CN116558552B - 电子指南针的校准方法、校准装置、电子设备及介质 - Google Patents

电子指南针的校准方法、校准装置、电子设备及介质 Download PDF

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Abstract

本公开涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种电子指南针的校准方法、校准装置、电子设备及介质。校准方法包括：获取本次校准的初始球心坐标；获取磁传感器采集的预设数量个磁场数据；根据所述预设数量个磁场数据和所述初始球心坐标，确定环境的目标磁场干扰等级；根据所述目标磁场干扰等级，确定所述磁场数据的目标数量；根据所述目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准。如此，根据不同的磁场干扰等级选择不同数量个磁场数据进行球形磁场拟合，能够降低计算损耗，并且，采用与磁场干扰等级对应数量个磁场数据进行拟合，提高了球形磁场拟合的准确度，因此，提高了电子指南针的校准效率。

Description

电子指南针的校准方法、校准装置、电子设备及介质
技术领域
本公开涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种电子指南针的校准方法、校准装置、电子设备及介质。
背景技术
指南针航向测量技术主要依赖加速度、陀螺仪以及磁力计采集的磁场数据来计算环境中的球形磁场，但是环境中存在磁场干扰，若环境中的磁场干扰较为严重，所采集的磁场数据是异常，计算的磁场也为椭圆形的磁场，从而得到的球形磁场的球心也是异常的，导致指南针测量的航向偏差较大且难以校准。
目前方案是通过参数拟合将异常的椭圆形磁场转换为理想的球形磁场，获取其球心坐标，以在使用过程中进行方向计算。但是在拟合磁场的过程中，磁场数据的选择决定了所获取的球形磁场的球心坐标的准确性，进而影响指南针航向测量的准确性，此外，磁场数据的选择还影响计算功耗问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种电子指南针的校准方法、校准装置、电子设备及介质。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种电子指南针的校准方法，包括：
获取本次校准的初始球心坐标；
获取磁传感器采集的预设数量个磁场数据；
根据所述预设数量个磁场数据和所述初始球心坐标，确定环境的目标磁场干扰等级；
根据所述目标磁场干扰等级，确定所述磁场数据的目标数量；
根据所述目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种电子指南针的校准装置，包括：
第一获取模块，被配置为获取本次校准的初始球心坐标；
第二获取模块，被配置为获取磁传感器采集的预设数量个磁场数据；
第一确定模块，被配置为根据所述预设数量个磁场数据和所述初始球心坐标，确定环境的目标磁场干扰等级；
第二确定模块，被配置为根据所述目标磁场干扰等级，确定所述磁场数据的目标数量；
第一校准模块，被配置为根据所述目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行本公开第一方面所述的指南针的校准方法的步骤。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开第一方面所提供的指南针的校准方法的步骤。
采用上述技术方案，首先，根据预设数量个磁场数据和本次校准的初始球心坐标，确定环境当前的目标磁场干扰等级，之后，根据目标磁场干扰等级确定对应的磁场数据的目标数量，最后，根据目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合以对电子指南针进行校准。如此，根据不同的磁场干扰等级选择不同数量个磁场数据进行球形磁场拟合，能够降低计算损耗，并且，采用与磁场干扰等级对应数量个磁场数据进行拟合，提高了球形磁场拟合的准确度，因此，提高了电子指南针的校准效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电子指南针的校准方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的另一种电子指南针的校准方法的示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种电子指南针的校准装置的框图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是，本公开中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。
在相关技术中，在众多的磁场数据中选取一定数据的磁场数据，并利用所选择的磁场数据通过机器学习算法将椭圆形的磁场拟合为理想型的球形磁场，该方式在数据选择方面比较固定，不论环境中磁场干扰是否严重，均选择固定数量个磁场数据来计算，拟合运行量较大，具有一定的计算损耗，导致指南针的校准过程较为复杂。或者，选择较少的磁场数据，通过尽量少的磁场数据将椭圆形的磁场拟合为理想型的球形磁场，该方式虽然能够降低运算量和计算损耗，但是，针对磁场干扰严重的环境，无法得到较为准确的球心坐标，导致指南针校准的准确度较差。因此，相关技术中，在对指南针进行校准时，无法根据环境的磁场干扰情况灵活选择不同数量个磁场数据，导致指南针的校准效率较低。
有鉴于此，本公开提供一种电子指南针的校准方法、校准装置、电子设备及介质，根据环境的磁场干扰情况确定拟合球形磁场时使用磁场数据的目标数量，进而根据目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准，提高了电子指南针的校准效率。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电子指南针的校准方法的流程图。如图1所示，该校准方法包括以下步骤。
在步骤S11中，获取本次校准的初始球心坐标。
应当理解的是，电子指南针可以设置在电子设备上，例如设置在移动终端上，也可以设置在自动驾驶车辆或者无人机上，本公开对此不作具体限定。
在本公开中，本次校准的初始球心坐标是在本次校准开始时的球形磁场的球心坐标，该球形磁场可以是初始拟合的球形磁场，也可以是上一次校准时拟合的球形磁场。下文详细描述本次校准的初始球心坐标的确定方式。
在步骤S12中，获取磁传感器采集的预设数量个磁场数据。
在步骤S13中，根据预设数量个磁场数据和初始球心坐标，确定环境的目标磁场干扰等级。
在本公开中，电子指南针所在的电子设备、无人驾驶车辆或者无人机是移动的，并且不同时刻下环境的磁场干扰情况可能也会发生变化，因此，为了确保所确定的环境的目标磁场干扰等级的准确度，获取磁传感器当前周期内采集的预设数量个磁场数据。其中，该周期可以为电子指南针的校准周期，例如，校准周期为5s，则可以从磁传感器自当前时刻起往前的5s内采集的磁场数据中获取预设数量个磁场数据。
例如，磁传感器可以为磁力计，预设数量可以为N，则N个磁场数据可以表示为：(x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3)……(xN, yN, zN)。
步骤S12中获取的预设数量个磁场数据是用来确定环境的目标磁场干扰等级的，为了提高所确定的目标磁场干扰等级的准确度，此时，可以选择较多的磁场数据，即，预设数量可以为一个较大的数值，例如，80、100等等。此外，在本公开中，环境的目标磁场干扰等级是指环境的当前磁场干扰等级。
在步骤S14中，根据目标磁场干扰等级，确定磁场数据的目标数量。
在本公开中，根据目标磁场干扰等级确定磁场数据的目标数量，其中，目标磁场干扰等级越大所确定的目标数量就越大。
示例地，步骤S14的具体实施方式为：根据磁场干扰等级与磁场数据的数量之间的对应关系，确定与目标磁场干扰等级对应的磁场数据的目标数量。
磁场干扰等级与磁场数据的数量之间的对应关系是预先标定的。磁场干扰等级越大表明环境当前的干扰越严重，磁传感器采集的磁场数据的准确度就越低，为了得到较为准确的球形磁场和球心坐标，需要对更多的磁场数据进行拟合。因此，在本公开中，在磁场干扰等级与磁场数据的数量之间的对应关系中，磁场干扰等级越大对应的磁场数据的数量越大。
此外，磁场干扰等级可以是技术人员依据经验设定的。例如，可以将磁场干扰等级划分为三个等级，例如，第一磁场干扰等级、第二磁场干扰等级和第三磁场干扰等级。类似地，还可以将磁场干扰等级划分为更多数量个或者更少数量个等级。
应当理解的是，划分的等级数量越多，拟合得到的球形磁场和球心坐标越准确，即，对电子指南针的校准的精度越高，但是，电子指南针的校准过程越复杂，且标定磁场干扰等级与磁场数据的数量之间的对应关系的工作量就越大，因此，可以根据实际情况划分不同的等级数量。
在步骤S15中，根据目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准。
应当理解的是，在选取出目标数量个磁场数据之后，可以根据目标数量个磁场数据、加速度以及陀螺仪采集的相关数据，利用九轴算法进行磁场拟合，以对电子指南针进行校准。其中，九轴算法属于较为成熟的技术，本公开对此不再赘述。
采用上述技术方案，首先，根据预设数量个磁场数据和本次校准的初始球心坐标，确定环境当前的目标磁场干扰等级，之后，根据目标磁场干扰等级确定对应的磁场数据的目标数量，最后，根据目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合以对电子指南针进行校准。如此，根据不同的磁场干扰等级选择不同数量个磁场数据进行球形磁场拟合，能够降低计算损耗，并且，采用与磁场干扰等级对应数量个磁场数据进行拟合，提高了球形磁场拟合的准确度，因此，提高了电子指南针的校准效率。
下面对获取本次校准的初始球心坐标的具体实施方式进行说明。
在一种实施例中，本次校准为非首次校准，本次校准的初始球心坐标为上一次校准的目标球心坐标。应当理解的是，每一次校准均是按照图1所示的校准方法进行校准的，且上一次校准的目标球心坐标是指在上一次对电子指南针进行校准过程中最终得到的球心坐标。
在另一种实施例中，本次校准为首次校准，首次校准的初始球心坐标可以通过以下方式确定：首先，获取磁传感器采集的n3·K2个磁场数据，其中，n3·K2大于或等于最高磁场干扰等级对应的目标数量，且n3为大于或等于4的整数，K2为整数。接着，对n3·K2个磁场数据进行分组得到K2组第三拟合数据组，其中，每一第三拟合数据组至少包括4个磁场数据。示例地，K2组第三拟合数据组可以包括相同数量个磁场数据，例如，均包括n3个磁场数据。又示例地，K2组第三拟合数据组可以包括不同数量个磁场数据，例如，n3为5，K2为3，则三组第三拟合数据组包括的磁场数据的数量可以分别为4、5和6。应当理解的是，为了确保所确定的首次校准的初始球心坐标的准确度，K2的取值可以为较大的数字，以使n3·K2大于或等于最高磁场干扰等级对应的目标数量。
之后，对根据每一第三拟合数据组包括的磁场数据进行球形磁场拟合，得到K2个球心坐标。
示例地，假设每一第三拟合数据组包括4个磁场数据，针对每一第三拟合数据组，对该组第三拟合数据组包括的4个磁场数据进行球形磁场拟合，得到球心坐标。例如，假设该组第三拟合数据组包括的4个磁场数据分别为(x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3,z3)和(x4, y4, z4)，该组第三拟合数据组对应的球心坐标为(x, y, z)，该组第三拟合数据组拟合的球形磁场的半径为r，根据4个磁场数据计算球心坐标的过程如下，将4个磁场数据表示为如下球形公式：
对上述公式进行展开和化简，得到如下公式：
其中，上述公式对应的行列式D和常数行列式P、Q、R如下所示：
，/>
对上述常数行列式P、Q、R采用如下矩阵进行表示：
计算得到的该组第三拟合数据组拟合的球形磁场的球心坐标为：，该组第三拟合数据组拟合的球形磁场的半径为：。如此，针对每一第三拟合数据组均可得到该组第三拟合数据组对应的球心坐标，进而得到K2个球心坐标。
最后，将K2个球心坐标作为目标坐标，并执行拟合操作得到中心坐标。若中心坐标的数量仍大于或等于n2，则将中心坐标确定为目标坐标，重新执行拟合操作，直至中心坐标的数量为1时将中心坐标确定为首次校准的初始球心坐标，或者，直到中心坐标的数量为2时将中心坐标的均值确定为首次校准的初始球心坐标。
其中，拟合操作的具体实施方式为：对目标坐标进行分组得到至少一组第二拟合数据组，每一第二拟合数据组至少包括3个目标坐标，并根据每一第二拟合数据组包括的目标坐标进行拟合得到每一第二拟合数据组对应的中心坐标。
示例地，假设n3为4，K2为16，则按照上述方式可以得到16个球心坐标，之后，将该16个球心坐标确定为目标坐标，并对该16个目标坐标进行分组得到4组第二拟合数据组，且每一第二拟合数据组包括4个目标坐标，参照上述计算球心坐标的方式计算出每一第二拟合数据组对应的球心坐标，即，中心坐标，得到4个中心坐标。再次执行上述拟合操作，该4个中心坐标作为一组第二拟合数据组，参照上述计算球心坐标的方式计算出一个中心坐标，并将该中心坐标确定为首次校准的初始球心坐标。
应当理解的是，上述以64个磁场数据确定首次校准的初始球心坐标为例进行说明。在实际应用中，还可以根据48个磁场数据确定首次校准的初始球心坐标。例如，在根据48个磁场数据确定首次校准的初始球心坐标时，首先，以每4个磁场数据计算得到一个球心坐标，以得到12个球心坐标，接着，将12个球心坐标分成3组，每组包括4个数据，利用上述计算球心坐标的方式，可以得到3个球心坐标，最后，对3个球心坐标执行计算三角形外接圆的方式得到该3个球心坐标的外接圆的圆心坐标。
示例地，假设3个球心坐标分别为(x5, y5, z5), (x6, y6, z6)和(x7, y7, z7)，3个球心坐标对应的外接圆的圆心坐标为(x0, y0, z0)，外接圆的半径为r0，则根据3个球心坐标计算圆心坐标的过程如小，用如下矩阵形式表示上述3个球心坐标：
对上述矩阵进行化简得到如下公式：，其中，A1、B1、C1和D1可以表示为：
3个球心坐标与圆心的距离可以表示为：
由上述公式可以得到公式，记为。得到公式，记为，。
基于上述公式，得到如下矩阵：
如此，计算出的圆心坐标为：
半径为。
应当理解的是，上述所计算出的圆心坐标即为首次校准的初始球心坐标。
下面对图1中步骤S13根据预设数量个磁场数据和初始球心坐标，确定环境的目标磁场干扰等级的具体实施方式进行说明。
首先，针对预设数量个磁场数据中的每一磁场数据，计算磁场数据与初始球心坐标之间的距离值。接着，获取初始球心坐标对应的球形磁场的半径。其中，在本次校准为非首次校准的情况下，初始球心坐标对应的球形磁场的半径可以是上一次校准时拟合的球形磁场的半径。在本次校准为首次校准的情况下，初始球心坐标对应的球形磁场的半径为上述确定首次校准的初始球心坐标的实施例中计算的半径。
最后，根据半径和预设数量个距离值，确定环境的目标磁场干扰等级。
在一种实施例中，可以根据半径和预设数量个距离值的标准差确定环境的目标磁场干扰等级。
在又一种实施例中，可以根据半径和预设数量个距离值的差值的平均值，确定环境的目标磁场干扰等级。
在另一种实施例中，还可以通过以下公式计算用于评估球形磁场的球面均匀度的误差值，其中，err表征误差值，N表征预设数量，ri表征第i个距离值，R表征所述初始球心坐标对应的球形磁场的半径；
确定误差值所位于的目标误差范围，并将目标误差范围对应的磁场干扰等级确定为环境的目标磁场干扰等级。
在该实施例中，可以预选设置不同的磁场干扰等级对应的误差范围。示例地，预先设置第一磁场干扰等级对应的误差范围为[0，err1），第二磁场干扰等级对应的误差范围为[err1，err2），第三磁场干扰等级对应的误差范围为[err2，err3]。其中，err1＜err2＜err3。若根据上述公式确定的误差值位于[err1，err2）内，则确定环境的目标磁场干扰等级为第二磁场干扰等级。
此外，在误差值大于最高磁场干扰等级对应的误差范围的上限值时，根据上一次校准的目标球心坐标和六轴算法对电子指南针进行校准。
在误差值大于最高磁场干扰等级对应的误差范围的上限值时，例如，err大于err3，表征环境的当前磁场干扰较为严重，磁传感器采集的磁场数据的误差较大，此时，可以摒弃磁传感器采集的磁场数据，并根据上一次校准时计算的球形磁场的球心坐标和六轴算法对电子指南针进行校准。
在本公开中，可以周期性地对电子指南针进行校准。其中，针对不同的磁场干扰等级，校准周期可以相同也可以不同。在不同的磁场干扰等级校准周期不同的情况下，可以根据上一次校准时的环境的目标磁场干扰等级确定本次校准的校准周期，并且，上一次校准时的环境的干扰越严重本次校准的校准周期就越小。示例地，若上一次校准时的环境的目标磁场干扰等级为第一磁场干扰等级，则本次校准的校准周期可以为T1。若上一次校准时的环境的目标磁场干扰等级为第二磁场干扰等级，则本次校准的校准周期可以为T2。若上一次校准时的环境的目标磁场干扰等级为第三磁场干扰等级，则本次校准的校准周期可以为T3。其中，T1＞T2＞T3。应当理解的是，此处本次校准的校准周期可以理解为本次校准和上一次校准的时间间隔。
如此，在上一次校准时的环境的目标磁场干扰等级越高，即，磁场干扰越严重，电子指南针的校准周期越短，校准频率越高，提高电子指南测量航向的精准度。
考虑到在进行球形磁场拟合时至少需要4个磁场数据，因此，在本公开中，目标数量为n1·K1，其中，n1为大于或等于4整数，K1为大于或等于1的整数。
示例地，假设第一磁场干扰等级对应的磁场数据的数量为4、第二磁场干扰等级对应的磁场数据的数量为12、第三磁场干扰等级对应的磁场数据的数量为48。若确定环境的目标磁场干扰等级为第一磁场干扰等级，则对应的目标数量为4。若确定环境的目标磁场干扰等级为第二磁场干扰等级，则对应的目标数量为12。以及，若确定环境的目标磁场干扰等级为第三磁场干扰等级，则对应的目标数量为48。
应当理解的是，上述仅以将磁场干扰等级划分为三个等级，以及各等级对应的磁场数据的数量分别为4、12和48进行示例，在实际应用中，还可以将磁场干扰等级划分成其他数量个等级，各等级对应的磁场数据的数量也可以为其他数值，本公开对此不作具体限定。
图2是根据一示例性实施例示出的另一种电子指南针的校准方法的流程图。假设确定首次校准的初始球心坐标选择的磁场数据的数量为第三磁场干扰等级对应的磁场数据的数量。如图2所示，首先，获取第三磁场干扰等级对应的数量个磁场数据，并根据该数量个磁场数据计算初始球心坐标。接着，实时获取磁场数据并计算环境的目标磁场干扰等级。之后，判断目标磁场干扰等级是否为第三磁场干扰等级，若为第三磁场干扰等级，则上述所计算的初始球心坐标即为本次校准的目标球心坐标，因此，根据初始球心坐标对电子指南针进行校准。若不为第三磁场干扰等级，则获取目标数量个磁场数据，并根据该目标数量个磁场数据对电子指南针进行校准。
图1中步骤S15根据目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准的具体实施方式可以为：
首先，对n1·K1个的磁场数据进行分组得到K1组第一拟合数据组，每一第一拟合数据组至少包括4个磁场数据。
应当理解的是，在确定首次校准的初始球心坐标时，采用的是n1·K2个磁场数据，考虑到环境的磁场干扰等级是未知的，为了确保首次校准的初始球心坐标的准确度，初始时采用的磁场数据的数量应大于在后续每一次校准时采用的磁场数据的数量，因此，在确定首次校准的初始球心坐标是采用的磁场数据的数量n3·K2大于或等于最高磁场干扰等级对应的目标数量。
在本公开中，对n1·K1个的磁场数据进行分组得到K1组第一拟合数据组的方式与上述对n3·K2个磁场数据进行分组得到K2组第三拟合数据组的方式类似，此处不再赘述。
接着，根据每一第一拟合数据组包括的磁场数据进行球形磁场拟合，得到K1个球心坐标。
根据至少4个数据进行球形拟合的方式已在确定首次校准的初始球心坐标的方式中进行描述，此处不再赘述。
若K1=1，则将球心坐标确定为本次校准的目标球心坐标，并根据目标球心坐标对电子指南针进行校准。
示例地，沿用上述例子，若环境的目标磁场干扰等级为第一磁场干扰等级，对应的目标数量为4，则对该4个磁场数据进行球形磁场拟合，得到一个球心坐标，该球心坐标即为本次校准的目标球心坐标，并根据目标球心坐标对电子指南针进行校准。其中，根据球心坐标对电子指南针进行校准的技术属于较为成熟的技术，本公开对此不作具体限定。
若K1=2，则将球心坐标的均值确定为本次校准的目标球心坐标，并根据目标球心坐标对电子指南针进行校准。
示例地，若K1=2，将这两个球心坐标的均值确定为本次校准的目标球心坐标。
此外，在K1=2的情况下，还可以直接将其中的任意一个球心坐标确定为本次校准的目标球心坐标。
若K1大于或等于n2，则将球心坐标确定为目标坐标，并执行如下拟合操作：对目标坐标进行分组得到至少一组第二拟合数据组，每一第二拟合数据组至少包括3个目标坐标，并根据每一第二拟合数据组包括的目标坐标进行拟合得到每一第二拟合数据组对应的中心坐标，n2为大于或等于3的整数。
最后，若中心坐标的数量仍大于或等于n2，则将中心坐标确定为目标坐标，并重新执行拟合操作，直到中心坐标的数量为1时，将中心坐标确定为本次校准的目标球心坐标，或者，直到中心坐标的数量为2时，将中心坐标的均值确定为本次校准的目标球心坐标并根据目标球心坐标对电子指南针进行校准。
在本公开中，除了对磁场数据进行球形磁场拟合之后，还可以对初步拟合得到的球形磁场的球心坐标进行圆形拟合得到圆心坐标或者再次进行球形拟合得到球心坐标，因此，在初步拟合得到K1个球心坐标之后，判断K1是否大于n2，n2为大于或等于3的整数。应当理解的是，在设置磁场干扰等级与磁场数据的数量的对应关系时，可以设置K1为4的倍数或者3的倍数。
示例地，沿用上述例子，若环境的目标磁场干扰等级为第三磁场干扰等级，对应的目标数量为48。将初步进行球形磁场拟合后得到的12个球心坐标确定为目标坐标，并对12个目标坐标进行分组。例如，首先，将12个目标坐标分为3组第二拟合数据组，且每一第二拟合数据组包括4个目标坐标。之后，对每一第二拟合数据组进行球形磁场拟合，得到3个球心坐标。最后，对3个球心坐标执行计算三角形外接圆的方式得到一个圆心坐标，即，中心坐标，将该中心坐标确定为本次校准的目标球心坐标，并根据目标球心坐标对电子指南针进行校准。
又例如，首先，将12个目标坐标分为4组第二拟合数据组，且每一第二拟合数据组包括3个目标坐标。之后，对每一第二拟合数据组进行圆形拟合，得到3个圆心坐标，即，中心坐标。此时，中心坐标的数量等于3，将该中心坐标确定为目标坐标，再次执行拟合操作。具体地，对3个目标坐标进行圆形拟合，得到一个圆心坐标，即，中心坐标。最后，将该中心坐标确定为本次校准的目标球心坐标，并根据目标球心坐标对电子指南针进行校准。
采用上述技术方案，首先，对磁场数据进行球形磁场拟合，得到多个球心坐标，之后，对多个球心坐标进行球形磁场拟合或者圆形拟合，如此，可以根据磁场干扰等级进行多次拟合，提高了拟合灵活性和电子指南针的校准精度。
为了提高拟合的准确度，在本公开中，每一第一拟合数据组和每一第二拟合数据组包括的多个数据满足以下约束条件中的至少一者：
任意两个数据之间的角度大于预设角度；
每一数据均满足如下公式：
其中，j的取值范围为[1,M]，M为第一拟合数据组和第二拟合数据组包括的数据的总数量，()为M个数据中的第j个数据，(/>)为本次校准的初始球心坐标，R为初始球心坐标对应的球形磁场的半径，/>为上一次校准时的磁场干扰等级对应的误差范围的下限值，/>为上一次校准时的磁场干扰等级对应的误差范围的上限值。
在一种实施例中，任意两个数据之间的角度可以通过以下方式计算：假设第二拟合数据组包括的3个数据分别为A(x1,y1,z1)，B(x2,y2,z2)，C(x3,y3,z3)，AC=(x3-x1,y3-y1,z3-z1)=(a,b,c)，BC=(x3-x2,y3-y2,z3-z2)=(a1,b1,c1)。则AC和BC的夹角的余弦值如下述公式所示：
之后，再根据该余弦值求出AC和BC的夹角。
示例地，预设角度可以为60°、80°、120°等等。
应当理解的是，在确定首次校准的初始球心坐标的过程中对数据进行分组时，每组包括的数据也可以满足任意两个数据之间的角度大于预设角度这一约束条件。
如此，按照上述约束条件对数据进行分组，在基于每组数据进行拟合时，能够提高拟合的准确度，进而进一步提高了电子指南针的校准效率。
基于同一发明构思，本公开还提供一种电子指南针的校准装置。图3是根据一示例性实施例示出的一种电子指南针的校准装置的框图。如图3所示，电子指南针的校准装置300可以包括：
第一获取模块301，被配置为获取本次校准的初始球心坐标；
第二获取模块302，被配置为获取磁传感器采集的预设数量个磁场数据；
第一确定模块303，被配置为根据所述预设数量个磁场数据和所述初始球心坐标，确定环境的目标磁场干扰等级；
第二确定模块304，被配置为根据所述目标磁场干扰等级，确定所述磁场数据的目标数量；
第一校准模块305，被配置为根据所述目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准。
可选地，所述第一确定模块303包括：
距离值计算子模块，被配置为针对所述预设数量个磁场数据中的每一磁场数据，计算所述磁场数据与所述初始球心坐标之间的距离值；
半径获取子模块，被配置获取所述初始球心坐标对应的球形磁场的半径；
等级确定子模块，被配置为根据所述半径和所述预设数量个距离值，确定环境的目标磁场干扰等级。
可选地，等级确定子模块被配置为：
通过以下公式计算用于评估球形磁场的球面均匀度的误差值，其中，err表征所述误差值，N表征所述预设数量，ri表征第i个距离值，R表征所述初始球心坐标对应的球形磁场的半径：
确定所述误差值所位于的目标误差范围，并将所述目标误差范围对应的磁场干扰等级确定为环境的目标磁场干扰等级。
可选地，所述电子指南针的校准装置300还包括：
第二校准模块，被配置为在所述误差值大于最高磁场干扰等级对应的误差范围的上限值时，根据上一次校准的目标球心坐标和六轴算法对电子指南针进行校准。
可选地，所述目标数量为n1·K1，其中，n1为大于或等于4的整数，K1为大于或等于1的整数。
可选地，所述第一校准模块305包括：
分组子模块，被配置为对n1·K1个的磁场数据进行分组得到K1组第一拟合数据组，每一所述第一拟合数据组至少包括4个磁场数据；
拟合子模块，被配置为根据每一所述第一拟合数据组包括的磁场数据进行球形磁场拟合，得到K1个球心坐标；
第一确定子模块，被配置为若K1=1，则将所述球心坐标确定为本次校准的目标球心坐标，并根据所述目标球心坐标对电子指南针进行校准。
可选地，所述第一校准模块305还包括：
第二确定子模块，被配置为若K1=2，则将所述球心坐标的均值确定为本次校准的目标球心坐标，并根据所述目标球心坐标对电子指南针进行校准。
可选地，所述第一校准模块305还包括：
执行子模块，被配置为若K1大于或等于n2，则将所述球心坐标确定为目标坐标，并执行如下拟合操作：对所述目标坐标进行分组得到至少一组第二拟合数据组，每一所述第二拟合数据组至少包括3个目标坐标，并根据每一所述第二拟合数据组包括的目标坐标进行拟合得到各所述第二拟合数据组对应的中心坐标，n2为大于或等于3的整数；
第三确定子模块，被配置为若所述中心坐标的数量仍大于或等于n2，则将所述中心坐标确定为目标坐标，并重复执行所述拟合操作，直到所述中心坐标的数量为1时，将所述中心坐标确定为本次校准的目标球心坐标，或者，直到所述中心坐标的数量为2时，将所述中心坐标的均值确定为本次校准的目标球心坐标，并根据所述目标球心坐标对电子指南针进行校准。
可选地，所述本次校准为首次校准，所述电子指南针的校准装置300还包括：
第三获取模块，被配置为获取磁传感器采集的n3·K2个磁场数据，n3·K2大于或等于最高磁场干扰等级对应的目标数量，且n3为大于或等于4的整数，K2为整数；
分组模块，被配置为对n3·K2个磁场数据进行分组得到K2组第三拟合数据组，其中，每一所述第三拟合数据组至少包括4个磁场数据；
拟合模块，被配置为根据每一所述第三拟合数据组包括的磁场数据进行球形磁场拟合，得到K2个球心坐标；
执行模块，被配置为将K2个球心坐标作为目标坐标，并执行所述拟合操作得到中心坐标；
第四确定模块，被配置为若所述中心坐标的数量仍大于或等于n2，则将所述中心坐标确定为目标坐标，重新执行所述拟合操作，直至所述中心坐标的数量为1时将所述中心坐标确定为所述首次校准的初始球心坐标，或者，直到所述中心坐标的数量为2时将所述中心坐标的均值确定为所述首次校准的初始球心坐标。
可选地，每一所述第一拟合数据组和每一所述第二拟合数据组包括的多个数据满足以下约束条件中的至少一者：
任意两个所述数据之间的角度大于预设角度；
每一所述数据均满足如下公式：
其中，j的取值范围为[1,M]，M为所述第一拟合数据组和所述第二拟合数据组包括的数据的总数量，()为M个数据中的第j个数据，(/>)为所述本次校准的初始球心坐标，R为所述初始球心坐标对应的球形磁场的半径，/>为上一次校准时的磁场干扰等级对应的误差范围的下限值，/>为上一次校准时的磁场干扰等级对应的误差范围的上限值。
可选地，所述第二确定模块304被配置为：根据磁场干扰等级与磁场数据的数量之间的对应关系，确定与所述目标磁场干扰等级对应的磁场数据的目标数量。
可选地，所述本次校准为非首次校准，所述本次校准的初始球心坐标为上一次校准的目标球心坐标。
关于上述实施例中的电子指南针的校准装置300，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开提供的电子指南针的校准方法的步骤。
图4是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。例如，电子设备800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
参照图4，电子设备800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出接口812，传感器组件814，以及通信组件816。
处理组件802通常控制电子设备800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。
存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备800的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（SRAM），电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM），可编程只读存储器（PROM），只读存储器（ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电源组件806为电子设备800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件808包括在所述电子设备800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器（LCD）和触摸面板（TP）。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风（MIC），当电子设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
输入/输出接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为电子设备800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到电子设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测电子设备800或电子设备800一个组件的位置改变，用户与电子设备800接触的存在或不存在，电子设备800方位或加速/减速和电子设备800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件816被配置为便于电子设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信（NFC）模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别（RFID）技术，红外数据协会（IrDA）技术，超宽带（UWB）技术，蓝牙（BT）技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，电子设备800可以被一个或多个应用专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、数字信号处理设备（DSPD）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器804，上述指令可由电子设备800的处理器820执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器（RAM）、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的指南针的校准方法的代码部分。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种电子指南针的校准方法，其特征在于，包括：
获取本次校准的初始球心坐标；
获取磁传感器采集的预设数量个磁场数据；
根据所述预设数量个磁场数据和所述初始球心坐标，确定环境的目标磁场干扰等级；
根据所述目标磁场干扰等级，确定所述磁场数据的目标数量，其中，所述目标磁场干扰等级越大所确定的目标数量就越大；
根据所述目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准；
所述根据所述预设数量个磁场数据和所述初始球心坐标，确定环境的目标磁场干扰等级，包括：
针对所述预设数量个磁场数据中的每一磁场数据，计算所述磁场数据与所述初始球心坐标之间的距离值；
获取所述初始球心坐标对应的球形磁场的半径；
根据所述半径和预设数量个距离值，确定环境的目标磁场干扰等级。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述半径和预设数量个距离值，确定环境的目标磁场干扰等级，包括：
通过以下公式计算用于评估球形磁场的球面均匀度的误差值，其中，err表征所述误差值，N表征所述预设数量，ri表征第i个所述距离值，R表征所述初始球心坐标对应的球形磁场的半径：
确定所述误差值所位于的目标误差范围，并将所述目标误差范围对应的磁场干扰等级确定为环境的目标磁场干扰等级。
3.根据权利要求2所述的校准方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述误差值大于最高磁场干扰等级对应的误差范围的上限值时，根据上一次校准的目标球心坐标和六轴算法对电子指南针进行校准。
4.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述目标数量为n1·K1，其中，n1为大于或等于4的整数，K1为大于或等于1的整数。
5.根据权利要求4所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准，包括：
对n1·K1个的磁场数据进行分组得到K1组第一拟合数据组，每一所述第一拟合数据组至少包括4个磁场数据；
根据每一所述第一拟合数据组包括的磁场数据进行球形磁场拟合，得到K1个球心坐标；
若K1=1，则将所述球心坐标确定为本次校准的目标球心坐标，并根据所述目标球心坐标对电子指南针进行校准。
6.根据权利要求5所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准，还包括：
若K1=2，则将所述球心坐标的均值确定为本次校准的目标球心坐标，并根据所述目标球心坐标对电子指南针进行校准。
7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准，还包括：
若K1大于或等于n2，则将所述球心坐标确定为目标坐标，并执行如下拟合操作：对所述目标坐标进行分组得到至少一组第二拟合数据组，每一所述第二拟合数据组至少包括3个目标坐标，并根据每一所述第二拟合数据组包括的目标坐标进行拟合得到各所述第二拟合数据组对应的中心坐标，n2为大于或等于3的整数；
若所述中心坐标的数量仍大于或等于n2，则将所述中心坐标确定为目标坐标，并重复执行所述拟合操作，直到所述中心坐标的数量为1时，将所述中心坐标确定为本次校准的目标球心坐标，或者，直到所述中心坐标的数量为2时，将所述中心坐标的均值确定为本次校准的目标球心坐标，并根据所述目标球心坐标对电子指南针进行校准。
8.根据权利要求7所述的校准方法，其特征在于，所述本次校准为首次校准时，所述首次校准的初始球心坐标通过以下方式确定：
获取磁传感器采集的n3·K2个磁场数据，n3·K2大于或等于最高磁场干扰等级对应的目标数量，且n3为大于或等于4的整数，K2为整数；
对n3·K2个磁场数据进行分组得到K2组第三拟合数据组，其中，每一所述第三拟合数据组至少包括4个磁场数据；
根据每一所述第三拟合数据组包括的磁场数据进行球形磁场拟合，得到K2个球心坐标；
将K2个球心坐标作为目标坐标，并执行所述拟合操作得到中心坐标；
若所述中心坐标的数量仍大于或等于n2，则将所述中心坐标确定为目标坐标，重新执行所述拟合操作，直至所述中心坐标的数量为1时将所述中心坐标确定为所述首次校准的初始球心坐标，或者，直到所述中心坐标的数量为2时将所述中心坐标的均值确定为所述首次校准的初始球心坐标。
9.根据权利要求7所述的校准方法，其特征在于，每一所述第一拟合数据组和每一所述第二拟合数据组包括的多个数据满足以下约束条件中的至少一者：
任意两个所述数据之间的角度大于预设角度；
每一所述数据均满足如下公式：
其中，j的取值范围为[1,M]，M为所述第一拟合数据组和所述第二拟合数据组包括的数据的总数量，()为M个数据中的第j个数据，(/>)为所述本次校准的初始球心坐标，R为所述初始球心坐标对应的球形磁场的半径，/>为上一次校准时的磁场干扰等级对应的误差范围的下限值，/>为上一次校准时的磁场干扰等级对应的误差范围的上限值。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述目标磁场干扰等级，确定所述磁场数据的目标数量，包括：
根据磁场干扰等级与磁场数据的数量之间的对应关系，确定与所述目标磁场干扰等级对应的磁场数据的目标数量。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的校准方法，其特征在于，所述本次校准为非首次校准时，所述本次校准的初始球心坐标为上一次校准的目标球心坐标。
12.一种电子指南针的校准装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，被配置为获取本次校准的初始球心坐标；
第二获取模块，被配置为获取磁传感器采集的预设数量个磁场数据；
第一确定模块，被配置为根据所述预设数量个磁场数据和所述初始球心坐标，确定环境的目标磁场干扰等级；
第二确定模块，被配置为根据所述目标磁场干扰等级，确定所述磁场数据的目标数量，其中，所述目标磁场干扰等级越大所确定的目标数量就越大；
第一校准模块，被配置为根据所述目标数量个磁场数据进行球形磁场拟合，以对电子指南针进行校准；
所述第一确定模块包括：
距离值计算子模块，被配置为针对所述预设数量个磁场数据中的每一磁场数据，计算所述磁场数据与所述初始球心坐标之间的距离值；
半径获取子模块，被配置获取所述初始球心坐标对应的球形磁场的半径；
等级确定子模块，被配置为根据所述半径和预设数量个距离值，确定环境的目标磁场干扰等级。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1-11中任一项所述的校准方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，该程序指令被处理器执行时实现权利要求1-11中任一项所述的校准方法的步骤。
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