用于便攜式設備中的電子羅盤的校準技術的制作方法

專利名稱：用于便攜式設備中的電子羅盤的校準技術的制作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及用于計算和去除來自3軸磁傳感器的輸出的干擾局部偏移磁場的影響以獲得地球的地磁場的精確讀數的技術。也描述了其它實施例。
背景技術：
諸如蜂窩式電話或智能電話的便攜式設備現在可配有電子羅盤。羅盤計算并向其用戶提供可以是“指向(heading)”(一般相對于地球的地磁場給出該“指向”)的方向和/ 或指向正北的箭頭。例如，可對于用戶自身的導航知識提供方向信息，以在他在不熟悉的環境中行走或駕車時告訴他哪面是北。對于可在設備中運行的導航或地圖應用，方向信息對于使用也是有益的。電子羅盤通過使用3軸磁傳感器獲得存在于其直接的環境中的磁場的測量作為三分量(例如，沿X方向、y方向和Z方向)矢量。感測的場包含地球磁場的影響和所謂的局部干擾場的影響。后者是由便攜式設備的局部環境中的部件產生的磁場。它可包含諸如內置于設備中的揚聲器之類的接近傳感器的任何磁部件所帶來的影響。諸如當用戶駕駛汽車、乘坐火車或公共汽車或騎自行車或摩托車時，由于在接近設備的外部環境中存在的磁元件所產生的干擾場也可帶來影響。在大多數情況下，干擾場相對于地球場不是可忽略不計的。因此，為了允許羅盤此時計算正確的方向，需要校準過程以從傳感器的測量中去除干擾場的影響。存在幾種類型的3軸校準過程。在一種這種技術中，用戶被指示按照一組在幾何上不同的取向和方位角旋轉設備(包含羅盤)，同時通過羅盤以及通過取向傳感器所得到的測量被收集和分析以分離或求解干擾場。然后從通過磁傳感器取得的測量中減去求解的干擾場，以產生地磁場 (然后可被進一步校正成正北方向)。在另一 3軸校準技術中，在設備被用戶以平時的習慣使用或攜帶的同時，不是指示用戶有意地以預定的方式旋轉設備，而是在某一時間段中連續地從羅盤收集許多測量。 這一般導致設備的隨機然而充分的旋轉，使得羅盤測量限定希望的大致球形的測量空間。 球體(sphere)以表示干擾場的充分大的部分(如果不是全部的話)的未知偏移矢量，偏離地磁場矢量的坐標系的原點。然后執行測量的數學處理以重新回到球體的中心，即，求解偏移矢量。因此，希望該技術對于用戶是透明的，原因在于不需要用戶通過其中他必須有意地旋轉設備經過一組特定取向的過程。

發明內容
為了提供良好的精度，3軸校準技術需要從磁傳感器收集足夠數量的很好地分布的測量點(以限定所需的球形測量空間)。但是，即使對于可很容易地由其用戶旋轉以產生這些測量點的便攜式設備，這種數據也不總是可用的。例如，考慮用戶正在駕駛汽車并且已停靠或者將其便攜式設備固定于汽車的儀表板上的情況。這種情況下的設備(包含其羅盤)保持水平，即，它很難傾斜很多或者圍繞水平面旋轉。這意味著磁傳感器不產生典型的
43軸傳感器校準過程所需要的測量點，使得上述“透明的”校準過程不再給出精確的方向讀數。根據本發明的實施例，具有使用三軸磁傳感器的羅盤功能的便攜式設備具有至少兩個羅盤校準器。基于其偏移場的解釋，每個校準器通過使用傳感器獲得的測量來計算地磁場。第一校準器(也稱為三維(3D)校準器)基于由傳感器獲得的限定大致球面 (generally spherical surface)的一組磁場測量計算其偏移場。當設備圍繞水平面進行充分的旋轉時，這種傳感器測量是可用的。第二校準器(稱為兩維QD)校準器)基于限定大致圓形路徑的一組磁場測量(由傳感器獲得)計算其偏移場。當例如設備沿水平面移動但在這樣做時保持基本上水平時， 這種測量是可用的。羅盤方向輸出模塊選擇兩個校準器中的哪一個用于提供其方向輸出。選擇可依賴于便攜式設備由其用戶如何攜帶。例如，設備可被設計為自動推斷它被固定或附著到汽車的儀表板上，從而應在旁邊設定3D校準器，而不是2D校準器。然后，當設備確定它返回到 “3D使用模式”時，提供輸出方向的責任被委托給3D校準器。根據本發明的另一實施例，計算羅盤方向輸出的精度的估計；如果精度提高，則將這種指示提供給用戶。例如，如果基于2D校準器的更新的方向輸出被估計以產生比基于3D 校準器的結果精確的結果，則便攜式設備的用戶界面模塊被信號指示(signaling)通知用戶羅盤精度提高。精度指示可包含為更新的方向輸出估計的誤差界限(例如，單位為度)。以上的發明內容不包含本發明的所有方面的詳盡列表。可以設想，本發明包含可根據以上概括的各種方面以及在以下的具體實施方式
中并且特別是在通過本申請提交的權利要求中指出的各方面的所有適當組合實施的所有系統和方法。這些組合具有在以上的發明內容中沒有具體陳述的特別優點。


在附圖中，其中類似的附圖標記表示類似的元件，作為例子而不是限制示出了本發明的實施例。應當注意在本公開中提到的本發明的“一個”或“一種”實施例未必是同一實施例，并且它們意味著至少一個。圖1是在用于便攜式設備中的電子羅盤的示例性3D校準過程中出現的磁測量空間的示圖。圖2是在示例性2D校準過程中出現的磁測量空間的示圖。圖3示出便攜式設備被固定于駕駛中的汽車的儀表板上的示例性2D使用模式。圖4示出在用戶的手中保持便攜式設備的示例性3D使用模式。圖5示出用戶騎著她的固定有便攜式設備的自行車的另一可能的2D使用模式。圖6是便攜式設備的框圖，其示出便攜式設備的涉及其羅盤功能的某些功能部件。
具體實施例方式現在參照附圖解釋本發明的幾個實施例。雖然闡述了大量的細節，但應理解，可以在沒有這些細節的情況下實施本發明的一些實施例。在其它的實例中，公知的電路、結構和技術沒有被詳細示出以便不會模糊對本說明書的理解。羅盤指示方向，其為指向或指示正北的箭頭。電子羅盤具有不能告知地磁場與局部干擾場之間的差異的也稱為磁力計的磁傳感器。因此，使用校準過程以找到和去除干擾場，以確定地磁場。根據以下描述的本發明的實施例，3軸羅盤配備有幾種不同類型的校準過程，以在各種不同的使用模式或用戶情境(user context)中提高羅盤精度的可能性。從圖1開始，該圖是由便攜式設備100中的3軸磁傳感器102產生的磁測量空間的示圖。注意，圖中示出的設備100是包含揚聲器104的智能電話，該揚聲器104是對干擾場的產生貢獻較大的示例性部件。但是，這里描述的羅盤校準技術也適用于諸如專用導航設備之類的具有內置羅盤的其它類型的便攜式設備。在圖1中，測量空間是可在3D羅盤校準過程中產生的測量空間，這里，設備100圍繞水平面或x_y面進行了充分地傾斜或旋轉(同時，傳感器102收集用于校準的數據點)。 圖4表示便攜式設備被保持在其用戶的手中的示例性3D使用模式。如圖1的示圖所示，每個數據點可以是其在3D坐標空間中的相應端點是未知偏移場和地磁場(也是未知的)的和的磁場矢量。在幾種用戶情境中，對偏移場貢獻最大的部件可被視被固定于便攜式設備上，使得它們可與磁傳感器102 —起移動。換句話說，當便攜式設備100圍繞軸旋轉時，偏移場以相同的方式旋轉和移動。這與在設備100圍繞水平面旋轉或移動時保持靜止的地磁場相反。以另一種方式從傳感器102的觀點來看，當其坐標系旋轉時，該坐標系中的地磁場的方向改變，但是偏移場保持相同。地磁場與偏移場之間的該關系的結果是，如所示的那樣， 磁傳感器102產生限定大致球體或位于大致球體上的測量軌跡(locus)或數據點。應當注意，這里提到的“大致球體”意味著，為了方便，被理解為不僅包含完美的球體(perfect sphere)，而且包含諸如橢球的畸變球體。這是由于，干涉效應可被模型化為具有兩個分量可基本上恒定的附加偏移矢量；和施加于隨方向改變(由此導致輕微畸變的測量表面，而不是完美的球面)的地磁場矢量上的縮放因子。將局部磁干涉效應模型化的其它方式是可能的。仍然參照圖1，可以看出，當便攜式設備100并由此連同其集成的磁傳感器102圍繞X軸、y軸和Z軸旋轉時，傳感器的采樣的輸出改變，由此產生限定大致球面的點軌跡。還應注意，球體根據偏移場而偏離坐標系的原點。如上面解釋的那樣，在許多情況下，該偏移場可被假定為是恒定的(由于便攜式設備圍繞軸旋轉)。因此，很顯然，為了校準羅盤，需要確定或求解未知的偏移場。一旦完成，就可通過從由傳感器102輸出的測量矢量中減去求解的偏移矢量而獲得地磁場矢量。為了找到球體的中心，可以向一組傳感器測量的矢量(稱為校準緩沖器)施加諸如最小二乘法之類的已知的計算機實現的數學估計技術。對于測量矢量的數量足夠多的不同實例，這可以是使計算出的地磁場的足夠數量的實例中的變化最小化的矢量或3D空間中的點，該變化被估計為測量的矢量與假定的偏移矢量之間的差異。當以這種方式求解測量球體的中心時，3D校準過程然后基于從由磁傳感器102產生的下一測量矢量中減去計算的偏移場矢量來計算新的地磁矢量。3D校準過程需要地磁球體上的很好地分布的一組測量點，即足以允許數學估計算法迅速和精確地求解球體的中心的一組測量點。如上面提出的那樣，即使對于可很容易地旋轉的便攜式設備，這種數據也不總是可用的。特別地，圖2示出用戶駕駛汽車并且已將其便攜式設備100停靠或者固定到例如汽車的儀表板上的情況。雖然設備隨汽車移動，但是羅盤保持水平，原因是它在正常的駕駛條件下很難傾斜很多或者圍繞水平面旋轉。這意味著磁傳感器102不產生典型的3D校準過程所需要的數據點，使得透明或自動的3D校準過程不再給出精確的方向。在這些情況下，如上所述，可以調用2D校準過程來替代3D過程。如圖2的示圖所示，通過2D校準過程尋求的磁測量空間(示為地磁測量球體的表面上的數據點)可一般是圓形路徑。換句話說，當由于在正常的條件下駕駛汽車而使得設備100盡管緩慢然而圍繞Z軸旋轉時，磁傳感器102也圍繞Z軸緩慢地旋轉，由此在X-y面或水平面(而不是整個球體)上產生圓形路徑。由于傳感器102基本上保持水平并且沒有充分地圍繞水平面傾斜或旋轉，因此所有的數據點都位于圓形路徑上。圖3和圖5示出2D 使用模式的其它例子，這里，便攜式設備在圍繞水平面移動的同時保持基本上水平，即，通過固定于駕駛中的汽車的儀表板上或者通過固定于用戶騎著的自行車的車把上。2D模式使用的其它方案包含例如在用戶將設備固定于航行中的船的儀表板上時。注意，圖3和圖5示出了便攜式設備100被保持為豎向中的情況，其中由羅盤計算的指向矢量位于磁傳感器的x-z面中(參見圖1)。但是，這里描述的技術也適用于諸如平面向上(其中指向矢量位于χ-y面中)的其它取向。返回圖2，在2D校準處理中，由傳感器102進行的磁場測量被假定為限定大致圓形路徑或被其最佳地擬合。注意，這里提到的“大致圓形路徑”是為了方便，應被理解為不僅包含完美的圓，而且包含諸如橢圓的畸變的圓。如上面解釋的那樣，這可能是由于某些類型的磁性材料(其效應可通過隨方向改變(由此導致畸變的路徑，而不是完美的圓形路徑) 的縮放因子來模型化)所導致的干涉效應。出于2D校準的目的將局部磁干涉效應模型化的其它方式是可能的。2D校準過程可被視為比3D校準過程的限制少，原因是它可被設計為接受偏移場矢量的沿球體的中心軸設置的基本上任意解。換句話說，不是要求求解的偏移矢量為指向球體中心的那個解，而是2D過程允許沿中心軸指向基本上任意位置的解。這些解中的任一個可能給出正確的方向輸出。與3D校準相比，2D校準會是更簡單并且計算強度更低的過程，同時仍然提供精確的方向輸出。并且，只要傳感器102基本上停留在相同的單個面中 (即，在圍繞水平面移動并且僅圍繞ζ軸旋轉時)，2D解就可被假定為保持精確。2D校準過程可以是3D過程的修改版，其中最小二乘法現在對于允許的解(偏移矢量)具有更少的限制。可對于典型的3D校準過程進行的附加修改是降低磁傳感器輸出的采樣率，以改善沿圓形路徑的數據點之間的區別(differentiation)。如上面提到的那樣，在諸如在正常駕駛條件下駕駛汽車時之類的典型2D模式使用中，便攜式設備圍繞ζ軸相對緩慢地旋轉。 通過在采樣之間等待更長以給予便攜式設備更多的時間圍繞ζ軸旋轉，降低采樣率由此改善沿圓形路徑的數據點的區別。特別是在相對緩慢并且不頻繁地執行典型的在駕駛的同時轉向的情況下，以這種方式降低采樣率還幫助降低太多的數據點溢出校準緩沖器的可能性。為了實現2D校準可對于典型的3D過程進行的附加修改是去除確認過程的某些方面或某些類型的確認過程。典型的3D校準過程包含檢查給定解(偏移矢量)對于提供羅盤的輸出方向來說足夠精確的可能性的至少一種確認過程。可對于2D過程簡化這些過程。
如圖6的框圖所示，可以實現在便攜式設備100中具有兩個不同的羅盤校準器的上述概念。圖6的框圖是示出涉及羅盤功能的某些功能部件的便攜式設備100的框圖。設備100具有2D校準器606和3D校準器608，兩者均基于由3軸磁傳感器102產生的磁場測量計算它們各自的偏移場。如上面解釋的那樣，2D校準器606基于其輸入磁場測量限定大致圓形路徑的假定進行操作，而3D校準器608期望其輸入測量限定大致球面。為了在兩個校準器之間選擇，提供羅盤方向輸出模塊610，以最終決定羅盤的方向輸出。方向輸出然后可被供給到向用戶呈現方向輸出的用戶界面模塊612，S卩，以便攜式設備100的顯示屏 614上的羅盤坐標顯示的形式呈現，或者，呈現為通過使用語音合成功能的揚聲器104說出的指向。方向輸出模塊610可根據便攜式設備100被其用戶如何攜帶進行其選擇。例如，用戶界面功能可包含于模塊610中，以允許用戶手動選擇對于羅盤執行哪種類型的校準。在另一實施例中，羅盤方向輸出模塊610響應于用戶情境檢測器611。用戶情境檢測器611是可通過使用自動檢測(即，不需要來自用戶的特定輸入)推斷便攜式設備100被用戶如何攜帶的機構。用戶情境檢測器可響應于集成于設備100中的位置、取向和移動(POM)傳感器613 中的一個或更多個，POM傳感器613可感測設備100的位置、取向或移動的變化。這些傳感器可包含加速計、慣性傳感器、陀螺儀傳感器、傾斜傳感器、偏航傳感器(yaw sensor)和/ 或俯仰傳感器(pitch sensor) 0 POM傳感器613還可包含基于射頻三角測量的定位設備， 諸如全球定位系統(GPS)。POM傳感器613可被集成到便攜式設備100中，并且尤其是，可被機械地固定以使得在它與磁傳感器102之間不存在相對移動。作為例子，POM傳感器可采取安裝于與電子羅盤芯片(包含磁力計電路)相同的電路板上的加速計芯片的物理形式， 這里，電路板容納于設備100內。由POM傳感器613產生的原始數據可被羅盤方向輸出模塊610和/或用戶情境檢測器611處理，以檢測例如設備100圍繞水平面進行了充分的旋轉或傾斜，以使得3D校準器608應被選擇(而不是2D校準器606)以提供方向輸出。另外，該信息可被用于確定設備100在移動(例如，由于被附著于汽車或船上)時保持水平達到足夠長的時間段，使得在前進時2D校準器606應被選擇以提供方向輸出。在另一實施例中，用戶情境檢測器611可基于已分析的當前統計POM傳感器輸出數據，結合事先已知且存儲的POM傳感器數據模式，來推斷當前存在汽車使用模式(其中例如設備被固定于駕駛中的汽車上)。可以在這種分析中使用可包含控制系統算法的統計技術。對于汽車模式，羅盤方向輸出模塊610可選擇由2D校準器606產生的地磁場為方向輸出(不是由3D校準器608產生的地磁場)。在另一方案中，如果用戶情境檢測器611推斷步行模式(其中設備可被保持在用戶的手中并且用戶正站立或行走)，則羅盤方向輸出模塊610在這種情況下可決定選擇由3D校準器608產生的地磁場，而不是由2D校準器606 產生的解。用于確定用戶情境(出于選擇2D或3D校準的目的)的另一種技術是監視在統計上由磁傳感器102產生的測量，以確定測量是否限于圓形路徑(例如，環形)或者它們的分布是否導致大致球面。基于這種分析，方向輸出模塊610然后可推斷例如2D校準模式應被調用(假定磁場測量限于圓形路徑)。然后，這種決定也可通過監視POM傳感器613中的一個或更多個的輸出而被確認，以確定設備的物理取向是否基本上保持水平(建議2D校準模式應被保持)。POM傳感器613可繼續被監視以檢測便攜式設備什么時候已離開其面或水平取向狀態，并開始以使得3D校準模式應被調用的方式圍繞水平面充分地傾斜或旋轉。應當注意，雖然圖6示出在設備100中存在校準器606、608 二者，但是，實際上，為了節省計算和存儲資源以及電池能量，可能會更希望去激活未被選擇的校準器。用于操作便攜式設備100以提供羅盤功能的機器實現的方法可被描述如下(其中以下操作不需要按描述的次序被實現)在便攜式設備被其最終用戶攜帶(例如，在汽車中或步行時)并且不需要最終用戶在收集輸出數據的同時有意地旋轉或定位設備的同時，從磁傳感器收集測量數據-這是透明或自動的校準過程；(在設備被其最終用戶攜帶并且不需要最終用戶在收集輸出數據的同時有意地旋轉或定位設備的同時)，還從便攜式設備中的一個或更多個POM傳感器收集測量數據；和處理從磁傳感器和POM傳感器中的一個或二者收集的測量數據，并且，作為響應， 2D羅盤校準過程或3D羅盤校準過程被信號指示要對磁傳感器執行。可基于從磁傳感器收集的限定大致圓形路徑而不是球體的測量數據，通過求解未知的偏移磁場矢量來執行2D羅盤校準過程。另外，2D校準過程允許未知偏移矢量的可指向沿不需要處于路徑中心的大致圓形路徑的垂直中心軸的位置的解。相反，雖然也可通過用類似的算法求解未知偏移磁場矢量來執行3D羅盤校準過程，但是，在這種情況下收集的測量數據被假定為限定大致球面。3D校準過程可要求未知偏移矢量的指向大致球面的中心的解。另一方面，也可執行從POM傳感器收集的測量數據的統計分析，以確定設備是否圍繞水平面進行了充分的旋轉或傾斜-在這種情況下，在響應中信號指示3D校準過程而不是2D校準過程。可以以各種不同的方式實現便攜式設備100的與其羅盤功能相關的上述功能部件。作為當前和將來便攜式設備的典型，通過使用包含硬接線電路的硬件和軟件的組合實現其中的功能。特別地，設備100可具有可編程電路，該可編程電路事先已由制造商配置或執行存儲于設備100中的用戶可下載程序，以執行上述功能中的多個功能。可通過例如諸如隨機存取存儲器的固定易失性或非易失性固態存儲器、諸如快擦寫存儲卡的可去除非易失性存儲器和諸如光學或磁可重寫盤驅動器的固定海量存儲器的各種類型的數據存儲介質中的一種或更多種，來實現程序存儲器。存儲器可包含幾個程序模塊，包含例如掌控校準器606、608的功能以及羅盤方向輸出模塊610、用戶界面模塊612和用戶情境檢測器611的功能的那些模塊。編程的處理器可包含一般可用于便攜式設備的可編程邏輯處理電路的任意適當的組合，諸如集成于典型的多功能智能電話中的應用處理器、諸如可在專用便攜式數字照相機或膝上型個人計算機中找到的CPU之類的中央處理單元(CPU)和專用微控制器或數字信號處理器(DSP)芯片。雖然圖中沒有明確示出，但是不同的功能單元塊之間的耦合被理解為包含用于連接在不同類型的信號指示和集成電路布局之間的所有必要的模擬和/或數字電路。最后，在大多數情況下，可通過使用集成于便攜式設備100的外殼內的固態和集成電路封裝實現圖6所示的所有功能。為了簡化，沒有描述便攜式設備100的附加特征，諸如作為可充電主電源的電池、用于與諸如電話網絡和數據網絡之類的網絡通信的通信接口和諸如鍵盤和觸摸屏之類的物理或虛擬用戶界面。 雖然在附圖中描述和示出了某些實施例，但應理解，由于本領域技術人員可想到各種其它修改，因此，這些實施例對于廣泛的本發明而言僅是解釋性的而不是限制性的，并且，本發明不限于示出和描述的特定的構成和配置。例如，雖然圖6將兩個校準器示為與同一功能3軸磁傳感器102耦合，但是，實際上，3軸磁傳感器102可被實現為兩個單獨的磁傳感器芯片或同一芯片上的兩個單獨的磁傳感器電路，每個專用于校準器606、608中的一個相應的校準器。因此，描述應被視為解釋性的而不是限制性的。
權利要求
1.一種便攜式設備，包括三軸磁傳感器；第一羅盤校準器，用于基于由所述傳感器獲得的限定大致球面的一組磁場測量來計算第一偏移場，并使用所述第一偏移場計算第一地磁方向；第二羅盤校準器，用于基于由所述傳感器獲得的限定大致圓形路徑的一組磁場測量來計算第二偏移場，并使用所述第二偏移場計算第二地磁方向；和羅盤方向輸出模塊，用于根據所述便攜式設備被其用戶如何攜帶來選擇所述第一和第二地磁場中的一個為其方向輸出。
2.根據權利要求1所述的便攜式設備，還包括用戶情境檢測器，用于檢測所述便攜式設備被其用戶如何攜帶，其中，所述羅盤方向輸出模塊要響應于所述用戶情境檢測器而從所述第一和第二地磁場中進行選擇。
3.根據權利要求2所述的便攜式設備，還包括位置、取向或移動(POM)傳感器，其中，所述用戶情境檢測器響應于所述POM傳感器指示所述設備已保持水平達一時間段。
4.根據權利要求2所述的便攜式設備，其中，當所述設備被固定于駕駛中的汽車上時， 所述檢測器指示汽車模式，當處于所述汽車模式中時，所述羅盤方向輸出模塊選擇所述第二地磁場而不是所述第一地磁場，作為其方向輸出。
5.根據權利要求4所述的便攜式設備，其中，當所述設備保持于用戶的手中并且用戶正在行走時，所述檢測器指示步行模式，當處于所述步行模式中時，所述羅盤方向輸出模塊選擇所述第一地磁場而不是所述第二地磁場。
6.根據權利要求2所述的便攜式設備，其中，當所述設備保持于用戶的手中并且用戶正在行走時，所述檢測器指示步行模式，當處于所述步行模式中時，所述羅盤方向輸出模塊選擇所述第一地磁場而不是所述第二地磁場。
7.一種制造物品，包括其中存儲有數據的數據存儲器，所述數據對處理器編程以對具有3軸磁傳感器的電子羅盤執行校準例程以計算所述羅盤的偏移場，其中，所述校準例程要確定所述磁傳感器在沿水平面移動的同時至少在一預定時間間隔內基本上保持水平，其中所述磁傳感器沒有圍繞水平面旋轉，并且作為響應而選擇用于計算干擾場的要對所述傳感器執行的2D校準過程，并且其中所述校準例程要確定所述傳感器圍繞所述水平面被充分地傾斜或旋轉，并且作為響應而選擇用于計算所述干擾場的要對所述傳感器執行的3D校準過程。
8.根據權利要求7所述的制造物品，其中，所述2D校準過程接受所述干擾場的多于一個的解，其中，只要所述傳感器在移動的同時基本上停留在所述水平面中，可接受的解就位于地磁測量球體的中心軸上并沿所述地磁測量球體的中心軸分隔開。
9.根據權利要求8所述的制造物品，其中，所述3D校準過程要找到干擾場的位于所述地磁測量球體的中心處的解。
10.一種用于操作具有磁傳感器的便攜式設備以提供羅盤功能的機器實現的方法，所述方法包括在所述設備被其最終用戶攜帶并且不需要最終用戶在收集輸出數據的同時有意地旋轉或定位所述設備的同時，從所述便攜式設備中的所述磁傳感器收集測量數據；在所述設備被其最終用戶攜帶并且不需要最終用戶在收集輸出數據的同時有意地旋轉或定位所述設備的同時，從所述便攜式設備中的一個或更多個位置、取向或移動(POM) 傳感器收集測量數據；和處理從所述磁傳感器和所述POM傳感器中的一個或兩個收集的測量數據，并且作為響應而信號指示對所述磁傳感器執行2D羅盤校準過程和3D羅盤校準過程中的一個。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括通過基于從所述磁傳感器收集的測量數據求解未知的偏移磁場矢量，來所述執行2D 羅盤校準過程，其中，從所述磁傳感器收集的測量數據限定大致圓形路徑而不是球體，并且其中，所述2D校準過程允許未知偏移矢量的能夠指向沿所述大致圓形路徑的垂直中心軸的不需要處于所述路徑的中心的位置的解。
12.根據權利要求10所述的方法，還包括通過基于從所述磁傳感器收集的測量數據求解未知的偏移磁場矢量，來執行所述3D 羅盤校準過程，其中，從所述磁傳感器收集的測量數據限定大致球面，并且其中，所述3D校準過程需要未知偏移矢量的指向所述大致球面的中心的解。
13.根據權利要求10所述的方法，其中，所述處理收集的測量數據包含執行從所述POM傳感器收集的測量數據的統計分析以確定所述設備是否基本上保持水平，其中，響應于確定所述設備基本上保持水平，信號指示所述2D校準過程而不是所述 3D校準過程。
14.根據權利要求10所述的方法，其中，所述處理收集的測量數據包含執行從所述POM傳感器收集的測量數據的統計分析以確定所述設備是否圍繞所述水平面進行了充分地旋轉或傾斜，其中，響應于確定所述設備圍繞所述水平面進行了充分地旋轉或傾斜，信號指示所述3D校準過程而不是所述2D校準過程。
全文摘要
本公開涉及用于便攜式設備中的電子羅盤的校準技術。在設備被其最終用戶攜帶并且不需要最終用戶在收集輸出數據的同時有意地旋轉或定位所述設備的同時，從便攜式設備中的磁傳感器收集測量數據。例如，所述設備可保持在行走或站立的用戶的手中，或者它可被固定于汽車或船的儀表板上。也可從一個或更多個定位、取向或移動傳感器收集測量數據。從磁傳感器和位置、取向或移動傳感中的一個或二者收集的測量數據被處理。作為響應，信號指示執行2D羅盤校準過程或3D羅盤校準過程。其它實施例也被描述和要求權利。
文檔編號G01C17/38GK102460069SQ201080030411
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月5日 優先權日2009年6月5日
發明者P·S·皮蒙特, P·帕特爾, R·K·黃, R·梅厄 申請人:蘋果公司