[发明专利]补偿地磁传感器姿态误差的设备和方法

说明书

本专利申请是申请日为2003年08月04日、申请号为No.03125545.0、题为“补偿地磁传感器姿态误差的设备和方法”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2002年8月6日申请的韩国专利申请第2002-0046366号的优先权，全文在此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种通过使用双轴地磁传感器和倾角仪所得到的地磁场的相关信息，补偿地磁传感器的姿态误差，由此而计算出精确的方位信息的测量设备和计算方法。

背景技术

到目前为止，已经出现大量从事通过使用地磁传感器如磁通量闸门，来计算在自由空间移动中的交通工具或传感模块的方位信息的方法和设备的研究。然而，磁通量闸门因其昂贵的价格以及庞大的体积，仅应用在航海领域。

最近，小型并且低成本的地磁传感器模块已经得到发展，特别地，随着MEMS技术的发展，芯片型地磁传感器已经得到发展并应用到需要方位信息的各种驾驶领域。然而，在地磁传感器模块不能水平放置的应用领域中，仅通过地磁传感器无法得到精确的方位信息。

地磁传感器一般是一种测量地磁场强度的设备，它仅在地磁场磁力线矢量平行于用于测量该磁力线矢量的传感器的测量轴矢量时，才能精确测量地磁场强度。在此情况下，在其中坐标轴彼此以右旋法则正交排列的双轴传感器被水平放置形成传感器模块之后，由传感器模块指示的方位角使用两传感器的输出被计算。

然而，如果地磁传感器模块没有保持水平，则无法精确测量地磁场强度，此时的方位信息中会包含有很大的误差。随后，需要根据姿态补偿误差，由于此原因，使用为测量姿态的三轴地磁传感器和倾角仪执行通过坐标变换的误差补偿。

随着小型化地磁传感器的发展，姿态误差补偿技术扩展到运动、多媒体、游戏机等应用领域上。

然而，由于传感器安装位置的问题，在使用双轴地磁传感器时，误差不能仅通过已发展的误差补偿技术得到补偿，因此计算出的方位角根据姿态的尺寸增加误差。

US 4414753公开了一种用于补偿磁扰的处理，磁扰会影响设备用于确定交通工具的磁航向(magnetic heading)的设备的测量。

发明内容

本发明的目的在于至少解决前述的相关问题和/或弊端，并且至少提供下文所描述的优点。

本发明的另外一个目的在于提供通过补偿双轴地磁传感器姿态误差，来计算精确的方位信息的设备和方法。在双轴地磁传感器安放在需要方位信息的设备(例如，航海系统，游戏机，PDA，蜂窝电话等)中在情况下，根据本发明的该设备和方法使用双轴倾角仪计算姿态信息，然后根据该地磁传感器的姿态补偿误差以得到精确的方位信息。

为完成前述问题和/或本发明的其他特性，提供了一种计算方位角的设备，包括：双轴地磁传感器，用于测量以直角相交的第一轴和第二轴的地磁场强度，以便获得分别与第一轴和第二轴的地磁场强度对应的第一地磁数据和第二地磁数据；倾角仪，用于计算旋转角和倾斜角；和微处理器，用于通过坐标变换矩阵基于虚拟第三地磁数据、第一地磁数据和第二地磁数据来计算方位角，其中坐标变换矩阵是使用旋转角和倾斜角来计算的，并且该虚拟第三地磁数据是使用第一和第二地磁数据以及旋转角和倾斜角来计算出的。用于计算虚拟第三地磁数据的公式如下：

Zjg=Zh+Xjgsinθ-Yjgsinφcosθcosφcosθ]]>