用于計算方位的方法和裝置制造方法
【專利摘要】提供了用于計算方位的方法和裝置以及用于根據(jù)地磁場來確定偏移的方法和裝置。一種用于計算方位的裝置包括：磁傳感器，其被配置成感測磁場；數(shù)據(jù)選擇單元，其被配置成選擇偏移數(shù)據(jù)項；偏移計算單元，其被配置成通過使用所選擇的偏移數(shù)據(jù)項的幾何方法來計算偏移；以及方位計算單元，其被配置成通過使用所計算的偏移來計算方位。
【專利說明】用于計算方位的方法和裝置
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年7月24日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2013-0087663號的權(quán)益，為了所有目的，該申請的全部公開內(nèi)容通過引用合并至本文中。

【技術(shù)領域】
[0003]以下描述涉及用于計算方位的方法和裝置、用于確定偏移的方法和裝置以及如下用于計算方位的方法和裝置:其包括通過從所測量的磁場移除偏移分量來計算方位。

【背景技術(shù)】
[0004]方位測量裝置可以用于計算方位以高精度地確定位置或方向。方位測量裝置可以通過確定地球的地磁場來計算方位。為了計算方位，對由地磁場(正常磁場)確定的真北和由指南針或測量設備在任何給定位置處基于局部磁場所確定的測量北進行區(qū)分。除地磁場之外，在給定位置處測量的磁場還包括由部件產(chǎn)生的異常磁場。為了獲得準確的方向信息，方位測量裝置可以確定不具有由異常磁場引起的偏差或偏移的地磁場。基于所測量的磁數(shù)據(jù)組，通過使用適當?shù)姆椒ǎ僧惓４艌鰧е碌钠畋挥嬎銥榫鄥⒖键c的偏移。利用所計算的偏移，可以通過從在地球表面上的給定位置處的測量磁值減去該偏移來獲得期望的地磁值。
[0005]該偏移根據(jù)附近是否存在磁體而極大地改變。這樣的磁體可以包括例如包含在方位測量裝置中并可以在該方位測量裝置中操作的存儲卡、0^、揚聲器或線圈。如果不考慮該偏移，則方位測量裝置的用戶可能會判定所計算的偏移值是不合適的并且可能有意地要求重新計算。
[0006]韓國專利特開申請第10-2006-0036078號描述了如下方位測量裝置和方位測量方法:其用于根據(jù)來自所獲取的磁數(shù)據(jù)組的情況快速地計算高精度偏移以測量方位。
[0007]然而，在這樣的常規(guī)方位測量裝置和方位測量方法中，存在需要大量2軸或3軸數(shù)據(jù)項的問題。此外，因為使用統(tǒng)計分析來計算方位，所以存儲器的使用量較高并且響應速度較慢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
來以簡單的形式引入下面在【具體實施方式】中進一步描述的構(gòu)思的選擇。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并非旨在標識所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也并非旨在用于幫助確定所要求保護的主題的范圍。
[0009]在一個總的方面，一種方位計算裝置包括:磁傳感器，其被配置成感測磁場；數(shù)據(jù)選擇單元，其被配置成選擇偏移數(shù)據(jù)項；偏移計算單元，其被配置成通過使用所選擇的偏移數(shù)據(jù)項的幾何方法來計算偏移；以及方位計算單元，其被配置成通過使用所計算的偏移來計算方位。
[0010]該方位計算裝置的總的方面還可以包括被配置成從磁場移除噪聲的中值濾波器單元。
[0011]數(shù)據(jù)選擇單元可以被配置成選擇至少三個或更多數(shù)據(jù)項作為所選擇的偏移數(shù)據(jù)項。
[0012]數(shù)據(jù)選擇單元可以被配置成:使用兩個值作為主計算數(shù)據(jù)項，所述兩個值為在所測量數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù)項之間的距離方面具有最大差的值和具有第二大差的值；以及使用這兩個值之間的至少一個數(shù)據(jù)項作為副計算數(shù)據(jù)。
[0013]偏移計算單元可以被配置成將兩個圓的交點中遠離副計算數(shù)據(jù)的一個點設定為新偏移參考點，所述兩個圓以所述兩個主計算數(shù)據(jù)項為圓心并且各自具有半徑
[0014]該裝置的總的方面還可以包括:偏移計算輔助單元，其被配置成響應于當前測量的數(shù)據(jù)被確定為與地磁場不對應而先前的數(shù)據(jù)被確定為對應于地磁場，通過從先前的偏移參考點減去當前測量數(shù)據(jù)與先前的數(shù)據(jù)之間的差并且將結(jié)果值設定為新偏移參考點來計算偏移。
[0015]該裝置的總的方面還可以包括:放大單元，其被配置成將由磁傳感器感測的磁場的電壓放大；模數(shù)0/0)轉(zhuǎn)換單元，其被配置成將所放大的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值；斬波控制單元，其被配置成減小電壓的偏移；磁場分離單元，其被配置成將電壓分離成沿X軸、V軸和2軸的3軸磁場分量，并且將所分離的3軸磁場分量傳送到中值濾波器單元；以及磁場檢查單元，其被配置成確定磁場是否對應于地磁場，并且響應于確定磁場為地磁場而在不更新新偏移的情況下計算方位，以及響應于確定磁場不是地磁場而計算偏移。
[0016]在又一總的方面，一種方位計算方法可以包括:響應于輸出數(shù)據(jù)與地磁場不對應，選擇偏移數(shù)據(jù)；通過以下來計算偏移:使用所選擇的偏移數(shù)據(jù)，確定該偏移是否在偏移的變化范圍內(nèi)，響應于該偏移在預設參考值的范圍內(nèi)而應用該偏移，以及響應于該偏移在參考值的范圍外而不應用該偏移；以及通過使用所計算的偏移來計算方位。
[0017]在對偏移數(shù)據(jù)的選擇中，將兩個值用作主計算數(shù)據(jù)項，所述兩個值為在所測量數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù)項之間的距離方面具有最大差的值和具有第二大差的值；并且將這兩個值之間的至少一個數(shù)據(jù)項用作副計算數(shù)據(jù)。
[0018]在對偏移數(shù)據(jù)的選擇中，可以將依次輸入的數(shù)據(jù)項按照大小順序進行排列，并且可以選擇中間數(shù)據(jù)項以移除噪聲。
[0019]所選擇的偏移數(shù)據(jù)項為至少三個或更多數(shù)據(jù)項。
[0020]對三個數(shù)據(jù)項的選擇可以包括:存儲預定數(shù)目的2軸或3軸數(shù)據(jù)項；通過使用所存儲的多個數(shù)據(jù)項執(zhí)行以下等式1的運算來計算和；從X砠,和中選擇具有最大值和第二大值的兩個數(shù)據(jù)項并選擇這兩個數(shù)據(jù)項作為主計算數(shù)據(jù)項(:和0 ；響應于X砠，被選擇，選擇具有最接近X㈣的X值的數(shù)據(jù)，以及響應于被選擇，選擇具有最接近丫啊的X值的數(shù)據(jù)；以及將被選擇為最接近X㈣或^的所述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)選擇為副計算數(shù)據(jù)￡,其中X姐,和\沮、X㈣和的計算依照以下等式1:
[0021]X財；=X眶―父―，
[0022]=1眶—1，
[0023]X卿=〈X隱/2,
[0024](^+1-)/2, (1)
[0025]其中，父.、父.、和^為中值濾波器單元的輸出值，并且X㈣和I為平均值。
[0026]通過使用所選擇的三個數(shù)據(jù)來計算偏移可以包括:計算經(jīng)改變的偏移參考點8與主計算數(shù)據(jù)項之間的距離I和經(jīng)改變的偏移參考點8與主計算數(shù)據(jù)項0之間的距離；形成以主計算數(shù)據(jù)為圓心且半徑為I的圓和以主計算數(shù)據(jù)0為圓心且半徑為I'的圓，并且將所述圓的交點4和…中的一個點設定為偏移參考點；以及響應于主計算數(shù)據(jù)的坐標為X！和主計算數(shù)據(jù)0的坐標為和義、經(jīng)改變的偏移參考點8的坐標為和吟以及副計算數(shù)據(jù)2的坐標為\和乙，計算下述數(shù)據(jù)作為偏移，所述數(shù)據(jù)為從以下方程
=1-2和(1:02+(1-°?2 = 1-2得到的方程的根4和…中的、與所述副計算數(shù)據(jù)2具有較遠距離的數(shù)據(jù)。
[0027]該方法的總的方面還可以包括:輔助偏移計算，其中，在將當前測量的數(shù)據(jù)表示為并且將先前測量的數(shù)據(jù)表示為？乂^、)的情況下，響應于確定？工為地磁場而I
不是地磁場，通過以下來計算偏移:通過使用公式(1-?)4(1-1)2%2從偏移參考點減去(1-?)和(1-1),然后將結(jié)果值設定為新偏移。
[0028]輸出數(shù)據(jù)可以通過如下方式獲得:測量磁場；將所測量的磁場分離成X軸、V軸和2軸的3軸磁場；然后從3軸磁場移除噪聲。
[0029]在另一總的方面，根據(jù)地磁場來確定偏移的方法包括:利用磁傳感器測量磁場；選擇用于計算偏移的偏移數(shù)據(jù)項；通過將幾何方法應用于所選擇的偏移數(shù)據(jù)項來計算偏移。
[0030]該方法還可以包括:將所測量的磁場分離成沿兩個或更多軸的分量以獲得采集的數(shù)據(jù)組。
[0031]該方法還可以包括:通過選擇采集數(shù)據(jù)組中的中值或幅值基本上在中間的值來從所測量磁場的該采集數(shù)據(jù)組移除噪聲，以形成測量數(shù)據(jù)組。
[0032]所述選擇可以包括:選擇至少三個數(shù)據(jù)項，所述三個數(shù)據(jù)項包括在所測量數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù)項之間的距離方面具有最大差和第二大差的兩個值和在所述兩個值之間的值。
[0033]該方法還可以包括:提供所計算的偏移以根據(jù)所測量的磁場來計算方位。
[0034]在另一總的方面，一種非暫態(tài)計算機記錄介質(zhì)具有記錄在其上的使計算機執(zhí)行上述方法的指令。
[0035]從以下詳細描述、附圖和權(quán)利要求中，其他特征和方面將會變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是示出方位計算裝置的示例的框圖；
[0037]圖2是示出方位計算方法的示例的流程圖；
[0038]圖3是示出根據(jù)偏移的變化的所測量數(shù)據(jù)組的示例的概念示圖；
[0039]圖4是示出通過使用三個選擇的數(shù)據(jù)項來計算偏移的方法的示例的概念示圖；
[0040]圖5是示出方位計算裝置的又一示例的框圖；以及
[0041]圖6是用于描述根據(jù)圖5的偏移計算輔助方法的概念示圖。
[0042]貫穿附圖和詳細的描述，除非另外描述或設置，否則相同附圖標記將被理解為指代相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。附圖可能未按比例繪制，并且為了清楚、舉例說明和便利起見，附圖中元件的相對大小、比例和描述可能被夸大。

【具體實施方式】
[0043]提供以下詳細描述以幫助讀者獲得對本文所描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的全面理解。然而，本文所描述的系統(tǒng)、裝置和/或方法的各種改變、變形以及等同例對于本領域技術(shù)人員將是明顯的。所描述的一系列處理步驟和/或操作為示例；然而，除了必須以某一順序進行的步驟和/或操作之外，處理步驟和/或操作的順序不限于本文所闡述的順序并且可以如本領域所公知的那樣進行改變。同樣，為了更加清楚和簡潔，可以省略對本領域技術(shù)人員公知的功能和結(jié)構(gòu)的描述。
[0044]本文所描述的功能可以以不同的形式體現(xiàn)，并且不應被解釋為受限于本文所描述的示例。相反，提供本文所描述的示例使得本公開內(nèi)容將是全面且完整的，并且將會向本領域技術(shù)人員傳達本公開內(nèi)容的全部范圍。
[0045]圖1是示出方位計算裝置的示例的框圖。
[0046]參照圖1，在根據(jù)一個示例的方位計算裝置中，該裝置包括磁傳感器1、放大單元
2、模數(shù)0/0)轉(zhuǎn)換單元3、斬波控制單元4、磁場分離單元5、中值濾波器單元6、磁場檢查單元7、偏移計算數(shù)據(jù)選擇單元8、靈敏度和偏移校正計算單元9以及方位計算單元10。
[0047]如果將磁場施加到方位計算裝置，則通過磁傳感器1將該磁場轉(zhuǎn)換成電壓。電壓的幅值與被轉(zhuǎn)換的磁場的幅值相對應。通過放大單元2將經(jīng)轉(zhuǎn)換的電壓放大至具有預定電平。然后，經(jīng)放大的電壓被輸入至八/0轉(zhuǎn)換單元3。
[0048]進一步，響應于磁場的值被轉(zhuǎn)換成電壓，由于該值包括比信號大的偏移，所以通過斬波控制單元4的斬波來減小該偏移。
[0049]八/0轉(zhuǎn)換單元3的輸出為包含2軸或3軸數(shù)據(jù)的值，并且通過磁場分離單元5將該值分離成X軸和V軸的2軸磁場或X軸、V軸和2軸的3軸磁場。
[0050]所分離的數(shù)據(jù)可以包括瞬時環(huán)境噪聲。瞬時噪聲分量由中值濾波器單元6移除。磁場檢查單元7可以確定已經(jīng)從中移除瞬時噪聲分量的數(shù)據(jù)是否為地磁場。例如，可以在使用先前已經(jīng)計算的偏移磁場值移除偏移之后進行確定。
[0051]響應于確定中值濾波器單元6的輸出為地磁數(shù)據(jù)，在不更新新偏移的情況下使用現(xiàn)有偏移值來計算方位。例如，如果中值濾波器單元6的輸出在圖3的圓內(nèi)，則確定該輸出對應于地磁場。如果確定該輸出與地磁場不對應，則偏移計算數(shù)據(jù)選擇單元8可以選擇用于計算偏移的數(shù)據(jù)，然后靈敏度和偏移校正計算單元9可以計算該偏移。在該示例中，可以通過使用僅三個數(shù)據(jù)項來計算偏移。然而，在另一示例中，可以使用另外的數(shù)據(jù)項來計算偏移。
[0052]因此，方位計算單元10可以通過使用所計算的偏移來計算準確的方位。
[0053]圖2是示出方位計算方法的示例的流程圖。
[0054]參照圖2，在根據(jù)一個示例的方位計算方法中，在3101中系統(tǒng)首先開始設定初始值，并且在3102中獲取磁場數(shù)據(jù)。
[0055]亦即，通過磁傳感器1將所施加的磁場的值轉(zhuǎn)換成電壓，并且通過放大單元2將經(jīng)轉(zhuǎn)換的電壓放大至具有預定電平。經(jīng)放大的電壓被輸入至八/0轉(zhuǎn)換單元3。進一步，當磁場的值被轉(zhuǎn)換成電壓時，通過斬波控制單元4的斬波操作來減小偏移。進而，八/0轉(zhuǎn)換單元3的輸出為包括3軸數(shù)據(jù)的值，并且該值由磁場分離單元5分離成X軸、V軸和2軸的3軸磁場。已被分離成3軸磁場的數(shù)據(jù)包括瞬時環(huán)境噪聲，并且瞬時噪聲分量可以由中值濾波器單兀6移除。
[0056]接下來，中值濾波器6將已經(jīng)依次輸入的數(shù)據(jù)項按照大小順序進行排列，然后在8103中從整個數(shù)據(jù)項中選擇中間數(shù)據(jù)項。
[0057]例如，假設數(shù)據(jù)項的總數(shù)為五，并且依次輸入的數(shù)據(jù)項為5、8、8、3和6。當按照大小順序?qū)υ摂?shù)據(jù)項進行排列時，該數(shù)據(jù)項為8、8、6、5和3。要由中值濾波器單元6選擇的數(shù)據(jù)項為正中間的數(shù)據(jù)項。中值項可以通過使用公式[(數(shù)據(jù)項的總數(shù))+1=/2來確定。在該示例中，第三個值為位于中間的值。從最大數(shù)據(jù)項起計數(shù)的第三個數(shù)據(jù)項為6。因此，選擇6。
[0058]通過選擇正中間的數(shù)據(jù)，可以移除瞬時噪聲分量，并且可以從所采集的數(shù)據(jù)組中選擇最穩(wěn)定的數(shù)據(jù)項。由于使用所選擇的數(shù)據(jù)項來計算偏移，所以可以提高偏移計算的精度。
[0059]此后，在3104中，磁場檢查單元7確定輸出是否為地磁場。在該示例中，在使用先前計算的偏移磁場值移除偏移之后進行確定。
[0060]接下來，使用在XV平面中相對于2軸的傾角和磁場沿X軸、V軸和2軸的幅值來確定輸出是否為地磁場。例如，在韓國，相對于2軸的傾角為45度，并且地磁場具有約50 4 丁的幅值。如果基于這樣的參考值確定所測量的磁場的值為地磁場，則在不計算偏移的情況下執(zhí)行方位計算。同時，如果確定所測量的磁場的值不是地磁場，則在3105中選擇用于計算偏移的數(shù)據(jù)。
[0061]亦即，如果確定中值濾波器單元6的輸出為地磁場，則在不更新新偏移的情況下執(zhí)行方位計算。另一方面，如果中值濾波器單元6的輸出不是地磁場，則偏移計算數(shù)據(jù)選擇單元8選擇用于計算偏移的數(shù)據(jù)，然后靈敏度和偏移校正計算單元9計算偏移。在該示例中，可以通過使用僅三個數(shù)據(jù)項來計算偏移。
[0062]然而，盡管在該示例中使用三個數(shù)據(jù)項來計算偏移，但在別的示例中可以使用三個或更多數(shù)據(jù)項以提高精度。
[0063]在一個示例中，在3106中，使用被選擇用于計算偏移的至少三個數(shù)據(jù)項來計算偏移。
[0064]在使用所選擇的至少三個數(shù)據(jù)項計算偏移之后，在3107中確定偏移的變化范圍。
[0065]作為確定的結(jié)果，如果偏移在可靠的水平內(nèi)，即在預設參考值的范圍內(nèi)，則應用該偏移并且用新值對其進行更新。如果偏移在參考值的范圍外，則不應用該偏移，并且在不更新偏移的情況下——即通過采用先前的偏移——來計算方位，如在3108至3110中那樣。
[0066]圖3是示出根據(jù)偏移的變化的所測量數(shù)據(jù)組的概念示圖。圖3示出了通過使用經(jīng)改變的偏移參考點所測量的數(shù)據(jù)。在該附圖中，符號八表示當所測量的磁場在地磁場的范圍內(nèi)時的偏移值，而符號8表不經(jīng)改變的偏移值。符號0和符號0表不主計算數(shù)據(jù),而符號2表示副計算數(shù)據(jù)。符號？表示由0、8和0形成的角，且角？在90。至180°的范圍內(nèi)。符號表示經(jīng)改變的偏移值8與所測量的數(shù)據(jù)組之間的距離，且該值為地磁場的值。在本發(fā)明中，經(jīng)改變的偏移值8可以使用0、0、2和I'來計算。在下文中，將參照附圖來描述選擇用于計算偏移的至少三個數(shù)據(jù)項的方法。
[0067]偏移計算數(shù)據(jù)選擇單元8使用兩個值——即在所測量數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù)項之間的距離方面具有最大差的值和具有第二大差的值一作為主計算數(shù)據(jù)項，并且使用這兩個值之間的至少一個數(shù)據(jù)項作為副計算數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)這一點，首先存儲一定數(shù)目的2軸或3軸數(shù)據(jù)項，并使用所存儲的多個數(shù)據(jù)項來實施以下等式組1的運算。
[0068]〔等式組1]
[0069]X財,=X 眶
[0070]=乂-巧-’
[0071]X卿=〈X順+^^)/2,
[0072]\外二
[0073]在該組等式中，乂.』.、?.和表示中值濾波器單元的輸出值，而X㈣和I表示平均值。輸出數(shù)據(jù)項按照X值的大小順序進行排列，并選擇最大值作為乂.且選擇最小值作為乂^。輸出數(shù)據(jù)項按照X值的大小的順序進行排序，并選擇最大值作為且選擇最小值作為1-。
[0074]如果乂―大于\砠，則兩個主計算數(shù)據(jù)項為乂.和乂―，并且副計算項為最接近X㈣的值。同時，如果X砠,小于\砠，則兩個主計算數(shù)據(jù)項為和并且副計算項為最接近
的值。
[0075]圖4是示出了通過使用所選擇的三個數(shù)據(jù)項來計算偏移的方法的概念示圖，并且將參照所示出的附圖詳細地描述通過使用所選擇的至少三個數(shù)據(jù)項來計算偏移的方法。
[0076]靈敏度和偏移校正計算單元9將如下兩個圓的交點中的遠離副計算數(shù)據(jù)的值設定為新偏移參考點:該兩個圓以兩個主計算數(shù)據(jù)項作為其圓心并且各自均具有半徑1~。
[0077]亦即，在附圖中，符號和符號0表示所選擇的主計算數(shù)據(jù)項，而符號2表示所選擇的副計算數(shù)據(jù)。由于經(jīng)改變的偏移參考點8與之間的距離和經(jīng)改變的偏移參考點8與0之間的距離均為I'(地磁場)，所以以為其圓心且半徑為I的圓和以0為其圓心且半徑為I的圓的交點￡11和￡12中的一個交點變?yōu)槠茀⒖键c。
[0078]如果(:的坐標被設定為\和\并且0的坐標被設定為\和\，8的坐標為和、，并且2的坐標為和\，則以下方程2和3在下面示出。
[0079]〔方程2]
[0080]久臂+^2=—
[0081][方程3]
[0082](^-^)^+(^-0?2 = 1-2
[0083]上述方程2和3為以和吟為變量的二次方程并且具有兩個根。因此，81和…為方程的根，并且在4和…中，距副計算數(shù)據(jù)2較遠的根——即4——變?yōu)樾缕茀⒖键c。
[0084]圖5是示出根據(jù)另一示例的方位計算裝置的框圖，并且圖6是用于描述根據(jù)圖5的偏移計算輔助方法的概念示圖。
[0085]參照圖5，方位計算裝置包括磁傳感器1、放大單元2 4/0轉(zhuǎn)換單元3、斬波控制單元4、磁場分離單元5、中值濾波器單元6、磁場檢查單元7、偏移計算數(shù)據(jù)選擇單元8、靈敏度和偏移校正計算單元9以及方位計算單元10。包括這些單元的配置與參照圖1所描述的方位計算裝置的示例中的配置相同。因此，為了簡明起見，將省略對其的詳細描述。
[0086]然而，圖5所示的方位計算裝置的示例還包括偏移計算輔助單元11。因此，可以通過以下來提高計算方位的響應速度:在使用幾何和概率方法計算偏移之前大致地改變參考點，然后再計算偏移。進而，響應于僅改變偏移值而未改變方位，可以在不計算新偏移的情況下計算出精確的方位。
[0087]如果確定當前測量的數(shù)據(jù)不是地磁場且先前的數(shù)據(jù)為地磁場，則偏移計算輔助單元11通過如下方式來計算偏移:從先前的偏移參考點減去當前數(shù)據(jù)與先前的數(shù)據(jù)之間的差，并將結(jié)果值設定為新偏移參考點。
[0088]亦即，參照圖6，如果當前測量的數(shù)據(jù)被表示為〈X。，義)且先前測量的數(shù)據(jù)被表示為？工(^;)，并且如果確定？工為地磁場而I不是地磁場，則通過使用式(1%) 2+(1-1)2%2，在從偏移參考點減去和(1-1)之后，并且將結(jié)果值用作新偏移參考點來計算偏移。值“3”為根據(jù)情況可變的值。
[0089]在該示例中，如果3被設定為零(0),則不斷執(zhí)行輔助偏移計算；如果3被設定為等于或大于地磁場匕)的兩倍的值，則僅在偏移出現(xiàn)迅速改變時執(zhí)行輔助偏移計算。
[0090]根據(jù)具有上述配置的方位計算裝置和上述方位計算方法的示例，通過獲取一定數(shù)目的數(shù)據(jù)項并通過幾何方法而不是常規(guī)的概率計算方法來計算偏移，可以減少存儲器的使用量，并且可以減少用于計算偏移及獲取數(shù)據(jù)的計算量。因此可以更快速地計算偏移。
[0091]另外，通過由中值濾波器單元移除噪聲分量，可以提高偏移計算中所用數(shù)據(jù)的可靠性，使得可以計算出精確的偏移值。此外，由于使用偏移計算輔助單元，因此通過在由幾何和概率方法計算偏移之前大致地改變參考點、然后計算偏移，可以提高計算方位的響應速度。在僅偏移值被改變而未改變方位的示例中，還可以在不計算新偏移的情況下計算出精確的方位。
[0092]本公開內(nèi)容中描述的示例還可以通過計算機可讀代碼、計算機指令等來實現(xiàn)，并且這樣的計算機可讀代碼或指令可以記錄在例如非暫態(tài)計算機可讀介質(zhì)的介質(zhì)上以控制計算機或計算系統(tǒng)中的至少一個處理元件。該介質(zhì)可以與允許計算機可讀代碼的存儲和/或傳輸?shù)娜魏谓橘|(zhì)/媒介相對應。計算機可讀代碼可以以各種方式記錄/轉(zhuǎn)移在介質(zhì)上，其中介質(zhì)的示例包括記錄介質(zhì)如磁存儲介質(zhì)(例如001、軟盤、硬盤等)和光記錄介質(zhì)(例如⑶以及傳輸介質(zhì)如因特網(wǎng)傳輸介質(zhì)。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，介質(zhì)可以是含有或攜載信號或信息的如此限定且可測量的結(jié)構(gòu)，例如攜載比特流的設備。介質(zhì)還可以為分布式網(wǎng)絡，使得計算機可讀代碼以分布式形式存儲/轉(zhuǎn)移和執(zhí)行。
[0093]本文所描述的裝置和單元可以使用硬件部件來實現(xiàn)。硬件部件可以包括例如控制器、傳感器、處理器、生成器、驅(qū)動器和其他等同電子部件。硬件部件可以通過使用一個或多個通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C來實現(xiàn)，該一個或多個通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C例如為處理器、控制器和算術(shù)邏輯單元、數(shù)字信號處理器、微計算機、現(xiàn)場可編程陣列、可編程邏輯單元、微處理器或能夠以所限定的方式響應并執(zhí)行指令的任何其他設備。硬件部件可以運行操作系統(tǒng)(03)和在03上運行的一個或多個軟件應用。硬件部件還可以響應于軟件的執(zhí)行而訪問、存儲、操控、處理和創(chuàng)建數(shù)據(jù)。為了簡單起見，對處理設備的描述使用單數(shù)形式；然而，本領域技術(shù)人員將會意識到的是，處理設備可以包括多個處理元件和多種類型的處理元件。例如，硬件部件可以包括多個處理器或包括處理器和控制器。另外，不同的處理配置是可能的，例如并行處理器。
[0094]盡管該公開包括特定示例，但對于本領域技術(shù)人員將明顯的是，可以在不背離權(quán)利要求及其等同例的精神和范圍的情況下，在這些示例中做出形式和細節(jié)的各種改變。本文所描述的示例僅以描述性意義被考慮，并非用于限制的目的?？梢哉J為每個示例中的特征或方面的描述適用于其他示例中的類似特征或方面。如果按照不同的順序執(zhí)行所描述的技術(shù)并且/或者如果所描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、設備或電路中的部件以不同方式組合和/或由其他部件或其等同物取代或增補，也實現(xiàn)適當?shù)慕Y(jié)果。因此，本公開的范圍并非由詳細描述來限定，而是由權(quán)利要求及其等同例來限定，并且權(quán)利要求及其等同例的范圍內(nèi)的所有變型被解釋為包含在本公開中。
【權(quán)利要求】
1.一種方位計算裝置，包括: 磁傳感器，配置成感測磁場； 數(shù)據(jù)選擇單元，配置成選擇偏移數(shù)據(jù)項； 偏移計算單元，配置成通過使用所選擇的偏移數(shù)據(jù)項的幾何方法來計算偏移；以及 方位計算單元，配置成通過使用所計算的偏移來計算方位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括: 中值濾波器單元，配置成從所述磁場移除噪聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述數(shù)據(jù)選擇單元被配置成選擇至少三個或更多數(shù)據(jù)項作為所選擇的偏移數(shù)據(jù)項。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述數(shù)據(jù)選擇單元被配置成:使用兩個值作為主計算數(shù)據(jù)項，所述兩個值為在所測量數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù)項之間的距離方面具有最大差的值和具有第二大差的值，并且使用所述兩個值之間的至少一個數(shù)據(jù)項作為副計算數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述偏移計算單元被配置成將兩個圓的交點中的遠離所述副計算數(shù)據(jù)的一個點設定為新偏移參考點，所述兩個圓以兩個主計算數(shù)據(jù)項為圓心并且各自具有半徑r。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括: 偏移計算輔助單元，配置成響應于當前測量的數(shù)據(jù)被確定為與地磁場不對應而先前的數(shù)據(jù)被確定為對應于所述地磁場，通過以下來計算所述偏移:從先前的偏移參考點減去當前測量的數(shù)據(jù)與先前的數(shù)據(jù)之間的差，并且將結(jié)果值設定為新偏移參考點。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括: 放大單元，配置成放大所述磁傳感器感測的磁場的電壓； 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，配置成將所放大的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值； 斬波控制單元，配置成減小所述電壓的偏移； 磁場分離單元，配置成將所述電壓分離成沿X軸、Y軸和Z軸的3軸磁場分量，并且將所分離的3軸磁場分量傳送到所述中值濾波器單元；以及 磁場檢查單兀，配置成確定所述磁場是否對應于所述地磁場，響應于確定所述磁場為所述地磁場而在不更新新偏移的情況下計算所述方位，并且響應于確定所述磁場不是所述地磁場而計算所述偏移。
8.一種方位計算方法，包括: 響應于輸出數(shù)據(jù)與地磁場不對應，選擇偏移數(shù)據(jù)； 通過以下來計算偏移:使用所選擇的偏移數(shù)據(jù)，確定所述偏移是否在偏移的變化范圍內(nèi)，響應于所述偏移在預設參考值的范圍內(nèi)而應用所述偏移，并且響應于所述偏移在所述參考值的范圍外而不應用所述偏移；以及 通過使用所計算的偏移來計算方位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在對所述偏移數(shù)據(jù)的選擇中，將兩個值用作主計算數(shù)據(jù)項，所述兩個值為在所測量數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù)項之間的距離方面具有最大差的值和具有第二大差的值，并且 將所述兩個值之間的至少一個數(shù)據(jù)項用作副計算數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在對所述偏移數(shù)據(jù)的選擇中，將依次輸入的數(shù)據(jù)項按照大小順序進行排列，并且選擇中間數(shù)據(jù)項以移除噪聲。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所選擇的偏移數(shù)據(jù)項為至少三個或更多數(shù)據(jù)項。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，對所述三個數(shù)據(jù)項的選擇包括: 存儲預定數(shù)目的2軸或3軸數(shù)據(jù)項； 通過使用所存儲的多個數(shù)據(jù)項進行以下等式I的運算來計算Xdiff和Ydiff ； 從所述Xdiff和所述Ydiff中選擇具有最大值和第二大值的兩個數(shù)據(jù)項并將所述兩個數(shù)據(jù)項選擇作為主計算數(shù)據(jù)項C和D ; 響應于所述Xdiff被選擇而選擇具有最接近Xavg的X值的數(shù)據(jù)，并且響應于所述Ydiff被選擇而選擇具有最接近Yavg的Y值的數(shù)據(jù)；以及 將被選擇為最接近所述Xavg或所述Yavg的所述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)選擇為副計算數(shù)據(jù)E，其中Xdiff 和 Ydiff、Xavg 和Yavg的計算依照以下等式1:
= X -X ■，
7Miff八 max 八 mm， V =Y -Y
1 diff1Inax 1IiiinJ
Xavg (Xmax+Xmin) /2，
Yavg= (Y-+Ymin)/2，(I) 其中，χ_、xmin> Ymax和Ymin為中值濾波器單元的輸出值，并且Xavg和Yavg為平均值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過使用所選擇的三個數(shù)據(jù)來計算所述偏移包括: 計算經(jīng)改變的偏移參考點B與所述主計算數(shù)據(jù)項C之間的距離r和所述經(jīng)改變的偏移參考點B與所述主計算數(shù)據(jù)項D之間的距離r ； 形成以所述主計算數(shù)據(jù)C為圓心且半徑為r的圓和以所述主計算數(shù)據(jù)D為圓心且半徑為r的圓，并且將所述圓的交點al和a2中的一個點設定為偏移參考點；以及 響應于所述主計算數(shù)據(jù)C的坐標為X1和Y1、所述主計算數(shù)據(jù)D的坐標為X2和Y2、經(jīng)改變的偏移參考點B的坐標為°X和°Y以及所述副計算數(shù)據(jù)E的坐標為X3和Y3,計算如下數(shù)據(jù)作為偏移，所述數(shù)據(jù)為從以下方程得到的方程的根al和a2中的與所述副計算數(shù)據(jù)E具有較遠距離的數(shù)據(jù):
(X1-0X)2+ (Y1-0Y)2 = r2，和
(X2-0X)2+ (Y2-0Y)2 = r2。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括:輔助偏移計算， 其中，在將當前測量的數(shù)據(jù)表示為C1 (Xc, Y。)并且將先前測量的數(shù)據(jù)表示為Pl (Xp, Yp)的情況下，響應于確定P1為地磁場而C1不是地磁場，通過如下方式來計算所述偏移:通過使用公式(X。')2+(Ye-Yp)2M2從所述偏移參考點減去(Χ「ΧΡ)和(Y。-')，然后將結(jié)果值設定為新偏移。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述輸出數(shù)據(jù)通過如下方式獲得:測量所述磁場；將所測量的磁場分離成X軸、Y軸和Z軸的3軸磁場；然后從所述3軸磁場移除噪聲。
16.—種根據(jù)地磁場來確定偏移的方法,所述方法包括: 利用磁傳感器測量磁場； 選擇用于計算偏移的偏移數(shù)據(jù)項；以及 通過將幾何方法應用于所選擇的偏移數(shù)據(jù)項來計算所述偏移。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括: 將所測量的磁場分離成沿兩個或更多個軸的分量以獲得采集數(shù)據(jù)組。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括: 通過選擇采集數(shù)據(jù)組中的中值或幅值基本上在中間的值來從所測量磁場的所述采集數(shù)據(jù)組移除噪聲，以形成測量數(shù)據(jù)組。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述選擇包括:選擇至少三個數(shù)據(jù)項，所述三個數(shù)據(jù)項包括在所測量數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù)項之間的距離方面具有最大差和第二大差的兩個值和在所述兩個值之間的值。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括:提供所計算的偏移以根據(jù)所測量的磁場來計算方位。
21.一種非暫態(tài)計算機記錄介質(zhì)，具有記錄在其上的使計算機執(zhí)行權(quán)利要求16所述的方法的指令。
【文檔編號】G01C17/30GK104344819SQ201410315264
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】金動昊, 曹基錫 申請人:美格納半導體有限公司