[发明专利]在世界坐标系中使用移动装置中的加速度计估计重力向量

说明书

背景技术

本文中揭示的标的物一般来说涉及用于测量重力向量的加速度计的使用。

加速度计(还被称作运动传感器)测量固有加速度，固有加速度为所述加速度计相对于自由下落(或惯性)经历的加速度。固有加速度与驻留于加速度计的参考坐标系中的质量块(proof mass)所经历的重量现象相关联。加速度计测量每单位质量块的重量――还被称为比力(specific force)或重力的量。在概念上，加速度计表现为阻尼质量弹簧。当加速度计经历加速度时，质量块的位置相对于坐标系移位。测量位移以确定加速度。

回转仪(还被称作旋转传感器)测量惯性参考坐标系中的系统的角速度。通过将惯性参考坐标系中的系统的原始定向用作初始条件且对角速度求积分，可知道系统的当前定向。在概念上，回转仪为基于角动量守恒原理维持其定向的转动转子。此现象可用于在例如飞机及太空飞行器中的罗盘及稳定器等许多应用中测量及维持定向。

加速度计及回转仪已并入到多种消费型电子装置中。加速度计及回转仪的集成允许更准确且稳健的扩增实境(AR)应用、同时定位与绘制地图(SLAM)应用、计算机视觉应用、导航应用、稳定性控制应用，及广泛范围的其它应用。

对于上文提及的应用中的许多应用，例如，对于AR及计算机视觉应用，假设中的一者为：已知目标坐标系中的重力向量。目标坐标系的实例为将显示AR目标的坐标系。然而，此重力向量一般实际上未知，且一般响应于来自例如AR或SLAM应用等应用的请求而进行测量。对测量的准确性要求相当高(例如，小于一度)；否则，测量将不合用。较高准确性将导致更好地执行应用或更高要求的使用情况。用于测量目标坐标系中的重力向量的现有加速度计辅助技术通常归因于多个变换步骤(其中每一步骤可引入误差)中的误差累积而具有低准确性。

发明内容

一种位于移动装置内的加速度计用以估计世界坐标系中的目标平面上的重力向量。在一个实施例中，所述移动装置的处理器从所述加速度计接收多个测量。所述测量中的每一者是在所述移动装置静止地固持在所述目标平面上且所述移动装置的表面面向所述目标平面的平坦部分并接触所述平坦部分时进行。所述处理器计算所述测量的平均值，且从所述移动装置中的存储器检索加速度计坐标系与装置坐标系之间的旋转变换，其中所述装置坐标系与所述移动装置的所述表面对准。将所述旋转变换应用于所述经平均化的测量，以获得通过所述目标平面界定的世界坐标系中的所估计的重力向量。

在另一实施例中，一种移动装置包括：加速度计；存储器，其存储所述加速度计的坐标系与所述移动装置的坐标系之间的旋转变换；及处理器，其耦合到所述存储器及所述加速度计。所述处理器经配置以：从所述加速度计接收多个测量，所述测量中的每一者是在所述移动装置静止地固持在目标平面上且所述移动装置的表面面向所述目标平面的平坦部分并接触所述平坦部分时进行；计算所述测量的平均值；从所述存储器检索所述旋转变换，其中所述移动装置的所述坐标系与所述移动装置的所述表面对准；及将所述旋转变换应用于所述平均值以获得通过所述目标平面界定的世界坐标系中的所估计的重力向量。

在另一实施例中，一种计算机程序产品包括计算机可读媒体，所述计算机可读媒体包括用于进行以下操作的代码：从加速度计接收多个测量，所述测量中的每一者是在所述移动装置静止地固持在目标平面上且所述移动装置的表面面向所述目标平面的平坦部分并接触所述平坦部分时进行；计算所述测量的平均值；从所述移动装置中的存储器检索所述加速度计的坐标系与所述移动装置的坐标系之间的旋转变换，其中所述移动装置的所述坐标系与所述移动装置的所述表面对准；及将所述旋转变换应用于所述平均值以获得通过所述目标平面界定的世界坐标系中的所估计的重力向量。

在又一实施例中，一种移动装置包括：用于从加速度计接收多个测量的装置，所述测量中的每一者是在所述移动装置静止地固持在目标平面上且所述移动装置的表面面向所述目标平面的平坦部分并接触所述平坦部分时进行；用于计算所述测量的平均值的装置；用于从所述移动装置中的存储器检索所述加速度计的坐标系与所述移动装置的坐标系之间的旋转变换的装置，其中所述移动装置的所述坐标系与所述移动装置的所述表面对准；及用于将所述旋转变换应用于所述平均值以获得通过所述目标平面界定的世界坐标系中的所估计的重力向量的装置。

附图说明

图1为可实践本发明的实施例的移动装置的框图。

图2A及图2B说明图1的移动装置的侧视剖面的实例。

图3A、图3B、图3C及图3D说明估计重力向量所相对于的目标平面的实例。