电子罗盘制造技术

电子罗盘1具有磁性传感器10，其用于在现场检测地磁的三个轴分量中的预定两个轴分量，并生成与分量的大小对应的两轴磁性感测数据(hx'，hy')；加速度传感器，其用于检测自身加速度的三个轴分量，并生成与三个轴分量的大小对应的三轴加速度感测数据(ax，ay，az)；以及方位角检测单元30，其用于根据两轴磁性感测数据(hx'，hy')、三轴加速度感测数据(ax，ay，az)以及地磁的大小|M|和磁倾角α，计算与地磁的三个轴分量中剩余的未感测的一个轴分量对应的假设磁性感测数据hz'，并通过使用假设的磁性感测数据hz'确定平行于地表面的地磁的分量来检测方位角θ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子罗盘
本专利技术涉及一种电子罗盘。
技术介绍
诸如移动电话和智能手机等许多现代手持通话器设备都设置有电子罗盘(方位角传感器)，用于感测其找到自身所在的方位。现有技术文献专利文献专利文献1：第4552658号日本专利
技术实现思路
专利技术要解决的课题通常，为了正确地感测方位，需要加速度传感器和三轴磁性传感器来考虑相对于地球表面的倾斜角度。然而，三轴磁性传感器通常需要复杂的制造工艺，因此其往往相当昂贵。在专利文献1中提出了一种能够使用双轴磁性传感器就像使用三轴磁性传感器一样准确地感测方位或位置的技术，双轴磁性传感器没有三轴磁性传感器那么贵。这种传统技术使用一种方法，其包括感测地磁的两个轴分量，然后使用所感测的值估计地磁的第三轴分量。然而，已知的是，在室内和室外之间即使在同一地点，地磁的大小也不同。因此，例如，当在室内和室外之间移动(例如，当进入或离开建筑物)时地磁的大小可能发生变化的情况下，仅基于地磁的两个轴分量来估计地磁的第三轴分量并不总是那么容易，可能会导致方位角传感精度不足。鉴于本专利技术人发现的上述问题，在此公开的本专利技术的目的为提供一种便宜的电子罗盘，其能够使用双轴磁性传感器准确地感测方位。解决课题的手段根据本公开的一个方面，电子罗盘包括：磁性传感器，其在给定位置处感测地磁的三个轴分量中的预定两个轴分量，以生成与相应的分量的大小对应的两轴磁性感测数据；加速度传感器，其感测施加到传感器本身的加速度的三个轴分量，以生成与相应的分量的大小对应的三轴加速度感测数据；方位角检测器，其用于基于两轴磁性感测数据、三轴加速度感测数据以及地磁的大小和磁倾角，计算与地磁的三个轴分量中剩余的未感测的一个轴分量对应的虚拟磁性感测数据，从而确定地磁的地面水平分量以感测方位角(第一配置)。在具有上述第一配置的电子罗盘中，优选地，方位角检测器用于作为一个处理步骤基于地磁的大小和磁倾角来计算地磁的地面垂直分量(第二配置)。在具有第二配置的电子罗盘中，方位角检测器可以用于作为一个处理步骤基于三轴加速度感测数据来计算相对于地表面的倾斜角度，以得出旋转矩阵(第三配置)。在具有第三配置的电子罗盘中，方位角检测器可以用于作为一个处理步骤将由两轴磁性感测数据和虚拟磁性感测数据组合在一起产生的三轴磁性感测数据乘以旋转矩阵，以得出作为虚拟磁性感测数据的函数的地磁的地面水平分量和地面垂直分量(第四配置)。在具有第四配置的电子罗盘中，方位角检测器可以用于作为一个处理步骤基于已知的地磁的地面垂直分量来计算虚拟磁性感测数据，以确定地磁的地面水平分量。(第五配置)。在具有第五配置的电子罗盘中，方位角检测器可以用于作为一个处理步骤基于地磁的地面水平分量来感测方位角(第六配置)。在具有第一配置到第六配置中的任意一个配置的电子罗盘中，可以将方位角检测器配置为作为一个处理步骤基于随时间变化的两轴磁性感测数据确定两个轴分量的合成矢量的最大值或两个轴分量的最大值和最小值之间的差值中较大差值的一半，以将所确定的值作为地磁的大小(第七配置)。在具有第一配置到第七配置中的任意一个配置的电子罗盘中，磁性传感器可以配置为包括霍尔元件、磁阻(MR)元件或磁阻抗(MI)元件(第八配置)。根据本公开的另一方面，本说明书中公开的电子设备包括具有第一配置到第八配置中的任意一个配置的电子罗盘(第九配置)。根据本公开的另一方面，本说明书中公开的方位角感测方法是一种使用磁性传感器和加速度传感器来感测方位角的方法，其中磁性传感器用于在给定位置处感测地磁的三个轴分量中的预定两个轴分量，以生成与相应的两个轴分量的大小对应的两轴磁性感测数据，加速度传感器用于检测施加到传感器本身的加速度的三个轴分量，以生成与相应的三个轴分量的大小对应的三轴加速度感测数据。该方法包括：基于地磁的大小和磁倾角计算地磁的地面垂直分量；基于三轴加速度感测数据计算相对于地表面的倾斜角度，以得出旋转矩阵；将包括两轴磁性感测数据和一轴虚拟磁性感测数据的三轴磁性感测数据乘以旋转矩阵，以得出作为虚拟磁性感测数据的函数的地磁的地面水平分量和地面垂直分量；基于已知的地磁的地面垂直分量来计算虚拟磁性感测数据，以确定地磁的地面水平分量；基于地磁的地面水平分量来感测方位角(第十配置)。专利技术的效果通过在此公开的本专利技术，可以提供一种便宜的电子罗盘，其能够使用双轴磁性传感器准确地感测方位。附图说明图1为示出了电子罗盘的一个配置实施例的框图。图2为示出了磁性传感器相对于地表面保持水平的状态的示意图。图3为示出了磁性传感器相对于地表面倾斜的状态的示意图。图4为示出了地磁的大小和磁倾角的示意图。图5为示出了围绕X轴的旋转角度p和围绕Y轴的旋转角度r的示意图。图6为示出了基于地磁的地面水平分量执行方位角感测的状态的示意图。图7为示出了方位角感测过程的一个实施例的流程图。图8为智能手机的外视图。图9为平板电脑的外视图。图10为智能手表的外视图。具体实施方式<电子罗盘>图1为示出了电子罗盘的一个配置实施例的框图。该配置实施例的电子罗盘1具有磁性传感器10、加速度传感器20和方位角检测器30。磁性传感器10为双轴磁性传感器，用于在给定位置(电子罗盘1所在的地方)处感测地磁的三个轴分量(X轴、Y轴和Z轴分量)中的预定两个轴分量(X轴和Y轴分量)，以生成与相应的分量的大小对应的两轴磁性感测数据(hx'，hy')。也就是说，在磁性传感器10中，地磁的Z轴分量不是感测目标，因此没有生成Z轴磁性感测数据hz'(参见图中的虚线)。可以将上述轴(X轴、Y轴和Z轴)设计成彼此正交。作为磁性传感器10，例如，可以使用霍尔元件、磁阻(MR)元件或磁阻抗(MI)元件。加速度传感器20为三轴加速度传感器，用于感测施加到传感器本身(并由此施加到电子罗盘1)的加速度的三个轴分量(X轴、Y轴和Z轴分量)以生成与相应的分量的大小对应的三轴加速度感测数据(ax，ay，az)。方位角检测器30基于两轴磁性感测数据(hx'，hy')、三轴加速度感测数据(ax，ay，az)以及该位置的地磁的大小|M|和磁倾角α，来感测方位角θ(电子罗盘指向的方向)。稍后将详细描述方位角检测器30中的内部处理。尽管与地磁的磁倾角α和大小|M|有关的数据如图中所示是从方位角检测器30的外部馈送的，但这种数据也可以在方位角检测器30内部生成。这也将在后面描述。<相对于地表面的倾斜>如上所述，结合在电子罗盘1中的磁性传感器10为双轴磁性传感器，其没有三轴磁性传感器那么贵。当使用双轴磁性传感器感测方位角θ时，通常，需要在保持磁性传感器10与地表面水平的同时执行方位角感测(图2)，从而无需考虑磁性传感器10相对于地表面的倾斜角度。然而，许多配备有电子罗盘1的电子设备均为手持通话器设备(例如移动电话和智能手机)，其通常是握在用户手中的同时进行操作，并且磁性传感器10可以相对于地表面以不同的角度倾斜(图3)。因此，在感测方位角θ的同时，需要要求用户将磁性传感器10如图2所示保持在水平状态，这几乎不是一种实用的使用模式。作为解决方案，方位角检测器30被配置为，在给定的位置，基于两轴磁性感测数据(hx'，hy')、三轴加速度感测数据(ax，ay，az)以及地磁的大小|M|和磁倾角α，计算与地磁的Z轴分量对应的虚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子罗盘，其包括：磁性传感器，其在现场感测地磁的三个轴分量中的预定两个轴分量，以生成与相应的两个轴分量的大小对应的两轴磁性感测数据；加速度传感器，其感测施加到加速度传感器的加速度的三个轴分量，以生成与相应的三个轴分量的大小对应的三轴加速度感测数据；以及方位角检测器，其用于基于所述两轴磁性感测数据、所述三轴加速度感测数据以及地磁的大小和磁倾角，计算与地磁的三个轴分量中剩余的未感测的一个轴分量对应的虚拟磁性感测数据，并且利用所述虚拟磁性感测数据确定地磁的地面水平分量，从而感测方位角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.21 JP 2016-1843551.一种电子罗盘，其包括：磁性传感器，其在现场感测地磁的三个轴分量中的预定两个轴分量，以生成与相应的两个轴分量的大小对应的两轴磁性感测数据；加速度传感器，其感测施加到加速度传感器的加速度的三个轴分量，以生成与相应的三个轴分量的大小对应的三轴加速度感测数据；以及方位角检测器，其用于基于所述两轴磁性感测数据、所述三轴加速度感测数据以及地磁的大小和磁倾角，计算与地磁的三个轴分量中剩余的未感测的一个轴分量对应的虚拟磁性感测数据，并且利用所述虚拟磁性感测数据确定地磁的地面水平分量，从而感测方位角。2.根据权利要求1所述的电子罗盘，其中，所述方位角检测器用于作为一个处理步骤基于地磁的大小和磁倾角计算地磁的地面垂直分量。3.根据权利要求2所述的电子罗盘，其中，所述方位角检测器用于作为一个处理步骤基于所述三轴加速度感测数据来计算相对于地表面的倾斜角度，以得出旋转矩阵。4.根据权利要求3所述的电子罗盘，其中，所述方位角检测器用于，作为一个处理步骤，将由所述两轴磁性感测数据和所述虚拟磁性感测数据组合在一起产生的三轴磁性感测数据乘以所述旋转矩阵，以得出作为所述虚拟磁性感测数据的函数的地磁的地面水平分量和地面垂直分量。5.根据权利要求4所述的电子罗盘，其中，所述方位角检测器用于作为一个处理步骤基于已知的地磁的地面垂直分量来计算所述虚拟磁性感测数据，以确定地磁的地面水平分量...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林匡，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP