CN106289243B - 一种磁力计自动校准方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种磁力计自动校准方法及系统，该方法包括：采集设备在第一时间段内生成的N组磁力计数据和N组陀螺仪数据；根据所述N组陀螺仪数据，确定所述N组陀螺仪数据对应的N组角度值；针对每个轴向，执行以下步骤：确定所述N组角度值中所述轴向的N个数据；若所述N个数据满足第一设定条件，则从所述N组磁力计数据中确定所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值；根据所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值生成所述轴向的校准矩阵因子；根据所述轴向的校准矩阵因子，生成所述轴向的校准矩阵，并使用所述轴向的校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的磁力计数据和陀螺仪数据，用以解决现有技术通过手动方式来校准磁力计的问题。

Description

一种磁力计自动校准方法及系统
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种磁力计自动校准方法及系统。
背景技术
虚拟现实头盔，是指一种通过利用头盔显示器将人的对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉的头盔。随着电子技术的不断发展，虚拟现实头盔已经允许用户通过多种先进的传感手段根据自己在虚拟环境中的视点和位置来控制虚拟画面，具体来说，在用户使用虚拟现实头盔的过程中，通过感知用户头部的运动状态，从而为用户呈现出不同的场景。虚拟现实头盔一个重要的体验就是沉浸感，因此，能否准确快速感知到用户头部的运动状态是影响虚拟现实头盔性能的重要指标。
目前，由于普通加速计无法准确获取空间平移向量，大部分虚拟现实头盔是通过陀螺仪传感器合来获取旋转姿态，然而，采用这种方式，在用户使用虚拟现实头盔的过程中，由于陀螺仪数据漂移造成的误差会使得对虚拟现实头盔的运动状态的感知出现偏差，极大影响了用户的实际体验。现有的技术通过将陀螺仪传感器和磁力计结合使用，利用磁力计这种传感器来校准陀螺仪漂移造成的误差，而校准方法则是即通过手动绕八字的方式来校准，由于磁力计受环境因素影响太大，每当环境改变时，都要重新校准，因此影响了用户对虚拟现实设备的使用体验，因此，亟需一种磁力计自动校准方法，既可以保证校准的准确性，又能够做到校准过程用户无感知的效果。
发明内容
本发明实施例提供一种磁力计自动校准方法及系统，用以解决现有技术通过手动方式来校准磁力计的问题。
本发明方法包括一种磁力计自动校准方法，该方法包括：采集设备在第一时间段内生成的N组磁力计数据和N组陀螺仪数据，N为正整数；
根据所述N组陀螺仪数据，确定所述N组陀螺仪数据对应的N组角度值，其中，每组角度值包括三个轴向的数据；
针对每个轴向，执行以下步骤：
确定所述N组角度值中所述轴向的N个数据；若所述N个数据满足第一设定条件，则从所述N组磁力计数据中确定所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值；其中，所述第一设定条件为所述N个角度值落入圆周的M个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个角度值，M为不大于N的正整数；
根据所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值生成所述轴向的校准矩阵因子；
根据所述轴向的校准矩阵因子，生成所述轴向的校准矩阵，并使用所述轴向的校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的磁力计数据和陀螺仪数据。
基于同样的发明构思，本发明实施例进一步地提供一种磁力计自动校准系统，该系统包括：
采集单元，用于采集设备在第一时间段内生成的N组磁力计数据和N组陀螺仪数据，N为正整数；
确定单元，用于根据所述N组陀螺仪数据，确定所述N组陀螺仪数据对应的N组角度值，其中，每组角度值包括三个轴向的数据；
处理单元，用于针对每个轴向，执行以下步骤：确定所述N组角度值中所述轴向的N个数据；若所述N个数据满足第一设定条件，则从所述N组磁力计数据中确定所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值；其中，所述第一设定条件为所述N个角度值落入圆周的M个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个角度值，M为不大于N的正整数；
生成单元，用于根据所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值生成所述轴向的校准矩阵因子；根据所述轴向的校准矩阵因子，生成所述轴向的校准矩阵；
校准单元，用于使用所述生成单元生成的所述轴向的校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的磁力计数据和陀螺仪数据。
本发明实施例提供一种磁力计自动校准方法，该方法可以采集设备在第一时间段内生成的N组磁力计数据和N组陀螺仪数据，然后基于采集的数据生成校准矩阵，在生成校准矩阵之前还要判断采集的数据是否有效，判断方法是利用根据N次采集得到的N组陀螺仪数据，确定所述N组陀螺仪数据对应的N组角度值，然后针对N组角度值中任意一个轴向的N个角度值，确定所述N个角度值是否满足第一设定条件，所述第一设定条件为所述N个角度值落入圆周的M个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个角度值，如果满足，证明在这个时间段内采集的磁力计数据和陀螺仪数据是比较全面的，包含了各个方向的数据，因此，紧接着就可以则从N次采集得到的N组磁力计数据中确定每个轴向的磁力计数据的最大值和最小值，并根据所述每个轴向的磁力计数据的最大值和最小值生成磁力计在每个轴向的校准矩阵因子；然后根据所述磁力计在每个轴向的校准矩阵因子生成磁力计在每个轴向的校准矩阵，这样设备之后生成的磁力计数据和陀螺仪数据就可以用这个校准矩阵校准，从而实现了校准的自动化，避免用户再手动完成校准，同时也保证了校准结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供一种磁力计自动校准方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供一种磁力计自动校准流程图；
图3为本发明实施例提供一种磁力计自动校准系统架构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1所示，本发明实施例提供一种磁力计自动校准方法流程示意图，具体地实现方法包括：
步骤S101，采集设备在第一时间段内生成的N组磁力计数据和N组陀螺仪数据，N为正整数。
步骤S102，根据所述N组陀螺仪数据，确定所述N组陀螺仪数据对应的N组角度值，其中，每组角度值包括三个轴向的数据。
步骤S103，针对每个轴向，执行以下步骤：确定所述N组角度值中所述轴向的N个数据；若所述N个数据满足第一设定条件，则从所述N组磁力计数据中确定所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值；其中，所述第一设定条件为所述N个角度值落入圆周的M个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个角度值，M为不大于N的正整数。
步骤S104，根据所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值生成所述轴向的校准矩阵因子。
步骤S105，根据所述轴向的校准矩阵因子，生成所述轴向的校准矩阵，并使用所述轴向的校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的磁力计数据和陀螺仪数据。
也就是说，为了实现虚拟现实设备中磁力计的自动校准，本发明实施例通过周期性地采集磁力计数据和陀螺仪数据，对采集的数据进行分析和处理，从而利用有效地的数据生成校准矩阵，然后用生成的校准矩阵校准虚拟现实设备之后生成的数据。当然，在生成校准矩阵之前，可以在设备中预设一个初始校准矩阵，该校准矩阵是研发人员根据实验数据分析得到的，当用户使用设备时，设备就会启动磁力计自动校准的程序，该程序按照上述方法生成新的校准矩阵，替换初始校准矩阵，进而校准设备之后生成的数据，当然，替换初始校准矩阵之前，还会对新的校准矩阵的有效性进行判断。因为上述方法中采集数据这一动作是周期性地，意味着每过一个周期就会自动生成一个新的校准矩阵，从而保证设备可以根据用户实际的使用情况不断地生成更加适用的校准矩阵，从而实现了利用磁力计校准陀螺仪漂移造成的误差的目的，从而可以准确快速感知到用户头部的运动状态，保证了用户在使用虚拟现实设备的沉浸感。
在步骤S01中，在设备中预设值一个计数器，最大值设为N，然后开始采集设备生成的磁力计数据和陀螺仪数据，每次采集的磁力计数据用数组(mx，my，mz)表示，陀螺仪数据用数组(gx，gy，gz)表示，每采集一次，计数器就加一，直至计数器达到最大值N，最后就得到N组磁力计数据和N组陀螺仪数据，将这N组磁力计数据和N组陀螺仪数据保存到一个集合中，结束本周期的数据采集，将计数器清零，之后每个采集周期的采集过程重复本周期的采集过程。
因为陀螺仪数据反映了设备在三维空间的运动状态，只有在采集的陀螺仪数据比较全面的情况下，这是同时采集磁力计数据才可以用来生成校准矩阵，即在第一时间段内采集的陀螺仪数据可以反映设备在上、下、左、右、前、后等6个方向的状态时，就可以用同时采集的磁力计数据生成校准矩阵，所以在生成校准矩阵之前要对第一时间段内采集的陀螺仪数据进行有效性判断。具体地，比如说从N组陀螺仪数据中获取X轴向的N个陀螺仪数据，然后根据采样频率，计算每个陀螺仪数据对应的角度值，计算公式如公式[1]。
其中，gx为X轴向的陀螺仪数据，f为采样频率，θx为X轴向的角度值。
假设说，第一个θx等于5度，累加值K1等于5度，第二个θx等于2度，累加值K2等于5度加2度，即7度，一直计算出N个θx的累加值KN。然后将一个圆周等分成M等份，例如M等于72，即第一份是0°～5°，第二份是5°～10°…第72份是355°～360°，然后将得到的累加值K1K2…KN对应分配到圆周的每个度数区间内，然后判断圆周的每一度数区间是否度至少有一个累加值。如果圆周的每一度数区间至少有一个累加值，就说明第一时间段采集的数据比较全面，包含了各个方向的数据，所以在第一时间段内采集的磁力计数据是可用的，否则的话，就认为第一时间段内采集的磁力计数据是不可用的，进入下一时间段重新采集数据。
当通过上述方式确定出第一时间段采集的磁力计数据可用后，就利用这N组磁力计数据生成校准矩阵，因为校准矩阵中需要用到两个校准矩阵因子，所以需要利用这N组磁力计数据生成校准矩阵因子。生成校准矩阵因子包括两个步骤：第一步骤，生成每个轴向的N个磁力计数据的最大值和最小值，第二步骤，根据每个轴向的N个磁力计数据的最小值，生成每个轴向的第一校准矩阵因子，根据每个轴向的N个磁力计数据的最大值，生成每个轴向的第二校准矩阵因子。
针对第一步骤，具体地，针对同一个轴向的N个磁力计数据，从第一个磁力计数据至第N个磁力计数据按照设定规则遍历得到所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值，其中，所述设定规则为：
确定前K-1个的磁力计数据的参考最小值；
若第K个磁力计数据小于所述参考最小值，则将第K个磁力计数据与所述参考最小值加权计算得到前K个的磁力计数据的参考最小值；
若第K个磁力计数据不小于所述参考最小值，则比较第K+1个磁力计数据是否小于所述参考最小值，直至遍历至第N个磁力计数据，确定出N个的磁力计数据的最小值；
确定前K-1个的磁力计数据的参考最大值；
若第K个磁力计数据大于所述最大值，则将第K个磁力计数据与所述参考最大值加权计算得到前K个的磁力计数据的参考最大值；
若第K个磁力计数据不大于所述参考最大值，则比较第K+1个磁力计数据是否大于所述参考最大值，直至遍历至第N个磁力计数据，确定出N个的磁力计数据的最大值。
比如说，针对X轴向的N个磁力计数据，第一个磁力计数据是mx1，第二个磁力计数据是mx2，第三个磁力计数据是mx3，第K个磁力计数据是mxk，第N个磁力计数据是mxN，然后利用轮询遍历的方法计算出N个磁力计数据的最小值，最小值的计算公式如公式[2]所示，最大值的计算公式如公式[3]所示。
若mmin’>mxk,则mmin”＝mxk×0.2+mmin’×0.8……….公式[2]
若mmax’<mxk,则mmax”＝mxk×0.2+mmax’×0.8………公式[3]
其中，mxk为X轴向的第K个磁力计数据，mmin’为前K-1个的磁力计数据的参考最小值，mmin”为前K个的磁力计数据的参考最小值，mmax’为前K-1个的磁力计数据的参考最大值，mmax”前K个的磁力计数据的参考最大值。
也就是说，用第K个磁力计数据和前k-1磁力计数据计算出来的最小值mmin’进行判断，若当前的磁力计数据mxk比mmin’更小，则将mxk和mmin’进行加权计算，得到新的最小值mmin”，若当前的磁力计数据mxk不比mmin’更小，则继续用K+1个磁力计数据和mmin’比较，直至比较至第N个磁力计数据，得到最终的最小值mmin。
同理，用第K个磁力计数据和前k-1磁力计数据计算出来的最大值mmax’进行判断，若当前的磁力计数据mxk比mmax’更大，则将mxk和mmax’进行加权计算，得到新的最大值mmax”，若当前的磁力计数据mxk不比mmax’更大，则继续用K+1个磁力计数据和mmax’比较，直至比较至第N个磁力计数据，得到最终的最大值mmax。需要说明的是，若K为1，那么前K-1个的磁力计数据的参考最小值或者最大值可以预设为零。
进一步地，用计算出来的最小值mmin和最终的最大值mmax计算出磁力计在每个轴向的校准矩阵的校准因子scale和offset，第一校准矩阵因子的计算公式如公式[4]所示，第二校准矩阵因子的计算公式如公式[5]所示。
其中，mmin为X/Y/Z轴向的最小值，mmax为X/Y/Z轴向的最大值，offset为X/Y/Z轴向的第一校准矩阵因子，scale为X/Y/Z轴向的第二校准矩阵因子，k1和k2为常量系数，优选地，k1的取值为2.0，k2的取值为10.0。
进一步地，假设是X轴向，根据所述轴向的第一校准矩阵因子和第二校准矩阵因子按照公式三生成所述轴向的校准矩阵，其中，所述第一校准矩阵因子和所述第二校准矩阵因子为根据所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值得到的，所述校准矩阵按照公式[6]表达。
其中，scalex为X轴向的第一校准矩阵因子，scaley为Y轴向的第一校准矩阵因子，scalez为Z轴向的第一校准矩阵因子，offsetx为X轴向的第二校准矩阵因子，offsety为Y轴向的第二校准矩阵因子，offsetz为Z轴向的第二校准矩阵因子。
需要说明的是，Y轴向或者Z轴向的校准矩阵生成方法与X轴向的校准矩阵生成方法类似，不再赘述。
为了确定生成的校准矩阵是否比之前生成的校准矩阵校准效果更好，本发明实施例进一步地在生成校准矩阵之后，对校准矩阵的校准效果进行比较，具体地比较方法如下：
将所述设备在第一时间段内生成的N个磁力计数据和N个陀螺仪数据用所述校准矩阵校准，并根据校准之后的数据计算得到第一均方差；
将所述N个磁力计数据和N个陀螺仪数据用预设的校准矩阵或者第一设定时间段之前的第三设定时间段对应的校准矩阵校准，并根据校准之后的数据计算得到第二均方差；
若所述第一均方差小于所述第二均方差，则判定所述第一设定时间段对应的校准矩阵为有效校准矩阵；
也就是说，将采集到的设备在第一时间段内生成的磁力计数据和陀螺仪数据用公式[6]对应的校准矩阵进行校准，得到校准后的数据，并计算出该数据的均方差，记为rms1，同时将该磁力计数据和陀螺仪数据用之前计算出来的校准矩阵进行校准，得到校准后的数据，并计算出该数据的均方差，记为rms2。如果rms1小于rms2，则此公式[6]对应的校准矩阵为有效校准矩阵，用该校准矩阵替换之前生成的校准矩阵。否则的话，放弃使用公式[6]对应的校准矩阵，继续使用之前生成的校准矩阵。
进一步地，当判断rms1小于rms2之后，进一步根据采集得到的N组磁力计数据，确定所述N组磁力计数据对应的N个XZ面的角度值；
确定所述N个XZ面的角度值是否满足第二设定条件，所述第二设定条件为所述N个XZ面的角度值落入圆周的K个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个XZ面的角度值，K为不大于N的正整数；
若所述N个XZ面的角度值满足所述第二设定条件，则判定所述第一设定时间段对应的校准矩阵为有效校准矩阵。
也就是说在满足第一种判断条件的前提下，还可以继续判断该校准矩阵是否满足第二种判断条件，即将采集到的N组磁力计数据分别用计算出来的校准矩阵进行校准，计算出将N个XZ面的角度值anglexz。其中，计算anglexz之前先利用公式[7]计算出N组磁力计数据角度值，公式[7]如下：
然后再根据N组磁力计数据角度值按照公式[8]计算得到N个XZ面的角度值anglexz。
然后将圆周分成M(M大于等于36)等份，例如将360度分成36份，即即第一份是0°～10°，第二份是10°～20°…第36份是350°～360°，检测是否每个度数区间内是否均包含上面计算得到的角度值anglexz，如果是，则公式[6]对应的校准矩阵为有效校准矩阵，用该校准矩阵替换之前生成的校准矩阵。否则的话，放弃使用公式[6]对应的校准矩阵，继续使用之前生成的校准矩阵。
为了更加系统地描述上述磁力计自动校准的过程，本发明实施例进一步地提供图2所示的流程图，分步骤阐述自动校准的方法，具体如下：
步骤S201，采集设备在第一时间段内生成的N组磁力计数据和N组陀螺仪数据。
步骤S202，根据所述N组陀螺仪数据，确定所述N组陀螺仪数据对应的N组角度值，确定方法是据采样频率，计算每个陀螺仪数据对应的角度值。
步骤S203，针对每个轴向，执行以下步骤：确定所述N组角度值中所述轴向的N个数据；若所述N个数据满足第一设定条件，其中，所述第一设定条件为所述N个角度值落入圆周的M个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个角度值，M为不大于N的正整数，若满足则进入步骤S204，否则进入步骤S208。
步骤S204，按照公式[2]和公式[3]从所述N组磁力计数据中确定所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值，根据每个轴向的N个磁力计数据的最小值，生成每个轴向的第一校准矩阵因子，根据每个轴向的N个磁力计数据的最大值，生成每个轴向的第二校准矩阵因子。
步骤S205，根据所述轴向的第一校准矩阵因子和第二校准矩阵因子按照公式三生成所述轴向的校准矩阵，例如X轴向的校准矩阵按照公式[6]表达。
步骤S206，将所述设备在第一时间段内生成的N个磁力计数据和N个陀螺仪数据用所述校准矩阵校准，并根据校准之后的数据计算得到第一均方差；
将所述N个磁力计数据和N个陀螺仪数据用预设的校准矩阵或者第一设定时间段之前的第三设定时间段对应的校准矩阵校准，并根据校准之后的数据计算得到第二均方差；
若所述第一均方差小于所述第二均方差，则进一步根据采集得到的N组磁力计数据，确定所述N组磁力计数据对应的N个XZ面的角度值；
确定所述N个XZ面的角度值是否满足第二设定条件，所述第二设定条件为所述N个XZ面的角度值落入圆周的K个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个XZ面的角度值，K为不大于N的正整数；
若所述N个XZ面的角度值满足所述第二设定条件，则判定所述第一设定时间段对应的校准矩阵为有效校准矩阵，进入步骤S207，否则进入步骤S208。
步骤S207，如果公式[6]对应的校准矩阵为有效校准矩阵，用该校准矩阵替换之前生成的校准矩阵，并用该校准矩阵校准设备生成的数据。
步骤S208，若判断结果为否，则计数器清零，进入下一周期重新采集数据。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种磁力计自动校准系统，该系统可执行上述方法实施例。本发明实施例提供的系统如图3所示，包括：采集单元301、确定单元302、处理单元303、生成单元304、校准单元305，其中：
采集单元301，用于采集设备在第一时间段内生成的N组磁力计数据和N组陀螺仪数据，N为正整数；
确定单元302，用于根据所述N组陀螺仪数据，确定所述N组陀螺仪数据对应的N组角度值，其中，每组角度值包括三个轴向的数据；
处理单元303，用于针对每个轴向，执行以下步骤：确定所述N组角度值中所述轴向的N个数据；若所述N个数据满足第一设定条件，则从所述N组磁力计数据中确定所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值；其中，所述第一设定条件为所述N个角度值落入圆周的M个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个角度值，M为不大于N的正整数；
生成单元304，用于根据所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值生成所述轴向的校准矩阵因子；根据所述轴向的校准矩阵因子，生成所述轴向的校准矩阵；
校准单元305，用于使用所述生成单元生成的所述轴向的校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的磁力计数据和陀螺仪数据。
进一步地，所述处理单元303具体用于：针对同一个轴向的N个磁力计数据，从第一个磁力计数据至第N个磁力计数据按照设定规则遍历得到所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值，其中，所述设定规则为：
确定前K-1个的磁力计数据的参考最小值；
若第K个磁力计数据小于所述参考最小值，则将第K个磁力计数据与所述参考最小值加权计算得到前K个的磁力计数据的参考最小值；
若第K个磁力计数据不小于所述参考最小值，则比较第K+1个磁力计数据是否小于所述参考最小值，直至遍历至第N个磁力计数据，确定出N个的磁力计数据的最小值；
确定前K-1个的磁力计数据的参考最大值；
若第K个磁力计数据大于所述最大值，则将第K个磁力计数据与所述参考最大值加权计算得到前K个的磁力计数据的参考最大值；
若第K个磁力计数据不大于所述参考最大值，则比较第K+1个磁力计数据是否大于所述参考最大值，直至遍历至第N个磁力计数据，确定出N个的磁力计数据的最大值。
进一步地，所述生成单元304具体用于：根据所述轴向的第一校准矩阵因子和第二校准矩阵因子按照公式三生成所述轴向的校准矩阵，其中，所述第一校准矩阵因子和所述第二校准矩阵因子为根据所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值得到的，所述校准矩阵的生成公式如公式[6]所述，不再赘述。
进一步地，所述生成单元304还用于：将所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值按照公式[4]计算得到所述第一校准矩阵因子；将所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值按照公式[5]计算得到所述第二校准矩阵因子。
进一步地，还包括：判断单元306，用于将所述设备在第二时间段内生成的第N+1磁力计数据和第N+1陀螺仪数据用所述校准矩阵校准，并根据校准之后的数据计算得到第一均方差；将所述第N+1磁力计数据和所述第N+1陀螺仪数据用预设的校准矩阵或者第一设定时间段之前的第三设定时间段对应的校准矩阵校准，并根据校准之后的数据计算得到第二均方差；若所述第一均方差小于所述第二均方差，则判定所述第一设定时间段对应的校准矩阵为有效校准矩阵。
进一步地，所述判断单元306还用于：若所述第一均方差小于所述第二均方差，则根据采集得到的N组磁力计数据，确定所述N组磁力计数据对应的N个XZ面的角度值；
确定所述N个XZ面的角度值是否满足第二设定条件，所述第二设定条件为所述N个XZ面的角度值落入圆周的K个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个XZ面的角度值，K为不大于N的正整数；
若所述N个XZ面的角度值满足所述第二设定条件，则判定所述第一设定时间段对应的校准矩阵为有效校准矩阵。
进一步地，所述校准单元305具体用于：利用所述轴向的有效校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的的磁力计数据和陀螺仪数据。
综上所述，本发明实施例提供一种磁力计自动校准方法，该方法可以采集设备在第一时间段内生成的N组磁力计数据和N组陀螺仪数据，然后基于采集的数据生成校准矩阵，在生成校准矩阵之前还要判断采集的数据是否有效，判断方法是利用根据N次采集得到的N组陀螺仪数据，确定所述N组陀螺仪数据对应的N组角度值，然后针对N组角度值中任意一个轴向的N个角度值，确定所述N个角度值是否满足第一设定条件，所述第一设定条件为所述N个角度值落入圆周的M个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个角度值，如果满足，证明在这个时间段内采集的磁力计数据和陀螺仪数据是比较全面的，包含了各个方向的数据，因此，紧接着就可以则从N次采集得到的N组磁力计数据中确定每个轴向的磁力计数据的最大值和最小值，并根据所述每个轴向的磁力计数据的最大值和最小值生成磁力计在每个轴向的校准矩阵因子；然后根据所述磁力计在每个轴向的校准矩阵因子生成磁力计在每个轴向的校准矩阵，这样设备之后生成的磁力计数据和陀螺仪数据就可以用这个校准矩阵校准，从而实现了校准的自动化，避免用户再手动完成校准，同时也保证了校准结果的准确性。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种磁力计自动校准方法，其特征在于，该方法包括：
采集设备在第一时间段内生成的N组磁力计数据和N组陀螺仪数据，N为正整数；
根据所述N组陀螺仪数据，确定所述N组陀螺仪数据对应的N组角度值，其中，每组角度值包括三个轴向的数据；
针对每个轴向，执行以下步骤：
确定所述N组角度值中所述轴向的N个数据；若所述N个数据满足第一设定条件，则从所述N组磁力计数据中确定所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值；其中，所述第一设定条件为所述N个角度值落入圆周的M个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个角度值，M为不大于N的正整数；
根据所述轴向的磁力计数据的最大值生成第二校准矩阵因子，以及根据所述轴向的磁力计数据的最小值生成第一校准矩阵因子；
根据所述轴向的第一校准矩阵因子和第二校准矩阵因子按照公式一生成所述轴向的校准矩阵，所述校准矩阵按照公式一表达；
所述公式一为：
其中，scalex为X轴向的第一校准矩阵因子，scaley为Y轴向的第一校准矩阵因子，scalez为Z轴向的第一校准矩阵因子，offsetx为X轴向的第二校准矩阵因子，offsety为Y轴向的第二校准矩阵因子，offsetz为Z轴向的第二校准矩阵因子，并使用所述轴向的校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的磁力计数据和陀螺仪数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述N组磁力计数据中确定所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值，包括：
针对同一个轴向的N个磁力计数据，从第一个磁力计数据至第N个磁力计数据按照设定规则遍历得到所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值，其中，所述设定规则为：
确定前K-1个的磁力计数据的参考最小值；
若第K个磁力计数据小于所述参考最小值，则将第K个磁力计数据与所述参考最小值加权计算得到前K个的磁力计数据的参考最小值；
若第K个磁力计数据不小于所述参考最小值，则比较第K+1个磁力计数据是否小于所述参考最小值，直至遍历至第N个磁力计数据，确定出N个的磁力计数据的最小值；
确定前K-1个的磁力计数据的参考最大值；
若第K个磁力计数据大于所述最大值，则将第K个磁力计数据与所述参考最大值加权计算得到前K个的磁力计数据的参考最大值；
若第K个磁力计数据不大于所述参考最大值，则比较第K+1个磁力计数据是否大于所述参考最大值，直至遍历至第N个磁力计数据，确定出N个的磁力计数据的最大值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一校准矩阵因子和所述第二校准矩阵因子为根据所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值得到的，包括：
将所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值按照公式二计算得到所述第一校准矩阵因子；
将所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值按照公式三计算得到所述第二校准矩阵因子；
所述公式二为：
所述公式三为：
其中，当mmin为X轴向的磁力计数据的最小值，mmax为X轴向的磁力计数据的最大值时，offset为offsetx，即为X轴向的第一校准矩阵因子，scale为scalex，即为X轴向的第二校准矩阵因子，k1和k2为常量系数；当mmin为Y轴向的磁力计数据的最小值，mmax为Y轴向的磁力计数据的最大值时，offset为offsety，即为Y轴向的第一校准矩阵因子，scale为scaley，即为Y轴向的第二校准矩阵因子，k1和k2为常量系数；当mmin为Z轴向的磁力计数据的最小值，mmax为Z轴向的磁力计数据的最大值时，offset为offsetz，即为Z轴向的第一校准矩阵因子，scale为scalez，即为Z轴向的第二校准矩阵因子，k1和k2为常量系数。
4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述使用所述轴向的校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的磁力计数据和陀螺仪数据之前，还包括：
将所述设备在第一时间段内生成的N个磁力计数据和N个陀螺仪数据用所述校准矩阵校准，并根据校准之后的数据计算得到第一均方差；
将所述N个磁力计数据和N个陀螺仪数据用预设的校准矩阵或者第一设定时间段之前的第三设定时间段对应的校准矩阵校准，并根据校准之后的数据计算得到第二均方差；
若所述第一均方差小于所述第二均方差，则判定所述第一设定时间段对应的校准矩阵为有效校准矩阵；
所述使用所述轴向的校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的磁力计数据和陀螺仪数据，包括：
利用所述轴向的有效校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的的磁力计数据和陀螺仪数据。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述若所述第一均方差小于所述第二均方差，则判定所述第一设定时间段对应的校准矩阵为有效校准矩阵，包括：
若所述第一均方差小于所述第二均方差，则根据采集得到的N组磁力计数据，确定所述N组磁力计数据对应的N个XZ面的角度值；
确定所述N个XZ面的角度值是否满足第二设定条件，所述第二设定条件为所述N个XZ面的角度值落入圆周的K个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个XZ面的角度值，K为不大于N的正整数；
若所述N个XZ面的角度值满足所述第二设定条件，则判定所述第一设定时间段对应的校准矩阵为有效校准矩阵。
6.一种磁力计自动校准系统，其特征在于，该系统包括：
采集单元，用于采集设备在第一时间段内生成的N组磁力计数据和N组陀螺仪数据，N为正整数；
确定单元，用于根据所述N组陀螺仪数据，确定所述N组陀螺仪数据对应的N组角度值，其中，每组角度值包括三个轴向的数据；
处理单元，用于针对每个轴向，执行以下步骤：确定所述N组角度值中所述轴向的N个数据；若所述N个数据满足第一设定条件，则从所述N组磁力计数据中确定所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值；其中，所述第一设定条件为所述N个角度值落入圆周的M个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个角度值，M为不大于N的正整数；
生成单元，用于根据所述轴向的磁力计数据的最大值生成第二校准矩阵因子，以及根据所述轴向的磁力计数据的最小值生成第一校准矩阵因子；
校准单元，用于根据所述轴向的第一校准矩阵因子和第二校准矩阵因子按照公式一生成所述轴向的校准矩阵，所述校准矩阵按照公式一表达；
所述公式一为：
其中，scalex为X轴向的第一校准矩阵因子，scaley为Y轴向的第一校准矩阵因子，scalez为Z轴向的第一校准矩阵因子，offsetx为X轴向的第二校准矩阵因子，offsety为Y轴向的第二校准矩阵因子，offsetz为Z轴向的第二校准矩阵因子，并使用所述轴向的校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的磁力计数据和陀螺仪数据。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理单元具体用于：
针对同一个轴向的N个磁力计数据，从第一个磁力计数据至第N个磁力计数据按照设定规则遍历得到所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值，其中，所述设定规则为：
确定前K-1个的磁力计数据的参考最小值；
若第K个磁力计数据小于所述参考最小值，则将第K个磁力计数据与所述参考最小值加权计算得到前K个的磁力计数据的参考最小值；
若第K个磁力计数据不小于所述参考最小值，则比较第K+1个磁力计数据是否小于所述参考最小值，直至遍历至第N个磁力计数据，确定出N个的磁力计数据的最小值；
确定前K-1个的磁力计数据的参考最大值；
若第K个磁力计数据大于所述最大值，则将第K个磁力计数据与所述参考最大值加权计算得到前K个的磁力计数据的参考最大值；
若第K个磁力计数据不大于所述参考最大值，则比较第K+1个磁力计数据是否大于所述参考最大值，直至遍历至第N个磁力计数据，确定出N个的磁力计数据的最大值。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述生成单元还用于：
将所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值按照公式二计算得到所述第一校准矩阵因子；
将所述轴向的磁力计数据的最大值和最小值按照公式三计算得到所述第二校准矩阵因子；
所述公式二为：
所述公式三为：
其中，当mmin为X轴向的磁力计数据的最小值，mmax为X轴向的磁力计数据的最大值时，offset为offsetx，即为X轴向的第一校准矩阵因子，scale为scalex，即为X轴向的第二校准矩阵因子，k1和k2为常量系数；当mmin为Y轴向的磁力计数据的最小值，mmax为Y轴向的磁力计数据的最大值时，offset为offsety，即为Y轴向的第一校准矩阵因子，scale为scaley，即为Y轴向的第二校准矩阵因子，k1和k2为常量系数；当mmin为Z轴向的磁力计数据的最小值，mmax为Z轴向的磁力计数据的最大值时，offset为offsetz，即为Z轴向的第一校准矩阵因子，scale为scalez，即为Z轴向的第二校准矩阵因子，k1和k2为常量系数。
9.如权利要求6至8任一项所述的系统，其特征在于，还包括：
判断单元，用于将所述设备在第二时间段内生成的第N+1磁力计数据和第N+1陀螺仪数据用所述校准矩阵校准，并根据校准之后的数据计算得到第一均方差；将所述第N+1磁力计数据和所述第N+1陀螺仪数据用预设的校准矩阵或者第一设定时间段之前的第三设定时间段对应的校准矩阵校准，并根据校准之后的数据计算得到第二均方差；若所述第一均方差小于所述第二均方差，则判定所述第一设定时间段对应的校准矩阵为有效校准矩阵；
所述校准单元具体用于：利用所述轴向的有效校准矩阵校准所述设备在所述第一时间段后生成的的磁力计数据和陀螺仪数据。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述判断单元还用于：
若所述第一均方差小于所述第二均方差，则根据采集得到的N组磁力计数据，确定所述N组磁力计数据对应的N个XZ面的角度值；
确定所述N个XZ面的角度值是否满足第二设定条件，所述第二设定条件为所述N个XZ面的角度值落入圆周的K个度数区间内，且每个度数区间中至少有一个XZ面的角度值，K为不大于N的正整数；
若所述N个XZ面的角度值满足所述第二设定条件，则判定所述第一设定时间段对应的校准矩阵为有效校准矩阵。
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