[发明专利]一种两维电子指南针校准算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两维电子指南针校准方法。

背景技术

目前，业界对于两维电子指南针的应用很少，特别是在移动电话设备领域。

通常使用的两维电子指南针的方法，在做地磁校准时，需要用户让设备旋转超过两圈（两圈半左右）。其中先旋转半圈左右建立临时坐标系，用于监测旋转动作；其次转第一圈采集数据的最大值/最小值，进而求出几何中心；最后转第二圈求各个点到几何中心的距离，进而得出磁传感器正交轴的灵敏度误差。

上述校准方法具有以下缺陷：

1．校准过程较为复杂，需要沿着顺时针或逆时针一个方向水平旋转设备近三圈，并且无法屏蔽设备顺时针/逆时针交替较快旋转所造成的监测误差；

2．校准方法只关注几何中心以及各采样点到几何中心的距离，无法实现图形层面的最优匹配；

3．对一般磁传感器各轴上的灵敏度误差补偿精度较低，并且无法修正一般磁传感器各轴非正交造成的误差；

4．只能手动启动校准，无法实现自动校准；

5．使用磁传感器获得的原始数据而非真正的磁物理量数据进行计算，无法较好地兼容不同类型的磁传感器。

基于以上缺陷，业界确有必要开发一种新的两维电子指南针校准方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，现有电子指南针的地磁校准方法，不仅校准过程较为复杂、无法实现图形层面的最优匹配、无法对一般磁传感器各轴上的灵敏度误差进行精确补偿、无法修正一般磁传感器各轴非正交造成的误差、无法实现自动校准，而且不能较好地兼容不同类型的磁传感器。

为解决上述技术问题，本发明提供一种两维电子指南针校准方法，其包括有以下步骤。

建立一个特殊的椭圆：单位圆，其圆点位于指南针的磁传感器坐标系原点，半径为1。持续获取磁传感器采集到的物理量级别磁数据，更新磁物理量数据的最大值/最小值，并将新采集到的数据带入第一椭圆方程，计算出其平方的数值，并与预设的阀值做比较，如果数据超出阀值，则计算椭圆参数。采集磁传感器数据，获得当前周围磁场磁感强度的最大值/最小值坐标并保存。利用已采集到的磁物理量数据的最大值/最小值动态计算椭圆的几何中心。将椭圆几何中心以及两次不同采样点带入第二椭圆方程，计算出第二椭圆方程的长半轴/短半轴参数，进而计算出因磁传感器自身误差造成的灵敏度误差和非正交度并补偿。将计算结果保存到校准参数存储空间中。

进一步的，在不同实施方式中，其中涉及使用的第一椭圆方程为F(x,y)=b²*x² + a²*y² - a²*b²。

进一步的，在不同实施方式中，其中在获取磁传感器采集到的物理量级别磁数据时，对采集到的数据进行数据处理，并将数据投影到嵌入式处理器能够容纳的数值范围内。

进一步的，在不同实施方式中，其中对磁传感器采集到的数据涉及使用的数据处理公式为：

A=A*(R_max-R_min)/(A_max-A_min)

其中：A表示待映射的数据，R_max/R_min表示映射后的数据最大值和最小值，A_max/A_min表示待映射的数据最大值和最小值。

进一步的，在不同实施方式中，其中其为当连续若干数据都超出阀值时，计算椭圆参数。这是因为，当连续若干数据都超出阀值时，则说明当前参数构成的椭圆图形与已有采样点轨迹所构成的图形在图形层面不匹配，需要进入计算椭圆参数的过程，也就是进行后续步骤；否则，则说明目前图形匹配较好，不需进行后续步骤，下次采样时再继续执行采样值与预设阀值的比较步骤。

进一步的，在不同实施方式中，其中动态计算椭圆的几何中心的方式为：取磁物理量数据最大值/最小值采样点线段的中点作为采样点轨迹的几何中心，并建立新的坐标系。

进一步的，在不同实施方式中，其中建立新坐标系涉及使用的公式为：

X_original=(X_max+X_min)/2

Y_original=(Y_max+Y_min)/2