专利名称：磁数据处理装置、方法以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁数据处理装置、方法以及程序，更具体地说，涉及一种用于校正磁传感器的偏移量的技术。
背景技术：
传统的磁传感器被安装在诸如移动电话或车辆之类的移动主体上，以便检测地磁场(地磁)的方向。三维(3D)磁传感器通常包括3个磁传感器�？椋员憬帕�(或磁场)分解成3个正交方向的分量。从3D磁传感器输出的磁数据构成了 3个磁传感器�？榈氖涑龅淖楹希虼怂亲魑嗷フ坏牡ノ皇噶康南咝宰楹系�3D矢量数据。磁数据的方向和幅度对应于3D磁传感器所检测到的磁场的方向和幅度。当根据磁传感器的输出来指定地磁场的方向或者幅度时，需要执行处理来校正磁传感器的输出，从而消除由于移动主体的磁化而造成的测量误差。该校正处理的控制值被称为“偏移量”。该偏移量是一个矢量数据，表示了磁传感器所检测到的由于移动主体的磁化分量而造成的磁场分量。通过从磁传感器所输出的磁数据中减去该偏移量，可以消除这种测量误差。通过在采用3D磁传感器时获取其上分布了一组磁数据的球体的中心，或者通过在采用2D磁传感器时获取其上分布了一组磁数据的圆圈的中心，可以计算该偏移量。日本专利申请公开No. 2007-240270描述了一种偏移量校正方法。根据磁数据组的分布形式来限制其中校正了偏移量的方向，从而允许偏移量接近真实偏移量，即使磁数据组的分布很窄。但是，即使偏移量是真实偏移量，经偏移量校正后的磁数据组的每个磁数据样本还是可能包含误差。其原因在于，磁传感器的输出固有地具有遵循高斯分布的测量误差，磁传感器测得的磁场在存储计算偏移量所需的磁数据期间会发生变化，这是因为实际上不存在完全均勻的磁�。⑶以诖哟糯衅鞯氖涑龅玫绞种抵盎嵋恢背鱿旨扑阄蟛�。即，每个磁数据样本qi(i = 1,2,…)均是真实值Pi和不与偏移量关联的误差Api之和。g卩，磁传感器输出和值( = Pi+Δ Pi)作为磁数据Qi。真实偏移量对应于其上分布了真实值Pi的圆圈或者球体的中心。但是，磁数据Qi不能被分成真实值Pi和误差Api,因此在传统偏移量校正方法中假设Api为零，尽管并不确定Api为零。所以，利用传统偏移量校正方法得到的偏移量不同于真实偏移量。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种磁数据处理装置、方法以及程序，其能够根据所存储的磁数据组来正确地导出偏移量。(1)根据本发明的一个方面，通过提供一种磁数据处理装置可以实现上述目的，所述磁数据处理装置包括输入部分，其依次接收从磁传感器输出的磁数据Cli ；存储部分，其依次存储通过输入部分接收到的磁数据；以及偏移量导出部分，其根据概率方法，利用存储在存储部分中的作为统计总体的多个磁数据来导出偏移量；其中，偏移量导出部分假设包含在多个磁数据Cli的每一个中的误差Api是遵循概率分布μ的随机变量Vi,并且偏移量导出部分利用与概率分布μ相对应的期望值来导出偏移量。根据本发明，可以正确地导出偏移量，这是因为当根据概率方法由包括多个磁数据(或磁数据样本)的统计总体来导出偏移量时，利用了与概率分布μ相对应的期望值， 并且假设包含在多个磁数据Cli的每一个(不考虑偏移量)中的误差Api是遵循概率分布 μ的随机变量Vi。具体地说，在假设磁数据Cli (i = 1，2，...)是真实值Pi和与概率分布μ 相对应的误差Vi之和从而利用概率计算导出偏移量的程序中，包含作为随机变量的误差Vi 的项被与概率分布μ相对应的期望值所代替。这使得能够导出正确的偏移量，其中反映了不与偏移量关联的误差Vi的趋势(或概率分布)。(2)当根据概率方法利用多个磁数据作为统计总体来导出磁传感器的偏移量时， 可以导出偏移量作为数学编程问题的解。当概率元素包含在数学编程问题中的目标函数的系数中时，问题可被看成概率编程问题。为了正确地导出偏移量作为数学编程问题的解， 必须利用误差ApiS义目标函数。S卩，用于正确地导出磁传感器的偏移量的数学编程问题是随机模型。即使用于导出磁传感器的偏移量的数学编程问题固有地是一个随机模型，数学编程问题被传统地处理为确定性模型，这是因为真实值和与偏移量不相关的误差不能分离。通过利用与概率分布μ相对应的期望值代替定义用于导出偏移量作为概率编程问题的解的目标函数中所包含的含有误差Vi (随机变量)的项，从而随机模型可被确定性模型代替来导出解。因此，通过利用期望值导出被确定性模式取代的数学编程问题的解，可以导出正确的偏移量，其中反映了不与偏移量关联的误差Vi的趋势(或概率分布)。在用于实现上述目标的磁数据处理装置中，偏移量导出部分可计算一个指数，该指数表示出从偏移量至通过从统计总体的每个磁数据qi中减去每个误差Api而获得的各个真实的磁数据的距离的变化，并且导出使得所计算出的指数的期望值最小的偏移量。(3)并且，偏移量导出部分可计算实数值函数fv(C)形式的指数，并且假设实数值函数fv(c)的期望值是函数f(c)，偏移量导出部分可通过利用与概率分布μ相对应的期望值来代替实数值函数fv (C)的包含时变变量Vi的项来获取函数f (C)，并且导出使得通过利用与概率分布μ相对应的期望值进行替代而获得函数f (c)最小的C，作为偏移量。(4)当磁数据Qi被表达为Qi = Pi+Vi (i = 1,2,...),(1,被定义为真实值Pi和偏移量c之间距离的平方，即统计总体所分布的球体或圆圈的半径的平方。Cli的值被表示如下。[表达式1]Cli = Il (Cii-Vi)-C Il 2此处，当Cli的均值被定义为表达式2时，在表达式3中表示的实数值函数fv(c)是 Cli变化的指数。[表达式2]
— 1 “d ^-Ydi
η =ι[表达式3]=
权利要求
1. -种磁数据处理装置，用于处理磁数据以确定其偏移量，所述磁数据处理装置包括输入部分，其依次接收从磁传感器输出的磁数据Cli ；存储部分，其依次存储通过输入部分接收到的磁数据；偏移量导出部分，其根据概率方法，利用存储在存储部分中的作为统计总体的多个磁数据来导出偏移量；其中，偏移量导出部分假设包含在每个磁数据Cli中的误差Api是遵循概率分布μ的随机变量Vi，并且偏移量导出部分利用与概率分布μ相对应的期望值来导出偏移量。
2.根据权利要求1所述的磁数据处理装置，其中，偏移量导出部分计算一个表示了与偏移量至各个真实磁数据的距离变化的指数，真实磁数据是通过从统计总体的每个磁数据 Qi中减去每个Api而获得的，并且偏移量导出部分导出使得所计算的指数的期望值者最小的偏移量。
3.根据权利要求2所述的磁数据处理装置，其中，偏移量导出部分以实数值函数fv(c) 的形式计算指数，并且假设实数值函数fv (C)的期望值是函数f (C)，偏移量导出部分通过利用与概率分布μ相对应的实数值函数fv(C)的期望值代替实数值函数fv(C)的包含与时间无关的随机变量Vi的项来获取函数f (C)，并且导出使得函数f (C)最小的偏移量C。
4.根据权利要求3所述的磁数据处理装置，其中，实数值函数4(()被表达为
5.根据权利要求3或4所述的磁数据处理装置，其中，当A'是正定的时，偏移量导出部分输出表达式如下的偏移量c
6.根据权利要求2所述的磁数据处理装置，其中，偏移量导出部分以实数值函数fv(c) 的形式计算指数，并且假设实数值函数fv (C)的期望值是函数f (C)，偏移量导出部分通过利用与概率分布μ相对应的实数值函数fv(C)的期望值代替实数值函数fv(C)的包含与时间无关的随机变量Vi的项来获取函数f (C)，并且在约束条件下导出使得函数f (C)最小的偏移量C。
7.根据权利要求6所述的磁数据处理装置，其中，偏移量导出部分将实数值函数fv(c) 定义为如下表达
8.—种磁数据处理方法，用于处理磁数据以确定其偏移量，所述磁数据处理方法包括输入处理，用于依次接收从磁传感器输出的磁数据Cli ； 存储处理，用于依次存储通过输入处理接收到的磁数据；偏移量导出处理，用于根据概率方法，利用存储处理所存储的作为统计总体的多个磁数据来导出磁数据的偏移量；其中，偏移量导出处理假设包含在多个磁数据的每一个中的误差Api是遵循概率分布 μ的随机变量Vi，并且偏移量导出处理利用与概率分布μ相对应的期望值来导出偏移量。
9.一种磁数据处理程序，其允许计算机执行输入处理，用于依次接收从磁传感器输出的磁数据Cli ； 存储处理，用于依次存储通过输入处理接收到的磁数据；偏移量导出处理，用于根据概率方法，利用存储处理所存储的作为统计总体的多个磁数据来导出磁数据的偏移量；其中，偏移量导出处理假设包含在多个磁数据的每一个中的误差Api是遵循概率分布 μ的随机变量Vi，并且偏移量导出处理利用与概率分布μ相对应的期望值来导出偏移量。
全文摘要
提供了一种磁数据处理装置、方法以及程序。在磁数据处理装置中，输入部分依次接收从磁传感器输出的磁数据qi。存储部分依次存储通过输入部分接收到的磁数据。偏移量导出部分根据概率方法利用存储在存储部分中的作为统计总体的多个磁数据导出偏移量。偏移量导出部分假设包含在每个磁数据qi中的误差Δpi是遵循概率分布μ的随机变量vi，并且利用与概率分布μ相对应的期望值来导出偏移量。具体地，偏移量导出部分计算一个表示了偏移量至各个真实磁数据的距离变化的指数，真实磁数据是通过从统计总体的每个磁数据qi中减去每个Δpi而获得的，并且导出使得所计算的指数的期望值者最小的偏移量。
文档编号G01R33/02GK102193073SQ20111004921
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月1日 优先权日2010年3月2日
发明者半田伊吹 申请人:雅马哈株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
