[发明专利]校准磁传感器的方法和装置

说明书

技术领域

本发明通常涉及测量技术，特别是校准磁传感器的方法和装置。

背景技术

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(O_x，O_Y)可通过如下方法计算：

(X-O_x)²+(Y-O_Y)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O_z可通过如下方法计算：

O_z＝(O_up+O_down)/2(2)

其中，O_up和O_down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(Helmholtz cage)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。

发明内容

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。

根据本发明的一个实施例，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