3D场传感器的校准制造技术

公开一种用于校准３Ｄ场传感器的基于装置的方法。该方法包括获取多个采样，其中采样来自３Ｄ场传感器。各采样代表３Ｄ场传感器所感测的三维场的量值和取向。使用多个采样确定椭球的多个参数。确定多个参数使得椭球拟合多个采样。确定将椭球变换成球的变换。将变换应用于采样以创建变换的采样。还公开装置和信号承载介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要地涉及测量三维(3D)场的传感器，并且更具体地涉 及对这样的传感器的校准。
技术介绍
3D场传感器是测量在三维空间中某场的方向和量值的传感器。例 如，三维正交磁力计单元可以测量周围》兹场的方向和量值。类似地， 三个正交加速度计单元可以感测加速度或者更重要地是通常与加速度 无法区别的引力场的方向和量值。正如上文已经提示，在几乎所有情况下，3D场传感器在某一级别 包括相对于彼此适当取向的三个单维传感器。在重建测量场的方向和 量值时的基本假设是这些单元彼此正交并且具有相似缩放和零偏离。然而在实践中，这些假设很难有效。磁力计特别地难处理，因为 附接到其中驻留有磁力计的设备的外部磁部件可能造成缩放和移位误 差，并且也可能有效地引入测量轴之间的线性相关。为了消除这些问题，需要3D场传感器的校准。通常这一过程时间 长，并且一般涉及到对于用户的复杂步骤。例如，为了找到轴的缩放， 通常要求找到场可以在该轴上产生的最大值和最小值。这一过程也会 引起移位，而不能找到不同轴之间的可能线性相关。为了找到不同轴 之间的可能线性相关，通常要求指示某些参考方向，这对于用户来说 也是耗时的。作为另 一 例子， 一 种校准电子罗盘的传统方式是比较测量读数与 已知读数并且构建查找表。为了具有准确读数，每当设备移动到新位 置时都必须执行这一过程。遗憾的是，3D》兹力计相对较新，而多数校 准方法是用于2D传感器的。例如在IEEE学报和关于Augmented Reality的2000年ACM国际研讨会(2000 )上Bruce Hoff、 Ronald Azuma的 "Autocalibration of an Electronic Compass in an Outdoor Augmented Reality System"中，自动校准方法基于卡尔曼滤波。这一过程仍然获耳又 关于已知读数的用户输入，并且通常对于3D场传感器难于实现。因此将希望提供如果有用户输入则以很少用户输入就能够校准 3D场传感器的技术。
技术实现思路
本专利技术提供校准3D场传感器的技术。在本专利技术的一个示例实施例中，公开一种用于校准3D场传感器的 基于装置的方法。该方法包括获取多个采样，其中采样来自3D场传感 器。各采样代表3D场传感器所感测的三维场的量值和取向。使用多个 采样确定椭球的多个参数。执行对多个参数的确定使得椭球拟合多个 采样。确定将椭球变换成球的变换。将变换应用于采样以创建变换的 采样。在另一示例实施例中，公开一种信号承载介质，该信号承载介质 有形地实施可由处理器执行以进行用于校准三维(3D)场传感器的操 作的机器可读指令程序。这些操作包括获取多个采样，其中采样来自 3D场传感器。各采样代表3D场传感器所感测的三维场的量值和取向。 使用多个采样确定椭球的多个参数。执行对多个参数的确定使得椭球 拟合多个采样。确定将椭球变换成球的变换。将变换应用于采样以创 建变换的采样。在另一示例实施例中，公开一种装置，该装置包括用于测量三维 (3D)场以及用于产生代表三维场的量值和取向的采样的装置。该装 置还包括用于从用于测量的装置获取多个采样的装置。该装置还包括 用于根据多个采样确定椭球的多个参数的装置，其中执行对多个参数 的确定使得椭球拟合多个采样。该装置还具有用于确定将椭球变换成 球的变换的装置，以及具有用于将变换应用于采样以创建变换的采样 的装置。在又一示例实施例中，公开另一种装置，该装置包括三维(3D) 场传感器。3D场传感器适于产生场采样，其中各场采样代表3D场传 感器所感测的3D场的量值和取向。该装置包括适于从3D场传感器获 取多个场采样的校准模块。校准模块适于使用多个采样确定椭球的多 个参数，其中执行对多个参数的确定操作使得椭球拟合多个场采样。以创建变换的场采样。附图说明结合附图来阅读，本专利技术实施例的前述和其它方面在以下具体实施方式中变得更清楚，在附图中图1是用于校准3D场传感器的示例装置的框图2是从椭球到球的变换的示例表示图3是用于校准3D场传感器的示例方法的流程图4是用于校准3D场传感器的示例装置的框图5是用于对来自3D场传感器的采样进行滤波的示例方法的流程图；以及图6是包括3D场传感器和用于3D场传感器的校准模块的装置的 框图。具体实施例方式为便于参照，将本公开分成多个不同的节。 1.引言本公开主要地涉及诸如三轴^兹力计(TAM)的3D场传感器的才交传感器。这样的传感器的例子可以是在三个维度中感测地球引力的三 轴加速度计或者感测电场的传感器。当然存在多种以某种一个或者多个参考信号校准这样的传感器的简单直接方式。然而，我们的设置有所不同。TAM可以与三轴加速度计结合用来参考地球引力和磁场所设置的坐标系获得设备的取向。在 宇航科学中，这通常称为太空船的姿态。然而感兴趣的是包括诸如移 动电话或者游戏控制器的手持设备的装置的取向。这样的设备通常使 用廉价的磁力计，结果校准有可能在时间上漂移。因此需要一种用户 不可见的自适应校准。对测量地球磁场感兴趣的太空船面临类似问题。校准由于恶劣的 起飞条件和轨道中的不同大气而有可能改变。完全已知参考信号在轨道中也不可用。存在关于针对卫星系统校准TAM的许多文献。在测试中已经观察到设备的校准依赖于设备的位置。当设备在某 一方向上移动数米那么少时，校准可能经受显著改变。尤其是在建筑 物内，磁场的方向和量值在这样的短距离有变就不足为奇。建筑物中 的顺磁单元可以在一个方向上加强地球磁场，而电线可能感应新磁场。 然而这不应当影响对场进行感测的设备的校准。 一种解释可以是在设 备内部的顺磁部件(在磁力计附近)根据观察的场的强度而对校准有 不同影响。无论是什么原因，这都是观察到的行为并且是易于自适应 校准的又一原因。然而，这里的示例校准是基于磁场在充分长的时间窗口内恒定这 一假设。这与卫星系统的问题相对照，在卫星系统中太空船在轨道中 行进而磁场在围绕地球的 一 次旋转过程中显著地改变。在卫星系统的 情况下，通常使用地球磁场的某一模型。在卫星系统的校准与手持设 备的校准之间有显著不同。显然，当设备在磁场内旋转时，感测的场 在设备的坐标系中旋转。当假设实际场具有恒定方向时，则连续测量 的相对角包含有信息。然而如果外场的方向可能也已经改变，则此信 息可能丢失。将说明在恒定场的假设下也易于确定去耦合校准矩阵。在本公开中，讨论测量任何3D场诸如磁场、引力场或者电场的传 感器的校准。例如见图1,示出了用于校准3D场传感器110的示例装 置100。 3D场传感器110包括各平行于轴、^或^的三个单维传感器 120-1、 120-2和120-3 (分别为&、 ^和^)，这些轴是正交轴。各传 感器120测量场^的具有量值m和方向d的轴分量。在图1的例子中，方向d通过在S、 5平面中的角度6和相对于《轴的角度p来关联。3D场传感器110产生3D场采样130，各采样可以分别包括各传 感器120-1、 120-2和120-3的球面值(叫^0或者场值dv，z)。根据场值 (x，y，z)可以确定场的量值和方向。注意3D场传感器ll(X又为示例性的 并且仅用于说明。校准模块140对3D场采样130进行操作以创建变换 的3D采样150。变换的3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准三维（３Ｄ）场传感器的基于装置的方法，包括：　　　　获取多个采样，所述采样来自所述３Ｄ场传感器，各采样代表所述３Ｄ场传感器所感测的３Ｄ场的量值和取向；　　　　使用所述多个采样确定椭球的多个参数，其中执行对所述多个参数的确定使得所述椭球拟合所述多个采样；　　　　确定将所述椭球变换成球的变换；以及　　　　将所述变换应用于采样以创建变换的采样。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TP皮尔瓦奈南，
申请(专利权)人：诺基亚公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]