자력계 ∞ 모양 교정

3 축 전자 나침반을 사용하는 휴대폰 및 기타 장치에서는 ∞ / 8 / S 모양의 움직임 이이 비디오에 표시된대로 자력계를 교정하는 데 사용됩니다 .

이 동작이 수행되는 이유는 무엇이며 이론은 무엇이며이를 구현하기 위해 C 코드 예제를 제공 할 수 있습니까?

더 많은 정보가 포함 된 비슷한 질문 을 거쳐야합니다 .

이 특정 질문에 대한 추가 정보 : 플랫폼은 AVR Studio 5를 사용하는 8 비트 AtMega32입니다.

지금까지 시도했습니다 : 모양을 만드는 자력계의 벡터 값 중 2 개로 평균을 나눕니다 . 사고는 오프셋 계산에 도움이 될 수 있습니다. 모양의 동일한 두 부분 /면이 어떻게 지구 자기장을 상쇄하고 오프셋 값을 제공하는지 생각합니다. 제가 틀렸을 수 있습니다. 그러나 특히 형상 기반 보정의 경우 현재 위치입니다. 교정이 이런 식으로 작동한다고 생각합니다. 아이디어는 그것이 이런 식으로 작동하는지 알아내는 것입니다.

오프셋을 계산하고 나중에 Raw magnetic 3D 벡터에서 오프셋을 빼는 코드를 확인하십시오. 나는 완전히 틀렸고 그것이 어떻게 작동하는지에 대한 설명이 없습니다. 비디오와 데이터가 구체에 그려진 후 어떻게 든 내 생각을 가속화했으며 그 생각을 방정식의 형태로 사용했습니다. 비)

암호:

Read_accl();및 Read_magnato(1);기능은 센서 데이터를 판독한다. 코드가 자명하기를 바랍니다. 현명한 ppl을 기대하면 훨씬 더 나은 방법으로 이것을 사용할 것입니다. : \

void InfinityShapedCallibration()
{
    unsigned char ProcessStarted = 0;
    unsigned long cnt = 0; 

    while (1)
    {

            Read_accl();

            // Keep reading Acc data
            // Detect Horizontal position
            // Detect Upside down position
            // Then detect the Horizontal position again.
            // Meanwhile an infinity shaped movement will be created.
            // Sum up all the data, divide by the count, divide by 2 .
            // !We've offsets.          

                if (ProcessStarted!=3)
                {
                //
                    //USART_Transmit_String("\r");
                    //rprintfFloat(4, g_structAccelerometerData.accx_RAW);
                    //USART_Transmit_String(",");
                    //rprintfFloat(4, g_structAccelerometerData.accy_RAW);
                    //USART_Transmit_String(",");
                    //rprintfFloat(4, g_structAccelerometerData.accz_RAW);

                }


            if (
             abs( g_structAccelerometerData.accx_RAW) < 100 
            && abs(g_structAccelerometerData.accy_RAW) < 100 
            && g_structAccelerometerData.accz_RAW < -350 
            && ProcessStarted != 2 && ProcessStarted != 3 && ProcessStarted != 1 )
            {
                ProcessStarted = 1; 
            }   

            if (ProcessStarted==1)
            { 

            Read_magnato(1);

                structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_X += g_structMegnetometerData.magx_RAW;
                structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Y += g_structMegnetometerData.magy_RAW;
                structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Z += g_structMegnetometerData.magz_RAW;

                cnt++;

            }               
                if ( g_structAccelerometerData.accz_RAW > 350 
                && ProcessStarted==1)
                {
                    ProcessStarted = 2; 
                }

                if ( g_structAccelerometerData.accz_RAW < -350 
                && ProcessStarted == 2 )
                {
                    ProcessStarted=3; 
                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_X /= cnt;
                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_X /= 2;

                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Y /= cnt;
                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Y /= 2;

                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Z /= cnt;
                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Z /= 2;  

                    UpdateOFFSETDATAinEEPROM();  

                    break;

                } 
    }   
} 

이 오프셋을 얻은 후 다음과 같이 사용했습니다.

void main()
{
...

Read_magnato(1);
        g_structMegnetometerData.magx_RAW -= structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_X ;
        g_structMegnetometerData.magy_RAW -= structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Y ;
        g_structMegnetometerData.magz_RAW -= structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Z ;
...
}

내가 말했듯이.

8 / S 모양의 패턴은 휴대폰 및 기타 장치에서 자력계를 교정하는 데 사용됩니다.

배경

일반적인 휴대폰 시대의 자력계는 다음과 같은 세 개의 직교 축을 따라 자기장 강도를 측정합니다.

$\textbf{m} = m_x\boldsymbol{\hat{\imath}} + m_y\boldsymbol{\hat{\jmath}} + m_z\boldsymbol{\hat{k}}$

주어진 필드의 크기로

$\|\textbf{m}\| = \sqrt{m_x^2 +m_y^2 + m_z^2}$

각 축의 회전 각도는

$\theta_k = \cos^{-1} \frac{m_k}{ \| \textbf{m} \| }, \text{ where } k \in [x,y,z]$

구경 측정

지구의 magenetic field가 비교적 일정하기 때문에, 자력계에 의해 측정 된 as field의 크기 는 센서의 방향에 관계없이 일정해야합니다 . 즉, 센서를 회전시켜 3D로 , 및 를 플롯하는 경우 경로는 반경이 일정한 구의 표면을 합니다.$m_x$$m_y$$m_z$

이상적으로는 다음과 같이 보일 것입니다.

그러나 단단하고 부드러운 철 효과와 기타 왜곡으로 인해 변형 된 구처럼 보입니다.

센서에 의해 측정 된 자기장의 크기가 방향에 따라 변하기 때문입니다. 결과는 상기 식에 따라 계산 될 때 자기장의 방향이 실제 방향과 다르다는 것이다.

방향에 관계없이 크기가 일정하도록 3 축 판독 값 각각을 조정하려면 교정을 수행해야합니다. 변형 된 구가 완벽한 구로 뒤틀려 야한다고 생각할 수 있습니다. LSM303의 애플리케이션 노트에서는이를 수행하는 방법에 대한 자세한 내용은 많이 있습니다.

그렇다면 그림 8 패턴은 어떻습니까!?

그림 8 패턴을 수행하면 변형 된 구의 일부가 '추적됩니다'. 얻어진 좌표로부터 구의 변형을 추정 할 수 있고, 교정 계수를 얻을 수있다. 좋은 패턴은 가장 넓은 범위의 오리엔테이션을 추적하므로 실제 일정한 크기와의 최대 편차를 추정합니다.

변형 된 구의 모양을 추정하기 위해 최소 제곱 타원 피팅을 사용할 수 있습니다. LSM303 애플리케이션 노트에도 이에 대한 정보가 있습니다.

기본 보정을위한 간단한 방법

앱 노트에 따르면 연철 왜곡이 없다고 가정하면 변형 된 구가 기울어지지 않습니다. 따라서 간단한 기본 보정 방법이 가능할 수 있습니다.

• 각 축의 최대 값과 최소값을 찾아 1/2 범위와 영점을 얻습니다.

$r_k = \tfrac{1}{2} (\max(m_k) - \min(m_k))$

$z_k = \max(m_k) - r_k$

• 각 축 측정을 이동 및 스케일

$m_k' = \frac{m_k - z_k}{r_k}$

• 사용하지 이전과 같이 값을 계산하십시오.$m_k'$

이것은 여기에 있는 코드를 기반으로합니다 .

최소 제곱을 사용하여 풀기

최소 제곱을 사용하여 해결하기위한 MATLAB 코드는 다음과 같습니다. 코드는 mag열이 xyz 값인 변수를 가정 합니다.

H = [mag(:,1), mag(:,2), mag(:,3), - mag(:,2).^2, - mag(:,3).^2, ones(size(mag(:,1)))];
w = mag(:,1).^2;
X = (H'*H)\H'*w;
offX = X(1)/2;
offY = X(2)/(2*X(4));
offZ = X(3)/(2*X(5));
temp = X(6) + offX^2 + X(4)*offY^2 + X(5)*offZ^2;
scaleX = sqrt(temp);
scaleY = sqrt(temp / X(4));
scaleZ= sqrt(temp / X(5));

동적 그림 8 교정을 수행하려면 오프셋 및 스케일 팩터가 안정화 될 때마다 새 판독 값마다 최소 제곱 루틴을 실행하고 종료 할 수 있습니다.

지구 자기장

지구의 자기장은 일반적으로 표면과 평행 하지 않으며 아래로 큰 구성 요소가있을 수 있습니다.