本申請是申請日為2012年3月27日、申請?zhí)枮?01210084834.6、發(fā)明名稱為“3d指示裝置與補償3d指示裝置的轉(zhuǎn)動的方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。

本發(fā)明是關(guān)于一種3d指示裝置，特別是關(guān)于一種利用一方位傳感器并使用于計算機、動作偵測、或?qū)Ш降?d指示裝置，且也是特別關(guān)于一種當3d指示裝置移動及轉(zhuǎn)動時用于補償方位傳感器之訊號的方法。

背景技術(shù)：

圖1繪示出用戶利用一攜帶式電子裝置110，例如一3d指示裝置或計算機鼠標，以偵測該攜帶式電子裝置的動作，并將該偵測到的動作轉(zhuǎn)換為一顯示光標(cursordisplay)，此顯示光標例如為指示在一2d顯示設(shè)備120的屏幕122上的光標。亦即，當攜帶式電子裝置110射出一光線，該對應(yīng)的點為該光線碰觸到屏幕122之處。例如，攜帶式電子裝置110可為計算機的鼠標或電視游樂器的手柄，而顯示設(shè)備120可為計算機或電視游樂器的一部分。在圖中存在有兩個參考坐標，例如為空間指示參考坐標與顯示器坐標，其分別與該攜帶式電子裝置110及顯示設(shè)備120相關(guān)聯(lián)。與指示裝置110相關(guān)聯(lián)的第一參考坐標或空間指示參考坐標是由如圖1所示之三個坐標軸，即：xp、yp及zp，所定義而成。與顯示設(shè)備120相關(guān)聯(lián)的第二參考坐標或顯示器坐標則是由如圖1所示之三個坐標軸，即：xd、yd及zd，所定義而成。顯示設(shè)備120的屏幕122為參考坐標xdydzd中xdyd平面的一子集，參考坐標xdydzd則是與顯示設(shè)備120相關(guān)聯(lián)。因此，xdyd平面又可被視為顯示設(shè)備120的顯示平面。

藉由上述位于屏幕122上的光標，用戶可使用該攜帶式電子裝置實行操控以達到特定目的，此特定目的包括在顯示設(shè)備120上玩電視游戲等娛樂。為了在使用攜帶式電子裝置時有良好的互動，當用戶移動攜帶式電子裝置110時，屏幕122上的光標應(yīng)該對應(yīng)著攜帶式電子裝置110所移動的方位、方向與距離進行移動，且屏幕122也應(yīng)顯示出光標隨著上述的移動而映像到顯示設(shè)備120的屏幕122上的新位置。攜帶式電子裝置110的方位可用該攜帶式電子裝置110于參考坐標xpypzp上的三個偏向角來表示，這三個偏向角分別為偏航角(yawangle)111、俯仰角(pitchangle)112與滾轉(zhuǎn)角(rollangle)113。在此，偏航角111、俯仰角112與滾轉(zhuǎn)角113是采用與商用交通工具，例如船舶及飛機等，相關(guān)的立體角(spatialangle)之通用標準來定義。一般來說，偏航角111是指攜帶式電子裝置110相對于軸zp的轉(zhuǎn)動，俯仰角112是指攜帶式電子裝置110相對于軸yp的轉(zhuǎn)動，而滾轉(zhuǎn)角113則是指攜帶式電子裝置110相對于軸xp的轉(zhuǎn)動。

在圖1所示的習知技術(shù)中，當攜帶式電子裝置110的偏航角111改變時，上述位于屏幕122上的光標必須隨著偏航角111的改變而相對地在水平方向上移動。圖2所示為當用戶將攜帶式電子裝置110相對于軸xp逆時針旋轉(zhuǎn)90°時的情況。在圖2所示的另一習知技術(shù)中，當偏航角111改變時，上述位于屏幕122上的光標將對應(yīng)著做垂直方向的移動。偏航角111的改變可被一陀螺儀偵測到，此陀螺儀感測攜帶式電子裝置110相對于軸xp的角速度ωx。圖1與圖2顯示出偏航角111相同的改變可能映像成屏幕122上光標的不同動作。因此，需要適當?shù)囊谎a償機制來對攜帶式電子裝置110的方位進行補償，以使其能正確且合意地對應(yīng)映像至顯示設(shè)備120的屏幕122上的光標。在美國專利號7,158,118、7,262,760與7,414,611中(發(fā)明人皆為liberty)，『補償』所指的是對受到重力或相對于旋轉(zhuǎn)軸進行額外旋轉(zhuǎn)所影響的訊號進行校正和補償。另外，在本發(fā)明中，『比對』所指的是：藉由感測裝置所生成的訊號，并減少或消除與該感測裝置相關(guān)聯(lián)的噪聲后，以計算并取得攜帶式電子裝置110在第一參考坐標或空間指示坐標xpypzp上實際的偏向角。此外，『映射』所指的是：計算并轉(zhuǎn)換空間指示坐標xpypzp上的偏向角至位于第二參考坐標或顯示器坐標xdydzd上的2d顯示設(shè)備120之顯示平面上的光標。

對使用有五軸動作傳感器(可測量ax,ay,az、ωy、和ωz)的攜帶式電子裝置進行補償是本領(lǐng)域的通常知識，例如美國專利號7,158,118、7,262,760與7,414,611中(發(fā)明人皆為liberty)提出了此種具有五軸動作傳感器的攜帶式電子裝置，且也揭露了一種補償機制，該補償機制使用兩個重力感測裝置ωy和ωz去檢測相對于yp和zp二軸的轉(zhuǎn)動，且該補償機制還使用三個加速度傳感器ax、ay、和az去檢測攜帶式電子裝置沿著參考坐標xpypzp的三個坐標軸上的加速度。上述liberty所提之使用有五軸動作傳感器的攜帶式電子裝置可能無法輸出攜帶式電子裝置在3d參考坐標上的偏向角。換句話說，由于五軸動作傳感器中加速度傳感器與重力感測裝置的限制，上述liberty所提之攜帶式電子裝置無法立即地輸出偏向角于3d參考坐標上，而只能輸出至2d參考坐標上，亦即上述之使用五軸動作傳感器的攜帶式電子裝置之輸出僅為2d參考坐標上之平面模式。而且，當攜帶式電子裝置在取得動作傳感器所產(chǎn)生的訊號時受到動態(tài)環(huán)境中外界或內(nèi)部的不良干擾，尤其是沿著重力方向上經(jīng)歷非預期的飄移或加速度時，上述之攜帶式電子裝置與補償機制無法精確或適當?shù)赜嬎慊蛉〉迷摂y帶式電子裝置的移動、角度、和方向。換句話說，當施加動態(tài)作用(dynamicactions)或額外的加速度于上述liberty所提供的具補償機制的攜帶式電子裝置上，尤其是沿著或大致上與重力相平行的方向上時，上述liberty所提供的攜帶式電子裝置無法適當且精確地輸出于空間參考坐標xpypzp上實際的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角，也因此將立體角映像到2d顯示器參考坐標時，例如：參考坐標xdydzd，其映像程序便會嚴重地受到影響并產(chǎn)生錯誤。更具體地說，由于liberty所提供的五軸補償方式無法直接且精確地檢測或補償相對于軸xp的轉(zhuǎn)動，故相對于軸xp的轉(zhuǎn)動必須從加速度傳感器所偵測到的重力加速度中推得。更進一步而言，由于既有加速度傳感器的限制，只有當攜帶式電子裝置為靜態(tài)時，該加速度傳感器上的讀值才是精確的，這是因為這些加速度傳感器無法將重力加速度從其他型態(tài)的加速度區(qū)分開來所致，這些其他型態(tài)的加速度例如為向心力所產(chǎn)生的加速度或使用者所施加的其他型態(tài)的額外之加速度。

而且，習知技術(shù)只能根據(jù)由動作傳感器所產(chǎn)生的訊號所推算的結(jié)果而在2d參考坐標上輸出一相對的移動樣板。例如，上述由liberty所提出的前案只能以相對的方式輸出2d移動樣板，并于一屏幕上顯示出一光標，以對應(yīng)上述的2d相對移動樣板。更具體來說，光標只能從一第一位置移動到相對于該第一位置的一第二位置。像這一種隨著時間從前一位置移動到下一位置的相對移動無法精確地確定并輸出下一位置，尤其是在前一位置為一錯誤位置的情況下，或者是在前一位置是錯誤地被決定為下一位置之一不正確的參考點的情況下，在此下一位置是藉由該不正確的參考點及其相對的移動方式所推得。就以意圖將光標移出顯示屏幕的邊界而導致錯誤輸出為例子，來清楚地解釋在習知技術(shù)中藉由相對移動關(guān)系來取得移動樣板的缺陷。在習知技術(shù)中的光標到達一顯示器的邊界，接著并超出邊界或邊緣一段額外的距離的情況下，當光標來到一個新的位置，不管是在顯示器內(nèi)或仍然在邊界的外部，游標便無法展現(xiàn)出一正確或絕對的模式。換句話說，在到達一新的位置時，習知技術(shù)的光標并不會以絕對的方式將上述超出邊界的額外距離列入考慮，反而會舍棄該超出邊界的額外距離，也因為該光標使用該相對移動關(guān)系，從而造成輸出一錯誤的下一位置。由于在顯示器的邊界無法取得正確的位置，再加上采用上述的相對移動關(guān)系來取得光標的下一位置，故實際的移動樣板將無法被推算而得。

因此，本領(lǐng)域迫切需要一種較先進的攜帶式電子裝置，以應(yīng)用在動作感測、計算機或?qū)Ш缴?。該攜帶式電子裝置搭配改良的計算或比對方法，以精確地計算并取得于空間指示坐標上實際的偏向角。對于導航或包括整合有顯示器的攜帶式通訊裝置在內(nèi)的計算機之應(yīng)用，攜帶式電子裝置可能須包括以下的功能：在一動態(tài)環(huán)境且包括不良外部干擾的情況下，將此實際的角度映像成在顯示器參考坐標上的一光標、一指針或一位置信息。除此之外，隨著3d技術(shù)的進步且其應(yīng)用范圍也愈來愈廣泛，該應(yīng)用范圍包括在顯示器、互動系統(tǒng)及導航方面上的應(yīng)用，故對于一種能將位于一3d或空間參考坐標上的偏差實時且精確輸出的電子裝置之需求也愈來愈迫切，此電子裝置例如包括整合有多個動作傳感器的一動作感測裝置、一電子裝置、一導航設(shè)備或一通訊裝置。而且，對于一種改良的比對方法或模型之需求也愈形迫切，該比對方法或模型可以對動作傳感器所發(fā)出的訊號進行處理，以矯正或去除與該動作傳感器所發(fā)出的訊號或訊號總成相關(guān)聯(lián)的錯誤訊號或噪聲。此外，根據(jù)所應(yīng)用的領(lǐng)域，所輸出的在3d參考坐標上的偏差能被進一步映射或轉(zhuǎn)換至能運用在2d參考坐標上的模式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的其中一目的在于提供一種電子裝置，該電子裝置使用一九軸動作感測模塊，此電子裝置例如是應(yīng)用在計算機、動作感測或?qū)Ш缴稀４穗娮友b置包括一加速度傳感器、一磁力計與一轉(zhuǎn)動傳感器，加速度傳感器是用以量測或偵測軸向加速度ax、az、ay，磁力計是用以量測或偵測磁力mx,my,mz，而轉(zhuǎn)動傳感器則是用以量測或偵測角速度ωx、ωy、ωz。藉此，能取得包括偏向角在內(nèi)的結(jié)果偏差(resultingdeviation)，該偏向角包括電子裝置在一動態(tài)環(huán)境中進行移動和轉(zhuǎn)動時，其于一空間指示參考坐標上的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。而且，上述之包括偏向角在內(nèi)的結(jié)果偏差能以絕對的方式取得并輸出，亦即能反應(yīng)本發(fā)明的電子裝置在空間指示參考坐標上實際的移動和轉(zhuǎn)動，且較佳能排除動態(tài)環(huán)境中的不良外部干擾。

本發(fā)明的另外一目的在于提供一種改良的比對方法或模型，該比對方法能改進隨著時間所累積的錯誤訊號及噪聲，這些錯誤訊號及噪聲是與多個動作傳感器所發(fā)出的訊號相關(guān)聯(lián)。這些動作傳感器所發(fā)出的訊號包括在動態(tài)環(huán)境中加速度傳感器ax、az、ay所產(chǎn)生的訊號，磁力計mx,my,mz所產(chǎn)生的訊號，以及陀螺儀ωx、ωy、ωz所產(chǎn)生的訊號。換句話說，累積的錯誤訊號可以被消除或校正，其中這些累積的錯誤訊號是與一動作感測模塊所發(fā)出的訊號總成相關(guān)聯(lián)，且該動作感測模塊包括多個動作傳感器，這些動作傳感器是用以偵測相對應(yīng)于參考坐標上之不同軸的移動和轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明的又一目的在于提供一改良的比對方法，以正確地計算并輸出一結(jié)果偏差，該結(jié)果偏差包括一組偏向角，而這些偏向角則包括在一空間指示坐標上的一偏航角、一俯仰角與一滾轉(zhuǎn)角，該偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角是對應(yīng)到該空間指示坐標上的三個互相垂直的坐標軸。藉由對轉(zhuǎn)動傳感器所發(fā)出的與角速度相關(guān)的訊號、加速度傳感器所發(fā)出的與軸向加速度相關(guān)的訊號及磁力計所發(fā)出的與磁力相關(guān)的訊號進行比對，可精確地取得并輸出上述的偏向角，而這些偏向角則可在進一步地映射至不同于該空間指示坐標的另一個參考坐標上。

于本發(fā)明的另一個實施例中，在存有干擾的情況下(此干擾是由電子裝置的用戶或從周遭環(huán)境中引入，例如是外部電磁場)，本發(fā)明提供一獨特的更新程序，此更新程序包括一數(shù)據(jù)相關(guān)模型(dataassociationmodel)，以智能地處理從一動作感測模塊所接收的訊號，以在3d參考坐標輸出一結(jié)果偏差，并將干擾所引發(fā)的負面效用削減或刪除。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種映射方法，以將上述的位于一空間指示參考坐標上的偏向角映射到一顯示器坐標上，這些偏向角較佳是分別對應(yīng)到該空間指示參考坐標的三個互相垂直的坐標軸，亦即：偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角，而顯示器坐標可位于電子裝置的外部或與電子裝置相整合。藉由上述的映射，可在異于空間指示參考坐標的顯示器坐標上取得一移動樣板，亦即將屬于該結(jié)果偏差的偏向角映射或轉(zhuǎn)換至該移動樣板。

在本發(fā)明的一實施例中，提供一種電子裝置，此電子裝置可產(chǎn)生3d偏向角并例如是應(yīng)用在計算機、動作感測或?qū)Ш缴?。電子裝置使用一九軸動作感測模塊，并藉由一改良的比對方法以刪除該九軸動作感測模塊所產(chǎn)生的累積錯誤訊號，從而取得位于一空間指示參考坐標上并對應(yīng)于該電子裝置的移動與轉(zhuǎn)動的偏向角。本發(fā)明所提供的比對方法或比對模型，可藉由對上述九軸動作感測模塊所產(chǎn)生的訊號進行比對，而取得并以絕對的方式輸出電子裝置的結(jié)果偏差的偏向角，該九軸動作感測模塊可偵測到電子裝置對應(yīng)于xp軸、yp軸與zp軸的轉(zhuǎn)動速度或角速度，也可偵測到電子裝置沿著xp軸、yp軸與zp軸的軸向加速度，且可偵測到電子裝置沿著xp軸、yp軸與zp軸的周圍磁力(ambientmagnetism)，此磁力例如是地球磁場或來自其他星球的磁場。換句話說，本發(fā)明能消除或減少在一動態(tài)環(huán)境中所產(chǎn)生的累積錯誤訊號與噪聲，以精確地輸出電子裝置在一3d空間指示參考坐標上的偏向角，該偏向角包括偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。上述的動態(tài)環(huán)境包括連續(xù)的移動、轉(zhuǎn)動、受到外部重力的影響、磁場及在多個方向上額外的加速度，或者包括隨著時間而變化的非線性移動和轉(zhuǎn)動。而且，位于該3d空間指示參考坐標上且經(jīng)過補償并精確輸出的偏向角，能更進一步地被映射或轉(zhuǎn)換到另一個參考坐標中，此參考坐標例如為上述的顯示器坐標，其例如為一2d參考坐標。

在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種電子裝置，此電子裝置使用一九軸動作感測模塊。其中，該電子裝置的九軸動作感測模塊包括至少一陀螺儀、至少一加速度傳感器與至少一磁力計。在本發(fā)明的一較佳實施例中，九軸動作感測模塊包括一轉(zhuǎn)動傳感器、一加速度傳感器與一磁力計，此轉(zhuǎn)動傳感器可用于檢測角速度ωx、ωy、ωz并產(chǎn)生相對應(yīng)的訊號，加速度傳感器可用于檢測軸向加速度ax,ay,az并產(chǎn)生相對應(yīng)的訊號，而磁力計可用于檢測磁力mx,my,mz并產(chǎn)生相對應(yīng)的訊號。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解，在另一實施例中，上述轉(zhuǎn)動傳感器可能包括三個陀螺儀，其分別對應(yīng)到電子裝置在3d空間參考坐標上的角速度ωx、ωy、ωz；此外，上述加速度傳感器可包括三個加速度傳感器，其分別對應(yīng)到電子裝置在3d空間參考坐標上的軸向加速度ax,ay,az；另外，上述磁力計可包括三個磁力傳感器(magneticsensors)，其分別對應(yīng)到電子裝置在3d空間參考坐標上的磁力mx,my,mz，上述磁力傳感器例如為磁阻抗(magneto-impedance)傳感器或磁抗(magneto-resistive)傳感器。轉(zhuǎn)動傳感器偵測電子裝置于一與該電子裝置相關(guān)聯(lián)的參考坐標上的轉(zhuǎn)動，并提供帶有一轉(zhuǎn)動率或一角速度信息的輸出訊號。上述之帶有角速度信息的輸出訊號包括三個部份，其分別對應(yīng)到參考坐標的第一軸、第二軸與第三軸，亦即3d空間指示坐標的xp軸、yp軸與zp軸。加速度傳感器偵測電子裝置于空間參考坐標上的軸向加速度，并提供一帶有加速度信息的輸出訊號，該空間參考坐標例如為一3d指示參考坐標。上述之帶有加速度信息的輸出訊號包括三個部份，其分別對應(yīng)到參考坐標的第一軸、第二軸與第三軸，亦即3d空間指示坐標的xp軸、yp軸與zp軸。磁力計偵測電子裝置于空間參考坐標上的磁力，并提供一帶有磁力信息的輸出訊號，該空間參考坐標例如為一3d參考坐標。上述之帶有磁力信息的輸出訊號包括三個部份，其分別對應(yīng)到參考坐標的第一軸、第二軸與第三軸，亦即3d空間指示坐標的xp軸、yp軸與zp軸。上述之3d空間指示坐標的xp軸、yp軸與zp軸也可被簡稱為x軸、y軸與z軸。

在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種補償方法，該補償方法是用以補償上述九軸動作感測模塊所發(fā)出的訊號之累積誤差，此九軸動作感測模塊是位于與一空間指示參考坐標相關(guān)的動態(tài)環(huán)境。在一實施例中，是藉由一硬件處理器來執(zhí)行或處理該補償方法。藉由執(zhí)行一數(shù)據(jù)比對，亦即將用來測量角速度的轉(zhuǎn)動傳感器所發(fā)出的訊號、用來測量軸向加速度的加速度傳感器所發(fā)出的訊號與用來測量磁力的磁力計所發(fā)出的訊號相比對，此硬件處理器可以用來補償與結(jié)果偏差相關(guān)的累計誤差，此累計誤差是源自于：上述之3d指示裝置在空間指示坐標及動態(tài)環(huán)境下進行移動和轉(zhuǎn)動時，其九軸動作感測模塊所發(fā)出的訊號。也因此，在動態(tài)環(huán)境下，相應(yīng)于在3d空間指示坐標下的3d指示裝置之移動與轉(zhuǎn)動的結(jié)果誤差可以精確地被取得。

在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種取得一結(jié)果偏差的方法，此結(jié)果偏差包括3d指示裝置位于一空間參考坐標中的偏向角，在3d指示裝置中裝設(shè)有一九軸動作感測模塊，且此3d指示裝置是在上述的空間參考坐標中的一動態(tài)環(huán)境中進行移動和轉(zhuǎn)動。上述之取得結(jié)果偏差的方法包括下述的步驟：首先，取得一先前狀態(tài)(previousstate)，此先前狀態(tài)與先前角速度(previousangularvelocities)ωx、ωy、ωz相關(guān)聯(lián)，此先前角速度ωx、ωy、ωz是由在前一時段t-1時的九軸動作感測模塊所發(fā)出的動作感測訊號(motionsensorsignals)中獲??；再來，藉由取得量測角速度ωx、ωy、ωz，以取得九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)，此量測角速度ωx、ωy、ωz是由在一現(xiàn)今時段t的動作感測訊號中取得；之后，藉由取得量測軸向加速度ax,ay,az與量測磁力mx,my,mz，以取得九軸動作感測模塊的一量測狀態(tài)，此量測軸向加速度ax,ay,az與量測磁力mx,my,mz是由在現(xiàn)今時段t的動作感測訊號中取得，同時藉由現(xiàn)今狀態(tài)的量測角速度ωx、ωy、ωz以計算預計軸向加速度ax’,ay’,az’與預計磁力mx’,my’,mz’；接著，藉由比對九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)與量測狀態(tài)，以取得九軸動作感測模塊的一更新狀態(tài)；然后，計算并轉(zhuǎn)換九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)至所述的結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括3d指示裝置于空間參考坐標中的偏向角。

在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種映射方法，此映射方法用以將偏向角轉(zhuǎn)換至一顯示器的一顯示器坐標上，此顯示器具有一預定的屏幕尺寸，且上述的偏向角是與一3d指示裝置在一空間參考坐標中的移動和轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)。在一實施例中，是將在一空間參考坐標上的偏向角，包括偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角，映射或轉(zhuǎn)換至位于一顯示器坐標上且較佳是位于一2d參考坐標上進行移動的指示對象，此指示對象例如為指針。此映射方法包括下述的步驟：藉由計算與顯示器坐標相關(guān)聯(lián)的一預定敏感度以取得顯示器坐標的邊界信息，并藉上述的偏向角與邊界信息而執(zhí)行在顯示器坐標上的角度與距離的轉(zhuǎn)換。

在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種取得一結(jié)果偏差的方法，此結(jié)果偏差包括3d指示裝置位于一空間參考坐標中的偏向角，在3d指示裝置中裝設(shè)有一九軸動作感測模塊，且此3d指示裝置是在上述的空間參考坐標中的一動態(tài)環(huán)境中進行移動和轉(zhuǎn)動。上述之取得結(jié)果偏差的方法包括下述的步驟：首先，取得九軸動作感測模塊的一先前狀態(tài)，此先前狀態(tài)包括一初始值組(initial-valueset)，此初始值組與先前角速度相關(guān)聯(lián)，此先前角速度是由在前一時段t-1時的九軸動作感測模塊所發(fā)出的動作感測訊號中獲?。辉賮?，藉由取得量測角速度ωx、ωy、ωz，以取得九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)，此量測角速度ωx、ωy、ωz是由在一現(xiàn)今時段t的動作感測訊號中取得；之后，藉由取得量測軸向加速度ax,ay,az，以取得九軸動作感測模塊的一量測狀態(tài)，此量測軸向加速度ax,ay,az是由在現(xiàn)今時段t中的九軸動作感測模塊所發(fā)出的動作感測訊號中取得，同時藉由現(xiàn)今狀態(tài)的量測角速度ωx、ωy、ωz以計算預計軸向加速度ax’,ay’,az’；接著，藉由比對九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)與量測狀態(tài)，以取得九軸動作感測模塊的一第一更新狀態(tài)；之后，藉由取得并運算一量測偏航角以取得九軸動作感測模塊的一量測狀態(tài)，此量測偏航角是由九軸動作感測模塊在一現(xiàn)今時段t所發(fā)出的動作感測訊號中取得，并基于九軸動作感測模塊的第一更新狀態(tài)而運算一預計偏航角；然后，藉由比對九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)與量測狀態(tài)，以取得九軸動作感測模塊的一第二更新狀態(tài)；接著，計算并轉(zhuǎn)換九軸動作感測模塊的第二更新狀態(tài)至所述的結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括3d指示裝置于空間參考坐標中的偏向角。

在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種3d指示裝置，其包括一方位傳感器、一轉(zhuǎn)動傳感器、及一運算傳感器。方位傳感器產(chǎn)生與3d指示裝置的一方位相關(guān)聯(lián)的一方位輸出，且該3d指示裝置的方位是與地球相關(guān)聯(lián)的一全球參考坐標的三軸相關(guān)聯(lián)。轉(zhuǎn)動傳感器產(chǎn)生與3d指示裝置的一轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)動輸出，且3d指示裝置的轉(zhuǎn)動是與3d指示裝置相關(guān)聯(lián)的一空間參考坐標的三軸相關(guān)聯(lián)。運算處理器使用方位輸出與轉(zhuǎn)動輸出以產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換輸出，該轉(zhuǎn)換輸出是與一顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一固定參考坐標相關(guān)聯(lián)。

在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種補償3d指示裝置之轉(zhuǎn)動的方法，此方法可能包括下述步驟。產(chǎn)生與3d指示裝置的一方位相關(guān)聯(lián)的一方位輸出，且該3d指示裝置的方位是與地球相關(guān)聯(lián)的一全球參考坐標的三軸相關(guān)聯(lián)。產(chǎn)生與3d指示裝置的一轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)動輸出，且3d指示裝置的方位是與該3d指示裝置相關(guān)聯(lián)的一空間參考坐標的三軸相關(guān)聯(lián)。

為讓本發(fā)明之上述目的、特征和優(yōu)點更能明顯易懂，下文將以實施例并配合所附圖示，作詳細說明如下。

附圖說明

圖1所繪示為在2d參考坐標中且具有一五軸動作傳感器的一習知技術(shù)。

圖2所繪示為圖1之具有五軸動作傳感器的習知技術(shù)，其繞著xp軸進行轉(zhuǎn)動，且受到進一步的動態(tài)交互作用。

圖3所繪示為本發(fā)明的一實施例的一電子裝置的爆炸圖，此電子裝置例如為一指示裝置且具有一九軸動作感測模塊。

圖4所繪示為本發(fā)明的一實施例的一電子裝置之方塊圖，其繪示出電子裝置的硬件零件。

圖5所繪示為本發(fā)明的另一實施例的一電子裝置，此電子裝置例如為一指示裝置且具有一九軸動作感測模塊與一外部處理器。

圖6所繪示為本發(fā)明的另一實施例的一電子裝置的爆炸圖，此電子裝置例如為一智能型手機或?qū)Ш皆O(shè)備，并具有一九軸動作感測模塊。

圖7所繪示為本發(fā)明之一實施例的取得一電子裝置之結(jié)果偏差的方法的流程圖，此電子裝置可在一空間參考坐標中進行移動與轉(zhuǎn)動。

圖8所繪示為本發(fā)明之另一實施例的取得結(jié)果偏差的方法之流程圖，此方法包括將結(jié)果偏差映像至一電子裝置的一顯示器上。

圖9所繪示為將本發(fā)明的3d指示裝置的結(jié)果偏差的偏向角進行映射的一實施例。

圖10所繪示為一說明性的流程圖，其繪示出本發(fā)明之另一實施例之取得電子裝置之結(jié)果偏差的方法。

圖11所繪示為一說明性的流程圖，其繪示出本發(fā)明之另一實施例之取得電子裝置之結(jié)果偏差的方法，此方法包括將結(jié)果偏差映像至一電子裝置的一顯示器上。

圖12所繪示為一說明性的流程圖，其繪示出本發(fā)明之另一實施例之取得電子裝置之結(jié)果偏差的方法。

圖13所繪示為一流程圖，其繪示出本發(fā)明之一實施例之補償3d指示裝置之旋轉(zhuǎn)的方法。

圖14、圖15、與圖16分別繪示出本發(fā)明之三種不同實施例中的3d指示裝置之示意圖。

具體實施方式

圖3所繪示為本發(fā)明之一實施例的電子裝置300(例如：指示裝置)的爆炸圖，此電子裝置300能在一空間指示參考坐標(例如：3d參考坐標)及一動態(tài)環(huán)境中進行移動和轉(zhuǎn)動。此空間指示參考坐標類似于圖1與圖2所繪示的參考坐標xpypzp。相對于時間軸，電子裝置300在上述的空間指示參考坐標與動態(tài)環(huán)境中所進行的移動和轉(zhuǎn)動可為連續(xù)且非線性地。在此，“動態(tài)”所指的是移動或一般所指的運動(motion)。

電子裝置包括一上蓋310、一印刷電路板(pcb)340、一轉(zhuǎn)動傳感器342、一加速度傳感器344、一磁力計345、一數(shù)據(jù)傳輸單元346、一運算處理器348、一下蓋320及一電池組322。上蓋310包括數(shù)個控制鈕312，以供使用者于遙控時發(fā)出預定的指令。在一實施例中，殼體330包括上蓋310與下蓋320。于上述的動態(tài)環(huán)境中，殼體330在受到使用者的操控或受到任何方向之外力的情況下，殼體330能于空間指示參考坐標中進行移動和轉(zhuǎn)動。如圖3所示，在一實施例中，轉(zhuǎn)動傳感器342、加速度傳感器344、磁力計345、數(shù)據(jù)傳輸單元346及運算處理器348都可依附在印刷電路板340上。印刷電路板340是被殼體330所包覆，此印刷電路板340包括至少一基板，此基板具有一長側(cè)邊，此長側(cè)邊是大致平行于殼體330的長側(cè)面。此外，外加的電池組322提供電力給整個電子裝置300。

而且，在一實施例中，上述的動態(tài)環(huán)境為本發(fā)明之電子裝置300所處的環(huán)境，其包括對本發(fā)明之電子裝置300所產(chǎn)生的不良外部干擾。在其中一例中，不良外部干擾包括不良軸向加速度，此不良軸向加速度是由重力以外的不良外力所造成。在其他的例子中，不良外部干擾包括由不良電磁場所產(chǎn)生的不良磁力。

圖4所繪示為本發(fā)明的一實施例的電子裝置300之方塊圖，其繪示出電子裝置300的硬件零件。此電子裝置300包括一九軸動作感測模塊302與一處理及傳輸模塊304，此九軸動作感測模塊302包括轉(zhuǎn)動傳感器342、加速度傳感器344與磁力計345，而處理及傳輸模塊304包括數(shù)據(jù)傳輸單元346與運算處理器348。

在此，“九軸”所指的是三個加速度ωx,ωy,ωz、三個軸向加速度ax,ay,az、三個磁場mx,my,mz。九軸動作感測模塊302中的動作傳感器342用以偵測并產(chǎn)生第一訊號組，此第一訊號組包括角速度ωx,ωy,ωz，角速度ωx,ωy,ωz是指電子裝置300于移動及轉(zhuǎn)動時，相對于空間參考坐標的三個互相垂直的坐標軸xp,yp,zp的角速度。上述的角速度ωx,ωy,ωz是分別對應(yīng)到三個坐標軸xp,yp,zp。加速度傳感器344用以偵測并產(chǎn)生第二訊號組，此第二訊號組包括軸向加速度ax,ay,az，軸向加速度ax,ay,az是指電子裝置300于移動及轉(zhuǎn)動時，沿著空間參考坐標的三個互相垂直的坐標軸xp,yp,zp的軸向加速度。上述的軸向加速度ax,ay,az是分別對應(yīng)到三個坐標軸xp,yp,zp。磁力計345用以偵測并產(chǎn)生第三訊號組，此第三訊號組包括磁場mx,my,mz，磁場mx,my,mz是指電子裝置300于移動及轉(zhuǎn)動時，沿著空間參考坐標的三個互相垂直的坐標軸xp,yp,zp所承受的磁場。上述的磁場mx,my,mz是代表電子裝置300的周圍磁場(ambientmagneticfield，例如：地球磁場)之方向與強度，上述的磁場mx,my,mz分別對應(yīng)到三個坐標軸xp,yp,zp。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解，上述的『九軸』并非一定需在特定方位成垂直，其也可在不同的方位做轉(zhuǎn)動。本發(fā)明所揭露的上述坐標系統(tǒng)僅是用于說明，其他位于不同的方位及/或具不同標號的坐標軸也可以適用于本發(fā)明。

而且，在本發(fā)明的一實施例中，動作感測模塊或電子裝置300的九軸動作感測模塊302可為微機電(mems)式傳感器。在本實施例中，上述九軸動作感測模塊302之轉(zhuǎn)動傳感器342更包括至少一共振體(resonatingmass)，以使轉(zhuǎn)動傳感器能利用柯氏加速度的效應(yīng)來偵測并量測該共振體沿著空間參考坐標的一坐標軸所進行的移動，從而產(chǎn)生包括位于空間參考坐標之角速度ωx,ωy,ωz的第一訊號組。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解屬于微機電式傳感器的一三軸轉(zhuǎn)動傳感器(three-axisrotationsensor)中，在沿著空間參考坐標之x軸、y軸及z軸設(shè)置有三個共振體，以產(chǎn)生并取得三個共振體的移動量。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解本發(fā)明之九軸動作傳感器302包括微機電式的一三軸加速度傳感器、一三軸轉(zhuǎn)動傳感器及一三軸磁力計。

數(shù)據(jù)傳輸單元346是電性連接到九軸動作感測模塊302，以傳輸?shù)谝挥嵦柦M、第二訊號組與第三訊號組。在較佳實施例中，藉由印刷電路板340上的電性連接，數(shù)據(jù)傳輸單元346傳輸九軸動作感測模塊302所發(fā)出的第一、第二與第三訊號組至運算處理器348。運算處理器348接收并計算由數(shù)據(jù)傳輸單元346來的第一、第二與第三訊號組。藉由與九軸動作感測模塊302進行傳訊，運算處理器348可以計算電子裝置300的結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括三個偏向角，其較佳是分別對應(yīng)到空間參考坐標的三個坐標軸。上述的偏向角包括如圖1與圖2所示的偏航角111、俯仰角112與滾轉(zhuǎn)角113。為了計算結(jié)果偏差，運算處理器348是使用一比對機制或算法去消除源自于九軸動作感測模塊302發(fā)出的第一、第二與第三訊號組所產(chǎn)生的累積誤差；藉此，在上述的動態(tài)環(huán)境中，可在排除上述不良外部干擾的情況下取得電子裝置300之九軸動作感測模塊302的結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括在空間參考坐標中的偏向角，此偏向角較佳是對應(yīng)到空間參考坐標中的三個互相垂直之坐標軸。也因此，較佳是以絕對方式取得及輸出在空間參考坐標中所反應(yīng)出或所對應(yīng)之本發(fā)明之電子裝置300之實際移動和轉(zhuǎn)動，電子裝置300例如包括一指示裝置。此外，所述的運算處理器348所用之比對機制更包括一更新程序。在此更新程序中，是藉由與第一訊號組相關(guān)的一先前狀態(tài)及與第二、第三訊號組相關(guān)的一量測狀態(tài)，以取得九軸動作感測模塊的一更新狀態(tài)，此第一訊號組是與角速度ωx、ωy、ωz相關(guān)，第二訊號組是與軸向加速度ax,ay,az相關(guān)，而第三訊號組則是與磁場mx,my,mz相關(guān)。上述的量測狀態(tài)包括對第二訊號組所做的量測或量測而得的軸向加速度ax,ay,az，以及對軸向加速度ax’,ay’,az’所做的預計量測(predictedmeasurement)，此軸向加速度ax’,ay’,az’是基于或由動作感測模塊302的一現(xiàn)今狀態(tài)所運算而得。此外，上述的量測狀態(tài)包括對第三訊號組所做的量測或量測而得的磁場mx,my,mz，以及對磁場mx’,my’,mz’所做的預計量測(predictedmeasurement)，此磁場mx’,my’,mz’是基于或由動作感測模塊302的現(xiàn)今狀態(tài)所運算而得。本發(fā)明之電子裝置中的九軸動作感測模塊的各種狀態(tài)將于之后做詳述。

在本實施例中，處理及傳輸模塊304的運算處理器348更包括一映像程序，以將位于空間指示參考坐標中的結(jié)果偏差的偏向角轉(zhuǎn)換成在一顯示器參考坐標中的一移動樣板。此顯示器參考坐標是不同于空間指示參考坐標，但類似于圖1與圖2中的參考坐標xdydzd。上述的移動樣板可被顯示于一2d顯示設(shè)備的一屏幕上，此2d顯示設(shè)備類似于如圖1及圖2所示的顯示設(shè)備120。根據(jù)與顯示器參考坐標相互關(guān)聯(lián)的一敏感度輸入，上述的映像程序轉(zhuǎn)換偏向角，較佳是將偏向角轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于空間指示參考坐標的三個互相垂直的坐標軸。

圖5所繪示為本發(fā)明之另一實施例的電子裝置500，此電子裝置500使用一九軸動作感測模塊且位于一3d空間指示參考坐標中。如圖5所示，電子裝置500包括兩個部份，即：560與570，其可彼此進行數(shù)據(jù)的通訊。在一實施例中，第一部分560包括一上蓋(未繪示)、一印刷電路板540、一九軸動作感測模塊502、一數(shù)據(jù)傳輸單元546、一下蓋520與一電池組522，其中九軸動作感測模塊502包括一轉(zhuǎn)動傳感器542、一加速度傳感器544與一磁力計545。藉由無線通信，例如基于ieee802.11標準的無線局域網(wǎng)絡(luò)或藍芽標準的無線傳輸，數(shù)據(jù)傳輸單元546將九軸動作感測模塊502的轉(zhuǎn)動傳感器542所產(chǎn)生的第一訊號組(ωx,ωy,ωz)、加速度傳感器544所產(chǎn)生的第二訊號組(ax,ay,az)及磁力計545所產(chǎn)生的第三訊號組(mx,my,mz)，傳輸?shù)降诙糠?70的數(shù)據(jù)接收單元552。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可明白，在其他的實施例中，第一部分560與第二部分570可藉由有線通訊或連接，例如：電纜或電線，來進行數(shù)據(jù)的傳輸。在本發(fā)明的一實施例中，動作感測模塊或電子裝置500的九軸動作感測模塊502可為微機電(mems)式傳感器。在本實施例中，上述九軸動作感測模塊502之轉(zhuǎn)動傳感器542更包括至少一共振體，以使轉(zhuǎn)動傳感器542可利用柯氏加速度的效應(yīng)以偵測并量測該共振體沿著空間參考坐標的一坐標軸上所進行的移動，從而產(chǎn)生包括位于空間參考坐標之角速度ωx,ωy,ωz的第一訊號組。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解屬于微機電式傳感器的三軸轉(zhuǎn)動傳感器中，沿著空間參考坐標之x軸、y軸及z軸設(shè)置有三個共振體，以產(chǎn)生并取得三個共振體的移動量。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解本發(fā)明之九軸動作傳感器502包括微機電式的一三軸加速度傳感器、一三軸轉(zhuǎn)動傳感器及一三軸磁力計。

在一實施例中，第二部分570是與其他電子運算裝置或系統(tǒng)相插接的一外部處理裝置，電子運算裝置例如是獨立個人計算機或服務(wù)器580。舉例來說，第二部分570是藉由一標準界面，例如是圖5所示的通用串行總線，而插接或耦合于一筆記本電腦。第一部分560與第二部分570是藉由數(shù)據(jù)傳輸單元546及數(shù)據(jù)接收單元552而進行彼此間的通訊。如前所述，數(shù)據(jù)傳輸單元546及數(shù)據(jù)接收單元552彼此之間可藉由無線連接或有線連接而彼此相通訊。換句話說，以硬件配置與數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌葋砜矗诒景l(fā)明的一實施例中，包括轉(zhuǎn)動傳感器542、加速度傳感器544與磁力計545在內(nèi)的九軸動作感測模塊502，是與處理單元或運算處理器554相分離；而從九軸動作感測模塊502所發(fā)出的訊號則可藉由數(shù)據(jù)傳輸單元546、552，以有線或無線通信的方式傳遞到運算處理器554，其中無線通信例如基于ieee802.11標準或藍芽的無線通信。

在本發(fā)明的一實施例中，電子裝置500的第二部分570包括數(shù)據(jù)傳輸單元552與運算處理器554。如前所述，第二部分570的數(shù)據(jù)傳輸單元552可與相分離且配置在第一部分560中的數(shù)據(jù)傳輸單元546進行數(shù)據(jù)傳輸。在第二部分570中的數(shù)據(jù)傳輸單元552可接收從第一部分560的數(shù)據(jù)傳輸單元546所傳輸過來的第一訊號組、第二訊號組與第三訊號組，并將其傳輸?shù)竭\算處理器554。在本實施例中，運算處理器554能執(zhí)行上述的運算與訊號的比對。在一實施例中，該運算處理器554所執(zhí)行的比對機制更包括一更新程序，此更新程序是藉由與第一訊號組相關(guān)聯(lián)的一先前狀態(tài)及與第二訊號組、第三訊號組相關(guān)聯(lián)的一量測狀態(tài)以取得一更新狀態(tài)。量測狀態(tài)更包括對第二訊號組、第三訊號組進行量測及基于第一訊號組的預計量測。如圖5所示，運算處理器554是位于電子裝置之殼體的外部。在一實施例中，運算處理器554藉由一映像機制，而將電子裝置的結(jié)果偏差中之偏向角轉(zhuǎn)換至位于一顯示器參考坐標的一移動樣板，其中偏向角是位于空間指示參考坐標中，且較佳是指相應(yīng)于空間指示參考坐標的三個互相垂直之坐標軸的角度，而上述的顯示器參考坐標則是與筆記本電腦580相關(guān)聯(lián)。上述的移動樣板是顯示在筆記本電腦580的屏幕582上。

圖6所繪示為本發(fā)明之另一實施例的攜帶式電子裝置600的爆炸圖，此攜帶式電子裝置600具有一九軸動作感測模塊且位于一3d空間指示參考坐標中。攜帶式電子裝置600更包括一內(nèi)建的顯示器682，攜帶式電子裝置600例如為智能型手機、平板計算機或?qū)Ш皆O(shè)備。換句話說，以硬件配置的角度來看，上述與顯示器相關(guān)聯(lián)的顯示器參考坐標無需位于空間指示坐標的外部。在一實施例中，電子裝置600包括一下蓋620、一印刷電路板640、一電池組622、一轉(zhuǎn)動傳感器642、一加速度傳感器644、一磁力計645、一數(shù)據(jù)傳輸單元646、一運算處理器648、一顯示器682及一上蓋610。同樣地，在一實施例中，殼體630包括一上蓋610與一下蓋620。內(nèi)建的顯示器682是整合于該殼體630中，而九軸動作感測模塊602則包括轉(zhuǎn)動傳感器642、加速度傳感器644與磁力計645。數(shù)據(jù)傳輸單元646及運算處理器648也可整合成電子裝置600中的處理及傳輸模塊604。在本發(fā)明的一實施例中，動作感測模塊或電子裝置600中的九軸動作感測模塊602可為微機電(mems)式傳感器。在本實施例中，上述九軸動作感測模塊602之轉(zhuǎn)動傳感器642更包括至少一共振體，以使轉(zhuǎn)動傳感器可利用柯氏加速度的效應(yīng)以偵測并量測該共振體沿著空間參考坐標的一坐標軸上所進行的移動，從而產(chǎn)生包括位于空間參考坐標之角速度ωx,ωy,ωz的第一訊號組。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解屬于微機電式傳感器的三軸轉(zhuǎn)動傳感器中，沿著空間參考坐標之x軸、y軸及z軸上設(shè)置有三個共振體，以產(chǎn)生并取得三個共振體的移動量。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解本發(fā)明之九軸動作傳感器602包括微機電式的一三軸加速度傳感器、一三軸轉(zhuǎn)動傳感器及一三軸磁力計。

處理及傳輸模塊604的運算處理器648也可執(zhí)行映射機制，此映射機制是將上述空間指示坐標或3d參考坐標中的結(jié)果偏差轉(zhuǎn)換到一顯示器參考坐標上，此顯示器參考坐標例如為2d參考坐標。在上述的映射機制中，是將于空間指示坐標中的電子裝置600的結(jié)果偏差中之偏向角轉(zhuǎn)換成位于一顯示器參考坐標中的一移動樣板，此移動樣板是與電子裝置600本身相關(guān)聯(lián)，且上述的偏向角較佳是指相應(yīng)于空間指示坐標的三個互相垂直之坐標軸的角度。顯示器682顯示了上述的移動樣板。上蓋610包括一透明區(qū)域614，以讓用戶能看到該顯示器682。

圖7所繪示為一說明性的流程圖，其繪示出本發(fā)明之一實施例的取得及/或輸出一結(jié)果偏差的方法，此結(jié)果偏差包括電子裝置位于空間指示坐標的偏向角，此電子裝置例如為一指示裝置、一導航設(shè)備或一智能型手機，可在一3d空間參考坐標及動態(tài)環(huán)境中移動和轉(zhuǎn)動。在本發(fā)明的各個實施例中，如圖7所示的方法可為一比對程序或比對模型，此比對程序或比對模型是嵌設(shè)在處理單元或處理及傳輸模塊中的運算處理器348、554、648中或可由其執(zhí)行。

因此，在本發(fā)明的一實施例中，提供一于動態(tài)環(huán)境中取得結(jié)果偏差的方法，且較佳是排除不良的外部干擾，此結(jié)果偏差包括電子裝置在空間指示參考坐標的偏向角，此方法是利用電子裝置中的九軸動作感測模塊。當電子裝置在空間指示參考坐標中進行移動和轉(zhuǎn)動時，不良的外部干擾可能會導致動作感測模塊在測量、計算與輸出上產(chǎn)生錯誤。在一實施例中，上述之取得結(jié)果偏差的方法包括以下步驟。首先，如圖7所示，九軸動作感測模塊的各種狀態(tài)，例如：先前狀態(tài)、現(xiàn)今狀態(tài)、測量狀態(tài)與更新狀態(tài)，是指上述用于取得在3d參考坐標中結(jié)果偏差的方法之一個步驟或一個步驟組，較佳是以絕對的方式。在一實施例中，上述的方法包括，如步驟705與步驟710所述，取得九軸動作感測模塊的先前狀態(tài)之步驟。其中，先前狀態(tài)包括一初始值組，于方法開始時該初始值組是預定用來初始化九軸動作感測模塊的先前狀態(tài)。初始值組較佳是用在方法的開始時，或者是當初使狀態(tài)無法從更新狀態(tài)取得時(容后說明)。在其他的實施例中，先前狀態(tài)可由更新狀態(tài)中取得或更新，該先前狀態(tài)可為一第一四元值，其包括與先前角速度ωx,ωy,ωz相關(guān)聯(lián)的值，這些先前角速度ωx,ωy,ωz是從九軸動作感測模塊于前一時段t-1所發(fā)出的動作感測訊號中取得。藉由取得量測角速度ωx,ωy,ωz而獲得九軸動作感測模塊的一現(xiàn)今狀態(tài)，其中這些量測角速度ωx、ωy、ωz是從九軸動作感測模塊于現(xiàn)今時段t所發(fā)出的動作感測訊號中取得(例如步驟715與步驟720)。藉由取得量測軸向加速度ax,ay,az而獲得九軸動作感測模塊的一量測狀態(tài)，其中，，這些量測軸向加速度ax,ay,az是從九軸動作感測模塊于現(xiàn)今時段t所發(fā)出的動作感測訊號中取得(例如步驟725)。然后，藉由九軸動作感測模塊于現(xiàn)今狀態(tài)的量測角速度ωx,ωy,ωz來計算預計軸向加速度ax’,ay’,az’(例如步驟730)。接著，藉由比對九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)與量測狀態(tài)以取得九軸動作感測模塊的一更新狀態(tài)(例如步驟735)。之后，計算九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)并轉(zhuǎn)換更新狀態(tài)為結(jié)果偏差，結(jié)果偏差包括電子裝置在空間指示參考坐標的偏向角(例如步驟745)。藉此，可在動態(tài)環(huán)境中取得結(jié)果偏差并排除不良外部干擾，此結(jié)果偏差包括與九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的偏向角。為了建立一連續(xù)的回路，所取得之九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)較佳是輸出到先前狀態(tài)。在一實施例中，更新狀態(tài)可為一四元值，亦即如圖中所示的第三四元值；藉此，此四元值可直接輸出到另一個四元值的先前狀態(tài)，即如圖中所示的第一四元值的先前狀態(tài)(例如步驟740)。

而且，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白：上述由處理及傳輸模塊所執(zhí)行且包括更新程序的比對機制，可參照如圖7與圖8所示之九軸動作感測模塊的各種不同狀態(tài)。如前所述，藉由與第一訊號組相關(guān)聯(lián)的先前狀態(tài)及與第二訊號組相關(guān)聯(lián)的量測狀態(tài)，處理器所執(zhí)行的更新程序可取得九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)，其中上述的第一訊號組是關(guān)于角速度ωx、ωy、ωz，而上述的第二訊號組則是關(guān)于軸向加速度ax,ay,az。上述之量測狀態(tài)包括對第二訊號組進行量測，亦即對軸向加速度ax,ay,az進行量測，且包括從第一訊號組中計算而得的預計量測值ax’,ay’,az’。對于九軸動作感測模塊之上述的各種狀態(tài)，以及取得在3d參考坐標中電子裝置的結(jié)果偏差的方法之相關(guān)步驟，將于以下作詳細的說明。

請再參照圖7，在本發(fā)明的一實施例中，在該取得結(jié)果偏差的方法中，此結(jié)果偏差包括電子裝置在空間指示參考坐標的偏向角且此方法是利用電子裝置中的九軸動作感測模塊，首先是取得九軸動作感測模塊的一先前狀態(tài)。在一實施例中，九軸動作感測模塊的先前狀態(tài)較佳為一第一四元值的形式，且較佳是于流程或方法的一開始時便初始化第一四元值且此初始化是此方法的取得先前狀態(tài)之一部(例如步驟705)。換句話說，在本發(fā)明的一實施例中，九軸動作感測模塊的訊號較佳是根據(jù)預定值組或四元值而初始化，預定值組或四元值例如包括為零，特別是例如包括以四元值表示且相關(guān)于偏航角相關(guān)的訊號或數(shù)值。第一四元值的四個元素可被初始化為一組預定初始值?；蛘撸谝凰脑狄部杀涣硪粋€訊號組所初始化或取代，上述之另一個訊號組是由轉(zhuǎn)動傳感器與加速度傳感器于下一時段所產(chǎn)生的訊號組，以使圖7所示的方法為在前一時段t-1與現(xiàn)今時段t間的一循環(huán)回路。關(guān)于在時段t-1的第一四元值如何被之后于時段t所輸出的四元值所取代，將于后文做詳細說明。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解可用“尤拉角”來表示四元值。同樣地，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，上述的前一時段t-1與現(xiàn)今時段t能分別被現(xiàn)今時段t與下一時段t+1所取代，且落入本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)。

而且，上述動態(tài)環(huán)境包括本發(fā)明于之前所述的不良外部干擾。例如，不良外部干擾包括不良軸向加速度，此不良軸向加速度是由重力以外的不良外力所造成。在其他的例子中，不良外部干擾包括由不良電磁場所產(chǎn)生的不良磁力。在本發(fā)明的較佳實施例中，執(zhí)行圖7所示方法的技術(shù)效果包括：在動態(tài)環(huán)境中排除不良干擾的情況下，取得九軸運動感測模塊的更新狀態(tài)(例如步驟745)，此更新狀態(tài)是與電子裝置的結(jié)果偏差相關(guān)聯(lián)，此結(jié)果偏差包括在空間指示坐標中的偏向角，例如將不良的外力從重力中分離，以排除不良的軸向加速度，并排除不良的外部磁場，此不良的外部磁場是由動態(tài)環(huán)境中不良電磁場所產(chǎn)生。

如圖7所示的方法能在連續(xù)的時段中執(zhí)行。在本發(fā)明的一實施例中，可由電子裝置的數(shù)據(jù)處理單元以循環(huán)的方式執(zhí)行步驟710-745。在其他實施例中，可同時執(zhí)行多個步驟，例如可同時取得由九軸動作感測模塊所發(fā)出的多個訊號，而非一次只取得一個訊號。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可明白，在此所提的步驟只是為了說明之用，其他可能的步驟順序，不管是依序執(zhí)行或同時執(zhí)行，皆應(yīng)落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。與前一時段t-1相關(guān)的第一四元值之取得如圖中步驟710所示。當步驟710首次被執(zhí)行時，第一四元值為在步驟705中被初始化的值。否則，于現(xiàn)今時段t的第一四元值是于前一時段t-1中取得。換句話說，步驟710通常是參照到上述之九軸動作感測模塊的先前狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，先前狀態(tài)可參照到步驟705或步驟710。

再來，取得由轉(zhuǎn)動傳感器產(chǎn)生的第一訊號組，在本發(fā)明的一實施例中，此第一訊號組包括步驟715所示的量測角速度ωx、ωy、ωz。在步驟720中，藉由角速度ωx、ωy、ωz可計算并取得現(xiàn)今時段t的第二四元值。步驟715與步驟720通常是指上述九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)。在一實施例中，運算處理器可使用包括算法在內(nèi)的一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序以將角速度ωx、ωy、ωz及第一四元值轉(zhuǎn)換為第二四元值。該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序可為一程序或一指令，該程序或指令可用下述的方程式(1)來表示。

方程式(1)是一微分方程。位于等號左側(cè)的四元值為等號右側(cè)的四元值(q0,q1,q2,q3)相對于時間的一階導數(shù)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序使用第一四元值作為微分方程(1)的初始值，并計算微分方程(1)的解。第二四元值為微分方程(1)的解。

如圖所示，在本實施例中，九軸動作感測模塊的量測狀態(tài)一般可由步驟725及步驟730所表示。在步驟725中，可取得加速度傳感器所產(chǎn)生的第二訊號組，此第二訊號組包括量測軸向加速度ax,ay,az，即ax,ay,az為軸向加速度的量測值。為了取得本發(fā)明之九軸動作感測模塊的量測狀態(tài)，在一實施例中，基于上述九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)或如步驟730所示的第二四元值，可計算并取得預計軸向加速度ax’,ay’,az’。換句話說，可取得兩組代表九軸動作感測模塊的量測狀態(tài)之軸向加速度，其中一組為步驟725中的量測軸向加速度ax,ay,az，而另外一組為步驟730中的預計軸向加速度ax’,ay’,az’，此預計軸向加速度ax’,ay’,az’是基于上述現(xiàn)今狀態(tài)或與量測角速度相關(guān)的第二四元值而求得。而且，在一實施例中，運算處理器可利用一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序以將一四元值轉(zhuǎn)換成預計軸向加速度ax’,ay’,az’。該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序可為一軟件程序，其可以下述方程式(2),(3),(4)來代表。

2(q1q3-q0q2)＝ax'...........................................(2)

2(q2q3+q0q1)＝ay'..............................................(3)

上述運算處理器可用于計算方程式(2),(3),(4)的解(ax’,ay’,az’)。

在取得結(jié)果誤差的一實施例中，較佳是使用一比對機制以比對一九軸動作感測模塊在現(xiàn)今時段t的現(xiàn)今狀態(tài)與量測狀態(tài)，其中上述結(jié)果誤差包括一電子裝置于一空間指示坐標中的偏向角，此電子裝置例如為3d指示裝置、攜帶式電子裝置、導航設(shè)備或智能型手機，其使用有九軸運動感測模塊。換句話說，在步驟735所示的實施例中，較佳是將第二四元值與位于現(xiàn)今時段t中的量測軸向加速度ax,ay,az及預計軸向加速度ax’,ay’,az’進行比對，其中第二四元值是與現(xiàn)今時段t中的量測角速度相關(guān)聯(lián)。接著，在排除動態(tài)環(huán)境中不良外部干擾的情況下，所取得的結(jié)果可作為現(xiàn)今時段t中的九軸動作感測模塊的一更新狀態(tài)。在一實施例中，更新狀態(tài)是指對現(xiàn)今時段t中九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)進行更新。此外，包括與上述現(xiàn)今狀態(tài)、量測狀態(tài)及更新狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的方程式之指令，將于下文中進行介紹。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，在圖中步驟735所示的比對機制中，與上述第二四元值互相關(guān)聯(lián)且與陀螺儀的角速度相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)今狀態(tài)可以藉由下述方程式取得。

x(t|t-1)＝f(xt-1,ut)..................................(5)

在較佳的實施例中，與現(xiàn)今狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的一第一機率(狀態(tài)轉(zhuǎn)換機率)可進一步藉由下述的方程式而取得。

p(xt|xt-1,ut)＝fxp(xt-1|xt-1)fx^t+fup(ut-1|ut-1)fu^t+qt

其中，qt為額外動作模塊噪聲(additionalmotionmodelnoise)。

同樣地，與上述之預計軸向加速度互相關(guān)聯(lián)，且與加速度傳感器所測得的軸向加速度及現(xiàn)今狀態(tài)相關(guān)的測量狀態(tài)，可由下述方程式求得。

zt(t|t-1)＝h(x(t|t-1))................................(8)

在較佳的實施例中，與量測狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的一第二機率(量測機率)可進一步從下述的方程式求得：

p(zt|xt)＝hxp(xt|xt-1)hx^t+rt................................(9)

其中，rt為時段t時的量測模塊噪聲(measurementmodelnoise)。

在一實施例中，基于如下相關(guān)于資料相關(guān)的方程式(11)，上述的第一機率與第二機率可進一步用來取得九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)。

dt＝{[zt-h(x(t|t-1))]p(zt|xt)[zt-h(x(t|t-1))]^-1}^1/2..............(11)

在一實施例中，所取得之九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)，其較佳包括由方程式所表示的比對機制或資料相關(guān)，可為如圖所示的一第三四元值。而且，在如圖所示接下來的步驟中，所取得之九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)可被當作結(jié)果而輸出，并用于在排除動態(tài)環(huán)境中不良外部干擾的情況下取得一結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括在一空間指示參考坐標的偏向角。在本發(fā)明的較佳實施例中，所述的不良外部干擾是指或包括不良軸向加速度，此不良軸向加速度是由重力以外的不良外力所造成。在其他較佳的實施例中，不良外部干擾是指或包括由不良電磁場所產(chǎn)生的不良磁力。換句話說，由本發(fā)明所提供的方法及算法，能在排除上述不良干擾的情況下產(chǎn)生或提供結(jié)果偏差的輸出。在其中一例中，本發(fā)明之電子裝置的九軸動作傳感器的外力可從重力中分離出來。在其他的例子中，也可排除電子裝置的外部或內(nèi)部的不良電磁場所產(chǎn)生的不良磁力。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解上述實施例中的現(xiàn)今狀態(tài)、量測狀態(tài)、更新狀態(tài)、數(shù)據(jù)相關(guān)及比對機制中的機率僅是用于說明之用，并非用以限制本發(fā)明。

如前所述，如圖中步驟740所示，較佳是將所取得的更新狀態(tài)，更新狀態(tài)較佳是第三四元值的形態(tài)，輸入至九軸動作感應(yīng)模塊的先前狀態(tài)。在一較佳實施例中，更新狀態(tài)更包括一第一數(shù)據(jù)相關(guān)模型，其中上述的數(shù)據(jù)相關(guān)模型可用來進行量測狀態(tài)與預計量測狀態(tài)的比對，該量測狀態(tài)是與第二訊號組相關(guān)聯(lián)，而該預計量測狀態(tài)則從預計量測中取得。換句話說，在一實施例中，第一四元值可被上述之第三四元值所取代，或者是說第三四元值可直接取代第一四元值在前一時段t-1的值以進行下一個循環(huán)。換句話說，于現(xiàn)今時段t的第三四元值會變成下一時段t+1的第一四元值?；蛘呤钦f，在前一時段t-1所輸出的第三四元值可做為現(xiàn)今時段t的第一四元值。

在步驟745中，本發(fā)明之九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)可進一步被運算并轉(zhuǎn)換為結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括在空間參考坐標中的偏向角，其中偏向角包括位于空間參考坐標中之電子裝置的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角，上述之偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角較佳是分別對應(yīng)于空間參考坐標的三個互相垂直的坐標軸的角度，因此較佳可在動態(tài)環(huán)境中排除不良外部干擾的情況下取得包括偏向角的結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差是與九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)相關(guān)。在一實施例中，所述的不良外部干擾是指或進一步包括不良軸向加速度，此不良軸向加速度是由重力以外的不良外力所造成。在其他的實施例中，不良外部干擾是指或進一步包括由不良電磁場所產(chǎn)生的不良磁力。在一實施例中，運算處理器使用一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，以將代表九軸動作感測模塊之更新狀態(tài)的第三四元值轉(zhuǎn)換為偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序可為一程序或指令，該程序或指令可用下述的方程式(12)、(13)、和(14)進行表示。

pitch＝arcsin(2(q0q2-q3q1)).........................(13)

在方程式(12)、(13)、和(14)中，變數(shù)q0、q1、q2、和q3則為第三四元值中的四個元素。

對于一種時間上連續(xù)且循環(huán)式的方法，在本發(fā)明的一實施例中，其會回到步驟710以執(zhí)行在下一時段t+1的比對程序或方法，上述方法是由與九軸動作感測模塊相通聯(lián)的運算處理器所執(zhí)行。此外，上述的結(jié)果偏差較佳是以一種絕對的方式取得和輸出，以反應(yīng)出本發(fā)明之電子裝置在空間參考坐標上實際的移動及轉(zhuǎn)動，上述結(jié)果偏差包括偏向角，而偏向角則包括由第三四元值所轉(zhuǎn)換而得并位于空間轉(zhuǎn)換坐標的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可明白，上述電子裝置在空間參考坐標或3d參考坐標上實際的移動及轉(zhuǎn)動可為在一動態(tài)環(huán)境下實時的移動及轉(zhuǎn)動，此實時的移動及轉(zhuǎn)動可用向量進行表示，該向量相對于空間參考坐標上互相垂直的坐標軸具有一定的大小和方向。

圖8所繪示為一流程圖，其繪示出本發(fā)明之另一實施例的映射方法，此映像方法將電子裝置的結(jié)果偏向角映射到一顯示器參考坐標上，此電子裝置可在一3d空間參考坐標或動態(tài)環(huán)境中移動和轉(zhuǎn)動。圖9為一示意圖，其顯示出在本實施例中如何將上述之電子裝置的包括偏向角在內(nèi)的結(jié)果偏差進行映射。為了說明之目的，圖7與圖8間的差異可由如圖8所示額外的映射步驟750來進行表示。圖8中的步驟705-745是與圖7中所對應(yīng)的步驟相同，其執(zhí)行針對電子裝置的比對程序。步驟750則是執(zhí)行針對電子裝置的映像程序。運算處理器可包括一映像程序，其用來執(zhí)行映像步驟750。在步驟750中，處理及傳輸模塊取得顯示器數(shù)據(jù)，此顯示器數(shù)據(jù)例如包括屏幕尺寸與邊界信息。在步驟750中，空間指示參考坐標中屬于結(jié)果偏差的偏向角，基于與顯示器參考坐標相關(guān)聯(lián)的一敏感度輸入，而被轉(zhuǎn)換成位于顯示器參考坐標中映像區(qū)域的一移動樣板。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可明白上述顯示器數(shù)據(jù)報括顯示器的形態(tài)，例如：led顯示器、lcd顯示器、觸控屏幕或3d顯示器，以及顯示器的頻率，例如：120hz或240hz。在一實施例中，與顯示器相關(guān)的顯示器參考坐標可為一2d顯示器參考坐標。在另一實施例中，顯示器參考坐標可為一3d顯示器的3d顯示器參考坐標。

上述的顯示器數(shù)據(jù)更包括一敏感度輸入，此敏感度輸入為一參數(shù)，使用者可藉由設(shè)置在3d顯示設(shè)備之外殼上的控制鈕進行輸入和調(diào)整此參數(shù)。敏感度輸入可用于表示顯示設(shè)備相應(yīng)于電子裝置的移動之敏感度。請參考圖9，其對映像程序做更進一步的說明。在一實施例中，敏感度輸入為一參數(shù)，此參數(shù)代表顯示器與本發(fā)明之電子裝置的關(guān)系，例如：距離關(guān)系。此電子裝置的輸出包括位于3d參考坐標的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角在內(nèi)的偏移，此偏移可映射到顯示器的2d顯示器參考坐標上的一移動樣板。在另一個實施例中，敏感度輸入可包括邊界信息的一屏幕尺寸，此邊界信息是由用戶所預定，例如是藉由使用者的輸入或操作而取得。在又一實施例中，為了增加或減少移動樣板，敏感度輸入可在映像程序中進行默認，讓敏感度輸入的參數(shù)為一默認值，上述移動樣板包括距離、被移動的畫素之數(shù)目或從電子裝置的移動映像而來的畫素之數(shù)目。

圖9為本發(fā)明的一實施例之一電子裝置930與一顯示設(shè)備的屏幕910的鳥瞰圖。屏幕910具有一中心點922、一目標點924與一邊界點926。中心點922為屏幕910的幾合中心，目標點924為電子裝置930所指示的位置，邊界點926為位于屏幕910右方邊界的一點。上述之各點922、924、926與電子裝置930是位于一共享平面上，此共享平面是與顯示器參考坐標xdydzd的xd軸與zd軸相平行。虛擬光束942、944、946為三道想象的光束，其分別從電子裝置930發(fā)射到中心點922、目標點924與邊界點926。距離p為中心點922與目標點924之間的距離，距離pmax為中心點922與邊界點926之間的距離，而距離d則為中心點922與電子裝置930之間的距離。上述之電子裝置930的結(jié)果偏差中的偏航角為虛擬光束942與虛擬光束944間所夾的角度θ，而角度θmax則為虛擬光束942與虛擬光束946間所夾的角度。上述的映像區(qū)域為位于顯示器參考坐標且包括屏幕910之顯示面的一平面，屏幕910之顯示面為映像區(qū)域的一個子集。

在本實施例中，上述的敏感度輸入是由電子裝置930的用戶所提供。敏感度β可由下述的公式(15)所定義。

其中，在方程式(15)中的敏感度β是由使用者所提供。

下述之方程式(16)可由方程式(15)及幾何關(guān)系中推得。

下述之方程式(17)可由方程式(16)中推得。

在方程式(17)中，距離pmax可從屏幕的寬度推得，而屏幕的寬度則是步驟750所取得的顯示器資料。另外，角度θ則為在步驟中所取得的偏航角，而敏感度輸入β則是由使用者所提供。因此，電子裝置930的運算處理器可依據(jù)方程式(17)而算出距離p。接著，運算處理器便可依據(jù)距離p與屏幕910的寬度而輕易地取得目標點于橫向坐標上的位置。此外，依照類似的方法，運算處理器可依據(jù)俯仰角而輕易地取得屏幕910上的目標點924于縱向坐標上的位置。

在步驟750中的映像程序可用以上所述為例，亦即將偏向角中的偏航角與俯仰角轉(zhuǎn)換為屏幕910上的目標點924的二維坐標，進行說明。藉此，運算處理器已取得目標點924于現(xiàn)今時段的坐標。運算處理器會將目標點924于現(xiàn)今時段的坐標減去目標點924于前一時段的坐標，相減結(jié)果便為目標點924于現(xiàn)今時段的水平偏移與垂直偏移。上述的水平與垂直偏移可被傳送到顯示設(shè)備，以使顯示設(shè)備能追蹤目標點924的位置。顯示設(shè)備能于屏幕910上顯示一光標或某些影像效果(videoeffect)，以強調(diào)目標點924的位置。當用戶移動電子裝置930時，上述的光標或影像效果能于屏幕910上展現(xiàn)出一移動樣板。

類似地，在本發(fā)明的另一實施例中，本發(fā)明的比對方法可為一循環(huán)式方法。對于一種時間上連續(xù)進行循環(huán)的方法，在本發(fā)明的一實施例中，由與九軸動作感測模塊相通聯(lián)的運算處理器所執(zhí)行的此方法會回到步驟710以執(zhí)行在下一時段t+1的比對及映像的程序或方法。接著，可執(zhí)行下一時段t+1的比對及映像的程序或方法。

圖10所繪示為本發(fā)明之另一實施例的比對方法。此流程圖所繪示的方法提供一于動態(tài)環(huán)境中取得結(jié)果偏差的方法，此結(jié)果偏差包括電子裝置在空間參考坐標的偏向角，此電子裝置包括一九軸動作感測模塊并可在一空間參考坐標與一動態(tài)環(huán)境中移動和轉(zhuǎn)動，且在3d空間參考坐標與動態(tài)環(huán)境中移動和轉(zhuǎn)動的電子裝置可將其結(jié)果偏差映射到一顯示器參考坐標上。藉此，包括偏向角在內(nèi)的結(jié)果偏差較佳可在排除動態(tài)環(huán)境中不良外部干擾的情況下被取得，此偏向角是與九軸動作感測模塊的輸出或狀態(tài)(例如：更新狀態(tài)，容后詳述)相關(guān)聯(lián)。在一實施例中，不良外部干擾是指或更進一步包括不良軸向加速度，此不良軸向加速度是由重力以外的不良外力所造成。在另一個例子中，不良外部干擾是指或更進一步包括由不良電磁場所產(chǎn)生的不良磁力。圖10所示的步驟1005-1030可參考如圖7所示之本發(fā)明的另一實施例的步驟。

對于使用有一九軸動作感測模塊的一電子裝置來說，電子裝置例如為一指示裝置、一導航設(shè)備、一智能型手機或一攜帶式電子設(shè)備，此動作感測模塊的磁力計所產(chǎn)生的訊號較佳是可用來讓取得結(jié)果偏差變得容易，且較佳是以絕對的方式，上述之結(jié)果偏差包括位于3d參考坐標的偏向角。由磁力計所產(chǎn)生的第三訊號組可由圖10所示的步驟1035取得，此第三訊號組包括量測磁力(measuredmagnetism)mx,my,mz。在本實施例中，量測磁力mx,my,mz是指對所取得的磁力進行量測。在本發(fā)明的一實施例中，為了取得九軸運動感測模塊的量測狀態(tài)，基于上述九軸感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)或如步驟1040所示的第二四元值，也可運算并取得預計磁力mx’,my’,mz’。換句話說，可取得兩組代表九軸動作感測模塊的量測狀態(tài)之磁力，其中一組為步驟1035中的量測磁力mx,my,mz，而另外一組為步驟1040中的預計磁力mx’,my’,mz’，此預計磁力mx’,my’,mz’是基于上述現(xiàn)今狀態(tài)或與量測角速度相關(guān)的第二四元值而求得。而且，在一實施例中，運算處理器可利用一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序以將現(xiàn)今狀態(tài)或第二四元值轉(zhuǎn)換成預計磁力mx’,my’,mz’，反之亦然。該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序可為一軟件程序，其可以下述方程式(18),(19),(20)來代表。

(q0²+q1²-q2²-q3²)cosλ+2(q1q3-q0q2)sinλ＝mx'.........................(18)

2(q1q2-q0q3)cosλ+2(q2q3+q0q1)sinλ＝my'............................(19)

在方程式(18),(19),(20)中，變數(shù)λ為磁力計所量測到的周圍磁場的方向與位于空間參考坐標的一水平平面間的傾角(dipangle)。此傾角λ可由量測而得或由本發(fā)明之電子裝置的初始校正程序(initialcalibrationprocess)計算而得，并可做為一參數(shù)。上述運算處理器可用于計算方程式(18),(19),(20)的解(mx’,my’,mz’)。

在本發(fā)明的一實施例中，提供取得上述之結(jié)果偏差的方法，此結(jié)果偏差包括位于空間參考坐標的偏向角，而電子裝置利用一九軸動作感測模塊且電子裝置例如為一指示裝置、一導航設(shè)備、一智能型手機或一攜帶式電子設(shè)備。此方法較佳是藉由使用一比對模型，以比對九軸動作感測模塊于現(xiàn)今時段t的現(xiàn)今狀態(tài)與量測狀態(tài)。換句話說，如步驟1045所示的實施例中，較佳是將于現(xiàn)今時段t的現(xiàn)今狀態(tài)之量測角速度之第二四元值與同樣位于現(xiàn)今時段t的量測軸向加速度ax,ay,az、預計軸向加速度ax’,ay’,az’、量測磁力mx,my,mz及預計磁力mx’,my’,mz’相比對。藉此，便可取得九軸動作感測模塊的一更新狀態(tài)。一般來說且在本發(fā)明之實施例中，更新狀態(tài)通常指：相較于現(xiàn)今狀態(tài)或量測狀態(tài)，對九軸動作感測模塊于前一時段t-1的前一狀態(tài)進行更新。在步驟1045的比對模型使用量測軸向加速度ax,ay,az及量測磁力mx,my,mz，同時也使用了預計軸向加速度ax’,ay’,az’及預計磁力mx’,my’,mz’。

在一實施例中，所獲得的九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)可為如圖所示的一第三四元值，較佳是涉及由與比對模型相關(guān)的方程式所表示的比對機制或資料相關(guān)。而且，如步驟1050～1060所示，可進一步被輸出和利用此結(jié)果，以如圖中的步驟所示取得包括位于空間參考坐標中的偏向角的結(jié)果偏差。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解上述實施例中的現(xiàn)今狀態(tài)、量測狀態(tài)、更新狀態(tài)、數(shù)據(jù)相關(guān)及比對機制中的機率僅是用于說明之用，并非用以限制本發(fā)明。

圖11所繪示為本發(fā)明之比對方法的另一實施例。此流程圖繪示出取得一結(jié)果偏差的方法，此結(jié)果偏差包括一電子裝置位于空間指示坐標中的偏向角，此電子裝置例如為一指示裝置、一導航設(shè)備、一智能型手機或其他型態(tài)的攜帶式電子裝置。此電子裝置包括一九軸動作感測模塊并可在一空間參考坐標與一動態(tài)環(huán)境中移動和轉(zhuǎn)動，且在3d空間參考坐標與動態(tài)環(huán)境中移動和轉(zhuǎn)動的電子裝置可將其結(jié)果偏向角映射到一顯示器參考坐標上。步驟1105～1130可能包括取得動作感測模塊的一前一狀態(tài)與一現(xiàn)今狀態(tài)，并取得動作感測模塊的一量測狀態(tài)，此量測狀態(tài)與軸向加速度相關(guān)。此外，在步驟1135中，較佳是使用一比對模型去比對現(xiàn)今時段t中九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)與量測狀態(tài)。換句話說，如步驟1135所示，較佳是將于現(xiàn)今時段t的第二四元值與于現(xiàn)今時段t的量測軸向加速度ax,ay,az及預計軸向加速度ax’,ay’,az進行比對，此第二四元值是與現(xiàn)今狀態(tài)的量測角速度相關(guān)聯(lián)。接著，可獲得九軸動作感測模塊的第一更新狀態(tài)。在一實施例中，第一更新狀態(tài)是指對于現(xiàn)今時段t中的九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)進行第一次更新。而且，可取得或達到本發(fā)明的其中一技術(shù)效果。在步驟1135中，執(zhí)行步驟1105～1135可取得的其中一好處或效果為：取得如圖11所示的第一更新狀態(tài)或第三四元值并排除不良軸向加速度，其中不良軸向加速度是由不良外力所造成，此不良外力例如為分離自重力的其他外力。

在一實施例中，九軸動作感測模塊的第一更新狀態(tài)可為如圖所示的一第三四元值，此結(jié)果較佳是涉及由與比對模型相關(guān)聯(lián)的方程式所表示的比對或資料相關(guān)。而且，本發(fā)明的其中一技術(shù)效果包括如前所述的將動態(tài)環(huán)境中的不良外部干擾排除，其中不良外部干擾是指或包括不良軸向加速度，此不良軸向加速度是由不良外力所造成，此不良外力較佳是排除重力?；蛘?，不良外部干擾還包括由不良電磁場所產(chǎn)生的不良磁力，此不良電磁場是鄰近于動作感測模塊。如圖11之步驟1140所示，在基于第三四元值的情況下，可進一步對本發(fā)明之九軸感測模塊的第一更新狀態(tài)進行運算并轉(zhuǎn)換為一瞬時俯仰角(temporarypitchangle)與一瞬時滾轉(zhuǎn)角(temporaryrollangle)。如圖所示，可有效取得第一更新狀態(tài)，并將動態(tài)環(huán)境中屬于不良外部干擾的不良軸向加速度排除。在一實施例中，在排除上述由不良外力所造成的不良軸向加速度的情況下，可取得第一更新狀態(tài)；上述不良外力是指不包括重力在內(nèi)的外力。第三訊號組是由磁力計所產(chǎn)生，其包括量測磁力mx,my,mz。九軸動作感測模塊的量測狀態(tài)可藉由對一量測偏航角進行運算而取得，此量測偏航角是根據(jù)下述方程式(21)而從九軸運動感測模塊于現(xiàn)今時段t所發(fā)出的動作感測訊號中獲得。

在方程式(21)中，ty是指量測偏航角，tp是指瞬時俯仰角，而tr則是指瞬時滾轉(zhuǎn)角。

在本發(fā)明的一實施例中，如步驟1145所示，為了取得九軸動作感測模塊的所述量測狀態(tài)，基于九軸動作感測模塊的所述第一更新狀態(tài)或于現(xiàn)今時段的第三四元值，可取得一預計偏航角(predictedyawangle)。換句話說，為了九軸動作感測模塊的量測狀態(tài)，可取得步驟1140中的量測偏航角與步驟1145中的預計偏航角。

而且，較佳是利用一比對模型以比對于現(xiàn)今時段t中九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)與量測狀態(tài)。換句話說，如步驟1150所示，較佳是于現(xiàn)今時段t中將第二四元值與量測軸向加速度ax,ay,az、預計軸向加速度ax’,ay’,az’、量測偏航角與預計偏航角進行比對，此第二四元值是與現(xiàn)今狀態(tài)的量測角速度相關(guān)聯(lián)。接著，可獲得九軸動作感測模塊的第二更新狀態(tài)。在一實施例中，第二更新狀態(tài)是指對于現(xiàn)今時段t中的九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)進行第二次更新。于步驟1150中的比對模型是與上述比對模型非常近似，故將不再做詳細的說明。在一實施例中，如圖所示，所取得之九軸動作模塊的第二更新狀態(tài)可為一第四四元值。而且，在如圖所示接下來的步驟中，所取得之九軸動作感測模塊的第二更新狀態(tài)可被當作結(jié)果而輸出，并用于取得一結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括在一空間指示參考坐標的偏向角。除了上述之技術(shù)效果外，即：如步驟1135所示，排除動態(tài)環(huán)境中屬于不良外部干擾的不良軸向加速度而獲得的動作感測模塊的第一更新狀態(tài)，還可達到如圖11之步驟1150所示的技術(shù)效果，此技術(shù)效果是伴隨著動作感測模塊的第二更新狀態(tài)而得。藉由執(zhí)行步驟1140～1150可達到的優(yōu)點或效果為：如圖11所示，取得第二更新狀態(tài)并排除不良磁力，不良磁力例如是由動態(tài)環(huán)境中鄰近本發(fā)明的動作感測模塊的不良的外部或內(nèi)部電磁場所造成的。

如圖中步驟1155所示，將第二更新狀態(tài)輸出至九軸感測模塊的前一狀態(tài)，此第二更新狀態(tài)較佳是第四四元值的形態(tài)。換句話說，在一實施例中，第一四元值可被上述之第四四元值所取代，或者是說第四四元值可直接取代第一四元值在前一時段t-1時的值以進行下一個循環(huán)。換句話說，于現(xiàn)今時段t的第四四元值會變成下一時段t+1的第一四元值?；蛘呤钦f，在前一時段t-1所輸出的第四四元值可做為現(xiàn)今時段t的第一四元值。

在步驟1160中，本發(fā)明之九軸動作感測模塊的第二更新狀態(tài)可進一步被運算并轉(zhuǎn)換為結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括在空間參考坐標中的偏向角，其中偏向角包括位于空間參考坐標中之電子裝置的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角，上述之偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角較佳是分別對應(yīng)于空間參考坐標的三個互相垂直的坐標軸的角度。而且，如圖所示，可進一步取得第二更新狀態(tài)，較佳是排除動態(tài)環(huán)境中屬于不良外部干擾的不良磁力。在一實施例中，較佳是取得第二更新狀態(tài)并排除例如由上述不良電磁場所造成的不良磁力，或是排除地球磁場之外且鄰近于動作感測模塊或具足以影響動作感測模塊的不良磁力。偏向角可根據(jù)方程式(12)、(13)、和(14)而算出，其中在方程式(12)、(13)、和(14)的變數(shù)q0、q1、q2、和q3則為第四四元值的四個元素。而且，步驟1160的偏向角可在排除不良外部干擾的情況下取得，此不良外部干擾包括不良軸向加速度與不良磁力，其中如前述步驟1135所述，不良軸向加速度是由不良外力所造成，此不良外力不包括重力。另外，如前述步驟1150所述，不良磁力之其一例如是由不良電磁場所造成。此外，在圖11所示的步驟1165中，位于空間參考坐標且包括偏向角的結(jié)果偏差可進一步被映射至一顯示器參考坐標中，此顯示器參考坐標例如為一顯示器的2d顯示器參考坐標。

如圖12所示，在一較佳實施例中，第一更新狀態(tài)與第二更新狀態(tài)分別更包括一第一數(shù)據(jù)相關(guān)模型與一第二數(shù)據(jù)相關(guān)模型。第一數(shù)據(jù)相關(guān)模型是用于比對第一量測狀態(tài)與一第一預計量測，其中第一量測狀態(tài)是與第二訊號組相關(guān)聯(lián)，而第一預計量測則是由所述的現(xiàn)今狀態(tài)中取得。而且，第二數(shù)據(jù)相關(guān)模型是用于比對第二量測狀態(tài)與一第二預計量測，其中第二量測狀態(tài)是與第三訊號組相關(guān)聯(lián)，而第二預計量測則是由所述的第一更新狀態(tài)中取得。此外，在另一較佳實施例中，第二更新狀態(tài)分別更包括一第一數(shù)據(jù)相關(guān)模型與一第二數(shù)據(jù)相關(guān)模型，且第一數(shù)據(jù)相關(guān)模型是用于比對第一量測狀態(tài)與一第一預計量測，其中第一量測狀態(tài)是與第二訊號組相關(guān)聯(lián)，而第一預計量測則是由所述的現(xiàn)今狀態(tài)中取得。第二數(shù)據(jù)相關(guān)模型是用于比對第二量測狀態(tài)與一第二預計量測，其中第二量測狀態(tài)是與第三訊號組相關(guān)聯(lián)，而第二預計量測則是由所述的現(xiàn)今狀態(tài)中取得。在基于比對結(jié)果的情況下，根據(jù)九軸動作感測模塊的第一更新狀態(tài)而取得所述第二預計量測或根據(jù)九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)而取得所述第二預計量測間的差異于圖12有更進一步的描述。標示“是”和“否”的路徑是顯示于圖12中。

圖12所示為本發(fā)明之取得結(jié)果偏差的另一實施例，此結(jié)果偏差包括一電子裝置位于空間參考坐標的偏向角，此電子裝置例如為一指示裝置、一導航設(shè)備、一智能型手機或其他攜帶式電子設(shè)備，其包括一九軸動作感測模塊。電子裝置可在一空間指示參考坐標及動態(tài)環(huán)境中移動和轉(zhuǎn)動，上述取得結(jié)果偏差的方法包括下述步驟。如圖所示，在步驟1210中，可取得九軸動作感測模塊的一先前狀態(tài)，其中先前狀態(tài)是與一先前角速度相關(guān)，此先前角速度是由九軸動作感測模塊于一前一時段t-1所發(fā)出的動作感測訊號中獲得。在其他實施例中，先前狀態(tài)是與一先前角速度、一先前軸向加速度與一先前磁力相關(guān)，上述先前角速度、先前軸向加速度與先前磁力是由九軸動作感測模塊于一前一時段t-1所發(fā)出的動作感測訊號中獲得。接著，在步驟1220中，藉由取得由九軸動作感測模塊于一現(xiàn)今時段t所發(fā)出的動作感測訊號中獲得的量測角速度ωx,ωy,ωz，從而取得九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)。在步驟1225中，藉由取得由九軸動作感測模塊于現(xiàn)今時段t所發(fā)出的動作感測訊號中獲得的量測軸向加速度ax,ay,az，從而取得九軸動作感測模塊的一第一量測狀態(tài)。接著，在步驟1230中，基于九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)可運算并取得九軸動作感測模塊的一第一預計量測。在步驟1235中，進行一比對，以決定與量測狀態(tài)相關(guān)的訊號是否足以被用來補償九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)，并取得九軸動作感測模塊的更新狀態(tài)，其中量測狀態(tài)例如包括量測軸向加速度與量測磁力。

根據(jù)本發(fā)明的上述目的，較佳是提供一比對機制與一補償方法，此補償方法可在具有外部干擾或內(nèi)部干擾的情況下精確地輸出一動作感測模塊的結(jié)果偏差，此外部干擾或內(nèi)部干擾例如包括由鄰近動作感測模塊的其它電子裝置所產(chǎn)生的電磁場，或其他強度足以扭曲或干擾動作感測模塊的正常運作的電磁場。在此情況下，使用數(shù)據(jù)相關(guān)的一比對機制能用于比對動作感測模塊的量測狀態(tài)與預計量測狀態(tài)，以決定對先前狀態(tài)進行更新的補償。在前述步驟1235中，資料相關(guān)也包括一預定值，此預定值例如是根據(jù)所使用的動作感測模塊的表現(xiàn)而預先選定，而使量測狀態(tài)與預計量測的比對結(jié)果能參考數(shù)據(jù)相關(guān)與預定值，以決定所需的補償，從而更新動作感測模塊的狀態(tài)，此狀態(tài)例如為先前狀態(tài)或更新狀態(tài)。

藉此，基于數(shù)據(jù)相關(guān)的結(jié)果，可取得動作感測模塊的更新狀態(tài)。如圖所示，若上述比對結(jié)果是落在資料相關(guān)所預計的結(jié)果范圍內(nèi)，則在本發(fā)明的一實施例中，如步驟1240所示，基于九軸運動感測模塊的第一預計量測與第一量測狀態(tài)的比對，可取得九軸運動感測模塊的一第一更新狀態(tài)。此外，如果比對結(jié)果不是落在數(shù)據(jù)相關(guān)所預計的結(jié)果范圍內(nèi)，則便無法執(zhí)行并取得第一更新狀態(tài)。在具有外部或內(nèi)部干擾的情況下，使用數(shù)據(jù)相關(guān)與比對機制的效果特別好，其中上述外部或內(nèi)部干擾例如是由不良電磁場所造成。當比對結(jié)果落在所預計的范圍外時，如圖12中所標示的“否”，則下一步驟將是取得動作感測模塊的另一量測狀態(tài)或第二量測狀態(tài)，從而決定另一資料相關(guān)是否能被用于取得第二更新狀態(tài)。然而，提供第二更新狀態(tài)可做為本發(fā)明之方法中的另一步驟?；诎ㄅc動作感測模塊相關(guān)的量測軸向加速度在內(nèi)的量測狀態(tài)，可僅執(zhí)行上述的步驟并取得第一更新狀態(tài)的結(jié)果。換句話說，如圖所示，不管是執(zhí)行只能取得第一更新狀態(tài)的步驟或是執(zhí)行只能取得第二更新狀態(tài)的步驟或是執(zhí)行可取得第一更新狀態(tài)與第二更新狀態(tài)的步驟，皆落在本發(fā)明之申請專利范圍所保護的范圍內(nèi)。而且，同樣地，可取得或達到本發(fā)明的其中一技術(shù)效果。在步驟1240中，藉由執(zhí)行步驟1210～1240可達到的優(yōu)點或效果為：如圖12所示，取得第一更新狀態(tài)并排除不良軸向加速度，此不良軸向加速度是由不良外力所產(chǎn)生，此不良外力例如為不包括重力的不良外力。

在本發(fā)明的另一實施例中，或在取得上述第二更新狀態(tài)的情況下，可進一步執(zhí)行如圖12所示的步驟1245～1260。在步驟1245中，藉由取得一量測偏航角可取得九軸動作感測模塊的一第二量測狀態(tài)，其中是基于量測磁力mx,my,mz而取得量測偏航角，而量測磁力mx,my,mz則是從九軸動作感測模塊于現(xiàn)今時段t所發(fā)出的動作感測訊號中獲得。而且，如步驟1250所示，運算并取得九軸運動感測模塊的一第二預計量測。接著，藉由如圖12中標示為“是”的路徑所代表的比對機制，可基于九軸運動感測模塊的第一更新狀態(tài)而取得一預計偏航角。在另一個實施例中，藉由如圖12中標示為“否”的路徑所代表的比對機制，可基于九軸運動感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)而取得預計偏航角。一旦取得量測狀態(tài)與預計量測，可執(zhí)行一第二次比對以決定：是否基于比對機制與第二數(shù)據(jù)相關(guān)所獲得的結(jié)果，而進行補償。如步驟1255所示，第二數(shù)據(jù)相關(guān)包括：決定比對結(jié)果是否落入一預定值或一預定范圍內(nèi)。如果比對結(jié)果落在預定值或預定范圍內(nèi)，則如標示為“是”的步驟1260所示，可取得一第二更新狀態(tài)并進行補償。此外，如果比對結(jié)果沒有落在預定值或預定范圍內(nèi)，則應(yīng)執(zhí)行步驟1265，即圖中標示為“否”的程序。換句話說，補償機制是利用動作感測模塊的第二預計量測以進行更新，而非利用動作感測模塊的第二量測狀態(tài)。同樣地，除了上述的技術(shù)效果外，如步驟1240所示，排除動態(tài)環(huán)境中不良外部干擾的不良軸向加速度而得到動作感測模塊的第一更新狀態(tài)，可進一步達到如圖12之步驟1260所示的技術(shù)效果，此技術(shù)效果是伴隨著動作感測模塊的第二更新狀態(tài)而得。藉由執(zhí)行步驟1245～1260可達到的優(yōu)點或效果為：如圖12所示，可進一步取得第二更新狀態(tài)并排除不良磁力，不良磁力例如是由動態(tài)環(huán)境中鄰近本發(fā)明的動作感測模塊的不良的外部或內(nèi)部電磁場所造成的。

接續(xù)上述的步驟，在本發(fā)明的一實施例中，比對方法可為一連續(xù)的循環(huán)或是時間上為循環(huán)形式，在現(xiàn)今時段t所獲得的更新狀態(tài)可做為前一時段t-1的先前狀態(tài)，并成為另一循環(huán)的起始，以再一次執(zhí)行上述的步驟。對所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，上述的時段t、時段t-1或時段t+1所指為何應(yīng)是相當清楚明確，且是落在本發(fā)明所欲保護的范圍內(nèi)。例如，在圖12所示的步驟1260中，藉由對九軸動作感測模塊的第一更新狀態(tài)進行更新可獲得九軸動作感測模塊的第二更新狀態(tài)，其中對第一更新狀態(tài)進行更新是基于九軸動作感測模塊的第二預計量測與第二量測狀態(tài)之間的第二比對機制。在步驟1265中，所獲得的九軸動作感測模塊的第二更新狀態(tài)可進一步輸出到先前狀態(tài)而開始另一個循環(huán)。

步驟1265完成后，于步驟1270中，以類似步驟745、步驟1060、步驟1160的方式取得結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括于空間參考坐標中的偏向角，即：偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。而且，可在排除不良外部干擾的情況下取得結(jié)果偏差，此不良外部干擾包括如步驟1240所示的不良軸向加速度，此不良軸向加速度是由不良外力所造成，此不良外力不包括重力。此外，不良外部干擾還包括如步驟1260所示的不良磁力，此不良磁力例如是由不良電磁場所產(chǎn)生。

如上所述，在本發(fā)明的一實施例中，提供一取得電子裝置的結(jié)果偏差之方法，此電子裝置包括一九軸動作感測模塊與數(shù)據(jù)相關(guān)，這樣可在九軸動作感測模塊受到外部或內(nèi)部干擾的情況下取得較精確的結(jié)果。因此，上述取得九軸動作感測模塊的第一更新狀態(tài)的步驟進一步包括：執(zhí)行一第一數(shù)據(jù)相關(guān)，以決定九軸動作感測模塊的第一預計量測與第一量測狀態(tài)的比對結(jié)果是否落在九軸動作感測模塊的一第一預定值內(nèi)。而且，上述取得九軸動作感測模塊的第二更新狀態(tài)的步驟進一步包括：執(zhí)行一第二數(shù)據(jù)相關(guān)，以決定九軸動作感測模塊的第二預計量測與第二量測狀態(tài)的比對結(jié)果是否落在九軸動作感測模塊的一第二預定值內(nèi)。

同樣地，根據(jù)本發(fā)明的方法所述的連續(xù)循環(huán)，在一實施例中取得電子裝置的一結(jié)果偏差的方法更包括將電子裝置中的九軸動作感測模塊的第二更新狀態(tài)輸出至前一狀態(tài)。而且，九軸動作感測模塊的前一狀態(tài)可為于前一時段t-1的第一四元值，九軸動作感測模塊的現(xiàn)今狀態(tài)可為于現(xiàn)今時段t的第二四元值，而九軸動作感測模塊的第一更新狀態(tài)與第二更新狀態(tài)也可分別為于現(xiàn)今時段t的第三四元值與第四四元值。

總之，本發(fā)明還提供一九軸比對方法，其比對電子裝置因轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生并偵測到的訊號與因加速度而產(chǎn)生并偵測到的訊號，其中此電子裝置是使用有一九軸動作感測模塊，且轉(zhuǎn)動與加速度是分別繞著與沿著三個軸而進行。在一實施例中，九軸比對方法可將結(jié)果偏差輸出，其中結(jié)果偏差包括于空間參考坐標中的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角，此空間參考坐標例如為電子裝置的3d參考坐標。在另一實施例中，九軸比對方法包括將結(jié)果偏差映射到一顯示器坐標，此結(jié)果偏差包括于空間參考坐標中的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角，而顯示器坐標例如為顯示設(shè)備的屏幕上的顯示器參考坐標。九軸比對方法包括將動作感測模塊的各種狀態(tài)進行比對，并使用本發(fā)明之數(shù)據(jù)相關(guān)以輸出一結(jié)果偏差，此結(jié)果偏差包括例如在一3d參考坐標的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。此方法具有新穎性與非顯而易見。

綜上所述，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解，在本發(fā)明中，將包括位于一空間指示參考坐標的3d角度以絕對的方式輸出也是具有新穎性。而且，具有動作感測模塊的電子裝置具有本發(fā)明所提出的且具有新穎性的比對方法及程序，故能以絕對的方式取得并輸出上述的結(jié)果偏差，其是不易被所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從習知技術(shù)中推得，故也具有進步性。上述之與結(jié)果偏差相關(guān)聯(lián)的『絕對』是指本發(fā)明之電子裝置在空間指示參考坐標中實際的移動與轉(zhuǎn)動，其中結(jié)果偏差是從改良的電子裝置所取得并輸出，結(jié)果偏差包括偏向角，而偏向角例如是位于空間指示參考坐標中的偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。而且，由于九軸動作感測模塊于動態(tài)環(huán)境中移動和轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生和累積的噪聲可被有效地刪除或補償，因此本發(fā)明之九軸比對方法可精確地將所述的偏差輸出，此偏差包括在3d參考坐標中的角度。而且，在本發(fā)明說明書中，“一”或“一個”可代表“至少一個”或“多個”的意思。如上所述，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解，“動態(tài)”所指的是移動或一般所指的運動。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解，“排除”在此所指的是將不良的干擾排除，其并不限于特定排除的量或程度，任何量或程度都應(yīng)符合本發(fā)明之精神且應(yīng)落在本發(fā)明所欲保護的范圍內(nèi)。

圖13所繪示為本發(fā)明之補償3d指示裝置之轉(zhuǎn)動的方法的實施例的流程圖。此方法的目的在于將3d指示裝置的轉(zhuǎn)動和移動轉(zhuǎn)換成在一顯示設(shè)備的顯示平面的移動樣板(例如：如圖1與圖2所示的顯示設(shè)備120的平面xdyd)。該方法可由圖14所繪示的3d指示裝置所執(zhí)行，圖14為本發(fā)明之3d指示裝置的示意圖。圖14中的3d指示裝置包括一轉(zhuǎn)動傳感器342、一方位傳感器1410、與一運算處理器1420。此方位傳感器1410包括一加速度傳感器344與其他運算處理器348。

圖13的程序如下所示。在步驟1320中，方位傳感器1410產(chǎn)生與該3d指示裝置的一方位相關(guān)聯(lián)的一方位輸出，且該3d指示裝置的方位是與地球相關(guān)聯(lián)的一全球參考坐標的三軸相關(guān)聯(lián)。該方位傳感器1410的運算處理器348藉由執(zhí)行如圖7與圖8所述的步驟710至步驟745可產(chǎn)生上述的方位輸出。簡單來說，在圖7與圖8所述的步驟710至步驟745中，轉(zhuǎn)動傳感器342產(chǎn)生一轉(zhuǎn)動輸出(ωx,ωy,ωz)，該轉(zhuǎn)動輸出是與3d指示裝置的轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)，且3d指示裝置的轉(zhuǎn)動是與3d指示裝置相關(guān)聯(lián)的一空間參考坐標的三軸相關(guān)聯(lián)(如圖1或圖2所示的參考坐標xpypzp)，此加速度傳感器344產(chǎn)生一第一訊號組，此第一訊號組包括多個軸向加速度ax,ay,az，這些軸向加速度ax,ay,az是與位于空間參考坐標的3d指示裝置的移動和轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)。然后，運算處理器348便基于第一訊號組與該轉(zhuǎn)動輸出產(chǎn)生該方位輸出。更詳細的說明，請參照上述對圖7與圖8的相關(guān)討論。

運算處理器348產(chǎn)生的方位輸出的形式可為一轉(zhuǎn)動矩陣、一四元值、一轉(zhuǎn)動向量、或包括三個方位角(即：偏航角、俯仰角、與滾轉(zhuǎn)角)的其他形式。四元值形式的方位輸出可為圖7與圖8之步驟740所產(chǎn)生的第三四元值。上述的方位角，亦即：偏航角、俯仰角、與滾轉(zhuǎn)角，是于步驟745中所產(chǎn)生。運算處理器348藉由下述的方程式(22)可從方位角取得轉(zhuǎn)動矩陣：

[r]3×3是以轉(zhuǎn)動向量為形式的方位輸出，θ代表俯仰角，φ代表滾轉(zhuǎn)角，ψ代表偏航角。

運算處理器348藉由下述的方程式(23)可從四元值的形式取得以轉(zhuǎn)動向量為形式的方位輸出，而四元值的形式可用<e0,e1,e2,e3>進行表示。

假設(shè)以轉(zhuǎn)動向量為形式的該方位輸出可表示為<e1,e2,e3>，且以四元值為形式的該方位輸出可表示為<e0,e1,e2,e3>。運算處理器348可根據(jù)下述的方程式(24)將轉(zhuǎn)動向量的形式轉(zhuǎn)換成四元值的形式。

其中該方位輸出的四個形式的其中之一個形式可輕易的依據(jù)方程式(22)、(23)及(24)轉(zhuǎn)換成四個形式中的另一個形式。

在步驟1340中，轉(zhuǎn)動傳感器342產(chǎn)生與3d指示裝置的一轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)動輸出，且3d指示裝置的轉(zhuǎn)動是與3d指示裝置本身相關(guān)聯(lián)的一空間參考坐標的三軸相關(guān)聯(lián)(例如圖1與圖2所繪示的參考坐標xpypzp)。在步驟1360中，運算處理器1420使用方位輸出與轉(zhuǎn)動輸出以產(chǎn)生與固定參考坐標相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)換輸出<dx,dy>，而上述之固定參考坐標是與顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)。此轉(zhuǎn)換輸出<dx,dy>代表位于固定參考坐標的平面上的二維移動，該二維移動是平行于該顯示設(shè)備的屏幕，例如是圖1與圖2所示的顯示設(shè)備120的顯示平面xdyd，其中dx代表沿著xd軸的移動，而dy則代表沿著yd軸的移動。而且，轉(zhuǎn)換輸出<dx,dy>可代表顯示平面上的一段移動。由3d指示裝置所畫出的多段運動可構(gòu)成顯示平面上的一移動樣板，并控制顯示設(shè)備上的虛擬對象(virtualobject)或光標沿著移動樣板移動。

步驟1360包括四個步驟1362、1364、1366、和1368，在步驟1362中，運算處理器1420取得顯示設(shè)備的方位，此顯示設(shè)備的方位是與地球的全球參考坐標相關(guān)聯(lián)。例如，3d指示裝置可包括一重設(shè)鍵，此重設(shè)鍵可傳送一重設(shè)訊號至運算處理器1420，在收到重設(shè)訊號后該第一運算處理器1420將方位傳感器1410所產(chǎn)生的一現(xiàn)今方位輸出記錄為與全球參考坐標相關(guān)聯(lián)的該顯示設(shè)備的方位，因此，與地球的全球參考坐標相關(guān)聯(lián)的該顯示設(shè)備的方位可被記錄成一重設(shè)的偏航角。

在步驟1364中，運算處理器1420基于該方位輸出及與地球全球參考坐標相關(guān)聯(lián)的顯示設(shè)備的方位而取得與固定參考坐標相關(guān)聯(lián)的該3d指示裝置的方位。如上所述，由運算處理器1420所記錄的現(xiàn)今方位輸出可能包括與全球參考坐標的三軸的其中之一軸(例如：z軸)相關(guān)聯(lián)的一重設(shè)的偏航角。此運算處理器1420可藉由將方位輸出減去該重設(shè)的偏航角而取得與固定參考坐標相關(guān)聯(lián)的該3d指示裝置的方位，此固定參考坐標則與顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)。

圖7與圖8所示的步驟705是相等于步驟1362與步驟1364。在本發(fā)明的其他實施例中，為了產(chǎn)生步驟1320中的方位輸出，此運算處理器345可執(zhí)行如圖7與圖8所示的步驟705～步驟745。在本實施例中，由方位傳感器1410所產(chǎn)生的方位輸出代表與固定參考坐標相關(guān)聯(lián)的3d指示裝置，而此固定參考坐標則與顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)。因此，在其他的實施例中，運算處理器1420也可省略步驟1362與步驟1364。

在步驟1366中，運算處理器1420基于與固定參考坐標相關(guān)聯(lián)的3d指示裝置的方位與轉(zhuǎn)動輸出來產(chǎn)生與顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動，其中此固定參考坐標是與顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)。例如，運算處理器1420可根據(jù)下述的方程式(25)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動。

其中，r11-r13、r21-r23、和r31-r33為3x3轉(zhuǎn)動矩陣中的元素，且從3d指示裝置的方位中取得，而3d指示裝置的方位是與顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)的固定參考坐標相關(guān)聯(lián)。而且，[ωxωyωz]d為與固定參考坐標相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動，而固定參考坐標則是與顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)。[ωxωyωz]p為轉(zhuǎn)動傳感器342所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動輸出。另外，轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動[ωxωyωz]d包括三個角速度ωx、ωy、ωz，其分別與顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)的固定參考坐標的三個軸xd、yd、zd相關(guān)聯(lián)。而且，轉(zhuǎn)動輸出[ωxωyωz]p包括三個角速度ωx、ωy、ωz，其分別與3d指示裝置相關(guān)聯(lián)的空間參考坐標的三個軸xp、yp、zp相關(guān)聯(lián)。

在步驟1368中，運算處理器1420基于該轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動[ωxωyωz]d來產(chǎn)生轉(zhuǎn)換輸出<dx,dy>，其中dx為轉(zhuǎn)換輸出的第一移動分量，而dy為轉(zhuǎn)換輸出的第二移動分量。其中，第一移動分量是與固定參考坐標的xd軸相關(guān)聯(lián)，而第二移動分量是與固定參考坐標的yd軸相關(guān)聯(lián)，且固定參考坐標是與顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)。例如，運算處理器1420將轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動中的角速度ωy乘以一預定的尺寸因子(scalefactor)而產(chǎn)生第二移動分量dy，且運算處理器1420將轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動中的角速度ωz乘以上述預定的尺寸因子而產(chǎn)生第一移動分量dx。其中，尺寸因子的值可由使用者設(shè)定。

如圖13所示的補償3d指示裝置之轉(zhuǎn)動的方法可被如圖15所示的3d指示裝置所執(zhí)行，而圖15所示為本發(fā)明之另一實施例的3d指示裝置。圖15所示的3d指示裝置包括一轉(zhuǎn)動傳感器342、一方位傳感器1510、與一運算處理器1420，其中方位傳感器1510包括一加速度傳感器344、一磁力計345、與一運算處理器348。

在步驟1320中，方位傳感器1510產(chǎn)生一方位輸出，此方位輸出是與3d指示裝置的方位相關(guān)聯(lián)，而3d指示裝置的方位則與地球的全球參考坐標的三軸相關(guān)聯(lián)。藉由執(zhí)行如圖10所示的步驟1010至步驟1060、或如圖11所示的步驟1110至步驟1160、或如圖12所示的步驟1210至步驟1270，方位傳感器1510的運算處理器348可產(chǎn)生上述的方位輸出。簡單來說，在圖10、圖11、或圖12所示的步驟中，轉(zhuǎn)動傳感器342產(chǎn)生與3d指示裝置的轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)的一轉(zhuǎn)動輸出(ωx,ωy,ωz)，而3d指示裝置的轉(zhuǎn)動則與空間參考坐標的三個軸(如圖1與圖2所示的參考坐標xpypzp)相關(guān)聯(lián)。加速度傳感器344產(chǎn)生一第一訊號組，此第一訊號組包括軸向加速度ax,ay,az，此軸向加速度ax,ay,az是與3d指示裝置在空間參考坐標中的移動和轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)。磁力計345產(chǎn)生一第二訊號組(mx,my,mz)，此第二訊號組是與地球的磁場相關(guān)聯(lián)。而且，基于第一訊號組、第二訊號組、與轉(zhuǎn)動輸出，運算處理器348產(chǎn)生方位輸出?？蓞⒖忌鲜鲫P(guān)于圖10、圖11、與圖12的敘述，其有更詳細的介紹。

運算處理器348可產(chǎn)生上述的方位輸出，此方位輸出的型式可為一轉(zhuǎn)動矩陣、一四元值、一轉(zhuǎn)動向量、或為包括偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角等三個方位角的形式。以四元值為型式的方位輸出可為如圖10所示步驟1050中所產(chǎn)生的第三四元值、或可為如圖11所示步驟1150中所產(chǎn)生的第四四元值、或可從如圖12所示步驟1265中的更新狀態(tài)所取得。而且，偏航角、俯仰角與滾轉(zhuǎn)角等三個方位角是可由圖10的步驟1060、圖11的步驟1160、或圖12的步驟1270所產(chǎn)生。轉(zhuǎn)動矩陣與轉(zhuǎn)動向量可根據(jù)方程式(22)、方程式(23)、及方程式(24)而取得。

在本實施例中，圖15所示的轉(zhuǎn)動傳感器342可如圖14所示的轉(zhuǎn)動傳感器342般執(zhí)行步驟1340，而圖15所示的運算處理器1420可如圖14所示的運算處理器1420般執(zhí)行步驟1360。

圖10所示的步驟1005與圖11所示的步驟1105是等同于步驟1362與步驟1364。在本發(fā)明的另一個實施例中，為了產(chǎn)生步驟1320中的方位輸出，圖15的運算處理器348可執(zhí)行圖10所示的步驟1005至步驟1060或圖8所示的步驟1105至步驟1160。在本例中，方位傳感器所產(chǎn)生的方位輸出代表3d指示裝置的方位，此3d指示裝置的方位是與跟顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)的固定參考坐標相關(guān)聯(lián)。因此，在另一個實施例中，圖15的運算處理器1420省略步驟1362與步驟1364。

圖13所示的補償3d指示裝置之轉(zhuǎn)動的方法也可由圖16所示的3d指示裝置執(zhí)行。圖16所示為本發(fā)明之另一個實施例之3d指示裝置的示意圖。圖16所示的3d指示裝置包括一轉(zhuǎn)動傳感器342、一方位傳感器1610、及一運算處理器1420。方位傳感器1610包括一加速度計344、一磁力計345、與一運算處理器348。

在步驟1320中，方位傳感器1610產(chǎn)生與3d指示裝置的方位相關(guān)聯(lián)的一方位輸出，而此3d指示裝置的方位則是和地球的全球參考坐標相關(guān)聯(lián)。為了產(chǎn)生方位輸出，磁力計345產(chǎn)生包括軸向加速度ax,ay,az的一第一訊號組，此軸向加速度ax,ay,az是與3d指示裝置在空間參考坐標中的移動和轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)。磁力計345產(chǎn)生與地球磁場相關(guān)聯(lián)的一第二訊號組(mx,my,mz)，且圖16的運算處理器348基于第一訊號組與第二訊號組而產(chǎn)生方位輸出。方位輸出的詳細說明如下所述。

方位輸出可為包括偏航角ψ、俯仰角θ、與滾轉(zhuǎn)角φ的型式，偏航角ψ、俯仰角θ、與滾轉(zhuǎn)角φ分別是與地球的全球參考坐標的三個軸相關(guān)聯(lián)。第一訊號組包括軸向加速度ax,ay,az，此軸向加速度ax,ay,az分別與3d指示裝置沿著空間參考坐標的xp,yp,zp軸的移動和轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)。第二訊號組包括磁場mx,my,mz，此磁場mx,my,mz分別與3d指示裝置沿著空間參考坐標的xp,yp,zp軸的移動和轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)，且空間參考坐標是與3d指示裝置相關(guān)聯(lián)。

運算處理器348可根據(jù)下述的方程式(26)和(27)來計算俯仰角θ、與滾轉(zhuǎn)角φ。

在方程式(26)和(27)中，ax,ay,az為第一訊號組的軸向加速度，且g為重力加速度。而且，運算處理器348可根據(jù)方程式(28)計算俯仰角ψ。

在方程式(28)中，mx,my,mz為上述之第二訊號組的各元素。根據(jù)方程式(26)、(27)、和(28)，圖16的運算傳感器38可產(chǎn)生包括偏航角ψ、俯仰角θ、與滾轉(zhuǎn)角φ的方位輸出。

在本實施例中，圖16所示的轉(zhuǎn)動傳感器342可如圖14所示的轉(zhuǎn)動傳感器342般執(zhí)行步驟1340，而圖15所示的運算處理器1420可如圖14所示的運算處理器1420般執(zhí)行步驟1360。

圖13所示的方法與圖14至圖16所示的3d指示裝置，可將3d指示裝置在三維空間的轉(zhuǎn)動和移動轉(zhuǎn)換到位于顯示設(shè)備的顯示平面上的二維的移動樣版。傳統(tǒng)的指示裝置在進行轉(zhuǎn)換時無法考慮到每一偏航角、俯仰角、與滾轉(zhuǎn)角，且在某些狀況下這些轉(zhuǎn)換是錯誤地。舉例來說，當傳統(tǒng)的指示裝置處于翻轉(zhuǎn)過來的狀態(tài)時，該指示裝置可能將其轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成沿著剛好相反的方向移動。另一方面，無論使用者如何定位或轉(zhuǎn)動3d指示裝置，由于本發(fā)明之實施例會將每一偏航角、俯仰角、與滾轉(zhuǎn)角列入考慮，因此圖13所示的方法與圖14至圖16所示的3d指示裝置可將3d指示裝置的轉(zhuǎn)動和移動進行正確的轉(zhuǎn)換。

所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解，本發(fā)明可應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括：游戲、計算機、和導航。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解，本發(fā)明之保護范圍當視后附之申請專利范圍所界定者為準，且應(yīng)包括本發(fā)明各種可能的應(yīng)用，包括：指示裝置、導航設(shè)備或智能型手機等電子裝置。

上述實施例僅是為了方便說明而舉例，雖遭所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員任意進行修改，均不會脫離如權(quán)利要求書中所欲保護的范圍。