專利名稱：：動態偏移校準的制作方法
技術領域：
：本發明涉及集成電路(IC)和MEMS(微電子機械系統)裝置的應用，更具體地涉及用于改進集成MEMS裝置的校準技術的方法和結構。
背景技術：
：集成微電子的研究和開發持續在CMOS和MEMS中取得驚人的進展。對于集成電路(1C),CMOS技術已成為重要的制造技術。盡管取得了極大的成功，但1C，，特別是MEMS仍具有局限性。與IC開發類似，集中于提高性能、減少尺寸以及降低成本的MEMS開發仍然面臨挑戰。此外，MEMS的應用通常需要期望更強計算能力的日益復雜的微系統。不幸的是，這樣的應用一般不存在。傳統MEMS和IC的這些和其他限制將通過本說明書在下面作出更進一步的詳述。
發明內容本發明涉及集成電路(IC)和MEMS(微電子機械系統)裝置的應用。在本實施方式中，本發明包括微處理器、微控制器或用于處理來自設置在手持計算機系統中集成MEMS裝置的數據的計算機實現方法，所述手持計算機系統被編程為執行所述方法。在正常操作期間，可以進行諸如加速器的傳感器參數校準以及后處理(post-processing)。可以選擇不存在動態加速度時的時間間隔，這是因為加速器在其處于靜止時可以進行感測而不考慮方向(例如，裝置位于任何特定的位置，諸如水平、垂直等方向是不必要的)。該靜態加速度可被用于動態偏移校準或動態偏移校正或動態偏移補償(DOC)處理。相比于傳統技術，通過本發明的方法可具有多種優勢。從用戶角度，DOC實施可以改善測量以支持高性能的應用。DOC處理可由用戶有意地觸發、或可在后臺運行。這使得裝置的用戶或制造商可以靈活性地確定什么才最好地符合預期的用途和性能要求。由于許多用戶已經期望經由一系列的動作來校準移動裝置的磁力計以獲得極高的精度，故對該實施的程序上的影響將非常低。DOC處理還可后臺運行而無需用戶觸發校準。當滿足校準條件時，DOC可“自動檢測”。此外，可以消耗非常低的功率來進行該處理，這是因為，可以僅使用初始的校準程序(initialcalibrationroutine)以及然后非常低的占空因數保持任務來隨著時間改善精度。此外，可在使用期間修正校準條件以獲得初始收斂的快速與極度精確之間的可接受的組合。從開發者的觀點來看，因為不需要精細的廠內校準，所以裝置的這種實施可實現更低的成本。這將不需要將每個部分都放置在已知的方向上并進行測量。無論任何偏差來源或原因，裝置均可工作。圖1示出了根據本發明的實施方式的用來校準集成MEMS裝置的簡化的流程圖。具體實施例方式本發明涉及集成電路(IC)和MEMS(微電子機械系統)裝置的應用。更具體地,本發明的實施方式提出了用于改進集成MEMS裝置的校準技術的方法和結構，該集成MEMS裝置可被實施在移動電話、平板裝置(圖像輸入板，tablet)、手持計算機等中。僅以示例的方式，MEMS裝置至少可包括加速器、回轉儀、磁傳感器、壓力傳感器、擴音器、濕度傳感器、溫度傳感器、化學傳感器、生物傳感器、慣性傳感器等。但可認為本發明具有更寬的適用范圍。在實施方式中，本發明可包括用于處理來自設置在手持計算機系統中的集成MEMS裝置的數據的微處理器實現方法，所述手持計算機系統被變成為執行該方法。在正常操作期間，可以進行諸如加速器的傳感器參數校準以及后處理。可以選擇不存在動態加速度時的時間間隔，這是因為加速器在其處于靜止時可以進行感測而不考慮方向(例如，裝置位于任何特定的位置，諸如水平、垂直等方向是不必要的)。該靜態加速度可被用于動態偏移校準或動態偏移校正(DOC)處理由于無論方位如何(例如，設備不必位于諸如水平、豎直等的任何特定位置)，當加速器靜止時其即可感應，故可選擇沒有動態加速度時的時間段。該靜態加速度可被用于動態偏移校準或動態偏移校正(DOC)處理。校準可包括監控現有的X、Y、Z傳感器輸出并確保在連續的時間域的數據測量時在這三個軸的數據中沒有改變。可利用多個測量值來計算偏移校準，所述多個測量值可在正常操作期間動態地獲得。在具體的實施方式中，重力將是測量的唯一的力。使用地球重力作為參考并在裝置的四個極為不同的方向上測量加速度，可估算X、Y、Z偏移量。在一種實施方式中，可選擇裝置“位置”改變處的X、Y、Z加速度矢量(“測量點”)，這意味著x、Y、z軸的‘靜態’加速度不同，沒有動態加速度，即，重力是裝置感測到的主要加速度分量。這可以使用狀態機以硬件或軟件來確定。在各種實施方式中，可以在樣本之間施加最小的時間間隔以增加幾何條件滿足測量點的可能性而不用執行耗費更多計算的大量的篩選操作(screeningoperation),例如，“測量點之間所需的200ms”。設Xm1、Ym1、Zmi是實例i中所測量的加速度。設Xoff、Yoff、Zoff是分別是3個軸中的每一個上的偏移量。設Xa1、Ya1、Zai為當每個軸上的偏移量為零時的實際加速度，那么，_5]Xffli=Xai+XoffYffli=Yai+YoffZffli=Zai+Zoff已知在沒有動態加速度時，Xai2+Yai2+Zai2=lg2如果考慮靜態加速度期間(僅有重力加速度)兩個完全不相關的數據樣本，那么Xal2+Yal2+Zal2=lg2這意味著(Xml-Xoff)2+(Yml-Yoff)2+(Zml-Zoff)2=lg2對于除地球加速度存在以外沒有其他加速度分量的另一獨立(不相關)數據點，Xa22+Ya22+Za22=lg2(Xm2-Xoff)2+(Ym2-Yoff)2+(Zm2-Zoff)2=lg2相減，權利要求1.一種包括微處理器、片上邏輯的系統，所述片上邏輯用來處理來自設置在手持計算機系統中的集成MEMS裝置的數據，所述系統包括:感測模塊，被配置為用來通過設置在所述計算機系統中的MEMS傳感器感測校準數據測量值；以及校正模塊，被配置為用來利用設置在所述計算機系統中的處理器使用所述校準數據測量值通過動態偏移校正(DOC)處理來檢測所述MEMS傳感器的計算的偏移數據。2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述感測校準數據測量值包括以預定的時間周期在一個或多個靜態方向上感測X、Y和Z軸傳感器數據；其中，所述校準數據測量值包括多個有效數據點，且其中，所述DOC處理包括構建NX3矩陣并使用最小二乘法，所述NX3矩陣包括多個有效數據點。3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述校準數據測量值包括至少四個期望的數據點，以及其中，所述DOC處理包括構建3X3矩陣，所述3X3矩陣包括所述至少四個期望的數據點。4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述DOC處理通過用戶利用所述手持計算機系統執行預定的操作來啟動，其中，所述預定的操作包括用戶從第一用戶位置檢索所述手持計算機系統、在第二用戶位置保持所述計算機系統、在第三以及然后第四用戶位置保持所述計算機系統的動作。5.根據權利要求1所述的系統，其中，所述DOC處理被配置為不斷地運行直至滿足預定的校準條件的后臺DOC處理；其中，所述預定的校準條件包括時間周期條件、靜態條件、幾何分集條件或數據限制條件。6.根據權利要求5所述的系統，其中，所述時間周期條件、靜態條件、幾何分集條件或數據限制條件在收斂的最初時間段或使用較不嚴格的條件的完成之后隨時間而被修正以改善精度。7.根據權利要求1所述的系統，進一步包括用戶啟動校準處理，所述用戶啟動校準處理包括通過所述MEMS傳感器在用戶將所述手持計算機系統放置在水平面上并按壓按鈕時或在用戶執行8字形操作時感測用戶啟動校準數據測量值，并通過所述處理器使用所述用戶啟動校準數據測量值確定用戶啟動計算偏移數據。8.根據權利要求1所述的系統，其中，所述MEMS傳感器包括MEMS加速器，所述集成MEMS裝置包括集成3軸MEMS加速器，或包括所述MEMS加速器和MEMS回轉儀的6軸MEMS慣性感測裝置，或包括所述MEMS加速器和MEMS磁力計的6軸裝置。9.一種手持慣性傳感器系統，包括集成在所述手持裝置內的同一裝置中或單獨的芯片中用來處理來自設置在手持計算機系統中的集成MEMS裝置的數據的微處理器，所述系統包括殼體；實體存儲器，用來存儲多個非瞬時性的可執行指令；集成MEMS裝置，設置在所述殼體內，所述集成MEMS裝置包括MEMS傳感器；處理器，設置在所述殼體內并耦接至所述實體存儲器和所述集成MEMS裝置，其中，所述處理器被編程為通過所述多個非瞬時性的可執行指令來執行多種功能；感測模塊，包括將所述處理器編程為通過設置在所述計算機系統中的所述MEMS傳感器感測校準數據測量值的可執行代碼；以及偏移數據模塊，包括將所述處理器編程為利用設置在所述計算機系統中的處理器使用所述校準數據測量值通過動態偏移校正(DCO)處理來確定所述MEMS傳感器的計算的偏移數據。10.根據權利要求9所述的系統，進一步包括校準數據模塊，所述校準數據模塊包括將所述處理器編程為通過所述MEMS傳感器以預定的時間周期感測至少四個靜態方向上的X、Y和Z軸傳感器數據的可執行代碼。11.根據權利要求9所述的系統，其中，所述MEMS傳感器包括MEMS加速器，所述集成MEMS裝置包括包括MEMS加速器和MEMS回轉儀的集成6軸MEMS慣性感測裝置，包括MEMS加速器和磁力計的集成6軸MEMS慣性感測裝置，或包括所述MEMS加速器和MEMS回轉儀的集成9軸或10軸慣性感測裝置、磁力計和壓力感測器。全文摘要本發明涉及動態偏移校準。一種用來處理來自設置在手持計算機系統內的集成MEMS裝置的數據的手持處理器系統。動態偏移校正(DOC)處理計算3軸加速器偏差而不需知道裝置的方向。可以校正任意輸出偏差以確保一致的性能。通過加速測量裝置使用重力測量的基本的觀察來形成線性方程式系統(systemoflinearequation)，根據數據質量、感測的動作的度、持久性以及時間間隔等中的限制來為線性方程式系統設定條件。當滿足適當的幾何分集條件時該等式系統被修正和解出。文檔編號G01C25/00GK103246366SQ20131004977公開日2013年8月14日申請日期2013年2月7日優先權日2012年2月7日發明者桑賈伊·布安達里,喬·凱利申請人:穆克波有限公司