JPH08278137A - 方位出力装置 - Google Patents
方位出力装置Info
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- JPH08278137A JPH08278137A JP10712595A JP10712595A JPH08278137A JP H08278137 A JPH08278137 A JP H08278137A JP 10712595 A JP10712595 A JP 10712595A JP 10712595 A JP10712595 A JP 10712595A JP H08278137 A JPH08278137 A JP H08278137A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水平状態でなくても傾斜による誤差のない方
位測定が可能となる方位出力装置を実現し、さらにま
た、真方位を提示できる方位出力装置を実現する。 【構成】 ３次元地磁気センサ１からの地磁気情報Ｘ，
Ｙ，Ｚと、傾斜センサ手段１１，１２で検出された傾斜
量α，βを用いて、非水平状態による測定誤差が補正さ
れた方位θｍｇを算出する。また、さらに偏角値出力手
段５からの偏角値Ｄを用いて、真方位θｔｒを算出し、
これを提示する。
位測定が可能となる方位出力装置を実現し、さらにま
た、真方位を提示できる方位出力装置を実現する。 【構成】 ３次元地磁気センサ１からの地磁気情報Ｘ，
Ｙ，Ｚと、傾斜センサ手段１１，１２で検出された傾斜
量α，βを用いて、非水平状態による測定誤差が補正さ
れた方位θｍｇを算出する。また、さらに偏角値出力手
段５からの偏角値Ｄを用いて、真方位θｔｒを算出し、
これを提示する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に電子コンパスと
呼ばれる方位出力装置に関するものである。
呼ばれる方位出力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】船舶などの移動体の運航や、登山などの
分野においては磁気コンパスや電子コンパスが用いられ
ており、コンパス機器の態様としても、操縦席のコンソ
ールに取り付けられるものや、或は登山などで便利な携
帯用のものまで各種知られている。これらのコンパス
は、例えばまわりの地形の示す方位を地図上の地形に一
致させることで、測定者の位置を測位したり、今後の進
行方向の決定などに用いられる。
分野においては磁気コンパスや電子コンパスが用いられ
ており、コンパス機器の態様としても、操縦席のコンソ
ールに取り付けられるものや、或は登山などで便利な携
帯用のものまで各種知られている。これらのコンパス
は、例えばまわりの地形の示す方位を地図上の地形に一
致させることで、測定者の位置を測位したり、今後の進
行方向の決定などに用いられる。
【０００３】電子コンパスとしての構成は図１３に示さ
れる。電子コンパスは地磁気センサ部３１を有し、内蔵
されている地磁気センサによって地磁気を検出するよう
になされている。そして検出された地磁気は方位算出部
に供給され、地磁気情報から所定の演算処理で現在の方
位が算出される。そして算出された方位は、方位表示部
３３においてメータ形態や数値などで表示されるように
構成されている。
れる。電子コンパスは地磁気センサ部３１を有し、内蔵
されている地磁気センサによって地磁気を検出するよう
になされている。そして検出された地磁気は方位算出部
に供給され、地磁気情報から所定の演算処理で現在の方
位が算出される。そして算出された方位は、方位表示部
３３においてメータ形態や数値などで表示されるように
構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電子コンパスでも、またいわゆる磁針によって方位を示
す磁気コンパスでも、地磁気を検出して方位を得るわけ
であるが、実際には地図上で示される真方位である北
と、コンパスが示す磁方位としての北は異なっている。
このため、地図とコンパスを用いて現在位置や進行方向
の方位を確認する場合には、測定者はコンパスによって
示される磁方位に補正を加えて真方位を認識しなければ
ならなかった。磁方位と真方位の差は偏角とよばれる
が、つまり補正とは測定された磁方位に対して偏角分を
補正した方位を得る作業となる。
電子コンパスでも、またいわゆる磁針によって方位を示
す磁気コンパスでも、地磁気を検出して方位を得るわけ
であるが、実際には地図上で示される真方位である北
と、コンパスが示す磁方位としての北は異なっている。
このため、地図とコンパスを用いて現在位置や進行方向
の方位を確認する場合には、測定者はコンパスによって
示される磁方位に補正を加えて真方位を認識しなければ
ならなかった。磁方位と真方位の差は偏角とよばれる
が、つまり補正とは測定された磁方位に対して偏角分を
補正した方位を得る作業となる。
【０００５】ところが、この作業は通常の状態でも十分
な知識や経験を必要とし、ましてや荒天時や緊急時など
に迅速かつ正確に真方位を知ることはきわめて困難なも
のとなっている。
な知識や経験を必要とし、ましてや荒天時や緊急時など
に迅速かつ正確に真方位を知ることはきわめて困難なも
のとなっている。
【０００６】また、真方位と磁方位の差である偏角の値
は地球上の場所（緯度／経度）によって異なっており、
またわずかづつではあるが常に変動しているものであ
る。例えば１９９０年における測定では、偏角の値は図
１２のような分布状態となっている。なお、図１２は地
球上における等偏角曲線を１０°毎に示しているもので
ある。
は地球上の場所（緯度／経度）によって異なっており、
またわずかづつではあるが常に変動しているものであ
る。例えば１９９０年における測定では、偏角の値は図
１２のような分布状態となっている。なお、図１２は地
球上における等偏角曲線を１０°毎に示しているもので
ある。
【０００７】このように偏角値は地球上で複雑に分布し
ているため、例えば日本国内のみなど一部地域内で使用
する場合はさほど問題ではないが、船舶などでワールド
ワイドに使用するコンパスでは、測定時に上述の補正作
業を行なおうとしても、偏角値自体を知ることが難し
く、補正作業はより困難となる。例えば緯度／経度に応
じた偏角値を記録した表などを常時用意しておかなけれ
ばならない。
ているため、例えば日本国内のみなど一部地域内で使用
する場合はさほど問題ではないが、船舶などでワールド
ワイドに使用するコンパスでは、測定時に上述の補正作
業を行なおうとしても、偏角値自体を知ることが難し
く、補正作業はより困難となる。例えば緯度／経度に応
じた偏角値を記録した表などを常時用意しておかなけれ
ばならない。
【０００８】さらにこのような偏角による事情とともに
コンパスを用いる場合の問題として、測定時にコンパス
が水平面より傾いた状態であると、測定結果に誤差が生
ずることが知られている。このため、船舶、航空機、自
動車などに搭載するコンパスでは、そのコンパスを機械
的に水平状態に保つ機構が必ず必要となる。例えば２軸
の回動機構などで、常にコンパスが水平状態に保たれる
ようにすることになる。
コンパスを用いる場合の問題として、測定時にコンパス
が水平面より傾いた状態であると、測定結果に誤差が生
ずることが知られている。このため、船舶、航空機、自
動車などに搭載するコンパスでは、そのコンパスを機械
的に水平状態に保つ機構が必ず必要となる。例えば２軸
の回動機構などで、常にコンパスが水平状態に保たれる
ようにすることになる。
【０００９】しかしながらこのような水平保持機構は複
雑な構造にならざるを得ず、コンパスの装置としてのサ
イズの大型化を招き、また水平保持の精度や信頼性も十
分といえるものも容易に実現することができないという
問題が生じた。さらにまた、登山などで用いられる携帯
型のコンパスでは、このような水平保持機構を用いるこ
とができないため、測定者がコンパスを水平状態にして
計測する必要が生じ、従ってかなりの熟練者でもない限
りは、精度よく方位を測定することは困難となってい
た。
雑な構造にならざるを得ず、コンパスの装置としてのサ
イズの大型化を招き、また水平保持の精度や信頼性も十
分といえるものも容易に実現することができないという
問題が生じた。さらにまた、登山などで用いられる携帯
型のコンパスでは、このような水平保持機構を用いるこ
とができないため、測定者がコンパスを水平状態にして
計測する必要が生じ、従ってかなりの熟練者でもない限
りは、精度よく方位を測定することは困難となってい
た。
【００１０】また、２次元的に地磁気を測定するととも
に、測定時の傾斜状態を検出し、これによって地磁気か
ら測定された方位を補正することも可能ではあるが、こ
の場合補正作業のための計算には地磁気の鉛直下向きの
成分が必要となる。ところが地磁気の鉛直成分の値は地
球上で複雑に分布しており、つまり偏角値の補正作業の
場合と同様に、例えば緯度／経度に応じた鉛直成分を記
録した表などを常時用意しておかなければならず、また
補正作業としての計算も複雑なものとなるため、莫大な
労力を要することになってしまう。もちろんこれも実際
にはかなりの熟練者でなければ実行は難しいものとな
り、またこれらの事情から緊急時などに正確な方位測定
ができないという状況になっていた。
に、測定時の傾斜状態を検出し、これによって地磁気か
ら測定された方位を補正することも可能ではあるが、こ
の場合補正作業のための計算には地磁気の鉛直下向きの
成分が必要となる。ところが地磁気の鉛直成分の値は地
球上で複雑に分布しており、つまり偏角値の補正作業の
場合と同様に、例えば緯度／経度に応じた鉛直成分を記
録した表などを常時用意しておかなければならず、また
補正作業としての計算も複雑なものとなるため、莫大な
労力を要することになってしまう。もちろんこれも実際
にはかなりの熟練者でなければ実行は難しいものとな
り、またこれらの事情から緊急時などに正確な方位測定
ができないという状況になっていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明はこれらの問題点
に鑑みて、水平状態でなくても傾斜による誤差のない方
位測定が可能となる方位出力装置を実現し、さらにま
た、真方位を提示できる方位出力装置を実現することを
目的とする。
に鑑みて、水平状態でなくても傾斜による誤差のない方
位測定が可能となる方位出力装置を実現し、さらにま
た、真方位を提示できる方位出力装置を実現することを
目的とする。
【００１２】このため方位出力装置を、水平のＸ，Ｙ軸
方向と垂直のＺ軸方向の３次元方向で地磁気情報を出力
する地磁気センサ手段と、水平からの傾斜量を検出する
傾斜センサ手段とを設ける。そして地磁気センサ手段か
らの地磁気情報と、傾斜センサ手段で検出された傾斜量
とを用いて、方位を算出する方位算出手段を設け、算出
された方位を提示手段で提示するように構成する。
方向と垂直のＺ軸方向の３次元方向で地磁気情報を出力
する地磁気センサ手段と、水平からの傾斜量を検出する
傾斜センサ手段とを設ける。そして地磁気センサ手段か
らの地磁気情報と、傾斜センサ手段で検出された傾斜量
とを用いて、方位を算出する方位算出手段を設け、算出
された方位を提示手段で提示するように構成する。
【００１３】さらに方位出力装置として、上記構成にお
ける地磁気センサ手段、傾斜センサ手段に加えて、偏角
値を出力する偏角値出力手段を設ける。そして真方位算
出手段を設け、地磁気センサ手段からの地磁気情報と、
傾斜センサ手段で検出された傾斜量と、偏角値出力手段
からの偏角値を用いて、真方位を算出することができる
ようにする。そして提示手段は算出された真方位を提示
するように構成する。
ける地磁気センサ手段、傾斜センサ手段に加えて、偏角
値を出力する偏角値出力手段を設ける。そして真方位算
出手段を設け、地磁気センサ手段からの地磁気情報と、
傾斜センサ手段で検出された傾斜量と、偏角値出力手段
からの偏角値を用いて、真方位を算出することができる
ようにする。そして提示手段は算出された真方位を提示
するように構成する。
【００１４】
【作用】方位出力装置により提示される方位自体に既に
傾斜状態に対する補正が施されることにより、方位出力
装置が水平状態でなくても傾斜による誤差のない測定が
できる。また、提示される方位に偏角分の補正が施され
ていることにより、測定値として真方位が提示できるこ
とになり、測定者が補正計算などを行なう必要はなくな
る。
傾斜状態に対する補正が施されることにより、方位出力
装置が水平状態でなくても傾斜による誤差のない測定が
できる。また、提示される方位に偏角分の補正が施され
ていることにより、測定値として真方位が提示できるこ
とになり、測定者が補正計算などを行なう必要はなくな
る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の方位出力装置となる電子コン
パスの各種実施例を説明する。なお実施例としての電子
コンパスの説明に先立って、各実施例で用いられる磁方
位センサについて述べ、その後、第１〜第６の実施例と
なる電子コンパスについて説明する。
パスの各種実施例を説明する。なお実施例としての電子
コンパスの説明に先立って、各実施例で用いられる磁方
位センサについて述べ、その後、第１〜第６の実施例と
なる電子コンパスについて説明する。
【００１６】［磁方位センサ］磁方位センサの構造例及
び動作を図８〜図１１で説明する。図８は２次元の座標
での地磁気検出が可能とされた磁方位センサの一構造例
の説明図である。この磁方位センサは、それぞれが約１
／４リング状に形成された４つの強磁性体コアＴ1 ，Ｔ
2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 が円周方向に配置されている。そして、
各強磁性体コアＴ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 の間には所定幅
のギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 が形成された状態と
なっている。
び動作を図８〜図１１で説明する。図８は２次元の座標
での地磁気検出が可能とされた磁方位センサの一構造例
の説明図である。この磁方位センサは、それぞれが約１
／４リング状に形成された４つの強磁性体コアＴ1 ，Ｔ
2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 が円周方向に配置されている。そして、
各強磁性体コアＴ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 の間には所定幅
のギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 が形成された状態と
なっている。
【００１７】また各強磁性体コアＴ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ
4 には励磁用コイルＣが巻装されており、これによって
ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 には図中Ｈｂとして示
す方向にバイアス磁界が発生されるようになされてい
る。ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 おいては、バイア
ス磁界Ｈｂと直角の状態にＭＲ（磁気抵抗効果）センサ
ＭＲX1，ＭＲX2，ＭＲY1，ＭＲY2が配される。ＭＲセン
サＭＲX1，ＭＲX2はＸ軸方向検出用とされ、それぞれが
対向する位置となるギャップＧ1 ，Ｇ3 に配置される。
またＭＲセンサＭＲY1，ＭＲY2はＹ軸方向検出用とさ
れ、それぞれが対向する位置となるギャップＧ2 ，Ｇ4
に配置される。各ＭＲセンサＭＲX1，ＭＲX2，ＭＲY1，
ＭＲY2は、定電位の電源電圧ＶCCとグランドＧＮＤに接
続されている。そして各ＭＲセンサＭＲX1，ＭＲX2，Ｍ
ＲY1，ＭＲY2からはその抵抗体中点位置から信号Ｘ1 ，
Ｘ2 ，Ｙ1 ，Ｙ2 が取り出されるように構成されてい
る。
4 には励磁用コイルＣが巻装されており、これによって
ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 には図中Ｈｂとして示
す方向にバイアス磁界が発生されるようになされてい
る。ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 おいては、バイア
ス磁界Ｈｂと直角の状態にＭＲ（磁気抵抗効果）センサ
ＭＲX1，ＭＲX2，ＭＲY1，ＭＲY2が配される。ＭＲセン
サＭＲX1，ＭＲX2はＸ軸方向検出用とされ、それぞれが
対向する位置となるギャップＧ1 ，Ｇ3 に配置される。
またＭＲセンサＭＲY1，ＭＲY2はＹ軸方向検出用とさ
れ、それぞれが対向する位置となるギャップＧ2 ，Ｇ4
に配置される。各ＭＲセンサＭＲX1，ＭＲX2，ＭＲY1，
ＭＲY2は、定電位の電源電圧ＶCCとグランドＧＮＤに接
続されている。そして各ＭＲセンサＭＲX1，ＭＲX2，Ｍ
ＲY1，ＭＲY2からはその抵抗体中点位置から信号Ｘ1 ，
Ｘ2 ，Ｙ1 ，Ｙ2 が取り出されるように構成されてい
る。
【００１８】この磁方位センサの等価回路が図９に示さ
れる。この等価回路において、抵抗ＲX11 ，ＲX12 はＭ
ＲセンサＭＲX1としての抵抗成分に相当し、抵抗Ｒ
X21 ，ＲX22 はＭＲセンサＭＲX2としての抵抗成分に相
当する。また抵抗ＲY11 ，ＲY12 はＭＲセンサＭＲY1と
しての抵抗成分に相当し、抵抗ＲY21 ，ＲY22 はＭＲセ
ンサＭＲY2としての抵抗成分に相当する。
れる。この等価回路において、抵抗ＲX11 ，ＲX12 はＭ
ＲセンサＭＲX1としての抵抗成分に相当し、抵抗Ｒ
X21 ，ＲX22 はＭＲセンサＭＲX2としての抵抗成分に相
当する。また抵抗ＲY11 ，ＲY12 はＭＲセンサＭＲY1と
しての抵抗成分に相当し、抵抗ＲY21 ，ＲY22 はＭＲセ
ンサＭＲY2としての抵抗成分に相当する。
【００１９】まずＸ軸に関しては、図に示すようにＭＲ
センサＭＲX1となる抵抗ＲX11 に対して矢印方向にバイ
アス磁界Ｈｂが印加され、またＭＲセンサＭＲX2となる
抵抗ＲX21 に対しては、矢印で示すように方位として１
８０°異なるバイアス磁界−Ｈｂが印加される。同様に
Ｙ軸に関しては、ＭＲセンサＭＲY1となる抵抗ＲY11 に
対して矢印方向にバイアス磁界Ｈｂが印加され、またＭ
ＲセンサＭＲY2となる抵抗ＲY21 に対しては、矢印で示
すように方位として１８０°異なるバイアス磁界−Ｈｂ
が印加される。Ｘ軸検出用のＭＲセンサＭＲX1，ＭＲX2
と、Ｙ軸検出用のＭＲセンサＭＲY1，ＭＲY2に対するバ
イアス磁界Ｈｂ（及び−Ｈｂ）の向きは、それぞれ９０
°異なるものとなっている。
センサＭＲX1となる抵抗ＲX11 に対して矢印方向にバイ
アス磁界Ｈｂが印加され、またＭＲセンサＭＲX2となる
抵抗ＲX21 に対しては、矢印で示すように方位として１
８０°異なるバイアス磁界−Ｈｂが印加される。同様に
Ｙ軸に関しては、ＭＲセンサＭＲY1となる抵抗ＲY11 に
対して矢印方向にバイアス磁界Ｈｂが印加され、またＭ
ＲセンサＭＲY2となる抵抗ＲY21 に対しては、矢印で示
すように方位として１８０°異なるバイアス磁界−Ｈｂ
が印加される。Ｘ軸検出用のＭＲセンサＭＲX1，ＭＲX2
と、Ｙ軸検出用のＭＲセンサＭＲY1，ＭＲY2に対するバ
イアス磁界Ｈｂ（及び−Ｈｂ）の向きは、それぞれ９０
°異なるものとなっている。
【００２０】Ｘ軸検出動作としては、ＭＲセンサＭＲX1
からの信号Ｘ1 とＭＲセンサＭＲX2からの信号Ｘ2 が差
動アンプＡX に供給され、その差動アンプＡX の出力
が、いわゆるＸ軸検出出力となる。またＹ軸検出動作と
しては、ＭＲセンサＭＲY1からの信号Ｙ1 とＭＲセンサ
ＭＲY2からの信号Ｙ2 が差動アンプＡY に供給され、そ
の差動アンプＡY の出力が、いわゆるＹ軸検出出力とな
る。
からの信号Ｘ1 とＭＲセンサＭＲX2からの信号Ｘ2 が差
動アンプＡX に供給され、その差動アンプＡX の出力
が、いわゆるＸ軸検出出力となる。またＹ軸検出動作と
しては、ＭＲセンサＭＲY1からの信号Ｙ1 とＭＲセンサ
ＭＲY2からの信号Ｙ2 が差動アンプＡY に供給され、そ
の差動アンプＡY の出力が、いわゆるＹ軸検出出力とな
る。
【００２１】このような構成において、ＭＲセンサＭＲ
X1，ＭＲX2，ＭＲY1，ＭＲY2は、磁界の強度により抵抗
値が変化する磁気抵抗効果を備えているため、図８のよ
うに或る方向から地磁気ＨE が印加されると、その地磁
気ＨE の印加方向に応じた値として各ＭＲセンサＭ
ＲX1，ＭＲX2，ＭＲY1，ＭＲY2から信号Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｙ
1，Ｙ2 が得られ、この信号Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｙ1 ，Ｙ2 か
ら、地磁気の方位に応じたＸ軸検出出力、Ｙ軸検出出力
が得られるものである。また、地磁気は例えば 0.3ガウ
ス程度の弱いものであるため、単にＭＲセンサＭＲX1，
ＭＲX2，ＭＲY1，ＭＲY2のみでは良好な検出動作が実行
できないが、この地磁気センサでは強磁性体コアＴ1 ，
Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 で 0.3ガウス程度の地磁気を検出し、
交流バイアス磁界ＨｂとしてＭＲセンサＭＲX1，Ｍ
ＲX2，ＭＲY1，ＭＲY2に伝えるようにしているため、良
好な検出動作が可能となっている。
X1，ＭＲX2，ＭＲY1，ＭＲY2は、磁界の強度により抵抗
値が変化する磁気抵抗効果を備えているため、図８のよ
うに或る方向から地磁気ＨE が印加されると、その地磁
気ＨE の印加方向に応じた値として各ＭＲセンサＭ
ＲX1，ＭＲX2，ＭＲY1，ＭＲY2から信号Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｙ
1，Ｙ2 が得られ、この信号Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｙ1 ，Ｙ2 か
ら、地磁気の方位に応じたＸ軸検出出力、Ｙ軸検出出力
が得られるものである。また、地磁気は例えば 0.3ガウ
ス程度の弱いものであるため、単にＭＲセンサＭＲX1，
ＭＲX2，ＭＲY1，ＭＲY2のみでは良好な検出動作が実行
できないが、この地磁気センサでは強磁性体コアＴ1 ，
Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 で 0.3ガウス程度の地磁気を検出し、
交流バイアス磁界ＨｂとしてＭＲセンサＭＲX1，Ｍ
ＲX2，ＭＲY1，ＭＲY2に伝えるようにしているため、良
好な検出動作が可能となっている。
【００２２】図１０でＭＲセンサＭＲX1，ＭＲX2，ＭＲ
Y1，ＭＲY2の特性及びＸ軸検出出力、Ｙ軸検出出力を得
るための動作原理を説明する。図１０の横軸はＭＲセン
サに垂直に加わる磁界の強さを示し、また縦軸はＭＲセ
ンサの抵抗値の変化、及びＭＲセンサに直流電流を流し
た場合の出力される信号（Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｙ1 ，Ｙ2 ）の
出力電圧を示している。
Y1，ＭＲY2の特性及びＸ軸検出出力、Ｙ軸検出出力を得
るための動作原理を説明する。図１０の横軸はＭＲセン
サに垂直に加わる磁界の強さを示し、また縦軸はＭＲセ
ンサの抵抗値の変化、及びＭＲセンサに直流電流を流し
た場合の出力される信号（Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｙ1 ，Ｙ2 ）の
出力電圧を示している。
【００２３】ＭＲセンサの抵抗値は、図示するように磁
界ゼロで最大となり、磁界が大きくなるに従って図示す
るカーブで抵抗値が下がっていく。このようなＭＲセン
サにおける出力のＳ／Ｎ及び歪率向上のためにはバイア
ス磁界Ｈｂが必要になる。このバイアス磁界Ｈｂは、上
述したように強磁性体コアＴ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 に励
磁用コイルＣを巻装し、これにバイアス電流を流すこと
で与えられるものである。
界ゼロで最大となり、磁界が大きくなるに従って図示す
るカーブで抵抗値が下がっていく。このようなＭＲセン
サにおける出力のＳ／Ｎ及び歪率向上のためにはバイア
ス磁界Ｈｂが必要になる。このバイアス磁界Ｈｂは、上
述したように強磁性体コアＴ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 に励
磁用コイルＣを巻装し、これにバイアス電流を流すこと
で与えられるものである。
【００２４】Ｘ軸用のＭＲセンサＭＲX1，ＭＲX2を例に
あげてＸ軸検出出力動作を説明する。上記のとおりＭＲ
センサＭＲX1に印加されるバイアス磁界方向とＭＲセン
サＭＲX2に印加されるバイアス磁界方向とは互いに１８
０°反転している。ここで、地磁気ＨE が印加される
と、ＭＲセンサＭＲX1，ＭＲX2に加わる磁界の強さは次
のようになる。 ＭＲセンサＭＲX1 ： Ｈｂ＋ＨE ＭＲセンサＭＲX2 ： −Ｈｂ＋ＨE
あげてＸ軸検出出力動作を説明する。上記のとおりＭＲ
センサＭＲX1に印加されるバイアス磁界方向とＭＲセン
サＭＲX2に印加されるバイアス磁界方向とは互いに１８
０°反転している。ここで、地磁気ＨE が印加される
と、ＭＲセンサＭＲX1，ＭＲX2に加わる磁界の強さは次
のようになる。 ＭＲセンサＭＲX1 ： Ｈｂ＋ＨE ＭＲセンサＭＲX2 ： −Ｈｂ＋ＨE
【００２５】従って交流バイアス磁界Ｈｂを印加する
と、ＭＲセンサＭＲX1に印加される磁界は図１０ので
示すように変化し、これによってＭＲセンサＭＲX1から
の信号Ｘ1 としては図中として示すような電圧変化が
出力される。またＭＲセンサＭＲX2に印加される磁界は
図１０ので示すように変化し、これによってＭＲセン
サＭＲX2からの信号Ｘ2 としては図中として示すよう
な電圧変化が出力される。この信号Ｘ1 （線）と信号
Ｘ2 （線）の出力差Ｌは、即ち図９における差動アン
プＡX の出力として得られ、これがＸ軸検出出力となる
ものである。Ｙ軸についても同様の動作でＹ軸検出出力
が取り出される。
と、ＭＲセンサＭＲX1に印加される磁界は図１０ので
示すように変化し、これによってＭＲセンサＭＲX1から
の信号Ｘ1 としては図中として示すような電圧変化が
出力される。またＭＲセンサＭＲX2に印加される磁界は
図１０ので示すように変化し、これによってＭＲセン
サＭＲX2からの信号Ｘ2 としては図中として示すよう
な電圧変化が出力される。この信号Ｘ1 （線）と信号
Ｘ2 （線）の出力差Ｌは、即ち図９における差動アン
プＡX の出力として得られ、これがＸ軸検出出力となる
ものである。Ｙ軸についても同様の動作でＹ軸検出出力
が取り出される。
【００２６】これらの差動信号としてのＸ軸検出出力，
Ｙ軸検出出力は、地磁気ＨE の方位により変化し、それ
ぞれＨE ｓｉｎθ、ＨE ｃｏｓθに比例する。従って、
横軸に方位θをとって出力電位をプロットすると、Ｘ出
力及びＹ出力は図１１のようになり、このＸ出力及びＹ
出力から地磁気ＨE に対する方位θを算出できる。
Ｙ軸検出出力は、地磁気ＨE の方位により変化し、それ
ぞれＨE ｓｉｎθ、ＨE ｃｏｓθに比例する。従って、
横軸に方位θをとって出力電位をプロットすると、Ｘ出
力及びＹ出力は図１１のようになり、このＸ出力及びＹ
出力から地磁気ＨE に対する方位θを算出できる。
【００２７】即ち、Ｘ出力とＹ出力の比Ｘ／Ｙは、これ
らがＨE ｓｉｎθ、ＨE ｃｏｓθに比例することから、
ｓｉｎθ／ｃｏｓθで表わすことができ、従って、 Ｘ／Ｙ＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθ とできる。このため方位θは θ＝ｔａｎ-1（Ｘ／Ｙ） （ただし、０°≦θ≦１８０°のときＸ≧０，１８°＜
θ＜３６０°のときＸ＜０である）として、地磁気ＨE
の方位θを算出できる。
らがＨE ｓｉｎθ、ＨE ｃｏｓθに比例することから、
ｓｉｎθ／ｃｏｓθで表わすことができ、従って、 Ｘ／Ｙ＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθ とできる。このため方位θは θ＝ｔａｎ-1（Ｘ／Ｙ） （ただし、０°≦θ≦１８０°のときＸ≧０，１８°＜
θ＜３６０°のときＸ＜０である）として、地磁気ＨE
の方位θを算出できる。
【００２８】２次元の地磁気センサから方位を求める方
式は以上のとおりであるが、このように求められる方位
は、測定時に地磁気センサが水平状態に無ければ正確な
ものとはならない。以下説明する本実施例では、地磁気
センサが水平状態になくても誤差のない方位測定を実現
するものであるが、このためにはＸ軸，Ｙ軸に加えてＸ
Ｙ座標と垂直となるＺ軸での地磁気（測定平面から９０
°下向き方向への地磁気成分）を求めることが必要にな
る。つまり３次元地磁気センサを用いるようにしてい
る。この３次元地磁気センサは、例えば上述した２次元
地磁気センサを２単位もしくは３単位用意して、地磁気
検出方向としてＸ，Ｙ，Ｚ軸各方向の検出を行なうこと
ができるように配置するのみで実現できる。なお、上記
の２次元地磁気センサはかなり小型のセンサ素子となる
ため、これを２単位直交方向に配置しても大型なセンサ
部とはならない。
式は以上のとおりであるが、このように求められる方位
は、測定時に地磁気センサが水平状態に無ければ正確な
ものとはならない。以下説明する本実施例では、地磁気
センサが水平状態になくても誤差のない方位測定を実現
するものであるが、このためにはＸ軸，Ｙ軸に加えてＸ
Ｙ座標と垂直となるＺ軸での地磁気（測定平面から９０
°下向き方向への地磁気成分）を求めることが必要にな
る。つまり３次元地磁気センサを用いるようにしてい
る。この３次元地磁気センサは、例えば上述した２次元
地磁気センサを２単位もしくは３単位用意して、地磁気
検出方向としてＸ，Ｙ，Ｚ軸各方向の検出を行なうこと
ができるように配置するのみで実現できる。なお、上記
の２次元地磁気センサはかなり小型のセンサ素子となる
ため、これを２単位直交方向に配置しても大型なセンサ
部とはならない。
【００２９】［第１の実施例］例えば以上のような地磁
気センサを２単位用いて３次元地磁気センサを構成し、
その３次元地磁気センサを用いた電子コンパスとなる、
本発明の第１の実施例を図１で説明する。この電子コン
パスは、地磁気センサ部１、磁方位算出部２、方位表示
部４、傾斜センサ部１１、傾斜演算部１２から構成され
る。
気センサを２単位用いて３次元地磁気センサを構成し、
その３次元地磁気センサを用いた電子コンパスとなる、
本発明の第１の実施例を図１で説明する。この電子コン
パスは、地磁気センサ部１、磁方位算出部２、方位表示
部４、傾斜センサ部１１、傾斜演算部１２から構成され
る。
【００３０】地磁気センサ部１は、３次元の観測座標
（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）についての地磁気検出を行なう地
磁気センサとされるもので、地磁気ＨE に応じたＸ出
力、Ｙ出力、及びその観測座標系における地磁気の垂直
下方向き成分であるＺ出力を行なう。このＸ出力、Ｙ出
力，Ｚ出力は磁方位算出部２に供給され、地磁気ＨE の
方位θが算出される。即ち基本的には、上記のθ＝ｔａ
ｎ-1（Ｘ／Ｙ）の演算がなされることによって磁方位θ
ｍｇが算出され、方位表示部４に供給されて方位が表示
されることになる。
（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）についての地磁気検出を行なう地
磁気センサとされるもので、地磁気ＨE に応じたＸ出
力、Ｙ出力、及びその観測座標系における地磁気の垂直
下方向き成分であるＺ出力を行なう。このＸ出力、Ｙ出
力，Ｚ出力は磁方位算出部２に供給され、地磁気ＨE の
方位θが算出される。即ち基本的には、上記のθ＝ｔａ
ｎ-1（Ｘ／Ｙ）の演算がなされることによって磁方位θ
ｍｇが算出され、方位表示部４に供給されて方位が表示
されることになる。
【００３１】ただし、磁方位算出部２には傾斜演算部１
２で算出された傾斜量と、地磁気センサ部からのＺ出力
によって、算出された磁方位に対する補正演算が行なわ
れるものとなっている。つまり、磁方位算出部２から出
力される磁方位θｍｇは、たとえ水平状態で測定されな
かった場合でも、それによる誤差は生じていない磁方位
θｍｇとなっているものである。
２で算出された傾斜量と、地磁気センサ部からのＺ出力
によって、算出された磁方位に対する補正演算が行なわ
れるものとなっている。つまり、磁方位算出部２から出
力される磁方位θｍｇは、たとえ水平状態で測定されな
かった場合でも、それによる誤差は生じていない磁方位
θｍｇとなっているものである。
【００３２】傾斜センサ部１１は、例えば導電性の液体
を封入した容器内に複数の電極を設け、傾きに応じて液
体が接する電極が変化するようにし、傾斜量に応じた電
圧が得られるような構成などで実現できる。また例えば
円筒形状の容器内を球体が重力方向に移動するように
し、球体が接する電極位置により傾き量に応じた信号が
得られるようにしてもよい。もちろんこれ以外にも各種
の検出機構が考えられる。
を封入した容器内に複数の電極を設け、傾きに応じて液
体が接する電極が変化するようにし、傾斜量に応じた電
圧が得られるような構成などで実現できる。また例えば
円筒形状の容器内を球体が重力方向に移動するように
し、球体が接する電極位置により傾き量に応じた信号が
得られるようにしてもよい。もちろんこれ以外にも各種
の検出機構が考えられる。
【００３３】この傾斜センサ部１１からの検出信号は傾
斜演算部１２に供給される。そして、傾斜演算部１２は
検出信号から、現在の傾斜量を算出することになる。出
力する傾斜量としては、地磁気センサ部１の観測座標系
のＸ軸と水平面との間に生じている傾斜角度αと、観測
座標系のＹ軸と水平面との間に生じている傾斜角度βと
している。
斜演算部１２に供給される。そして、傾斜演算部１２は
検出信号から、現在の傾斜量を算出することになる。出
力する傾斜量としては、地磁気センサ部１の観測座標系
のＸ軸と水平面との間に生じている傾斜角度αと、観測
座標系のＹ軸と水平面との間に生じている傾斜角度βと
している。
【００３４】磁方位算出部２はこのように、地磁気セン
サ部１からの信号Ｘ，Ｙ，Ｚとともに、傾斜演算部から
の傾斜角度α，βを用いて、測定が非水平状態で行なわ
れたとしても、それによる誤差のない磁方位θｍｇを算
出することになる。この磁方位θｍｇの算出動作は次の
ように行なわれる。
サ部１からの信号Ｘ，Ｙ，Ｚとともに、傾斜演算部から
の傾斜角度α，βを用いて、測定が非水平状態で行なわ
れたとしても、それによる誤差のない磁方位θｍｇを算
出することになる。この磁方位θｍｇの算出動作は次の
ように行なわれる。
【００３５】水平から傾いた状態での方位の補正原理
は、観測座標系のＸ軸／Ｙ軸を、それぞれの軸と水平面
のなす角度α，βを用いて水平面に座標変換することに
よる。この座標変換された状態のＸ軸をＸ’軸とする
と、このＸ’軸と地磁気ベクトルとの成す角度が、傾き
を補正した方位を示すことになる。測定座標系のＸＹ平
面を水平面に座標変換する手順は次のとおりである。
は、観測座標系のＸ軸／Ｙ軸を、それぞれの軸と水平面
のなす角度α，βを用いて水平面に座標変換することに
よる。この座標変換された状態のＸ軸をＸ’軸とする
と、このＸ’軸と地磁気ベクトルとの成す角度が、傾き
を補正した方位を示すことになる。測定座標系のＸＹ平
面を水平面に座標変換する手順は次のとおりである。
【００３６】まず、地磁気ベクトルを地球に固定された
絶対座標系が（ｘ，ｙ，ｚ）、地磁気センサ部１による
観測座標系が（Ｘ，Ｙ，Ｚ）であるとする。Ｘ軸の回り
にα回転させる座標変換によって、Ｙ軸を水平面（ｘｙ
平面）にうつすと、観測座標系で測定された測定ベクト
ル（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、（Ｘ''，Ｙ''，Ｚ''）となり、こ
れは次の（数１）で表わされる。
絶対座標系が（ｘ，ｙ，ｚ）、地磁気センサ部１による
観測座標系が（Ｘ，Ｙ，Ｚ）であるとする。Ｘ軸の回り
にα回転させる座標変換によって、Ｙ軸を水平面（ｘｙ
平面）にうつすと、観測座標系で測定された測定ベクト
ル（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、（Ｘ''，Ｙ''，Ｚ''）となり、こ
れは次の（数１）で表わされる。
【数１】
【００３７】次にＹ軸の回りにβ回転させ、Ｘ軸を水平
面に移すと、座標系（Ｘ''，Ｙ''，Ｚ''）は座標系
（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）となり、これは次の（数２）で表
わされる。
面に移すと、座標系（Ｘ''，Ｙ''，Ｚ''）は座標系
（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）となり、これは次の（数２）で表
わされる。
【数２】 従って上記（数１）（数２）を用いると、
【数３】 が成立する。
【００３８】そして観測座標系でのＸ，Ｙ，Ｚの値は、
地磁気センサ部１から供給される値であるため、地磁気
センサ部１からのＸ，Ｙ，Ｚの値を（数３）に代入する
ことで、ＸＹ軸が水平面に座標変換された測定ベクトル
Ｘ’，Ｙ’が計算できることになる。
地磁気センサ部１から供給される値であるため、地磁気
センサ部１からのＸ，Ｙ，Ｚの値を（数３）に代入する
ことで、ＸＹ軸が水平面に座標変換された測定ベクトル
Ｘ’，Ｙ’が計算できることになる。
【００３９】ここで最終的に、絶対座標系の水平面内で
の地磁気ベクトル成分と、測定されたＸの値（信号Ｘ）
を水平面に座標変換したＸ’の成す角、即ち磁方位θｍ
ｇは、Ｘ’，Ｙ’の値より次の（数４）で求められる。
の地磁気ベクトル成分と、測定されたＸの値（信号Ｘ）
を水平面に座標変換したＸ’の成す角、即ち磁方位θｍ
ｇは、Ｘ’，Ｙ’の値より次の（数４）で求められる。
【数４】 （ただし、０°≦θｍｇ≦９０°の場合。それ以外は条
件分けが必要）
件分けが必要）
【００４０】つまり本実施例では、角度α，βが傾斜演
算部１２から供給され、また地磁気センサ部１から観測
座標系での３次元の地磁気成分の値として出力Ｘ，Ｙ，
Ｚが供給されることから、磁方位算出部２において上記
演算処理が可能となり、従って傾斜状態による誤差を補
正した磁方位θｍｇが算出できることが理解される。
算部１２から供給され、また地磁気センサ部１から観測
座標系での３次元の地磁気成分の値として出力Ｘ，Ｙ，
Ｚが供給されることから、磁方位算出部２において上記
演算処理が可能となり、従って傾斜状態による誤差を補
正した磁方位θｍｇが算出できることが理解される。
【００４１】このように本実施例では、磁方位算出部２
によって傾斜状態による誤差を補正した磁方位θｍｇが
得られ、これが方位表示部４で表示されるため、この電
子コンパスを用いて測定する場合には水平状態とする必
要はなくなり、つまり測定者が測定時の水平状態に気を
つかったり、もしくは測定後に非水平状態の計測値から
の補正計算を行なう必要はなくなり、容易に方位計測を
行なうことができることになる。
によって傾斜状態による誤差を補正した磁方位θｍｇが
得られ、これが方位表示部４で表示されるため、この電
子コンパスを用いて測定する場合には水平状態とする必
要はなくなり、つまり測定者が測定時の水平状態に気を
つかったり、もしくは測定後に非水平状態の計測値から
の補正計算を行なう必要はなくなり、容易に方位計測を
行なうことができることになる。
【００４２】［第２の実施例］本発明の第２の実施例と
なる電子コンパスの構成を図２に示す。なお、以下の各
実施例の説明において、説明済の実施例と同一の構成要
素については同一符号を付し、重複説明を省略する。こ
の実施例は第１の実施例の構成に加えて偏角値入力部
５、真方位算出部３を備えるもので、これによって非水
平状態による測定誤差の解消だけでなく、偏角による測
定誤差を解消し、地図上の方位と一致する真方位を計測
できるようにするものである。
なる電子コンパスの構成を図２に示す。なお、以下の各
実施例の説明において、説明済の実施例と同一の構成要
素については同一符号を付し、重複説明を省略する。こ
の実施例は第１の実施例の構成に加えて偏角値入力部
５、真方位算出部３を備えるもので、これによって非水
平状態による測定誤差の解消だけでなく、偏角による測
定誤差を解消し、地図上の方位と一致する真方位を計測
できるようにするものである。
【００４３】偏角値入力部５は例えば数値を入力するこ
とができる操作入力キーを備えており、ユーザーが偏角
値Ｄを入力できるようにされている。つまり、ユーザー
は使用時に、その使用地域における偏角値Ｄを入力する
ことになる。また、磁方位算出部２からは、上記第１の
実施例で説明したように水平方向の傾斜状態に基づく補
正がなされた磁方位θｍｇが出力されるが、この磁方位
θｍｇは真方位算出部３に供給される。さらに、偏角値
入力部５からの偏角値Ｄも真方位算出部３に供給される
ことになる。真方位算出部３では、供給された磁方位θ
ｍｇと偏角値Ｄから真方位θｔｒを算出し、それを方位
表示部４に供給する。
とができる操作入力キーを備えており、ユーザーが偏角
値Ｄを入力できるようにされている。つまり、ユーザー
は使用時に、その使用地域における偏角値Ｄを入力する
ことになる。また、磁方位算出部２からは、上記第１の
実施例で説明したように水平方向の傾斜状態に基づく補
正がなされた磁方位θｍｇが出力されるが、この磁方位
θｍｇは真方位算出部３に供給される。さらに、偏角値
入力部５からの偏角値Ｄも真方位算出部３に供給される
ことになる。真方位算出部３では、供給された磁方位θ
ｍｇと偏角値Ｄから真方位θｔｒを算出し、それを方位
表示部４に供給する。
【００４４】偏角とは真方位θｔｒと磁方位θｍｇの差
であり、その関係は例えば図７のようになる。いま地図
上の北をＮｔｒ、磁方位としての北をＮｍｇとし、当該
電子コンパスで図中の目的方向について計測すると、磁
方位算出部２で算出される磁方位θｍｇとして７０°と
いう値が得られたとする。そして、その測定地域では、
偏角Ｄは−６°であったとすると、地図に合致する方位
となる真方位θｔｒは７０°に対して偏角−６°を加え
た値である６４°となる。
であり、その関係は例えば図７のようになる。いま地図
上の北をＮｔｒ、磁方位としての北をＮｍｇとし、当該
電子コンパスで図中の目的方向について計測すると、磁
方位算出部２で算出される磁方位θｍｇとして７０°と
いう値が得られたとする。そして、その測定地域では、
偏角Ｄは−６°であったとすると、地図に合致する方位
となる真方位θｔｒは７０°に対して偏角−６°を加え
た値である６４°となる。
【００４５】真方位算出部３では、磁方位θｍｇと偏角
値Ｄが入力されることになるが、図７から理解されるよ
うに、磁方位θｍｇと偏角値Ｄを加算することで真方位
θｔｒを得ることができる。そして真方位算出部３で算
出された真方位θｔｒは方位表示部４に供給され、ユー
ザーに提示されることになる。例えば図９の例でいえ
ば、測定時に６４°という真方位が表示される。
値Ｄが入力されることになるが、図７から理解されるよ
うに、磁方位θｍｇと偏角値Ｄを加算することで真方位
θｔｒを得ることができる。そして真方位算出部３で算
出された真方位θｔｒは方位表示部４に供給され、ユー
ザーに提示されることになる。例えば図９の例でいえ
ば、測定時に６４°という真方位が表示される。
【００４６】このように本実施例ではユーザーはその測
定地域における偏角値Ｄを入力しておけば、測定結果は
真方位θｔｒとして表示されるため、従来のように表示
された値から偏角値分を自分で計算して地図と照合する
などの煩雑な作業は不要となる。もちろん第１の実施例
と同様に非水平状態で計測を行なっても、誤差は補正さ
れているため、この実施例の電子コンパスにより測定す
れば、測定者は水平補正作業と偏角補正作業の両方が不
要になるものである。
定地域における偏角値Ｄを入力しておけば、測定結果は
真方位θｔｒとして表示されるため、従来のように表示
された値から偏角値分を自分で計算して地図と照合する
などの煩雑な作業は不要となる。もちろん第１の実施例
と同様に非水平状態で計測を行なっても、誤差は補正さ
れているため、この実施例の電子コンパスにより測定す
れば、測定者は水平補正作業と偏角補正作業の両方が不
要になるものである。
【００４７】なお、この実施例では偏角値Ｄをユーザー
が入力するようにしているが、必ずしも測定毎に入力す
るように構成する必要はなく、偏角値入力部５にメモリ
を配置しておき、ユーザーが１度偏角値Ｄを入力した
ら、それを記憶して、以降はその記憶された偏角値Ｄを
真方位算出部３に供給するようにしてもよい。例えば日
本国内等のみなどの特定地域で使用する場合は、殆ど偏
角値Ｄの差はないため、このようにすることで実際の使
用時におけるユーザーの入力の手間はなくなる。また、
偏角値Ｄの異なる地域で使用する場合には、そのときに
応じて再入力できるようにすれば、ワールドワイドに用
いることができる。
が入力するようにしているが、必ずしも測定毎に入力す
るように構成する必要はなく、偏角値入力部５にメモリ
を配置しておき、ユーザーが１度偏角値Ｄを入力した
ら、それを記憶して、以降はその記憶された偏角値Ｄを
真方位算出部３に供給するようにしてもよい。例えば日
本国内等のみなどの特定地域で使用する場合は、殆ど偏
角値Ｄの差はないため、このようにすることで実際の使
用時におけるユーザーの入力の手間はなくなる。また、
偏角値Ｄの異なる地域で使用する場合には、そのときに
応じて再入力できるようにすれば、ワールドワイドに用
いることができる。
【００４８】［第３の実施例］本発明の第３の実施例と
なる電子コンパスの構成を図３に示す。この実施例は第
２の実施例と異なり、ユーザーが偏角値Ｄを入力する必
要をなくしたものである。
なる電子コンパスの構成を図３に示す。この実施例は第
２の実施例と異なり、ユーザーが偏角値Ｄを入力する必
要をなくしたものである。
【００４９】この場合、ユーザーの操作部として、緯度
／経度入力部６が設けられ、ユーザーは方位測定時にそ
の地点での緯度／経度を入力することになる。入力され
た緯度／経度の値はメモリ制御部７に送られる。メモリ
制御部７は緯度／経度の値に対応する偏角値Ｄを記憶部
８において検索し、読み出された偏角値Ｄを真方位算出
部３に供給することになる。
／経度入力部６が設けられ、ユーザーは方位測定時にそ
の地点での緯度／経度を入力することになる。入力され
た緯度／経度の値はメモリ制御部７に送られる。メモリ
制御部７は緯度／経度の値に対応する偏角値Ｄを記憶部
８において検索し、読み出された偏角値Ｄを真方位算出
部３に供給することになる。
【００５０】この場合記憶部８は、例えばＲＯＭ又はＲ
ＡＭのメモリ素子として構成され、世界各地における緯
度／経度に対応した偏角値Ｄを、いわゆるメモリーテー
ブルとして保持している。このため緯度／経度が入力さ
れたら、それに対応する偏角値Ｄを読み出すことがで
き、ユーザーが偏角値Ｄを入力する必要はなくなる。
ＡＭのメモリ素子として構成され、世界各地における緯
度／経度に対応した偏角値Ｄを、いわゆるメモリーテー
ブルとして保持している。このため緯度／経度が入力さ
れたら、それに対応する偏角値Ｄを読み出すことがで
き、ユーザーが偏角値Ｄを入力する必要はなくなる。
【００５１】そしてこのように偏角値Ｄが得られるこ
と、及び地磁気センサ部１が３次元地磁気センサとして
構成されていることで、磁方位算出部２では非水平状態
での測定による誤差が補正された磁方位θｍｇが得ら
れ、さらに真方位算出部３で真方位θｔｒが算出され、
方位表示部４で表示されることになる。この実施例で
は、傾斜状態による誤差の発生や、偏角、真方位、磁方
位といった知識のないユーザーでも、緯度／経度を入力
することのみで正確な測定ができるようになる。
と、及び地磁気センサ部１が３次元地磁気センサとして
構成されていることで、磁方位算出部２では非水平状態
での測定による誤差が補正された磁方位θｍｇが得ら
れ、さらに真方位算出部３で真方位θｔｒが算出され、
方位表示部４で表示されることになる。この実施例で
は、傾斜状態による誤差の発生や、偏角、真方位、磁方
位といった知識のないユーザーでも、緯度／経度を入力
することのみで正確な測定ができるようになる。
【００５２】なお、この実施例の変形例として、緯度／
経度を入力するのではなく、例えば地名を入力するよう
にすることも考えられる。つまり、記憶部８に地名に対
応させて偏角値Ｄを記憶させておけばよい。また記憶部
８は、固体メモリ素子を用いる必要はなく、例えばＣＤ
−ＲＯＭなどのメディアを用いるような形態でもよい。
経度を入力するのではなく、例えば地名を入力するよう
にすることも考えられる。つまり、記憶部８に地名に対
応させて偏角値Ｄを記憶させておけばよい。また記憶部
８は、固体メモリ素子を用いる必要はなく、例えばＣＤ
−ＲＯＭなどのメディアを用いるような形態でもよい。
【００５３】［第４の実施例］図４に第４の実施例とな
る電子コンパスの構成を示す。この実施例は上記第３の
実施例における緯度／経度測定部６を、測位装置部１０
に置き換えた構成となっている。
る電子コンパスの構成を示す。この実施例は上記第３の
実施例における緯度／経度測定部６を、測位装置部１０
に置き換えた構成となっている。
【００５４】測位装置部１０としては、例えばＧＰＳ
（グローバルポジショニングシステム）などとして知ら
れている機器を用いて実現できる。ＧＰＳとは公知のと
おり、人工衛星からの信号をＧＰＳアンテナで受信し、
その受信信号から現在位置としての緯度／経度を判別す
るシステムである。
（グローバルポジショニングシステム）などとして知ら
れている機器を用いて実現できる。ＧＰＳとは公知のと
おり、人工衛星からの信号をＧＰＳアンテナで受信し、
その受信信号から現在位置としての緯度／経度を判別す
るシステムである。
【００５５】即ちこの実施例ではユーザーが緯度／経度
を入力しなくても、測位装置部１０によって自動的に現
在の緯度／経度を判別し、これをメモリ制御部７に供給
する。そしてメモリ制御部７は供給された緯度／経度の
値に対応する偏角値Ｄを記憶部８から読み出し、真方位
算出部３に供給する。磁方位算出部２では地磁気センサ
部１から供給される出力Ｘ，Ｙ，Ｚにより非水平状態で
の測定による誤差が補正された磁方位θｍｇを得、さら
に真方位算出部３で真方位θｔｒが算出され、方位表示
部４で表示されることになる。つまりこの実施例では、
ユーザーは測定時に何も入力しなくても、正確な真方位
を測定できるようになる。
を入力しなくても、測位装置部１０によって自動的に現
在の緯度／経度を判別し、これをメモリ制御部７に供給
する。そしてメモリ制御部７は供給された緯度／経度の
値に対応する偏角値Ｄを記憶部８から読み出し、真方位
算出部３に供給する。磁方位算出部２では地磁気センサ
部１から供給される出力Ｘ，Ｙ，Ｚにより非水平状態で
の測定による誤差が補正された磁方位θｍｇを得、さら
に真方位算出部３で真方位θｔｒが算出され、方位表示
部４で表示されることになる。つまりこの実施例では、
ユーザーは測定時に何も入力しなくても、正確な真方位
を測定できるようになる。
【００５６】［第５の実施例］図５に第５の実施例を示
す。この実施例では上記第３の実施例と同様に、ユーザ
ーの操作部として、緯度／経度入力部６が設けられ、ユ
ーザーは方位測定時にその地点での緯度／経度を入力す
ることになる。そして入力された緯度／経度の値は偏角
値演算部９に送られる。偏角値演算部９は緯度／経度の
値に対応する偏角値Ｄを算出し、算出した偏角値Ｄを真
方位算出部３に供給することになる。
す。この実施例では上記第３の実施例と同様に、ユーザ
ーの操作部として、緯度／経度入力部６が設けられ、ユ
ーザーは方位測定時にその地点での緯度／経度を入力す
ることになる。そして入力された緯度／経度の値は偏角
値演算部９に送られる。偏角値演算部９は緯度／経度の
値に対応する偏角値Ｄを算出し、算出した偏角値Ｄを真
方位算出部３に供給することになる。
【００５７】そして磁方位算出部２では地磁気センサ部
１から供給される出力Ｘ，Ｙ，Ｚにより非水平状態での
測定による誤差が補正された磁方位θｍｇが得られ、さ
らに真方位算出部３では偏角値Ｄと磁方位θｍｇから真
方位θｔｒが算出され、その真方位θｔｒが方位表示部
４で表示されることになる。つまりこの実施例でも、ユ
ーザーが緯度／経度を入力することのみで、水平状態に
気をつけなくとも、正確な真方位の測定ができるように
なる。
１から供給される出力Ｘ，Ｙ，Ｚにより非水平状態での
測定による誤差が補正された磁方位θｍｇが得られ、さ
らに真方位算出部３では偏角値Ｄと磁方位θｍｇから真
方位θｔｒが算出され、その真方位θｔｒが方位表示部
４で表示されることになる。つまりこの実施例でも、ユ
ーザーが緯度／経度を入力することのみで、水平状態に
気をつけなくとも、正確な真方位の測定ができるように
なる。
【００５８】この実施例における偏角値演算部９は、緯
度／経度から偏角値Ｄを求めることになるわけである
が、この算出方法は次のようになる。地球表面上で与え
られた磁場は、ポテンシャルから導かれる。通常地球表
面上には電流は流れていないため、磁場はスカラーポテ
ンシャルＵから導かれる。
度／経度から偏角値Ｄを求めることになるわけである
が、この算出方法は次のようになる。地球表面上で与え
られた磁場は、ポテンシャルから導かれる。通常地球表
面上には電流は流れていないため、磁場はスカラーポテ
ンシャルＵから導かれる。
【００５９】ポテンシャルＵは、ラプラスの方程式によ
り、
り、
【数５】 を満たすことになる。そして球座標（ｒ，θ，λ）を用
いると、地磁気ポテンシャルＵは、
いると、地磁気ポテンシャルＵは、
【数６】 となる。ただし（数９）中、『Ｐn m（μ）』『ｇn m(t)
』『ｈn m(t) 』『μ』及び『εｍ』と『ｍ』について
は、
』『ｈn m(t) 』『μ』及び『εｍ』と『ｍ』について
は、
【数７】 のようになる。なお、ｒは地球中心からの距離、Ｒは地
球の半径、θは余緯度（＝９０−Φ（緯度））、λは経
度、ｎは次数、ｍは位数、ｔ0 は基準年、ｇ(t) ，ｈ
(t) はガウス係数、ｇ￣(t) ，ｈ￣(t) は永年変化とす
る。
球の半径、θは余緯度（＝９０−Φ（緯度））、λは経
度、ｎは次数、ｍは位数、ｔ0 は基準年、ｇ(t) ，ｈ
(t) はガウス係数、ｇ￣(t) ，ｈ￣(t) は永年変化とす
る。
【００６０】従って、地球磁場の北向きの成分ＮH 、東
向きの成分ＥH 、鉛直向きの成分ＺH のそれぞれは、ポ
テンシャルＵの値についてそれぞれの方向に微分すれば
求められる。つまり、
向きの成分ＥH 、鉛直向きの成分ＺH のそれぞれは、ポ
テンシャルＵの値についてそれぞれの方向に微分すれば
求められる。つまり、
【数８】 となる。ここで地磁気の偏角を求めるには、地球磁場の
北向きの成分ＮH 及び東向きの成分ＥH を用いればよ
く、即ち偏角Ｄは、
北向きの成分ＮH 及び東向きの成分ＥH を用いればよ
く、即ち偏角Ｄは、
【数９】 のようにして求められる。
【００６１】つまり本実施例の偏角値演算部９は、経度
／緯度が入力されたら、その経度λ及び余緯度θを用い
てポテンシャルＵを求め、このポテンシャルＵから地球
磁場の北向きの成分ＮH 及び東向きの成分ＥH を求めて
偏角Ｄを算出するものである。
／緯度が入力されたら、その経度λ及び余緯度θを用い
てポテンシャルＵを求め、このポテンシャルＵから地球
磁場の北向きの成分ＮH 及び東向きの成分ＥH を求めて
偏角Ｄを算出するものである。
【００６２】［第６の実施例］第６の実施例となる電子
コンパスの構成を図６に示す。この実施例は上記第５の
実施例における緯度／経度測定部６を、測位装置部１０
に置き換えた構成となっている。測位装置部１０として
は、第４の実施例と同様に例えばＧＰＳを用いて実現す
る。
コンパスの構成を図６に示す。この実施例は上記第５の
実施例における緯度／経度測定部６を、測位装置部１０
に置き換えた構成となっている。測位装置部１０として
は、第４の実施例と同様に例えばＧＰＳを用いて実現す
る。
【００６３】即ちこの実施例ではユーザーが緯度／経度
を入力しなくても、測位装置部１０によって自動的に現
在の緯度／経度を判別し、これを偏角値演算部９に供給
する。そして偏角値演算部９は供給された緯度／経度の
値から、上記第５の実施例で説明したように偏角値Ｄを
算出し、真方位算出部３に供給する。そして真方位算出
部３で求められた真方位θｔｒが方位表示部４で表示さ
れることになる。つまりこの実施例では、ユーザーは測
定時に何も入力しなくても、また水平状態に気をつけな
くとも、正確な真方位を測定できるようになる。
を入力しなくても、測位装置部１０によって自動的に現
在の緯度／経度を判別し、これを偏角値演算部９に供給
する。そして偏角値演算部９は供給された緯度／経度の
値から、上記第５の実施例で説明したように偏角値Ｄを
算出し、真方位算出部３に供給する。そして真方位算出
部３で求められた真方位θｔｒが方位表示部４で表示さ
れることになる。つまりこの実施例では、ユーザーは測
定時に何も入力しなくても、また水平状態に気をつけな
くとも、正確な真方位を測定できるようになる。
【００６４】以上各種実施例を説明したが、本発明の方
位出力装置の構成はこれ以外にも各種変形例が考えら
れ、また実際の製品としては、携帯用や、移動体搭載用
など各種の形態の電子コンパスとして実現できるもので
ある。
位出力装置の構成はこれ以外にも各種変形例が考えら
れ、また実際の製品としては、携帯用や、移動体搭載用
など各種の形態の電子コンパスとして実現できるもので
ある。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方位出力装
置は、３次元方向の各地磁気成分の検出を行なうことの
できる地磁気センサ手段からの地磁気情報と傾斜センサ
手段からの傾斜量を用いて、非水平状態での測定による
誤差が補正された方位を得るようにしたため、測定者が
水平状態に気をつかったり、測定後に補正計算をする必
要はなくなり、容易に測定ができるようになる。また方
位出力装置として複雑な水平保持機構を設ける必要はな
くなり、小型化、低コスト化が実現される。
置は、３次元方向の各地磁気成分の検出を行なうことの
できる地磁気センサ手段からの地磁気情報と傾斜センサ
手段からの傾斜量を用いて、非水平状態での測定による
誤差が補正された方位を得るようにしたため、測定者が
水平状態に気をつかったり、測定後に補正計算をする必
要はなくなり、容易に測定ができるようになる。また方
位出力装置として複雑な水平保持機構を設ける必要はな
くなり、小型化、低コスト化が実現される。
【００６６】さらに本発明では、偏角値出力手段からの
偏角値を用いて真方位を算出できるようにしたため、ユ
ーザーが偏角の補正を行なう必要はなくなり、これによ
って熟練した測定者でなくても、また荒天時、緊急時な
どのどんな状況でも、迅速かつ正確に真方位を知ること
ができるようになるという効果がある。
偏角値を用いて真方位を算出できるようにしたため、ユ
ーザーが偏角の補正を行なう必要はなくなり、これによ
って熟練した測定者でなくても、また荒天時、緊急時な
どのどんな状況でも、迅速かつ正確に真方位を知ること
ができるようになるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例の電子コンパスのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明の第２の実施例の電子コンパスのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】本発明の第３の実施例の電子コンパスのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】本発明の第４の実施例の電子コンパスのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図５】本発明の第５の実施例の電子コンパスのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】本発明の第６の実施例の電子コンパスのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図７】磁方位、真方位、偏角の関係の説明図である。
【図８】実施例に搭載される地磁気センサの構造の説明
図である。
図である。
【図９】実施例に搭載される地磁気センサの等価回路図
である。
である。
【図１０】実施例に搭載される地磁気センサの動作の説
明図である。
明図である。
【図１１】実施例に搭載される地磁気センサの出力の説
明図である。
明図である。
【図１２】偏角の分布状態の説明図である。
【図１３】従来の電子コンパスのブロック図である。
１ 地磁気センサ部 ２ 磁方位算出部 ３ 真方位算出部 ４ 方位表示部 ５ 偏角値入力部 ６ 緯度／経度入力部 ７ メモリ制御部 ８ 記憶部 ９ 偏角値演算部 １０ 測位装置部 １１ 傾斜センサ部 １２ 傾斜演算部
Claims (2)
- 【請求項１】 ３次元方向での地磁気情報を検出し出力
する地磁気センサ手段と、 水平からの傾斜量を検出する傾斜センサ手段と、 前記地磁気センサ手段からの地磁気情報と、前記傾斜セ
ンサ手段で検出された傾斜量とを用いて、方位を算出す
る方位算出手段と、 前記方位算出手段によって算出された方位を提示する提
示手段と、 を有して構成されることを特徴とする方位出力装置。 - 【請求項２】 ３次元方向での地磁気情報を検出し出力
する地磁気センサ手段と、 水平からの傾斜量を検出する傾斜センサ手段と、 偏角値を出力する偏角値出力手段と、 前記地磁気センサ手段からの地磁気情報と、前記傾斜セ
ンサ手段で検出された傾斜量と、前記偏角値出力手段か
らの偏角値を用いて、真方位を算出する真方位算出手段
と、 前記真方位算出手段によって算出された真方位を提示す
る提示手段と、 を有して構成されることを特徴とする方位出力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10712595A JPH08278137A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 方位出力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10712595A JPH08278137A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 方位出力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278137A true JPH08278137A (ja) | 1996-10-22 |
Family
ID=14451135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10712595A Pending JPH08278137A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 方位出力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08278137A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006004063A1 (ja) * | 2004-07-05 | 2006-01-12 | Vodafone K.K. | 電子機器 |
| WO2006008790A1 (ja) * | 2004-07-15 | 2006-01-26 | C & N Inc | 携帯端末装置 |
| GB2449538A (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-26 | Suunto Oy | Calibrated electronic compass |
| JP2008298796A (ja) * | 2004-06-30 | 2008-12-11 | Yamaha Corp | 地磁気センサの補正方法、地磁気センサのオフセットを測定する方法、方位データ演算装置および携帯情報端末 |
| CN100444060C (zh) * | 2005-01-27 | 2008-12-17 | 山东大学 | 磁悬浮轴承监测、控制一体化装置 |
| EP2189758A2 (en) | 2008-11-19 | 2010-05-26 | Fujitsu Limited | Apparatus, method and program for calculating absolute movement path |
| JP2011149945A (ja) * | 2011-02-07 | 2011-08-04 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 方位角計測装置 |
| WO2012066850A1 (ja) | 2010-11-18 | 2012-05-24 | Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 | 電子機器 |
| CN102749052A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-10-24 | 冯仲科 | 一种电子测树枪及其森林计测方法 |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP10712595A patent/JPH08278137A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008298796A (ja) * | 2004-06-30 | 2008-12-11 | Yamaha Corp | 地磁気センサの補正方法、地磁気センサのオフセットを測定する方法、方位データ演算装置および携帯情報端末 |
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| US7194816B2 (en) | 2004-07-15 | 2007-03-27 | C&N Inc. | Mobile terminal apparatus |
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| GB2449538B (en) * | 2007-05-21 | 2010-11-10 | Suunto Oy | Compass device and method for a compass device |
| US7905026B2 (en) | 2007-05-21 | 2011-03-15 | Suunto Oy | Compass device and method for a compass device |
| EP2189758A2 (en) | 2008-11-19 | 2010-05-26 | Fujitsu Limited | Apparatus, method and program for calculating absolute movement path |
| US8560235B2 (en) | 2008-11-19 | 2013-10-15 | Fujitsu Limited | Apparatus and method for calculating absolute movement path and recording medium |
| WO2012066850A1 (ja) | 2010-11-18 | 2012-05-24 | Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 | 電子機器 |
| US9366533B2 (en) | 2010-11-18 | 2016-06-14 | Nec Corporation | Electronic device |
| JP2011149945A (ja) * | 2011-02-07 | 2011-08-04 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 方位角計測装置 |
| CN102749052A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-10-24 | 冯仲科 | 一种电子测树枪及其森林计测方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990608 |