磁力計∞形のキャリブレーション

3軸電子コンパスを使用する携帯電話およびその他のデバイスでは、∞/ 8 / S形の動きを使用して、これらのビデオに示すように磁力計を較正します。

なぜこの動きが実行されるのか、理論は何なのか、それを実装するためのCコードの例を挙げることができますか？

あなたは、より多くの情報を含む私の別の同様の質問を通過しなければなりません。

この特定の質問に関する追加情報：プラットフォームは、AVR Studio 5を使用した8ビットAtMega32です。

今まで試してみました：形状を作る磁力計のベクトル値の2で平均を除算してみました。考えることはオフセットの計算に役立つかもしれません。形状の2つの同一の部分/側面が、地球の磁場を相殺し、オフセット値を与える方法を考えています。私は間違っているかもしれません。しかし、特に形状ベースのキャリブレーションでは、これが私が現在いる場所です。キャリブレーションはこのように機能すると思います。アイデアは、それがこのようにうまくいくかどうかを調べることです？

オフセットを計算し、後でそれらをRaw磁気3Dベクトルから単純に差し引くことができるコードを確認します。私は完全に間違っている可能性があり、それがどのように機能するのか説明がありません。ビデオと球体上にプロットされたデータを見て、どういうわけか私の思考が加速し、方程式の形でその思考を使用しました。B）

コード：

Read_accl();およびRead_magnato(1);機能は、センサデータを読んでいます。コードが自明であることを願っています。賢明なPPLがこれをはるかに良い方法で使用することを願っています。：\

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;

                } 
    }   
} 

これらのオフセットを取得した後、次のように使用しました。

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 ;
...
}

私が示したように。

8 / S形状のパターンは、携帯電話やその他のデバイスの磁力計の較正に使用されます。

バックグラウンド

典型的な携帯電話時代の磁力計は、次のような3つの直交軸に沿って磁場強度を測定します。

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

によって与えられる場の大きさで、

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

および各軸からの回転角

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

較正

地球の形成場は比較的一定であるため、磁力計で測定される磁場の大きさも、センサーの向きに関係なく一定である必要があります。すなわち、センサーを回転させて3Dで、m y、およびm zをプロットする場合、パスは一定の半径の球の表面をプロットする必要があります。$m_x$$m_y$$m_z$

理想的には次のように見えるはずです：

ただし、硬い鉄と柔らかい鉄の効果およびその他の歪みのため、変形した球のように見えます。

これは、センサーで測定される磁場の大きさが向きによって変化するためです。結果は、上記の式に従って計算されたときの磁場の方向が真の方向と異なることです。

方向に関係なく大きさが一定になるように、3つの軸の各読み取り値を調整するために、キャリブレーションを実行する必要があります。LSM303のアプリケーションノートでは、これを実行する方法の詳細な手順がたくさんあります。

それでは、図8のパターンはどうでしょう！？

図8のパターンを実行すると、上の変形した球体の一部が「トレース」されます。得られた座標から、球体の変形を推定し、較正係数を取得できます。良いパターンとは、最大範囲の方向をトレースするため、真の一定の大きさからの最大偏差を推定するパターンです。

変形した球体の形状を推定するには、最小二乗楕​​円近似を使用できます。LSM303アプリケーションノートにもこれに関する情報があります。

基本的なキャリブレーションの簡単な方法

アプリノートによると、ソフトアイアンの歪みがないと仮定した場合、変形した球体は傾斜しません。したがって、基本的なキャリブレーションの簡単な方法が可能です。

• 各軸の最大値と最小値を見つけ、1/2の範囲とゼロ点を取得します

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

$z_k = \max(m_k) - r_k$

• 各軸測定のシフトとスケーリング

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

• を使用することを除いて、以前と同様に値を計算します$m_k'$

これは、ここにあるコードに基づいています。

最小二乗法を使用して解く

最小二乗法を使用して解くためのMATLABコードを以下に示します。コードはmag、列がxyz値である変数を想定しています。

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));

図8の動的なキャリブレーションを行うには、新しい読み取りごとに最小二乗ルーチンを実行し、オフセット係数とスケール係数が安定したら終了します。

地球の磁場

通常、地球の磁場は地表と平行ではなく、大きな下向き成分が存在する場合があります。