[發明專利]具有2D磁力計的低成本電子羅盤

無效

• 申請號: 200880010891.1
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN101652630A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 漢斯·馬克·貝爾特·貝維;特尼斯·讓·伊金克;哈里斯·迪里克
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: G01C17/38
• 分類號: G01C17/38
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 源;張天舒

技術領域

本發明涉及一種電子裝置，其包括具有二維磁力計的定向傳感 器。

背景技術

US專利6,836,971公開了一種傾斜補償式電子羅盤。該傾斜補 償式電子羅盤的操作是基于對地球磁場在垂直于雙軸磁傳感器的兩 個測量軸的方向上的分量Z進行計算而不是進行測量的。可以使用 適用于廣闊(wide)地理區域的地球磁場強度的存儲值來計算該正交 分量Z。該計算還需要使用從雙軸傳感器測量的磁場值。一旦Z已知， 并且使用來自雙軸傾斜傳感器的輸入，則可以通過使所測量的磁場強 度值從傾斜的雙軸傳感器精確地旋轉回本地水平面來計算補償的正 交分量X和Y。

發明內容

本發明涉及一種定向傳感器和傾斜補償羅盤向量重建方法，該 方法僅使用單獨的2D磁力計作為其感測輸入。與已知的上述US專 利6,836,971中描述的傾斜補償羅盤示例相比，本發明中不需要加速 計。因此，本發明描述了極限最低成本的傾斜補償式羅盤的構想。為 了實現該構想，犧牲剛體姿態中三個自由度中的一個作為自由變量。 在實踐中，這可以通過要求保持羅盤體軸x水平來實現。盡管這表現 出一種局限性，但是其影響在實際使用中很小。例如，在本發明的實 施例中，將羅盤集成到移動電話中。當用戶讀取其顯示屏時，這種電 話體軸x通常被保持為水平。因此，當考慮該裝置的實際使用時，可 以事先確定該裝置的x軸定向的兩個自由度之一。

因此，本發明提供一種電子裝置，其包括具有二維磁力計的定 向傳感器。該傳感器用于提供第一信號和第二信號，以分別確定所述 裝置所在的地理位置的三維地磁場向量的第一分量和第二分量。所述 裝置具有第一構件，其用于根據第一分量和第二分量以及所述裝置所 處的地理位置的地磁場的給定強度來確定地磁場向量的第三分量的 多個候選。所述裝置具有第二構件，其用于在假設所述裝置的軸保持 水平的情況下，根據所述裝置所處的地理位置的地磁場向量的給定傾 斜度和給定強度來確定重力向量的多個其他候選，。所述裝置具有第 三構件，用于選擇地磁場向量的第三分量的多個候選中相關的一個， 并且用于選擇重力向量的多個其他候選中相關的另一個。

本發明基于如下假設：已知所述裝置所處位置的地磁場的大小 和傾斜度的值；在所述裝置的實際使用中，該裝置的體軸中的至少一 個被保持水平。基于這些假設，可推測所述裝置相對于地球的實際定 向(以及變量，諸如朝向以及傾斜角等)。

可以以硬件的方式或者通過使用專用微控制器或者使用運行專 用軟件指令的通用數據處理器來實現上述的第一構件和/或第二構件 和/或第三構件。

在本發明的實施例中，在某些情況下可以假設地磁場的大小和 傾斜度的值為常量，并且可以在生產階段將其程序化為給定常量。

可選地，本發明的所述裝置用于獲得其所處地理位置的地磁場 的大小和傾斜度。這可以以多種方式實現。

在第一示例實施例中，本發明的所述裝置具有第四構件，例如 具有用于確定所述裝置所處的地理位置的GPS單元或者具有連接到 GPS單元的接口。例如可以使用存儲有針對區域或整個星球的值的 板載查找表或者使用數學模型(例如世界地磁模型)來根據地理位置 計算地磁特性，或者如果所述裝置具有通信裝置，則通過無線連接方 式將所述位置信息數據傳輸給服務供應商，服務供應商轉而將本地值 發送或上傳到所述裝置，來將所述地理位置信息映射為本地地磁強度 和傾斜度的值。

在第二示例實施例中，所述裝置包括通信裝置，例如移動電話。 這種裝置在服務供應商的蜂窩結構中運行。每個小區覆蓋一個地理區 域，在該地理區域內漫游移動電話用戶通過無線的方式與小區信標通 信。因此，服務供應商知道用戶出現在哪個小區。因此，可以使用用 戶出現在的小區的信標標識來確定用戶的地理位置信息，所確定的地 理位置信息具有小區特性尺度的分辨率。接著，使用該位置信息來查 找相關的地磁場強度和傾斜度。例如，可以在所述裝置中存儲查找表， 該查找表將從信標接收到的信標標識映射為本地地磁場強度和傾斜 度的值。在另一個示例中，可以使用查找表來將信標標識映射為地理 位置，再可以通過另一個查找表或者數學模型(如世界地磁模型)將 該地理位置映射為本地地磁場特性。在再一個示例中，服務供應商具 有在所述裝置實際使用期間將本地值傳輸到用戶裝置的信標。