用于电子罗盘的校正方法

用于电子罗盘的校正方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于一电子罗盘的校正方法，该电子罗盘包含有多个磁力传感器，该多个磁力传感器分别对应于一感测圆，该校正方法包含有利用该多个磁力传感器分别于不同时间点侦测出多个第一时间点坐标与多个第二时间点坐标；以及根据多个第一时间点坐标与多个第二时间点坐标，分别计算出该多个磁力传感器的相应感测圆与一坐标原点的几何关系，并据以对该多个磁力传感器进行校正，借此，让电子罗盘得以克服外界干扰所产生的误差问题。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电子罗盘的校正方法，特别是涉及一种可简单且快速地校正 电子罗盘的校正方法。 用于电子罗盘的校正方法

【背景技术】
[0002] 电子罗盘（Electronic Compass)技术主要是利用磁力传感器来侦测地球磁场以 获得所需的方位信息。由于磁场容易受到外界磁场干扰而产生硬铁/软铁干扰效应（Hard/ Soft Iron Effect),在使用前必须对电子罗盘进行校准程序（calibration process),以 取得精确的方位值。
[0003] 举例来说，请参阅图1，图1为磁力传感器的对应感测圆的示意图。其中，MR_ideal 为理想的磁力传感器（Magnetic Sensor)所对应的感测圆，0为理想磁力传感器所对应的 感测圆圆心。MR1与MR2分别为第一磁力传感器与第二磁力传感器所对应的感测圆，0_MR1 与0_MR2分别为第一磁力传感器与第二磁力传感器所对应的感测圆圆心。前述的感测图为 磁力传感器沿对应参考磁轴的圆周转动过程中在二维平面的投影轨迹。也就相当于传感器 旋转一圈（360度）所测量出的数据分布。如图1所示，在没有干扰的情况下，感测圆MR_ ideal是一个以坐标原点（0,0)为中心的圆。当存在外界磁场干扰时，第一磁力传感器与第 二磁力传感器所对应的感测圆圆心〇_MRl与0_MR2往往会偏离坐标原点。因此在电子罗盘 校准的程序中，必须找出各个磁力传感器的感测圆圆心位置所在，进而计算各感测圆圆心 与理想磁力传感器的感测圆圆心（坐标原点）之间的差距来做为校准设定的基准，使各个 磁力传感器得以正常使用。
[0004] 现有技术中通常是对电子罗盘进行特定旋转或翻转方式操作(例如画8字操作)， 估算出相应感测圆的圆心坐标。然而，这种近似圆估算方式通常需要采集到大量的感测点 坐标，且对于汽车、船舶等大型载具来说，要使其所配备的电子罗盘进行某些特定旋转或翻 转的操作时往往会受限于载具本身的限制而无法确实执行。因此，如何能简单且快速实现 电子罗盘的校正程序将是目前亟需研究发展的课题之一。


【发明内容】

[0005] 有鉴于此，本发明提供一种可简单且快速地校正电子罗盘的校正方法，其能通过 磁力传感器侦测不同时间点的感测坐标并通过简单的运算程序以及各磁力传感器间的几 何关系作为校准补偿的基准。
[0006] 依据本发明的一实施例，其提供一种用于一电子罗盘的校正方法，该电子罗盘包 含有多个磁力传感器，该多个磁力传感器分别对应于一感测圆，该校正方法包含有利用该 多个磁力传感器分别于不同时间点侦测出多个第一时间点坐标与多个第二时间点坐标；以 及根据多个第一时间点坐标与多个第二时间点坐标，分别计算出该多个磁力传感器的相应 感测圆与坐标原点的几何关系，并据以对该多个磁力传感器进行校正，借此，让电子罗盘得 以克服外界干扰所产生的误差问题。
[0007] 依据本发明的一实施例，其提供一种用于一电子罗盘的校正方法，其中该电子罗 盘包含有一第一磁力传感器，对应于一第一参考磁轴，以及一第二磁力传感器，对应于一第 二参考磁轴，该第一参考磁轴与该第二参考磁轴间包含一夹角，该校正方法包含有利用该 第一磁力传感器侦测出一第一偏移角，并利用该第二磁力传感器侦测出一第二偏移角；以 及根据该第一偏移角与该第二偏移角，产生一校正补偿值，借以对该电子罗盘进行校正补 偿。
[0008] 根据上述技术方案，本发明相较于现有技术至少具有下列优点及有益效果：本发 明仅需使用少量的感测坐标值并通过简单的运算程序即可计算各磁力传感器的对应感测 圆与坐标原点的几何关系来提供校准补偿，如此一来，将能简单快速而有效率的实现电子 罗盘的校正。同时，于开机初始化时电子罗盘也不须旋转、翻转等大动作的校正程序来取得 大量感测点坐标数据，即可达到校正功能确保量测方位的准确性。
[0009] 关于本发明的优点与精神可以借由以下的发明详述及所附图得到进一步的了解。

【专利附图】

【附图说明】
[0010] 图1是磁力传感器所对应感测圆的示意图。
[0011] 图2是本发明实施例的电子罗盘的示意图。
[0012] 图3是本发明实施例用于电子罗盘的一流程示意图。
[0013] 图4是本发明实施例用于电子罗盘的另一流程示意图。
[0014] 图5是本发明实施例用于电子罗盘的再一流程不意图。
[0015] 其中，附图标记说明如下：
[0016] 20 电子罗盘
[0017] 200 基板
[0018] 202,204 磁力传感器
[0019] 30、40、50 流程
[0020] 300 ?306、400 ?410、500 ?506 步骤
[0021] MR_ideal、MRl、MR2 感测圆
[0022] 0、0_MR1、0_MR2 圆心
[0023] X、xl、x2、y、yl、y2、zl、z2 坐标轴

【具体实施方式】
[0024] 请参阅图2,图2是本发明实施例的一电子罗盘20的示意图。电子罗盘20包含有 一基板200、磁力传感器202、204。其中，磁力传感器202、204设置于基板200上，用来侦测 地球磁场的强度并据以运算出相应的感测位置与偏移角度，以取得方位信息。基板200可 视应用的情况来做设置，例如其可设置于可携式电子装置上或是车辆载具上。关于磁力传 感器202、204的设置，由于磁力传感器202、204会分别对应一参考磁轴，因此可将磁力传感 器设置于基板上使得各参考磁轴间包含有一夹角。例如，可将磁力传感器202、204设置于 基板200上使得对应于磁力传感器202的一第一参考磁轴与对应于磁力传感器204的一第 二参考磁轴间包含有一夹角。例如，可使该第一参考磁轴与该第二参考磁轴间的夹角为180 度或是任何其它角度。
[0025] 进一步地，囿于使用环境的影响，各磁力传感器所感测出的磁场强度大小与感测 位置可能会存有不同的误差情况，在此情况下，各磁力传感器会对应于一感测圆。举例来 说，磁力传感器202会对应于一第一感测圆，磁力传感器202会对应于一第二感测圆，依此 类推。由于存在误差的情况，因此该些对应感测圆可能会偏离一理想感测圆。为了解决电 子罗盘20受到外界磁场干扰所产生的误差，在开始使用电子罗盘20之前必须通过找出磁 力传感器202、204其各自对应感测圆的圆心坐标，再利用圆心坐标与理想磁力传感器所对 应感测圆的圆心坐标（即坐标原点）之间的几何偏差关系来进行校准，以取得更精确的方位 信息。关于计算磁力传感器的对应感测圆与理想感测圆的几何关系的相关细节进一步说明 如下。
[0026] 关于计算磁力传感器的对应感测圆圆心坐标与坐标原点的几何关系以进行校正 的方式，可归纳为一流程30。请参考图3,流程30包含以下步骤 ：
[0027] 步骤300:开始。
[0028] 步骤302 :利用多个磁力传感器分别于不同时间点侦测出多个第一时间点坐标与 多个第二时间点坐标。
[0029] 步骤304 :根据多个第一时间点坐标与多个第二时间点坐标，分别计算出多个磁 力传感器的相应感测圆与坐标原点的几何关系，并据以对多个磁力传感器进行校正。
[0030] 步骤306:结束。
[0031] 根据流程30,利用多个磁力传感器分别于不同时间点侦测出相应第一时间点坐标 与相应第二时间点坐标。接着，根据侦测出的相应第一时间点坐标与相应多个第二时间点 坐标，分别计算出各磁力传感器的相应感测圆与坐标原点的几何关系，再据以对各个磁力 传感器进行校正。换言之，仅需使用磁力传感器侦测不同时间点的感测坐标，再通过简单的 运算程序即可计算相应感测圆与理想感测圆（即坐标原点）的几何关系来提供校准补偿，如 此一来，将能简单快速而有效率的实现电子罗盘的校正。
[0032] 进一步说明，在步骤302中，可利用磁力传感器202分别于不同时间点侦测出第一 坐标与第二坐标，并利用磁力传感器204分别于不同时间点侦测出第三坐标与第四坐标。 其中所述的坐标是对应于某一时间点时该相应磁力传感器的感测位置。例如，于时间点T1， 通过磁力传感器202侦测出一第一坐标（Xl_tl，Yl_tl)。于时间点T2,通过磁力传感器202 侦测出一第二坐标（Xl_t2，Yl_t2)。同样地，于时间点T1，通过磁力传感器204侦测出一第 三坐标（X2_tl，Y2_tl)。于时间点T2,通过磁力传感器204侦测出一第四坐标（X2_t2, Y2_ t2)。也就是说，在步骤302中，可利用各磁力传感器于不同时间点侦测出其相应的位置坐 标以供后续运算。此外，各磁力传感器可于电子罗盘20进行非直线运动时侦测前述的坐标 位置，如此一来，通过转向的变化将可更进一步增加校正的精确度。
[0033] 在步骤304中，可根据于时间点ΤΙ、T2所侦测出的相应坐标值来计算出各磁力传 感器的相应感测圆与坐标原点间的几何关系并据以对各个磁力传感器进行校正。举例来 说，请参考图4,图4为图3中的步骤304的一变化实施例。要注意的是，若是有实质上相同 的结果，本发明不以图3所示流程图的顺序为限。流程40包含以下步骤：
[0034] 步骤400:开始。
[0035] 步骤402 :计算第一坐标与第二坐标的坐标差值以决定出第一参考坐标，以及计 算第三坐标与第四坐标的坐标差值以决定出第二参考坐标。
[0036] 步骤404 :根据第一参考坐标与第二参考坐标计算出基准直线。
[0037] 步骤406 :根据第一坐标与第三坐标计算出感测圆半径。
[0038] 步骤408 :根据第二坐标、基准直线与感测圆半径决定出第一校正值，以对第一磁 力传感器进行校正，以及根据第四坐标、基准直线与感测圆半径决定出第二校正值，以对第 二磁力传感器进行校正。
[0039] 步骤410:结束。
[0040] 在步骤402中，通过计算第一坐标与第二坐标的坐标差值来决定出一第一参考坐 标（Xl_ref，Yl_ref)，并通过计算第三坐标与第四坐标的坐标差值来决定出一第二参考坐 标（X2_ref，Y2_ref)，即 Xl_ref=Xl_t2 - Xl_tl，Yl_ref=Yl_t2 - Yl_tl，X2_ref=X2_t2 - X2_tl, Y2_ref=Y2_t2 - Y2_tl〇
[0041] 进一步说明，在步骤402中，由于第一参考坐标（Xl_ref，Yl_ref )等于时间点T1的 第一坐标与时间点T2的第二坐标的坐标差值，对于磁力传感器202而言，这也相当于其所 对应的第一感测圆在水平方向平移了 Xl_tl的距离，在垂直方向平移了 Yl_tl的距离平移。 在此情况下，原先第一坐标的感测点所在位置也就顺应着平移至原点（〇, 〇)的位置，同时原 先第二坐标感测点所在位置也就顺应着平移至第一参考坐标（Xl_ref，Yl_ref)的位置。同 理，原先第三坐标的感测点所在位置也就顺应着平移至坐标原点（〇, 〇)的位置，同时原先第 四坐标所在位置也就顺应着平移至第二参考坐标（X2_ref，Y2_ref)的位置。换言之，通过 步骤402的运算后，原先对应于第一感测圆的第一坐标的位置与对应于第二感测圆的第三 坐标的位置相当于会被平移至坐标原点。而原先对应于第一感测圆的第二坐标的位置与对 应于第二感测圆的第四坐标的位置也分别会被平移至第一参考坐标（Xl_ref，Yl_ref)与第 二参考坐标（X2_ref，Y2_ref)的位置。
[0042] 在步骤404中，根据第一参考坐标与第二参考坐标计算出一基准直线S的斜率m， 可由式⑴来运算得到：
[0043]

【权利要求】
1. 一种用于一电子罗盘的校正方法，该电子罗盘包含有多个磁力传感器，该多个磁力 传感器分别对应于一感测圆，该校正方法包含有： 利用该多个磁力传感器分别于不同时间点侦测出多个第一时间点坐标与多个第二时 间点坐标；以及 根据多个第一时间点坐标与多个第二时间点坐标，分别计算出该多个磁力传感器的相 应感测圆与一坐标原点的几何关系，并据以对该多个磁力传感器进行校正。
2. 如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，侦测出多个第一时间点坐标与多个第 二时间点坐标的步骤包含有： 利用该多个磁力传感器的一第一磁力传感器分别于不同时间点侦测出一第一坐标与 一第二坐标，并利用该多个磁力传感器的一第二磁力传感器分别于不同时间点侦测出一第 三坐标与一第四坐标，该第一磁力传感器对应于一第一感测圆及该第二磁力传感器对应于 一第二感测圆。
3. 如权利要求2所述的校正方法，其特征在于，侦测出该第一坐标与该第二坐标并利 用该第二磁力传感器分别于不同时间点侦测出该第三坐标与该第四坐标的步骤包含有： 于一第一时间点利用该第一磁力传感器侦测出该第一坐标，以及于一第二时间点利用 该第一磁力传感器侦测出该第二坐标；以及 于该第一时间点利用该第二磁力传感器侦测出该第三坐标，以及于该第二时间点利用 该第二磁力传感器侦测出该第四坐标。
4. 如权利要求2所述的校正方法，其特征在于，分别计算出该多个磁力传感器的相应 感测圆与该坐标原点的几何关系并据以对该多个磁力传感器进行校正的步骤包含： 计算该第一坐标与该第二坐标的坐标差值，以决定出一第一参考坐标，以及计算该第 三坐标与该第四坐标的坐标差值，以决定出一第二参考坐标； 根据该第一参考坐标与该第二参考坐标，计算出一基准直线； 根据该第一坐标与该第三坐标，计算出一感测圆半径；以及 根据该第二坐标、该基准直线与该感测圆半径，决定出一第一校正值，以对该第一磁 力传感器进行校正，以及根据该第四坐标、该基准直线与该感测圆半径，决定出一第二校正 值，以对该第二磁力传感器进行校正。
5. 如权利要求4所述的校正方法，其特征在于，决定出该第一参考坐标以及决定出该 第二参考坐标的步骤包含有： 计算该第一坐标的水平坐标值与该第二坐标的水平坐标值的差值，以取得该第一参 考坐标的水平坐标值，以及计算该第一坐标的垂直坐标值与该第二坐标的垂直坐标值的差 值，以取得该第一参考坐标的垂直坐标值；以及 计算该第三坐标的水平坐标值与该第四坐标的水平坐标值的差值，以取得该第二参 考坐标的水平坐标值，以及计算该第三坐标的垂直坐标值与该第四坐标的垂直坐标值的差 值，以取得该第二参考坐标的垂直坐标值。
6. 如权利要求4所述的校正方法，其特征在于，计算出该基准直线的步骤包含有： 计算该第一参考坐标与该第二参考坐标的坐标差值，以决定出该基准直线的一斜率； 以及 根据该第一参考坐标、该第二参考坐标与该斜率，决定出该基准直线，其中该基准直线 通过该第一参考坐标及该第二参考坐标。
7. 如权利要求6所述的校正方法，其特征在于，该基准直线的该斜率等于该第一参考 坐标的水平坐标值与该第二参考坐标的水平坐标值的差值除以该第一参考坐标的垂直坐 标值与该第二参考坐标的垂直坐标值的差值。
8. 如权利要求4所述的校正方法，其特征在于，该感测圆半径等于该第一坐标与该第 三坐标之间的距离的二分之一。
9. 如权利要求4所述的校正方法，其特征在于，决定出该第一校正值以及决定出该第 二校正值的步骤包含有： 计算出通过该第二坐标且对应于该基准直线的一第一法线； 根据该第二坐标与该感测圆半径，沿该第一法线求出一第一参考感测圆心坐标，其中 该第二坐标与该第一参考感测圆心坐标间的距离等于该感测圆半径的长度； 计算出通过该第四坐标且对应于该基准直线的一第二法线； 根据该第四坐标与该感测圆半径，沿该第二法线求出一第二参考感测圆心坐标，其中 该第四坐标与该第二参考感测圆心坐标间的距离等于该感测圆半径的长度；以及 计算该第一参考感测圆心坐标与该第一坐标的坐标值的和值，以决定出该校正值，以 及计算该第二参考感测圆心坐标与该第四坐标的坐标值的和值，以决定出该校正值。
10. 如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，该多个磁力传感器的一第一磁力传感 器对应于一第一参考磁轴，以及该多个磁力传感器的一第二磁力传感器对应于一第二参考 磁轴，该第一参考磁轴与该第二参考磁轴间包含一夹角。
11. 如权利要求10所述的校正方法，其特征在于，该夹角为180度。
12. 如权利要求1所述的校正方法，其另包含侦测该多个磁力传感器是否处于水平状 态。
13. -种用于一电子罗盘的校正方法，其中该电子罗盘包含有一第一磁力传感器，对应 于一第一参考磁轴，以及一第二磁力传感器，对应于一第二参考磁轴，该第一参考磁轴与该 第二参考磁轴间包含一夹角，该校正方法包含有 ： 利用该第一磁力传感器侦测出一第一偏移角，并利用该第二磁力传感器侦测出一第二 偏移角；以及 根据该第一偏移角与该第二偏移角，产生一校正补偿值，借以对该电子罗盘进行校正 补偿。
14. 如权利要求13所述的校正方法，产生该校正补偿值借以对该电子罗盘进行校正补 偿的步骤包含于该第一偏移角与该第二偏移角的角度总和异于该夹角时，产生该校正补偿 值，借以对该电子罗盘进行校正补偿。
15. 如权利要求13所述的校正方法，其特征在于该夹角为180度。
【文档编号】G01C17/38GK104101337SQ201310127889
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2013年4月12日
【发明者】陈哲明, 余家杰 申请人:台湾广登电子股份有限公司