CN1825058A - 具有方向测量自动校准的便携式终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种安装在壳体内的便携式终端设备，该设备具有：磁传感器，其检测环绕所述壳体的具有偏移的磁场，并且输出表示检测到的磁场的磁数据；以及倾斜传感器，其检测壳体的倾斜，并且顺序地输出表示检测到的倾斜的倾斜数据。在所述便携式终端设备中，获取部分以给定时间间隔从所述磁传感器顺序地获取磁数据。计算部分根据由所述获取部分顺序地获取的多个磁数据计算所述磁传感器的偏移。检测部分根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据检测所述壳体的方向变化。变更部分根据检测到的方向变化来改变顺序地获取磁数据的时间间隔。

Description

具有方向测量自动校准的便携式终端设备

技术领域

本发明涉及一种通过周期性地获取磁数据并计算由于磁场导致的偏移来对便携式终端设备测量出的方向进行校准的技术，所述便携式终端设备包括用于检测方向的磁传感器和用于检测倾斜的倾斜传感器，尤其是，涉及一种对应于便携式终端设备的移动来适当地控制磁数据的获取时间间隔的技术。

背景技术

近年来，诸如移动电话之类的便携式终端设备已经在功能上有很大改进，并且包括磁传感器和倾斜传感器的便携式终端设备也已被开发出来，所述磁传感器用于检测地磁场(地磁)以便测量方位方向，所述倾斜传感器用于检测设备壳体的倾斜。此外，在包括磁传感器的便携式终端设备中，有这样一种便携式终端设备：即，其设置有自动校准功能，以校正由于该便携式终端设备内部的电子零件产生的内部磁场所导致的误差(偏移)。

在传统的自动校准功能中，周期性地获取和存储磁数据，并且执行规定的校准处理。例如，将这样一种方法用作校准处理，在该方法中，在便携式终端设备转动所经过的方向的一定范围内采集磁数据，其后，根据采集到的数据计算方位球(azimuth sphere)，并且根据球心距原点的偏差设置偏移，而且因为偏移随着时间推移而改变所以更新该偏移。

作为这种已有技术，在专利文献1中也公开了一种。该文献公开了这样一种技术：即，在该技术中，具有磁传感器的测量杆可任意旋转，并且将检测到的位置坐标与通过计算另外获得的位置坐标相比较，从而设置和更新误差对应表。

[专利文献]JP-A-2004-101273

在前述已有技术中，存在有这样的问题：即，由于便携式终端设备的使用模式多种多样而难以适当地设置磁数据的采样时间。

即，在便携式终端设备的普通使用环境中，设备壳体的倾斜和方向没必要频繁改变。在倾斜或方向没有很大改变的情况下，即使缩短采样时间，也会出现显著的不良影响：即，存储了方向没有变化的无意义的数据。另一方面，类似于用户有意摇晃设备壳体以便使校准被执行的情况，还有一种可能的情况是在短时间内显著改变倾斜和方向。在此情况下，当采样时间短时，可在短时间内完成对校准所需的磁数据的累积，然而，当采样时间长时，要花费时间来采集和存储磁数据，并且出现用户被迫进行长时间摇晃操作的缺点。专利文献1没有公开解决该问题的技术。

发明内容

考虑到这些情况提出本发明，本发明的一个目的是提供一种技术，其中，一种便携式终端设备包括用于检测方向的磁传感器、用于检测倾斜的倾斜传感器、和周期性地获取磁数据以校准偏移的控制部分，其中，对应于所述便携式终端设备的移动适当地控制所述磁数据的获取时间间隔。

为了达到该目的，根据本发明的第一方案，一种安装在壳体内的便携式终端设备，包括：磁传感器，其检测环绕所述壳体的具有偏移的磁场，并且输出表示检测到的磁场的磁数据；倾斜传感器，其检测壳体的倾斜，并且顺序地输出表示检测到的倾斜的倾斜数据；获取部分，其以给定时间间隔从所述磁传感器顺序地获取磁数据；计算部分，其根据由所述获取部分顺序地获取的多个磁数据计算所述磁传感器的偏移；检测部分，其根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据检测所述壳体的方向变化；以及变更部分，其根据检测到的方向变化来改变顺序地获取磁数据的时间间隔。

根据本发明的第二方案，在所述第一方案的便携式终端设备中，所述检测部分根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据随时间的变化量来检测所述壳体的方向变化。

根据本发明的第三方案，在所述第一方案的便携式终端设备中，所述倾斜传感器输出由横向分量和纵向分量构成的倾斜数据，所述横向分量表示在所述壳体横向方向上的倾斜，所述纵向分量表示在所述壳体纵向方向上的倾斜，并且所述检测部分根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据的横向分量检测所述壳体的方向变化。顺便提一下，仅仅第三方案涉及与所述壳体相关的主题，并且该主题并不必然影响根据第一或第二方案的本发明的技术范围。

根据本发明的第四方案，所述获取部分以正常时间间隔顺序地获取磁数据，并且当检测到的方向变化的程度超过预定阈值水平时，所述变更部分将所述正常时间间隔变更为比所述正常时间间隔短的快速时间间隔。而且，即使检测到的方向变化的程度在预定周期内落到预定阈值水平以下，所述变更部分也在所述预定周期内维持所述快速时间间隔。

根据本发明的第五方案，一种在便携式终端设备中执行的偏移校准方法，所述便携式终端设备安装在壳体中并具有磁传感器和倾斜传感器，所述磁传感器检测环绕所述壳体的具有偏移的磁场并输出表示检测到的磁场的磁数据，所述倾斜传感器顺序地检测所述壳体的倾斜并输出表示检测到的倾斜的倾斜数据。所述偏移校准方法包括以下步骤：以给定时间间隔从所述磁传感器顺序地获取磁数据；根据顺序地获取的多个磁数据计算所述磁传感器的偏移；根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据检测所述壳体的方向变化；以及根据检测到的方向变化来变更顺序地获取磁数据的时间间隔。

根据本发明的第六方案，提供一种用在便携式终端设备中的机器可读介质，所述便携式终端设备安装在壳体中并具有处理器、磁传感器和倾斜传感器，所述磁传感器检测环绕所述壳体的具有偏移的磁场并输出表示检测到的磁场的磁数据，所述倾斜传感器顺序地检测所述壳体的倾斜并输出表示检测到的倾斜的倾斜数据，所述机器可读介质包含可由所述处理器执行的程序，从而使得所述便携式终端设备执行一种偏移校准方法，所述偏移校准方法包括以下步骤：以给定时间间隔从所述磁传感器顺序地获取磁数据；根据顺序地获取的多个磁数据计算所述磁传感器的偏移；根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据检测所述壳体的方向变化；以及根据检测到的方向变化来变更顺序地获取磁数据的时间间隔。

根据本发明，注意到这样的情况：即，当所述便携式终端设备进行诸如摇晃之类的具有显著方向变化的动作时，出现所述便携式终端设备的倾斜也显著变化的趋势。因此，从所述倾斜传感器检测到的倾斜来获取作为所述便携式终端设备方向变化指标的参数，并且与该参数相关联地设置磁数据的采样时间间隔的长度。这时，在方向变化小的情况下，减小磁数据的获取量，并且可减少控制负荷。另一方面，在方向变化大的情况下，可在短时间内完成对所需的磁数据的获取。因此，当特别考虑到用户有意摇晃所述便携式终端设备以便计算磁数据的偏移的情况，可缩短继续进行摇晃操作所需的时间，因此，存在有能够减小操作员的工作负荷的优点。

此外，计算了所述倾斜传感器的倾斜数据随时间的变化量，并且将计算出的结果用作所述便携式终端设备的方向变化的指标，因此，存在有这样的优点：即，所述便携式终端设备倾斜的变化被明确认识到，并且被反映到对方向采样时间间隔的控制中。

此外，从所述倾斜传感器检测到的倾斜数据来获取在所述壳体横向方向上的所述便携式终端设备的倾斜，并且将在所述壳体横向方向上的倾斜用作所述便携式终端设备的方向变化的指标，因此，存在有这样的优点：即，简化了对检测到的倾斜进行的监视处理，且可减少规则时间内的控制负载。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的便携式终端设备的概要的框图。

图2是示出终端移动电话在其终端单元打开的状态下的正视图。

图3是示出主控制处理过程的流程图。

图4是示出磁传感器管理处理过程的流程图。

图5是示出模式切换处理过程的流程图。

图6是示出各种程序和传感器单元之间的关系的功能框图。

具体实施方式

以下，将参照附图描述本发明的实施例。

图1是示出根据本发明实施例的移动电话的概要的框图。如图所示，移动电话1是包括终端单元1-1和1-2两个壳体的可折叠便携式终端设备。设置天线201以执行将无线电信号发送到未示出的无线基站和从未示出的无线基站接收无线电信号的操作。RF(射频)部分202将天线201接收到的接收信号转换为中频接收信号，并且将其输出到调制/解调部分203。而且，RF部分202将从调制/解调部分203输入的发送信号调制为发送频率的信号，将其输出到天线201，并且同样执行发送。

调制/解调部分203对从RF部分202输入的接收信号执行解调处理，并且对从CDMA(码分多址)部分204输入的发送信号执行调制处理。CDMA部分204对发送信号执行编码处理并且对接收信号执行解码处理。声音处理部分205将从麦克风301输入的声音信号转换为数字信号并且将其输出到CDMA部分204，而且，声音处理部分205还接收来自CDMA部分204的数字声音信号，将其转换为模拟声音信号，并且将其输出到扬声器302以发出声音。

设置另一天线401以从GPS(全球定位系统)卫星接收无线电信号。GPS接收部分402解调接收自GPS卫星的无线电信号，并且根据该无线电信号计算以纬度和经度(在三维模式的情况下还有高度等)表示的便携式终端设备1的位置。

设置倾斜传感器部分510来检测终端单元1-1的倾斜并输出表示所检测到的倾斜的倾斜数据。在此，图2是示出移动电话1的终端单元1-1和1-2打开的状态的正视图，并且在该图中沿箭头表示的方向设置X轴和Y轴。再参照图1，在该实施例中，倾斜传感器部分510包括在X轴和Y轴方向上的加速度传感器以检测X轴和Y轴方向上的重力加速度分量。

磁传感器部分520包括磁传感器521-1至521-3、温度传感器522和磁传感器控制部分523。磁传感器521-1至521-3检测沿彼此正交的X轴、Y轴和Z轴的各个轴向的地磁(环绕壳体的磁场)，并且将它们输出为磁数据。温度传感器522检测温度以执行对磁传感器521-1至521-3的温度补偿。磁传感器控制部分523对各个传感器521-1至521-3和522以及倾斜传感器部分510的检测输出执行特定的数据处理，并且进行输出。

主控制部分601是CPU(中央处理单元)型控制部分以执行便携式终端设备1的主控制。ROM(只读存储器)602和RAM(随机存取存储器)603是构成主控制部分601的主存储器的存储器。

通知部分303包括扬声器、振动器、发光二极管等，并且通过声音、振动、发光等通知用户来电呼叫、邮件接收等。时钟部分304是由主控制部分601使用的定时功能部分。主操作部分305获取用户的指令输入并且将其给到主控制部分601。

电子图像拾取部分306将对象的图像转换为数字信号，并且将其输出到主控制部分601。显示部分307由液晶显示面板(LCD)构成，用以根据从主控制部分601输入的显示信号显示图像、字符等。触摸屏308安装在显示部分307的液晶显示面板的表面，并且将如下信号输出到主控制部分601，该信号表示由用户的接触操作而输入的内容。子操作部分309由用于进行显示切换的按钮开关构成。

图3至图5是主控制部分的处理过程的流程图，主要是方向计算处理和校准处理。图3示出了主控制处理过程，图4示出了磁传感器管理处理过程，并且图5示出了模式切换处理过程。而且，图6是示出由主控制部分601执行并用于各个处理过程的各种程序和由倾斜传感器部分510和磁传感器部分520构成的传感器单元SU之间的关系的功能框图。上位程序(higher-level program)P1执行方向指示处理的整体控制，并且使得后面的程序能够执行预定的处理以获取方向值并在显示部分307上指示方向。每当经过中断时间间隔T时，传感器管理程序P2就执行传感器单元管理处理。偏移去除程序P3执行计算以从获取自磁传感器部分520的磁数据中减去偏移。方向计算程序P4根据减去偏移之后的磁数据计算方向。偏移校准子程序P5根据累积的磁数据计算偏移。

如图3所示，当便携式终端设备接通电源时，上位程序P1启动并执行诸如芯片初始化和数据区初始化的初始化处理(S301)。在初始化处理中，当该处理调用传感器管理程序P2时，将正常模式下的采样时间间隔t0指定为中断时间间隔T，并且该控制回到上位程序P1。

其后，上位程序P1执行并继续规定的中断处理(S302，S304)，并且每当经过中断时间间隔T(S302：是)时，就从上位程序P1调用传感器管理程序P2。当被调用时，传感器管理程序P2执行传感器单元管理处理(S303)。

在传感器单元管理处理中，如图4所示，传感器管理程序P2从倾斜传感器部分510和磁传感器部分520获取检测输出(S401)。将检测输出的值发送到偏移去除程序P3。

偏移去除程序P3首先将从磁传感器部分520获取的检测输出中的各个轴的磁数据发送到偏移校准子程序P5。偏移校准子程序P5执行偏移计算处理(S402)。所述偏移计算处理这样进行：将新的磁数据加到当前存储的磁数据中然后对它们进行累积，并且当存储了规定量的磁数据时，计算偏移，并且在获得了计算结果的情况下，用获得的计算结果(计算出的新偏移)替代保存在偏移去除程序P3中的旧的偏移。

接下来，偏移去除程序P3将下述值返回传感器管理程序P2：即，该值是通过从传给偏移校准子程序P5的磁数据中减去偏移去除程序P3当前保存的偏移而获得的(S403)。

当从偏移去除程序P3返回该值时，传感器管理程序P2首先更新方向值(S404)。即，传感器管理程序P2将从偏移去除程序P3返回的值传给方向计算程序P4，并且接收由方向计算程序P4根据所传的值计算出的方向值。将接收到的方向值存储在由传感器管理程序P2所使用的RAM603的数据存储区中。顺便提一下，当从上位程序接收到方向通知请求时，用该方向值进行答复。

接下来，传感器管理程序P2进行到模式切换参数的获取处理(S405)。在该处理中，将从倾斜传感器部分510输出的X轴和Y轴的值X和Y与在以前测量时由倾斜传感器部分510测量并存储在RAM603的数据存储区中的值X0和Y0进行比较，适当地估计值X，Y和值X0，Y0之间的差以获取模式切换参数，并且进行模式切换处理(S406)，该模式切换参数表示值X，Y和值X0，Y0之间的差的大小。从倾斜传感器部分510输出的X轴和Y轴的值X和Y也存储在RAM603的数据存储区中。

此外，在该处理中，可采用简化模式，在该模式中，可仅利用从倾斜传感器部分510输出的X轴方向的值(倾斜数据的横向分量)来获得模式切换参数。在正常使用时，从倾斜传感器部分510输出的Y轴方向的值(倾斜数据的纵向分量)可能改变，而X轴方向的倾斜值难以改变。另一方面，在用户出于进行校准的目的而摇晃便携式终端设备的情况下，可执行把终端单元的底端用作旋转中心而进行摇晃的操作，在该操作中，X轴方向的值显著改变。因此，仅当使用从倾斜传感器部分510输出的X轴方向的值来获得模式切换参数时，才会有下述优点：即，能够通过简单的处理来准确判断摇晃操作。

图5示出了使用表示X轴和Y轴的两个差值的模式切换参数的模式切换处理。如图5所示，在模式切换处理中，首先确定该处理中使用的规定计数器是否为“0”(S501)。在为“0”的情况下(S501：是)，接着确定模式切换参数是否被预先设置为阈值或更高(S502)。在模式切换参数等于阈值或更高(即，通过将从倾斜传感器部分输出的值X，Y与前面输出的测量值X0，Y0进行比较而获得的差等于或大于规定值)(S502：更高)的情况下，通知上位程序P1以便在高速率模式下将中断时间间隔T改变为采样时间间隔t1(t1＜t0)(S503)，并且当在计数器中设置“100”(S504)之后，结束模式切换处理。当上位程序P1启动并且被初始化时，将计数器值设置为0。另一方面，在模式切换参数等于阈值或更低的情况下(即，通过将从倾斜传感器部分输出的值X，Y与前面输出的测量值X0，Y0进行比较而获得的差等于或小于规定值的情况下)(S502：更低)，通知上位程序P1以便在正常速率模式下将中断时间间隔T改变为采样时间间隔t0(S505)，并且结束模式切换处理。

另一方面，在S501，在计数器不为0的情况下(即，在计数器具有1到100的值的情况下)(S501：否)，将计数器减去1(S506)，并且结束模式切换处理。即，一旦设置了高速率模式，就通过步骤S504将计数值设置为“100”。其后，每当执行了步骤S506的处理时，就将设置的计数值减“1”。因此，一旦设置了高速率模式，就维持所设置的高速率模式，直到计数值达到“0”并且模式切换参数确定为在阈值以下为止。通过这种方式，一旦设置了高速率模式，就在预定时间周期(即，计数值从“100”减到“0”的周期)内维持高速率模式，而不会回到正常速率模式。

顺便提一下，当模式切换处理结束时，传感器管理程序P2使控制回到上位程序P1。即，图4中的处理结束，并且图3中的磁传感器管理处理(S303)结束，因此，上位程序P1将模式切换处理所确定的采样时间间隔t0或t1看作步骤S302的中断时间间隔T，并且继续该处理。

根据该实施例的便携式终端设备，在方向变化小的正常时间内，以相对长的采样时间间隔t0(例如，0.5秒)执行数据的采集和存储，从而可降低由于采集和存储具有小的方向改变的无意义的数据而导致的主控制部分的负载。

另一方面，在用户出于进行校准的目的而摇晃便携式终端设备，并且便携式终端设备的变化变大的情况下，从正常模式切换为高速率模式，并且以相对短的采样时间间隔t1(例如，0.1秒)来执行数据的采集和存储。因此，可在短时间内获取大量方向改变大的数据，并且可快速执行校准。因此，由于在短时间内完成了出于校准目的而进行的摇晃操作，可降低用户的工作负担。

虽然已经详细描述了本发明的实施例，但是，具体结构并不限于该实施例，还可包括不脱离本发明要点的范围内的设计。例如，虽然在前述描述中主控制部分601(见图1)是CPU型控制部分，但是，具体地讲，其也可采用如下模式：即，由BBP(基带处理器)构造的模式，或由作为主要部分的BBP和作为辅助部分的DSP(数字信号处理器)的组合而构造的模式。

安装在BBP或DSP中的程序记录在计算机可读记录介质上并且可被分发，并且能够以这种形式分发：即，实现部分功能。例如，其能够以应用软件的形式分发，该应用软件使用由OS(操作系统)提供的基本功能。此外，该程序还可采用这种形式：即，将其提供为所谓不同程序，所谓不同程序通过与已经记录在计算机系统中的现有系统中的程序结合可实现规定功能。

除了诸如便携式磁盘或磁光盘之类的存储介质之外，该计算机可读记录介质还包括诸如硬盘和其它非易失性存储装置之类的存储装置。而且，其可具有从另一计算机系统通过诸如互联网或其它网络之类的任意传输介质而提供的形式。在此情况下，“计算机可读记录介质”包括在传输介质中在指定时间内存储程序的介质，诸如在网络上成为主机或客户机的计算机系统中的易失性存储器。

虽然已经描述了如下结构：即，由BBP和DSP的协同处理器系统来构造控制部分，但是，还可采用如下结构：即，至少一部分处理器由FPGA(现场可编程门阵列)来构造。在此情况下，关于安装在FPGA中的电路程序信息的分发，类似于程序的分发，也可采用不同的形式。

在所公开的实施例中，把在便携式终端设备中确定磁数据和倾斜数据的采样速率的中断时间间隔T设置为正常模式(采样时间间隔t0)或高速模式(采样时间间隔t1)。本发明并不限于所公开的实施例。可选择性地将用于确定不同中断时间间隔(采样率)的三种或更多种不同模式设置到用于顺序地获取磁数据和倾斜数据的便携式终端设备中。

Claims (7)

1.一种安装在壳体内的便携式终端设备，包括：

磁传感器，其检测环绕所述壳体的具有偏移的磁场，并且输出表示检测到的磁场的磁数据；

倾斜传感器，其检测壳体的倾斜，并且顺序地输出表示检测到的倾斜的倾斜数据；

获取部分，其以给定时间间隔从所述磁传感器顺序地获取磁数据；

计算部分，其根据由所述获取部分顺序地获取的多个磁数据计算所述磁传感器的偏移；

检测部分，其根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据检测所述壳体的方向变化；以及

变更部分，其根据检测到的方向变化来改变顺序地获取磁数据的时间间隔。

2.根据权利要求1所述的便携式终端设备，其中，所述检测部分根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据随时间的变化量来检测所述壳体的方向变化。

3.根据权利要求1所述的便携式终端设备，其中，所述倾斜传感器输出由横向分量和纵向分量构成的倾斜数据，所述横向分量表示在所述壳体横向方向上的倾斜，所述纵向分量表示在所述壳体纵向方向上的倾斜，并且所述检测部分根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据的横向分量检测所述壳体的方向变化。

4.根据权利要求1所述的便携式终端设备，其中，所述获取部分以正常时间间隔顺序地获取磁数据，并且当检测到的方向变化的程度超过预定阈值水平时，所述变更部分将所述正常时间间隔变更为比所述正常时间间隔短的快速时间间隔。

5.根据权利要求4所述的便携式终端设备，其中，即使检测到的方向变化的程度在预定周期内下降至预定阈值水平以下，所述变更部分也在所述预定周期内维持所述快速时间间隔。

6.一种在便携式终端设备中执行的偏移校准方法，所述便携式终端设备安装在壳体中并具有磁传感器和倾斜传感器，所述磁传感器检测环绕所述壳体的具有偏移的磁场并输出表示检测到的磁场的磁数据，所述倾斜传感器顺序地检测所述壳体的倾斜并输出表示检测到的倾斜的倾斜数据，所述偏移校准方法包括以下步骤：

以给定时间间隔从所述磁传感器顺序地获取磁数据；

根据顺序地获取的多个磁数据计算所述磁传感器的偏移；

根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据检测所述壳体的方向变化；以及

根据检测到的方向变化来变更顺序地获取磁数据的时间间隔。

7.一种用在便携式终端设备中的机器可读介质，所述便携式终端设备安装在壳体中并具有处理器、磁传感器和倾斜传感器，所述磁传感器检测环绕所述壳体的具有偏移的磁场并输出表示检测到的磁场的磁数据，所述倾斜传感器顺序地检测所述壳体的倾斜并输出表示检测到的倾斜的倾斜数据，所述机器可读介质包含可由所述处理器执行的程序，从而使得所述便携式终端设备执行一种偏移校准方法，所述偏移校准方法包括以下步骤：

以给定时间间隔从所述磁传感器顺序地获取磁数据；

根据顺序地获取的多个磁数据计算所述磁传感器的偏移；

根据从所述倾斜传感器顺序地输出的倾斜数据检测所述壳体的方向变化；以及

根据检测到的方向变化来变更顺序地获取磁数据的时间间隔。

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