一种磁力计校准方法和装置与流程

本发明涉及磁力校准领域，具体涉及一种磁力计校准方法和装置。

背景技术：

以往的磁力计校准都是平面校准法或者八字校准法，来将环境中的软磁效应和硬磁效应消除掉，但是上述校准方法只是一种环境校准方法，当换一个新的环境后，又需要重新校准，且校准的准确度是建立在认为磁力计输出数据准确的前提下，那么磁力计输出数据是否准确呢？这就无法判断了。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的磁力计校准方法和装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种磁力计校准方法，该方法包括：

将待校准的磁力计放入磁场强度恒定的一维磁场中，并将所述磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行所述一维磁场的磁感线方向放置；

获取所述磁力计在每种放置方向时对应的输出值；

根据所述磁力计在每种放置方向时对应的输出值和所述一维磁场的磁场强度值，计算所述磁力计的校准参数，以完成对所述磁力计的校准。

可选地，所述将待校准的磁力计放入磁场强度恒定的一维磁场中，并将所述磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行所述一维磁场的磁感线方向放置包括：

将待校准的磁力计放入一个单轴的通电线圈的内部中间，并将所述磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置，所述通电线圈的轴中心的磁场强度值远远大于地球磁场的平均强度。

可选地，所述获取所述磁力计在每种放置方向时对应的输出值包括：

将所述磁力计的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向、y轴负方向、z轴正方向、z轴负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置；

将所述磁力计通过通讯线与外部显示端相连接，读取所述磁力计在每种放置方向时各自对应的三个轴的输出值。

可选地，所述根据所述磁力计在每种放置方向时对应的输出值和所述一维磁场的磁场强度值，计算所述磁力计的校准参数包括：

依据磁力计的基本参数方程：

其中，mxout是磁力计x轴的输出值，myout是磁力计y轴的输出值，mzout是磁力计z轴的输出值，mxin是磁力计x轴的输入值，myin是磁力计y轴的输入值，mzin是磁力计z轴的输入值，kxx是当x轴输入固定，x轴自相关灵敏度校正系数，kxy是当x轴输入固定，x轴y轴交叉灵敏度校正系数，kxz是当x轴输入固定，x轴z轴交叉灵敏度校正系数，kyx是当y轴输入固定，y轴x轴交叉灵敏度校正系数，kyy是当y轴输入固定，y轴自相关灵敏度校正系数，kyz是当y轴输入固定，y轴z轴交叉灵敏度校正系数，kzx是当z轴输入固定，z轴x轴交叉灵敏度校正系数，kzy是当z轴输入固定，z轴y轴交叉灵敏度校正系数，kzz是当z轴输入固定，z轴自相关灵敏度校正系数，offset_x是x轴的零偏值，offset_y是y轴的零偏值，offset_z是z轴的零偏值；

在所述磁力计的x轴正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置时，分别将所述磁力计三个轴的输出值和x轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxx、kyx、kzx以及offset_x的校准参数；

同理，在所述磁力计的y轴正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置时，分别将所述磁力计三个轴的输出值和y轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxy、kyy、kzy以及offset_y的校准参数；

在所述磁力计的z轴正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置时，分别将所述磁力计三个轴的输出值和z轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxz、kyz、kzz以及offset_z的校准参数。

可选地，所述通电线圈的轴中心的磁场强度值为200gs。

根据本发明的另一个方面，提供了一种磁力计校准装置，该装置包括：

放置单元，用于将待校准的磁力计放入磁场强度恒定的一维磁场中，并将所述磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行所述一维磁场的磁感线方向放置；

输出值获取单元，用于获取所述磁力计在每种放置方向时对应的输出值；

校准参数计算单元，用于根据所述磁力计在每种放置方向时对应的输出值和所述一维磁场的磁场强度值，计算所述磁力计的校准参数，以完成对所述磁力计的校准。

可选地，所述放置单元具体用于，将待校准的磁力计放入一个单轴的通电线圈的内部中间，并将所述磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置，所述通电线圈的轴中心的磁场强度值远远大于地球磁场的平均强度。

可选地，所述输出值获取单元具体用于，

将所述磁力计的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向、y轴负方向、z轴正方向、z轴负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置；

将所述磁力计通过通讯线与外部显示端相连接，读取所述磁力计在每种放置方向时各自对应的三个轴的输出值。

可选地，所述校准参数计算单元具体用于，

依据磁力计的基本参数方程：

其中，mxout是磁力计x轴的输出值，myout是磁力计y轴的输出值，mzout是磁力计z轴的输出值，mxin是磁力计x轴的输入值，myin是磁力计y轴的输入值，mzin是磁力计z轴的输入值，kxx是当x轴输入固定，x轴自相关灵敏度校正系数，kxy是当x轴输入固定，x轴y轴交叉灵敏度校正系数，kxz是当x轴输入固定，x轴z轴交叉灵敏度校正系数，kyx是当y轴输入固定，y轴x轴交叉灵敏度校正系数，kyy是当y轴输入固定，y轴自相关灵敏度校正系数，kyz是当y轴输入固定，y轴z轴交叉灵敏度校正系数，kzx是当z轴输入固定，z轴x轴交叉灵敏度校正系数，kzy是当z轴输入固定，z轴y轴交叉灵敏度校正系数，kzz是当z轴输入固定，z轴自相关灵敏度校正系数，offset_x是x轴的零偏值，offset_y是y轴的零偏值，offset_z是z轴的零偏值；

在所述磁力计的x轴正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置时，分别将所述磁力计三个轴的输出值和x轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxx、kyx、kzx以及offset_x的校准参数；

同理，在所述磁力计的y轴正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置时，分别将所述磁力计三个轴的输出值和y轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxy、kyy、kzy以及offset_y的校准参数；

在所述磁力计的z轴正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置时，分别将所述磁力计三个轴的输出值和z轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxz、kyz、kzz以及offset_z的校准参数。

可选地，所述通电线圈的轴中心的磁场强度值为200gs。

本发明的有益效果是：

本发明的技术方案是将待校准的磁力计放入磁场强度恒定的一维磁场中，并将所述磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行所述一维磁场的磁感线方向放置，获取所述磁力计在每种放置方向时对应的输出值，然后根据所述磁力计在每种放置方向时对应的输出值和所述一维磁场的磁场强度值，计算所述磁力计的校准参数，以完成对所述磁力计的校准。本发明的磁力计芯片级校准方案实现环境稳定，校准的标准参数全面且校准效果准确，能够消除磁力计本身仪器误差，实现磁力计芯片级的校准。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1为本发明的一个实施例提供的一种磁力计校准方法的流程示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的一种磁力计校准装置的功能示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的磁力计x轴正方向沿着磁感线方向放置的结构图。

具体实施方式

发明人想到一种磁力计校准方法，即将待校准的磁力计放入磁场强度恒定的一维磁场中，并将所述磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行所述一维磁场的磁感线方向放置；获取所述磁力计在每种放置方向时对应的输出值；根据所述磁力计在每种放置方向时对应的输出值和所述一维磁场的磁场强度值，计算所述磁力计的校准参数，以完成对所述磁力计的校准。本发明的磁力计校准方案实现环境稳定，校准的标准参数全面且校准效果准确，能够消除磁力计本身仪器误差，实现磁力计芯片级的校准。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明的一个实施例提供的一种磁力计校准方法流程示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤s101，将待校准的磁力计放入磁场强度恒定的一维磁场中，并将磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行一维磁场的磁感线方向放置。

其中，产生磁场强度恒定一维磁场的设备可以是线圈，线圈的参数由厂商提供。

在本发明优选实施例中，选用的线圈通电时可以产生的磁场强度为200gs，而地球磁场的平均强度为0.4～0.6gs，相对于设备产生的磁场是一个小量，我们可以认为该通电线圈提供的磁场值为恒定的200gs。

步骤s101具体可以为：将待校准的磁力计放入一个单轴的通电线圈的内部中间，并将磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行通电线圈的磁感线方向放置，该通电线圈的轴中心的磁场强度值远远大于地球磁场的平均强度。

产生一维磁场的基本理论基础，是根据右手螺旋法则判断通电线圈的磁感线方向，例如：磁感线在线圈外部是由n-s，在线圈内部是有s-n，我们要关注的区域就是线圈内部是由s端到n端的平行直线。

步骤s102，获取磁力计在每种放置方向时对应的输出值。

由于产生磁场强度恒定一维磁场的线圈是不动的，所以我们可以将磁力计放在线圈内部中间，通过usb与外部相连接，可得磁力计各个方向的输出值。

步骤s102具体可以为：将磁力计的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向、y轴负方向、z轴正方向、z轴负方向分别平行通电线圈的磁感线方向放置；将磁力计通过通讯线与外部显示端相连接，读取磁力计在每种放置方向时各自对应的三个轴的输出值，从而得到三轴磁力计产生的数据。

例如，如图3所示，将磁力计放入线圈内部，磁感线方向由s到n，直角坐标系代表磁力计的三个轴，当按照图3所示放置时，为x轴正方向沿着磁感线方向的情况。按照图3所示x轴正方向沿着磁感线方向放置的情况，分别将x轴负方向、y轴正方向、y轴负方向、z轴正方向、z轴负方向沿着磁感线方向放置，通过usb接口，读取磁力计在每种放置方向时的输出值。

步骤s103，根据磁力计在每种放置方向时对应的输出值和一维磁场的磁场强度值，计算磁力计的校准参数，以完成对磁力计的校准。

步骤s103具体可以为：

依据磁力计的基本参数方程：

其中，mxout是磁力计x轴的输出值，myout是磁力计y轴的输出值，mzout是磁力计z轴的输出值，mxin是磁力计x轴的输入值，myin是磁力计y轴的输入值，mzin是磁力计z轴的输入值，kxx是当x轴输入固定，x轴自相关灵敏度校正系数，kxy是当x轴输入固定，x轴y轴交叉灵敏度校正系数，kxz是当x轴输入固定，x轴z轴交叉灵敏度校正系数，kyx是当y轴输入固定，y轴x轴交叉灵敏度校正系数，kyy是当y轴输入固定，y轴自相关灵敏度校正系数，kyz是当y轴输入固定，y轴z轴交叉灵敏度校正系数，kzx是当z轴输入固定，z轴x轴交叉灵敏度校正系数，kzy是当z轴输入固定，z轴y轴交叉灵敏度校正系数，kzz是当z轴输入固定，z轴自相关灵敏度校正系数，offset_x是x轴的零偏值，offset_y是y轴的零偏值，offset_z是z轴的零偏值；

在磁力计的x轴正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置时，分别将所述磁力计三个轴的输出值和x轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxx、kyx、kzx以及offset_x的校准参数；

同理，在磁力计的y轴正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置时，分别将所述磁力计三个轴的输出值和y轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxy、kyy、kzy以及offset_y的校准参数；

在磁力计的z轴正负方向分别平行所述通电线圈的磁感线方向放置时，分别将所述磁力计三个轴的输出值和z轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxz、kyz、kzz以及offset_z的校准参数。

本发明的实施例是将待校准的磁力计放入单轴的通电线圈中，并将磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行通电线圈的磁感线方向放置，通过电生磁的右手螺旋法则基本原理，可以得到一个相对于地磁场大百倍的稳定磁场，且在此磁场中磁感线方向平行，这为我们芯片级磁力计校准提供了环境；而且本发明的实施例可以校准包括磁力计轴自相关校准系数，互相关校准系数，零偏等12个校准因子，可以涵盖绝大部分可能因子，使校准效果更加准确。由此可知，本发明的磁力计芯片级校准方案能够消除磁力计本身仪器误差，实现环境稳定，校准的标准参数全面且校准效果准确，可实现磁力计芯片级的校准。

下面我们选用产生200gs磁场强度值的单轴通电线圈，以磁力计的x轴正负方向分别平行通电线圈的磁感线方向放置为例进行说明。

分别将磁力计三个轴的输出值和x轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，得如下方程，

对上述方程进行处理，得到kxx、kyx、kzx以及offset_x的校准参数：

同理，按照上述方法，分别使y轴的正负方向沿着磁感线方向、z轴的正负方向沿着磁感线方向放置，可求得磁力计所有基本校准参数，完成对磁力计的校准。

图2为本发明的一个实施例提供的一种磁力计校准装置功能图，如图2示，该装置200包括：

放置单元201，用于将待校准的磁力计放入磁场强度恒定的一维磁场中，并将磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行一维磁场的磁感线方向放置；

输出值获取单元202，用于获取磁力计在每种放置方向时对应的输出值；

校准参数计算单元203，用于根据磁力计在每种放置方向时对应的输出值和一维磁场的磁场强度值，计算磁力计的校准参数，以完成对磁力计的校准。

在本发明的一个实施例中，放置单元201具体用于，将待校准的磁力计放入一个单轴的通电线圈的内部中间，并将磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行通电线圈的磁感线方向放置，通电线圈的轴中心的磁场强度值远远大于地球磁场的平均强度。

在本发明的一个实施例中，输出值获取单元201具体用于，

将磁力计的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向、y轴负方向、z轴正方向、z轴负方向分别平行通电线圈的磁感线方向放置；

将磁力计通过通讯线与外部显示端相连接，读取磁力计在每种放置方向时各自对应的三个轴的输出值。

在本发明的一个实施例中，校准参数计算单元203具体用于，

依据磁力计的基本参数方程：

其中，mxout是磁力计x轴的输出值，myout是磁力计y轴的输出值，mzout是磁力计z轴的输出值，mxin是磁力计x轴的输入值，myin是磁力计y轴的输入值，mzin是磁力计z轴的输入值，kxx是当x轴输入固定，x轴自相关灵敏度校正系数，kxy是当x轴输入固定，x轴y轴交叉灵敏度校正系数，kxz是当x轴输入固定，x轴z轴交叉灵敏度校正系数，kyx是当y轴输入固定，y轴x轴交叉灵敏度校正系数，kyy是当y轴输入固定，y轴自相关灵敏度校正系数，kyz是当y轴输入固定，y轴z轴交叉灵敏度校正系数，kzx是当z轴输入固定，z轴x轴交叉灵敏度校正系数，kzy是当z轴输入固定，z轴y轴交叉灵敏度校正系数，kzz是当z轴输入固定，z轴自相关灵敏度校正系数，offset_x是x轴的零偏值，offset_y是y轴的零偏值，offset_z是z轴的零偏值；

在磁力计的x轴正负方向分别平行通电线圈的磁感线方向放置时，分别将磁力计三个轴的输出值和x轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxx、kyx、kzx以及offset_x的校准参数；

同理，在磁力计的y轴正负方向分别平行通电线圈的磁感线方向放置时，分别将磁力计三个轴的输出值和y轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxy、kyy、kzy以及offset_y的校准参数；

在磁力计的z轴正负方向分别平行通电线圈的磁感线方向放置时，分别将磁力计三个轴的输出值和z轴正负方向上的磁场强度输入值代入上述基本参数方程，计算得到kxz、kyz、kzz以及offset_z的校准参数。

在本发明的一个实施例中，通电线圈的轴中心的磁场强度值为200gs。

综上所述，本发明的技术方案是，磁力计放入磁场强度恒定的一维磁场中，并将磁力计三个轴的每个轴的正负方向分别平行一维磁场的磁感线方向放置，通过获取磁力计在每种放置方向时对应的输出值，然后根据磁力计在每种放置方向时对应的输出值和一维磁场的磁场强度值，计算磁力计的校准参数，以完成对磁力计的校准。由于本发明的磁力计校准方案实现环境稳定，校准的标准参数全面且校准效果准确，从而能够消除磁力计本身仪器误差，实现磁力计芯片级的校准。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。