[发明专利]磁传感器校准系统和方法

说明书

本发明涉及校准磁传感器。一种校准系统包括：包括限定内体积的三对线圈的亥姆霍兹装置，其中每对线圈生成在整个内体积中均匀的磁场；接纳包括磁传感器的设备的安装件，其中安装件的至少一部分被定位在内体积内，使得当该设备被定位在安装件上时磁传感器被定位在内体积的中心处或附近；以及与亥姆霍兹装置和磁传感器通信的计算机系统，其中计算机系统被配置成：提供使每对线圈生成磁场的指令；从磁传感器接收基于在磁传感器处接收到的磁场的特性的信号；基于从磁传感器接收到的信号来测量磁传感器的一个或更多个特性；以及基于磁传感器的一个或更多个特性以及所提供的指令、使用校准算法来确定针对磁传感器的一个或更多个校准校正因子。

优先权声明

本申请根据35 USC§119(e)要求于2018年1月19日提交的美国专利申请序列号62/619,232的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及校准磁传感器。

背景技术

通常的电磁跟踪(EMT)系统尤其是增强现实(AR)和虚拟现实(VR)系统可以在各种情境(例如，游戏、医疗等)中确定设备的位置。这样的系统利用靠近磁传感器的磁变送器使得传感器和变送器可以在空间上相对于彼此定位。变送器相对于传感器的不正确校准(传感器相对于变送器的不正确校准)可能导致EMT系统报告传感器或变送器的错误位置。

发明内容

可以通过将传感器定位在亥姆霍兹(Helmholtz)装置(例如，亥姆霍兹线圈)中来执行对磁传感器的校准，该亥姆霍兹装置被配置成生成一个或更多个已知磁场(例如，充分受控且明确限定的磁场)。以这种方式，亥姆霍兹装置充当虚拟变送器。可以被并入到诸如头戴式显示器(HMD)的设备中的传感器可以被定位在亥姆霍兹装置中(例如，该亥姆霍兹装置的体积的中心附近)，例如被定位在生成的磁场已知或预期已知的位置中。在一些实现方式中，亥姆霍兹装置可以在校准期间以相对低的频率(例如，90Hz)生成磁场，以最小化或消除所生成的磁场中的可能由其中并入了传感器的HMD的材料引起的干扰。

生成的磁场被传感器接收并被转换成指示传感器的一个或更多个特性的一个或更多个电信号(例如，传感器表征数据)。

计算机系统可以使用校准算法来确定一个或更多个校准校正因子。校准校正因子可以用于校正(例如，校准)传感器，使得根据传感器获得的未来读数得到准确的位置与取向确定(例如，相对于亥姆霍兹装置的坐标系，以及相对于在AR系统、VR系统和/或EMT系统中使用的变送器)。

总的来说，在一方面，校准系统包括亥姆霍兹装置，亥姆霍兹装置包括限定内体积的三对线圈。这三对线圈中的每一对被配置成生成在整个内体积中均匀的磁场。校准系统还包括被配置成接纳包括磁传感器的设备的安装表面(例如，安装件)。安装件的至少一部分被定位在内体积内，使得当设备被定位在安装件上时磁传感器被定位在内体积的中心处或附近。校准系统还包括计算机系统，计算机系统被配置成与亥姆霍兹装置和磁传感器通信。计算机系统被配置成：提供使三对线圈中的每一对生成磁场的指令；从磁传感器接收基于在磁传感器处接收到的磁场的特性的信号；基于从磁传感器接收到的信号来测量磁传感器的一个或更多个特性；以及基于磁传感器的一个或更多个特性以及所提供的指令、使用校准算法来确定针对磁传感器的一个或更多个校准校正因子。

实现方式可以包括下述特征中的一个或更多个。

在一些实现方式中，计算机系统被配置成创建包括校准校正因子的校准文件，并将该校准文件应用于磁传感器。

在一些实现方式中，该设备是头戴式显示器，并且安装件被配置成将头戴式显示器和磁传感器保持在相对于亥姆霍兹装置的固定位置和取向。

在一些实现方式中，该设备被配置成与计算机系统或亥姆霍兹装置中的一者或两者通信。

在一些实现方式中，该设备被配置用于在增强现实(AR)系统或虚拟现实(VR)系统中的一者或两者中使用。