校准磁传感器的方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种用于校准磁传感器的方法和装置。所述方法包括获取多个磁场测量值；将所述多个磁场测量值中的至少一部分代入椭球体模型，以获得所述椭球体模型的中心坐标；根据所述椭球体模型的中心坐标，确定用于校准的偏移量；以及利用所述用于校准的偏移量，对所述磁传感器进行校准。用于执行所述方法的磁传感器，包括获取模块，用于获取多个磁场测量值；控制模块，用于将所述多个磁场测量值的至少一部分代入椭球体模型，从而获得所述椭球体模型的中心坐标，以及根据所述椭球体模型的中心坐标，确定用于校准的偏移量；以及校准模块，用于基于所述用于校准的偏移量来对所述磁传感器进行校准。

【技术实现步骤摘要】
校准磁传感器的方法和装置
本专利技术通常涉及测量技术，特别是校准磁传感器的方法和装置。
技术介绍
磁传感器如今广泛运用于电子装置中。磁传感器可用来测量地磁场，该测量结果可被电子装置用于导航、游戏以及其它与定位相关的应用中。但是，磁传感器会受到硬磁干扰和软磁干扰的影响。硬磁干扰可能由产生磁场的物体导致，例如扬声器、发动机，或磁化的铁片。软磁干扰可能由位于包含磁传感器的电子设备罩壳的内部和/或外部的源导致，例如金属框架、电路或诸如铁/镍/钴等金属屏蔽。目前有若干种校准磁传感器的传统方法。如图1中所示，用标准样本进行校准是常用方法之一。标准样本可以是与待校准磁传感器相同的、理想化的经校准的磁传感器。采用待校准磁传感器获得向量A表示的磁测量值，采用标准样本装置获得在同一地点和同一方向、由向量B表示的磁测量值。磁干扰可通过计算向量A和B间的偏移得出，即O＝A-B。但是，标准样本很难获得，且地磁场可能随时间和环境而变化。另一种校准磁传感器的传统用方法是水平面旋转方法。在该方法中，包含磁传感器的装置可被放置于水平桌面上，并可被多次旋转。图2(a)为在水平面上获得磁测量值的3D图。在X和Y轴上的硬磁偏移(Ox，OY)可通过如下方法计算：(X-Ox)2+(Y-OY)2＝R2(1)其中R为图2(a)中圆的半径。在垂直轴Z轴上的硬磁偏移Oz可通过如下方法计算：Oz＝(Oup+Odown)/2(2)其中，Oup和Odown是当磁传感器分别面朝上和面朝下时获得的磁测量值。但是，大多数水平面由金属支撑物所支撑的，其可能对磁传感器造成额外的磁干扰。上述额外干扰可能导致不同方向上的不对称失真，实际测量值示例图可能如图2(b)中所示。上述额外干扰可能会增加校准的错误率。另一个校准磁传感器的传统方法为获得不同方向的磁测量值，并使用如图3所示的球体模型来计算偏移。但是，球体模型由于软磁干扰已经不够精确。另一个校准磁传感器的传统方法是将磁传感器放入亥姆霍兹笼(Helmholtzcage)以消除该位置上的地磁场影响，如此获得的磁测量值可作为进行校准所需知的偏移量。但是，这种笼非常昂贵，在使用中也很耗时。因此，这并非校准消费电子产品中磁传感器的可操作方法。
技术实现思路
由于上述问题，需要一种应用于磁传感器、特别是能用于消除硬磁干扰的方法和装置。这种方法和装置便于使用、操作更简单，在考虑硬磁干扰的同时考虑软磁干扰。根据本专利技术的一个实施例，一种用于校准磁传感器的方法包括获取多个磁场测量值；将所述多个磁场测量值中的至少一部分代入椭球体模型，以获得所述椭球体模型的中心坐标；根据所述椭球体模型的中心坐标，确定用于校准的偏移量；以及利用所述用于校准的偏移量，对所述磁传感器进行校准。特别的，所述代入包括确定包含多个椭球体参数的所述椭球体模型的表达式；将所述多个磁场测量值中的至少一部分代入所述椭球体模型的表达式，以获得由所述磁场测量值矩阵和所述多个椭球体参数矩阵表示的方程；利用高斯主元消去法求解所述方程，从而获得所述多个椭球体参数；以及利用所述多个椭球体参数，确定所述椭球体模型的中心坐标。特别的，所述求解包括遍历所述磁场测量值矩阵以确定其中的主元；基于所述主元将所述磁场测量值矩阵转换为三角矩阵；以及基于所述三角矩阵求解所述方程，从而获得所述椭球体参数。特别的，所述椭球体模型的表达式为：a1x2+a2y2+a3z2+a4xy+a5xz+a6yz+a7x+a8y+a9z＝1其中(x，y，z)代表位于所述椭球体模型上的点，a1-a9代表所述椭球体参数，且所述椭球体模型的中心坐标为(x0，y0，z0)，其中x0，y0和z0的表达为：特别的，所述多个磁场测量值包含至少九个不同的磁场测量值。特别的，每个所述多个磁场测量值都是沿三条正交轴测量所得。特别的，所述用于校准的偏移量等于从所述三条正交轴共同的原点到所述椭球体模型中心的向量。特别的，所述校准包括将所述用于校准的偏移量从所述磁场测量值中扣除。根据本专利技术的另一个实施例，一种磁传感器包括获取模块，用于获取多个磁场测量值；控制模块，用于将所述多个磁场测量值的至少一部分代入椭球体模型，从而获得所述椭球体模型的中心坐标，以及根据所述椭球体模型的中心坐标，确定用于校准的偏移量；以及校准模块，用于基于所述用于校准的偏移量来对所述磁传感器进行校准。特别的，所述控制模块包括子模块用于确定包含多个椭球体参数的所述椭球体模型的表达式；将所述多个磁场测量值中的至少一部分替换入所述椭球体模型的表达式，从而获得由所述磁场测量值矩阵和所述多个椭球体参数矩阵表示的方程；采用高斯主元消去法求解所述方程，从而获得所述多个椭球体参数；以及利用所述多个椭球体参数确定所述椭球体模型的中心坐标。特别的，所述控制模块中用于求解所述方程的子模块还用于遍历所述磁场测量值矩阵以确定其中的主元；基于所述主元，将所述磁场测量值矩阵转换为三角矩阵；以及基于所述三角矩阵求解所述方程获得所述椭球体参数。特别的，所述椭球模型的表达式为：a1x2+a2y2+a3z2+a4xy+a5xz+a6yz+a7x+a8y+a9z＝1其中(x，y，z)代表位于所述椭球体模型上的某点，a1-a9代表所述椭球体参数，且所述椭球体模型的中心坐标为(x0，y0，z0)，其中x0，y0和z0表达为：特别的，每个所述多个磁场测量值都是沿三条正交轴测量所得。特别的，所述用于校准的偏移量等于从所述三条正交轴共同的原点到所述椭球体模型中心的向量。特别的，所述校准模块包含子模块用于将所述用于校准的偏移量从所述磁场测量值中扣除。本申请所介绍的方法不需要用于校准的附加装置，例如不需要标准样本或亥姆霍兹笼(Helmholtzcage)。同时，本申请介绍的方法采用了更加精确的模型来计算偏移量，这使得对磁传感器的校准更为精确。另外，本申请所介绍的方法和装置相较于传统的方法和装置具有更为快速、高效的优点。前面相当宽泛地概括了本专利技术的特征。接下来描述本专利技术的附加特征，它们形成本专利技术权利要求的主题。本领域技术人员会理解，所揭示的概念和具体实施例会容易地用作修改或者设计实现本专利技术同样目的的其它特征或者过程的基础。本领域技术人员还可以认识到，这样的等同构造不会偏离所附权利要求所列的本专利技术的精神和范围。附图说明为更加完整地理解本公开及其优点，现结合附图，参照下文描述进行说明，其中：图1所示为校准磁传感器的一种传统方法；图2(a)和(b)所示为校准磁传感器额的另一种传统方法；图3所示为校准磁传感器的另一种传统方法中所采用的磁场球体模型的3D图；图4所示为磁场椭球体模型的3D图；图5所示为根据本专利技术的一个实施例用于校准磁传感器的方法的流程图；图6所示为图5中方法使用的高斯主元消去法的流程图；以及图7所示为根据本专利技术的一个实施例的装置。若非指明，不同图中的相应数字编号和符号通常指代其相应部分。具体实施方式下文对实施例的实现和使用进行了具体的介绍。但应当理解的是，本专利技术提供了许多可适用的专利技术构思，其可广泛实施于各个特定环境中。所讨论的特定实施例仅仅举例说明了实现和使用本专利技术的特定方法，并未限制本专利技术的范围。同时应当理解的是，方法中记录的步骤可按照不同顺序执行，和/或同时执行。另外，本说明书中的方法可以包括附加步骤和/或省略一个或多个举例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准磁传感器的方法，包括：获取多个磁场测量值；将所述多个磁场测量值中的至少一部分代入椭球体模型，以获得所述椭球体模型的中心坐标；根据所述椭球体模型的中心坐标，确定用于校准的偏移量；以及利用所述用于校准的偏移量，对所述磁传感器进行校准。

【技术特征摘要】
1.一种用于校准磁传感器的方法，包括：获取多个磁场测量值；将所述多个磁场测量值中的至少一部分代入椭球体模型，以获得所述椭球体模型的中心坐标；根据所述椭球体模型的中心坐标，确定用于校准的偏移量；以及利用所述用于校准的偏移量，对所述磁传感器进行校准，其中所述代入包括：确定包含多个椭球体参数的所述椭球体模型的表达式；将所述多个磁场测量值中的至少一部分代入所述椭球体模型的表达式，以获得由所述磁场测量值矩阵和所述多个椭球体参数矩阵表示的方程；利用高斯主元消去法求解所述方程，从而获得所述多个椭球体参数；以及利用所述多个椭球体参数，确定所述椭球体模型的中心坐标。2.如权利要求1中所述方法，其中所述求解包括：遍历所述磁场测量值矩阵以确定其中的主元；基于所述主元将所述磁场测量值矩阵转换为三角矩阵；以及基于所述三角矩阵求解所述方程，从而获得所述椭球体参数。3.如权利要求1中所述方法，其中所述椭球体模型的表达式为：a1x2+a2y2+a3z2+a4xy+a5xz+a6yz+a7x+a8y+a9z＝1，其中(x,y,z)代表位于所述椭球体模型上的点，a1-a9代表所述椭球体参数，且所述椭球体模型的中心坐标为(x0,y0,z0)，其中x0，y0和z0的表达为：4.如权利要求1中所述方法，其中所述多个磁场测量值包含至少九个不同的磁场测量值。5.如权利要求1中所述方法，其中每个所述多个磁场测量值都是沿三条正交轴测量所得。6.如权利要求5中所述方法，其中所述用于校准的偏移量等于从所述三条正交轴共同的原点到所述椭球体模型中心的向量。7.如权利要求1中所述方法，其中所述校准包括：将所述用于校准的偏移量从所述磁场测量值中扣除。8.一种磁传感器，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂仲轩，方舒，
申请(专利权)人：意法半导体中国投资有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31