重力传感器的校准方法与流程

重力传感器的校准方法与流程

[0001] 本发明涉及一种校准方法，尤其涉及一种重力传感器的校准方法。

背景技术：

随着信息技术的发展，电子设备的功能不断增加，电子设备中所需的传感元件的数量也不断增加。 由于重力传感器可以确定电子设备的移动和旋转，因此它们已成为许多应用中不可或缺的传感组件。 然而，当重力传感器安装在电子设备上时，重力传感器的z轴与电子设备的z轴之间可能存在误差，导致感测结果不正确。 因此，如何消除重力传感器的z轴与电子设备的z轴之间的误差是电子设备设计中的重要问题。

技术实现要素：

本发明提供一种重力传感器的校准方法，使得校准后的重力坐标能够真实地代表电子设备的旋转状态和/或位移状态。

本发明的重力传感器的校准方法包括以下步骤。 获取重力传感器提供的初始重力坐标，该初始重力坐标是加载有重力传感器的电子设备平放在测试平台上时测得的。 将初始重力坐标基于z轴旋转第一角度，使得初始重力坐标在x轴和y轴上的分量之一为0，得到平面坐标。 以分量为0的x轴或y轴为基准，将平面坐标旋转第二角度，使得平面坐标在x轴或y轴上的另一个分量为0。存储第二角度，以供重力传感器在感测重力坐标时，根据第一角度和第二角度进行校准，得到校准后的重力坐标。

基于上述，本发明实施例的重力传感器的校准方法首先会计算重力传感器的坐标轴与电子设备的坐标轴之间的角度差，并旋转重力传感器的重力坐标。重力传感器根据上述角度差来获得校准后的重力坐标。 因此，校准后的重力坐标能够真实地表征电子设备的旋转状态和/或位移状态。

为使本发明的上述特征和优点能够更加明显易懂，下面给出实施例并结合附图进行详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例的电子设备的系统示意图；

图2a为本发明实施例的初始重力坐标标定示意图；

图2b为本发明实施例的重力坐标标定示意图；

图3a为本发明另一实施例的初始重力坐标标定示意图；

图3b为本发明另一实施例的重力坐标标定示意图；

如图。 图4为本发明实施例的重力传感器的校准方法的流程图。

详细方式

如图。 图1为本发明实施例的电子设备的系统示意图。 请参考图1。 1. 在本实施例中，电子装置100包括重力传感器110、驱动电路120、存储器130以及承载平台140。 承载平台140可以是电子装置100的背板、电路板或壳体。 但本发明实施例不限于此。

重力传感器110安装于承载平台140上，以提供重力坐标gxyz，重力坐标gxyz可用来计算电子装置100的旋转状态及/或位移状态。 在理想状态下，重力传感器110感测到的在水平静止平面上的重力坐标gxyz将仅具有z轴分量(即重力)。 然而，重力传感器110与承载平台140可能无法完美结合，且重力传感器110的座标轴与电子装置100的座标轴之间可能存在误差，导致除了z轴以外的组件。轴。 此时，驱动电路120会接收重力坐标gxyz，且在初始化期间，驱动电路120会计算重力传感器110的坐标轴与电子装置100的坐标轴之间的角度差。

接下来，驱动电路120将重力传感器110的坐标轴与电子设备100的坐标轴之间的角度差存储在存储器130中，然后基于重力传感器110的坐标轴之间的角度差进行校准。重力坐标gxyz和电子设备100的坐标轴110提供校准后的重力坐标agxyz。

综上所述，校准后的重力坐标agxyz已经消除了重力传感器110的坐标轴与电子设备100的坐标轴之间的误差。因此，校准后的重力坐标agxyz可以真实地表征旋转状态和/或位移。电子设备100的状态。 也就是说，当重力传感器110放置在水平静止平面上时，校准后的重力坐标agxyz仅具有z轴分量，而x轴和y轴分量为零。

图2a为本发明实施例的初始重力坐标标定的示意图。 请参考图1。 1和图1。 2a. 在本实施例中，在初始化期间，驱动电路120会获取重力传感器110所提供的一组初始重力坐标ogxyz，其中初始重力坐标ogxyz为配备有重力传感器110的电子装置100的平面。在测试平台（未显示）上测量。 优选地，测试平台是水平且固定的平面。 接下来，在获得一组重力坐标ogxyz后，驱动电路120将初始重力坐标ogxyz以z轴为基准向yz平面旋转第一角度θ11，以得到平面坐标mgyz，即x轴。分量为0。

进一步地，基于初始重力坐标ogxyz的z轴旋转的第一旋转矩阵满足以下方程

其中，θ11为第一角度，gx、gy和gz分别为初始重力坐标ogxyz在x轴、y轴和z轴上的三个分量，gy'和gz'为初始重力坐标ogxyz在x轴、y轴和z轴上的两个分量。分别为平面坐标mgyz。 并且，基于第一角度θ11操作的第一旋转矩阵(1)将被存储在存储器130中。

然后，驱动电路120将平面坐标mgyz以x轴为基准向z轴旋转第二角度θ12，得到z轴分量为1(即1g)的校准初始重力。 x轴和y轴分量均为0坐标。进一步地，基于x轴旋转平面坐标mgyz的第二旋转矩阵满足以下方程

其中，θ12为第二角度，gz”为z轴分量，值为1g。 并且，基于第二角度θ12的第二旋转矩阵(2)将被存储在存储器130中。

图2b是根据本发明实施例的操作时校准重力坐标的示意图。 操作时段是指电子设备​​100处于使用或操作状态的时间。 请参考图1、图2a和图2b。 在本实施例中，在工作时，重力传感器110会感测重力坐标，驱动电路120会依次利用第一旋转矩阵(1)和第二旋转矩阵(2)来校准重力坐标。 进一步地，在获得重力坐标后，将利用第一角度θ11进行旋转以获得中间重力坐标。 然后，利用第二角度θ12进行旋转，得到标定重力坐标。也就是说，将旋转后的重力坐标与第一旋转矩阵(1)和第二旋转矩阵进行矩阵相乘，即可得到标定重力坐标。 （2）。 计算方法可以参考下式

其中，pg1x、pg1y、pg1z分别为重力坐标在x轴、y轴、z轴上的三个分量，ag1x、ag1y、pg1z为标定后的重力坐标在x轴上的三个分量、 y 轴和 z 轴分别。 部分。

综上所述，当电子装置100平放在水平静止平面上时，重力传感器110的重力坐标gxyz上仅存在1g的z轴分量gz。因此，在初始化期间，驱动电路120可以基于初始重力坐标ogxyz。 计算重力传感器110与电子设备100的坐标轴之间的第一夹角θ11和第二夹角θ12，然后引入第一旋转矩阵(1)和第二旋转矩阵(2)。 然后，还利用第一旋转矩阵（1）和第二旋转矩阵（2）对重力坐标进行矩阵乘法，得到校准后的重力坐标。 因此，重力传感器110的坐标轴与电子设备100的坐标轴之间存在的误差可以通过第一旋转矩阵（1）和第二旋转矩阵（2）来消除。

图3a为本发明另一实施例的初始重力坐标标定的示意图。 请参考图1和图3a。 在本实施例中，在初始化期间，驱动电路120会取得重力传感器110所提供的一组初始重力坐标ogxyz，其中将配备有重力传感器110的电子装置100平放在测试平台上((接下来，当驱动电路120测量出一组重力坐标ogxyz后，驱动电路120将初始重力坐标ogxyz以z轴为基准，相对于xz平面旋转第一角度θ21，以得到平面坐标。 mgxz，即y轴分量为0。

进一步地，基于初始重力坐标ogxyz的z轴旋转的第一旋转矩阵满足以下方程

其中，θ21为第一角度，gx、gy和gz分别为初始重力坐标ogxyz在x轴、y轴和z轴上的三个分量，gx'和gz'为初始重力坐标ogxyz在x轴、y轴和z轴上的两个分量。分别为平面坐标mgxz。 并且，基于第一角度θ21操作的第一旋转矩阵(3)将被存储在存储器130中。

然后，驱动电路120将平面坐标mgxz以y轴为基准向z轴旋转第二角度θ22，得到z轴分量为1(即1g)的校准初始重力。 x轴和y轴分量均为0坐标。进一步地，基于y轴旋转平面坐标mgyz的第二旋转矩阵满足以下方程

其中，θ22为第二角度，gz”为z轴分量，值为1g。 并且，基于第二角度θ22的第二旋转矩阵(4)将被存储在存储器130中。

图3b为本发明另一实施例的工作时校准重力坐标的示意图。 操作时段是指电子设备​​100处于使用或操作状态的时间。 请参考图1。 1、图。 参见图3a和图3a。 3b. 在本实施例中，在操作时，重力传感器110会感测重力坐标，而驱动电路120会依序利用第一角度θ21与第二角度θ22来校正重力坐标。 。 进一步地，在获得重力坐标后，首先利用第一角度θ21进行旋转，得到中间重力坐标。然后利用第二角度θ22进行旋转，得到校准后的重力坐标。 计算方法可以参考下式

其中，pg2x、pg2y、pg2z分别为重力坐标在x轴、y轴、z轴上的三个分量，ag2x、ag2y、pg2z为校准后的重力坐标在x轴上的三个分量、 y 轴和 z 轴分别。 部分。

综上所述，当电子装置100平放在水平静止平面上时，重力传感器110的重力坐标gxyz上仅存在1g的z轴分量gz。因此，在初始化期间，驱动电路120可以基于初始重力坐标ogxyz。 计算重力传感器110的坐标轴与电子设备100的坐标轴之间的第一角度θ21和第二角度θ22，然后引入第一旋转矩阵(3)和第二旋转矩阵(4)。 然后，还利用第一旋转矩阵（3）和第二旋转矩阵（4）对重力坐标进行矩阵乘法，得到校准后的重力坐标。 因此，可以通过旋转坐标来消除重力传感器110的坐标轴与电子设备100的坐标轴之间存在的误差。

如图。 图4为本发明实施例的重力传感器的校准方法的流程图。 请参阅图4，本实施例中，重力传感器的校准方法包括以下步骤。 在步骤s410中，在初始化期间，获取重力传感器提供的初始重力坐标，该初始重力坐标是在携带重力传感器的电子设备平放在测试平台上时测量得到的。 在步骤s420中，将初始重力坐标基于z轴旋转第一角度，使得初始重力坐标在x轴和y轴之一上的分量为0，得到平面坐标。 在步骤s430中，存储第一角度。 在步骤s440中，将平面坐标以分量为0的x轴或y轴为基准旋转第二角度，使得平面坐标在x轴或y轴上的另一个分量为0。在步骤s450中，存储第二角度。 在步骤s460中，重力传感器在感测重力坐标时根据第一角度和第二角度对重力传感器进行校准，以获得校准后的重力坐标。 步骤s410、s420、s430、s440、s450和s460的顺序是为了说明，本发明实施例不限于此。 另外，步骤s410、s420、s430、s440、s450和s460的具体可以参见图1所示的实施例，在此不再赘述。 1、图。 2a，图。 2b，图。 参见图3a和图3a。 3b，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例的重力传感器的校准方法会首先计算重力传感器的坐标轴与电子设备的坐标轴之间的角度差，并旋转重力传感器的重力坐标。传感器根据上述角度差来获得校准到的重力坐标。 因此，校准后的重力坐标能够真实地表征电子设备的旋转状态和/或位移状态。

以上虽然通过实施例揭示了本发明，但并不构成对本发明的限制。 任何本领域的技术人员都可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的构思和范围。 因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特点：

技术概要

一种重力传感器的标定方法。 该方法包括以下步骤。 获取重力传感器提供的初始重力坐标，该初始重力坐标是加载有重力传感器的电子设备平放在测试平台上时测得的。 将初始重力坐标基于Z轴旋转第一角度，使得初始重力坐标在X轴和Y轴上的分量之一为0，得到平面坐标。 将平面坐标以分量为0的X轴或Y轴为基准旋转第二角度，使得平面坐标在X轴或Y轴上的另一个分量为0。存储第二角度，以供重力传感器在感测重力坐标时，根据第一角度和第二角度进行校准，得到校准后的重力坐标。

技术研发人员：冯胜宇； 陈瑞和; 林柏涵

受保护的技术用户：和硕联合技术有限公司

技术研发日：2018.05.14

技术公告日期：2019.03.26