[发明专利]电子罗盘

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定电子罗盘的零点偏移的方法、一种用于操作电子罗盘的方法以及一种电子罗盘。

背景技术

磁传感器可以用于测量地磁场并且由此适合用在电子罗盘中。因为地磁场平行于地球表面，所以需要可以沿着至少两个彼此垂直的轴求得地磁场的磁传感器。在这种情形中，必须保持电子罗盘平行于地球表面。在使用三轴磁传感器的情况下，可以计算出电子罗盘相对于地球表面的倾斜度。

因为地磁场的强度在仅仅几十μT的范围内，所以需要非常灵敏的磁传感器，这些磁传感器易受干扰场影响。这样的干扰场例如可以由邻近的电导线或者铁磁材料导致并且引起附加的、与地磁场叠加的磁场分量。这在分析处理测量到的信号时导致误差并且由此导致方位的错误确定。

由文献US 2007/0276625 A1公开了一种具有三轴磁传感器的电子罗盘，所述电子罗盘能够实现零点偏移的自动校正。为此，电子罗盘在所述电子罗盘的不同定向时采集测量到的磁场强度并且将这些磁场强度的空间分量绘制在三维笛卡尔坐标系中。随后，尝试在三维坐标系中通过球形包络来逼近测量值的分布。由球形包络的中心与坐标系原点的偏移推断出电子罗盘由干扰导致的零点偏移。因为直接处理三维磁传感器数据，所以需要复杂并且容易出错的算法。

发明内容

本发明的任务在于，说明一种用于确定电子罗盘的零点偏移的改进方法。所述任务通过根据权利要求1所述的方法解决。本发明的另一任务在于，说明一种用于操作电子罗盘的改进方法。所述任务通过根据权利要求9所述的方法解决。此外，本发明的任务还在于，提供一种改进的电子罗盘。所述任务通过根据权利要求11所述的电子罗盘解决。在从属权利要求中说明优选的扩展方案。

根据本发明的用于确定电子罗盘的零点偏移的方法包括以下步骤：借助于三轴磁传感器求得电子罗盘的第一坐标系中的多个第一磁场强度；由所述多个第一磁场强度计算平行于地球表面的第二坐标系中的多个经倾斜补偿的第二磁场强度；使试探函数匹配于所述多个经倾斜补偿的第二磁场强度；以及由经匹配的试探函数确定零点偏移。有利地，通过所述方法使零点偏移的确定从三维问题简化成二维问题。这简化了试探函数的匹配。有利地，第二磁场强度已经是经倾斜补偿的，这简化了零点偏移的确定。

优选地，为了计算所述多个经倾斜补偿的第二磁场强度，对于每个第一磁场强度执行以下步骤：确定第一坐标系关于第二坐标系的横向倾角和俯仰角，以及由第一磁场强度、横向倾角和俯仰角计算经倾斜补偿的第二磁场强度。

根据所述方法的一个扩展方案，为了确定横向倾角和俯仰角执行以下步骤：借助于三轴加速度传感器确定第一坐标系中的加速度值，以及计算第一坐标系关于第二坐标系的横向倾角和俯仰角。有利地，由此借助于独立于磁传感器的加速度传感器求得电子罗盘关于地球表面的定向，这提高了所述方法的稳健性。

在一个实施方式中，在进一步处理之前，借助于低通滤波器对所求得的加速度值进行滤波。由此可以在记录测量数据时抑制干扰运动，这提高了所述方法的准确性。

符合目的地，使用圆函数作为试探函数。

根据所述方法的一个实施方式，在记录多个第一磁场强度期间使电子罗盘运动，例如使电子罗盘摆动。这例如适用于诸如移动电话的便携式设备。

根据本发明的用于操作电子罗盘的方法包括以下步骤：根据上述方法确定电子罗盘的零点偏移；借助于三轴磁传感器求得电子罗盘的第一坐标系中的第一磁场强度；由所述第一磁场强度计算平行于地球表面的第二坐标系中的经倾斜补偿的第二磁场强度；通过从经倾斜补偿的第二磁场强度中减去零点偏移来计算经零点校正的第三磁场强度；以及计算第二坐标系的轴相对于南北方向偏移的方位角。有利地，对由电子罗盘根据所述方法求得的方位角进行零点校正，即消除了可能的干扰影响。

根据本发明的电子罗盘包括三轴磁传感器和三轴加速度传感器并且被构造用于执行以上所描述的用于确定零点偏移的方法。

优选地，电子罗盘还被构造用于执行以上所描述的用于操作电子罗盘的方法。

根据一个实施方式，磁传感器包括至少一个GMR传感器。

在另一个实施方式中，加速度传感器包括至少一个微机械的加速度传感器。

附图说明

图1示出电子罗盘的示意图；

图2示出电子罗盘的示意性内部视图；

图3示出在使电子罗盘旋转360°的过程中经倾斜补偿的第二磁场强度的变化过程示意图；

图4示出经倾斜补偿的第二磁场强度的替代的变化过程示图；

图5示出未经零点校正的第二磁场强度和经零点校正的第三磁场强度的示意图；