[发明专利]地磁力检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用朝向正交的3个方向的每一个方向的传感器来检测地磁力的地磁力检测装置，特别地，涉及一种能够对安装了传感器的磁力检测部在三维空间内进行转动时的角速度等正确地运算的地磁力检测装置。

背景技术

使用用于对相互正交的3个方向的磁场强度进行检测的3轴磁力传感器来检测地磁力的地磁力检测装置，被使用作为转动检测装置和姿势检测装置等。

专利文献1记载的磁力式陀螺仪，具有3轴正交坐标上所配置的用于检测地磁力的3轴磁力传感器。该磁力式陀螺仪，当在三维空间内转动时，使用3轴的输出数据，求得不同的2个时刻之间的差分矢量，判定该差分矢量是否变成比预先决定的阈值小，从而确定将3轴当中的哪个轴作为中心而进行转动。

专利文献1记载的磁力式陀螺仪，在将由磁力传感器的朝向所决定的3轴的任何一个轴作为中心而进行转动时，能够检测转动状态，但是在将所述3轴以外的轴作为中心而进行转动时，不能够识别转动轴，不能够确定正在哪个转动平面内进行转动。就是说，仅以专利文献1记载的1个磁力式陀螺仪，难以检测将三维空间内的任意的轴作为中心而进行转动时的角速度。

专利文献2记载的磁力式陀螺仪，设置了用于存储通过3轴磁力传感器以时间序列所检测出的磁力矢量的数据的存储器，以存储器中所存储的不同的3个时刻以上的磁力矢量之间的数据为基础，计算转动轴，并且计算将所计算出的转动轴设为中心的转动速度。

但是，专利文献2记载的磁力式陀螺仪，由于是在空间上的基准不存在的状态下得到3个时刻以上的磁力矢量的数据，因此当在数据上叠加有偏移分量或者叠加有噪声时，就会不能够补正各个数据的偏差，从而难以确定正确的转动轴。

专利文献1：日本特开2008-224642号公报

专利文献2：再公表专利WO2007/099599。

发明内容

本发明用于解决上述现有技术的问题，其目的在于，提供一种地磁力检测装置，其用朝向正交的3轴方向的传感器来检测地磁力，通过设置运算的基准，能够正确地确定转动轴，能够更高精度地确定将所述转动轴设为中心的转动运动。

第1个本发明的一种地磁力检测装置，具有地磁力检测部和运算部，在所述磁力检测部中设置了朝向相互正交的X轴、Y轴和Z轴的X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器，所述磁力检测部一边维持所述X轴传感器、所述Y轴传感器和所述Z轴传感器的正交关系，一边向三维方向自由地转动，

所述地磁力检测装置的特征在于，在所述运算部中，决定位于X-Y-Z三维坐标内的基准轴，并且基于所述X轴传感器、所述Y轴传感器和所述Z轴传感器的检测输出，在所述三维坐标上运算地磁力矢量的坐标检测点，

当所述磁力检测部转动时，将把至少2个所述坐标检测点投影到所述基准轴上的2个点中的一者或者2个点之间的任意点设为基准轴上的虚拟中心点，根据与包含2个所述坐标检测点和所述虚拟中心点的面正交的轴以及所述坐标检测点，求得计算转动轴，以确定围绕所述计算转动轴的圆运动。

本发明的地磁力检测装置，由于通过预先决定基准轴，且根据该基准轴和至少2个坐标检测点来确定面、并求得计算转动轴，因此即使是在例如实际的转动轴的方向缓缓变化那样的情况下，也能够比较正确地确定各个时刻的转动轴，能够防止诸如计算与实际极端不同的转动轴等的问题。

本发明的地磁力检测装置，根据2个所述坐标检测点的相对于所述计算转动轴的张角和得到2个所述坐标检测点的时间来运算角速度。

本发明的地磁力检测装置根据至少2个坐标检测点来确定转动轴，能够检测磁力检测部的转动状态。使用该数据而能够计算角速度。当然，也可以计算转动角，还可以计算角加速度。

优选地，本发明的地磁力检测装置，将投影到所述基准轴的2个点的中点设为所述虚拟中心点。

虚拟中心点基于2个坐标检测点而被设定在基准轴上，但是通过如前述那样将基准轴上的2个投影点的中点设为虚拟中心点，能够确定与实际的转动面近似的面。

优选地，本发明的地磁力检测装置，通过运算从所述虚拟中心点延伸到至少2个所述坐标检测点的矢量的矢积来求得所述面的法线，将与所述法线平行且通过所述三维坐标的原点的轴设为所述计算转动轴。

其中，也可以通过最小二乘法和其他的几何学的计算来求得面和法线。