[发明专利]基于扩展卡尔曼滤波器的自动磁强计校准

说明书

系统和方法可以提供用于获得与陀螺仪(22)相关联的第一传感器数据以及获得与磁强计(10)相关联的第二传感器数据。另外，所述第一传感器数据、所述第二传感器数据以及扩展卡尔曼滤波器可以用于对所述磁强计(10)进行校准。在一个示例中，所述磁强计(10)的采样率在获得所述第二传感器数据之前增加并且所述磁强计(10)的所述采样率在校准所述磁强计(10)之后减小。

技术领域

实施例总体上涉及磁强计校准。更具体地，实施例涉及基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的自动磁强计校准。

背景技术

磁强计通常可以用于测量磁场的强度和方向。具体地，小型化磁强计可以用作手持式装置(如，智能电话和平板计算机)中的罗盘。然而，小型化磁强计对于其他磁性对象的敏感度可能对精度具有负面影响。例如，安装在附近印刷电路板(PCB)上的已磁化的铁磁部件可以在手持式装置中的磁强计上产生“硬铁效应”。此外，“软铁效应”可能是由于地球磁场将干扰磁场感应到附近PCB的正常未磁化的铁磁部件上而造成的。硬铁效应和软铁效应都可以引起磁强计的测量以形成三维(3D)空间中的椭圆体而非球体。

尽管常规“椭圆体拟合”解决方案可以试图确定磁强计的优化校准参数以便对从椭圆体表面到球体表面的原始测量点进行重定位，但仍保持相当大的空间用于改进。例如，如果来自磁强计的测量数据集合较小或分布不均，则可能发生“过度拟合”，其进而可以使校准结果恶化。另外，常规椭圆体拟合解决方案可以提示装置用户执行麻烦的、不便的和/或复杂的手势，如，使用手持式装置的“图8”动作。此外，常规椭圆体拟合解决方案可以依赖手动触发，其可以进一步对用户体验具有负面影响。

附图说明

通过阅读以下说明书和所附权利要求书并参考以下附图，实施例的各种优点对于本领域技术人员将变得显而易见，在附图中：

图1是根据实施例的磁强计校准环境的示例的展示；

图2和图3是根据实施例的操作校准设备的方法的示例的流程图；

图4是根据实施例的系统的示例的框图；以及

图5是根据实施例的校准结果的示例的展示。

具体实施方式

现在转到图1，示出了其中磁强计10(例如，实现在微电子机械系统/MEMS芯片中)被自动校准的环境。在所展示的示例中，磁强计10安装到印刷电路板(PCB)12，所述印刷电路板还包括一个或多个硬铁效应部件14(例如，扬声器磁体)以及一个或多个软铁效应部件16(例如，电磁干扰/EMI屏蔽物、螺钉、电池触点)。硬铁效应部件14可以是已磁化的铁磁部件，所述已磁化的铁磁部件影响磁强计10的测量精度。软铁效应部件16可以是正常未磁化的铁磁部件，由于由地磁场18在软铁效应部件16上感应的干扰磁场，所述正常未磁化的铁磁部件也影响磁强计10的测量精度。所展示的磁强计10耦合至校准设备20，所述校准设备使用来自磁强计10的传感器数据、来自陀螺仪22的传感器数据以及扩展卡尔曼滤波器(EKF)来对磁强计10进行校准。

如将更详细讨论的，校准设备20可以提供两种观察的独特技术应用：1)在相同的位置，无论装置的取向如何，环境磁场的大小是恒定的；以及2)经校准的磁强计测量的改变与装置取向的改变相符，所述装置取向可以经由陀螺仪来测量。更具体地，可以基于两种观察实时确定和/或量化硬铁效应和软铁效应二者。因此，所展示的方法使得能够对少且分布不均的测量数据集合进行有效校准，而不需要来自用户的不便的或复杂的手势。实际上，所展示的解决方案可以使得能够自动触发在背景(例如，对于用户是透明的)中运行的校准操作。