用于计算方位角的地磁传感器及其方法技术

一种计算方位角的地磁传感器及其方法。所述地磁传感器包括：地磁传感器模块，包括相互垂直的Ｘ轴、Ｙ轴和Ｚ轴磁通门，所述地磁传感器模块使用预先设置的归一化因子执行归一化，以将Ｘ轴、Ｙ轴和Ｚ轴磁通门的输出值映射到预先设置的归一化范围内；运算模块，基于地磁传感器在预先设置的范围内摇动的同时从地磁传感器模块输出的多个归一化值来执行新的归一化因子的运算；倾斜传感器模块，计算纵摇角和横摇角；控制模块，向地磁传感器模块提供新的归一化因子以使地磁传感器模块执行再归一化，并且使用地磁传感器模块再归一化的输出值和再归一化期间计算出的纵摇角和横摇角来计算方位角。因此，可容易地计算用于方位角补偿的归一化因子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，更具体地讲，涉及一种简单地计算归一化因子以补偿方位角的用于补偿方位角的地磁传感器及其方法。
技术介绍
地磁传感器用于感测不能由人类感测到的地磁的强度及其方向。特别地，使用磁通门感测地磁的传感器被称作磁通门型地磁传感器。磁通门型地磁传感器使用高导磁率的材料，比如坡莫合金来作磁芯。磁通门型地磁传感器通过缠绕磁芯的驱动线圈产生励磁磁场，并且通过感测与外部磁场成比例的二次高频分量来感测外部磁场的大小和方向，所述二次高频分量由于磁芯的磁饱和及非线性磁特性而产生。最近，随着微电子机械系统(MEMS)技术的不断发展，已经出现了使用MEMS技术制作的低功率消耗的微型磁通门传感器，所述微型磁通门传感器被用在蜂窝电话、PDA、笔记本电脑和各种便携式电子装置中。同时，地磁传感器通常使用两轴或三轴的磁通门。如果使用所述地磁传感器感测方位角时该地磁传感器被倾斜，则方位角可能会被错误地计算。为避免这样的错误，通常执行这样的算法，该算法使用倾斜角，即纵摇角(pitchangle)或横摇角(roll angle)来补偿方位角。在传统的地磁传感器中，通过使用两轴加速度传感器执行纵摇角或横摇角的运算以补偿方位角。所述方位角补偿工作是指防止方位角的测量受到纵摇角或横摇角的影响。为了在设置有X轴、Y轴和Z轴磁通门的地磁传感器中执行方位角补偿工作，需要进行预备工作。换句话说，随着围绕Y轴至少一次或多次摇动地磁传感器的同时监控X轴和Z轴磁通门的输出值，获得X轴和Z轴磁通门的输出值中的最大值和最小值。然后，使用所述最大值和最小值来执行归一化因子的运算。所述归一化因子是指用于归一化的因子，所述归一化是将X轴、Y轴和Z轴磁通门的输出值映射到预先设置的范围内的值。具体地，比例值和偏移值被用作所述归一化因子。如果X轴和Z轴的比例值和偏移值的运算被执行，则运算值被存储在地磁传感器的存储器中。其后，随着围绕X轴至少一次或多次摇动地磁传感器的同时监控Y轴和Z轴磁通门的输出值，获得Y轴和Z轴磁通门的输出值中的最大值和最小值。然后，使用所述最大值和最小值来执行归一化因子的运算。上述传统的地磁传感器的问题在于所述地磁传感器在不同方向上被摇动多次以执行方位角补偿工作。为此，难于使方位角补偿工作更便利。
技术实现思路
本专利技术的其他方面和优点在下面的描述中将部分地阐述，部分地，从描述中将清楚或通过实施本专利技术而得到了解。作出本专利技术以解决上述缺陷和与传统的装置相关的其他问题。本专利技术的一方面提供了一种补偿方位角的地磁传感器及其方法，在该地磁传感器中，通过简单摇动操作来计算归一化因子从而使用户方便地进行方位角的补偿。为了实现本专利技术的上述方面，提供了这样一种地磁传感器，包括地磁传感器模块，其包括相互垂直的X轴、Y轴和Z轴磁通门，所述地磁传感器模块使用预先设置的归一化因子执行归一化，以将X轴、Y轴和Z轴磁通门的输出值映射到预先设置的归一化范围内；运算模块，用于基于地磁传感器在预先设置的范围内摇动时从地磁传感器模块输出的多个归一化值来执行新的归一化因子的运算；倾斜传感器模块，用于计算纵摇角和横摇角；控制模块，用于向地磁传感器模块提供新的归一化因子以使地磁传感器模块执行再归一化，并且用于使用地磁传感器模块再归一化的输出值和再归一化期间计算出的纵摇角和横摇角来计算方位角。所述地磁传感器模块使用预定的方程来执行归一化。所述运算模块可使用地磁传感器在预先设置的范围内围绕Z轴磁通门摇动的同时从地磁传感器模块输出的归一化值来计算新的X轴、Y轴磁通门的归一化因子，并使用地磁传感器在预先设置的范围内围绕Y轴磁通门摇动的同时从地磁传感器模块输出的归一化值来计算新的Z轴磁通门的归一化因子。此外，所述运算模块通过顺序执行归一化值的坐标转换运算、经过坐标转换的值的整数转换运算和基于该转换的值的归一化因子计算的运算来计算新的X轴和Y轴磁通门的归一化因子。在这种情况下，所述运算模块使用预定的方程执行坐标转换运算和整数转换运算。如果所述整数转换运算完成，所述运算模块计算围绕整数转换运算的结果值的同心圆之间的交点，并将交点的X和Y坐标确定为X和Y磁通门的偏移值。所述运算模块可通过顺序执行第一运算、第二运算和第三运算来执行新的Z轴磁通门的归一化因子的运算，其中所述第一运算用于计算多个数据集，所述数据集包括地磁传感器在预定范围内围绕Y轴磁通门摇动的同时从地磁传感器模块输出的X轴和Y轴磁通门的归一化值、Z轴磁通门的输出值、纵摇角和横摇角；所述第二运算用于通过使用在水平方向上预先感测的基本方位角和所述多个数据集来计算多个Z轴磁通门的归一化值；所述第三运算用于使用Z轴磁通门的归一化值和Z轴磁通门的输出值来计算Z轴的比例值和偏移值。在这种情况下，所述运算模块使用预定的方程执行第二运算。此外，所述运算模块执行第三运算以计算通过将Z轴磁通门的归一化值和Z轴磁通门的输出值代入预定的方程所得的多个联立方程的解。此外，如果所述运算模块通过第三运算计算出多个Z轴磁通门的比例值和偏移值，则计算Z轴的比例值的平均值和Z轴的偏移值的平均值以将计算出的平均值确定为最终的Z轴磁通门的比例值和偏移值。此外，所述控制模块通过将由地磁传感器模块再归一化的输出值、纵摇角和横摇角代入预定的方程来计算所述方位角。在本专利技术的另一方面，提供了一种计算包括相互垂直的X轴、Y轴和Z轴磁通门的地磁传感器的方位角的方法，该方法包括当地磁传感器在预先设置的范围内摇动时计算多个X轴、Y轴和Z轴磁通门的输出值；通过使用预先设置的归一化因子执行归一化以将X轴、Y轴和Z轴磁通门的输出值映射到预先设置的归一化范围内来计算多个归一化值；当在地磁传感器被摇动的同时计算X轴、Y轴和Z轴磁通门的输出值时，计算纵摇角和横摇角；使用归一化值、纵摇角和横摇角来计算新的归一化因子；在地磁传感器被固定设置的情况下使用新的归一化因子对X轴、Y轴和Z轴磁通门的输出值再归一化；和使用所述再归一化的输出值和在地磁传感器被固定设置的情况下的纵摇角和横摇角来计算方位角。使用预定的方程来执行所述归一化。计算新的归一化值的步骤可包括使用地磁传感器在预先设置的范围内围绕Z轴磁通门摇动的同时计算出的归一化值来计算新的X轴、Y轴磁通门的归一化因子；和使用地磁传感器在预先设置的范围内围绕Y轴磁通门摇动的同时计算出的归一化值来计算新的Z轴磁通门的归一化因子。所述计算新的X轴和Y轴磁通门的归一化因子的步骤包括对归一化值执行坐标转换运算；对经过坐标转换的值执行整数转换运算；和基于该转换的值执行X和Y磁通门的归一化因子计算的运算。同时，使用用于坐标转换运算的预定方程和用于整数转换运算的预定方程来执行坐标转换运算和整数转换运算。此外，通过计算围绕整数转换运算所得的值的同心圆之间的交点并将交点的X和Y坐标确定为X和Y轴磁通门的偏移值来执行归一化因子计算的运算。计算新的Z轴磁通门的归一化因子的步骤包括计算多个数据集，所述数据集包括地磁传感器在预先设置的范围内围绕Y轴磁通门摇动的同时从地磁传感器模块输出的X轴和Y轴磁通门的归一化值、Z轴磁通门的输出值、纵摇角和横摇角；通过使用在水平方向上预先感测的基本方位角和所述多个数据集来计算多个Z轴磁通门的归一化值；和使用Z轴磁通门的归一化值和Z轴磁通门的输出值来计算Z轴的比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于执行方位角补偿工作的地磁传感器，包括：地磁传感器模块，包括相互垂直的Ｘ轴、Ｙ轴和Ｚ轴磁通门，所述地磁传感器模块使用预先设置的归一化因子执行用于将Ｘ轴、Ｙ轴和Ｚ轴磁通门的输出值映射到预先设置的归一化范围内的归一化；运算 模块，用于基于地磁传感器在预先设置的范围内摇动的同时从地磁传感器模块输出的多个归一化值来执行新的归一化因子的运算；倾斜传感器模块，用于计算纵摇角和横摇角；控制模块，用于向地磁传感器模块提供新的归一化因子以使地磁传感器模块执行 再归一化，并且用于使用地磁传感器模块再归一化的输出值和再归一化期间计算出的纵摇角和横摇角来计算方位角。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李宇钟，崔相彦，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]