用在电子罗盘内的自动校准方法技术

一种用在电子罗盘内的自动校准方法。使用该自动校准方法，电子罗盘通过在预定的周期期间检测地磁轴的一次旋转来自动计算和校正地磁信号的偏移和标度值。电子罗盘在当从地磁传感器收到地磁数据时计算方位角，并使用接收到的地磁数据找到该地磁传感器的单独的轴的传感器信号的最大和最小值以使得它能够校正或校准方位角的偏差。当校准所耗费的时间等于或短于最大校准有效时间时，电子罗盘确定所检测的输入信号的当前状态是否表示一预定稳态流。如果该当前状态表示稳态流，同时收到表示该地磁传感器的一次旋转的信号，并且校准所耗费的时间比预定的最小校准有效时间长，则电子罗盘使用该最大和最小值来计算偏移和标度值并存储计算出的偏移和标度值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，并且更具体地涉及用在电子罗盘内的，通过使用定时器而在预定周期期间检测地磁轴的一次旋转来自动计算和校正地磁信号的偏移及标度值，执行能够计算地磁信号的偏移及标度值而不需从用户接收另外的输入数据的自动校准，并快速应对环境变化的一种自动校准方法。
技术介绍
近来，已经开发出了小型的低价格的地磁传感器模块和电子罗盘。随着MEMS(微电子机械系统)技术的日益发展，已经新开发出了芯片大小的地磁传感器模块并用于各种应用。需要一种在使用两个轴(x轴和y轴)信号的情形下控制x轴的偏移及幅度(标度)值与y轴的偏移及幅度(标度)值相等的地磁传感器。在使用三个轴信号的情形下，地磁传感器需要使用对于x轴，y轴，以及z轴的校准电路或是程序。图1是说明常规电子罗盘的方框图。参见图1，该常规电子罗盘包括地磁传感器11，用于检测地磁方位角；模拟处理器12，用于放大地磁传感器11的检测信号，并滤波放大的检测信号以去除噪声；模拟/数字(A/D)变换器13，用于使用A/D变换处理来把从模拟处理器12接收的地磁信号变换成数字信号；以及数字处理器14，用于根据从A/D变换器13接收的数字信号计算地磁方位角，并执行校准处理以计算偏移及标度值。在此情形中，偏移值为AC(交变电流)波形的中间电压，并用下面的等式1来表示。标度值与该AC波形的最大值与最小值之间的宽度有关，并用下面的等式2来表示。因此，能够使用上述偏移及标度值来校正或校准方位角的偏差。地磁传感器11是一用于检测和测量地球的磁场强度的指定传感器，并且包括安排成互为直角的x轴，y轴，以及z轴传感器。然而，该常规电子罗盘的缺陷在于它必须从用户接收输入信号以完成所期望的校准处理，因而它不能够执行不需接收用户的输入信号的校准处理。另外，地磁传感器11的输出信号随着周围的环境而突然地变化，使得该常规电子罗盘的输出信号的偏移及幅度(标度)值也会随着周围的环境而突然地变化。因此，假设该电子罗盘的输出信号的偏移及幅度值在仅仅使用用户的输入信号来进行校准处理的情形下被出乎意料地改变，那么变化的偏移及幅度值被实时反映在该电子罗盘的结果地磁信号中，导致难于计算正确的方位角。在下文中将参照图2描述校正或校准在上述常规电子罗盘内产生的偏移及幅度(标度)值的方法。图2是说明用在常规电子罗盘内的校准方法的流程图。参见图2，在步骤S21，用作为校准控制器的控制器从外部开关或主处理器接收校准信号以进行常规电子罗盘的校准方法。在步骤S22，该控制器操作传感器，以及在步骤S23接收用该传感器检测到的数据。这样，该常规电子罗盘能够在接收用户的请求信号之后开始上述的校准处理。如果已开始校准处理，则电子罗盘驱动地磁传感器以从中生成一模拟信号。根据A/D变换处理把从地磁传感器生成的该模拟信号变换成数字信号。用与方位角有关的正弦或余弦波信号来表示与地平线水平放置的该地磁传感器的输出信号，如图3所示。此后，在步骤S24，控制器使用输入数据来计算该地磁传感器的输出信号的最大及最小值，以及在步骤S25确定是否提供了等于一次旋转的1-闭合回路。如果确定已经提供了等于一次旋转的1-闭合回路，则在步骤S26，该控制器根据输入数据计算地磁传感器的地磁信号的偏移及标度植，以及在步骤S27存储所计算出的偏移及标度植。换言之，如果该地磁传感器被旋转至少一次，则该控制器完成对地磁传感器的数据的收集以执行上述校准处理。如果该地磁传感器被旋转一次以上，则该控制器把校准数据存入诸如EEPROM或闪存的非易失存储器内。存储在存储器内的数据包括单独的轴的最小和最大值或是使用该单独的轴的最小和最大值计算出的标度及偏移值。计算标度及偏移值的处理过程表示本专利技术的校准处理过程。在此情形下，分别用下述等式1和2来表示与单独的轴有关的标度及偏移值标度＝C/(Max-Min)，其中C为一任意常数 然而，上述确定的常规校准方法的缺陷在于它需要用户的数据输入处理过程来执行能够计算该地磁传感器的单独轴的偏移及标度值的校准处理。此外，假设在电子罗盘的操作时间期间周围环境条件出乎预料地发生变化，则上述的常规校准方法就不能够根据变化了的周围环境条件而更新校准数据。专利技术概述因此，本专利技术是考虑到上述问题而作出的，并且本专利技术的一个目的是提供一种用于找到电子罗盘的倾斜角的方法，该方法通过使用定时器在预定周期期间检测地磁轴的一次旋转来自动计算和校正地磁信号的偏移和标度值。本专利技术的另一个目的是提供一种，该方法执行能够计算地磁信号的偏移和标度值的自动校准处理而不需从用户接收另外的输入数据，并快速应对环境变化。根据本专利技术，通过提供用在电子罗盘内的，当预先确定了系统所需的最小和最大校准有效时间时根据地磁传感器信号计算方位角的方法能够完成上述以及其它的目的，该方法包括步骤a)初始化并驱动地磁传感器，从该地磁传感器接收地磁数据，并根据地磁数据计算方位角；b)使用接收的地磁数据检测输入信号的当前状态；c)使用接收的地磁数据找到该地磁传感器的单独的轴的传感器信号的最大和最小值；d)确定校准所耗费的时间是否等于或短于预定的最大校准有效时间；e)如果确定校准所耗费的时间等于或短于预定的最大校准有效时间，则确定所检测输入信号的当前状态是否对应于一预定的稳态流；f)如果确定所检测输入信号的当前状态对应于该稳态流，则确定是否收到表示该地磁传感器的一次旋转的信号；g)如果确定收到表示该地磁传感器的一次旋转的信号，则确定当前时间是否比预定的最小校准有效时间长；以及h)如果确定校准所耗费的时间比最小校准有效时间长，则使用该最大和最小值计算偏移和标度值，并存储计算出的偏移和标度值以及方位角数据。优选地，用于检测输入信号的当前状态的步骤(b)可以包括步骤b1)把地磁传感器信号的一个周期划分成多个状态S1～S4，并根据所接收的地磁数据确定这些状态中的哪一个对应于该输入信号的当前状态。优选地，用于确定最大校准有效时间是否消逝的步骤(d)可以包括步骤d1)如果确定校准所耗费的时间比该最大校准有效时间长，则返回到初始步骤。优选地，步骤(e)的稳态流可以由预定的多个稳态流SF1～SF4或SF5～SF8组成以使用该多个状态S1～S4来确定该地磁传感器的信号是否表示稳态信号输入命令。优选地，可以使用该多个状态S1～S4把步骤(e)的稳态流设置成多个顺时针稳态流SF1～SF4或是多个逆时针稳态流SF5～SF8。优选地，用于确定是否收到表示该地磁传感器的一次旋转的信号的步骤(f)可以包括步骤f1)如果确定未收到表示该地磁传感器的一次旋转的信号，则确定该地磁传感器未被旋转一次，并返回到用于驱动该地磁传感器的步骤(a)。优选地，用于确定是否提供了最小校准有效时间的步骤(g)可以包括步骤g1)如果校准所耗费的时间等于或短于该最小校准有效时间，则返回到初始步骤。附图说明从以下结合附图的详细说明中，将更为清楚地理解本专利技术的上述及其它目的，特征以及其它优点，其中图1是说明常规电子罗盘的方框图；图2是说明用在该常规电子罗盘内的校准方法的流程图；图3是说明从图1所示的地磁传感器检测的信号的波形图；图4是说明本专利技术电子罗盘的控制模块的方框图；图5是说明本专利技术的的流程图； 图6是说明本专利技术的地磁传感器的检测信号的单个状态的波形图。具体实施例方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用在电子罗盘内的根据地磁传感器信号计算方位角的自动校准方法，包括步骤：ａ）初始化并驱动地磁传感器，从该地磁传感器接收地磁数据，并根据地磁数据计算方位角；ｂ）使用接收的地磁数据检测输入信号的当前状态；ｃ）使用接收的 地磁数据找到该地磁传感器的单独的轴的传感器信号的最大和最小值；ｄ）确定校准所耗费的时间是否等于或短于预定的最大校准有效时间；ｅ）如果确定校准所耗费的时间等于或短于预定的最大校准有效时间，则确定所检测输入信号的当前状态是否对应 于一预定的稳态流；ｆ）如果确定所检测输入信号的当前状态对应于该稳态流，则确定是否收到表示该地磁传感器的一次旋转的信号；ｇ）如果确定收到表示该地磁传感器的一次旋转的信号，则确定当前时间是否比预定的最小校准有效时间长；以及　 　ｈ）如果确定校准所耗费的时间比最小校准有效时间长，则使用该最大和最小值计算偏移和标度值，并存储计算出的偏移和标度值以及方位角数据。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：姜镇龙，崔愿太，金畅炫，郑夏雄，赵汉喆，权五照，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]