CN101473231B - 用于感测加速度的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明向用于感测加速度的传感器(1)提供了加速度计(11)用于测量加速度，提供了磁力计(12)用于测量磁场，并提供了处理器(13)用于响应于加速度测量和磁场测量来判断加速度。处理器(13)可以包括：加速度单元(14)，用于将加速度信号和加速度阈值进行比较，以及磁场单元(15)，用于将每时间间隔内的磁场信号的变化与速率阈值进行比较。处理器(13)还可以包括判决单元(17)，用于响应于来自加速度单元(14)和磁场单元(15)的比较结果，判决总加速度是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。处理器(13)也可以包括区分单元(18)以及控制单元(19)。设备(2)可以包括传感器(1)。

Description

用于感测加速度的传感器

技术领域

本发明涉及用于感测加速度的传感器，也涉及包括传感器的设备、方法、计算机程序产品以及介质。

这种传感器的一个示例是自由落体检测器，这种设备的一个示例是消费和非消费产品。

背景技术

EP 1 612 565 A2公开了一种自由落体检测设备以及用于便携式电子装置的自由落体保护系统。

这种设备具有缺点之一在于，由于如EP 1 612 565 A2第7栏第50到54行所述，加速度计优选地安装在靠近该便携式电子装置的质心，以在该便携式装置在自由落体过程中旋转的情况下减小任何向心加速度。

发明内容

本发明的目的之一在于提供更加全面的用于感测加速度的传感器。

本发明的另外的目的之一在于提供一种包括更全面的传感器的设备、方法、计算机程序产品和介质。

根据本发明用于感测加速度的传感器包括：

-加速度计，用于测量加速度，

-磁力计，用于测量磁场，以及

-处理器，用于响应于至少一次加速度测量以及至少一次磁场测量来判断加速度。

通过使用加速度计和磁力计的组合，并通过使处理器使用一次或更多加速度测量和一次或更多磁场测量，处理器能够判断加速度。因此，一次或更多测量以及一次或更多判断可用于使得传感器更全面。例如，在传感器被安装在距离设备质心相对较远的位置的情况下，如果设备在自由落体过程中发生旋转，则可能发生向心加速度，但是，更全面的传感器的测量和判断能够检测到这种情况。例如，在设备的自由落体过程中未发生旋转的情况下，不需要出现向心加速度，而由于更多信息可用的事实，该更全面的传感器的测量和判断仍能够改进传感器的性能。

根据本发明的传感器的进一步的优点之一在于其改进的性能可导致对包括这种传感器的设备进行更好的保护。

根据本发明的传感器的实施例由包括至少二维加速度计的加速度计来限定，所述至少二维加速度计用于测量至少两个维度上的加速度，并用于对每次加速度测量产生至少两个加速度信号。这些每次加速度测量的至少两个加速度信号相对完整地描述了加速度。维度可以是轴。例如，所述至少二维加速度计可以是二维加速度计，或三维加速度计的一部分，或三维加速度计，且不排除另外的选项。此外，加速度计还可以包括另外的一维、二维或三维加速度计。

根据本发明的传感器的实施例由包括至少二维磁力计的磁力计来限定，所述至少二维磁力计用于测量至少两个维度上的磁场，并用于对每次磁场测量产生至少两个磁场信号。这些每次磁场测量的至少两个磁场信号相对完整地描述了磁场，如地球磁场或人工产生的磁场。维度可以是轴。例如，所述至少二维磁力计可以是二维磁力计，或三维磁力计的一部分，或三维磁力计，且不排除另外的选项。此外，磁力计还可以包括另外的一维、二维或三维磁力计。

因此，就更一般的方面而言，可能的组合可以是3D g+3D B、3D g+2D B、2D g+3D B以及2D g+2D B。由于二维磁力计能够更易于生产、成本更低、可以更耐用、尺寸更小这一事实，磁力计不需要是三维磁力计而可以是二维磁力计这一事实能具有极大的优点。对于自由落体应用，三维加速度计是优选的。

根据本发明的传感器的实施例由处理器来限定，所述处理器包括：

-加速度单元，用于将至少一个加速度信号和至少一个加速度阈值进行比较，以及

-磁场单元，用于将每时间间隔内至少一个磁场信号的至少一个变化与至少一个速率阈值进行比较。

一个或更多加速度信号与一个或更多加速度阈值的比较，以及每时间间隔内一个或更多磁场信号的一个或更多变化与一个或更多(变化)速率阈值的比较产生了相对高质量的判断。

根据本发明的传感器的实施例由处理器来限定，所述处理器还包括：

-判决单元，用于响应于来自加速度单元和磁场单元的比较结果，判决总加速度是否形成翻转(tumbling)自由落体或非翻转自由落体的一部分。

根据该实施例，加速度的判断包括判决总加速度是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。

根据本发明的传感器的实施例由处理器来限定，所述处理器还包括：

-区分单元，用于响应于来自加速度单元和磁场单元的比较结果，将第一方向上的第一加速度和第二方向上的第二加速度进行区分，以及

-判决单元，用于响应于来自加速度单元和磁场单元的比较结果，判决第一加速度和第二加速度中的至少一个是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。

根据该实施例，加速度的判断包括判决第一加速度和第二加速度中的一个或更多个是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。例如，区分单元包括滤波器，如卡尔曼(Kalman)滤波器，但不排除其他种类的滤波器以及其他种类的单元。

根据本发明的传感器的实施例由处理器来限定，所述处理器还包括：

-控制单元，用于响应于来自加速度单元和/或磁场单元的至少一个比较结果，控制时钟信号产生器，所述时钟信号产生器用于产生可变时钟信号，所述可变时钟信号定义可变带宽速率和/或可变采样速率。

根据该实施例，加速度的判断包括控制时钟信号产生器。例如，在一个或更多比较结果指向可能的翻转自由落体的方向或可能的非翻转自由落体的方向的情况下，可以增大时钟信号以使传感器在增大的带宽和/或增大的采样速率上工作。例如，在一个或更多比较结果指向背离可能的翻转自由落体的方向或可能的非翻转自由落体的方向的情况下，可以减小时钟信号以使传感器在减小的带宽和/或减小的采样速率上工作。

根据本发明的设备的实施例、根据本发明的方法的实施例、根据本发明的计算机程序产品的实施例以及根据本发明的介质的实施例与根据本发明的传感器实施例相对应。例如，所述设备还包括硬盘或对以加速度值振动和/或碰撞和/或跳跃敏感的其他部件。计算机程序产品执行所述方法的步骤，或可选地执行与所述方法的步骤相对应的功能。例如，介质包括盘、记忆棒(stick)、硬盘或其他种类的存储器。

本发明基于的认识之一是加速度计仅测量加速度，本发明基于的基本思想之一是，用于测量加速度的加速度计和用于测量磁场的磁力计的组合使得传感器更全面。

本发明解决的问题之一是提供了更加全面的用于感测加速度的传感器。根据本发明的传感器的另外的优点之一在于其改进的性能可导致对包括这种传感器的设备进行更好的保护。

从以下描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得显而易见，并将参照以下描述的实施例进行阐述。

附图说明

在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的传感器，

图2示意性地示出了根据本发明的设备，所述设备包括根据本发明的传感器，

图3示意性地示出了根据本发明另一种传感器，以及

图4示意性地示出了根据本发明另一种的设备，所述另一种设备包括根据本发明另一种传感器。

具体实施方式

图1所示的传感器1包括：加速度计11，用于测量加速度；磁力计12，用于测量磁场；以及处理器13，用于响应于至少一次加速度测量和至少一次磁场测量来判断加速度。此外，计量表11和12的输出连接到处理器13的输入。例如，加速度可以是如图2所述的包括传感器1的设备2的加速度。可选地，加速度可以是携带传感器的人的加速度，或以车辆形式的设备的加速度，由此，可以存在另外的设备，以有线和/或无线的方式连接到传感器的输出。响应于一个或更多判断，另外的设备可以采取行动，如产生警告信号、发起呼叫、感测传真或消息或电子邮件等。

例如，加速度计11包括至少二维加速度计，用于测量例如至少两个维度上的加速度并用于例如对每次加速度测量产生至少两个加速度信号。这些至少两个加速度信号可以通过串行连接或通过并行连接提供给处理器13。接口可以是模拟的或数字的。模数转换可以在加速度计中或在处理器13中进行。在第一种情况下，数字接口可以包括I2C和/或SPI。

例如，磁力计12包括至少二维磁力计，用于测量例如至少两个维度上的磁场并用于例如对每次磁场测量产生至少两个磁场信号。这些至少两个磁场信号可以通过串行连接或通过并行连接提供给处理器13。接口可以是模拟的或数字的。模数转换可以在磁力计12中或在处理器13中进行。在第一种情况下，数字接口可以包括I2C和/或SPI。

对于自由落体应用，三维加速度计是优选的，但不排除二维加速度计。磁力计可以是三维磁力计，但是不必需是三维磁力计，也可以是二维磁力计。由于二维磁力计能够更易于生产、成本更低、可以更耐用、尺寸更小这一事实，使用二维磁力计能带来极大的优点。

例如，处理器13包括：加速度单元14，用于将源自加速度计11的至少一个加速度信号与至少一个加速度阈值进行比较；以及磁场单元15，用于将源自磁力计12的每时间间隔内的至少一个磁场信号的至少一个变化与至少一个速率阈值进行比较。此外，单元14和15的输入连接到处理器13的输入并/或形成处理器13的输入。

例如，处理器13还可以包括判决单元17，用于响应于来自加速度单元14和磁场单元15的比较结果，判决总加速度是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。此外，单元14和15的输出连接到单元17的输入。

可选地，处理器13还可以包括：区分单元18(如滤波器)，用于响应于来自加速度单元14和磁场单元15的比较结果，将第一方向上的第一加速度与第二方向上的第二加速度进行区分；以及判决单元17，用于响应于来自加速度单元14和磁场单元15的比较结果，判决第一加速度和第二加速度中至少一个是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。此外，单元14和15的输出连接到单元17的输入以及单元18的输入，单元18的输出连接到单元17的另一个输入。

图2所示的设备2包括已在图1中描述的传感器1，还包括例如设备处理器21、存储器22以及输出接口23。在此情况下，设备处理器21的输入连接到处理器13(的判决单元17)的输出，设备处理器21的输入/输出连接到存储器22的输入/输出，以及设备处理器21的输出连接到输出接口23的输入。在设备2是MP3播放器或移动电话的情况下，例如，输出接口23包括显示器和/或扬声器。

除了区分单元18被控制单元19所替换之外，图3所示的传感器1与图1所述的传感器相对应，控制单元19用于响应于来自加速度单元14和/或磁场单元15的至少一个比较结果，控制时钟信号产生器24，时钟信号产生器24用于产生可变时钟信号，所述可变时钟信号定义可变带宽速率和/或可变采样速率。此外，单元14和15的输出连接到单元19的输入，单元19的输出连接到将通过图4进一步阐述的时钟信号产生器24的输入。

除了还包括时钟信号产生器24外，图4所述的设备2与图3所述的设备相对应。在此情况下，设备处理器21的另外的输入/输出连接到时钟信号产生器24的输入/输出，时钟信号产生器24的输出反馈到传感器1的时钟信号输入。在图3中，虚线箭头指示了时钟信号的提供。

在处理器13中，单元14和15可以被视为数据接口单元，单元17-19可以被视为数据处理单元。在此情况下，处理器13包括接口部分和处理部分16，接口部分包括单元14和15，处理部分16包括单元17-19。例如，接口部分具有比较任务和/或阈值任务，例如，处理部分16具有判决任务和/或区分任务和/或控制任务，但并不排除具有另外的任务。

因此，例如，加速度的判断可以包括判断总加速度(如两个或三个方向上的加速度的均方根)是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分，和/或包括判决在两个或三个方向上的加速度中的一个或更多是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。可选地，加速度的判断可以包括控制时钟信号产生器，例如，在一个或更多比较结果指向可能的翻转自由落体的方向或可能的非翻转自由落体的方向的情况下，增大时钟信号以向传感器提供增大的带宽和/或增大的采样速率等以提高精确度。或者，加速度的判断可以包括控制时钟信号产生器，例如，在一个或更多比较结果指向背离可能的翻转自由落体的方向或可能的非翻转自由落体的方向的情况下，减小时钟信号以向传感器提供减小的带宽和/或减小的采样速率等以减少功率消耗。

例如，传感器1保护存储器22(如硬盘或其他种类的盘或记忆棒等)抵御由例如设备2的自由落体所造成的以加速度值的振动和/或碰撞和/或跳跃。一旦传感器检测到可能的自由落体，就可以将存储器22带入保护模式。传感器1可以保护设备2的其他部分以及/或可选地，如设备处理器21和/或输出接口23等。

每一个单元14、15、17-19可以是100％的硬件、100％的软件或两者的混合。每一个单元14、15、17-19可以划分成两个或多个子单元，且两个或更多单元14、15、17-19可合并为一个更大的单元。单个单元14和15可部分地或完全地转移到对应的计量表11和12中。处理器13可部分地或完全地与设备处理器21合并。时钟信号产生器24可部分地或完全地转移到传感器1中。虽然在图3中，每一个计量表11和12以及每一个单元14、15、17-19具有(硬件和/或软件的)时钟输入，但是在实际中，一个或更多计量表和/或一个或更多单元也可以在没有这样的时钟输入的情况下运行。

因此，将磁力计12添加到加速度计11中，例如，磁力计12测量地球磁场。在姿态感测系统中，加速度计11和磁力计12共同提供充分的信息以允许确定设备2的姿态。在翻转自由落体的情况下，定向感测功能的精确度可能实质上比其设计所针对的准静态姿态感测期间要更差。然而，虽然动态姿态确定的精确度受到限制，但是由于旋转时磁力计12关于地球磁场的指向可能动态变化，因此翻转运动将产生磁力计输出信号的变化。

为了在较早阶段检测到多数翻转自由落体，所提出的建议之一是，当加速度在预定的窗口之外大约1g时，寻找磁力计信号的变化。如果总加速度在该窗口之外且如果磁力计信号中的至少一个信号以高于预定阈值速率的速率变化，这种情况可以被归类为翻转自由落体。如果总加速度在该窗口之外但是没有磁力计信号充分快地变化，可以检查在加速度窗口外花费的时间。

包括磁力计12并检查其信号变化的优点在于，与单独使用加速度计11的可能情况相比，可以在较早的阶段检测到翻转自由落体。对于从相对较低的高度发生的坠落(这种情况下可用的时间预算相对受限)，这样一种对响应时间的改善特别有益。在示例I中描述了在发生翻转运动的情况下，使用磁力计信号来降低响应时间的方法。

同样，如果设备2的运动不包括旋转，添加磁力计12可以增加(自由落体)传感器1的可靠性。示例II描述了如何从垂直外部加速度中分辨出水平外部加速度。这允许减少误报检测率。

一种相关但独立的益处可能在于，自由落体预检测可以使用加速度计信号外加磁力计信号。这是判决检测系统是否应当切换至高带宽(非常需要功率)的检测模式。在示例III中描述作为自由落体预检测的使用。

示例I：本示例的目的是在设备2处于翻转(旋转)自由落体的情况下减少响应时间。检测准则是出现显著的外部加速度(检测为三个加速度计信号的RMS和与1g的偏差)和充分高的磁力计信号变化速率。一旦设备2坠落，大致地，没有外力(或扭力)作用在设备2上。因此，在本体固定的坐标系中以及在地球固定的参考坐标系中，旋转轴的指向是恒定的。

在发生旋转的情况下，来自特定磁力计轴的信号的变化速率取决于旋转轴的指向，所述旋转轴的指向是相对于a)磁力计灵敏度轴的指向，以及b)在使用地球磁场作为参考的情况下地球磁场矢量的指向。如果旋转轴平行于这两个方向中的任一个，则不会观察到信号变化。在第一种情况下，另一个磁力计轴(指向与本体固定的坐标系中不同)将给出信号变化，而在第一种情况下，没有一个磁力计轴会给出信号变化。因此，如果旋转轴不与地球磁场矢量平行，则可以在任一磁力计轴上看到信号变化。

坠落物体的旋转轴通常指向水平方向，这是因为正好在坠落前，扭力施加在本体上。通常支持物体的力必须抵抗重力并因此垂直指向。正好在物体坠落之前，重力将物体质心向下拉，而垂直向上的支持力施加在物体的另一部分。因此，一旦物体处于自由落体状态，两股垂直力将水平的扭力施加到本体上，导致水平指向的角度动量(或旋转轴)。一个示例是物体从桌面坠落的情况。

除了赤道附近的区域之外，地球磁场在地球的多数位置具有显著的垂直分量。因此水平旋转轴不太可能平行与地球的磁场。甚至在赤道上，旋转轴必须是北-南方向才看不到磁力计的信号变化。安装在旋转物体上的特定磁力计信号的变化速率根据公式(1)而变化：

S(t)＝M(t)·B (1)

其中S(t)是在磁力计轴上观察到的信号，M(t)是特定磁力计轴(由于旋转而随时间变化)的灵敏度矢量，B是地球磁场矢量。所观察到的信号是场在灵敏度轴上的垂直投影(即点积)。灵敏度矢量M(t)关于旋转轴Ω(单位长度矢量)旋转。如果我们将在t＝0时刻的灵敏度矢量表示为M₀，旋转角表示为α(t)＝ωt，其中ω代表旋转速率，灵敏度矢量M(t)如下变化：

M(t)＝(M₀·Ω)·Ω-sin α(t)·(M₀×Ω)-cos α(t)·((M₀×Ω)×Ω) (2)

公式(2)基于罗德里格斯旋转方程(Rodrigues’rotation formula)。瞬时灵敏度矢量M(t)由三项组成：一个常数项是平行于旋转轴Ω，第二项随着sinα而变化，是垂直于初始灵敏度矢量M₀和旋转轴Ω，第三项随着cosα而变化，位于包含M₀和Ω的平面中但不垂直于Ω。

灵敏度矢量的时变部分由公式(2)的最后两项给出。如果将公式(2)的时变部分代入公式(1)，磁力计信号的时变部分为：

S_AC(t)＝-sin α(t)·(M₀×Ω)·B-cos α(t)·((M₀×Ω)×Ω)·B (3)

在两项中与B的点积能够计算出，产生：

S_AC(t)＝sin α(t)·M₀·(B×Ω)+cos α(t)·(M₀×Ω)·(B×Ω) (4)

这显示了磁力计信号变化的幅度与旋转轴和地球磁场的叉积成正比(平行->没有信号变化；垂直->信号变化最大)。对于使得S_AC(t)＝0的旋转角度α_max，可以获得最大的变化速率：

对应的最大变化速率如下：

在叉积B×Ω很大的情况下(即旋转轴充分垂直于地球磁场)，比较磁力计信号的变化速率和预定阈值，将给出对设备的旋转运动是否令人担忧的良好指示。

公式(6)也可写成

这显示了如果旋转轴平行于磁力计灵敏度矢量，则磁力计的信号不会有变化。幸运的是，由于磁力计具有至少一个附加轴垂直指向第一磁力计轴，因此，第二(以及可能地第三)磁力计轴将垂直于旋转轴并因此产生最大变化速率。因此，优选地独立地同时监控所有的磁力计轴，以确定设备是否以令人担忧的速率旋转。

如前所述，可能的旋转轴本质上是水平的。如果地球磁场的倾角是

，则在旋转轴和磁场之间的角度θ界定如下：

|φ_i|≤θ≤90° (8)

如果旋转轴沿北-南方向指向，则θ可达到下边界，而如果旋转轴沿着西-东方向指向，则θ可达到90°。叉积B×Ω与sinθ成比例。因此对于±30°的倾角(在从赤道大约纬度±20°处达到)，可以使磁力计信号变化速率超过预定阈值的旋转速率可以以2为因子而变化。对于更大的倾角(对应于进一步远离赤道的位置)，临界旋转速率的变化将更小。

当任何可用的磁力计信号的变化速率超过预定阈值时，并且如果同时总加速度的幅度(由加速度计信号的RMS和来确定)与1g的偏差大于另一个预定阈值，则立即将这种情况归类为(翻转)自由落体。

如果总加速度与1g的偏差大于预定阈值，但没有磁力计信号的变化速率超过预定阈值，则必须监控加速度在持续时间为Δt的最近时间间隔上的时间积分是否超过又一个阈值：

如果超过该阈值，则将设备运动归类为非翻转自由落体。

示例II：本示例使用例如卡尔曼滤波器中的模型误差来估计外部加速度。在本示例中，应用动态状态估计技术(如卡尔曼滤波)来估计设备2的姿态。同样，如果设备运动不包括旋转，则本示例给出较低的误报检测率。

卡尔曼滤波器是一种估计状态矢量的迭代算法。从当前采样时刻所估计的状态(如姿态)中，预测下一采样时刻的传感器信号。预测计算使用表示地球重力的已知矢量以及在参考坐标框架内的磁场矢量。将针对当前采样时刻预测的传感器信号矢量与当前采样时刻所测量到的传感器信号矢量进行比较，并形成其差值。使用该差值矢量(误差矢量)来更新(校正)针对当前采样时刻的状态估计。

由于传感器噪声、模型误差以及姿态随时间而变化，因此误差矢量偏离于零。由于所使用的模型通常仅覆盖准静态情况(即没有加速度)，任何外部加速度将导致模型误差，模型误差随着误差矢量的增大(实际上是误差协方差矩阵的增大；误差协方差矩阵测量误差矢量的二阶统计力矩)而出现。模型误差是所测量的传感器信号矢量不再能更好地符合地球重力和磁场矢量模型的结果。误差协方差矩阵的系数的增大是外部加速度(可能由于自由落体)的清晰指示。使用卡尔曼滤波器所估计的姿态，可以将外部加速度(与加速度计信号相对应的误差矢量分量)变换回到参考坐标系。如果所变换回的外部加速度具有指向下方垂直分量，我们可能正处于自由落体的情况。为了做出最终的判决，所估计的垂直外部加速度在固定的但是移动的时间间隔上(例如在最近的50ms上)积分。当该积分超过某个预定限制时，可以判决设备2处于自由落体情况。

在本示例中，对外部加速度的幅度和方向进行估计，优选地，单独进行所述估计并与重力加速度分离。这一信息可以比总加速度的幅度更详细。此外，由于也估计了设备2的姿态，甚至可以估计外部加速度在参考坐标框架中的方向，可以检查其是否具有充分大的垂直向下分量，以证明归类为自由落体是否正确。由于水平加速度(通常不应归类为自由落体)可以与垂直加速度(很可能归类为自由落体)区分，因此，同样在没有旋转运动的情况下，本方法提供了较低的误报检测。

示例III：例如，为了节约移动设备中的功率，从性能的角度，用于正常用途的带宽和采样速率被选择为尽可能低。对于指向传感器，其正常用途是用作罗盘和指向，其典型带宽可以在10Hz到100Hz的范围之内。由于自由落体典型地取100ms数量级，因此，在检测到可疑情况之后的几ms内，带宽和采样速率应向上调整到几百Hz。从正常情况中辨别可疑情况是作为预检测器工作的传感器1的任务。

优选地，预检测器应当简单、灵敏和快速。允许具有相对高的误报率但绝对应具有低漏报率。换言之，传感器应能够将几乎所有真的自由落体情况标记为“可疑”，同时也允许将相对大数量的真的正常情况标记为“可疑”。预检测功能监控来自加速度计11和磁力计12的信号以发现异常。无论何时，只要观察到任何信号中的异常或这些信号中适当功能的异常，预检测器都应做出响应。例如，异常包括各个加速度计信号中的任一个的突然变化；加速度计信号的RMS和在1g附近的窗口之外；以及任何磁力计信号的高速变化。

在移动电话的环境中，预检测器响应还可以导致附加措施，例如，可以创建告警信号以允许支持高带宽的自由落体检测的高优先级的基带处理最终导致硬盘保护。可以保持或甚至中断次关键的处理，而可采取安全放置硬盘的第一措施。作为示例，可以中断读或写过程，使得在自由落体环境的情况下，系统可采取立即的保护动作。

概括而言，向用于感测加速度的传感器1提供了加速度计11用于测量加速度，提供了磁力计12用于测量磁场，并提供了处理器13用于响应于加速度测量和磁场测量来判断加速度。处理器13可以包括：加速度单元14，用于将加速度信号和加速度阈值进行比较，以及磁场单元15，用于将每时间间隔内的磁场信号的变化与速率阈值进行比较。例如，处理器13还可以包括判决单元17，用于响应于来自加速度单元14和磁场单元15的比较结果，判决总加速度是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。处理器13也可以包括区分单元18以及控制单元19。设备2可以包括传感器1。

尽管在附图和先前的描述中详细说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述应被视为示意性或示例性的，而非限制性的；本发明并不局限于所公开的实施例。基于对附图、本公开以及所附权利要求的研究，本领域普通技术人员可以在实践要求保护的本发明时理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词并不排除其他元件或步骤。不定冠词“一”并不排除使用多个这样的元件或步骤。单个处理器或其他单元可以满足权利要求中提到的若干项功能。一个基本的事实是，在相互不同的从属权利要求中提到的特定措施并不意味着这些措施的组合不能用来取得有益效果。计算机程序可以被存储/分布在适合的介质上，如光存储介质或固态介质，这些介质与其他硬件一起提供，或作为其他硬件的一部分来提供，也可以以其他形式来分布，如通过互联网或其他有线或无线通信系统。权利要求中的任何参考标记不应被解释为对保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种用于感测加速度的传感器(1)，所述传感器(1)包括：

-加速度计(11)，用于测量加速度，

-磁力计(12)，用于测量磁场，以及

-处理器(13)，用于响应于至少一次加速度测量以及至少一次磁场测量来判断加速度；

其中，所述处理器(13)包括：

-加速度单元(14)，用于将至少一个加速度信号和至少一个加速度阈值进行比较，

-磁场单元(15)，用于将每时间间隔内至少一个磁场信号的至少一个变化与至少一个速率阈值进行比较，以及

-判决单元(17)，用于响应于来自所述加速度单元(14)和所述磁场单元(15)的比较结果，判决总加速度是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。

2.根据权利要求1所述的传感器(1)，其中，所述加速度计(11)包括至少二维加速度计，所述至少二维加速度计用于测量至少两个维度上的加速度，并用于对每次加速度测量产生至少两个加速度信号。

3.根据权利要求1所述的传感器(1)，其中，所述磁力计(12)包括至少二维磁力计，所述至少二维磁力计用于测量至少两个维度上的磁场，并用于对每次磁场测量产生至少两个磁场信号。

4.根据权利要求4所述的传感器(1)，所述处理器(13)还包括：

-区分单元(18)，用于响应于来自所述加速度单元(14)和所述磁场单元(15)的比较结果，将第一方向上的第一加速度和第二方向上的第二加速度进行区分，以及

-判决单元(17)，用于响应于来自所述加速度单元(14)和所述磁场单元(15)的比较结果，判决所述第一加速度和所述第二加速度中的至少一个是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。

5.根据权利要求4所述的传感器(1)，所述处理器(13)还包括：

-控制单元(19)，用于响应于来自所述加速度单元(14)和/或所述磁场单元(15)的至少一个比较结果，控制时钟信号产生器(24)，所述时钟信号产生器(24)用于产生可变时钟信号，所述可变时钟信号定义可变带宽速率和/或可变采样速率。

6.一种包括根据权利要求1所述的传感器(1)的设备(2)，所述加速度为所述设备(2)的加速度。

7.一种用于感测加速度的方法，所述方法包括以下步骤：

-测量加速度，

-测量磁场，

-响应于至少一次加速度测量以及至少一次磁场测量来判断加速度，

-将至少一个加速度信号和至少一个加速度阈值进行比较，

-将每时间间隔内至少一个磁场信号的至少一个变化与至少一个速率阈值进行比较，以及

-响应于来自所述加速度单元(14)和所述磁场单元(15)的比较结果，判决总加速度是否形成翻转自由落体或非翻转自由落体的一部分。

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