实现融合来自惯性传感器的数据的算法的计算系统和方法技术方案

本申请涉及实现融合来自惯性传感器的数据的算法的计算系统和方法。计算系统包括具有第一加速度计和第一陀螺仪的第一硬件元件以及具有第二加速度计和第二陀螺仪的第二硬件元件。第一和第二硬件元件相对于彼此是可移动的。计算系统递归地生成指示第一和第二硬件元件相对于彼此的相对方位的结果信号。通过基于由第一和第二加速度计生成的信号来生成指示第一和第二硬件元件之间的角度的第一中间信号，并且基于由第一和第二陀螺仪生成的信号来生成指示该角度的第二中间信号，可以生成结果信号。指示角度的结果信号可以被生成为第一和第二中间信号的加权和。通过结果信号来控制第一和第二硬件元件中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】
实现融合来自惯性传感器的数据的算法的计算系统和方法
本公开涉及一种计算系统以及由该计算系统所实现的方法，用于计算在该计算系统的多个操作状况中该计算系统的相应硬件元件之间的角度。
技术介绍
如图1中图示的，已知类型的便携式计算设备1(例如，笔记本电脑)通常由两个功能块2、4形成，其中功能块2容纳显示器2a，而功能块4容纳键盘4a以及计算和存储器单元4b、4c。功能块2和4借助枢轴6而耦合在一起，枢轴6被配置为允许功能块2相对于功能块4进行旋转移动。在功能块2的表面(对应于显示器2a)和功能块4的表面(对应于键盘4a)之间形成的角度αLID被称为张开角度或“盖子角度”。按照惯例，当功能块4的表面平行于并直接面向功能块2的表面时，角度αLID等于0度；而当功能块4的表面平行于功能块2的表面但是以相反方向定位时等于360度。角度αLID的大小通常被用于控制计算设备的一个或多个操作，诸如以适应或修改由显示器或屏幕2a显示的用户界面，以便改善使用便携式计算设备1的体验，例如，使体验更加用户友好化。随着诸如平板电脑、智能电话等的便携式设备的普及，被可操作地耦合到这些便携式设备的诸如便携式设备外部的键盘之类的附件使用得越来越多，这些附件例如被包含在便携式设备的盖件中并借助无线连接被连接到便携式设备。这些盖件配备有用于支撑/保持便携式设备的装置，从而使得这些便携式设备的更多使用体验类似于使用图1中所示类型的笔记本电脑的体验。此外，在这种情况下，类似于参考图1中所描述的，测量便携式设备的显示器与所考虑的例如键盘的附件的上表面之间形成的角度αLID是有用的。因此，可以基于角度αLID的值来适应或个性化笔记本电脑1(或所使用的便携式设备)的用户界面或特定配置，从而改善使用便携式设备的体验并且为其使用提供新的可能性。用于检测角度αLID的已知方法设想使用安装在功能块2中的加速度计和安装在功能块4中的加速度计。这些加速度计提供表示重力相对于以所述加速度计为中心的坐标系的方向的数据，从而使得可以标识功能块2相对于功能块4的位置。然而，仅基于由重力提供的信息的已知方法可能难以提供对于便携式设备的所有方位和空间布置有用的指示，并且还经受会使得测量不准确或错误的环境振动刺激。
技术实现思路
实施例促使提供没有已知技术的缺点的计算系统和对应方法。在一个实施例中，一种计算系统包括：具有第一加速度计和第一陀螺仪的第一硬件元件；具有第二加速度计和第二陀螺仪的第二硬件元件，其中所述第一硬件元件相对于所述第二硬件元件是可移动的，并且在操作中，所述第一加速度计、所述第二加速度计、所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪生成相应的测量信号；以及被可通信地耦合到所述第一硬件元件和第二硬件元件的处理电路，并且所述处理电路在操作中：根据由所述第一加速度计、所述第二加速度计、所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪生成的所述测量信号，递归地生成指示所述第一硬件元件和第二硬件元件的相对方位的结果信号；并根据所述结果信号生成一个或多个控制信号以控制所述第一硬件元件和所述第二硬件元件中的一个或多个。在一个实施例中，所述处理电路在操作中根据指示所述测量信号的可靠性的加权，将所述结果信号生成为指示所述第一硬件元件和所述第二硬件元件的所述相对方位。在一个实施例中，处理电路在操作中根据由所述第一加速度计和所述第二加速度计生成的测量信号，生成指示所述第一硬件元件和所述第二硬件元件之间的角度的第一中间信号；根据由所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪生成的测量信号，生成指示所述角度的第二中间信号；并且将所述结果信号生成为所述第一中间信号和所述第二中间信号的加权和。在一个实施例中，所述第一硬件元件包括第一用户界面，并且所述第二硬件元件包括第二用户界面。在一个实施例中，所述第一用户界面和所述第二用户界面分别定义第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面在所述计算系统的第一操作状况中直接彼此面对，并且其中：所述第一加速度计是具有第一检测轴、第二检测轴和第三检测轴的三轴加速度计，所述第一加速度计被配置为检测在与所述第一操作状况中的所述第一表面和所述第二表面平行的水平面之外的、所述第一硬件元件相对于所述第二硬件元件的加速度，由第一加速度计生成的所述信号包括沿着第一加速度计的所述第一检测轴、所述第二检测轴和所述第三检测轴的加速度值，所述第二加速度计是具有第一检测轴、第二检测轴和第三检测轴的三轴加速度计，所述第二加速度计被配置为检测在所述水平面之外的、所述第一硬件元件相对于所述第二硬件元件的加速度，由所述第二加速度计生成的所述信号包括沿着所述第二加速度计的所述第一检测轴、所述第二检测轴和所述第三检测轴的加速度值。在一个实施例中，在所述计算系统的第二操作状况中，所述第一表面与所述第二表面成直角，并且其中：在所述第一操作状况中，只有所述第一加速度计的所述第一检测轴经受重力加速度，并且在所述第二操作状况中，只有所述第一加速度计的所述第二检测轴经受重力加速度，所述处理电路在操作中根据在第三操作状况中沿着所述第一加速度计的所述第三检测轴检测到的加速度值，调节被分配给所述第一中间信号的加权和被分配给所述第二中间信号的加权，在所述第三操作状况中所述第一加速度计的所述第三检测轴经受重力加速度。在一个实施例中，在所述第一操作状况中，所述第一加速度计的所述第一检测轴平行于重力加速度矢量，而所述第一加速度计的所述第二检测轴和所述第三检测轴垂直于所述重力加速度矢量；并且在所述第二操作状况下，所述第一加速度计的所述第二检测轴平行于所述重力加速度矢量，而所述第一加速度计的所述第一检测轴和所述第三检测轴垂直于所述重力加速度矢量。在一个实施例中，所述第一中间信号的生成包括执行操作：其中，Az1是由所述第一加速度计沿着所述第一加速度计的所述第一检测轴检测到的加速度值，Ay1是由所述第一加速度计沿着所述第一加速度计的所述第二检测轴检测到的加速度值，Az2是由所述第二加速度计沿着所述第二加速度计的所述第一检测轴检测到的加速度值，并且Ay2是由所述第二加速度计沿着所述第二加速度计的所述第二检测轴检测到的加速度值。在一个实施例中，生成所述结果信号包括对所述第一中间信号应用低通滤波并且对所述第二中间信号应用高通滤波。在一个实施例中，生成所述结果信号包括应用：k·αLID_ACC+(1-k)·αLID_GYR其中，αLID_ACC是所述第一中间信号，αLID_GYR是所述第二中间信号，并且k是大于零且小于1的加权因子。在一个实施例中，在第一操作状况中，所述第一加速度计的所述第三检测轴相对于重力加速度矢量形成不同于90°的角度，并且所述加权因子k的值是所述第一加速度计的所述第三检测轴与所述重力加速度矢量之间的角度的函数。在一个实施例中，将所述结果信号生成为所述第一中间信号和所述第二中间信号的加权和包括实现由下式定义的递归互补滤波器：VαLID(t)＝k·VαLID_ACC(t)+(1-k)·(Δα+VαLID(t-1))其中：VαLID(t)是所述角度(αLID)的当前值；k是指示所述测量信号的可靠性的加权，所述测量信号指示所述第一硬件元件和所述第二硬件元件的相对方位；VαLID_ACC(t)是所述第一中间值；Δα是根据分别由所述第一陀螺仪和所述第二陀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算系统，包括：第一硬件元件，所述第一硬件元件具有第一加速度计和第一陀螺仪；第二硬件元件，所述第二硬件元件具有第二加速度计和第二陀螺仪，其中所述第一硬件元件相对于所述第二硬件元件是可移动的，并且在操作中，所述第一加速度计、所述第二加速度计、所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪生成相应的测量信号；和处理电路，所述处理电路被可通信地耦合到所述第一硬件元件和所述第二硬件元件，并且在操作中：根据由所述第一加速度计、所述第二加速度计、所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪生成的所述测量信号，递归地生成指示所述第一硬件元件和所述第二硬件元件的相对方位的结果信号；和根据所述结果信号，生成一个或多个控制信号来控制所述第一硬件元件和所述第二硬件元件中的一个或多个。

【技术特征摘要】
2017.05.25 IT 1020170000570661.一种计算系统，包括：第一硬件元件，所述第一硬件元件具有第一加速度计和第一陀螺仪；第二硬件元件，所述第二硬件元件具有第二加速度计和第二陀螺仪，其中所述第一硬件元件相对于所述第二硬件元件是可移动的，并且在操作中，所述第一加速度计、所述第二加速度计、所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪生成相应的测量信号；和处理电路，所述处理电路被可通信地耦合到所述第一硬件元件和所述第二硬件元件，并且在操作中：根据由所述第一加速度计、所述第二加速度计、所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪生成的所述测量信号，递归地生成指示所述第一硬件元件和所述第二硬件元件的相对方位的结果信号；和根据所述结果信号，生成一个或多个控制信号来控制所述第一硬件元件和所述第二硬件元件中的一个或多个。2.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述处理电路在操作中根据指示所述测量信号的可靠性的加权，将所述结果信号生成为指示所述第一硬件元件和所述第二硬件元件的所述相对方位。3.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述处理电路在操作中，根据由所述第一加速度计和所述第二加速度计生成的测量信号，生成指示所述第一硬件元件和所述第二硬件元件之间的角度的第一中间信号；根据由所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪生成的测量信号，生成指示所述角度的第二中间信号；和将所述结果信号生成为所述第一中间信号和所述第二中间信号的加权和。4.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述第一硬件元件包括第一用户界面，并且所述第二硬件元件包括第二用户界面。5.根据权利要求3所述的计算系统，其中所述第一用户界面和所述第二用户界面分别定义第一表面和第二表面，在所述计算系统的第一操作状况中所述第一表面和所述第二表面彼此直接面对，并且其中：所述第一加速度计是具有第一检测轴、第二检测轴和第三检测轴的三轴加速度计，所述第一加速度计被配置为检测在与所述第一操作状况中的所述第一表面和所述第二表面平行的水平面之外的、所述第一硬件元件相对于所述第二硬件元件的加速度，由所述第一加速度计生成的所述信号包括沿着第一加速度计的所述第一检测轴、所述第二检测轴和所述第三检测轴的加速度值，所述第二加速度计是具有第一检测轴、第二检测轴和第三检测轴的三轴加速度计，所述第二加速度计被配置为检测在所述水平面之外的、所述第一硬件元件相对于所述第二硬件元件的加速度，由所述第二加速度计生成的所述信号包括沿着所述第二加速度计的所述第一检测轴、所述第二检测轴和所述第三检测轴的加速度值。6.根据权利要求5所述的计算系统，其中在所述计算系统的第二操作状况中所述第一表面与所述第二表面成直角，并且其中：在所述第一操作状况中，只有所述第一加速度计的所述第一检测轴经受重力加速度，并且在所述第二操作状况中，只有所述第一加速度计的所述第二检测轴经受重力加速度，所述处理电路在操作中：根据在第三操作状况中沿着所述第一加速度计的所述第三检测轴检测到的加速度值，调节被分配给所述第一中间信号的加权和被分配给所述第二中间信号的加权，在所述第三操作状况中所述第一加速度计的所述第三检测轴经受重力加速度。7.根据权利要求5所述的计算系统，其中，在所述第一操作状况中，所述第一加速度计的所述第一检测轴平行于重力加速度矢量，而所述第一加速度计的所述第二检测轴和所述第三检测轴垂直于所述重力加速度矢量；和在所述第二操作状况中，所述第一加速度计的所述第二检测轴平行于所述重力加速度矢量，而所述第一加速度计的所述第一检测轴和所述第三检测轴垂直于所述重力加速度矢量。8.根据权利要求5所述的计算系统，其中所述第一中间信号的生成包括执行操作：其中Az1是由所述第一加速度计沿着所述第一加速度计的所述第一检测轴检测到的加速度值，Ay1是由所述第一加速度计沿着所述第一加速度计的所述第二检测轴检测到的加速度值，Az2是由所述第二加速度计沿着所述第二加速度计的所述第一检测轴检测到的加速度值，并且Ay2是由所述第二加速度计沿着所述第二加速度计的所述第二检测轴检测到的加速度值。9.根据权利要求3所述的计算系统，其中生成所述结果信号包括对所述第一中间信号应用低通滤波并且对所述第二中间信号应用高通滤波。10.根据权利要求9所述的计算系统，其中，生成所述结果信号包括应用：k·αLID_ACC+(1-k)·αLID_GYR其中αLID_ACC是所述第一中间信号，αLID_GYR是所述第二中间信号，并且k是大于零且小于1的加权因子。11.根据权利要求10所述的计算系统，其中在第一操作状况中，所述第一加速度计的所述第三检测轴相对于重力加速度矢量形成不同于90°的角度，并且所述加权因子k的值是所述第一加速度计的所述第三检测轴与所述重力加速度矢量之间的角度的函数。12.根据权利要求3所述的计算系统，其中将所述结果信号生成为所述第一中间信号和所述第二中间信号的加权和包括实现由下式定义的递归互补滤波器：VαLID(t)＝k·VαLID_ACC(t)+(1-k)·(Δα+VαLID(t-1))其中：VαLID(t)是所述角度(αLID)的当前值；k是指示所述测量信号的可靠性的加权，所述测量信号指示所述第一硬件元件和所述第二硬件元件的所述相对方位；VαLID_ACC(t)是所述第一中间值；Δα是根据分别由所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪测量的角速率的第一值(ω1)和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·赞卡纳托，M·费拉伊纳，F·里扎尔迪尼，S·P·里沃尔塔，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT