专利名称：移动电子装置中的准确磁罗盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子传感器的领域。特别来说，本发明涉及改善电子传感器的准确性的领域。
背景技术：
电子装置和机电装置正越来越多地实施电子传感器。装置依赖于传感器提供的信息以支持自主监视和相关的功能特征。举例来说，装置可实施电子传感器以监视加速度、磁航向、光等级，等等。随着并入所述传感器的成本降低，实施传感器的装置的数目和类型已增加。另外， 随着传感器的质量改善，主机装置监视或以其它方式响应传感器输出的微小改变的能力改善。然而，传感器实施方案的准确性不仅取决于传感器本身的准确性，而且取决于可操作以使传感器准确性降级的各种外力。应在维持传感器的准确性的同时使外力的降级效应最小化。
发明内容
本文中描述用于校准和校正非恒定传感器误差，且特别是非恒定罗盘误差的方法和设备，所述方法和设备部分基于主机装置的改变的软件和硬件模式。在校准时确定传感器中由每一模式和模式的组合引发的非恒定误差，校准可在一个或一个以上主机装置的生产前测试期间确定。校准结果可并入到主机装置的软件和/或硬件中。在正常操作期间， 传感器校正可部分基于作用中模式或模式的组合而应用于传感器测量。本发明的方面包含一种动态传感器校正的方法。所述方法包含确定传感器输出值；确定具有所述传感器的主机装置的动态状态；基于所述传感器和所述动态状态确定校准值；以及将所述校准值应用于所述传感器输出值以产生经校正的传感器输出值。本发明的方面包含一种动态传感器校正设备。所述设备包含状态监视器，其经配置以确定主机装置的动态状态；以及校正模块，其耦合到所述状态监视器，且校正模块经配置以确定传感器输出值、基于所述主机装置的所述状态确定校准，及至少部分基于所述校准和所述主机装置的所述状态来输出经校正的传感器输出值。本发明的方面包含一种动态传感器校正设备。所述设备包含用于确定传感器输出值的装置；用于确定具有所述传感器的主机装置的动态状态的装置；用于基于所述传感器和所述动态状态确定校准值的装置；以及用于将所述校准值应用于所述传感器输出值以产生经校正的传感器输出值的装置。本发明的方面包含上面编码有一个或一个以上处理器可读指令的存储媒体，所述指令在由所述处理器执行时执行动态传感器校正。所述指令包含用于确定传感器输出值的指令；用于确定具有所述传感器的主机装置的动态状态的指令；用于基于所述传感器和所述动态状态确定校准值的指令；以及用于将所述校准值应用于所述传感器输出值以产生经校正的传感器输出值的指令。
从下文结合图式进行阐述的实施方式将更显而易见本发明的实施例的特征、目标和优点，在图式中相似元件具有相似的元件符号。图I是移动装置的实施例的简化功能框图。图2是状态表的实施例的简化框图。图3是校准表的实施例的简化框图。图4是经配置以补偿电子磁罗盘的校正模块的实施例的简化功能框图。图5是动态地校正传感器输出(例如，电子磁罗盘输出)的实施例的简化流程图。
具体实施例方式本文中描述当在动态改变的传感器环境中实施传感器时用于维持传感器输出的准确性的方法和设备。本文中描述用以在广泛范围的装置操作模式内维持传感器准确性的动态校准和校正方法和设备。成本、大小和功率消耗得到减少的传感器的实例为2轴或3轴磁强计，所述传感器使得能够被添加到主机装置。磁强计为可用以测量传感器附近的磁场的方向和/或强度的一类传感器。磁强计的实例为固态霍耳效应传感器，固态霍耳效应传感器可用以产生与所施加磁场成比例的电压并用以感测磁场的极性。磁强计的另一实例为磁通门磁强计。基于磁强计输出，且有时基于其它传感器数据(像加速度计输出)，移动装置处理器可计算磁航向，其中磁航向是指相对于磁子午线的装置定向，磁子午线表示至地磁极的方向。其它传感器数据(例如，陀螺仪数据或来自某一其它角速率传感器的数据)也可用以(在可用时)过滤罗盘误差。在已确定磁航向之后，在磁偏角表的帮助下，可将磁航向值转换为相对于地理子午线的真航向值。移动装置可集成电子磁罗盘(例如，磁强计)以辅助定位或导航应用。在一个实例中，移动装置可实施“点击”应用，其中用户将装置指向某个物体，且装置软件使用已确定的或以其它方式已知的位置和时间、航向和地图数据库来识别所述物体。移动装置可为(例如)蜂窝式电话、GPS接收器、个人导航装置等等，或其某一组合。术语“移动装置”不限于列举的实例装置，但希望至少包含(例如)通过近程无线、红外线、有线连接或其它连接与个人导航装置(PND)通信的装置一不管卫星信号接收、辅助数据接收和/或位置相关处理是否发生于装置处或PND处。而且，“移动装置”希望包含以下所有装置，包含无线通信装置、计算机、膝上型计算机等，所述装置能够(例如)经由因特网、WiFi或其它网络与服务器或其它通信装置通信，且不管卫星信号接收、辅助数据接收和 /或位置相关处理是否发生于装置处、服务器处或与网络相关联的另一装置处。上述各者的任何可操作组合也被视为“移动装置”。罗盘准确性的限制因素可包含在移动装置内部和外部存在含铁物体。由含铁装置产生的磁场在叠加于地磁场上时通常导致在磁强计附近磁子午线方向的失真。这些失真导致罗盘误差。尽管较难以减轻外部物体对传感器性能的影响，但在许多状况下，可用校准消除掉内部含铁材料的效应。含铁材料可体现于位置可相对于传感器的位置变化的机械结构中。举例来说，移动装置可具有铰接结构(例如，对于翻盖式电话)，或铰接显示面板。其它可移动机械结构包含可滑动小键盘盖，等等。这些可移动机械结构中的每一者可具有某些含铁材料，所述含铁材料影响传感器校准或可屏蔽或以其它方式混淆对传感器校准的影响的效应。也可用校准消除掉机械结构的效应。校准可为工厂校准或用户校准程序中的一者或一者以上。只要含铁物体相对于磁强计停留于恒定位置处，此静态校准可为足够的。然而，磁强计或罗盘误差的另一来源为由移动装置内部的电流诱发的磁场。可通过在物理上将磁强计定位成离诱发磁场的电流线足够远来减轻由电流诱发的磁场的效应。 不幸的是，随着移动装置物理大小缩小，将磁强计容纳于物理上远离磁场诱发电流线的位置处的能力受限制。另外，从装置设计者观点来看，与移动装置内的无线调制解调器、GPS 接收器、普通照相机或显示器的性能相比，罗盘性能可为次级的或换句话说优先级较低。因而，磁强计或其它传感器经常是放置于次佳位置。对于磁强计，次佳位置可为靠近扬声器、 电池、开关式电源或某些其它高电流部分的那些位置。可用校准消除掉由电流所诱发的磁场产生的磁强计误差。然而，校准是在电流保持恒定时有效。通常，移动装置内的电流将随时间可变或为间歇的，此使得难以使用传统的校准方法校准电流的效应。通常，由改变的事件和处理引起的可变罗盘误差产生用户只能接受的误差。本文中描述用于动态校准和校正由改变的软件和硬件装置模式或状态引起的非恒定罗盘误差的方法和设备。可识别导致非微小的罗盘误差的模式或装置状态。可在对一个或若干装置的生产前测试期间校准由这些模式中的某一组合或每一组合引发的误差，且校准结果可并入到移动装置中。在移动装置的生产期间，可为具有相似配置的移动装置使用校准表，从而最小化对每一生产装置执行个别校准的需要。在操作期间，取决于模式或模式的组合，将校正应用于罗盘测量。图I是移动装置100的实施例的简化功能框图。图I的移动装置100说明为具有定位能力的无线通信装置。然而，移动装置100不限于此配置。移动装置100包含耦合到基带处理器130的无线通信收发器110、全球导航卫星系统(GNSS)接收器114和传感器170。可使用校正模块174补偿或以其它方式校正传感器 170中的一者或一者以上的输出。状态监视器164可监视移动装置100的状态或模式且向校正模块174提供状态或模式信息。可使用自动增益控制(AGC)模块152控制无线通信收发器110的各级的增益。可使用处理器160控制或以其它方式实施移动装置100内的一个或一个以上功能或处理(包含与动态传感器校准和校正相关联的一个或一个以上功能或处理)，其中处理器160执行编码于存储器162中的一个或一个以上软件指令。移动装置100可用在电源190中处理或以其它方式调节的电池192电力操作。使用用户接口 180实施本地输入和输出。无线通信收发器110可包含接收器和发射器。接收器和发射器可(例如)经由双工器104介接到共用通信天线102-1，双工器104准许无线通信收发器110同时进行发射和接收。在时分多址(TDMA)收发器110配置中，双工器104可以用发射/接收(T/R)开关替换以选择性地将发射器或接收器中的一者耦合到天线102-1。无线通信收发器110内的接收器可包含放大器，例如经由双工器104接收天线信号的低噪声放大器122。LNA 122的输出耦合到接收混频器124，接收混频器124经配置以将所接收信号从其RF频带直接转换到基带频率。接收混频器124可由本机振荡器150驱动，本机振荡器150被调谐到基于接收RF中心频率的频率。来自接收混频器124的基带输出耦合到基带滤波器126，基带滤波器126经配置以除去不需要的混频器产物且滤波带外信号。基带滤波器126的输出在耦合到基带处理器 130的接收信号输入之前耦合到放大器128。无线通信收发器110内的发射器以与接收器互补的方式操作。发射信号是在基带处理器130的发射输出处产生。在无线通信收发器110的一个实例中，来自基带处理器130 的发射输出可处于基于发射/接收频率偏移确定的中间频率处。在另一实例中，来自基带处理器130的发射输出处于基带处。来自基带处理器130的输出耦合到滤波器142，滤波器142可经配置以衰减发射信号带宽外的信号。来自滤波器142的输出耦合到发射放大器144。发射放大器144的输出耦合到发射混频器146，发射混频器146经配置以将发射信号和来自本机振荡器150的信号一起频率转换到其所要操作频率。来自发射混频器146的输出耦合到高功率放大器148，高功率放大器148经配置以将发射信号放大到所要RF功率电平。来自高功率放大器148的输出经由双工器104耦合到天线102-1以便进行发射。自动增益控制AGC模块152可经配置以控制无线通信收发器110的发射器和接收器的增益，且自动增益控制AGC模块152可经配置以控制基带处理器130的一个或一个以上增益。AGC模块152可包含(例如)一个或一个以上检测器、放大器和晶体管、电压调节器或跨导装置以控制各种增益。在一些实施例中，可使用由处理器160执行的编码于存储器中的处理器可读指令来执行AGC模块152的功能中的一些功能。AGC模块152可(例如)控制衰减值、电压、电流等等，或其某一组合以控制增益。 举例来说，AGC模块152可选择性地启用或停用接收器中的LNA 122且可通过调整放大器的偏流来选择性地控制接收放大器128的增益。AGC模块152可(例如)通过控制高功率放大器148以及用于发射放大器144的电流或电压来控制发射器的增益。AGC模块152可经配置以实质上连续地或在预定数目个级或增益量化内控制增益。AGC模块152可在连续增益范围内控制一些放大器(例如，144)， 而在离散增益步骤中控制其它放大器(例如，148)。GNSS接收器114可为(例如)全球定位系统(GPS)接收器或可经配置以对来自一个或一个以上其它卫星定位系统(例如，俄罗斯Glonass系统、欧洲伽利略系统或使用来自卫星系统的组合的卫星的任何系统)的信号操作。GNSS接收器114可经由天线102-2从定位人造卫星接收信号且计算接收器的定位。定位可在移动装置100处远程地执行或可结合一个或一个以上远程处理器、服务器或实体执行，移动装置100可与一个或一个以上远程处理器、服务器或实体通信。一个或一个以上传感器170可经配置以确定与移动装置100相关联的位置、定向、 航向、加速度或其它参数。在一个实例中，传感器170包含可用以确定移动装置100的航向的磁强计172。用户接口 180可包含用户显示器、小键盘、麦克风、扬声器等等或其某一组合。用户接口也可包含用于交换通信或其它电子数据和信号的一个或一个以上端口。状态监视器164经配置以监视移动装置内的各种硬件和软件的一个或一个以上状态或模式，确定所述一个或一个以上状态或模式会影响一个或一个以上传感器170的准确性。存在可能影响传感器准确性的任何数目个不同事件、操作状态或模式。状态可为电状态或机械状态或其组合。在磁强计172的实例中，电流的变化可诱发影响磁强计172 指示的航向的准确性的磁场。引起电子装置中的电流改变的事件的实例包含用户接口 180 中的显示器背光，显示器背光可关闭或开启。另外，当背光开启时，可存在若干背光等级，像低、中、高，每一背光等级需要来自电池192的不同电流。每一影响因素对传感器准确性的影响可随时间过去和温度变化而保持一致或可基于时间、温度等等变化。引起电流改变的其它事件或模式包含在启动时通常引起电流尖峰的振铃器、振动器或蜂鸣器。机械状态的实例包含铰接盖、可滑动盖，等等。当电池192在充电时，移动装置100中的电流将与电池192被耗尽或另外不充电时不同。在电池192正充电的状况下，不仅是电流变化，而且电流方向也可能基于电池192 是否在充电而变化。移动装置100内的硬件的任何模式改变(例如，无线收发器(调制解调器)或普通照相机启动)将影响电流分配。无线通信收发器110可独立地启动发射器和接收器。类似地，可选择性地启动或撤销启动GNSS接收器114。当处理器160计算负荷低时，可降低具有功率管理能力的处理器中的时钟速率。 降低时钟速率通常减少功率消耗和分别地减少电流。举例来说，在具有功率优化的GPS装置中，当需要大量计算以计算GPS位置并重绘地图时，处理时钟速率将通常每秒到达峰值一次。在峰值计算负荷期间，引发的磁强计误差也可能到达峰值。当强GPS信号可用时，GNSS接收器114可进入低工作循环模式，其中GNSS接收器 114之部分每秒关闭(例如)500ms。周期性关闭使GNSS接收器114消耗的电流产生类似的周期性循环。提供各种状态、模式、过程和事件以作为影响电流、或以机械方式影响磁场，且从而影响所诱发磁场和对磁性传感器(例如，磁强计172)的影响的事件的类型的实例。实例不希望为详尽列表，且可存在影响传感器准确性的许多其它硬件或软件状态、模式或事件 (本文中一般称为状态)。可见，各种状态在逻辑上可互相排斥、独立或相关。举例来说，启动的GNSS接收器逻辑上与被撤销启动的GNSS接收器互相排斥。类似地，GNSS接收器状态通常在逻辑上独立于显示器背光状态。对比之下，一些状态可为逻辑相关的。举例来说，通信接收器AGC状态在逻辑上取决于通信接收器启动状态。如果通信接收器没有被赋能，那么接收器AGC状态的值没有意义。各种状态之间的逻辑关系可有助于确定各种电流与其对应诱发磁场之间的相互作用。然而，状态之间的逻辑关系可能不会确切地对应于移动装置100内的电流的关系。举例来说，一些独立状态可共享移动装置100内的硬件，且两个状态的存在相比于仅存在状态中的一者时可能不会增加移动装置100内的电流。举例来说，GNSS接收器114可向基带处理器130提供临时数据和信息，临时数据和信息也由无线通信收发器110使用。作用中 GNSS定位状态可对应于赋能的基带处理器130。无线通信状态的启动可能不会导致由基带处理器130引起的额外电流消耗，但GNSS定位状态和无线通信状态在逻辑上为独立的。因此，由校正模块174向来自传感器170的输出提供的补偿通常不仅为对每一个别状态的补偿的重叠。实情为，校正模块174可由状态监视器164确定状态且将累积校正应用于传感器170中的每一者，累积校正考虑了各种状态之间的相互关系。为了提供动态传感器补偿和校正，要识别引起显著传感器误差的状态，包含移动装置100中的硬件和软件过程和模式。状态监视器164经配置以监视所识别状态中的每一者。状态监视器164可经配置以直接监视状态(例如，软件状态)，或状态监视器164可经配置以间接监视状态或以其它方式推断出状态。对于每一状态和状态的组合，校准传感器。举例来说，校准磁强计或电子罗盘的过程可包含校准或以其它方式测量状态中的每一者和状态的组合的罗盘误差。必要时，可针对每一磁强计轴独立地进行校准。一些状态可为暂时的且可仅在短时段内为作用中的。然而，这些短的暂时性状态可能对传感器准确性具有显著影响。举例来说，当电池充电器初次连接到移动装置100时， 移动装置100内的电流可存在显著改变。不仅是电流从流出电池192外改变为流到电池 192中，而且可存在与初始电池充电相关联的浪涌电流。电流的改变以及任何浪涌电流都可能对电子罗盘准确性具有显著影响。然而，所述显著影响可极其短暂。所述过渡状态的暂时性质可使得难以准确地测量和校准所引发的传感器误差。手机振动器为对电子磁罗盘的准确性具有不利影响但通常仅在一段短的限定时段内操作的装置的一个实例。对于这些短的过渡状态，校正模块174可经配置以丢弃传感器读数、将读数标记为有噪声，或以其它方式补偿暂时性效应。举例来说，在电子罗盘中，校正模块可冻结对应于暂时性状态的开始的那个时间时的所显示航向。校正模块174可(例如)在过渡状态期间提供传感器输出的缓冲值或寄存值。校正模块174可经配置以将校正值加到已校正传感器输出。在另一实施例中，校正模块的功能性的一些或全部可体现为编码于处理器可读存储装置(例如，存储器162)上的一个或一个以上指令和信息。所述一个或一个以上指令和信息在由处理器160存取和执行时可实施传感器校正。在一个实施例中，实时罗盘校正算法是在移动装置100软件内实施。所述算法在由处理器160执行时可识别装置状态和其组合并基于校准结果将适当校正引入到磁强计读数中。校正模块174可用以扩增现有校正表，例如静态校准表。在其它实施例中，校正模块174可用以校准传感器。作为工厂校准、用户起始的校准，或自动校准的结果，可起始并产生用于传感器的校准表。当装置初次被建造、供应或置于服务中时，可执行或以其它方式加载工厂校准。工厂校准可以按个别装置为基础执行，但更可能基于对相似装置的样本集合执行的校准而被加载。用户校准表示可手动起始且通常在装置本地起始的校准过程。用户校准可在预定动作集合(例如，预定的键按压集合)后即刻起始，或在用户执行某些操纵(像将装置连续地置于某些静态定向中，或以特定和预定方式旋转装置)时起始。
自动校准可在用户不参与的情况下在后台发生。自动校准可基于寿命、事件或寿命和事件的组合起始。举例来说，自动校准可在主机装置被置放于所要定向中或以某一方式移动后即刻起始。在克里斯多佛布鲁纳(Christopher Brunner)的题为“针对偏移、灵敏度和非正交性来校准多维感测器(Calibrating Multi-Dimensional Sensor for Offset, Sensitivity, and Non-Orthogonality) ”的档案号为091412的美国专利申请案中论述了自动校准，所述专利申请案与本发明一起申请且具有与本发明相同的受让人，所述专利申请案全文以引用的方式并入本文中。用户校准和自动校准可用以扩增工厂校准或替换工厂校准。举例来说，并非所有参数或状态可在工厂校准中校准，且工厂校准可基于装置的取样，而每一独特装置可具有其自己的特性。举例来说，电池通常具有其自己的磁性。类似地，工厂校准的参数可能是在与实际装置条件不同的条件中校准。举例来说，工厂校准可不横跨整个操作温度范围，或可在具有相对较强地磁场的区域中执行，且接着在水平磁场强度弱得多的位置中使用装置。如果工厂校准被破坏、丢失或换句话说为无效的，那么用户校准和自动校准可尤其有用。举例来说，主机装置无意中可被磁化，因此使工厂校准无效。工厂校准可变成不够的，(例如)因为主机装置掉落，从而导致传感器在其装配台上移位，或装配板可相对于主机装置外壳移位。所有类型的校准通常考虑可被监视的主机装置状态。也就是，如果用户校准或自动校准是针对在某一状态下的装置发生，那么校准结果应标记为对应于此状态，且在将来当装置处于此状态时被应用。可被有效地监视但难以控制的特定状态的实例为装置温度。如果使用一种以上的可能校准(工厂、用户、自动)来校准同一状态下的同一个参数，那么可取决于每一校准质量和寿命对结果进行加权平均，其中给予一个校准类型或校准寿命某些优先级。图2是状态表200的实施例的简化框图。状态表200可(例如)通过图I的状态监视器164维持或以其它方式导出。状态监视器可以周期性地、以事件为基础或以其某一组合为基础来更新状态表。图2的状态表200为可由状态监视器监视的状态的类型的实例。出于简洁的目的，状态表200中说明的状态的数目是有限的，且不希望为可被监视的状态的类型的详尽列表。如前所述，术语“状态”在本文中用以指代状态、模式或过程，无论状态、模式或过程是以硬件、软件还是其组合实施。另外，状态表200的状态可包含过渡状态。过渡状态可(例如)说明从状态表200中的一个状态到另一状态的过渡。在一个实施例中，状态表200可以实施在存储器中且可通过一个或一个以上处理器被写入。举例来说，控制软件操作的每一处理器可在状态改变后即刻更新状态表。另外， 一个或一个以上处理器可经配置以监视、取样或以其它方式轮询移动装置内的硬件状态且根据硬件监视更新状态表200。在一些情况下，除了处理器以外的硬件可以能够直接存取和编辑状态表200。在另一实施例中，状态表200可以用硬件实施。举例来说，状态表中的每一位可对应于硬件监视器，例如，检测器、电流操作的开关、电压监视器等等，或其某一组合。电流监视器可(例如)监视施加到模块或放大器(例如，图I的高功率放大器或基带放大器)的偏流，且电流监视器可基于偏流确定并报告放大器的状态。电流监视器输出可经配置以直接报告状态作为状态表200中的条目。类似地，电压监视器可基于用于装置或模块的偏压而监视并报告状态，其中模块或装置是通过电压的施加而启动。再其它的实施例可利用软件和硬件的组合来实施和更新状态表200。对软件操作的处理器可监视并报告软件状态和一些硬件状态，且硬件监视器可用以监视并报告其它硬件状态。在一些实施例中，处理器执行的软件可结合硬件操作以监视并报告状态。举例来说，可直接监视或通过软件监视机械特征的状态。软件可使用传感器、开关、检测器等等来监视一个或一个以上机械特征的状态。举例来说，可使用传感器或开关来指示折叠盖或滑动盖的位置。或者，软件可基于一个或一个以上相关参数来推导、推断或以其它方式间接确定机械特征的状态。举例来说，软件可在检测到键按压后即刻推导出小键盘盖处于打开状态。类似地，当背光开启时，可推断出显示器盖处于打开位置。以类似方式， 可感测或以其它方式确定其它机械特征。图2的状态表200实例说明数个独立状态以及一些相依状态。状态表200包含用于发射器作用中202、接收器作用中204、GNSS接收器作用中206和背光作用中208的状态条目。状态表200也包含若干相依状态条目。这些相依状态条目包含二位发射器AGC状态 212，其意义取决于发射器作用中202状态。类似地，接收器LNA状态222和二位接收器AGC 状态224取决于接收器作用中204状态。相依状态(例如，发射器AGC 212和接收器AGC 224)的值可仅基于其所依赖于的状态的状态而为有意义的。举例来说，在时间t0时，发射器AGC状态212的状态位250-2 可设定为“随意”状态，因为发射器作用中状态位250-1指示发射器不在作用中。“随意”状态指示对于AGC状态212的所有可能组合，移动装置的状态基本上相同。在稍后时间tl时，状态表200中的状态位改变以指示移动装置状态的改变。状态表可周期性地、基于事件等等或其某一组合来更新。在时间tl时，接收器作用中位260-1 指示接收器在作用中，且因此相应接收器AGC位260-2的状态有效地指示对传感器校准具有影响的移动装置的状态。图2的状态表200实例使用高态有效逻辑(active high logic),但本发明不限于任何特定逻辑惯例。实际上，状态表200中的条目不必为二进制的，而可为某一其它指示， 所述指示甚至不必为数字的。如上文所指出，各种状态的逻辑独立性不必等同于对传感器的影响的独立性。因此，状态表200的不同实例可指示各种状态的可能组合，其中状态的每一不同组合可对应于一个独特传感器校正。图3是校准表的实施例的简化框图。校准表300可实施(例如)在图I的校正模块174中。校准表300包含状态值条目310以及校准值320。在图3的校准表中，每一装置状态值映射到相应校准值，校准值可实施为校正因子、补偿值或校准偏移。可能引起额外罗盘误差的众多装置状态和多个状态组合看似使准备校准表的任务似乎过于复杂。然而，因为误差针对给定型号的所有装置来说通常为类似的，所以可(例如)在生产前测试期间对单个装置或装置的样本进行实际校准(误差测量)。校准结果可并入到用于同一型号的所有装置的共同校准表中。尽管校准表300说明状态值条目310直接映射到校准值320，但映射无需为直接的。存在将状态值条目310映射到对应校准值320的其它方式，且本发明不限于任何特定映射方式。举例来说，每一状态值条目310可与存储器中的地址相关联，且存储器中的地址可存储对应的校准值320。类似地，每一状态值条目310可与指示器相关联，指示器指向容纳对应校准值320的地址。注意，移动装置有可能进入状态监视器不可监视的状态或状态的组合。举例来说， 显示器上的图片的像素的照明可影响磁强计，且屏幕状态的数目可能太大以致不能在状态监视器中追踪到。另一实例影响磁强计的装置的状态归因于软件限制而不能被状态监视器监视到。因此，可存在用于由状态监视器报告的状态或状态组合的多个有效校准值。如果状况如此，那么可存储通过(例如)自动校准由状态监视器报告的相同状态而获得的多个校准值。如果状态监视器不能追踪所有相关状态，那么校准值可选自与由状态监视器报告的状态或状态组合相关联的多个校准值，校准设定基于状态或状态组合而最佳拟合。可利用3-D磁强计的经校准的磁强计样本定位于球面上的拟合准则。由状态值条目310体现的状态的每一不同组合对应于校准值320以便准许校正可因状态组合导致的误差，其中对组合的校正可与用于每一个别状态的校正值的总和不同。 一些状态值可映射至同一校准值。举例来说，取决于相依状态所依赖于之独立状态的状态， 相依状态的状态值的某些组合可映射到同一校准值。校准表300也说明每一状态值条目310的仅一个校准值。然而，在其它实施例中， 一个或一个以上额外参数可影响校准值。举例来说，针对传感器(例如，电子磁罗盘)返回的校准值可部分取决于航向所在的象限。另外，针对传感器返回的校准值可取决于温度或某一其它参数。在一些情况下，这些额外参数中的每一者可作为额外状态值而被监视。或者，额外的一个或一个以上参数可将主机装置的状态排除在外。在除了状态值以外还有额外参数的情况下，校准表300可经配置以针对每一状态条目的参数值的范围存储校准值。 或者，校准表300可存储基于参数且应用于从校准表300返回的校准值的一个或一个以上额外校正。图4是经配置以补偿传感器(在图4中说明为电子磁罗盘172)的校正模块174的实施例的简化功能框图。电子罗盘172基于磁场感测航向且输出指示航向的信号。校正模块174接收传感器输出，接收来自状态监视器164的状态值，且确定校准值。校正模块174 将校准值加到传感器输出上以产生经校正的传感器输出。如果状态监视器164指示存在一个或一个以上暂时状态，那么校正模块174可(例如)通过在暂时状态的持续时间内供应先前校正的传感器输出来冻结经校正的传感器输出。在图4的实施例中，校正模块174包含经配置以接收传感器输出的寄存器410。寄存器410可为(例如)取样和保持模块、R-S锁存器、D触发器或某一其它存储装置。寄存器410的类型可取决于(例如)传感器(例如，电子磁罗盘172)是提供模拟输出还是数字输出。寄存器410的输出稱合到第一求和器420的第一输入。校准值稱合到求和器420 的第二输入。求和器420经配置以对传感器输出和校准值求和以产生经校正的传感器输出。经校正的传感器输出可从求和器420的输出耦合到滤波器430 (例如，低通滤波器)。 低通滤波器430可经配置以从经校正的传感器输出除去噪声。另外，低通滤波器430可经配置以阻抑或以其它方式减缓传感器响应时间。低通滤波器430的输出为经校正的传感器输出。在一些实施例中，省去低通滤波器430，且第一求和器420提供经校正的传感器输出。校正模块174结合状态监视器164确定校准值。校正模块174也耦合到状态监视器164的输出或以其它方式存取状态表。如果状态监视器不能追踪所有的相关状态，那么校准值可选自与由状态监视器报告的状态或状态组合相关联的多个校准值，校准设定基于状态或状态组合而最佳拟合。可利用3-D磁强计的经校准的磁强计样本定位于球面上的拟合准则。在一个实施例中，校正模块174包含根据存储于存储器462中的指令操作的处理器460。处理器460存取或以其它方式接收来自状态监视器164的状态表值。处理器460利用状态值来存取查找表，例如图3的校准表300。校准表300说明为与校正模块174分离。然而，在一些实施例中，校准表300可为校正模块174的部分。处理器460至少部分基于状态值而从校准表300检索校准值。处理器460将校准值写入到校准寄存器470。校准寄存器470向校准值滤波器480提供校准值。校准值滤波器480经配置以过滤校准值中存在的任何噪声，且校准值滤波器480可经配置以阻抑或以其它方式控制校准值的响应时间。尽管图4中说明校准滤波器480的特定结构，但校正模块不限于任何特定滤波器结构，且可甚至省去校准值滤波器480。校准值滤波器480包含具有第一输入的第二求和器482，第一输入经配置以从寄存器470接收校准值。第二求和器482的输出表示耦合到第一求和器420的校准值。第二求和器482的输出也I禹合到延迟模块484的输入。延迟模块484的输出I禹合到信号定标器486。信号定标器486定标延迟的校准值且将定标值耦合到第二求和器482 的第二输入。在状态监视器指示瞬时状态或换句话说暂时状态的情况下，处理器460可冻结正在处理的传感器值。举例来说，处理器可冻结寄存器410和校准寄存器470以保存在暂时状态发生之前就存在的值。因为状态监视器164不断地更新状态值，所以校正模块174能够基于移动装置的状态动态地校正传感器输出。以此方式，传感器输出更准确。图5是动态地校正传感器输出(例如，电子磁罗盘输出)的方法500的实施例的简化流程图。方法500可由图I的移动装置且特别来说由图4的校正模块实施，图4的校正模块结合状态监视器和校准表操作。方法500开始于框510处,在框510处校正模块接收传感器输出。举例来说,校正模块可从电子磁罗盘接收航向读数。校正模块可寄存或以其它方式存储传感器输出值。校正模块前进到框520且确定装置状态。在一个实施例中，状态监视器追踪主机装置的影响传感器准确性的那些传感器状态。状态监视器可追踪不同传感器的不同装置状态。对于电子磁罗盘，状态监视器可追踪与装置内的电流的改变有关的那些装置状态，因为电流诱发的磁场可影响罗盘读数的准确性。校正模块可存取和读取状态值或状态监视器可向校正模块提供状态值。一旦校正模块确定了当前装置状态，校正模块便前进到框530。校正模块检查状态值以确定暂时状态的存在，其中暂时状态是指通常在一段短时间内保持有效以致传感器的校准在暂时状态期间效率低下或不可行的状态。举例来说，作为暂时状态的结果而产生的电流尖峰可在相对于传感器的输出信号带宽为短的一段时间内存在，且因此，传感器的校准对于暂时状态不可行。校正模块可(例如)将遮罩应用于状态值以确定暂时状态的存在。在判定框540处，校正模块确定至少一个暂时状态是否存在。如果存在，那么校正模块前进到框542且冻结在暂时状态发生之前提供给校正模块的有效的经校正传感器输出或传感器输入值。校正模块从框542前进到框570。或者，校正模块可输出在暂时状态的持续时间内为无效或换句话说为错误的传感器输出的指示。如果，在判定框540处，校正模块确定不存在暂时状态，那么校正模块前进到框 550。在框550处，校正模块基于状态值确定校准或校正值。举例来说，校正模块可基于状态值从查找表检索校准值。校正模块前进到框560且以校准值校正传感器输出。举例来说，校正模块可经配置以将校准偏移加到传感器输出上来校正传感器输出。校正模块前进到框570且输出经校正的传感器值。在暂时状态存在的状况下。校正模块输出先前的经校正传感器值。传感器输出(例如，针对电子磁罗盘)的动态校准可通过监视动态主机装置状态来执行。校准值可基于主机装置状态来确定且可应用于传感器输出值以动态地校正传感器输出值。取决于应用，本文中描述的方法可通过各种装置实施。举例来说，可以用硬件、固件、软件或其组合来实施这些方法。对于硬件实施，可在以下装置内实施处理单元一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSro)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子装置、经设计以执行本文中描述的功能的其它电子单元，或其组合。对于固件和/或软件实施，可以用执行本文中描述的功能的模块(例如，程序、函数等等)实施方法。有形地体现指令的任何机器可读媒体可用于实施本文中描述的方法。 举例来说，软件代码可存储或以其它方式编码于存储器中且由处理器执行。存储器可实施于处理器内或处理器外部。如本文中所使用，术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，且不限于任何特定类型的存储器或任何特定数目个存储器， 或上面存储了存储器的媒体的类型。在一个或一个以上示范性实施例中，所描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任一组合实施。如果以软件实施，那么功能可作为一个或一个以上指令或代码存储在计算机可读媒体上。计算机可读媒体包含物理计算机存储媒体。发射媒体包含物理发射媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例且非限制，所述计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置，或可用以存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、 软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘用激光以光学方式再生数据。 上述各物的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。方法或过程中的各步骤或行为可以所展示的顺序执行，或可以另一顺序执行。另外，可省略一个或一个以上过程或方法步骤或可将一个或一个以上过程或方法步骤添加到所述方法和过程。可在方法和过程的开始、末尾或介于中间的现存元素中添加额外步骤、框或动作。 提供所揭示实施例的以上描述以使得所属领域的技术人员能够制造或使用本发明。对这些实施例的各种修改对于所属领域的技术人员将易于显而易见，且在不脱离本发明的范围的情况下，本文中定义的一般原理可应用于其它实施例。因此，不希望将本发明限于本文中所展示的实施例，而是本发明应符合与本文所揭示的原理和新颖特征相一致的最广泛范围。
权利要求
1.一种动态传感器校正的方法，所述方法包括确定传感器输出值；确定具有所述传感器的主机装置的动态状态；基于所述传感器和所述动态状态确定校准值；以及将所述校准值应用于所述传感器输出值以产生经校正的传感器输出值。
2.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述传感器输出值包括确定来自电子磁罗盘的输出值。
3.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述传感器输出值包括从存储寄存器检索传感器输出值。
4.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括确定具有全球导航卫星系统GNSS接收器的移动装置的所述动态状态。
5.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括确定硬件状态。
6.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括确定软件状态。
7.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括确定暂时状态的存在。
8.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括确定无线通信收发器状态。
9.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括确定全球导航卫星系统 GNSS接收器状态。
10.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括确定放大器状态。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述放大器状态包括放大器增益状态。
12.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括确定显示器背光状态。
13.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括确定电池充电状态。
14.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括确定移动装置内的状态的组合。
15.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述动态状态包括监视移动装置内的多个状态中的每一者；以及基于所述监视更新状态表。
16.根据权利要求I所述的方法，其中确定所述校准值包括从校准表检索对应于所述动态状态的所述校准值。
17.根据权利要求16所述的方法，其中确定所述校准值进一步包括确定所述动态状态中至少一个暂时状态的存在；以及维持先前校准值。
18.根据权利要求16所述的方法，其中确定所述校准值进一步包括从对应于由状态监视器报告的所述动态状态的多个校准值中选择。
19.根据权利要求I所述的方法，其中将所述校准值应用于所述传感器输出值包括对所述校准值与所述传感器输出值求和。
20.根据权利要求I所述的方法，其中将所述校准值应用于所述传感器输出值包括将先前校准值加到先前传感器输出值上。
21.一种动态传感器校正设备，所述设备包括状态监视器，其经配置以确定主机装置的动态状态；以及校正模块，其耦合到所述状态监视器且经配置以确定传感器输出值、基于所述主机装置的所述状态确定校准，及至少部分基于所述校准和所述主机装置的所述状态来输出经校正的传感器输出值。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述状态监视器经配置以确定移动装置内的动态硬件状态或动态软件状态中的至少一者。
23.根据权利要求21所述的设备，其中所述状态监视器经配置以监视移动装置内的多个状态中的每一者且基于所述监视更新状态表。
24.根据权利要求21所述的设备，其进一步包括校准表，且其中所述校正模块经配置以根据所述状态监视器确定所述动态状态且基于所述动态状态从所述校准表检索校准值。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述校准表将多个可能动态状态中的每一者映射到对应的校准值。
26.根据权利要求21所述的设备，其中所述校正模块经配置以根据所述状态监视器确定暂时状态的存在，且在所述暂时状态所述存在的情况下选择性地冻结所述经校正的传感器输出值。
27.根据权利要求21所述的设备，其中所述校正模块包括第一寄存器，其经配置以接收且存储所述传感器输出值；以及求和器，其具有耦合到所述第一寄存器的第一输入和经配置以接收校准值的第二输入，且其中所述求和器的输出提供所述经校正的传感器输出值。
28.—种动态传感器校正设备,所述设备包括用于确定传感器输出值的装置；用于确定具有所述传感器的主机装置的动态状态的装置；用于基于所述传感器和所述动态状态确定校准值的装置；以及用于将所述校准值应用于所述传感器输出值以产生经校正的传感器输出值的装置。
29.根据权利要求28所述的设备，其中所述用于确定所述动态状态的装置经配置以确定硬件状态、软件状态、无线通信收发器状态、全球导航卫星系统GNSS接收器状态、显示器背光状态、自动增益控制AGC状态或电池充电状态中的至少一者。
30.根据权利要求28所述的设备，其中所述用于确定所述动态状态的装置包括用于监视移动装置内的多个状态中的每一者的装置；以及用于基于所述监视更新状态表的装置。
31.根据权利要求28所述的设备，其中所述用于确定所述校准值的装置进一步包括 用于确定所述动态状态中至少一个暂时状态的存在的装置；以及用于维持先前校准值的装置。
32.—种上面编码有一个或一个以上处理器可读指令的存储媒体，所述指令在由所述处理器执行时执行动态传感器校正，所述指令包括用于确定传感器输出值的指令；用于确定具有所述传感器的主机装置的动态状态的指令；用于基于所述传感器和所述动态状态确定校准值的指令；以及用于将所述校准值应用于所述传感器输出值以产生经校正的传感器输出值的指令。
33.根据权利要求32所述的存储媒体，其中所述编码于所述存储媒体上用于确定所述动态状态的指令包括以下指令中的至少一者用于确定硬件状态的指令，用于确定软件状态的指令，用于确定无线通信收发器状态的指令，用于确定全球导航卫星系统GNSS接收器状态的指令，用于确定显示器背光状态、自动增益控制AGC状态的指令，或用于确定电池充电状态的指令。
全文摘要
本文中描述用于校准和校正非恒定传感器误差，且特别是非恒定罗盘误差的方法和设备，所述方法和设备部分基于主机装置的改变的软件和硬件模式。在校准时确定传感器中由每一模式和模式的组合引发的非恒定误差，校准可在一个或一个以上主机装置的生产前测试期间确定。校准结果可并入到主机装置的软件和/或硬件中。在正常操作期间，传感器校正可部分基于作用中模式或模式的组合而应用于传感器测量。
文档编号G01C17/38GK102612637SQ201080050112
公开日2012年7月25日 申请日期2010年11月3日 优先权日2009年11月4日
发明者克里斯托福·布鲁纳, 维克托·库里克 申请人:高通股份有限公司