[發(fā)明專利]校準(zhǔn)磁傳感器的方法和裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310172424.1 | 申請日： | 2013-05-08 |
| 公開（公告）號： | CN104142485B | 公開（公告）日： | 2017-09-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 涂仲軒;方舒 | 申請（專利權(quán)）人： | 意法半導(dǎo)體(中國)投資有限公司 |
| 主分類號： | G01V3/40 | 分類號： | G01V3/40 |
| 代理公司： | 北京市金杜律師事務(wù)所11256 | 代理人： | 鄭立柱 |
| 地址： | 200241 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 校準(zhǔn) 傳感器 方法 裝置 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明通常涉及測量技術(shù)，特別是校準(zhǔn)磁傳感器的方法和裝置。
背景技術(shù)
磁傳感器如今廣泛運(yùn)用于電子裝置中。磁傳感器可用來測量地磁場，該測量結(jié)果可被電子裝置用于導(dǎo)航、游戲以及其它與定位相關(guān)的應(yīng)用中。但是，磁傳感器會受到硬磁干擾和軟磁干擾的影響。硬磁干擾可能由產(chǎn)生磁場的物體導(dǎo)致，例如揚(yáng)聲器、發(fā)動機(jī)，或磁化的鐵片。軟磁干擾可能由位于包含磁傳感器的電子設(shè)備罩殼的內(nèi)部和/或外部的源導(dǎo)致，例如金屬框架、電路或諸如鐵/鎳/鈷等金屬屏蔽。
目前有若干種校準(zhǔn)磁傳感器的傳統(tǒng)方法。如圖1中所示，用標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行校準(zhǔn)是常用方法之一。標(biāo)準(zhǔn)樣本可以是與待校準(zhǔn)磁傳感器相同的、理想化的經(jīng)校準(zhǔn)的磁傳感器。采用待校準(zhǔn)磁傳感器獲得向量A表示的磁測量值，采用標(biāo)準(zhǔn)樣本裝置獲得在同一地點(diǎn)和同一方向、由向量B表示的磁測量值。磁干擾可通過計(jì)算向量A和B間的偏移得出，即O＝A-B。但是，標(biāo)準(zhǔn)樣本很難獲得，且地磁場可能隨時(shí)間和環(huán)境而變化。
另一種校準(zhǔn)磁傳感器的傳統(tǒng)用方法是水平面旋轉(zhuǎn)方法。在該方法中，包含磁傳感器的裝置可被放置于水平桌面上，并可被多次旋轉(zhuǎn)。圖2(a)為在水平面上獲得磁測量值的3D圖。在X和Y軸上的硬磁偏移(Ox，OY)可通過如下方法計(jì)算：
(X-Ox)2+(Y-OY)2＝R2(1)
其中R為圖2(a)中圓的半徑。在垂直軸Z軸上的硬磁偏移Oz可通過如下方法計(jì)算：
Oz＝(Oup+Odown)/2(2)
其中，Oup和Odown是當(dāng)磁傳感器分別面朝上和面朝下時(shí)獲得的磁測量值。
但是，大多數(shù)水平面由金屬支撐物所支撐的，其可能對磁傳感器造成額外的磁干擾。上述額外干擾可能導(dǎo)致不同方向上的不對稱失真，實(shí)際測量值示例圖可能如圖2(b)中所示。上述額外干擾可能會增加校準(zhǔn)的錯(cuò)誤率。
另一個(gè)校準(zhǔn)磁傳感器的傳統(tǒng)方法為獲得不同方向的磁測量值，并使用如圖3所示的球體模型來計(jì)算偏移。但是，球體模型由于軟磁干擾已經(jīng)不夠精確。
另一個(gè)校準(zhǔn)磁傳感器的傳統(tǒng)方法是將磁傳感器放入亥姆霍茲籠(Helmholtz cage)以消除該位置上的地磁場影響，如此獲得的磁測量值可作為進(jìn)行校準(zhǔn)所需知的偏移量。但是，這種籠非常昂貴，在使用中也很耗時(shí)。因此，這并非校準(zhǔn)消費(fèi)電子產(chǎn)品中磁傳感器的可操作方法。
發(fā)明內(nèi)容
由于上述問題，需要一種應(yīng)用于磁傳感器、特別是能用于消除硬磁干擾的方法和裝置。這種方法和裝置便于使用、操作更簡單，在考慮硬磁干擾的同時(shí)考慮軟磁干擾。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種用于校準(zhǔn)磁傳感器的方法包括獲取多個(gè)磁場測量值；將所述多個(gè)磁場測量值中的至少一部分代入橢球體模型，以獲得所述橢球體模型的中心坐標(biāo)；根據(jù)所述橢球體模型的中心坐標(biāo)，確定用于校準(zhǔn)的偏移量；以及利用所述用于校準(zhǔn)的偏移量，對所述磁傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。
特別的，所述代入包括確定包含多個(gè)橢球體參數(shù)的所述橢球體模型的表達(dá)式；將所述多個(gè)磁場測量值中的至少一部分代入所述橢球體模型的表達(dá)式，以獲得由所述磁場測量值矩陣和所述多個(gè)橢球體參數(shù)矩陣表示的方程；利用高斯主元消去法求解所述方程，從而獲得所述多個(gè)橢球體參數(shù)；以及利用所述多個(gè)橢球體參數(shù)，確定所述橢球體模型的中心坐標(biāo)。
特別的，所述求解包括遍歷所述磁場測量值矩陣以確定其中的主元；基于所述主元將所述磁場測量值矩陣轉(zhuǎn)換為三角矩陣；以及基于所述三角矩陣求解所述方程，從而獲得所述橢球體參數(shù)。
特別的，所述橢球體模型的表達(dá)式為：
a1x2+a2y2+a3z2+a4xy+a5xz+a6yz+a7x+a8y+a9z＝1
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