DE102010000929A1 - Method for providing signal indicating spatial alignment of portable device e.g. mobile phone, involves detecting parameter influencing direction determination by using sensor, and determining reference direction based on detected parameter - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Ausrichtungsbestimmung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Signals, das eine räumliche Ausrichtung eines tragbaren Geräts angibt.The invention relates to an alignment determination. In particular, the invention relates to a method and apparatus for providing a signal indicative of a spatial orientation of a portable device.
Stand der TechnikState of the art
Tragbare Geräte, etwa Mobiltelefone oder Persönliche Digitale Assistenten (PDA), verfügen über eine Anzeige, die in Abhängigkeit einer Ausrichtung des Geräts im Raum einen vorgegebenen Anzeigeninhalt unterschiedlich darstellen können. Beispielsweise kann ein Inhalt auf der Anzeige im Hochformat („Portrait”) oder im Querformat („Landscape”) dargestellt werden, je nach dem, ob ein Benutzer das Gerät im Hochformat oder im Querformat hält.Portable devices, such as cell phones or personal digital assistants (PDAs), have a display that can differently represent a given display content depending on the orientation of the device in the room. For example, content may be displayed on the display in portrait or landscape format, depending on whether a user holds the device in portrait or landscape orientation.
Die
Die
Die für eine Bestimmung der räumlichen Ausrichtung von bekannten Geräten üblicherweise verwendeten Sensoren unterliegen unterschiedlichen Störeinflüssen, so dass ein bereitgestelltes Signal, das die räumliche Ausrichtung des Geräts angibt, nicht immer verlässlich ist. Um auf der Basis des bereitgestellten Signals eine Ausrichtung des tragbaren Geräts ausreichend genau zu bestimmen, kann jeder Sensor bezüglich einer Störgröße individuell kalibriert werden. Dabei wird der Sensor einer bekannten Beschleunigung und einer bekannten Störgröße ausgesetzt und ein Unterschied zwischen einem vom Sensor gelieferten Wert und einem korrekten Wert aufgenommen. Diese Bestimmung wird für eine Vielzahl Störgrößen wiederholt und aus der Vielzahl der dabei bestimmten Unterschiede wird eine Kennlinie generiert. Im Messeinsatz kann jedem vom Sensor gelieferten Wert auf der Basis einer bestimmten Temperatur ein Wert der Kennlinie zugeordnet werden, auf dessen Basis ein korrekter Messwert bestimmt werden kann. Diese sogenannte Kalibrierung des Sensors muss aus Gründen der Fertigungstoleranz bei der Produktion der Sensoren für jeden Sensor individuell durchgeführt werden, was sehr aufwendig und damit kostenträchtig ist.The sensors commonly used to determine the spatial orientation of known devices are subject to various disturbing influences, so that a provided signal indicating the spatial orientation of the device is not always reliable. In order to accurately determine an orientation of the portable device based on the provided signal, each sensor may be individually calibrated for a disturbance. The sensor is subjected to a known acceleration and a known disturbance and a difference between a value supplied by the sensor and a correct value is recorded. This determination is repeated for a large number of disturbance variables, and a characteristic curve is generated from the large number of differences determined in the process. In the measuring insert, each value supplied by the sensor can be assigned a value of the characteristic on the basis of a specific temperature, on the basis of which a correct measured value can be determined. This so-called calibration of the sensor must be performed individually for reasons of manufacturing tolerance in the production of sensors for each sensor, which is very expensive and thus costly.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Technik zum Bereitstellen eines Ausrichtungssignals bereitzustellen.The invention has for its object to provide an improved technique for providing an alignment signal.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Unteransprüche geben Ausführungsformen wieder.The object is achieved by a method having the features of
Um ein Signal bereitzustellen, das eine räumliche Ausrichtung eines tragbaren Geräts angibt, wird zunächst eine Richtung bestimmt, aus der eine Erdbeschleunigung auf das Gerät wirkt. Dann wird die bestimmte Richtung mit einer festgelegten Bezugsrichtung verglichen und das Signal in Abhängigkeit eines Vergleichsergebnisses bereitgestellt. Zur Festlegung der Bezugsrichtung wird dabei eine die Richtungsbestimmung beeinflussende Größe erfasst und die Bezugsrichtung in Abhängigkeit von der beeinflussenden Größe festgelegt. Es kann statt der die Richtungsbestimmung beeinflussenden Größe auch eine die Genauigkeit der Richtungsbestimmung beeinflussende Größe verwendet werden.To provide a signal indicative of a spatial orientation of a portable device, a direction is first determined from which a gravitational acceleration acts on the device. Then the determined direction is compared with a fixed reference direction and the signal is provided in dependence on a comparison result. In order to determine the reference direction, a variable influencing the direction determination is detected and the reference direction determined as a function of the influencing variable. Instead of the variable influencing the direction determination, it is also possible to use a variable which influences the accuracy of the direction determination.
So kann ein aufwendiges Kalibrieren einer Einrichtung, mit deren Hilfe die Richtung, aus der die Erdbeschleunigung auf das Gerät wirkt, bestimmt wird, vermieden werden, wodurch Produktionskosten gesenkt werden können. Ein Zusammenhang zwischen der beeinflussenden Größe und deren Einfluss auf die Richtungsbestimmung kann beispielsweise kostengünstig empirisch für eine Anzahl Bestimmungseinrichtungen durchgeführt werden, so dass ein Betrag einer üblicherweise bzw. schlimmstenfalls zu erwartenden Beeinflussung für die Festlegung der Bezugsrichtung verwendet werden kann.Thus, a complex calibration of a device, with the aid of which the direction from which the gravitational acceleration acts on the device, is determined, can be avoided, whereby production costs can be reduced. A relationship between the influencing variable and its influence on the direction determination can, for example, be carried out cost-effectively empirically for a number of determination devices, so that an amount of typically or worst-case influencing can be used for the determination of the reference direction.
Es können auch zwei unterschiedliche Bezugsrichtungen verwendet werden, wobei das Vergleichsergebnis von einer Reihenfolge des Passierens beider Bezugsrichtungen durch die bestimmte Richtung abhängig ist. Ein Vergleich dieser Art wird Hysterese-Vergleich oder Schmitt-Trigger genannt. Ein Unterschied zwischen den beiden Bezugsrichtungen (die Hysterese) kann von der beeinflussenden Größe und insbesondere von einem Unterschied der beeinflussenden Größe von einer festgelegten Bezugsgröße abhängig sein. Die festgelegte Bezugsgröße kann eine Bedingung angeben, unter der die Bestimmungseinrichtung auf eine möglichst geringe Beeinflussung durch die Größe optimiert bzw. kalibriert oder kompensiert ist.It is also possible to use two different reference directions, the comparison result being dependent on an order of passing both reference directions through the particular direction. A comparison of this kind is called hysteresis comparison or Schmitt trigger. A difference between the two reference directions (the hysteresis) may depend on the influencing quantity and in particular on a difference of the influencing quantity from a fixed reference quantity. The specified reference quantity can specify a condition under which the determination device is optimized or calibrated or compensated for as little as possible by the size.
Auf diese Weise kann die Hysterese klein gehalten werden, wenn der Einfluss der Größe auf die Richtungsbestimmung klein ist und die Hysterese kann vergrößert werden, wenn der Einfluss der Größe auf die Richtungsbestimmung groß ist. Unter günstigen Umständen, d. h., wenn der Einfluss der Größe gering ist, bzw. der Unterschied der Größe von einer festgelegten Bezugsgröße klein ist, kann somit ein feinfühliges Ändern des Signals in Abhängigkeit der Änderung der räumlichen Ausrichtung des Geräts realisiert werden. Unter ungünstigen Umständen, d. h., wenn der Einfluss der Größe auf die Richtungsbestimmung groß ist bzw. der Unterschied zwischen der beeinflussenden Größe von der festgelegten Bezugsgröße groß ist, wird zwar eine Empfindlichkeit des Signals gegenüber einer Änderung der räumlichen Ausrichtung des Geräts gesenkt, gleichzeitig aber die Robustheit der Bestimmung gesteigert, so dass ungewollte Signaländerungen aufgrund von Störungen durch die beeinflussende Größer vermieden werden können. In entsprechender Weise kann auch ein Einfluss auf eine Genauigkeit der Richtungsbestimmung modelliert werden.In this way, the hysteresis can be kept small if the influence of the magnitude on the direction determination is small and the Hysteresis can be increased if the influence of the size on the direction determination is large. Under favorable circumstances, ie when the influence of the quantity is small, or the difference of the size from a fixed reference variable is small, a sensitive change of the signal depending on the change in the spatial orientation of the device can thus be realized. In unfavorable circumstances, ie when the influence of the quantity on the direction determination is large or the difference between the influencing variable and the set reference variable is large, a sensitivity of the signal to a change of the spatial orientation of the device is lowered, but at the same time Robustness of the determination increased, so that unwanted signal changes due to interference by the influencing Greater can be avoided. Correspondingly, an influence on an accuracy of the direction determination can also be modeled.
Zum Bestimmen eines Übergangs von einer festgelegten räumlichen Ausrichtung des Geräts zu einer anderen festgelegten räumlichen Ausrichtung kann ein Neigungswinkels des Geräts auf der Basis der bestimmten Richtung bestimmt werden. Der Neigungswinkel kann eine mehrdimensionale Ausrichtung auf einen einzigen Wert abbilden, so dass eine weitere Verarbeitung, etwa durch Vergleich mit einem Schwellenwert als Bezugsrichtung, vereinfacht ist.To determine a transition from a fixed spatial orientation of the device to another predetermined spatial orientation, a tilt angle of the device may be determined based on the particular direction. The tilt angle can map a multi-dimensional alignment to a single value, so that further processing, such as by comparison with a threshold value as a reference direction, is simplified.
Die beeinflussende Größe kann eine Temperatur und insbesondere die Temperatur der Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Richtung sein. Vorteilhalfterweise ist die Bestimmungseinrichtung zusammen mit einem Temperatursensor integriert ausgeführt. Die beeinflussende Größe kann einen Unterschied zwischen der Temperatur und einer festgelegten Bezugstemperatur angeben, wobei die Bezugstemperatur einer Raumlufttemperatur entsprechen kann. Die Bestimmungseinrichtung kann einen Beschleunigungssensor für drei paarweise voneinander linear unabhängige Raumrichtungen umfassen, so dass eine Richtung der Erdbeschleunigung im dreidimensionalen Raum bestimmt werden kann.The influencing variable may be a temperature and in particular the temperature of the determining device for determining the direction. Advantageously, the determination device is designed to be integrated together with a temperature sensor. The influencing variable may indicate a difference between the temperature and a predetermined reference temperature, wherein the reference temperature may correspond to a room air temperature. The determination device may comprise an acceleration sensor for three mutually linearly independent spatial directions, so that a direction of gravitational acceleration in three-dimensional space can be determined.
Das Signal kann eine von mehreren festgelegten diskreten räumlichen Ausrichtungen des Geräts angeben. Vorteilhafterweise kann aus dem Signal unmittelbar ein Anzeige- bzw. Betriebsmodus des Geräts abgeleitet werden, beispielsweise „Hochformat”, „Querformat” oder „flach liegend”.The signal may indicate one of several fixed discrete spatial orientations of the device. Advantageously, a display or operating mode of the device can be derived directly from the signal, for example "portrait", "landscape" or "lying flat".
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Vorrichtung zur Bereitstellung des Signals und ein tragbares Gerät mit der Vorrichtung.Further aspects of the invention relate to a device for providing the signal and a portable device with the device.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:Embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which:
Ausführliche Beschreibung eines AusführungsbeispielsDetailed description of an embodiment
Die Anzeige
Die Verarbeitungseinrichtung
Im Gerät
Eine räumliche Ausrichtung F (nicht eingezeichnet) des Geräts
Um eine Hysterese mit unterschiedlichen Schwellenwerten, wie in
Der Graph
Auf diese Weise wird erreicht, dass Störeinflüsse, die eine Schwankung des Winkels α im Bereich der Bezugsrichtungen α1, und α2 hervorrufen können, zu einer unerwünschten Änderung des Signals zwischen D und E führen.In this way it is achieved that disturbances that can cause a fluctuation of the angle α in the region of the reference directions α 1 , and α 2 , lead to an undesirable change of the signal between D and E.
Je größer die Hysterese θ ist, desto geringer ist eine Empfindlichkeit eines Umschaltverhaltens zwischen benachbarten räumlichen Ausrichtungen des Geräts
In beiden Diagrammen
Der absolute Einfluss der Temperatur auf eine Bestimmung eines Winkels mittels eines gegebenen Sensors S1 bis S4 ist im Aligemeinen nicht bekannt. Allerdings kann durch Betrachten einer Vielzahl von Sensoren S1 bis S4 bestimmt werden, welchen Einfluss die Temperatur auf die Genauigkeit (den durchschnittlichen Fehler) der Sensoren S1 bis S4 typischerweise hat, so dass die zu erwartende Genauigkeit des vorliegenden Sensors auf der Basis dieser Durchschnittsangabe abgeschätzt bzw. angenommen werden kann.The absolute influence of the temperature on a determination of an angle by means of a given sensor S1 to S4 is generally not known. However, by considering a plurality of sensors S1 to S4, it can be determined which influence the temperature typically has on the accuracy (average error) of the sensors S1 to S4, so that the expected accuracy of the present sensor is estimated on the basis of this average . can be accepted.
Der Betrag der Hysterese θ im unteren Diagramm
Im Zustand
Im Schritt
Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, eine zuverlässige Bestimmung einer insbesondere festgelegten diskreten räumlichen Ausrichtung eines tragbaren Gerätes zu bestimmen und dabei in Abhängigkeit einer Störgröße einen guten Kompromiss zwischen Robustheit und Feinfühligkeit der Bestimmung zu wählen, so dass sich für einen Benutzer insgesamt eine verbesserte Bedienbarkeit des Geräts einstellt. Eine tatsächliche Temperaturabhängigkeit eines individuellen Beschleunigungssensors
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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