專利名稱：用于補(bǔ)償加速度傳感器的方法和電子儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于補(bǔ)償加速度傳感器的方法和一種電子儀器。
背景技術(shù)：
這樣的方法是普遍公知的。例如由文獻(xiàn)DE 10 2007 002 835 Al已知一種用于校準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)率傳感裝置的方法，在該方法中利用加速度傳感裝置的傾斜信息進(jìn)行校準(zhǔn)。另外，一旦檢測(cè)到靜止位置，則加速度傳感裝置將一個(gè)使校準(zhǔn)初始化的零信號(hào)發(fā)送給轉(zhuǎn)動(dòng)率傳感裝置，從而總是僅在靜止位置中執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)率傳感裝置校準(zhǔn)。但是這種方法不適用于通過(guò)測(cè)量在便攜式儀器的靜止?fàn)顟B(tài)或“ lg”狀態(tài)中的重力加速度來(lái)校準(zhǔn)便攜式儀器中的加速度傳感器，因?yàn)樵谶@里除了檢測(cè)靜止?fàn)顟B(tài)(檢測(cè)與重力加速度疊加的加速度的缺失)以外，還必需將靜止?fàn)顟B(tài)與“自由下落”區(qū)分開，因?yàn)樵凇白杂上侣洹敝袃H通過(guò)加速度傳感器不能測(cè)量重力加速度。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的方法和電子儀器與現(xiàn)有技術(shù)相比具有優(yōu)點(diǎn)，即能以相對(duì)簡(jiǎn)單的、節(jié)省能量的和有效的方式和方法檢測(cè)靜止?fàn)顟B(tài)的存在，因此僅當(dāng)存在這種靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)才執(zhí)行加速度傳感器的補(bǔ)償。本發(fā)明意義上的靜止?fàn)顟B(tài)(現(xiàn)在也稱為“l(fā)g”狀態(tài))尤其是這樣一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中基本上僅地心引力(“l(fā)g”加速度，其中“g”表示重力加速度)起到加速力的作用并且不存在“自由下落”。例如其中設(shè)置有要校準(zhǔn)的加速度傳感器的便攜式儀器不可運(yùn)動(dòng)地位于支承面、例如臺(tái)面板上。其優(yōu)點(diǎn)是，僅僅在靜止?fàn)顟B(tài)中并且尤其不在存在其它占優(yōu)勢(shì)的加速力期間執(zhí)行加速度傳感器的補(bǔ)償，因?yàn)橹挥性谶@種情況下才能實(shí)現(xiàn)重力加速度的精確測(cè)量。在此，尤其通過(guò)測(cè)量已知的重力加速度來(lái)補(bǔ)償或校準(zhǔn)加速度傳感器。因此以有利的方式不僅能夠補(bǔ)償已經(jīng)預(yù)校準(zhǔn)的加速度傳感器，而且能夠補(bǔ)償還未校準(zhǔn)的加速度傳感器。這例如能夠在使用其中集成有加速度傳感器的儀器期間實(shí)現(xiàn)加速度傳感器的(再和/或重新)校準(zhǔn)。這尤其在配有加速度傳感器的“消費(fèi)產(chǎn)品”如移動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)、膝上型電腦、筆記本電腦、PDA(個(gè)人數(shù)字助手)、GPS-手持儀器、游戲機(jī)、用于游戲機(jī)/計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備(鼠標(biāo)、操縱桿、游戲控制器)和類似儀器中是特別有利的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)按照本發(fā)明的方法可以省去費(fèi)事的且成本昂貴的在制造期間或緊接著在制造儀器以后(預(yù))校準(zhǔn)加速度傳感器。此外，加速度傳感器尤其是三通道加速度傳感器，即，沿著三個(gè)空間方向X、Y、 Z是靈敏的。變換地，加速度傳感器包括三個(gè)單個(gè)的單通道的加速度傳感器單元，這些加速度傳感器單元這樣地定向，使得沿著三個(gè)空間方向之一的加速度由這些加速度傳感器單元之一檢測(cè)。該加速度傳感器優(yōu)選包括微機(jī)械的加速度傳感器。微機(jī)械的加速度傳感器優(yōu)選包括可相對(duì)于襯底運(yùn)動(dòng)地懸掛的振動(dòng)質(zhì)量，該振動(dòng)質(zhì)量相對(duì)于襯底的偏轉(zhuǎn)由于通過(guò)外部加速力引起的慣性力被電容式地(例如利用指形電極和/或電容板結(jié)構(gòu))測(cè)量。加速度傳感器的補(bǔ)償尤其用于，對(duì)于三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向確定并且必要時(shí)補(bǔ)償由制造引起的偏置和傳感器敏感度。
本發(fā)明的有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)和改進(jìn)方案可由從屬權(quán)利要求以及借助于附圖的描述給
出、按照一種優(yōu)選實(shí)施形式規(guī)定，在第六方法步驟的第一分步驟中對(duì)于三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向分別根據(jù)各個(gè)加速度值確定平均值，其中優(yōu)選利用最小二乘法(least squares-method)求得平均值，在第六方法步驟的第二步驟中基于平均值執(zhí)行加速度傳感器的補(bǔ)償。因此以有利的方式執(zhí)行加速度傳感器的預(yù)校準(zhǔn)(或粗略補(bǔ)償)。通過(guò)這種方式保證，用于加速度傳感器的再校準(zhǔn)(例如為了精細(xì)補(bǔ)償)的接下來(lái)的尤其迭代的方法步驟收斂并因此明顯提高補(bǔ)償?shù)木?。此外減少計(jì)算費(fèi)用、即，減少必需的迭代步驟數(shù)量并因此也減少用于接下來(lái)的方法步驟的時(shí)間耗費(fèi)?；谇蟮玫钠骄祪?yōu)選對(duì)于每個(gè)空間方向求得實(shí)際的偏置值和傳感器敏感度并由此執(zhí)行加速度值的預(yù)校準(zhǔn)。按照一種優(yōu)選的實(shí)施形式規(guī)定，在第六方法步驟的第三分步驟中利用迭代逼近法執(zhí)行加速度傳感器的補(bǔ)償，其中優(yōu)選根據(jù)加速度值和/或根據(jù)另外的加速度值執(zhí)行迭代的逼近法。因此以有利的方式通過(guò)迭代的逼近法連續(xù)地提高補(bǔ)償精度。在此迭代的逼近法優(yōu)選包括卡爾曼濾波器、牛頓逼近法的形式和/或最小二乘法。在此利用迭代逼近法使偏置值和傳感器敏感度連續(xù)地對(duì)于每個(gè)空間方向逼近加速度傳感器的實(shí)際偏置值和傳感器敏感度。按照一種優(yōu)選的實(shí)施形式規(guī)定，在第六方法步驟的第四分步驟中執(zhí)行監(jiān)控方法， 在該監(jiān)控方法中根據(jù)三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向的至少一個(gè)另外的加速度值計(jì)算平方和并且在該監(jiān)控方法中將平方和與第三閾值進(jìn)行比較。因此以有利的方式確定補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量，由此根據(jù)平方和與第三閾值之間的比較決定，為了改善補(bǔ)償是否需要進(jìn)一步的迭代步驟，或者是否可以在這個(gè)位置結(jié)束補(bǔ)償方法(當(dāng)補(bǔ)償質(zhì)量足夠好時(shí))。按照一種優(yōu)選的實(shí)施形式規(guī)定，這樣長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)重復(fù)第三和第四分步驟，直到在第四分步驟中平方和小于第三閾值，和/或在第四分步驟中將平方和與第四閾值進(jìn)行比較，其中當(dāng)平方和大于第四閾值時(shí)，優(yōu)選通過(guò)第一方法步驟重新啟動(dòng)本方法。以有利的方式通過(guò)比較平方和與第四閾值給出一種可能性，當(dāng)檢測(cè)到太差的補(bǔ)償質(zhì)量時(shí)，完全重新啟動(dòng)按照本發(fā)明的方法(這意味著，取消所有直到目前求得的偏置值和傳感器敏感度)。因此以有利的方式也重新執(zhí)行預(yù)校準(zhǔn)或粗略補(bǔ)償。按照一種優(yōu)選的實(shí)施形式規(guī)定，在第二方法步驟中對(duì)于三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向不僅確定各個(gè)加速度值中的最大值而且確定各個(gè)加速度值中的最小值，其中對(duì)于三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向分別作為相應(yīng)空間方向的各最小值與各最大值的差值確定比較值。比較值能夠以這種方式特別簡(jiǎn)單地被求得，同時(shí)也是用于確定沿著各空間方向的動(dòng)態(tài)性的可靠尺度。這種功能性尤其能夠相對(duì)容易地、結(jié)構(gòu)空間緊湊地且能量高效地在硬件和/或軟件中執(zhí)行。特別優(yōu)選地規(guī)定，每個(gè)空間方向、即，尤其X-，Y-和Z-空間方向的加速度值存儲(chǔ)在自身的FIFO存儲(chǔ)器(先進(jìn)-先出存儲(chǔ)器)中，S卩，許多X-運(yùn)動(dòng)值存儲(chǔ)在 X-FIFO存儲(chǔ)器中，許多Y-運(yùn)動(dòng)值存儲(chǔ)在Y-FIFO存儲(chǔ)器中，許多Z-運(yùn)動(dòng)值存儲(chǔ)在Z-FIFO存儲(chǔ)器中。接著在每個(gè)FIFO存儲(chǔ)器中確定最大值以及最小值并接著對(duì)于三個(gè)空間方向X，Y 和Z中的每個(gè)空間方向確定最大值與最小值之間的各個(gè)差值，由此產(chǎn)生X比較值、Y比較值和Z比較值。接著將這三個(gè)比較值單個(gè)地與一個(gè)共同的第一閾值比較或者變換地與每個(gè)空間方向自身的第一閾值比較。如果每個(gè)比較值低于該第一閾值或者說(shuō)各個(gè)比較值低于每個(gè)第一閾值時(shí)，保證加速度傳感器沒有這樣處于大的外部加速力下以至于不可能進(jìn)行重力加速度測(cè)量。因此只要在第五方法步驟中確定沒有出現(xiàn)“自由下落”，則執(zhí)行加速度傳感器的補(bǔ)償。按照一種優(yōu)選的實(shí)施形式規(guī)定，在第四方法步驟中作為三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向的各一個(gè)加速度值的總和計(jì)算所述總和值和/或在第四方法步驟中對(duì)于三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向由各個(gè)加速度值形成平均加速度值，其中作為三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向的各個(gè)平均加速度值的總和計(jì)算總和值。在第四方法步驟中尤其作為數(shù)值總和根據(jù)每個(gè)空間方向的至少一個(gè)加速度值計(jì)算總和值。在自由下落狀態(tài)中只減小的加速力起作用，由此僅僅利用第三方法步驟不能將靜止?fàn)顟B(tài)與“自由下落”區(qū)分開?，F(xiàn)在借助于第五方法步驟以有利的方式將靜止?fàn)顟B(tài)與“自由下落”的狀態(tài)區(qū)分開，因?yàn)樵谧杂上侣涞那闆r下各個(gè)加速度值的數(shù)值總和低于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，由此通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇第二閾值能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)分。 通過(guò)根據(jù)平均加速度值形成總和值，現(xiàn)在以有利的方式以簡(jiǎn)單的方式提高在區(qū)分靜止?fàn)顟B(tài)與“自由下落”時(shí)的可靠性和精度。按照一種優(yōu)選的實(shí)施形式規(guī)定，在第一方法步驟中將對(duì)于每個(gè)空間方向求得的加速度值和/或另外的加速度值與之前求得的加速度值進(jìn)行比較，其中優(yōu)選將新求得的加速度值和/或另外的加速度值以及之前已經(jīng)求得的加速度值分別圓整，并且尤其當(dāng)已圓整的新求得的加速度值和/或另外的加速度值基本上與已圓整的之前求得的加速度值相當(dāng)時(shí)和/或當(dāng)存在確定數(shù)量的與已圓整的新求得的加速度值和/或另外的加速度值相當(dāng)?shù)囊褕A整的之前求得的加速度值時(shí)，取消新求得的加速度值和/或另外的加速度值。因此以有利的方式確定，新求得的加速度值是否位于已經(jīng)通過(guò)之前已經(jīng)求得的加速度值占據(jù)的“群集 (Cluster)”中。換言之檢驗(yàn)是否在之前求得的加速度值中已經(jīng)存在近似的加速度值。通過(guò)這種方式防止，只使用相同或近似的加速度值來(lái)重復(fù)補(bǔ)償加速度傳感器，因?yàn)檫@種補(bǔ)償不會(huì)導(dǎo)致所期望的補(bǔ)償質(zhì)量。新求得的加速度值優(yōu)選以確定的精度圓整，例如加速度值被 2的冪除，并且與同樣圓整的之前已經(jīng)求得的加速度值進(jìn)行比較。上述的基于二的冪的圓整尤其能夠相對(duì)簡(jiǎn)單地在硬件中執(zhí)行。接著只有當(dāng)新求得的加速度值位于未被占據(jù)的“群集”中和/或在相應(yīng)的“群集”中只有確定數(shù)量的之前已經(jīng)求得的加速度值時(shí)，才繼續(xù)使用新求得的加速度值。類似地同樣圓整新求得的另外的加速度值并且與之前已經(jīng)求得的且圓整的加速度值和/或另外的加速度值進(jìn)行比較。通過(guò)這種方式同樣防止，只使用相同或近似的另外的加速度值來(lái)重復(fù)補(bǔ)償加速度傳感器，因?yàn)檫@種補(bǔ)償同樣不會(huì)導(dǎo)致所期望的補(bǔ)償質(zhì)量。本發(fā)明的另一內(nèi)容是一個(gè)電子儀器，具有加速度傳感器和分析處理單元，其中加速度傳感器被配置用于沿著三個(gè)空間方向求得加速度值，其中分析處理單元被配置用于分別由加速度值產(chǎn)生三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向的比較值并且用于將每個(gè)比較值與第一閾值進(jìn)行比較，其中該分析處理單元還被配置用于根據(jù)三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向的至少一個(gè)加速度值產(chǎn)生總和值并且用于將總和值與第二閾值進(jìn)行比較，其中分析處理單元被配置用于當(dāng)對(duì)于三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向比較值都小于閾值時(shí)以及當(dāng)總和值大于第二閾值時(shí)補(bǔ)償加速度傳感器，。因此以有利的方式只有當(dāng)電子儀器位于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)， 才執(zhí)行加速度傳感器補(bǔ)償。此外電子儀器被配置用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。該電子儀器尤其包括移動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)、膝上電腦、筆記本電腦、PDA(個(gè)人數(shù)字助手)、GPS-手持儀器、游戲機(jī)、用于游戲機(jī)/計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備(鼠標(biāo)、操縱桿、游戲控制器)和/或類似儀器。 所述分析處理單元尤其包括優(yōu)選在ASIC和/或微處理器中執(zhí)行的傳感器邏輯，它優(yōu)選具有至少三個(gè)FIFO存儲(chǔ)器。


本發(fā)明的實(shí)施形式在附圖中示出并且在下面的描述中詳細(xì)解釋。附圖中圖1示出用于執(zhí)行按照本發(fā)明第一實(shí)施形式的方法的系統(tǒng)的示意圖，圖2示出按照本發(fā)明第一實(shí)施形式的方法的示意圖，圖3示出按照本發(fā)明第二實(shí)施形式的方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出具有加速度傳感器30的電子儀器31的示意圖，在該電子儀器中執(zhí)行按照本發(fā)明舉例性的第一實(shí)施形式的用于補(bǔ)償加速度傳感器30的方法。該電子儀器31 尤其包括移動(dòng)式便攜儀器，例如移動(dòng)電話。該電子儀器31具有至少一個(gè)加速度傳感器30 以及一分析處理單元32。加速度傳感器30包括微機(jī)械的3通道加速度傳感器，它相對(duì)于三個(gè)空間方向X，Y，Z是靈敏的，即沿著三個(gè)空間方向X，Y，Z中的每個(gè)空間方向測(cè)量加速度。 沿著三個(gè)空間方向X，Y，Z中的每個(gè)空間方向測(cè)得的加速度以加速度值lx，1Y, Iz的形式并且按照各自的空間方向X，Y，Z分類地傳遞到分析處理單元32。該分析處理單元32借助于加速度值lx，1Y, Iz檢測(cè)電子儀器31是否位于靜止?fàn)顟B(tài)中并且在出現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)的情況下啟動(dòng)加速度傳感器30的補(bǔ)償。在此借助于已知的重力加速度、即所謂的g矢量補(bǔ)償加速度傳感器30。但是如果儀器31處于劇烈運(yùn)動(dòng)下，重力加速度與通過(guò)劇烈運(yùn)動(dòng)引起的外部加速度疊加，使得通過(guò)測(cè)量重力加速度不能實(shí)現(xiàn)精確的補(bǔ)償。本發(fā)明意義上的靜止?fàn)顟B(tài)(也稱為 “l(fā)g”狀態(tài))尤其是這樣一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中基本上僅地心引力(“l(fā)g”加速度，其中“g” 代表重力加速度)作為加速力作用于系統(tǒng)1上并且還不出現(xiàn)自由下落。該補(bǔ)償方法尤其利用軟件和/或利用附加的在硬件中執(zhí)行的邏輯實(shí)現(xiàn)。分析處理單元32相應(yīng)地優(yōu)選包括 ASIC (例如由數(shù)字部分和模擬部分組成)、微處理器和/或計(jì)算機(jī)芯片。補(bǔ)償方法的詳細(xì)工作原理在下面尤其借助于圖2和/或圖3詳細(xì)描述。在圖2中示出按照本發(fā)明第一實(shí)施形式的方法流程圖的示意圖，其中該方法尤其在借助于圖1所示的電子儀器31上執(zhí)行。在第一方法步驟10中由尤其未補(bǔ)償?shù)幕蛘邇H僅粗略預(yù)補(bǔ)償?shù)募铀俣葌鞲衅?0根據(jù)沿著三個(gè)空間方向X，Y，Z中的每個(gè)空間方向的加速度求得加速度值lx，1Y, Iz并且傳遞到分析處理單元32。而在第一方法步驟11的“群集”步驟 10’中還檢查這個(gè)新求得的加速度值lx，1Y, Iz，看它是否位于已經(jīng)通過(guò)之前已經(jīng)求得的加速度值1X，1Y，1Z占據(jù)的“群集”中。也就是說(shuō)，要確定在之前已經(jīng)接收的加速度值1X，1Y，Iz中是否已經(jīng)存在近似的加速度值1χ，1Υ, 1ζ。為此圓整新求得的加速度值lx，1Y, Iz，其方式是將它們除以二的冪，并且接著與之前已經(jīng)求得的并且以相同方式圓整的加速度值lx，1Y, Iz進(jìn)行比較。新求得的加速度值lx，1Y, Iz只有當(dāng)它們位于未被占據(jù)的群集中和/或在相應(yīng)的群集中目前只有給定數(shù)量的近似加速度值lx，1Y, Iz時(shí)才繼續(xù)使用。這種“群集”步驟還尤其也對(duì)于所有接下來(lái)的新接收的其它加速度值1’ χ，1’ γ，1’ ζ執(zhí)行。接著執(zhí)行形式為第二、第三、 第四和第五方法步驟11，12，13，14的“靜止?fàn)顟B(tài)識(shí)別”步驟，其中第二和第三方法步驟12，13用于動(dòng)態(tài)性識(shí)別并且第四和第五方法步驟14，15用于識(shí)別“自由下落”(細(xì)節(jié)尤其見圖3 和相應(yīng)的附圖描述)。在第二方法步驟11中對(duì)于三個(gè)空間方向X，Y，Z中的每個(gè)空間方向由加速度值1χ，1γ, Iz求得比較值2X，2Y，2Ζ，在第三方法步驟12中將這些比較值2Χ，2Υ，2Ζ中的每個(gè)分別與第一閾值20比較。各個(gè)比較值2Χ，2Υ，&低于第一閾值20是一個(gè)尺度，它表示沿著相應(yīng)的空間方向X，Y，Z沒有或只有可忽略的動(dòng)態(tài)性。此外在第四方法步驟13中形成總和值21，其中根據(jù)三個(gè)空間方向X，Y，Z中的每個(gè)空間方向的至少一個(gè)加速度值lx，1Y, Iz形成該總和值21的加數(shù)。因此總和值21優(yōu)選與各個(gè)加速度值lx，1Y, Iz的矢量和成比例。在第五方法步驟14中接著將總和值21與第二閾值22進(jìn)行比較，用于區(qū)分靜止?fàn)顟B(tài)與“自由下落”狀態(tài)。第二閾值22優(yōu)選大于0. 2g，特別優(yōu)選大于0. 5g且特別優(yōu)選大于0. 6g，其中g(shù) 是重力加速度。只要在第三方法步驟12中對(duì)于三個(gè)空間方向X，Y，Z中的每個(gè)空間方向比較值&，2Υ，4都小于閾值20，同時(shí)在第五方法步驟14中總和值21大于第二閾值22，則在接下來(lái)的第六方法步驟15中執(zhí)行加速度傳感器30的補(bǔ)償。在此第六方法步驟15包括第一分步驟40，其中優(yōu)選利用最小二乘法對(duì)于三個(gè)空間方向Χ，Υ，Ζ中的每個(gè)空間方向由加速度值lx，1Y, Iz計(jì)算平均值:3Χ，3Υ, I。在第六方法步驟15的第二分步驟41中基于平均值3Χ， 3Υ, 3Ζ接著執(zhí)行加速度傳感器30的預(yù)校準(zhǔn)或粗略補(bǔ)償，其中在這里對(duì)于三個(gè)空間方向X，Y， Z中的每個(gè)空間方向確定傳感器偏置以及傳感器敏感度。在第六方法步驟15的第二分步驟42中接著執(zhí)行用于再校準(zhǔn)或用于精細(xì)補(bǔ)償加速度傳感器30的迭代逼近法。迭代計(jì)算方法優(yōu)選包括卡爾曼濾波器并且基于已經(jīng)求得的加速度值lx，1Y, Iz和/或優(yōu)選根據(jù)其它加速度值1，Χ，Γ Υ，Γ ζ執(zhí)行。在第六方法步驟15的中間步驟43中求得另外的加速度值1，χ， 1，γ，1，ζ，其中這些另外的加速度值1，χ，1’ γ，1’ ζ與上述加速度值lx, 1Y, Iz類似地優(yōu)選同樣必須分別在之前有效地執(zhí)行“群集”步驟以及“靜止?fàn)顟B(tài)識(shí)別”步驟?；谶@些另外的加速度值1，χ，1，γ，1，ζ現(xiàn)在在第六方法步驟15的第四分步驟44中執(zhí)行監(jiān)控方法，在該監(jiān)控方向中在第一子步驟44’中根據(jù)至少一個(gè)另外的加速度值1，χ，1，γ，1，ζ形成平方和23并且在第二子步驟44”中將這個(gè)平方和23與第三閾值M進(jìn)行比較。為了更詳細(xì)地理解在這個(gè)監(jiān)控方法中尤其監(jiān)控，在加速度傳感器30的靜止?fàn)顟B(tài)中由三個(gè)空間方向X，Y，Z中的每個(gè)空間方向的各一個(gè)另外的加速度值1’ Χ，Γ Υ，Γ ζ組成的矢量和對(duì)于是否位于Ig矢量附近。如果平方和23超過(guò)第三閾值24，則補(bǔ)償質(zhì)量還不足夠并且為了改善補(bǔ)償質(zhì)量重新執(zhí)行第三分步驟42。有選擇地規(guī)定，在監(jiān)控方法中也還將平方和23與大于第三閾值M的第四閾值25進(jìn)行比較。在平方和23也超過(guò)第四閾值25時(shí)假設(shè)，已經(jīng)執(zhí)行的傳感器補(bǔ)償太差， 由此完全重新啟動(dòng)按照本發(fā)明的方法(否則存在迭代的逼近法不收斂的危險(xiǎn))。在此取消已經(jīng)求得的傳感器偏置和傳感器敏感度。如果平方和23低于第四閾值Μ，則方法在第七方法步驟16中進(jìn)入到等待循環(huán)。在經(jīng)過(guò)確定的預(yù)給定的時(shí)間后，重復(fù)中間步驟43以及監(jiān)控方法，用于保證在使用期間持久地監(jiān)控加速度傳感器30的補(bǔ)償質(zhì)量，該預(yù)給定的時(shí)間優(yōu)選根據(jù)平方和23與第三閾值M之間的差值自動(dòng)調(diào)整。例如由(Ix)2+(1Y)2+(Iz)2計(jì)算平方和 23。變換地可設(shè)想，為確定補(bǔ)償質(zhì)量使用總和(1-sqrt [ (Ix) 2+aY)2+(Iz)2])2。
在圖3中示出按照本發(fā)明第二實(shí)施形式的用于補(bǔ)償加速度傳感器30的方法的示意流程圖，其中第二實(shí)施形式與在圖2中所示的第一實(shí)施形式基本相同。在第一方法步驟 10中產(chǎn)生加速度值1χ，1Υ, 1ζ，它們是加速度傳感器30沿著三個(gè)空間方向Χ，Υ，Ζ的加速度的尺度。在第一“群集步驟” 10’中圓整新求得的加速度值lx，1Y, Iz并且在第二“群集步驟” 10”中檢查已圓整的新求得的加速度值1X，1Y，看它們是否位于已經(jīng)通過(guò)之前已經(jīng)求得的圓整的加速度值lx，1Y, Iz占據(jù)的“群集”中。接著將加速度值lx，1Y, Iz按照各個(gè)空間方向X，Y，Z 分類地存儲(chǔ)在分析處理單元3的三個(gè)FIFO存儲(chǔ)器33x，33γ，33ζ中的一個(gè)存儲(chǔ)器中。在每個(gè) FIFO存儲(chǔ)器33Χ，33Υ，3;3Ζ中在第二方法步驟11中接著對(duì)于三個(gè)空間方向X，Y，Z中的每個(gè)空間方向不僅求得最大值4Χ，4Υ，4Ζ而且求得最小值5Χ，5Υ，5Ζ，接著對(duì)于三個(gè)空間方向X，Y，Z 中的每個(gè)空間方向確定比較值2xdY，2Ζ，比較值由相應(yīng)空間方向X，Y，Z的各最大值4Χ，4Υ、， 4Ζ與各最小值5Χ，5Υ，\之間的算術(shù)差計(jì)算。在接下來(lái)的第三方法步驟12中將三個(gè)比較值 2Χ,2Υ,2Ζ分別與第一閾值20進(jìn)行比較(在這里可以設(shè)想，當(dāng)所有三個(gè)比較值分別位于第一閾值20以下時(shí)，直接啟動(dòng)第六方法步驟15，無(wú)需之前還執(zhí)行第四和第五方法步驟 13，14)。在接下來(lái)的輔助步驟50中借助于邏輯AND門檢驗(yàn)，是否所有三個(gè)比較值4，2Y，& 分別位于第一閾值20以下。與此并行地首先對(duì)于每個(gè)FIFO存儲(chǔ)器33X，33Y，3 對(duì)于三個(gè)空間方向X，Y，Z中的每個(gè)空間方向由各個(gè)加速度值lx，1Y, Iz計(jì)算平均加速度值6X，6Y，6Ζ，接著在第四方法步驟13中由三個(gè)平均加速度值6Χ，6Υ，6Ζ計(jì)算總和值21(1 I +1 6Y | +1 6Z |)。變換地也可以設(shè)想，直接由每個(gè)空間方向X，Y，Z的各一個(gè)唯一的加速度值1Χ，1Υ，1Ζ、即無(wú)需形成平均值地計(jì)算總和值(I l*x I +1*Y I +1 l*z I)，在這里例如總是使用在各個(gè)FIFO存儲(chǔ)器33x， 33γ,33ζ中的最后的加速度值1χ，1γ，1ζ)。現(xiàn)在，在第五方法步驟14中檢驗(yàn)，總和值21是否超過(guò)第二閾值22。在接下來(lái)的另一輔助步驟51中利用另一邏輯AND門檢驗(yàn)，是否不僅總和值21超過(guò)第二閾值22，而且所有三個(gè)比較值&，2Y，&分別位于第一閾值20以下。只有當(dāng)滿足這兩個(gè)條件時(shí)才將加速度值lx，1Y, Iz寫到數(shù)據(jù)群集52中并且在第六方法步驟15中執(zhí)行加速度傳感器30的補(bǔ)償(只要存在足夠的加速度值lx，1Y, Iz)。通過(guò)這兩個(gè)算術(shù)條件保證，一方面區(qū)分靜止?fàn)顟B(tài)與自由下落(第五方法步驟14)，另一方面對(duì)于各個(gè)空間方向X，Y， Z限制加速度傳感器30在靜止?fàn)顟B(tài)中最大允許的動(dòng)態(tài)性(第三方法步驟12)。在另一第一 “群集步驟” 10中然后將圓整的新求得的另外的加速度值1，χ，1，γ，1，ζ與這些當(dāng)前寫到數(shù)據(jù)群集52中的加速度值lx，1Y, Iz進(jìn)行比較并且檢驗(yàn)，看它們是否位于同一 “群集”中。
權(quán)利要求
1.用于補(bǔ)償加速度傳感器(30)的方法，其中，在第一方法步驟(10)中根據(jù)三個(gè)空間方向(X，Y，Z)求得加速度值(1χ，1γ，1ζ)，在第二方法步驟(11)中對(duì)于三個(gè)空間方向(x，Y，z) 中的每個(gè)空間方向由所述加速度值(1χ，1γ，1ζ)產(chǎn)生比較值Οχ，2γ，4)并且在第三方法步驟 (12)中將所述比較值OxdY，2z)中的每個(gè)與第一閾值00)進(jìn)行比較，其特征在于，在第四方法步驟(13)中根據(jù)三個(gè)空間方向(X，Y，Z)中的每個(gè)空間方向的至少一個(gè)加速度值(1χ， 1Y, Iz)計(jì)算總和值(21)，在第五方法步驟(14)中將所述總和值(21)與第二閾值(22)進(jìn)行比較，當(dāng)不僅在第三方法步驟(12)中對(duì)于三個(gè)空間方向(Χ，Υ，Ζ)中的每個(gè)空間方向所述比較值(2Χ,2Υ,2Ζ)都小于所述閾值(20)，而且在第五方法步驟(14)中所述總和值(21)大于所述第二閾值0 時(shí)，在第六方法步驟(1 中執(zhí)行所述加速度傳感器(30)的補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第六方法步驟(15)的第一分步驟 (40)中對(duì)于三個(gè)空間方向(X，Y，Z)中的每個(gè)空間方向分別根據(jù)各個(gè)加速度值(lx, 1Y, Iz) 確定平均值(3X，:3Y，3Z)，其中，優(yōu)選利用最小二乘法求得所述平均值(3Χ，;3Υ，3Ζ)，在所述第六方法步驟(1 的第二步驟Gl)中基于所述平均值(3X，;3Y，3Z)執(zhí)行所述加速度傳感器(30) 的補(bǔ)償。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述第六方法步驟(1 的第三分步驟0 中利用迭代逼近法執(zhí)行所述加速度傳感器(30)的補(bǔ)償，其中，優(yōu)選根據(jù)所述加速度值(1X，1Y，1Z)和/或根據(jù)另外的加速度值(1，Χ，Γ Υ，，Γ ζ)執(zhí)行所述迭代逼近法。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第三分步驟02)中以卡爾曼濾波器、 牛頓逼近法和/或最小二乘法的形式執(zhí)行所述迭代逼近法。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述第六方法步驟(1 的第四分步驟G4)中執(zhí)行監(jiān)控方法，在所述監(jiān)控方法中根據(jù)三個(gè)空間方向(X，Y，Z)中的每個(gè)空間方向的至少一個(gè)另外的加速度值(1’ Χ，Γ Υ，Γ ζ)計(jì)算平方和并且在所述監(jiān)控方法中將所述平方和與第三閾值04)進(jìn)行比較。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，這樣長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)重復(fù)所述第三和第四分步驟(44)，直到在所述第四分步驟04)中所述平方和小于所述第三閾值(M)，和/或在所述第四分步驟G4)中將所述平方和與第四閾值0 進(jìn)行比較，其中，當(dāng)所述平方和大于所述第四閾值0 時(shí)，優(yōu)選以所述第一方法步驟(10)重新啟動(dòng)所述方法。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述第二方法步驟(11)中對(duì)于三個(gè)空間方向(X，Y，Z)中的每個(gè)空間方向不僅確定各個(gè)加速度值(1χ，1γ，1ζ)中的最大值 (4Χ，4Υ，4Ζ)而且確定各個(gè)加速度值(lx, 1Y, Iz)中的最小值(5ΧΑ，5Ζ)，其中，對(duì)于三個(gè)空間方向(Χ，Υ，Ζ)中的每個(gè)空間方向分別作為相應(yīng)的空間方向(Χ，Υ，Ζ)的各個(gè)最小值(5x，5Yjz) 與各個(gè)最大值Gx，4y，4z)的差值確定所述比較值OxdY，2z)。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述第四方法步驟(13)中作為三個(gè)空間方向(X，Y，Z)中的每個(gè)空間方向的各一個(gè)加速度值(1χ，1γ，1ζ)的總和計(jì)算所述總和值和/或在所述第四方法步驟(13)中對(duì)于三個(gè)空間方向(X，Y，Ζ)中的每個(gè)空間方向由各個(gè)加速度值(1Χ，1Υ，1Ζ)形成平均加速度值(6Χ，6Υ，6Ζ)，其中，作為三個(gè)空間方向 (Χ，Υ，Ζ)中的每個(gè)空間方向的各個(gè)平均加速度值(6Χ，6Υ，6Ζ)的總和計(jì)算所述總和值01)。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述第一方法步驟(10)中將對(duì)于每個(gè)空間方向(χ，γ，ζ)求得的加速度值(1Χ，1Υ，1Ζ)和/或另外的加速度值(1’ Χ，1’ γ，1'ζ)與之前求得的加速度值(1Χ，1Υ，1Ζ)進(jìn)行比較，其中，優(yōu)選將新求得的加速度值(1Χ，1Υ， Iz)和/或另外的加速度值(1’ Χ，1’ γ，Γ ζ)以及之前已經(jīng)求得的加速度值(1χ，1γ，1Z)分別圓整，并且尤其當(dāng)已圓整的新求得的加速度值αχ，ιΥ，ιZ)和/或另外的加速度值(Γχ，Γυ， 1’ζ)基本上與已圓整的之前求得的加速度值(1χ，1γ，1Z)相當(dāng)時(shí)和/或當(dāng)存在確定數(shù)量的與已圓整的新求得的加速度值αχ，ιΥ，ιZ)和/或另外的加速度值(Γχ，Γυ，Γζ)相當(dāng)?shù)囊褕A整的之前求得的加速度值(1χ，1γ，1ζ)時(shí)，取消新求得的加速度值(1χ，1γ，1Z)和/或另外的加速度值(1’ χ，Γ γ，Γ Z)。
10.電子儀器(31)，具有加速度傳感器(30)和分析處理單元(32)，其中，所述加速度傳感器(30)被配置用于沿著三個(gè)空間方向(X，Y，Ζ)求得加速度值(1χ，1γ，1Z)，其中，所述分析處理單元(32)被配置用于分別對(duì)于三個(gè)空間方向(Χ，Υ，Ζ)中的每個(gè)空間方向由所述加速度值(1Χ，1Υ，1Ζ)產(chǎn)生比較值Οχ，2γ，4)并且用于將所述比較值OxdY，2z)中的每個(gè)與第一閾值00)進(jìn)行比較，其特征在于，所述分析處理單元(3 還被配置用于根據(jù)三個(gè)空間方向(X，Y，Z)中的每個(gè)空間方向的至少一個(gè)加速度值(1χ，1γ，1Z)產(chǎn)生總和值并且用于將所述總和值與第二閾值0 進(jìn)行比較，其中，所述分析處理單元(3 被配置用于當(dāng)對(duì)于三個(gè)空間方向(X，Y，Z)中的每個(gè)空間方向所述比較值OxdY，2z)小于所述閾值OO) 時(shí)以及當(dāng)所述總和值大于所述第二閾值(2 時(shí)補(bǔ)償所述加速度傳感器(30)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于補(bǔ)償加速度傳感器的方法，其中在第一方法步驟中根據(jù)三個(gè)空間方向求得加速度值，在第二方法步驟中對(duì)于三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向由加速度值產(chǎn)生比較值并且在第三方法步驟中將每個(gè)比較值與第一閾值進(jìn)行比較，此外在第四方法步驟中根據(jù)三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向的至少一個(gè)加速度值計(jì)算總和值，其中在第五方法步驟中將總和值與第二閾值進(jìn)行比較，并且當(dāng)在第三方法步驟中對(duì)于三個(gè)空間方向中的每個(gè)空間方向比較值都小于閾值時(shí)并且當(dāng)在第五方法步驟中總和值大于第二閾值時(shí)，在第六方法步驟中執(zhí)行加速度傳感器的補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G01P15/18GK102288788SQ20111012712
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
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