[发明专利]通过差分测量跟踪磁体的位置的方法

说明书

本发明公开了一种跟踪相对于磁力计阵列移动的磁体的位置的方法。基于由阵列的每个磁力计检测到的磁场来估计磁体的位置。该估计基于考虑先前建立的参考磁场，该参考磁场从每个磁力计检测到的磁场中被减去，以形成差分测量。对磁体的位置的各个连续地估计使得可以跟踪其路径。

技术领域

本发明涉及一种用于通过估计由磁体相对于磁力计阵列连续占据的位置，来跟踪磁体相对于多个磁力计的位置的装置。一种可能的应用是将所述位置传送到屏幕或计算机文件。

背景技术

在专利申请WO2013144337中已经描述了一种用于确定磁体相对于磁力计阵列的位置和取向的方法。在该文献中，解释了如何可以基于由磁体产生的磁场的多次测量来确定磁体的位置和方向。更确切地说，采用包括位置已知的磁力计阵列的装置。每个磁力计能够测量由磁体产生的磁场沿着至少一个测量轴的分量。由各个磁力计进行的各个测量的组合允许确定磁体相对于磁力计阵列的位置和可选的取向。

该方法的一种可能的应用是磁性写字板，其中，磁力计被布置成平行于写字板支承表面的基本上平面的阵列。于是，用户可以移动包括磁体的笔，以便在书写介质(例如纸介质)上形成题字，该介质抵靠所述支承表面放置。因此，该方法允许跟踪磁体的路径。因此，由用户抵靠支承表面形成的题字可以由磁性写字板记录，然后公布在屏幕上和/或存储在存储器中。

文献WO2009/007210描述了一种用于确定磁体相对于磁力计阵列的取向的方法。为此，将由每个磁力计测量的磁场与参考值比较，参考值对应于当磁体具有预设取向时由磁力计测量的磁场的测量值或估计值。利用每个磁力计，确定对应于磁体的各个预设取向的参考值。该方法易于实施，因为它在于简单地将每个磁力计测量的磁场和预先确定的参考值比较。然而，由该方法测量的取向只能对应于所述预设取向中的一个。

发明人试图改进WO2013144337中描述的方法。特别地，该方法假设进行初始化，其中对于每个磁力计，由磁体产生的磁场的测量值必须是可忽略不计的。因此，在该初始化期间，每个磁力计测量环境信号，该环境信号基本上对应于装置所处环境的环境磁场。每个磁力计的测量也受特定于传感器的偏移信号影响。该信号可能是由于传感器的磁化效应或者由于某些部件(例如磁电阻器)的波动。在该方法的实施期间，从每个磁力计进行的测量中去掉在初始时间确定的环境信号和偏移信号。然而，偏移信号和环境信号可能随时间较小程度地波动，这导致每个磁力计测量的信号中的漂移。在由磁体产生的磁场的测量中出现不受控制的偏差，这可能导致对磁体的位置的估计的误差。

另外，初始化过程可能是受约束的，因为它要求将磁体放置在足够远离磁力计阵列的距离处，使得其产生的磁场不影响磁力计的测量。例如，磁矩等于0.2A.m²的磁体必须被放置在离磁力计约30cm的距离处，使得在磁力计处由磁体产生的磁场相对于环境磁场是可忽略不计的。

本发明允许解决这些缺点，同时允许更精确地确定磁体的位置，并允许更加规律地重新初始化该方法，或者甚至同时考虑多个初始化。

发明内容

本发明的第一个主题是一种用于估计磁体的位置的方法，所述磁体相对于包括多个磁力计的磁力计阵列移动，每个磁力计能够测量由所述磁体沿着至少一个测量轴产生的磁场，方法包括以下步骤：

a)利用每个磁力计在参考时间测量参考磁场；

b)将在所述参考时间的参考位置赋予磁体；

c)在继参考时间之后的测量时间，利用每个磁力计测量由所述磁体产生的磁场；

d)针对每个磁力计，计算表示步骤c)中测量的磁场与步骤a)中测量的参考磁场之差的差分磁场；

e)基于每个差分磁场和所述参考位置的估计值，估计所述磁体在所述测量时间的位置；以及

f)基于步骤e)中获得的估计值重复步骤c)到e)，同时递增测量时间。