磁數據處理裝置、方法以及程序的製作方法

2023-05-04 19:43:56 2

專利名稱：磁數據處理裝置、方法以及程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種磁數據處理裝置、方法以及程序，更具體地說，涉及一種用於校正磁傳感器的偏移量的技術。
背景技術：
傳統的磁傳感器被安裝在諸如行動電話或車輛之類的移動主體上，以便檢測地磁場(地磁)的方向。三維(3D)磁傳感器通常包括3個磁傳感器模塊，以便將磁力(或磁場)分解成3個正交方向的分量。從3D磁傳感器輸出的磁數據構成了 3個磁傳感器模塊的輸出的組合，因此它是作為相互正交的單位矢量的線性組合的3D矢量數據。磁數據的方向和幅度對應於3D磁傳感器所檢測到的磁場的方向和幅度。當根據磁傳感器的輸出來指定地磁場的方向或者幅度時，需要執行處理來校正磁傳感器的輸出，從而消除由於移動主體的磁化而造成的測量誤差。該校正處理的控制值被稱為「偏移量」。該偏移量是一個矢量數據，表示了磁傳感器所檢測到的由於移動主體的磁化分量而造成的磁場分量。通過從磁傳感器所輸出的磁數據中減去該偏移量，可以消除這種測量誤差。通過在採用3D磁傳感器時獲取其上分布了一組磁數據的球體的中心，或者通過在採用2D磁傳感器時獲取其上分布了一組磁數據的圓圈的中心，可以計算該偏移量。日本專利申請公開No. 2007-240270描述了一種偏移量校正方法。根據磁數據組的分布形式來限制其中校正了偏移量的方向，從而允許偏移量接近真實偏移量，即使磁數據組的分布很窄。但是，即使偏移量是真實偏移量，經偏移量校正後的磁數據組的每個磁數據樣本還是可能包含誤差。其原因在於，磁傳感器的輸出固有地具有遵循高斯分布的測量誤差，磁傳感器測得的磁場在存儲計算偏移量所需的磁數據期間會發生變化，這是因為實際上不存在完全均勻的磁場，並且在從磁傳感器的輸出得到數字值之前會一直出現計算誤差。即，每個磁數據樣本qi(i = 1,2,…)均是真實值Pi和不與偏移量關聯的誤差Api之和。g卩，磁傳感器輸出和值( = Pi+Δ Pi)作為磁數據Qi。真實偏移量對應於其上分布了真實值Pi的圓圈或者球體的中心。但是，磁數據Qi不能被分成真實值Pi和誤差Api,因此在傳統偏移量校正方法中假設Api為零，儘管並不確定Api為零。所以，利用傳統偏移量校正方法得到的偏移量不同於真實偏移量。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種磁數據處理裝置、方法以及程序，其能夠根據所存儲的磁數據組來正確地導出偏移量。(1)根據本發明的一個方面，通過提供一種磁數據處理裝置可以實現上述目的，所述磁數據處理裝置包括輸入部分，其依次接收從磁傳感器輸出的磁數據Cli ；存儲部分，其依次存儲通過輸入部分接收到的磁數據；以及偏移量導出部分，其根據概率方法，利用存儲在存儲部分中的作為統計總體的多個磁數據來導出偏移量；其中，偏移量導出部分假設包含在多個磁數據Cli的每一個中的誤差Api是遵循概率分布μ的隨機變量Vi,並且偏移量導出部分利用與概率分布μ相對應的期望值來導出偏移量。根據本發明，可以正確地導出偏移量，這是因為當根據概率方法由包括多個磁數據(或磁數據樣本)的統計總體來導出偏移量時，利用了與概率分布μ相對應的期望值， 並且假設包含在多個磁數據Cli的每一個(不考慮偏移量)中的誤差Api是遵循概率分布 μ的隨機變量Vi。具體地說，在假設磁數據Cli (i = 1，2，...)是真實值Pi和與概率分布μ 相對應的誤差Vi之和從而利用概率計算導出偏移量的程序中，包含作為隨機變量的誤差Vi 的項被與概率分布μ相對應的期望值所代替。這使得能夠導出正確的偏移量，其中反映了不與偏移量關聯的誤差Vi的趨勢(或概率分布)。(2)當根據概率方法利用多個磁數據作為統計總體來導出磁傳感器的偏移量時， 可以導出偏移量作為數學編程問題的解。當概率元素包含在數學編程問題中的目標函數的係數中時，問題可被看成概率編程問題。為了正確地導出偏移量作為數學編程問題的解， 必須利用誤差ApiS義目標函數。S卩，用於正確地導出磁傳感器的偏移量的數學編程問題是隨機模型。即使用於導出磁傳感器的偏移量的數學編程問題固有地是一個隨機模型，數學編程問題被傳統地處理為確定性模型，這是因為真實值和與偏移量不相關的誤差不能分離。通過利用與概率分布μ相對應的期望值代替定義用於導出偏移量作為概率編程問題的解的目標函數中所包含的含有誤差Vi (隨機變量)的項，從而隨機模型可被確定性模型代替來導出解。因此，通過利用期望值導出被確定性模式取代的數學編程問題的解，可以導出正確的偏移量，其中反映了不與偏移量關聯的誤差Vi的趨勢(或概率分布)。在用於實現上述目標的磁數據處理裝置中，偏移量導出部分可計算一個指數，該指數表示出從偏移量至通過從統計總體的每個磁數據qi中減去每個誤差Api而獲得的各個真實的磁數據的距離的變化，並且導出使得所計算出的指數的期望值最小的偏移量。(3)並且，偏移量導出部分可計算實數值函數fv(C)形式的指數，並且假設實數值函數fv(c)的期望值是函數f(c)，偏移量導出部分可通過利用與概率分布μ相對應的期望值來代替實數值函數fv (C)的包含時變變量Vi的項來獲取函數f (C)，並且導出使得通過利用與概率分布μ相對應的期望值進行替代而獲得函數f (c)最小的C，作為偏移量。(4)當磁數據Qi被表達為Qi = Pi+Vi (i = 1,2,...),(1,被定義為真實值Pi和偏移量c之間距離的平方，即統計總體所分布的球體或圓圈的半徑的平方。Cli的值被表示如下。[表達式1]Cli = Il (Cii-Vi)-C Il 2此處，當Cli的均值被定義為表達式2時，在表達式3中表示的實數值函數fv(c)是 Cli變化的指數。[表達式2]
— 1 「d ^-Ydi
η =ι[表達式3]=
權利要求
1. -種磁數據處理裝置，用於處理磁數據以確定其偏移量，所述磁數據處理裝置包括輸入部分，其依次接收從磁傳感器輸出的磁數據Cli ；存儲部分，其依次存儲通過輸入部分接收到的磁數據；偏移量導出部分，其根據概率方法，利用存儲在存儲部分中的作為統計總體的多個磁數據來導出偏移量；其中，偏移量導出部分假設包含在每個磁數據Cli中的誤差Api是遵循概率分布μ的隨機變量Vi，並且偏移量導出部分利用與概率分布μ相對應的期望值來導出偏移量。
2.根據權利要求1所述的磁數據處理裝置，其中，偏移量導出部分計算一個表示了與偏移量至各個真實磁數據的距離變化的指數，真實磁數據是通過從統計總體的每個磁數據 Qi中減去每個Api而獲得的，並且偏移量導出部分導出使得所計算的指數的期望值者最小的偏移量。
3.根據權利要求2所述的磁數據處理裝置，其中，偏移量導出部分以實數值函數fv(c) 的形式計算指數，並且假設實數值函數fv (C)的期望值是函數f (C)，偏移量導出部分通過利用與概率分布μ相對應的實數值函數fv(C)的期望值代替實數值函數fv(C)的包含與時間無關的隨機變量Vi的項來獲取函數f (C)，並且導出使得函數f (C)最小的偏移量C。
4.根據權利要求3所述的磁數據處理裝置，其中，實數值函數4(被表達為
5.根據權利要求3或4所述的磁數據處理裝置，其中，當A'是正定的時，偏移量導出部分輸出表達式如下的偏移量c
6.根據權利要求2所述的磁數據處理裝置，其中，偏移量導出部分以實數值函數fv(c) 的形式計算指數，並且假設實數值函數fv (C)的期望值是函數f (C)，偏移量導出部分通過利用與概率分布μ相對應的實數值函數fv(C)的期望值代替實數值函數fv(C)的包含與時間無關的隨機變量Vi的項來獲取函數f (C)，並且在約束條件下導出使得函數f (C)最小的偏移量C。
7.根據權利要求6所述的磁數據處理裝置，其中，偏移量導出部分將實數值函數fv(c) 定義為如下表達
8.—種磁數據處理方法，用於處理磁數據以確定其偏移量，所述磁數據處理方法包括輸入處理，用於依次接收從磁傳感器輸出的磁數據Cli ； 存儲處理，用於依次存儲通過輸入處理接收到的磁數據；偏移量導出處理，用於根據概率方法，利用存儲處理所存儲的作為統計總體的多個磁數據來導出磁數據的偏移量；其中，偏移量導出處理假設包含在多個磁數據的每一個中的誤差Api是遵循概率分布 μ的隨機變量Vi，並且偏移量導出處理利用與概率分布μ相對應的期望值來導出偏移量。
9.一種磁數據處理程序，其允許計算機執行輸入處理，用於依次接收從磁傳感器輸出的磁數據Cli ； 存儲處理，用於依次存儲通過輸入處理接收到的磁數據；偏移量導出處理，用於根據概率方法，利用存儲處理所存儲的作為統計總體的多個磁數據來導出磁數據的偏移量；其中，偏移量導出處理假設包含在多個磁數據的每一個中的誤差Api是遵循概率分布 μ的隨機變量Vi，並且偏移量導出處理利用與概率分布μ相對應的期望值來導出偏移量。
全文摘要
提供了一種磁數據處理裝置、方法以及程序。在磁數據處理裝置中，輸入部分依次接收從磁傳感器輸出的磁數據qi。存儲部分依次存儲通過輸入部分接收到的磁數據。偏移量導出部分根據概率方法利用存儲在存儲部分中的作為統計總體的多個磁數據導出偏移量。偏移量導出部分假設包含在每個磁數據qi中的誤差Δpi是遵循概率分布μ的隨機變量vi，並且利用與概率分布μ相對應的期望值來導出偏移量。具體地，偏移量導出部分計算一個表示了偏移量至各個真實磁數據的距離變化的指數，真實磁數據是通過從統計總體的每個磁數據qi中減去每個Δpi而獲得的，並且導出使得所計算的指數的期望值者最小的偏移量。
文檔編號G01R33/02GK102193073SQ20111004921
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月1日 優先權日2010年3月2日
發明者半田伊吹 申請人:山葉株式會社