一种钟表指针定位方法、校时方法、设备及可读存储介质与流程

本发明涉及钟表校时领域，尤其涉及一种钟表指针定位方法、校时方法、设备及可读存储介质。

背景技术：

随着智能穿戴技术发展和人们对智能穿戴产品需求的增加及要求的提高，智能行针式钟表受到了市场的青睐。作为人们把握时间的工具，钟表的走时误差直接影响到人们的生活以及工作。现有的钟表一般走时都很精确，但无论计时准确度多高的钟表，在运行较长时间之后，不可避免地会受到外部震动、磁场、温度、内部组件摩擦等因素的影响，而与标准时间产生偏差，此时就需要将时间校正到精准时刻。

现有技术中，对于常见的指针式钟表，例如机械钟表或石英钟表，一般采用手动校时，拨动钟表的指针可以使之回到正确的时间点，其缺陷在于，手动校时操作较为繁琐，拨动指针调节容易造成较大的误差。对于能连接手机的智能指针式钟表，一般通过在手机中输入钟表当前指针位置，且手机获取到准确的当前时间，智能钟表再通过计算指针位置和实际时间位置的角度差来追针至正确时间，其缺陷在于，校时需要依赖于手机，钟表不能独立地进行校时。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种操作简便、用户体验好的基于加速度传感器的指针式智能钟表校时方法及系统。

本发明所采用的技术方案是：一种基于加速度传感器的钟表指针定位方法，所述钟表中设置有加速度传感器，所述方法包括以下步骤：

s1.获取加速度传感器的初始角度；

s2.获取加速度传感器的当前角度；

s3.根据加速度传感器的当前角度与初始角度计算钟表指针的位置，所述加速度传感器的当前角度为旋转钟表使得时针指向预设位置时对应的加速度传感器的角度。

优选地，所述预设位置为钟表指针指向重力加速度方向的位置或钟表指针平行于水平面的位置。

优选地，所述步骤s3具体包括：

s31.利用重力加速度分量计算倾斜角度，所述倾斜角度为重力加速度的x轴分量与水平面的夹角；

s32.根据加速度传感器的当前角度、初始角度和所述倾斜角度计算钟表指针的位置。

优选地，所述加速度传感器跟随钟表在钟表表面的x-y平面旋转，所述加速度传感器的x轴方向平行于钟表的3点钟方向，所述加速度传感器的y轴方向平行于钟表的6点钟方向，所述步骤s1中的加速度传感器的初始角度为钟表6点钟方向与y轴方向重叠时对应的加速度传感器角度，所述预设位置为钟表指针指向重力加速度方向的位置。

优选地，所述钟表指针包括时针、分针和秒针。

一种基于加速度传感器的钟表校时方法，包括上述的一种基于加速度传感器的钟表指针定位方法，所述基于加速度传感器的钟表校时方法还包括以下步骤：

s4.获取所述钟表指针的位置指向的时间与标准时间的时间差；

s5.根据所述时间差驱动钟表指针指向标准时间。

优选地，所述步骤s4具体包括以下步骤：

s41.获取所述钟表指针的位置指向的时间；

s42.获取标准时间对应的指针位置；

s43.旋转钟表使得钟表秒针依次指向所述标准时间对应的时针、分针和秒针的位置，钟表利用加速度传感器获取所述标准时间对应的时针、分针和秒针的位置并以所述标准时间对应的时针、分针和秒针的位置指向的时间作为标准时间；

s44.获取所述钟表指针的位置指向的时间与标准时间的时间差。

一种基于加速度传感器的钟表校时设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行上述的方法。

本发明的有益效果是：一种基于加速度传感器的钟表指针定位方法，通过旋转钟表改变加速度传感器的角度，利用算法获取钟表指针的位置。在利用加速度传感器定位钟表指针的同时，操作过程充满了互动性和娱乐感，提升了用户的体验度。

本发明的另一有益效果是：一种基于加速度传感器的钟表校时方法，获取钟表指针的位置指向的时间与标准时间的时间差，根据时间差驱动钟表指针指向标准时间，达到校时的目的。克服了现有技术中手动校时操作繁琐且误差较大、自动校时需要依赖手机的问题。在利用加速度传感器实现钟表校时的同时，整个操作过程充满了互动性和娱乐感，提升了用户的体验度。

本发明可广泛应用于钟表、手表等需要校时的设备。

附图说明

图1是本发明中指针式智能钟表的一具体实施例的结构示意图；

图2是本发明中加速度传感器的单轴倾斜检测实例图；

图3是本发明中单轴倾斜检测中输出加速度与倾斜角度关系图；

图4是本发明中加速度传感器的双轴倾斜检测实例图；

图5是本发明中双轴倾斜检测中输出加速度与倾斜角度关系图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明的基于加速度传感器的钟表包括加速度传感器、控制器、齿轮箱和钟表指针。

控制器首先获取加速度传感器的初始角度，旋转钟表使得指向预设位置时再获取加速度传感器的当前角度，再根据加速度传感器的当前角度与初始角度计算钟表指针的位置。其中，预设位置可以是垂直向下指向重力加速度方向的位置，也可以是平行于水平面的位置。控制器再获取钟表指针的位置指向的时间与标准时间的时间差，再利用时间差发出相应的脉冲波驱动齿轮箱，齿轮箱与钟表指针传动连接，从而带动钟表指针指向标准时间，完成校时。

根据加速度传感器的当前角度与初始角度计算钟表指针的位置具体为：利用重力加速度分量计算倾斜角度，倾斜角度为重力加速度的x轴分量与水平面的夹角；根据加速度传感器的当前角度、初始角度和倾斜角度计算钟表指针的位置。

本实施例中，控制器为mcu微处理器或单片机。

本实施例中，智能钟表上还设置有按键、指示灯和/或马达。用户通过按键使钟表进入校时模式，并通过指示灯闪烁或马达震动提示用户进入校时模式，钟表指针停止走时。

如图4所示，加速度传感器的初始角度为x轴方向平行于钟表的3点钟方向，加速度传感器的y轴方向平行于钟表的6点钟方向。用户旋转钟表，钟表上的加速度传感器跟随钟表在钟表表面的x-y平面一同旋转。用户旋转钟表使秒针指向重力加速度方向，即指针垂直于水平面，并保持静置状态3秒，控制器通过计算得到倾斜角度α(倾斜角度为重力加速度的x轴分量与水平面的夹角)，检测到倾斜角度稳定不变3秒后，将当前倾斜角度换算成秒针在表盘中的位置。并通过指示灯闪烁或马达震动提示用户继续旋转手表，以相同的方法获取分针和时针在表盘中的位置。

将重力加速度分量转换成倾斜角度的原理及算法如下(分单轴倾斜计算和双轴倾斜计算两种方案进行说明)：

结合图2和图3对加速度传感器的单轴倾斜计算进行说明。在图2中，单轴(x轴)通过重力旋转。由于此方法仅使用单轴，且需要重力加速度，因此只有当器件的x轴始终位于重力平面上时，倾斜计算角度才是精确的。其他轴上的任何旋转都会降低加速度在x轴上的分量，计算倾斜角度时便会产生误差。

如图2所示，x轴上的重力加速度投影会产生输出加速度ax，大小等于加速度计x轴和水平面之间夹角的正弦值。水平面通常是与重力矢量正交的平面。当重力为理想值1g时，输出加速度为：ax＝1g×sinα。

根据上述方法得出的输出加速度，利用反正弦函数可以将加速度转换成倾斜角度α，即α＝arcsin(ax/g)。

使用单轴解决方案时，倾斜计算灵敏度随着x轴与水平面夹角的增加而下降。当夹角接近±90°时，灵敏度接近0。这点可以从图3中看出，图3中绘出了输出加速度(单位以g表示)与倾斜角度α之间的关系图。接近±90°时，倾斜角度出现很大变化时，输出加速度只会产生很小变化。

单轴倾斜检测的一个限制，是需要高分辨率adc(analog-to-digitalconverter，模数转换器)或数字输出来实现大范围的有效倾斜角度；另一个限制，是单轴测量无法提供360°的测量，因为在倾斜角度n°时产生的加速度与倾斜角度180°-n°时产生的加速度相同。对于需要更高分辨率或要求在完整的360°弧度范围内区分倾斜角度的应用而言，则需要第二条轴，或者需要第二个传感器。

双轴加速度传感器的原理是：在相互垂直的x轴和y轴上，x轴输出加速度与倾斜角度的正弦值成比例，而y轴输出加速度与倾斜角度的余弦值成比例。倾斜过程中随着一个轴的灵敏度下降，另一个轴的灵敏度会上升，从而保证检测灵敏度在全倾斜角度范围内的连续性。即使第三个轴上存在倾斜，也可以根据x轴和y轴的相对变化率，来检测倾斜角度，保证测出精确值。

结合图4和图5对加速度传感器的双轴倾斜计算进行说明。图4是本发明中加速度传感器的双轴倾斜检测实例图；图5是本发明中双轴倾斜检测中输出加速度与倾斜角度关系图。如图4所示，加速度传感器在x-y平面内旋转。x轴上的重力加速度投影会产生输出加速度ax，大小等于加速度计x轴和水平面之间夹角的正弦值，y轴上的重力加速度投影会产生输出加速度ay，大小等于加速度计x轴和水平面之间夹角的正弦值。当重力为理想值1g时，输出加速度为：ax＝1g×sinα，ay＝1g×cosα。

这时倾斜角度可以通过计算x轴和y轴比值的反正切函数来得到：ax/ay＝(1g×sinα)/(1g×cosα)＝tanα，则α＝arctan(ax/ay)。

如果操作数ax/ay为正值，反正切函数会返回第一象限中的值；如果操作数为负值，则反正切函数会返回第四象限中的值。第二象限内的操作数为负值，因此在计算该象限内的倾斜角度时应将结果加上180°。第三象限内的操作数为正值，因此在计算该象限内的倾斜角度时应从结果中减去180°。而该倾斜角度所处的确切象限则可以通过各轴上测得的加速度符号来确定。每个象限都具有与x和y轴加速度关联的不同符号组合，因此能在整个360°弧度范围内测量倾斜角度。

由于重力加速度传感器在钟表中的位置是固定的，旋转钟表，当钟表指针和重力加速度g重合(或呈90°)时，即钟表指针垂直(或平行)于水平面时，保持静置状态三秒。通过上述的角度换算方法获取倾斜角度，根据倾斜角度可得到钟表指针在表盘中的位置：假设加速度传感器的初始角度为x轴正方向指向表盘12点的位置，当秒针和重力加速度g重合时，假设通过重力加速度分量转换倾斜角度求得倾斜角度为30°，利用倾斜角度与指针位置的对应关系可得知秒针在表盘中所处的位置为顺时针330°，即秒针所指向的时间为55秒。同理可获取分针和时针在表盘中所处的位置，从而得到分针和时针所指向的时间。

当控制器计算得到秒针、分针和时针在表盘中所处的位置以及所指向的时间后，用户再次按键使钟表进入校准时间模式。用户旋转手表，秒针自动追针并一直垂直于水平面，使秒针依次指向标准时间的时分秒位置后保持静置状态3秒，控制器将三个指针的角度对应转换到时间，再加上中间的静置时间，将该时间存为标准时间。

用户再次按键，计算指针指向的时间与标准时间的时间差或计算该时间差对应的角度差。比如，钟表指针指向的时间为a时b分55秒，标准时间为a时b分58秒，则时间差为3秒，对应的角度差为18°。控制器根据时间差(或角度差)产生pwm脉冲波形，驱动齿轮箱。例如，1秒需要1个脉冲波形进行驱动，则控制器产生3个脉冲波形驱动齿轮箱。齿轮箱与钟表指针传动连接，从而带动钟表指针指向标准时间，完成校时。

本实施例中，加速度传感器也可以采用地磁传感器或者两者的组合。当使用地磁传感器进行校时时，可旋转钟表至指针指向正北n的位置进行校时。

本发明还公开了一种基于加速度传感器的钟表校时设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的指针定位方法和钟表校时方法。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于使计算机执行上述的指针定位方法和钟表校时方法。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。