一种磁力计的校准方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁力计的校准方法、装置及电子设备，该校准方法包括：获取磁力计采集的初始磁场数据；将所有初始磁场数据划分为对应任意两个坐标轴所在平面的初始数据点；利用位于平面上的过原点的直线将平面等分；计算每一初始数据点与所有直线之间的距离，将每一初始数据点的距离最小值对应的直线与对应的初始数据点匹配；从初始数据点中选择出边界数据点；根据边界数据点进行椭圆拟合，以计算出对应平面的初始椭圆参数；根据初始椭圆参数对当前磁场数据进行校准。

Calibration method, device and electronic equipment of magnetometer

The invention discloses a magnetometer calibration method, device and electronic equipment, including the calibration method: the initial magnetic field data acquisition meter acquisition; all the initial magnetic field data into the corresponding two arbitrary coordinate axis where the initial data plane; using the line through the origin is located in the plane of the plane will be equal between; calculate each initial data point and all the straight line distance, each initial data point distance minimum initial data points corresponding to the straight line and the corresponding matching; select boundary data points from the initial data point; for ellipse fitting according to boundary data, to calculate the initial parameters corresponding to the elliptic plane; according to the initial ellipse parameters to calibrate the current magnetic field data.

【技术实现步骤摘要】
一种磁力计的校准方法、装置及电子设备
本专利技术涉及磁力计校准
，更具体地，涉及一种磁力计的校准方法、装置及电子设备。
技术介绍
磁力计传感器是九轴姿态传感器重要组成部分，它对于解算描述空间姿态的欧拉角之一的航向角具有决定性作用。正常情况下，磁力计测得的磁场强度由地磁场产生，但是由于硬铁和软铁效应的存在，使得磁力计测量结果出现比较大的偏差，必须利用科学的方法对磁力计进行校准才能使用。地球磁场的磁场强度为0.4-0.6高斯，外界环境磁场(电流产生的电磁场和磁铁产生的磁场)会对磁阻式磁力计造成很大的影响。利用磁力计采集到的磁场信号更新姿态算法时，会因为外界磁场的改变引发计算出的姿态不是目标物体的实际姿态，因此为了得到精确的姿态值，有必要对磁力计进行校准。对磁力计输出信息产生影响的因素主要来自自身设计和外界环境影响。对磁力计造成影响的外界干扰可分为硬磁场干扰和软磁场干扰。硬磁场由测试系统附近固连在一起的磁性物质产生，与磁力计磁场保持相对位置，硬磁场对于磁力计的影响表现在使磁力计各轴产生一个定量的偏移，通常在软磁场干扰下将三轴磁力计在空间中任意转动有限次后，其三轴磁场密度输出值在空间中绘制出一个圆球，其球心位置在坐标原点，若存在硬磁场干扰其球心发生偏移，硬磁场对磁力计航向角测量影响为一个周期的误差。通常情况下，引起磁力计最大误差的外界干扰为硬磁场，地球磁场强度大约为0.4-0.6高斯，当磁力计附近固连一块磁性物质时，磁力计一轴的测量值达到了0.9高斯，覆盖了地球磁场。软磁场干扰的产生往往是被磁质材料的物质磁化了的材料产生的，这些材料其本身通常并不产生磁场。由于软磁场干扰是随机产生的，且其磁场密度会随时间变化而改变，因此对软磁场干扰的校准是十分困难的。目前，对磁力计进行校准的方法主要有:罗差法、简单标定算法和最小二乘法。但是上述方法都存在几点通病：1、磁力计做成成品后，校准往往由用户自行完成，上述三种校准方法，通常是通过空间画‘8’字的方式进行操作，但是校准成功与否用户没有明确定义，对于不太专业的用户来说，可能要重复多次才可以完成，大大降低了用户体验的舒适性；2、没有后台的自适应学习过程，在用户完成校准后，可能校准效果并不理想，或者在应用的过程中，加入了新的硬磁和软磁效应，原来的校准结果将不再适应当前的环境，导致校准效果下降。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种磁力计校准的新的技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供了一种磁力计的校准方法，包括：获取磁力计采集的初始磁场数据，其中，每一所述初始磁场数据均包括对应三个互相正交于一点的坐标轴的初始磁场数据分量；将所有所述初始磁场数据划分为对应任意两个坐标轴所在平面的初始数据点；利用位于所述平面上的过原点的直线将所述平面等分；计算每一所述初始数据点与所有所述直线之间的距离，将每一所述初始数据点的距离最小值对应的直线与对应的初始数据点匹配；从所述初始数据点中选择出边界数据点；根据所述边界数据点进行椭圆拟合，以计算出对应所述平面的初始椭圆参数；根据所述初始椭圆参数对所述磁力计采集的当前磁场数据进行校准。可选的是，所述校准方法还包括：获取所述磁力计采集的当前磁场数据，其中，所述当前磁场数据包括对应所述三个坐标轴的初始磁场数据分量；将所述当前磁场数据划分为对应所述平面的当前数据点；计算所述当前数据点与所有所述直线之间的距离，使得所述当前数据点的距离最小值对应的第一直线与所述当前数据点匹配；判断所述当前数据点与所述原点之间的距离是否大于所述第一直线对应的边界数据点与所述原点之间的距离，如是，则：将所述第一直线对应的边界数据点更新为所述当前数据点，并将更新数量自加一；检测所述更新数量是否超过设定值，如是，则：更新数量归零，并重新根据边界数据点进行椭圆拟合，以计算出新的椭圆参数；根据新的椭圆参数对所述当前磁场数据进行校准。可选的是，所述校准方法还包括：选择匹配的初始数据点的数量超过总数量的设定百分百的直线作为选中直线；其中，所述根据所述边界数据点进行椭圆拟合，以计算出对应所述平面的初始椭圆参数具体为：根据所述选中直线对应的边界数据点进行椭圆拟合，以计算出随意所述平面的初始椭圆参数。可选的是，所述根据所述选中直线对应的边界数据点进行椭圆拟合，以计算出随意所述平面的初始椭圆参数之前还包括：判断所述选中直线的数量是否小于五，如是，则：选择匹配的初始数据点数量最多的N条直线均作为选中直线，其中，N≥5。根据本专利技术的第二方面，提供了一种磁力计的校准装置，包括：初始获取模块，用于获取磁力计采集的初始磁场数据，其中，每一所述初始磁场数据均包括对应三个互相正交于一点的坐标轴的初始磁场数据分量；初始划分模块，用于将所有所述初始磁场数据划分为对应任意两个坐标轴所在平面的初始数据点；等分模块，用于利用位于所述平面上的过原点的直线将所述平面等分；计算模块，用于计算每一所述初始数据点与所有所述直线之间的距离，将每一所述初始数据点的距离最小值对应的直线与对应的初始数据点匹配；初始选择模块，用于从所述初始数据点中选择出边界数据点；初始拟合模块，用于根据所述边界数据点进行椭圆拟合，以计算出对应所述平面的初始椭圆参数；初始校准模块，用于根据所述初始椭圆参数对所述磁力计采集的当前磁场数据进行校准。可选的是，所述校准装置还包括：当前获取模块，用于获取所述磁力计采集的当前磁场数据，其中，所述当前磁场数据包括对应所述三个坐标轴的初始磁场数据分量；当前划分模块，用于将所述当前磁场数据划分为对应所述平面的当前数据点；当前计算模块，用于计算所述当前数据点有所述直线之间的距离，使得所述当前数据点的距离最小值对应的第一直线与所述当前数据点匹配；判断模块，用于判断所述当前数据点与所述原点之间的距离是否大于所述第一直线对应的边界数据点与所述原点之间的距离；更新模块，用于在所述判断模块的判断结果为是的情况下，将所述第一直线对应的边界数据点更新为所述当前数据点，并将更新数量自加一；检测模块，用于检测所述更新数量是否超过设定值；当前拟合模块，用于在所述检测模块的检测结果为是的情况下，更新数量归零，并重新根据边界数据点进行椭圆拟合，以计算出新的椭圆参数；当前校准模块，用于根据新的椭圆参数对所述当前磁场数据进行校准。可选的是，所述校准装置还包括：直线选择模块，用于选择匹配的初始数据点的数量超过总数量的设定百分百的直线作为选中直线；其中，所述初始拟合模块具体用于根据所述选中直线对应的边界数据点进行椭圆拟合，以计算出随意所述平面的初始椭圆参数。可选的是，所述校准装置还包括：数量判断模块，用于判断所述选中直线的数量是否小于五；另一选择模块，用于在数量判断模块的判断结果为是的情况下，选择匹配的初始数据点数量最多的N条直线均作为选中直线，其中，N≥5。根据本专利技术的第三方面，提供了一种电子设备，包括根据本专利技术第二方面所述的校准装置。根据本专利技术的第四方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器执行根据本专利技术第一方面所述的校准方法。本专利技术的一个有益效果在于，通过本专利技术的实施例，可以计算出对应任意两个坐标轴所在平面的椭圆参数，根据椭圆参数可以对磁力计采集的磁场数据进行校准。而且该方法的校准更加准确，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁力计的校准方法，其特征在于，包括：获取磁力计采集的初始磁场数据，其中，每一所述初始磁场数据均包括对应三个互相正交于一点的坐标轴的初始磁场数据分量；将所有所述初始磁场数据划分为对应任意两个坐标轴所在平面的初始数据点；利用位于所述平面上的过原点的直线将所述平面等分；计算每一所述初始数据点与所有所述直线之间的距离，将每一所述初始数据点的距离最小值对应的直线与对应的初始数据点匹配；从所述初始数据点中选择出边界数据点；根据所述边界数据点进行椭圆拟合，以计算出对应所述平面的初始椭圆参数；根据所述初始椭圆参数对所述磁力计采集的当前磁场数据进行校准。

【技术特征摘要】
1.一种磁力计的校准方法，其特征在于，包括：获取磁力计采集的初始磁场数据，其中，每一所述初始磁场数据均包括对应三个互相正交于一点的坐标轴的初始磁场数据分量；将所有所述初始磁场数据划分为对应任意两个坐标轴所在平面的初始数据点；利用位于所述平面上的过原点的直线将所述平面等分；计算每一所述初始数据点与所有所述直线之间的距离，将每一所述初始数据点的距离最小值对应的直线与对应的初始数据点匹配；从所述初始数据点中选择出边界数据点；根据所述边界数据点进行椭圆拟合，以计算出对应所述平面的初始椭圆参数；根据所述初始椭圆参数对所述磁力计采集的当前磁场数据进行校准。2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述校准方法还包括：获取所述磁力计采集的当前磁场数据，其中，所述当前磁场数据包括对应所述三个坐标轴的初始磁场数据分量；将所述当前磁场数据划分为对应所述平面的当前数据点；计算所述当前数据点与所有所述直线之间的距离，使得所述当前数据点的距离最小值对应的第一直线与所述当前数据点匹配；判断所述当前数据点与所述原点之间的距离是否大于所述第一直线对应的边界数据点与所述原点之间的距离，如是，则：将所述第一直线对应的边界数据点更新为所述当前数据点，并将更新数量自加一；检测所述更新数量是否超过设定值，如是，则：更新数量归零，并重新根据边界数据点进行椭圆拟合，以计算出新的椭圆参数；根据新的椭圆参数对所述当前磁场数据进行校准。3.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述校准方法还包括：选择匹配的初始数据点的数量超过总数量的设定百分百的直线作为选中直线；其中，所述根据所述边界数据点进行椭圆拟合，以计算出对应所述平面的初始椭圆参数具体为：根据所述选中直线对应的边界数据点进行椭圆拟合，以计算出随意所述平面的初始椭圆参数。4.根据权利要求3所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述选中直线对应的边界数据点进行椭圆拟合，以计算出随意所述平面的初始椭圆参数之前还包括：判断所述选中直线的数量是否小于五，如是，则：选择匹配的初始数据点数量最多的N条直线均作为选中直线，其中，N≥5。5.一种磁力计的校准装置，其特征在于，包括：初始获取模块，用于获取磁力计采集的初始磁场数据，其中，每一所述初始磁场数据均包括对应三个互相正交于一点的坐标轴的初始磁场数据分量；初始划分模块，用于将所有所述初始磁场数据划分为对应任意两个坐标轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维亮，董碧峰，
申请(专利权)人：歌尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37