CN107870652A - 传感器时钟估计方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种传感器时钟估计方法及其装置，其中，该传感器时钟估计方法包含：当轮询一个或多个传感器中一个传感器时，从该传感器接收传感器数据；取得第一数据量，其中，该第一数据量指示从该传感器接收的该传感器数据中的第一采样数量；至少根据该第一数据量并借助至少一个估计模型，估计第一轮询时间延迟与第一传感器时钟误差；以及基于该第一轮询时间延迟与该第一传感器时钟误差，生成从该传感器接收的该传感器数据的多个第一时间戳，用于根据该传感器的该传感器数据执行操作。本发明提供的传感器时钟估计方法及其装置可改善用户体验。

Description

传感器时钟估计方法及其装置
交叉引用
本发明要求如下优先权：编号为62/399,539，申请日为2016年9月26日的美国临时专利申请。上述美国临时专利申请在此一并作为参考。
技术领域
本发明涉及一种传感器时钟(例如，传感器中的时钟)。特别地，本发明涉及一种对电子装置中的一个或多个传感器执行传感器时钟估计的方法及其装置。
背景技术
电子装置(例如，移动电话、可穿戴设备、平板电脑、笔记本电脑等)可包含一个或多个从设备(slave device)。现今，电子装置中的从设备变得越来越复杂及高效。例如，从设备(例如，传感器)可将自身时钟、模数转换器(Analog-to-digital converter，ADC)、存储器等进行集成。可将传感器时钟实施为其自身时钟生成元件(例如，振荡器)。传感器的时钟可称为传感器时钟，并且为了防止混淆，具有自身时钟、ADC、存储器等的传感器可称为数字传感器(digital sensor)。当使用数字传感器的传感器数据时，会出现许多问题。例如，由于通常传感器时钟为低成本振荡器，所以电子装置会遇到传感器时钟的时钟漂移(clockdrift)问题，其中，该时钟漂移问题出现在电子装置试着确定传感器数据中采样的采样时间时。在另一示例中，由于传感器时钟与电子装置的系统时钟无关(例如，传感器时钟的频率不是系统时钟频率的倍数)，所以当电子装置试着确定传感器数据中采样的采样时间时会遇到抖动问题(例如，在未知传感器时钟的运转时序情况下)。
现今，提出了许多相关先前技术尝试解决上述一个或多个问题。然而，先前技术会引入副作用。一种先前技术建议引入数字传感器的专用中断引脚，用于通过耦接在电子装置处理器(例如，应用处理器)的附加引脚与专用中断引脚之间的中断线(interruptline)，从数字传感器发送中断信号。这样会增大数字传感器的引脚数与处理器的引脚数。此外，在存在多个数字传感器(例如，一个或多个加速度传感器、一个或多个陀螺仪、一个或多个磁力传感器、一个或多个气压传感器)情况下，上述方法会频繁唤醒处理器，因此会增大电子装置的功耗。另一先前技术建议引入数字传感器的专用时钟校正引脚，用于通过耦接在处理器与专用时钟校正引脚之间的时钟校正线(clock correction line)，从数字传感器发送时钟校正信号，这样会增大数字传感器的引脚数的增大。因此，亟需一种新颖方法以及相关结构，在不引入副作用或者较少可能引入副作用情况下，合理解决现存问题。
发明内容
有鉴于此，本发明揭露一种传感器时钟估计方法及其装置。
根据本发明实施例，提供一种传感器时钟估计方法，应用于电子装置并且对该电子装置中一个或多个传感器进行执行，该传感器时钟估计方法包含：当轮询该一个或多个传感器中一个传感器时，从该传感器接收传感器数据，其中，基于该电子装置的轮询时钟，执行轮询该传感器的操作，并且基于不同于该轮询时钟的传感器时钟，该传感器执行采样操作；取得第一数据量，其中，该第一数据量指示从该传感器接收的该传感器数据中的第一采样数量；至少根据该第一数据量并借助至少一个估计模型，估计第一轮询时间延迟与第一传感器时钟误差；以及基于该第一轮询时间延迟与该第一传感器时钟误差，生成从该传感器接收的该传感器数据的多个第一时间戳，用于根据该传感器的该传感器数据执行操作，其中，该多个第一时间戳分别指示至少部分第一采样的采样时间。
根据本发明另一实施例，提供一种执行传感器时钟估计的装置，其中，对电子装置中一个或多个传感器执行该传感器时钟估计操作，该装置包含：处理电路，位于该电子装置中，用于控制该电子装置的至少一个操作，其中：当该处理电路轮询该一个或多个传感器中一个传感器时，该处理电路从该传感器接收传感器数据，其中，基于该电子装置的轮询时钟，执行轮询该传感器的操作，并且基于不同于该轮询时钟的传感器时钟，该传感器执行采样操作；该处理电路取得第一数据量，其中，该第一数据量指示从该传感器接收的该传感器数据中的第一采样数量；至少根据该第一数据量并借助至少一个估计模型，该处理电路估计第一轮询时间延迟与第一传感器时钟误差；以及基于该第一轮询时间延迟与该第一传感器时钟误差，该处理电路生成从该传感器接收的该传感器数据的多个第一时间戳，用于根据该传感器的该传感器数据执行操作，其中，该多个第一时间戳分别指示至少部分第一采样的采样时间。
本发明提供的传感器时钟估计方法及其装置可改善用户体验。
附图说明
图1是根据本发明实施例描述的对电子装置的一个或多个传感器执行传感器时钟估计的装置示意图；
图2是根据本发明实施例描述的对电子装置的一个或多个传感器执行传感器时钟估计的装置示意图；
图3是根据本发明实施例描述的图1所示的装置使用的估计控制方案；
图4是根据本发明另一实施例描述的对电子装置的一个或多个传感器执行传感器时钟估计的装置示意图；
图5是根据本发明实施例描述的图4所示的装置使用的估计控制方案；
图6是根据本发明实施例描述的一个或多个估计模型(例如，运动模型)的细节；
图7是根据本发明实施例描述的一个或多个估计模型(例如，运动模型)的估计误差趋势示意图；
图8是根据本发明实施例描述的抖动效应降低的示意图；
图9是根据本发明实施例描述的传感器时钟误差减小的示意图；
图10是根据本发明实施例描述的对电子装置中一个或多个传感器执行传感器时钟估计方法的工作流程。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
接下来的描述是实现本发明的最佳实施例，其是为了描述本发明原理的目的，并非对本发明的限制。可以理解地是，本发明实施例可由软件、硬件、固件或其任意组合来实现。
根据一个或多个实施例，本发明提供一种对电子装置(例如，移动电话、可穿戴设备、平板电脑、笔记本电脑等)中一个或多个传感器执行传感器时钟估计的方法及其装置。电子装置可包含用作主设备(master device)的处理电路，例如，处理器(例如，应用处理器)，并且可进一步包含从设备(例如，一个或多个传感器中的任意传感器)。例如，可使用微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)技术实施一个或多个传感器的传感器元件，因此可将其称为MEMS传感器元件。在示例中，可使用任意其他类型技术实施一个或多个传感器的传感器元件。此外，电子装置的时钟生成元件可生成轮询时钟(pollingclock)，并且可基于轮询时钟轮询一个或多个传感器。在实施例中，轮询时钟可为处理器的时钟，并且该处理器(例如，应用处理器)可具有其自身时钟生成元件以生成处理器时钟，但本发明并不局限于此。在许多其他实施例中，基于任意各种类型电路的时钟，执行轮询一个或多个传感器的操作，其中，上述各种类型电路可举例为具有其自身时钟生成元件用于生成时钟的微控制器单元(micro controller unit，MCU)、具有其自身时钟生成元件用于生成时钟的传感器中枢(sensor hub)等。轮询时钟的示例可包含但不限于：处理器时钟(例如，应用处理器的时钟)、MCU时钟(例如，MCU的时钟)以及传感器中枢时钟(例如，传感器中枢的时钟)。传感器可具有集成在传感器中的其自身时钟、模数转换器(ADC)、存储器等，其中，传感器的时钟可称为传感器时钟，并且为了避免混淆，具有其自身时钟、ADC、存储器等的传感器可称为数字传感器。传感器时钟可与电子装置的轮询时钟无关(例如，传感器时钟的频率不是轮询时钟的倍数，或者由于芯片温度改变，存在传感器时钟的频率的明显偏移，而轮询时钟的频率相较更加稳定)。传感器(例如，上述数字传感器)可基于传感器时钟执行采样操作，从而生成传感器数据。当电子装置(具体地，处理器)基于数字传感器的传感器数据执行用于电子装置用户的操作时，处理器需要附加数据，例如，传感器数据中采样的采样时间。由于数字传感器未向处理器通知采样的采样时间，因此，处理器应自己决定采样的采样时间。本发明方法及其装置可准确确定传感器数据中采样的采样时间，无需其他附加引脚(例如，上述的专用中断引脚或专用时钟校正引脚)以及相应线(例如，中断线或时钟校正线)。因此，根据本发明方法及其装置实施的电子装置可基于数字传感器的传感器数据执行操作(例如，一个或多个操作，比如，虚拟现实系统、增强现实系统、定位导航系统、电子图像稳定系统等的一个或多个操作)以保证电子装置的总体性能，其中，该操作具有较少时序误差或零时序误差(例如，轮询时间延迟、传感器时钟误差等)。因此，可改善电子装置的用户体验。此外，本发明方法及其装置可在不引入副作用或者较小可能引入副作用情况下解决现有技术中存在的问题。
图1是根据本发明实施例描述的对电子装置的一个或多个传感器执行传感器时钟估计的装置100示意图，其中，装置100可至少包含部分电子装置。例如，装置100可包含部分电子装置，具体地，可为至少一个硬件电路，例如，电子装置中的至少一个集成电路以及相关电路。在另一示例中，装置100可为整个电子装置。在另一示例中，装置100可包含具有电子装置的系统(例如，具有电子装置的无线通信系统)。电子装置的示例可包含，但不限于，多功能移动电话、可穿戴设备、平板电脑以及笔记本电脑。
如图1所示，装置100可包含通过数据总线(依照特定标准，例如，任意现存标准，比如，内部集成电路标准、串行外设接口标准等)耦接传感器120的处理电路110，其中，处理电路110可包含时间对准模块(time alignment module)112以及轮询时钟(polling clock)114，并且传感器120可包含存储器122、ADC 123、传感器时钟124以及传感器元件126。处理电路110以及传感器120可位于电子装置中。处理电路110可为用于主设备的处理电路示例，并且传感器120可作为数字传感器示例。时间对准模块112可代表根据本发明方法的在处理电路中运行的一个或多个程序模块，以及轮询时钟114可为系统时钟、应用处理器时钟或作为轮询操作基础的任意时钟。根据实施例，处理电路110可为专用集成电路(ASIC)，并且时间对准模块112可为ASIC的一个或多个子电路，其中，轮询时钟仍可为系统时钟、应用处理器时钟或作为轮询操作基础的任意时钟。
传感器元件126可与不具有自身时钟、ADC等的模拟传感器相似。传感器元件126可执行感应操作以生成一个或多个模拟传感器信号，其中该一个或多个模拟传感器信号指示一个或多个感应结果。ADC123可根据传感器时钟124的时钟信号，对一个或多个模拟传感器信号执行采样操作，从而生成采样操作的采样结果。可将采样结果存储在存储器122中，用作传感器数据中采样的输出。传感器120可包含数据引脚，用于通过数据总线向处理电路110输出传感器数据。此外，处理电路110可对传感器120执行轮询操作，以从传感器120获取传感器数据。传感器120未向处理电路110发送任何关于传感器时钟124的时钟同步数据。请注意，上述操作不需要任何专用中断引脚、专用时钟校正引脚、中断线以及时钟校正线。传感器120的示例可包含但不限于加速度传感器、陀螺仪、磁力传感器、气压传感器。
根据本实施例，处理电路110(例如，运行在处理电路上的时间对准模块112)能执行传感器时钟估计操作从而生成分别对应传感器数据中采样的时间戳，其中，上述传感器数据来自于传感器120。例如，处理电路110(例如，运行在处理电路上的时间对准模块112)可从传感器120收集传感器数据，并且借助基于一个或多个估计模型(例如，运动模型与测量模型)的计算执行传感器时钟估计操作，以准确确定分别指示传感器数据中采样的采样时间的时间戳。由于时间戳分别指示采样的采样时间，所以处理电路110可控制电子装置基于传感器数据执行操作(例如，上述的一个或多个操作)以保证电子装置的总体性能，其中，上述操作具有较小时序误差或零时序误差(例如，轮询时间延迟、传感器时钟误差等)。
根据实施例，可改变图1所示的结构。例如，可增加传感器(例如，数字传感器)的数量，并且相应增加时间对准模块的数量。在另一示例中，可增加传感器(例如，数字传感器)的数量，其中，多个传感器可对应一个时间对准模块，例如，图1所示的结构中的时间对准模块。
图2是根据本发明实施例描述的对电子装置的一个或多个传感器执行传感器时钟估计的装置200示意图，其中，装置200可包含电子装置的至少一部分(例如，部分或全部)。如图2所示，装置200可包含通过上述数据总线耦接传感器120处理电路210，以及一个或多个附加传感器(例如，传感器220等)可通过数据总线耦接处理电路210，其中，处理电路210可包含时间对准模块112、一个或多个附加时间对准模块(例如，时间对准模块212等)、轮询时钟114，并且传感器220可包含存储器222、ADC 223、传感器时钟224以及传感器元件226。处理电路210以及传感器120、220等可位于电子装置中。处理电路210可为用作主设备的另一处理电路示例，以及一个或多个附加传感器(例如，传感器220等)的每一个可作为数字传感器的另一示例。相似地，时间对准模块212可代表根据本发明方法的在处理电路中运行的一个或多个程序模块。根据实施例，处理电路210可为专用集成电路(ASIC)，并且时间对准模块112与一个或多个附加时间对准模块(例如，时间对准模块212等)可分别作为ASIC的子电路，其中，轮询时钟仍可为系统时钟、应用处理器时钟或作为轮询操作基础的任意时钟。
装置200的实施细节可与图1所示的装置100类似。例如，一个或多个附加时间对准模块(例如，时间对准模块212等)分别执行的与一个或多个附加传感器(例如，传感器220等)相关的操作类似于时间对准模块112执行的关于传感器120的操作。另外，一个或多个附加传感器(例如，传感器220等)分别执行的操作类似于传感器120执行的操作，其中，根据一个或多个附加传感器的传感器元件(例如，传感器元件226)是否属于不同于传感器元件126的传感器类型，上述感应操作可不同。一个或多个附加传感器(例如，传感器220等)的示例可包含但不限于加速度传感器、陀螺仪、磁力传感器、气压传感器。
请注意，上述操作不需要任何专用中断引脚、专用时钟校正引脚、中断线以及时钟校正线。根据本实施例，处理电路210(例如，运行在处理电路上的时间对准模块112、212等)能分别执行传感器120、220等的传感器时钟估计操作从而生成分别对应传感器数据中采样的时间戳，其中，上述传感器数据来自于传感器120、220等。为了简化起见，不再重复本实施例的相似描述。
根据实施例，可将本发明方法的一个或多个控制方案应用于相关装置(例如，装置100、装置200等)，以根据一个或多个估计模型(例如，运动模型与测量模型)估计多个参数。例如，上述多个参数可包含关于传感器时钟的时间间隔(Δt)的传感器时钟误差(ε)。时间间隔(Δt)可表示根据本传感器时钟的时钟信号连续生成的两个采样的两个采样时间点之间的间隔。当不存在传感器时钟漂移时，时间间隔(Δt)可表示本传感器时钟的时钟信号的周期；否则，时间间隔(Δt)可发生改变。另外，上述多个参数可进一步包含轮询时间延迟(T-TS)，例如，最新采样(例如，轮询期间在从数字传感器接收之前最新生成的采样)的轮询时间与采样时间之间的延迟。轮询时间延迟(T-TS)可表示本发明装置的处理电路(例如，处理电路110、210等)轮询传感器(包含本传感器时钟)的轮询时间点与根据本传感器时钟的时钟信号生成的采样的采样时间点之间的延迟。
图3是根据本发明实施例描述的图1所示的装置100使用的估计控制方案。图3所示的估计控制方案可作为本发明方法的一个或多个控制方案的示例。根据本实施例，当处理电路110轮询传感器120时，处理电路110(例如，时间对准模块112)可从传感器120(例如，存储器122中)接收传感器数据(例如，原始数据)(为了简化起见，在图3中标为“通过轮询从传感器收集传感器数据”)，其中，基于轮询时钟114(系统时钟、应用处理器时钟或作为轮询操作基础的任意时钟)执行轮询传感器120的操作。此外，处理电路110(例如，时间对准模块112)可获取第一数据量，其中，第一数据量指示从传感器120接收的传感器数据中第一采样数量。处理电路110(例如，时间对准模块112)可至少根据第一数据量并借助一个或多个估计模型(在图3中标为“估计模型”)，估计与传感器120相关的第一轮询时间延迟以及第一传感器时钟误差。第一轮询时间延迟可作为轮询时间延迟(T-TS)的示例，并且第一传感器时钟误差可作为传感器时钟误差(ε)的示例。基于第一轮询时间延迟以及第一传感器时钟误差，处理电路110(例如，时间对准模块112)可生成从传感器120接收的传感器数据的多个第一时间戳，用于根据传感器120的传感器数据执行操作(例如，上述一个或多个操作)，其中，第一时间戳可分别指示至少部分(例如，部分或全部)第一采样的采样时间(为了简化起见，在图3中标注为“生成指示采样的采样时间的时间戳”)。例如，图3所示的描述传感器时钟(例如传感器120的传感器时钟)的时序图的圆点可表示采样的采样时间(为了简化起见，在图3中标为“传感器事件时间”，其中，通过执行采样的生成采样操作可称为传感器事件)，并且也可表示传感器时钟的运转。图3所示的描述轮询时钟114的时序图上的下向箭头可表示处理电路110(例如，时间对准模块112)在传感器120上执行的轮询操作(在图3中标为“轮询”)，并且轮询操作的时间点可表示轮询时间，并且也可表示轮询时钟114的运转。
也可将图3所示的估计控制方案应用于图2所示的装置200。例如，处理电路210(例如，时间对准模块112)执行的关于传感器120的操作类似于处理电路110(例如，时间对准模块112)执行的关于传感器120的操作。此外，处理电路210(例如，其他时间对准模块，比如时间对准模块212等)执行的关于装置200的其他传感器(例如，传感器220等)的操作类似于处理电路210(例如，时间对准模块112)执行的关于传感器120的操作。根据实施例，当处理电路210轮询传感器220时，处理电路210(例如，时间对准模块212)可从传感器220(例如，存储器222中)接收传感器数据(例如，原始数据)(为了简化起见，在图3中标为“通过轮询从传感器中收集传感器数据”)，其中，基于轮询时钟114执行轮询传感器220的操作。此外，处理电路210(例如，时间对准模块212)可获取第二数据量，其中，第二数据量指示从传感器220接收的传感器数据中第二采样数量。处理电路210(例如，时间对准模块212)可至少根据第二数据量并借助一个或多个估计模型(在图3中标为“估计模型”)，估计与传感器220相关的第二轮询时间延迟以及第二传感器时钟误差。第二轮询时间延迟可作为轮询时间延迟(T-TS)的另一示例，并且第二传感器时钟误差可作为传感器时钟误差(ε)的另一示例。基于第二轮询时间延迟以及第二传感器时钟误差，处理电路210(例如，时间对准模块212)可生成从传感器220接收的传感器数据的多个第二时间戳，用于根据传感器220的传感器数据执行操作(例如，上述一个或多个操作)，其中，第二时间戳可分别指示至少部分(例如，部分或全部)第二采样的采样时间(为了简化起见，在图3中标注为“生成指示采样的采样时间的时间戳”)。例如，图3所示的描述传感器时钟(例如传感器120的传感器时钟)的时序图的圆点可表示采样的采样时间(为了简化起见，在图3中标为“传感器事件时间”)，并且也可表示传感器时钟的运转。图3所示的描述轮询时钟114的时序图上的下向箭头可表示处理电路210(例如，时间对准模块212)在传感器220上执行的轮询操作(在图3中标为“轮询”)，并且轮询操作的时间点可表示轮询时间，并且也可表示轮询时钟114的运转。
根据实施例，处理电路210(例如，时间对准模块112)执行的关于传感器120的操作可多种多样，及/或处理电路210(例如，其他时间对准模块，比如时间对准模块212等)执行的关于装置200的其他传感器(例如，传感器220等)的操作可多种多样。根据实施例，根据传感器220的传感器数据执行的操作与根据传感器120的传感器数据执行的操作相同。根据实施例，根据传感器220的传感器数据执行的操作与根据传感器120的传感器数据执行的操作不同。
图4是根据本发明另一实施例描述的对电子装置的一个或多个传感器执行传感器时钟估计的装置300示意图，其中，装置300可包含电子装置的至少一部分(例如，部分或全部)。如图3所示，装置300可包含通过上述数据总线耦接传感器120的处理电路310，其中，该处理电路310可包含应用处理器311以及传感器中枢316，其中，位于传感器中枢316的轮询时钟318可为传感器中枢316的时钟。处理电路310与传感器120可位于电子装置中。应用处理器311可为处理器的示例，并且传感器中枢316可为配置从一个或多个传感器为处理器收集数据的子电路。处理电路310可执行应用处理器311与传感器中枢316之间的内部时钟同步操作，从而使得应用处理器311的内核时间314与传感器中枢316的轮询时钟318彼此同步。由于应用处理器311的内核时间314与传感器中枢316的轮询时钟318彼此同步，所以应用处理器311中时间对准模块312执行的关于传感器120的操作类似于时间对准模块112执行的关于传感器120的操作。请注意，图4所示的结构可称为传感器中枢平台，图1-2所示的结构可称为非传感器中枢平台。处理电路310可为用作主设备的另一处理电路示例。为了简化起见，不再重复本实施例的相似描述。
根据实施例，在存在多个数字传感器的情况下，一个或多个传感器(例如，传感器120、220等)可通过相同数据总线耦接传感器中枢316。为了简化起见，不再重复本实施例的相似描述。
图5是根据本发明实施例描述的图4所示的装置300使用的估计控制方案。图5所示的控制方案可作为本发明方法的一个或多个控制方案的示例。可将图5所示的估计控制方案应用于图4所示的装置300。例如，传感器中枢316可包含微控制器单元(MCU)，配置以控制传感器中枢316的操作。内核时间314可作为AP时钟，例如，应用处理器的时钟。图5所示的描述轮询时钟的时序图中上向箭头可表示处理电路310执行的内部时钟同步操作。由于应用处理器311的内核时间314与传感器中枢316的轮询时钟318彼此同步(为了简化起见，图5中标注为“AP/MCU时间同步”)，所以处理电路310(例如，时间对准模块312)执行的关于传感器120的操作类似于处理电路110(例如，时间对准模块112)执行的关于传感器120的操作。为了简化起见，不再重复本实施例的相似描述。
图6是根据本发明实施例描述的一个或多个估计模型(例如，运动模型)的细节。本发明装置的处理电路(例如，处理电路110、210、310等)可从第一数据量(例如，数据量n)中减去1，以生成第一差值(例如，差值(n-1))，并且通过第一差值(例如，差值(n-1))划分对应传感器120的两个轮询操作的时间点t2与t1之间时间差(t2-t1)，以生成划分结果(例如，(t2-t1)/(n-1))作为第一采样中两个第一采样之间的第一时间间隔，例如，图6所示的垂直虚线中两个紧邻虚线之间的时间间隔，其中，第一数据量(例如，数据量n)可表示第一采样量，并且在对应传感器120的两个轮询操作的时间点t2与t1之间时间段生成上述第一采样量。第一时间间隔可作为时间间隔(Δt)的示例。根据本实施例，图6所示的垂直虚线可表示第一采样中连续采样的采样点，并且图6所示的曲线可代表传感器元件126生成的模拟传感器信号的大小，其中，曲线与垂直虚线的交点可表示连续采样的采样值。例如，当不存在传感器时钟124的偏移时，时间间隔(Δt)可表示传感器时钟124的时钟信号的周期，例如，(1/f)，其中，符号“f”可表示传感器时钟124的时钟信号的频率；否则，时间间隔(Δt)可发生变化。每个误差d1与d2的最大值可等于时间间隔(Δt)，每个误差d1与d2的最小值可等于0。在误差d1与d2的一个或多个不等于0时，划分结果(例如，(t2-t1)/(n-1))不等于时间间隔(Δt)。当数据量n增大时，划分结果(例如，(t2-t1)/(n-1))可接近时间间隔(Δt)。只要数据量n大于或等于预定数据量阈值，则划分结果(例如，(t2-t1)/(n-1))可称为时间间隔(Δt)的适当估计值，其中，在本估计中，误差d1与d2的影响会变得很小。
这样，本发明装置的处理电路(例如，处理电路110、210、310等)可更新第一时间间隔以监测第一时间间隔(例如，传感器120连续生成的两个采样的两个采样时间点之间的间隔，比如图6所示的时间间隔(Δt))，并且可至少根据最近更新的第一时间间隔更新第一轮询时间延迟以及第一传感器时钟误差，用于维持第一时间戳的准确性。例如，处理电路可根据最近更新的第一时间间隔，估计第一轮询时间延迟，并且根据最近更新的第一时间间隔以及第一差值，估计第一传感器时钟误差。根据实施例，根据最近更新的第一时间间隔以及一个或多个估计模型(例如，测量模型)的阻尼系数(damping factor)，执行第一轮询时间延迟的估计操作，其中，阻尼系数可仿真应用于轮询时间延迟(T-TS)变化的抑制情况。根据实施例，处理电路可根据一个或多个估计模型的一个或多个状态方程执行计算操作，以估计时间间隔(Δt)的传感器时钟误差(ε)以及估计轮询时间延迟(T-TS)。例如，可至少根据第一数据量并借助估计模型(例如，测量模型)执行轮询时间延迟(T-TS)的估计操作，并且可至少根据第一数据量并借助另一估计模型(例如，运动模型)执行传感器时钟误差(ε)的估计操作。这仅是为了说明的目的，并不意味着是对本发明的限制。
根据实施例，可将各种类型估计技术应用于处理电路，并且处理电路可执行各种类型估计技术的相关计算，以估计时间间隔(Δt)的传感器时钟误差(ε)以及估计轮询时间延迟(T-TS)。不管将何种类型估计技术应用于处理电路，处理电路能正确确定第一时间戳，从而指示传感器120的第一采样的采样时间。因此，处理电路可根据传感器120的传感器数据以及第一时间戳，执行操作(例如，一个或多个操作)，从而控制电子装置响应具有较小或零时序误差(例如，轮询时间误差(T-TS)、传感器时钟误差(ε)等)的传感器数据，这样可保证电子装置的整体性能。
根据实施例，处理电路210(例如，其他时间对准模块，比如时间对准模块112等)执行的关于装置200中其他传感器(例如，传感器220等)的操作类似于处理电路210(例如，时间对准模块112)执行的关于传感器120的操作。例如，处理电路210可从第二数据量(例如，数据量n)中减去1，以生成第二差值(例如，差值(n-1))，并且通过第二差值(例如，差值(n-1))划分对应传感器220的两个轮询操作的时间点t2与t1之间时间差(t2-t1)，以生成划分结果(例如，(t2-t1)/(n-1))作为第二采样中两个第二采样之间的第二时间间隔，例如，图6所示的垂直虚线中两个紧邻虚线之间的时间间隔，其中，第二数据量(例如，数据量n)可表示第二采样量，并且在对应传感器220的两个轮询操作的时间点t2与t1之间时间段生成上述第二采样量。第二时间间隔可作为时间间隔(Δt)的示例。根据本实施例，图6所示的垂直虚线可表示第二采样中连续采样的采样点，并且图6所示的曲线可代表传感器元件226生成的模拟传感器信号的大小，其中，曲线与垂直虚线的交点可表示连续采样的采样值。例如，当不存在传感器时钟224的偏移时，时间间隔(Δt)可表示传感器时钟224的时钟信号的周期，例如，(1/f)，其中，符号“f”可表示传感器时钟224的时钟信号的频率；否则，时间间隔(Δt)可改变。每个误差d1与d2的最大值可等于时间间隔(Δt)，每个误差d1与d2的最小值可等于0。在误差d1与d2的一个或多个不等于0时，划分结果(例如，(t2-t1)/(n-1))不等于时间间隔(Δt)。当数据量n增大时，划分结果(例如，(t2-t1)/(n-1))可接近时间间隔(Δt)。只要数据量n大于或等于预定数据量阈值，则划分结果(例如，(t2-t1)/(n-1))可称为时间间隔(Δt)的适当估计值，其中，在本估计中，误差d1与d2的影响会变得很小。
这样，本发明装置的处理电路(例如，处理电路210)可更新第二时间间隔以监测第二时间间隔(例如，传感器220连续生成的两个采样的两个采样时间点之间的间隔，比如图6所示的时间间隔(Δt))，并且可至少根据最近更新的第二时间间隔更新第二轮询时间延迟以及第二传感器时钟误差，用于维持第二时间戳的准确性。例如，处理电路可根据最近更新的第二时间间隔，估计第二轮询时间延迟，并且根据最近更新的第二时间间隔以及第二差值，估计第二传感器时钟误差。为了简化起见，不再重复本实施例的相似描述。
根据实施例，根据最近更新的第二时间间隔以及上述阻尼系数，执行第二轮询时间延迟的估计操作。在实施例中，可至少根据第二数据量并借助估计模型(例如，测量模型)执行轮询时间延迟(T-TS)(例如，第二轮询时间延迟)的估计操作，并且可至少根据第二数据量并借助另一估计模型(例如，运动模型)执行传感器时钟误差(ε)(例如，第二传感器时钟误差)的估计操作。
图7是根据本发明实施例描述的一个或多个估计模型(例如，运动模型)的估计误差趋势示意图。横坐标可表示采样数，纵坐标可表示估计误差(例如，微秒单位)。估计误差可作为时间间隔(Δt)的传感器时钟误差(ε)示例，并且采样数可作为数据量n的示例。当采样数增大时，估计误差减小。为了简化起见，不再重复本实施例的相似描述。
图8是根据本发明实施例描述的抖动效应降低的示意图。图8中描述了两条曲线，例如，标为“之前”的第一曲线以及标为“之后”的第二曲线。横坐标表示时间。对于第一曲线，纵坐标代表在不使用任何本发明方法的控制方案情况下通过简单轮询确定的时间间隔，其中，第一曲线的标准差大约是0.7毫秒。对于第二曲线，纵坐标表示基于本发明方法确定的时间间隔，例如，根据本发明方法的控制方案随着时间更新的时间间隔(Δt)，其中，第二曲线的标准差大约是0.01毫秒。请注意，由于第二曲线的开端对应传感器时钟估计的初始阶段，因此，当计算第二曲线的标准差时，应忽略第二曲线的开端的波动。如图8所示，在波动的很小阶段后，第二曲线变得非常平滑。由于第二曲线的标准差远远小于第一曲线的标准差，所以本发明的方法大大减小抖动效应。因此，根据本发明方法及其装置的电子装置不会受先前技术问题(例如，抖动问题)的影响。
图9是根据本发明实施例描述的传感器时钟误差减小的示意图。图9所示的曲线可作为图8所示的第二曲线的长期版本，其中，横坐标仍表示时间。本实施例的横坐标的范围不同于图8所示的横坐标范围。例如，对应图9所示的曲线的采样数远远大于对应图8所示的曲线的采样数。如图9所示，曲线的趋势可反映传感器时钟的偏移(例如，由于传感器时钟的温度变化导致的传感器时钟的频率偏移)，其意味着本发明方法可最小化时间间隔(Δt)的传感器时钟误差(ε)，并且准确确定指示传感器数据中采样的采样时间的时间戳。当传感器时钟的温度变化导致传感器时钟的频率变化时，根据本发明方法及其装置实施的电子装置可实时检测到时间间隔(Δt)的变化，并且先前技术问题(例如，时钟漂移问题)不会影响到该电子装置。
图10是根据本发明实施例描述的对电子装置中一个或多个传感器执行传感器时钟估计方法的工作流程500。可将本发明方法应用于本发明装置(例如，装置100、200、300等)，并且也可将其应用于本发明装置中的处理电路(例如，处理电路110、210、310等)。可描述方法如下。
在步骤510，当处理电路轮询传感器时，处理电路可从一个或多个传感器的一个传感器(例如，传感器120、220等)中接收传感器数据，其中，基于轮询时钟执行轮询传感器的操作，传感器基于传感器时钟执行采样操作，并且传感器的传感器时钟与轮询时钟彼此不同。
在步骤520，处理电路可取得数据量(例如，第一数据量、第二数据量等)，其中，数据量指示从传感器接收的传感器数据中的采样量(例如，传感器120的第一采样、传感器220的第二采样等)。
在步骤530，处理电路可至少根据数据量并借助至少一个估计模型(例如，一个或多个估计模型)估计轮询时间延迟(T-TS)(例如，第一轮询时间延迟、第二轮询时间延迟等)以及时间间隔(Δt)的传感器时钟误差(ε)(例如，第一传感器时钟误差、第二传感器时钟误差等)。
在步骤540，基于轮询时间延迟(T-TS)以及传感器时钟误差(ε)，处理电路可生成从传感器接收的传感器数据的多个时间戳(例如，第一时间戳、第二时间戳等)，用于根据传感器的传感器数据执行操作(例如，一个或多个操作)，其中，时间戳分别指示至少部分采样(例如，步骤520中提到的采样)的采样时间。
工作流程500的许多实施细节已经在上述一个或多个实施例中进行了描述。为了简化，不再重复本实施例的相似描述。
根据实施例，应用于处理电路的多种类型估计技术可包含，但不限于，取平均、最小二乘法(least square)、卡尔曼滤波(Kalman Filter)以及粒子滤波(particlefilter)。例如，一个或多个估计模型可关联于一个或多个估计技术示例。根据实施例，可将本发明方法及其装置应用于各种类型系统，例如，虚拟现实系统、增强现实系统、定位导航系统、电子图像稳定系统。
呈现上述描述以允许本领域技术人员根据特定应用以及其需要的内容实施本发明。所述实施例的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且可将上述定义的基本原则应用于其他实施例。因此，本发明不局限于所述的特定实施例，而是符合与揭露的原则及新颖特征相一致的最宽范围。在上述细节描述中，为了提供对本发明的彻底理解，描述了各种特定细节。然而，本领域技术人员可以理解本发明是可实施的。
在不脱离本发明精神或本质特征的情况下，可以其他特定形式实施本发明。描述示例被认为说明的所有方面并且无限制。因此，本发明的范围由权利要求书指示，而非前面描述。所有在权利要求等同的方法与范围中的变化皆属于本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种传感器时钟估计方法，应用于电子装置并且对该电子装置中一个或多个传感器进行执行，该传感器时钟估计方法包含：
当轮询该一个或多个传感器中一个传感器时，从该传感器接收传感器数据，其中，基于该电子装置的轮询时钟，执行轮询该传感器的操作，并且基于不同于该轮询时钟的传感器时钟，该传感器执行采样操作；
取得第一数据量，其中，该第一数据量指示从该传感器接收的该传感器数据中的第一采样数量；
至少根据该第一数据量并借助至少一个估计模型，估计第一轮询时间延迟与第一传感器时钟误差；以及
基于该第一轮询时间延迟与该第一传感器时钟误差，生成从该传感器接收的该传感器数据的多个第一时间戳，用于根据该传感器的该传感器数据执行操作，其中，该多个第一时间戳分别指示至少部分第一采样的采样时间。
2.如权利要求1所述的传感器时钟估计方法，其特征在于，该一个或多个传感器进一步至少包含一个其他传感器，并且该传感器时钟估计方法进一步包含：
当轮询该其他传感器时，从该其他传感器接收其他传感器数据，其中，基于该轮询时钟，执行轮询该其他传感器的操作，并且基于不同于该轮询时钟的另一传感器时钟，该其他传感器执行采样操作；
取得第二数据量，其中，该第二数据量指示从该其他传感器接收的该其他传感器数据中的第二采样数量；
至少根据该第二数据量并借助该至少一个估计模型，估计第二轮询时间延迟与第二传感器时钟误差；以及
基于该第二轮询时间延迟与该第二传感器时钟误差，生成从该其他传感器接收的该其他传感器数据的多个第二时间戳，用于根据该其他传感器的该其他传感器数据执行该操作或另一操作，其中，该多个第二时间戳分别指示至少部分第二采样的采样时间。
3.如权利要求2所述的传感器时钟估计方法，其特征在于，进一步包含：
将该第一数据量减一，以生成第一差值，并且通过该第一差值划分对应该传感器的两个轮询操作的两个时间点之间的时间差值，从而生成划分结果作为两个该第一采样之间的第一时间间隔，其中，该第一数据量指示在该两个时间点之间的时间内生成的该第一采样数量；
更新该第一时间间隔以监测该第一时间间隔；
至少根据最近更新的该第一时间间隔，更新该第一轮询时间延迟与该第一传感器时钟误差，用于维持该多个第一时间戳的精确度；
将该第二数据量减一，以生成第二差值，并且通过该第二差值划分对应该其他传感器的两个轮询操作的时间点之间的时间差值，从而生成第二划分结果作为两个该第二采样之间的第二时间间隔，其中，该第二数据量指示在该两个时间点之间的时间内生成的该第二采样数量；
更新该第二时间间隔以监测该第二时间间隔；以及
至少根据最近更新的该第二时间间隔，更新该第二轮询时间延迟与该第二传感器时钟误差，用于维持该多个第二时间戳的精确度。
4.如权利要求3所述的传感器时钟估计方法，其特征在于，
该估计该第一轮询时间延迟的步骤包含：根据最近更新的该第一时间间隔估计该第一轮询时间延迟；
该估计该第一传感器时钟误差的步骤包含：根据最近更新的该第一时间间隔以及该第一差值，估计该第一传感器时钟误差；
该估计该第二轮询时间延迟的步骤包含：根据最近更新的该第二时间间隔估计该第二轮询时间延迟；以及
该估计该第二传感器时钟误差的步骤包含：根据最近更新的该第二时间间隔以及该第二差值，估计该第二传感器时钟误差。
5.如权利要求1所述的传感器时钟估计方法，其特征在于，进一步包含：
将该第一数据量减一，以生成第一差值，并且通过该第一差值划分对应该传感器的两个轮询操作的两个时间点之间的时间差值，从而生成划分结果作为两个该第一采样之间的第一时间间隔，其中，该第一数据量指示在该两个时间点之间的时间内生成的该第一采样数量；
更新该第一时间间隔以监测该第一时间间隔；
至少根据最近更新的该第一时间间隔，更新该第一轮询时间延迟与该第一传感器时钟误差，用于维持该多个第一时间戳的精确度。
6.如权利要求5所述的传感器时钟估计方法，其特征在于，
该估计该第一轮询时间延迟的步骤包含：根据最近更新的该第一时间间隔估计该第一轮询时间延迟；以及
该估计该第一传感器时钟误差的步骤包含：根据最近更新的该第一时间间隔以及该第一差值，估计该第一传感器时钟误差。
7.如权利要求6所述的传感器时钟估计方法，其特征在于，根据最近更新的该第一时间间隔与该至少一个估计模型的阻尼系数，执行该第一轮询时间延迟的该估计操作，其中，该阻尼系数仿真用于该第一轮询时间延迟变化的抑制情况。
8.如权利要求1所述的传感器时钟估计方法，其特征在于，至少根据该第一数据量并借助一个估计模型，执行该第一轮询时间延迟的该估计操作；以及至少根据该第一数据量并借助另一估计模型，执行该第一传感器时钟误差的该估计操作。
9.如权利要求1所述的传感器时钟估计方法，其特征在于，进一步包含：根据该传感器的该传感器数据以及该多个第一时间戳，执行该操作，以控制该电子装置。
10.如权利要求1所述的传感器时钟估计方法，其特征在于，该传感器包含传感器元件、模数转换器以及存储器，并且该传感器时钟估计方法进一步包含：
应用该模数转换器以根据该传感器的该传感器时钟的时钟信号，对该传感器元件的一个或多个模拟传感器信号执行采样操作，以生成该采样操作的采样结果，其中，将该采样结果作为该第一采样存储在该存储器中；以及
通过处理电路与该传感器之间的数字接口，利用该处理电路接收该传感器的该传感器数据。
11.一种执行传感器时钟估计的装置，其中，对电子装置中一个或多个传感器执行该传感器时钟估计操作，该装置包含：
处理电路，位于该电子装置中，用于控制该电子装置的至少一个操作，其中：当该处理电路轮询该一个或多个传感器中一个传感器时，该处理电路从该传感器接收传感器数据，其中，基于该电子装置的轮询时钟，执行轮询该传感器的操作，并且基于不同于该轮询时钟的传感器时钟，该传感器执行采样操作；该处理电路取得第一数据量，其中，该第一数据量指示从该传感器接收的该传感器数据中的第一采样数量；至少根据该第一数据量并借助至少一个估计模型，该处理电路估计第一轮询时间延迟与第一传感器时钟误差；以及基于该第一轮询时间延迟与该第一传感器时钟误差，该处理电路生成从该传感器接收的该传感器数据的多个第一时间戳，用于根据该传感器的该传感器数据执行操作，其中，该多个第一时间戳分别指示至少部分第一采样的采样时间。
12.如权利要求11所述的执行传感器时钟估计的装置，其特征在于，该一个或多个传感器进一步包含至少一个其他传感器，并且其中：
当轮询该其他传感器时，该处理电路从该其他传感器接收其他传感器数据，其中，基于该轮询时钟，执行轮询该其他传感器的操作，并且基于不同于该轮询时钟的另一传感器时钟，该其他传感器执行采样操作；
该处理电路取得第二数据量，其中，该第二数据量指示从该其他传感器接收的该其他传感器数据中的第二采样数量；
至少根据该第二数据量并借助该至少一个估计模型，该处理电路估计第二轮询时间延迟与第二传感器时钟误差；以及
基于该第二轮询时间延迟与该第二传感器时钟误差，该处理电路生成从该其他传感器接收的该其他传感器数据的多个第二时间戳，用于根据该其他传感器的该其他传感器数据执行该操作或另一操作，其中，该多个第二时间戳分别指示至少部分第二采样的采样时间。
13.如权利要求12所述的执行传感器时钟估计的装置，其特征在于，该处理电路将该第一数据量减一，以生成第一差值，并且通过该第一差值划分对应该传感器的两个轮询操作的两个时间点之间的时间差值，从而生成划分结果作为两个该第一采样之间的第一时间间隔，其中，该第一数据量指示在该两个时间点之间的时间内生成的该第一采样数量；该处理电路更新该第一时间间隔以监测该第一时间间隔；至少根据最近更新的该第一时间间隔，该处理电路更新该第一轮询时间延迟与该第一传感器时钟误差，用于维持该多个第一时间戳的精确度；该处理电路将该第二数据量减一，以生成第二差值，并且通过该第二差值划分对应该其他传感器的两个轮询操作的时间点之间的时间差值，从而生成第二划分结果作为两个该第二采样之间的第二时间间隔，其中，该第二数据量指示在该两个时间点之间的时间内生成的该第二采样数量；该处理电路更新该第二时间间隔以监测该第二时间间隔；以及至少根据最近更新的该第二时间间隔，该处理电路更新该第二轮询时间延迟与该第二传感器时钟误差，用于维持该多个第二时间戳的精确度。
14.如权利要求13所述的执行传感器时钟估计的装置，其特征在于，根据最近更新的该第一时间间隔，该处理电路估计该第一轮询时间延迟；根据最近更新的该第一时间间隔以及该第一差值，该处理电路估计该第一传感器时钟误差；根据最近更新的该第二时间间隔，该处理电路估计该第二轮询时间延迟；以及根据最近更新的该第二时间间隔以及该第二差值，该处理电路估计该第二传感器时钟误差。
15.如权利要求11所述的执行传感器时钟估计的装置，其特征在于，该处理电路将该第一数据量减一，以生成第一差值，并且通过该第一差值划分对应该传感器的两个轮询操作的两个时间点之间的时间差值，从而生成划分结果作为两个该第一采样之间的第一时间间隔，其中，该第一数据量指示在该两个时间点之间的时间内生成的该第一采样数量；该处理电路更新该第一时间间隔以监测该第一时间间隔；以及至少根据最近更新的该第一时间间隔，该处理电路更新该第一轮询时间延迟与该第一传感器时钟误差，用于维持该多个第一时间戳的精确度。
16.如权利要求15所述的执行传感器时钟估计的装置，其特征在于，根据最近更新的该第一时间间隔，该处理电路估计该第一轮询时间延迟；以及根据最近更新的该第一时间间隔以及该第一差值，该处理电路估计该第一传感器时钟误差。
17.如权利要求16所述的执行传感器时钟估计的装置，其特征在于，根据最近更新的该第一时间间隔与该至少一个估计模型的阻尼系数，执行该第一轮询时间延迟的该估计操作，其中，该阻尼系数仿真用于该第一轮询时间延迟变化的抑制情况。
18.如权利要求11所述的执行传感器时钟估计的装置，其特征在于，至少根据该第一数据量并借助一个估计模型，执行该第一轮询时间延迟的该估计操作；以及至少根据该第一数据量并借助另一估计模型，执行该第一传感器时钟误差的该估计操作。
19.如权利要求11所述的执行传感器时钟估计的装置，其特征在于，根据该传感器的该传感器数据以及该多个第一时间戳，该处理电路执行该操作，以控制该电子装置。
20.如权利要求11所述的执行传感器时钟估计的装置，其特征在于，该传感器包含传感器元件、模数转换器以及存储器；根据该传感器的该传感器时钟的时钟信号，该模数转换器对该传感器元件的一个或多个模拟传感器信号执行采样操作，以生成该采样操作的采样结果，其中，将该采样结果作为该第一采样存储在该存储器中；以及通过该处理电路与该传感器之间的数字接口，该处理电路接收该传感器的该传感器数据。
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