用于校准传感器系统的方法与流程

本发明涉及一种用于校准传感器系统的方法。

本发明还涉及一种传感器系统。

尽管本发明通常能够应用于任意的传感器系统，但是将参考mems传感器系统来描述本发明。

背景技术：

已知的传感器系统可以作为微机电系统(简称mems)实现。然而，通常只能以受限的准确度制造该传感器系统。由此，传感器系统的传感器的信号可能包含系统性误差。已知的系统性误差主要是偏移、灵敏度及其温度相关性。由于系统性误差可能从传感器到传感器而有所不同，因此在制造过程中对误差进行直接补偿相对复杂且成本密集，因为必须特定于构件地求取相应的校正参数。

除了在交付状态中存在的系统性误差之外，系统性误差可能由于设备(例如智能手机)中的再加工和安装而进一步被改变。例如，加速度传感器的偏移可能在再加工中由于安装过程中的机械应力而发生改变。在磁力计中，待测量的磁场可能由设备中的其他系统部件的磁场所叠加。这可能导致传感器信号的系统性偏移。

在对传感器信号的质量要求高的情况下已知使用如下方法：该方法在设备的使用持续时间上基于传感器信号连续地确定校正参数。可以使用所述校正参数来从传感器信号中滤除系统性误差。

技术实现要素：

在一种实施方式中，本发明提供一种用于校准传感器系统的方法，该方法包括如下步骤：

提供至少一个第一传感器装置和第二传感器装置；

基于第一传感器装置的测量信号来提供用于第一传感器装置的第一校正数据；

在第二传感器装置被激活的情况下，基于第一传感器装置的测量信号并且基于第二传感器装置的测量信号来提供用于第一传感器装置的第二校正数据；

确定用于第一校正数据的第一质量参数，并且确定用于第二校正数据的第二质量参数；

基于具有两个所确定的质量参数中最高的质量参数的校正数据，确定用于第一传感器装置的测量信号的当前的校正数据；

通过基于当前的校正数据对第一测量信号的校正来校准第一传感器装置。

在另一实施方式中，本发明提供一种传感器系统，该系统包括：第一传感器装置；第二传感器装置；校正装置，该校正装置用于基于第一传感器装置的测量信号来提供用于第一传感器装置的第一校正数据，并且该校正装置用于在第二传感器装置被激活的情况下，基于第一传感器装置的测量信号并且基于第二传感器装置的测量信号来提供用于第一传感器装置的第二校正数据；质量装置，该质量装置用于确定用于第一校正数据的第一质量参数以及用于第二校正数据的第二质量参数；求取装置，该求取装置用于基于具有两个所确定的质量参数中最高的质量参数的校正数据来确定用于第一传感器装置的测量信号的当前的校正数据；校准装置，该校准装置用于通过基于当前的校正数据对第一测量信号的校正来校准第一传感器装置；输出装置，该输出装置用于输出第一传感器装置的经校正的测量信号。

由此实现的优点之一是：以灵活的方式根据第二传感器装置的活动状态来实现传感器系统校准中的高准确度。另一优点是快速且节能地(尤其在便携式设备中使用传感器系统时)确定校正参数并且由此校准传感器系统。

本发明的其他特征、优点和其他实施方式在下文中描述或由此被公开。

根据一种有利扩展方案，连续地提供第一和/或第二校正数据。这样做的优点是可以连续地提供合适的当前的校正数据，这提高了经校正的测量信号的准确度。

根据一种有利扩展方案，存储第一和/或第二校正数据，并且在重新确定第一和/或第二校正数据以及在分别存在更高的质量参数时，将所存储的具有较低质量参数的第一和/或第二校正数据舍弃，并且通过所确定的具有较高质量参数的第一和/或第二校正数据来替代所述具有较低质量参数的第一和/或第二校正数据。这能够实现对传感器系统的校准准确度的连续改善。

根据一种有利扩展方案，在经过能够预给定的时间段之后，舍弃所存储的第一和/或第二校正数据。这增加了灵活性，使得例如可以对确定时间上的质量下降(这能够反映出环境条件的变化)进行补偿，因为例如预确定的(尽管较高的)早期质量不再是最新的。

根据另一有利扩展方案，提供具有至少两个不同的传感器的第一传感器装置。因此，可以以简单的方式校准不同的传感器。

根据另一有利扩展方案，提供具有磁力计和/或加速度传感器的第一传感器装置，并且提供具有转速传感器的第二传感器装置。因此，例如可以实现便携式设备中的简单实施，或者可以以简单且可靠的方式校准设备中的现有传感器。

根据另一有利扩展方案，根据监测装置的监测数据来确定当前的校正数据。以这种方式确保：例如通过由监测装置确定的干扰，仅提供用于校准的合适的校正数据。

根据另一有利扩展方案，仅在第二传感器装置被激活的情况下，才基于第二校正数据确定当前的校正数据。因此，可以在优化传感器系统的功耗的同时实现有效校准。

本发明的其他重要特征和优点由附图以及根据附图的相关附图说明得出。

可以理解，在不脱离本发明的范畴的情况下，之前提及的特征和下述待阐述的特征不仅能够以分别说明的组合使用，而且能够以其他组合或者单独地使用。

本发明的优选实施方案和实施方式在附图中示出并且在以下说明中进一步阐述，其中，相同的附图标记涉及相同或相似或功能相同的构件或元件。

附图说明

附图示出：

图1示意性地示出根据本发明的一种实施方式的传感器系统；

图2示出根据本发明的一种实施方式的方法的部分步骤；

图3示出根据本发明的一种实施方式的传感器系统的校正装置；

图4示出根据本发明的一种实施方式的方法的步骤。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的一种实施方式的传感器系统。

图1详细地示出传感器系统1，该系统具有磁力计2、转速传感器3以及加速度传感器4。磁力计2提供磁场的测量值，转速传感器3测量旋转速率，加速度传感器4测量加速度。磁力计2和加速度传感器4一方面将其值传输给校正装置13、14，校正装置确定用于校准相应传感器信号或测量信号的校正参数或校正数据。所述校正参数或校正数据例如可以被估计出。校正装置13、14包括质量装置13a、14a和求取装置13b、14b，所述质量装置确定用于相应校正参数的相应质量参数，所述求取装置求取用于磁力计2和加速度传感器4的测量信号的校正参数。校正装置13、14可以是单独的装置，或者也可以在共同的校正装置中实现。质量装置13a、14a可以是单独的装置，或者也可以是相应的校正装置13、14的一部分(如图1所示)。相同的情况相应地适用于求取装置。

此外，传感器系统1包括用于磁力计2的信号的校准装置12和用于加速度传感器4的信号的校准装置15。相应的求取装置13b、14b或质量装置13a、14a将相应确定的校正参数以及相应校正参数的质量传输给校准装置12、15，然后，校准装置相应地基于所传输的校正参数来校正最新的测量信号。

通过输出装置16来输出磁场的经校正的测量信号20和加速度的经校正的加速度信号22。如果转速传感器3被激活，则转速传感器3同样将相应的转速传输给校正装置13、14，校正装置在附加地使用所求取的转速的情况下借助求取装置13b、14b求取用于磁力计2和加速度传感器4的测量信号的校正参数。质量装置13a、14a再次确定用于相应确定的校正参数的相应质量参数。同样可以通过输出装置来输出转速传感器3的测量信号21。

换句话说，仅当转速传感器3是有效的(即被激活)时，才在借助该转速传感器的情况下确定用于磁力计2以及用于加速度传感器4的校正参数。

如果转速传感器3未被激活，则仅基于相应的待校正的传感器信号(磁场或加速度)来执行校正参数的确定。

根据在图1中示出的传感器系统1的转速传感器3是否已被激活来选择和实施用于确定校正参数的方法：所述方法要么仅基于磁力计2和加速度传感器4的相应传感器信号来确定校正参数，所述方法要么除了磁力计2或加速度传感器4的相应传感器信号以外还借助转速传感器的转速来确定校正参数。

在另一实施方式中，当转速传感器3被激活时，可以在不使用转速传感器3的情况下实施用于确定校正参数的方法。

图2示出根据本发明的一种实施方式的方法的部分步骤。

图2示出用于借助图1的校正装置13、14来确定校正参数的方法。

在开始(附图标记s0)之后，在第一步骤s1中检查：转速传感器3是否被激活。如果转速传感器未被激活，则在步骤s2中在不考虑转速传感器3的信号的情况下确定校正参数。如果转速传感器被激活，则在步骤s3中附加地基于转速传感器3的信号来确定校正参数。然后，在第四步骤s4中，(一方面在不考虑转速传感器3的信号的情况下、另一方面在考虑转速传感器3的信号的情况下)求取最终传输给校准装置12、15的用于校准相应信号的校正参数。

此外，图2示出监测装置100，在此，该监测装置不是校正装置13、14的一部分，并且该监测装置的任务是在传感器系统1的使用持续时间期间探测所求取的校正参数中的时间上的显著变化。这种变化例如可以由于新的干扰参量的施加或强烈的温度变化等而发生。在探测到变化时，尤其需要重新确定通过这两种方法求取的校正参数。目前求取的校正参数失去其有效性并且不再被考虑用于传感器系统1的校准。但是，可以对相应的校正参数进行存储，以便之后再次使用。然后，监测装置100提供关于校正装置13、14的所确定的变化的信息。

图3示出根据本发明的一种实施方式的传感器系统的校正装置。

在图3中详细地且以另一表现方式来描述根据图1的校正装置13，该校正装置用于确定用于校准装置12的校正参数。相同的情况相应地适用于用于校准装置15的校正装置14。在此，如图3所示，校正装置13的求取装置13b根据之前或事先确定的校正参数来求取当前的校正参数，质量装置13a分别一方面在不使用转速传感器3的情况下(附图标记30)、另一方面在使用转速传感器3的信号的情况下(附图标记32)求取相应的质量参数。

此外，如图2所示，校正装置13通过监测装置100获得如下信息(附图标记31)：当前的校正参数是否仍然有效(换句话说，是否必须改变当前的校正参数)，和/或转速传感器3是否被激活。将已经确定的相应校正参数以及所属的质量参数存储在相应的存储器40、42中，或者，已经确定的相应校正参数以及所属的质量参数被存储在相应的存储器中。然后，校正装置13借助确定装置41求取：

已确定的校正参数中的哪个具有较高的质量；和/或

当前的校正参数是否继续具有有效性；和/或

是否已达到最大的切换时间。

在转速传感器3被关断的情况下，校正参数或数据及其质量尤其可以存储在相应的存储器40、42中。然而，不再执行相应校正参数以及相应质量的确定。通过校正装置13作出关于是否应该继续使用这些校正参数的决定。

然后，基于确定装置41的相应结果以及关于转速传感器是否被激活的信息，通过校正装置13求取和输出(附图标记45)当前的校正参数以及用于当前的校正参数的相应质量。

换句话说，校正装置13、14尤其连续地确定：一方面在不考虑转速传感器3的值的情况下确定校正参数以及所属的质量参数，和/或，(在转速传感器被激活时)受转速传感器3的值支持地确定预确定的校正参数以及所属的质量参数。校正装置13、14进一步获得监测装置100的如下信息：当前的校正参数是否发生变化——例如从受转速传感器的值支持的校正参数变换成不受转速传感器3支持的校正参数。如果将用于确定预确定的校正参数的方法中的一种(即受转速传感器3的值的支持的或不受转速传感器的值支持的)禁用，则将通过相应方法求取的最后求取到的预确定的校正参数以及所属的质量参数存储在相应的存储器40、42中，并且通过校正装置13、14将分别存储的校正参数确定作为用于传输给校准装置12、15的校正参数。

为了在这两种方法的校正参数之间进行“切换”，可以满足以下条件：

1.为了能够切换到由如下求取方法得到的校正参数，转速传感器3尤其必须被禁用：在所述求取方法中，在不存在转速传感器3的情况下求取校正参数以及所属质量。为了可以切换到由如下求取方法得到的校正参数，转速传感器3必须被激活：在所述求取方法中，在存在转速传感器3的情况下求取校正参数以及所属的质量。

2.此外，要么可以存在：

a.应切换到的校正参数的质量大于等于当前的校正参数的质量。

要么可以存在：

b.在当前的校正参数中已经发生变化，更确切地说，用于确定校正参数的方法发生切换，因此当前的校正参数已失去其有效性。

要么可以存在：

c.在转速传感器3的激活或禁用之后的切换已超出通过监测装置100预给定的最大切换时间。

接下来，可以将通过校正装置13、14求取的当前的校正参数以及所属的质量参数用于磁力计2和/或加速度传感器4的信号校正。

图4示出根据本发明的一种实施方式的方法的步骤。

图4示出用于校准传感器系统的方法。该方法包括如下步骤：

在第一步骤s1中，提供至少一个第一传感器装置和第二传感器装置。

在另一步骤s2中，基于第一传感器装置的测量信号提供用于第一传感器装置的第一校正数据。

在另一步骤s3中，在第二传感器装置被激活的情况下，基于第一传感器装置的测量信号并且基于第二传感器装置的测量信号，提供用于第一传感器装置的第二校正数据。

在另一步骤s4中，确定用于第一校正数据的第一质量参数和用于第二校正数据的第二质量参数。

在另一步骤s5中，基于具有两个所确定的质量参数中最高的质量参数的校正数据，确定用于第一传感器装置的测量信号的当前的校正数据。

在另一步骤s6中，通过基于当前的校正数据对第一测量信号的校正来校准第一传感器装置。

总之，本发明的至少一个实施方式具有以下优点中的至少一个：

简单的实施；

高效率；

在同时优化功耗情况下的高准确度；

校正参数的快速确定。

尽管已经根据优选实施例描述了本发明，但是本发明不局限于此，而是能够以各种方式进行修改。