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CN109696178A - 偏移校正装置、偏移校正程序、步行者航位推算装置及记录介质 - Google Patents

偏移校正装置、偏移校正程序、步行者航位推算装置及记录介质 Download PDF

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CN109696178A
CN109696178A CN201811191610.9A CN201811191610A CN109696178A CN 109696178 A CN109696178 A CN 109696178A CN 201811191610 A CN201811191610 A CN 201811191610A CN 109696178 A CN109696178 A CN 109696178A
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CN
China
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deviant
gyro sensor
output valve
offset correction
sensor
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Application number
CN201811191610.9A
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大山茂郎
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

本发明提供能够实时对陀螺仪传感器的偏移值进行校正的陀螺仪传感器的偏移校正装置。陀螺仪传感器(2)的偏移校正装置(1)包括：加速度传感器(3)；地磁传感器(4)；静止判定部(12)，其用加速度传感器(3)的输出值和地磁传感器(4)的输出值来判定陀螺仪传感器(2)是否为静止状态；差分计算部，其用陀螺仪传感器(2)的输出值计算出陀螺仪传感器(2)的偏移值；以及偏移值更新部(14)，其将在差分计算部(13)使用在静止判定部(12)判定为是静止状态的陀螺仪传感器(2)的输出值计算出的偏移值设为陀螺仪传感器(2)的新的偏移值。

Description

偏移校正装置、偏移校正程序、步行者航位推算装置及记录 介质
技术领域
本发明涉及陀螺仪传感器的偏移校正。
背景技术
陀螺仪传感器是能够检测角速度的传感器，以往用于船、飞机、火箭的航位推算(Dead Reckoning)用途。此外，近年来，由于陀螺仪传感器的小型省电化，从而在智能手机、游戏控制器、机器人、数码相机的抖动修正、汽车导航等民用设备中也被广泛利用。其中面向民用设备的陀螺仪传感器被称为振动式陀螺仪传感器，使用MEMS(Micro ElectroMechanical System：微机电系统)技术而正在向省电化发展。
由于这样的振动式陀螺仪传感器存在偏移值，因此需要实行偏移校正(角速度偏移校正)。如果偏移值为固定则没有问题，但在振动式陀螺仪传感器的情况下，由于使MEMS振动而产生热，偏移值温度漂移。而且漂移量不为固定，根据个体差异及轴，不论极性还是大小都不同。因为积分并使用在陀螺仪传感器检测出的角速度，因此求取准确的偏移值变得重要。
作为与陀螺仪传感器的偏移校正相关的现有技术，例如有专利文献1、2。专利文献1中公开了如下的技术：累积来自陀螺仪传感器的输出值(角速度值)，确定拐角位置，并将拐角与拐角之间假定为是直线，以在该区间成为直线的方式计算出校正值，对累积的输出值进行重新计算。专利文献2中公开了如下的技术：基于温度生成若干校正值候选，针对各校正值候选计算移动动作的方位角，根据出现频度的直方图选择最合适的校正值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-98613号公报
专利文献2：国际公开第2014/185444号小册子
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，上述那样的现有技术中存在如下问题。
根据专利文献1所记载的技术，累积至少从拐角到下一拐角的区间的角速度值并进行重新计算，因此欠缺实时性。此外，以在室内直走在通道上为前提，在平缓地弯曲的通道、一边左右晃动一边前进的情况下，无法计算出正确的偏移值。
根据专利文献2所记载的技术，与上述同样地需要累积角速度值，欠缺实时性。此外，作为校正值候选使用依赖于温度的表格，因此需要针对各设备制作表格。并且，对移动方向设置0度、±45度、±90度、±135度、180度等限制，以在限定的空间内对于通道直走为前提。因此，未必能够选择准确的偏移值。
本发明的一个方式鉴于上述问题而完成，其目的在于，实现不是对陀螺仪传感器的输出值进行累积回溯校正而是能够实时对陀螺仪传感器的偏移值进行校正的陀螺仪传感器的偏移校正装置。
解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明的一个方式所涉及的陀螺仪传感器的偏移校正装置包括：加速度传感器；地磁传感器；静止判定部，其用所述加速度传感器的输出值和所述地磁传感器的输出值来判定所述陀螺仪传感器是否为静止状态；偏移值计算部，其用所述陀螺仪传感器的输出值计算出所述陀螺仪传感器的偏移值；以及偏移值更新部，其将在所述偏移值计算部使用在所述静止判定部判定为是静止状态的所述陀螺仪传感器的输出值计算出的偏移值设为所述陀螺仪传感器的新的偏移值。
发明效果
根据本发明的一个方式，可提供不是对陀螺仪传感器的输出值进行累积回溯校正而是能够实时对陀螺仪传感器的偏移值进行校正的陀螺仪传感器的偏移校正装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的角速度偏移校正装置的框图。
图2是示出传感器轴与绝对坐标轴的关系的图。
图3是示出本发明的实施方式所涉及的差分计算的方法的图。
图4是示出本发明的实施方式所涉及的静止判定计算的方法的图。
图5是示出本发明的实施方式所涉及的偏移校正值更新的方法的图。
图6是本发明的实施方式所涉及的偏移值校正的流程图。
图7是本发明的实施方式所涉及的其他角速度偏移校正装置的框图。
图8是示出本发明的实施方式所涉及的卡尔曼滤波器的计算方法的图。
图9是本发明的其他实施方式所涉及的偏移值校正的流程图。
图10是本发明的实施方式所涉及的步行者航位推算装置的框图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
下面，对本发明的一实施方式进行详细说明。
(偏移校正装置1的结构)
图1是本发明的实施方式所涉及的偏移校正装置1的框图。如图1所示，偏移校正装置1作为硬件具备陀螺仪传感器2、加速度传感器3、地磁传感器4及微控制器10。
陀螺仪传感器2是振动式陀螺仪传感器，测定角速度并输出角速度值(Gx、Gy、Gz)。加速度传感器3测定加速度并输出加速度值(Ax、Ay、Az)。地磁传感器4测定地磁并输出地磁值(Mx、My、Mz)。陀螺仪传感器2、加速度传感器3及地磁传感器4被装载于第三实施方式所示的步行者航位推算装置等的同一装置而一体地移动。
对微控制器10输入从陀螺仪传感器2输出的角速度值、从加速度传感器3输出的加速度值、以及从地磁传感器4输出的地磁值。微控制器10使用输入的上述值，求出陀螺仪传感器2的偏移值，并对陀螺仪传感器2的偏移值(角速度偏移值)进行更新。
微控制器10内的处理用软件实现，在内部构筑姿态计算部11、静止判定部12、差分计算部(偏移值计算部)13及偏移值更新部14。
姿态计算部11使用从加速度传感器3输出的加速度值、从地磁传感器4输出的地磁值，计算出陀螺仪传感器2的欧拉角。
差分计算部13是用陀螺仪传感器的输出值计算陀螺仪传感器的偏移值的偏移值计算部。差分计算部13将陀螺仪传感器2的欧拉角的一定时间的变化量与对陀螺仪传感器2的输出值(加速度值)进行一定时间积分的值之差除以一定时间而得的值作为偏移值计算出。
静止判定部12使用从加速度传感器3输出的加速度值和从地磁传感器4输出的地磁值这两者来判定陀螺仪传感器2是否为静止状态。静止判定部12使用通过加速度值和地磁值求出的陀螺仪传感器2的欧拉角，根据在一定时间的欧拉角的变化量判定陀螺仪传感器2的静止状态。
偏移值更新部14对陀螺仪传感器2的偏移值进行更新。偏移值更新部14将在差分计算部13使用在静止判定部12判定为是静止状态的陀螺仪传感器2的输出值计算出的偏移值设为陀螺仪传感器2的新的偏移值。
(姿态计算部11的欧拉角的计算)
图2是示出传感器轴与绝对坐标轴的关系的图。用图2对姿态计算部11的欧拉角计算方法进行说明。如图2所示，用三个角度的组表示欧拉角，将绕传感器X(sensor-X)轴的旋转设为翻滚角(roll)、将绕传感器Y(sensor-Y)轴的旋转设为俯仰角(pitch)、将绕传感器Z(sensor-Z)轴的旋转设为偏航角(yaw)。利用加速度值指向垂直方向下，如下式那样，能够用加速度值(Ax、Ay、Az)计算第一欧拉角(roll、pitch、yaw)。
[数学表达式1]
roll＝tan-1(Ay/Az)
姿态计算部11也用地磁值计算出偏航角。利用地磁值指向磁北，能够根据地磁值求偏航角。可是，磁北方向具有垂直向下的成分(倾角)，因此映射到XY平面进行计算。以下示出用地磁值(Mx、My、Mz)求偏航角(yaw)的算式。
[数学表达式2]
cMx＝Mx×cos(pitch)+My×sin(roll)×sin(pitch)+Mz×cos(roll)×sin(pitch)
cMy＝My×cos(roll)-Mz×sin(roll)
yawm＝tan-1(-cMy/cMx)
为了与用加速度值求出的偏航角(yaw)相区别，用地磁值求出的偏航角记载为偏航角(yawm)。此外，以后将用加速度值计算出的欧拉角称为第一欧拉角，将包含用加速度值计算出的翻滚角(roll)、俯仰角(pitch)、和用地磁值求出的偏航角(yawm)在内的欧拉角(roll、pitch、yawm)称为第二欧拉角。
(差分计算部13的差分计算)
图3是示出差分计算部13的差分计算的方法的图。如图3所示，差分计算部13从时刻t到时刻t+Δt对从陀螺仪传感器2输出的角速度值(Gx、Gy、Gz)进行积分，求欧拉角变化量(Wx、Wy、Wz)。此外，差分计算部13使用在姿态计算部11计算出的第一欧拉角(roll、pitch、yaw)，求时刻t时的第一欧拉角与时刻t+Δt时的第一欧拉角的差分(Δroll、Δpitch、Δyaw)。
如果在陀螺仪传感器2没有偏移(角速度偏移)，则求出的欧拉角变化量(Wx、Wy、Wz)与欧拉角的差分(Δroll、Δpitch、Δyaw)一致，但因为有偏移，所以产生差。在这里，Δt是短时间，因此假定为那期间的偏移值是一定的，能够将上述差除以Δt而得的值作为偏移值。上述Δt例如为100ms。
也就是说，差分计算部13求欧拉角变化量(Wx、Wy、Wz)与欧拉角的差分(Δroll、Δpitch、Δyaw)之差，将求出的差(Wx-Δroll、Wy-Δpitch、Wz-Δyaw)除以Δt而得的值((Wx-Δroll)/Δt、(Wy-Δpitch)/Δt、(Wz-Δyaw)/Δt)作为偏移值(offset_x、offset_y、offset_z)。
(静止判定部的静止判定计算)
图4是示出静止判定部12的静止判定计算的方法的图。如图4所示，静止判定部12用姿态计算部11中计算出的第二欧拉角(roll、pitch、yawm)，求时刻t时的第二欧拉角与时刻t+Δt时的第二欧拉角的差分(Δroll、Δpitch、Δyawm)。然后，在求出的差分(Δroll、Δpitch、Δyawm)十分小的情况下，静止判定部12判定为陀螺仪传感器2是静止状态。在求出的差分例如为1°的情况下，判定为十分小。
(偏移值更新部的更新方法)
图5是示出偏移值更新部14的偏移值更新的方法的图。如图5所示，如果在静止判定部12判定为陀螺仪传感器2是静止状态，则偏移值更新部14使用在差分计算部13计算出的偏移值(offset_x、offset_y、offset_z)对陀螺仪传感器2的偏移值进行更新。在判定为不是静止状态时，偏移值的更新不实行。
(偏移值校正的处理顺序)
图6是偏移值校正装置1的偏移值校正的流程图。如图6所示，微控制器10对使用了从加速度传感器3输出的加速度值的第一欧拉角、包含用从地磁传感器4输出的地磁值求出的偏航角(yawm)的第二欧拉角进行计算(S1、S2)。S1、S2的顺序可以相反也可以同时。
接下来，微处理器10求时刻t时的第一欧拉角与时刻t+Δt时的第一欧拉角的差分(Δroll、Δpitch、Δyaw)、和从时刻t到时刻t+Δt对从陀螺仪传感器2输出的角速度值(Gx、Gy、Gz)进行积分的欧拉角变化量(Wx、Wy、Wz)(S3、S4)。S3、S4的顺序可以相反也可以同时。接下来，微处理器10求S3、S4中求出的欧拉角变化量(Wx、Wy、Wz)与第一欧拉角的差分(Δroll、Δpitch、Δyaw)之差，将求出的差除以Δt而得的值作为偏移值(offset_x、offset_y、offset_z)(S5)。
接下来，微处理器10求时刻t时的第二欧拉角与时刻t+Δt时的第二欧拉角的差分(Δroll、Δpitch、Δyawm)(S6)，判定求出的第二欧拉角的差分(Δroll、Δpitch、Δyawm)是否十分小(S7)。S7中，在十分小的情况下，判定为是静止状态，进至S8，用S5中计算出的偏移值(offset_x、offset_y、offset_z)更新陀螺仪传感器2的偏移值，返回S1。另一方面，S7中，在不十分小的情况下，判定为不是静止状态，不进至S8而返回S1。
另外，可以比上述S3-S5更先实行S6，也可以同时实行。此外，也可以先实行S6、S7，在S7中判定为是静止状态的情况下，实行S3-S5，进至S8。
(实施方式的效果)
如上述那样，在本实施方式所涉及的偏移校正装置1中，用从加速度传感器3输出的加速度值与从地磁传感器4输出的地磁值判定陀螺仪传感器2是否为静止状态，在陀螺仪传感器2是静止状态的情况下，用从静止状态的陀螺仪传感器2输出的角度值求陀螺仪传感器的偏移值，对偏移值进行校正。
由此，能够不累积陀螺仪传感器2的输出值而实时对陀螺仪传感器的偏移值进行校正。
在上述结构中，静止判定部12利用包含用地磁值计算出的偏航角(yawm)的第二欧拉角来判定陀螺仪传感器2的静止状态。对于由加速度值求出的偏航角(yaw)而言，无法检测相对于垂直轴的旋转动作，但在静止判定中使用由地磁值求出的偏航角(yaw)，因此精度高的静止判定成为可能。
此外，在上述结构中，差分计算部13在用陀螺仪传感器2的输出值计算陀螺仪传感器2的偏移值(角速度偏移值)时，将陀螺仪传感器2的欧拉角的一定时间(Δt)的变化量与对陀螺仪传感器的输出值进行一定时间(Δt)积分的值之差除以一定时间(Δt)而得的值作为陀螺仪传感器2的偏移值计算出。
来自静止状态的陀螺仪传感器2的输出值如果不存在偏移值则应该成为零，但实际上包含有噪声，来自静止状态的陀螺仪传感器的输出值不等于偏移值。如上述结构那样，通过取得欧拉角的一定时间(Δt)的变化量与对陀螺仪传感器的输出值进行一定时间(Δt)积分的值之差，能够去除噪声成分。
此外，不使用与绝对坐标(重力方向上下、东西南北)对应的装置的欧拉角，而使用传感器轴的坐标系，因此通过上述差除以一定时间(Δt)，从而能够求出陀螺仪传感器的偏移值。
并且，在上述结构中，差分计算部13使用由角速度值计算出的第一欧拉角，因此能够高精度地计算偏移值。也就是说，就地磁传感器的输出值(地磁值)而言，因为地磁弱，所以S/N差，与此相对，就加速度传感器的输出值(加速度值)而言，因为重力加速度大，所以S/N高。因而，优选利用不使用地磁值而仅使用加速度值的欧拉角计算偏移值。
另外，在图1中，记载使用可设定偏移值的陀螺仪传感器2的结构。然而，在不具有该功能的陀螺仪传感器的情况下，设为在微控制器10中以软件的方式实行偏移值的反馈即可。
〔第二实施方式〕
对于本发明的其他实施方式，在下面进行说明。另外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中说明了的部件相同功能的部件标注相同的附图标记，不重复其说明。
图7是本实施方式所涉及的偏移校正装置1’的框图。如图7所示，就偏移校正装置1’而言，微控制器10’作为偏移值计算部，具备卡尔曼滤波器部15来代替差分计算部13。这一点与第一实施方式的偏移校正装置1不同。
(卡尔曼滤波器部15的计算方法)
图8是示出卡尔曼滤波器部15的计算方法的图。如图8所示，卡尔曼滤波器部15根据陀螺仪传感器2的输出值(Gx、Gy、Gz)生成状态方程式，接着用生成的状态方程式和第一欧拉角(roll、pitch、yaw)生成观测方程式，对推定的欧拉角(roll’、pitch’、yaw’)和偏移值(offset_x、offset_y、offset_z)进行计算。
下面，对在卡尔曼滤波器部15的绕x轴(roll)的计算进行说明。另外，绕Y轴(pitch)、绕Z轴(yaw)也是同样的。
如下定义在时刻t的状态xt。
[数学表达式3]
以下示出时刻t+Δt的状态方程式。下式中的Q是状态噪声。
[数学表达式4]
xt+Δt|t＝Ft+Δtxt|t+Δt×Q
此外，观测方程式如下。下式中的R是观测噪声。
[数学表达式5]
zt+Δt＝xt+Δt+R
下面示出卡尔曼滤波器部15的计算。另外，下式中的I是单位矩阵。
[数学表达式6]
预测步骤：
●时刻t+Δt的预测推定值xt+Δt|t＝Ft+Δtxt|t
●时刻t+Δt的预测误差矩阵
更新步骤：
●观测残差et+Δt＝zt+Δt-xt+Δt|t
●观测残差的协方差St+Δt＝R+Pt+Δt|t
●最佳卡尔曼增益
●已更新的状态的推定值xt+Δt|t+Δt＝xt+Δt|t+Kt+Δtet+Δt
●已更新的误差的协方差Pt+Δt|t+Δt＝(I-Kt+Δt)Pt+Δt|t
不实行图7的从偏移值更新部14到陀螺仪传感器2的反馈，取而代之，推定的欧拉角(roll’、pitch’、yaw’)能够作为考虑了偏移的欧拉角使用。
图9是偏移校正装置1’的偏移值校正的流程图。实施S11、S12来代替图6的流程图中的S3-S5。在S11根据陀螺仪传感器2的输出值(Gx、Gy、Gz)生成状态方程式。在S12用生成的状态方程式和第一欧拉角(roll、pitch、yaw)生成观测方程式，对推定的欧拉角(roll’、pitch’、yaw’)和偏移值(offset_x、offset_y、offset_z)进行计算。
〔第三实施方式〕
对于本发明的其他实施方式，在下面进行说明。另外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中说明了的部件相同功能的部件标注相同的附图标记，不重复其说明。
(步行者航位推算装置7的结构)
图10示出本实施方式所涉及的步行者航位推算装置7的结构。步行者航位推算装置7作为硬件具备陀螺仪传感器2、加速度传感器3、地磁传感器4、微控制器20。微控制器20内的处理用软件实现。在微控制器20的内部构筑角速度偏移校正部21、第二姿态计算部22、步行动作检测部23、移动方向推定部24、步幅推定部25、坐标推定部26。
在角速度偏移校正部21具备前述的第一、第二实施方式的偏移校正装置1、1’中的微控制器10、10’的功能。第二姿态计算部22基于在角速度偏移校正部21实时对偏移值进行校正的陀螺仪传感器2的角速度值，求出该步行者航位推算装置7的姿态(欧拉角、四元数(Quaternion))。
步行动作检测部23根据在第二姿态计算部22求出的姿态和陀螺仪传感器2的角速度值对步行动作进行检测。移动方向推定部24根据在第二姿态计算部22求出的姿态和从陀螺仪传感器2输出的角速度值对走路的方向进行推定。
步幅推定部25根据在第二姿态计算部22求出的姿态和从加速度传感器3输出的加速度值对一步的步幅进行推定。
坐标推定部26根据在移动方向推定部24推定出的步行方向和在步幅推定部25推定出的步幅对坐标进行推定，计算步行的轨迹。
步行者航位推算装置7被装载于智能手机、平板电脑、机器人、行动记录仪。
〔基于软件的实现例〕
偏移校正装置1、1’中的差分计算部13、姿态计算部11、静止判定部12、偏移值更新部14、卡尔曼滤波器部15；以及步行者航位推算装置7中的角速度偏移校正部21、第二姿态计算部22、步行动作检测部23、移动方向推定部24、步幅推定部25、坐标推定部26可以通过形成为集成电路(IC芯片)等的逻辑电路(硬件)来实现，也可以通过软件来实现。
在后者的情况下，偏移校正装置1、1’、步行者航位推算装置7具备对实现各功能的软件亦即程序的命令加以实行的计算机。该计算机例如具备至少一个处理器(控制装置)，并且具备存储上述程序的计算机可读取的至少一个记录介质。而且，在上述计算机中，通过上述处理器从上述记录介质读取并实行上述程序，达成本发明的目的。作为上述处理器，例如可使用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)。作为上述记录介质，例如可使用“非暂时性的有形介质”，例如除了ROM(Read Only Memory：只读存储器)等之外，还能够使用磁带、磁盘、卡带、半导体存储器、可编程逻辑电路等。此外，还可以具备展开上述程序的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等。此外，上述程序也可以经由能够传输该程序的任意的传输媒介(通信网络、广播波等)提供给上述计算机。另外，在本发明的一个方式也能以通过电子传输将上述程序具体化的嵌入于载波的值信号的方式实现。
〔总结〕
本发明的方式1所涉及的陀螺仪传感器的偏移校正装置为陀螺仪传感器2的偏移校正装置1、1’，包括：加速度传感器3；地磁传感器4；静止判定部12，其用所述加速度传感器3的输出值和所述地磁传感器4的输出值来判定所述陀螺仪传感器2是否为静止状态；偏移值计算部(差分计算部13、卡尔曼滤波器部15)，其用所述陀螺仪传感器2的输出值计算出所述陀螺仪传感器2的偏移值；以及偏移值更新部14，其将在所述偏移值计算部使用在所述静止判定部12判定为是静止状态的所述陀螺仪传感器2的输出值计算出的偏移值设为所述陀螺仪传感器2的新的偏移值。
根据上述结构，静止判定部12使用加速度传感器3的输出值(加速度值)和地磁传感器4的输出值(地磁值)来判定陀螺仪传感器2的静止状态。能够由加速度值检测重力方向的变化，能够由地磁值检测水平方向的变化。在重力方向及水平方向都没有变化的情况下，可判定为陀螺仪传感器2是静止状态。
偏移值计算部用陀螺仪传感器2的输出值计算出陀螺仪传感器2的偏移值(角速度偏移值)。偏移值更新部14将使用从在静止判定部12判定为是静止状态的陀螺仪传感器2输出的角速度值计算出的偏移值设为陀螺仪传感器2的新的偏移值来更新偏移值。
来自静止状态的陀螺仪传感器2的输出值如果不存在偏移值则应该成为零，能够用来自静止状态的陀螺仪传感器2的输出值计算出偏移值。
由此，不累积陀螺仪传感器2的输出值，而能够实时对陀螺仪传感器2的偏移值进行校正。
本发明的方式2所涉及的陀螺仪传感器的偏移校正装置是如下的结构：在上述方式1中，所述偏移值计算部将所述陀螺仪传感器2的欧拉角的一定时间的变化量与对所述陀螺仪传感器2的输出值进行所述一定时间积分的值之差除以所述一定时间而得的值作为所述偏移值计算出。
来自静止状态的陀螺仪传感器2的输出值如果不存在偏移值则应该成为零，但实际上包含有噪声，来自静止状态的陀螺仪传感器2的输出值不等于偏移值。如上述结构那样，通过取得欧拉角的一定时间(Δt)的变化量与对陀螺仪传感器2的输出值进行一定时间(Δt)积分的值之差，能够去除噪声成分。
此外，不使用与绝对坐标(重力方向上下、东西南北)对应的装置的欧拉角，而使用传感器轴的坐标系，因此通过上述差除以一定时间(Δt)，从而能够求出陀螺仪传感器2的偏移值。
本发明的方式3所涉及的陀螺仪传感器的偏移校正装置是如下的结构：在上述方式1中，所述偏移值计算部具有卡尔曼滤波器部15，根据从所述陀螺仪传感器2输出的角速度值生成状态方程式，用该状态方程式和所述陀螺仪传感器2的欧拉角生成观测方程式，用该观测方程式计算出所述偏移值。
与上述方式2同样地，能够去除陀螺仪传感器2的输出值的噪声成分并计算出偏移值。
本发明的方式4所涉及的陀螺仪传感器的偏移校正装置是如下的结构：在上述方式2、3中，偏移值计算部用所述加速度传感器3的输出值计算出所述陀螺仪传感器2的欧拉角。
就地磁传感器4的输出值(地磁值)而言，因为地磁弱，所以S/N差。与此相对，就加速度传感器3的输出值(加速度值)而言，因为重力加速度大，所以S/N高。根据上述结构，在欧拉角的计算中不使用地磁传感器4的输出值而仅使用加速度传感器3的输出值，因此能够高精度地计算出偏移值。
本发明的方式5所涉及的步行者航位推算装置是具备上述方式1到4的陀螺仪传感器的偏移校正装置的结构。
根据上述结构，能够实时对角速度偏移值进行校正，因此能够实现携带型省电的步行者航位推算装置。
本发明的各方式所涉及的偏移校正装置也可以通过计算机来实现，在这种情况下，通过使计算机作为上述偏移校正装置所具备的各部分(软件要素)而动作，从而用计算机使上述偏移校正装置实现的偏移校正装置的偏移校正程序、以及记录了偏移校正程序的计算机可读取的记录介质也纳入本发明的范畴。
本发明不限定为上述的各实施方式，而能够在权利要求所示的范围中进行各种变更，在不同的实施方式中分别适当组合公开的技术手段而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围中。并且，通过在各实施方式中分别组合公开的技术手段，能够形成新的技术特征。
附图标记说明
1、1’偏移校正装置；2陀螺仪传感器；3加速度传感器；4地磁传感器；7步行者航位推算装置；10、10’、20微控制器；11姿态计算部；12静止判定部；13差分计算部(偏移值计算部)；14偏移值更新部；15卡尔曼滤波器部(偏移值计算部)；21角速度偏移校正部；22第二姿态计算部；23步行动作检测部；24移动方向推定部；25步幅推定部；26坐标推定部。

Claims (6)

1.一种偏移校正装置，为陀螺仪传感器的偏移校正装置，其特征在于，包括：
加速度传感器；
地磁传感器；
静止判定部，其用所述加速度传感器的输出值和所述地磁传感器的输出值来判定所述陀螺仪传感器是否为静止状态；
偏移值计算部，其用所述陀螺仪传感器的输出值计算出所述陀螺仪传感器的偏移值；以及
偏移值更新部，其将在所述偏移值计算部使用在所述静止判定部判定为是静止状态的所述陀螺仪传感器的输出值计算出的偏移值设为所述陀螺仪传感器的新的偏移值。
2.如权利要求1所述的偏移校正装置，其特征在于，
所述偏移值计算部将所述陀螺仪传感器的欧拉角的一定时间的变化量与对所述陀螺仪传感器的输出值进行所述一定时间积分的值之差除以所述一定时间而得的值作为所述偏移值计算出。
3.如权利要求1所述的偏移校正装置，其特征在于，
所述偏移值计算部具有卡尔曼滤波器部，根据从所述陀螺仪传感器输出的角速度值生成状态方程式，用该状态方程式和所述陀螺仪传感器的欧拉角生成观测方程式，用该观测方程式计算出所述偏移值。
4.如权利要求2所述的偏移校正装置，其特征在于，
偏移值计算部用所述加速度传感器的输出值计算出所述陀螺仪传感器的欧拉角。
5.一种步行者航位推算装置，具备陀螺仪传感器的偏移校正装置，其特征在于，
所述偏移校正装置包括：
加速度传感器；
地磁传感器；
静止判定部，其用所述加速度传感器的输出值和所述地磁传感器的输出值来判定所述陀螺仪传感器是否为静止状态；
偏移值计算部，其用所述陀螺仪传感器的输出值计算出所述陀螺仪传感器的偏移值；以及
偏移值更新部，其将在所述偏移值计算部使用在所述静止判定部判定为是静止状态的所述陀螺仪传感器的输出值计算出的偏移值设为所述陀螺仪传感器的新的偏移值。
6.一种计算机可读取的记录介质，为存储了用于使计算机作为陀螺仪传感器的偏移校正装置而发挥功能的非暂时性的偏移校正程序，其特征在于，所述偏移校正程序使所述计算机执行如下功能：
用加速度传感器的输出值和地磁传感器的输出值来判定所述陀螺仪传感器是否为静止状态，
用所述陀螺仪传感器的输出值计算出所述陀螺仪传感器的偏移值，
使用判定为是静止状态的所述陀螺仪传感器的输出值而将所述算出的偏移值设为所述陀螺仪传感器的新的偏移值。
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