[發明專利]狀態估計設備和偏移更新方法

有效

• 申請號: 201210353612.X
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN103017763A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 半田伊吹
• 申請（專利權）人: 雅馬哈株式會社
• 主分類號: G01C21/12
• 分類號: G01C21/12
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;張天舒

1.一種狀態估計設備，包括：

多個傳感器，其中包括三維磁性傳感器，該三維磁性傳感器構成為用來檢測三個方向上的磁分量并且構成為用來相繼輸出代表所檢測到的各磁分量的磁測數據；

卡爾曼濾波器，其構成為用來基于觀測殘差更新狀態向量，該狀態向量具有代表多個狀態變量的多個分量，所述多個狀態變量包括用于估計磁測數據的偏移量的狀態變量，所述觀測殘差是使用所述狀態向量和具有代表所述多個傳感器的輸出的多個分量的觀測向量計算出來的；

累積單元，其構成為用來累積從三維磁性傳感器中相繼輸出的磁測數據；和

中心點計算單元，其構成為用來假設由預定數量的累積磁測數據表示的坐標有可能分布在第一球面附近，并且構成為用來計算表示該第一球面的中心點的坐標，其中

卡爾曼濾波器使用表示第一球面的中心點的坐標來對用于估計磁測數據的偏移量的狀態變量進行更新。

2.按照權利要求1所述的狀態估計設備，其中，卡爾曼濾波器構成為使用狀態轉移模型根據某一時刻的狀態向量來估計經過單位時間之后的狀態向量，卡爾曼濾波器構成為使用觀測模型根據估計出的經過單位時間之后的狀態向量來計算估計的觀測向量，卡爾曼濾波器構成為基于估計出的觀測向量和具有代表所述多個傳感器的輸出的多個分量的觀測向量來計算觀測殘差，并且卡爾曼濾波器構成為用來基于觀測殘差和估計出的經過單位時間之后的狀態向量來更新狀態向量。

3.按照權利要求1所述的狀態估計設備，還包括：

分布判定單元，其構成為用來計算表示預定數量的累積磁測數據的坐標分布的三維分散度的分散評估值，從而使得中心點計算單元構成為用來在該分散評估值等于或大于可容許的分散值的情況下計算表示第一球面的中心點的坐標；

變形判定單元，該變形判定單元構成為用來假設多個累積磁測數據表示的坐標有可能分布在通過將第二球面和曲面組合起來而獲得的三維圖形的表面附近，該變形判定單元構成為用來基于所述多個累積磁測數據對表示所述三維圖形的形狀與第二球面的形狀之間的差異程度的變形評估值進行計算，并且該變形判定單元構成為用來判斷該變形評估值是否等于或小于可容許的變形值；和

中心點輸出單元，其構成為用來在變形判定單元的判定結果是肯定結果的情況下輸出表示第一球面的中心點的坐標。

4.按照權利要求3所述的狀態估計設備，其中卡爾曼濾波器構成為用來在中心點輸出單元輸出表示第一球面的中心點的坐標的情況下，使用表示第一球面的中心點的坐標來對用于估計偏移量的狀態變量進行更新。

5.按照權利要求1、2、3或4所述的狀態估計設備，其中中心點計算單元構成為用來假設由磁測數據表示的坐標所指定的位置有可能分布在第一球面的附近，中心點計算單元構成為用來設置表示了由磁測數據表示的坐標所指定的位置與第一球面之間的誤差的第一球面誤差向量，中心點計算單元構成為用來設置包含三維向量作為變量并且表示第一球面誤差向量的幅度的中心點計算函數，并且中心點計算單元構成為用來計算表示第一球面的中心點的坐標，該坐標作為當中心點計算函數的值最小時由三維向量表示的坐標。

6.按照權利要求1、2、3、4或5所述的狀態估計設備，其中在包括產生磁場的部件的儀器中安裝所述三維磁性傳感器。

7.按照權利要求6所述的狀態估計設備，其中所述偏移量是代表由該儀器的部件所產生的磁場的分量的三維向量。

8.一種在狀態估計設備中進行的偏移量更新方法，該狀態估計設備包括多個傳感器，所述多個傳感器包括三維磁性傳感器，該三維磁性傳感器構成為用來檢測三個方向上的磁分量并且構成為用來相繼輸出代表所檢測到的各磁分量的磁測數據，該方法包括：

基于觀測殘差更新狀態向量，該狀態向量具有代表多個狀態變量的多個分量，所述多個狀態變量包括用于估計磁測數據的偏移量的狀態變量，所述觀測殘差是使用所述狀態向量和具有代表所述多個傳感器的輸出的多個分量的觀測向量計算出來的；

累積從三維磁性傳感器相繼輸出的磁測數據；

假設由預定數量的累積磁測數據表示的坐標有可能分布在第一球面的附近；

計算表示第一球面的中心點的坐標；和

使用表示第一球面的中心點的坐標來對用于估計磁測數據的偏移量的狀態變量進行更新。