成磁場(chǎng)的部件的裝置中的情況下，三維磁傳感器有時(shí)測(cè)量該部件所生成的內(nèi)部磁場(chǎng)。在此情況下，三維磁傳感器測(cè)量?jī)?nèi)部磁場(chǎng)和地磁場(chǎng)之和的磁場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置計(jì)算指示內(nèi)部磁場(chǎng)的坐標(biāo)來(lái)作為偏移量并且使用該偏移量執(zhí)行校正。因此，可以計(jì)算準(zhǔn)確的地磁場(chǎng)的方向。優(yōu)選地，地磁場(chǎng)測(cè)量裝置可以另外包括在變形確定部分確定存在變形的情況下提示用戶(hù)改變所述裝置的朝向而不改變所述裝置的位置的部分。如上所述，在三維磁傳感器測(cè)量由裝置外部的物體生成的非均勻外部磁場(chǎng)的情況下，從三維磁傳感器輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)將鄰近于具有不同于球面的變形形狀的三維圖形的表面進(jìn)行分布。在此情況下，指示了由中心點(diǎn)計(jì)算部分計(jì)算的第二球面的中心點(diǎn)的矢量不能被用作偏移量。然而，在提供有三維磁傳感器的裝置與生成外部磁場(chǎng)的外部物體之間的相對(duì)位置關(guān)系不變的情況下，非均勻外部磁場(chǎng)僅是具有幾乎恒定幅度的磁場(chǎng)。換言之，在改變?nèi)S磁傳感器的朝向而不改變其位置時(shí)，外部磁場(chǎng)將被三維磁傳感器測(cè)量為幅度幾乎恒定而僅有方向變化的磁場(chǎng)。在此情況下，從三維磁傳感器輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)將鄰近于球面進(jìn)行分布。因此，指示球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)或矢量可以被看作與指示包含在裝置中的部件的內(nèi)部磁場(chǎng)的坐標(biāo)或矢量相同。另ー方面，通過(guò)假定多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近第二球面分布來(lái)定義第二球面。因此，在多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布形狀可以被認(rèn)為是球面的情況下，多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近第二球面分布。因此，第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)可以被認(rèn)為與內(nèi)部磁場(chǎng)的坐標(biāo)相同，并且因此，指示第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)或矢量可被用作偏移量。由此，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置提供有提示用戶(hù)改變裝置朝向而不改變 其位置的部分，所以即使在存在非均勻外部磁場(chǎng)的位置上測(cè)量磁數(shù)據(jù)時(shí)，也能計(jì)算適合的偏移量。在第二方面，本發(fā)明提供了一種地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其具有三維磁傳感器，其測(cè)量三個(gè)方向的各個(gè)磁分量；存儲(chǔ)裝置，其將從三維磁傳感器依次輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為在三軸坐標(biāo)系中表示的多個(gè)矢量數(shù)據(jù)；變形確定部分，其基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)磁數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算指示了三維圖形與第一球面之間的形狀差異程度的變形估計(jì)值，并且基于該變形估計(jì)值來(lái)確定三維圖形的形狀是否存在變形，該該三維圖形定義成使得多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近三維圖形的表面分布；以及偏移量更新部分，其在變形確定部分確定沒(méi)有變形的情況下對(duì)用于校正多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每一個(gè)的偏移量進(jìn)行更新，并且變形確定部分使用三維誤差來(lái)計(jì)算變形估計(jì)值，該三維誤差對(duì)應(yīng)于以多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與三維圖形的表面之間的誤差作為元素的矢量。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，可以獲得如第一方面的效果。而且，三維誤差示出了三維圖形的表面的坐標(biāo)與多個(gè)磁數(shù)據(jù)的多組坐標(biāo)之間的誤差。因此，有關(guān)三維誤差的信息包括指示三維圖形的形狀的信息。因此，通過(guò)利用包括有關(guān)三維圖形形狀的信息的三維誤差來(lái)計(jì)算變形估計(jì)值，能夠準(zhǔn)確表示三維圖形與球面之間的形狀的差異程度。優(yōu)選地，三維誤差可以是表示變形的分量與第一球面誤差的和；三維誤差、表示變形的分量以及第一球面誤差的每ー個(gè)都可以是由分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)磁數(shù)據(jù)的元素所組成的矢量；表示變形的分量的各元素可以為通過(guò)將第一矢量的每個(gè)元素代入以三元二次形式表示的函數(shù)而獲得的值，該函數(shù)以變形估計(jì)矩陣作為系數(shù)矩陣，并且第一矢量對(duì)應(yīng)于這樣的三維矢量，其以基準(zhǔn)點(diǎn)所指示的一組坐標(biāo)作為開(kāi)始點(diǎn)而以對(duì)應(yīng)于每個(gè)元素的ー個(gè)磁數(shù)據(jù)所 指示的一組坐標(biāo)作為結(jié)束點(diǎn)；以及第一球面誤差的每個(gè)元素可以為表示多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每一個(gè)所指示的一組坐標(biāo)與第一球面之間的誤差的值。三維誤差由表示變形的分量和第一球面誤差之和給出。在將三維圖形的形狀定義使得其具有與其鄰近的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的情況下，使得三維誤差最小化。在此情況下，也使得表示變形的分量和第一球面誤差最小化。第一球面誤差的每個(gè)元素僅表示多個(gè)磁數(shù)據(jù)分別指示的每組坐標(biāo)與第一球面之間的誤差。因此，在使得第一球面誤差最小化時(shí)，整體上使得第一球面誤差的各個(gè)元素最小化。因此，第一球面誤差整體上將多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與第一球面之間的多個(gè)誤差表示為對(duì)稱(chēng)并且沒(méi)有方向依賴(lài)性的白噪聲。表示變形的分量具有通過(guò)從多個(gè)磁數(shù)據(jù)所分別指示的每組坐標(biāo)與三維圖形的表面之間的誤差中減去多個(gè)磁數(shù)據(jù)所分別指示的每組坐標(biāo)與第一球面之間的誤差而獲得的值作為每個(gè)元素。使用二次形式的同一函數(shù)來(lái)對(duì)表示變形的分量的每個(gè)元素進(jìn)行表達(dá)。因此，即使使得表示變形的分量最小化，表示變形的分量的每個(gè)元素也將為以二次形式的函數(shù)表達(dá)的值。因此，表示變形的分量的多個(gè)元素整體上表示一個(gè)基于二次形式定義的曲面(變形)。由此，根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與三維圖形的表面之間的誤差被表達(dá)成第一球面誤差與表示變形的分量之和。因此，多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與三維圖形的表面之間的誤差被劃分為白噪聲的多個(gè)誤差與表示變形的多個(gè)誤差。而且，表示變形的分量的每個(gè)元素為通過(guò)從多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每ー個(gè)所指示的ー組坐標(biāo)與三維圖形的表面之間的誤差中減去多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每ー個(gè)所指示的一組坐標(biāo)與第一球面之間的誤差而獲得的值。因此，由表示變形的分量所表達(dá)的曲面(變形)表示了三維圖形與第一球面之間的形狀差異。因此，在基于三維誤差確定變形估計(jì)值(具體地說(shuō)，三維誤差中表示變形的分量)的情況下，變形估計(jì)值將為表達(dá)出三維圖形的形狀與第一球面的形狀之間的差異程度(即，三維圖形是否變形)的值。由此，在根據(jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置中，多個(gè)磁數(shù)據(jù)所分別指示的多組坐標(biāo)與三維圖形的表面之間的多個(gè)誤差被劃分為白噪聲和變形，從而確定是否存在源自外部磁場(chǎng)的變形，并且最終防止將不準(zhǔn)確的值用作偏移量。在本發(fā)明的第二方面，變形估值可以為使得基于三維誤差所表達(dá)的目標(biāo)函數(shù)最小化時(shí)變形估計(jì)矩陣的最大特征值的絕對(duì)值。根據(jù)本發(fā)明，使用在使得基于三維誤差所表達(dá)的目標(biāo)函數(shù)最小化時(shí)的變形估計(jì)矩陣的最大特征值的絕對(duì)值來(lái)作為變形估計(jì)值?；谌S誤差來(lái)表達(dá)目標(biāo)函數(shù)。三維誤差為多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與三維圖形的表面之間的誤差。因此，在使得目標(biāo)函數(shù)最小化以及三維誤差(三維誤差的范數(shù)(norm))為小值的情況下，多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與三維圖形的表面之間的誤差較小。在此情況下，基于多個(gè)磁數(shù)據(jù)將三維圖形的形狀確定為盡可能準(zhǔn)確表示多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布形狀的形狀。如上所述，三維誤差包括表示變形的分量。表示變形的分量表示出三維圖形與第一球面之間的形狀差異。因此，在使得目標(biāo)函數(shù)最小化時(shí)，將表示變形的分量定義為盡可能準(zhǔn)確地表示三維圖形與第一球面之間的形狀差異。例如，在表示變形的分量的多個(gè)元素中，在對(duì)應(yīng)于ー個(gè)元素的磁數(shù)據(jù)所指示的一組坐標(biāo)與第一球面之間的誤差較大的情況下，確定該元素的幅度具有大值，相反地，在對(duì)應(yīng)于該元素的磁數(shù)據(jù)所指示的一組坐標(biāo)與第一球面之間的誤差較小的情況下確定該元素的幅度具有小值。表示變形的分量的每個(gè)元素以具有變形估計(jì)矩陣作為系數(shù)矩陣的三元二次函數(shù)來(lái)表達(dá)。因此，在使得目標(biāo)函數(shù)最小化時(shí)，變形估計(jì)矩陣的各個(gè)分量被確定為使得表示變形的分量盡可能準(zhǔn)確地表示三維圖形與第一球面之間的形狀差異。表示變形的分量的每個(gè)元素作為以下兩個(gè)矢量的內(nèi)積來(lái)給出，這兩個(gè)矢量是在從基準(zhǔn)點(diǎn)觀看時(shí)表示一個(gè)磁數(shù)據(jù)坐標(biāo)的矢量；以及利用變形估計(jì)矩陣對(duì)表示ー個(gè)磁數(shù)據(jù)坐標(biāo)的矢量進(jìn)行變換而獲得的矢量。作為三元二次函數(shù)的系數(shù)矩陣的變形估計(jì)矩陣為3X3對(duì)稱(chēng)矩陣，并且具有三個(gè)特征值和三個(gè)相互正交的特征矢量。因此，在構(gòu)成表示變形的分量的多個(gè)元素中，在下面的情況下ー個(gè)元素的幅度將具有大值，其中，從作為開(kāi)始點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始的表示了對(duì)應(yīng)于該元素的磁數(shù)據(jù)所指示的一組坐標(biāo)的矢量與對(duì)應(yīng)于變形估計(jì)矩陣的三個(gè)特征值當(dāng)中絕對(duì)值的幅度最大的那個(gè)特征值的特征矢量平行。因此，變形估計(jì)矩陣的各個(gè)分量被確定為使得與變形估計(jì)矩陣的三個(gè)特征值中絕對(duì)值最大的特征值相對(duì)應(yīng)的特征矢量的方向和從基準(zhǔn)點(diǎn)指向大量磁數(shù)據(jù)指示距第一球面較遠(yuǎn)處位置的區(qū)域的矢量的方向變得彼此靠近。隨后，在變形估計(jì)矩陣的三個(gè)特征值中，確定絕對(duì)值的幅度最大的特征值，從而盡可能準(zhǔn)確地表示對(duì)應(yīng)于該特征值的特征矢量指向的區(qū)域中的磁數(shù)據(jù)的一組坐標(biāo)與第一球面之間的誤差。在本發(fā)明中，基于在變形估計(jì)矩陣的三個(gè)特征值中絕對(duì)值最大的特征值的值來(lái)確 定指示了三維圖形與第一球面之間的形狀差異程度的變形估計(jì)值。因此，根據(jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，能夠基于變形估計(jì)值估計(jì)三維圖形與第一球面之間的形狀差異程度。由此，根據(jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置確定是否存在源自外部磁場(chǎng)的變形，從而防止將不準(zhǔn)確的值用作偏移量。在本發(fā)明的第二方面的優(yōu)選實(shí)施例中，地磁場(chǎng)測(cè)量裝置可以另外包括中心點(diǎn)計(jì)算部分，其基于多個(gè)磁數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算假定多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近第二球面分布而定義的第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)。在本發(fā)明中，中心點(diǎn)計(jì)算部分基于多個(gè)磁數(shù)據(jù)計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)，其中假定了多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與第二球面鄰近分布來(lái)定義第二球面。例如，中心點(diǎn)計(jì)算部分可以將第二球面定義為使得多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與第二球面之間的誤差(即，距離)將總體上最小。如上所述，在變形確定部分確定不存在變形以及多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布形狀可以被認(rèn)為是球面的情況下，多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)也能夠被認(rèn)為與第二球面鄰近分布，并且第二球面的中心點(diǎn)的一組坐標(biāo)可以被用作偏移量。
由此，根據(jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，可以計(jì)算準(zhǔn)確的地磁場(chǎng)的方向。優(yōu)選地，中心點(diǎn)計(jì)算部分可以計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)從而使得第二球面誤差最小化，第二球面誤差對(duì)應(yīng)于以多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與第二球面之間的誤差作為元素的矢量。在使得第二球面誤差最小化時(shí)，第二球面被確定為盡可能準(zhǔn)確地表示多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布的形狀。因此，在不存在源自外部磁場(chǎng)的變形并且分布的形狀可以被認(rèn)為是球面的情況下，將第二球面確定為與其鄰近的多組坐標(biāo)。在此情況下，第二球面的中心點(diǎn)和代表地磁場(chǎng)的球面的中心點(diǎn)可以認(rèn)為是具有相同的坐標(biāo)。因此，根據(jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，在不存在源自外部磁場(chǎng)的變形的情況下，將第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)作為偏移量，從而計(jì)算準(zhǔn)確地磁場(chǎng)的方向。在本發(fā)明的第二方面，變形確定部分可以將第二球面的中心點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，將第二球面的中心點(diǎn)用作基準(zhǔn)點(diǎn)。由此，變形估計(jì)矩陣的三個(gè)特征值中絕對(duì)值最大的特征值(最大特征值)將準(zhǔn)確地表示與最大特征值相對(duì)應(yīng)的特征矢量所指示的區(qū)域內(nèi)的磁數(shù)據(jù)的坐標(biāo)與第一球面之間的誤差，并且因此，可以準(zhǔn)確地表示三維圖形與第一球面之間的形狀差異程度。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置可以另外地包括分布指示符計(jì)算部分，其計(jì)算指示出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布的三維擴(kuò)展(extent)程度的分布指示符。在多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)不具有三維擴(kuò)展范圍而是ニ維分布(或ー維分布)的情況下，不可能識(shí)別出第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置對(duì)指示出多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布的三維擴(kuò)展程度的分布指示符進(jìn)行計(jì)算。因此，在多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布為ニ維的情況下，可能防止計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)，最終防止將不準(zhǔn)確的值用作偏移量。優(yōu)選地，在分布指示符等于或大于預(yù)定幅度的情況下，中心點(diǎn)計(jì)算部分可以計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)。在指示出針對(duì)多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布的三維擴(kuò)展程度的分布指示符大于預(yù)定幅度的情況下，根據(jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)。因此，在多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布為ニ維的情況下，可能防止計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)，從而僅將準(zhǔn)確的值用作偏移量。在本發(fā)明的第二方面，目標(biāo)函數(shù)可以表示三維誤差的幅度，并且可以將變形估計(jì)矩陣的每個(gè)分量以及由第一球面的中心點(diǎn)所指示的坐標(biāo)的各個(gè)分量作為變量。根據(jù)本發(fā)明，使得目標(biāo)函數(shù)最小化，從而使得三維誤差最小化。在此情況下，確定三維圖形的形狀從而準(zhǔn)確地表示多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布形狀。因此，根據(jù)本發(fā)明的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置可以準(zhǔn)確地確定是否存在由外部磁場(chǎng)引起的變形，并且因此可防止將不準(zhǔn)確的值用作偏移量。因此，在本發(fā)明的第二方面，分布指示符可以是表示多個(gè)磁數(shù)據(jù)的方差的協(xié)方差矩陣的最小特征值。 因?yàn)榇艛?shù)據(jù)表示三軸坐標(biāo)，所以表示多個(gè)磁數(shù)據(jù)的方差的協(xié)方差矩陣為3X3矩陣。從該協(xié)方差矩陣推導(dǎo)三個(gè)特征矢量和三個(gè)特征值。三個(gè)特征矢量之一表示多個(gè)磁數(shù)據(jù)分布成最大擴(kuò)展的方向。對(duì)應(yīng)于該特征矢量的特征值為最大特征值。相反，與多個(gè)磁數(shù)據(jù)分布成最小擴(kuò)展的方向中的特征矢量相對(duì)應(yīng)的特征值為最小特征值。在多個(gè)磁數(shù)據(jù)以理想模式ニ維分布的情況下，最小特征值將為接近O的值。相反，在多個(gè)磁數(shù)據(jù)三維分布的情況下，最小特征值將根據(jù)多個(gè)磁數(shù)據(jù)的分布的三維擴(kuò)展程度而取大值。因此，通過(guò)使用協(xié)方差矩陣的最小特征值作為分布指示符，可以了解多個(gè)磁數(shù)據(jù)的分布的三維擴(kuò)展程度。優(yōu)選地，協(xié)方差矩陣可以由以下A表示；中心點(diǎn)計(jì)算部分可以計(jì)算使得以下中心點(diǎn)計(jì)算函數(shù)fs (X)的值最小化的X來(lái)作為第二球面的中心點(diǎn)，X為具有三個(gè)變量作為元素的三維矢量；并且在變形估計(jì)矩陣為E時(shí)，在第二球面的中心點(diǎn)為Xtl吋，并且在目標(biāo)函數(shù)用具有X的每個(gè)元素以及E的每個(gè)分量作為變量的以下fSD(E，x)進(jìn)行表示時(shí)，變形確定部分可以計(jì)算使得fSD(E，x)最小化時(shí)的E的最大特征值的絕對(duì)值來(lái)作為變形估計(jì)值，A = X1Xfs (X) = ||X (x-qc) -j 2fSD (E, x) = I IX (x_qc)+k (E) - j I 12其中X為以下NX3矩陣，其中N為大于或等于5的自然數(shù)，q。為以下三維矢量，其中用以下Qi來(lái)表示磁數(shù)據(jù)所指示的坐標(biāo)，j為N維矢量，其中R為以下標(biāo)量，變形估計(jì)矩陣E為以下3X3對(duì)稱(chēng)矩陣，并且k(e)為以下N維矢量。
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權(quán)利要求
1.一種地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，包括 三維磁傳感器，其測(cè)量三個(gè)方向的各個(gè)磁分量； 存儲(chǔ)裝置，其將從三維磁傳感器依次輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為在三軸坐標(biāo)系中表示的多個(gè)矢量數(shù)據(jù)； 變形確定部分，其基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)磁數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算指示了三維圖形與第一球面之間的形狀差異程度的變形估計(jì)值，并且變形確定部分基于變形估計(jì)值來(lái)確定三維圖形的形狀是否存在變形，其中將該三維圖形定義成使得由所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近該三維圖形的表面分布；以及 偏移量更新部分，其在變形確定部分確定沒(méi)有變形的情況下對(duì)用于校正所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每一個(gè)的偏移量進(jìn)行更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，進(jìn)ー步包括 中心點(diǎn)計(jì)算部分，其基于所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)，該第二球面是通過(guò)假定由所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近該第二球面分布而定義的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中偏移量更新部分在變形確定部分確定沒(méi)有變形的情況下將偏移量從舊偏移量更新到指示第二球面的中心點(diǎn)的ー組坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3之一所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中三維磁傳感器內(nèi)置于包含生成磁場(chǎng)的部件的裝置內(nèi)；并且 其中偏移量為由表示所述部件所生成的磁場(chǎng)分量的三維矢量數(shù)據(jù)所指示的ー組坐標(biāo)，所述三維矢量數(shù)據(jù)包括在所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每ー個(gè)磁數(shù)據(jù)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，進(jìn)ー步包括提示部分，其在變形確定部分確定存在變形的情況下提示用戶(hù)改變所述裝置的朝向而不改變所述裝置的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中變形確定部分使用三維誤差來(lái)計(jì)算變形估計(jì)值，所述三維誤差對(duì)應(yīng)于將多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與三維圖形的表面之間的誤差作為元素的矢量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中所述三維誤差為表示變形的分量與第一球面誤差之和； 其中三維誤差、表示變形的分量以及第一球面誤差的每ー個(gè)都是由分別對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的元素組成的矢量； 其中表示變形的分量的各元素為通過(guò)將第一矢量的每個(gè)元素代入以三元二次形式表示的函數(shù)而獲得的值，該函數(shù)以變形估計(jì)矩陣作為系數(shù)矩陣，并且第一矢量對(duì)應(yīng)于以基準(zhǔn)點(diǎn)所指示的一組坐標(biāo)作為開(kāi)始點(diǎn)而以對(duì)應(yīng)于每個(gè)元素的ー個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的一組坐標(biāo)作為結(jié)束點(diǎn)的三維矢量；并且 其中第一球面誤差的每個(gè)元素為表示所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每ー個(gè)所指示的一組坐標(biāo)與第一球面之間的誤差的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中變形估計(jì)值是使得基于三維誤差所表示的目標(biāo)函數(shù)最小化時(shí)變形估計(jì)矩陣的最大特征值的絕對(duì)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，進(jìn)ー步包括中心點(diǎn)計(jì)算部分，其基于所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算通過(guò)假定由所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近第二球面分布而定義的第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中中心點(diǎn)計(jì)算部分計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)，從而使得第二球面誤差最小化，其中第ニ球面誤差對(duì)應(yīng)于以所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與第二球面之間的誤差作為元素的矢量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中變形確定部分將第二球面的中心點(diǎn)(XO)用作為基準(zhǔn)點(diǎn)(W)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，進(jìn)ー步包括 分布指示符計(jì)算部分，其計(jì)算分布指示符，該分布指示符指示出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布的三維擴(kuò)展程度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中在分布指示符等于或大于預(yù)定幅度的情況下，中心點(diǎn)計(jì)算部分計(jì)算第二球面的中心點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中目標(biāo)函數(shù)表示三維誤差的幅度，并且該目標(biāo)函數(shù)將變形估計(jì)矩陣的每個(gè)分量以及由第一球面的中心點(diǎn)所指示的坐標(biāo)的姆個(gè)分量作為變量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中分布指示符為表示所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的方差的協(xié)方差矩陣的最小特征值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中，協(xié)方差矩陣由以下的A表示； 其中，中心點(diǎn)計(jì)算部分計(jì)算使得以下中心點(diǎn)計(jì)算函數(shù)fS(x)的值最小化的X來(lái)作為第ニ球面的中心點(diǎn)，其中X為以三個(gè)變量作為元素的三維矢量；并且 其中，在變形估計(jì)矩陣為E時(shí)，第二球面的中心點(diǎn)為Xtl，并且目標(biāo)函數(shù)由以X的每個(gè)元素和E的每個(gè)分量作為變量的以下fSD(E，x)表示，變形確定部分計(jì)算使得fSD(E，x)最小化時(shí)的E的最大特征值的絕對(duì)值來(lái)作為變形估計(jì)值，
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，進(jìn)ー步包括 分布指示符計(jì)算部分，其計(jì)算分布指示符，該分布指示符指示出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)的分布的三維擴(kuò)展程度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中變形確定部分基于所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)和分布指示符來(lái)計(jì)算變形估計(jì)值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，進(jìn)ー步包括 中心點(diǎn)計(jì)算部分，其基于所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)和分布指示符來(lái)計(jì)算通過(guò)假定所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近第二球面分布而定義的第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中偏移量更新部分在變形確定部分確定沒(méi)有變形的情況下將偏移量從舊偏移量更新到指示第二球面的中心點(diǎn)的ー組坐標(biāo)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中變形確定部分使用三維誤差來(lái)計(jì)算變形估計(jì)值，所述三維誤差對(duì)應(yīng)于以所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)與三維圖形的表面之間的誤差作為元素的矢量。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中所述三維誤差為表示變形的分量與第一球面誤差之和； 其中三維誤差、表示變形的分量以及第一球面誤差的每ー個(gè)都是由對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的姆ー個(gè)元素組成的矢量； 其中表示變形的分量的每個(gè)元素為通過(guò)將第一矢量的每個(gè)元素代入以三元二次形式表示的函數(shù)而獲得的值，該函數(shù)以變形估計(jì)矩陣作為系數(shù)矩陣，第一矢量對(duì)應(yīng)于以基準(zhǔn)點(diǎn)所指示的坐標(biāo)作為開(kāi)始點(diǎn)而以對(duì)應(yīng)于每個(gè)元素的多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的一組坐標(biāo)作為結(jié)束點(diǎn)的三維矢量；以及 其中第一球面誤差的每個(gè)元素為表示所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每ー個(gè)所指示的一組坐標(biāo)與第一球面之間的誤差的值。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中變形估計(jì)值為使得基于三維誤差所表示的目標(biāo)函數(shù)最小化時(shí)變形估計(jì)矩陣的最大特征值的絕對(duì)值。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中分布指示符為表示所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的方差的協(xié)方差矩陣的最小特征值。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其中變形確定部分將第二球面的中心點(diǎn)用作基準(zhǔn)點(diǎn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中目標(biāo)函數(shù)將變形估計(jì)矩陣的每個(gè)分量以及由第一球面的中心點(diǎn)所指示的坐標(biāo)的姆個(gè)分量作為變量； 其中目標(biāo)函數(shù)為表示變形估計(jì)矢量的幅度的函數(shù)，該變形估計(jì)矢量是將三維誤差、第一誤差和第二誤差作為元素的矢量，該第一誤差是通過(guò)將與協(xié)方差矩陣的最小特征值相對(duì)應(yīng)的歸ー化特征矢量與用于變形確定的更新矢量之間的內(nèi)積乘以第一系數(shù)而獲得的值，該用于變形確定的更新矢量為將舊偏移量作為開(kāi)始點(diǎn)并將第一球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)作為結(jié)束點(diǎn)的三維矢量，該第二誤差是通過(guò)將變形估計(jì)矩陣與特征矢量的積乘以第二系數(shù)而獲得的值； 其中變形確定部分計(jì)算在使得目標(biāo)函數(shù)最小化時(shí)的變形估計(jì)矩陣的最大特征值的絕對(duì)值來(lái)作為變形估計(jì)值。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中，中心點(diǎn)計(jì)算部分計(jì)算使得中心點(diǎn)計(jì)算函數(shù)的值最小化的三維矢量所指示的坐標(biāo)來(lái)作為第二球面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)，該中心點(diǎn)計(jì)算函數(shù)表示了以三維矢量作為變量并且以第ニ球面誤差和第三誤差作為元素的中心點(diǎn)計(jì)算矢量的幅度，該第二球面誤差表示了所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所分別指示的多組坐標(biāo)與第二球面之間的誤差，該第三誤差為通過(guò)將對(duì)應(yīng)于協(xié)方差矩陣的最小特征值的歸ー化特征矢量與用于中心點(diǎn)計(jì)算的更新矢量之間的內(nèi)積乘以第一系數(shù)而獲得的值，并且該用于中心點(diǎn)計(jì)算的更新矢量為以舊偏移量作為開(kāi)始點(diǎn)并且以第ニ球面的中心點(diǎn)所指示的坐標(biāo)作為結(jié)束點(diǎn)的矢量。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置， 其中目標(biāo)函數(shù)為表示了三維誤差的幅度的函數(shù)，并且該函數(shù)以第一球面的中心點(diǎn)所指示的坐標(biāo)的每個(gè)分量以及變形估計(jì)矩陣的每個(gè)分量作為變量； 其中，在協(xié)方差矩陣的最小特征值為小于預(yù)定幅度的值的情況下，假定滿(mǎn)足第一約束條件和第二約束條件，則變形估計(jì)值為使得目標(biāo)函數(shù)最小化的變形估計(jì)矩陣的最大特征值的絕對(duì)值，該第一約束條件要求對(duì)應(yīng)于協(xié)方差矩陣的最小特征值的歸ー化特征矢量與用于變形確定的更新矢量正交，該用于變形確定的更新矢量為以舊偏移量作為開(kāi)始點(diǎn)并且以第一球面的中心點(diǎn)所指示的坐標(biāo)作為結(jié)束點(diǎn)的三維矢量，并且該第二約束條件要求變形估計(jì)矩陣與特征矢量之間的內(nèi)積為O矢量。
29.一種用于地磁場(chǎng)測(cè)量裝置的偏移量更新方法，該地磁場(chǎng)測(cè)量裝置具有三維磁傳感器以及存儲(chǔ)裝置，三維磁傳感器用于測(cè)量三個(gè)方向的各個(gè)磁分量，存儲(chǔ)裝置用于將從三維磁傳感器依次輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為在三軸坐標(biāo)系中表示的多個(gè)矢量數(shù)據(jù)，所述方法包括 基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)，計(jì)算指示了三維圖形與第一球面之間的形狀差異程度的變形估計(jì)值，其中將該三維圖形定義成使得所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近該三維圖形的表面分布； 基于變形估計(jì)值來(lái)確定三維圖形的形狀是否存在變形；以及 在確定沒(méi)有變形的情況下對(duì)用于校正所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每ー個(gè)的偏移量進(jìn)行更新。
30.一種在其上記錄計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì),該計(jì)算機(jī)程序使得地磁場(chǎng)測(cè)量裝置執(zhí)行以下處理，該地磁場(chǎng)測(cè)量裝置具有三維磁傳感器以及存儲(chǔ)裝置，該三維磁傳感器用于測(cè)量三個(gè)方向的各個(gè)磁分量，該存儲(chǔ)裝置用于將從三維磁傳感器依次輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為在三軸坐標(biāo)系中表示的多個(gè)矢量數(shù)據(jù)，所述處理為 基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)，計(jì)算指示了三維圖形與第一球面之間的形狀差異程度的變形估計(jì)值，其中將該三維圖形定義成使得多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近該三維圖形的表面分布； 基于變形估計(jì)值來(lái)確定三維圖形的形狀是否存在變形；以及 在確定沒(méi)有變形的情況下對(duì)用于校正所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每ー個(gè)的偏移量進(jìn)行更新。
31.一種地磁場(chǎng)測(cè)量裝置，包括 ニ維磁傳感器，其測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的各個(gè)磁分量； 存儲(chǔ)裝置，其將從ニ維磁傳感器依次輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為在ニ軸坐標(biāo)系中表示的多個(gè)矢量數(shù)據(jù)； 變形確定部分，其基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算指示了曲線(xiàn)與圓周線(xiàn)之間的形狀差異程度的變形估計(jì)值，該曲線(xiàn)被定義成使得所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)所指示的多組坐標(biāo)鄰近該曲線(xiàn)的表面分布，并且變形確定部分基于變形估計(jì)值來(lái)確定曲線(xiàn)的形狀是否存在變形；以及 偏移量更新部分，在變形確定部分確定沒(méi)有變形的情況下對(duì)用于校正所述多個(gè)磁數(shù)據(jù)的每ー個(gè)的偏移量進(jìn)行更新。
全文摘要
本發(fā)明提供了地磁場(chǎng)測(cè)量裝置、偏移量確定方法及計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。地磁場(chǎng)測(cè)量裝置具有三維磁傳感器和存儲(chǔ)了從三維磁傳感器依次輸出的多個(gè)磁數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置。地磁場(chǎng)測(cè)量裝置基于多個(gè)磁數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算指示出三維圖形與球面之間的形狀差異程度的變形估計(jì)值，該三維圖形被定義成使得多個(gè)磁數(shù)據(jù)所分別指示的多組坐標(biāo)鄰近該三維圖形的表面分布，并且地磁場(chǎng)測(cè)量裝置基于變形估計(jì)值來(lái)確定三維圖形的形狀是否存在變形，從而在確定不存在變形的情況下對(duì)用于校正多個(gè)磁數(shù)據(jù)中的每一個(gè)的偏移量進(jìn)行更新。
文檔編號(hào)G01R33/02GK102692608SQ201210077860
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者半田伊吹 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社