[发明专利]针对偏移、灵敏度和非正交性来校准多维传感器

说明书

背景

诸如磁力计和加速计之类的多维传感器正越来越多地用在移动应用中以用来知晓位置或取向。例如，可以在诸如行人导航之类的应用中使用倾斜补偿式数字罗盘。倾斜补偿式数字罗盘包括用于测量地球的磁场的三维磁力计和用于倾斜补偿的三维加速计。

移动应用典型情况下需要紧凑且低功率的组件。目前的机电(MEM)类型磁力计和加速计满足这些要求并且是准确和可靠的。在将诸如在倾斜补偿式数字罗盘中使用的之类的磁力计和加速计纳入移动设备时的主要挑战是对这些传感器的校准。

讨论对多维传感器，尤其是磁力计的校准的一篇文章题为“Extension of a Two Step Calibration Methodology to Include Non-Orthogonal Sensors(将两步校准方法体系扩展到包括非正交传感器)”；C.C.Foster，G.H.Elkaim；IEEE航天和电子系统学报，2008年7月，第1070-1078页，该文章通过援引纳入于此。然而，这篇文章没有讨论如何将椭圆或椭球参数映射到传感器校准参数(偏移、灵敏度、非正交性)。将原始传感器数据转换成经校准的传感器数据需要这些参数。

举例而言诸如蜂窝电话之类的在其中可找到传感器的移动应用是大规模生产的，并且由此这些多维传感器不能如更专门的装备的情形那样在工厂个体地校准，因为成本将是过高的。相应地，多维传感器的自校准是合意的。

概述

诸如二维或三维磁力计或加速计之类的多维传感器基于由该传感器提供的原始数据来校准。该原始数据被采集并可被分别用来为二维或三维传感器生成椭圆或椭球参数。不仅如此，三维传感器可以在对于倾斜补偿式数字罗盘而言有关的不同平面的二维中校准。基于所确定的椭圆或椭球参数来演算该多维传感器的每个轴的偏移校准因子。随后，基于该偏移校准因子和原始数据来演算灵敏度校准因子。随后，可以基于演算出的偏移和灵敏度校准因子来演算非正交性校准因子。使用偏移、灵敏度和非正交性校准因子，原始数据就能被校正以产生经校准的数据。

附图简述

图1解说执行一个或多个多维传感器的自校准的移动站。

图2示意性地解说可位于图1的移动站内的多维传感器。

图3解说广延地旋转的理想或经校准二维和三维传感器的输出将分别产生的以原点为中心的单位圆和单位球。

图4解说广延地旋转的未校准二维和三维传感器的输出将分别产生的从原点偏移的椭圆和椭球。

图5是能够通过基于采集到的原始数据来校正来自多维传感器的原始数据的方式进行自校准的移动站的框图。

图6是示出多维传感器通过基于采集到的原始数据来校正来自该多维传感器的原始数据的方式进行自校准的流程图。

详细描述

图1解说了执行多维传感器110的自校准的移动站100，该多维传感器110可被用来辅助移动站100的导航和/或取向。多维传感器110可以例如是二维或三维传感器，并且可以例如是测量地球的磁场的磁力计或者测量移动站100上的加速度的加速计。多维传感器110的偏移、灵敏度和非正交性是在该传感器使用中的同时基于由该多维传感器110提供的原始数据来校准的。

如本文中所使用的，移动站(MS)是指诸如蜂窝或其他无线通信设备、个人通信系统(PCS)设备、个人导航设备(PND)、个人信息管理器(PIM)、个人数字助理(PDA)、膝上型设备或能够接收无线通信和/或诸如导航定位信号之类的导航信号的其他合适的移动设备之类的设备。术语“移动站”还旨在包括诸如藉由短程无线、红外、有线连接、或其他连接与个人导航设备(PND)通信的设备——不管卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置有关处理是发生在该设备处还是在PND处。而且，“移动站”还旨在包括能够诸如经由因特网、WiFi、或其他网络与服务器通信的所有设备，包括无线通信设备、计算机、膝上型设备等，而不管卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置有关处理是发生在该设备处、服务器处、还是与网络相关联的另一个设备处。以上的任何能起作用的组合也被认为是“移动站”。