CN206974438U - 电子罗盘及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电子罗盘及电子设备。所述电子罗盘包括：地磁传感器，用于获取电子罗盘当前的环境磁场数据；陀螺仪，连接所述地磁传感器，用于当获取到的环境磁场数据大于预设磁场数据时进行启动；处理单元，连接所述陀螺仪，用于根据陀螺仪获取的数据判断电子罗盘的当前状态，并当电子罗盘处于静止状态时，调用电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据进行方向指示。从而避免了手动校准的过程，有效的提高了电子罗盘的校准效率。

Description

电子罗盘及电子设备

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种电子罗盘及电子设备。

背景技术

随着通信技术的发展，移动终端如手机被广泛使用。而在手机中配置电子罗盘(指南针)功能是目前的标准配置，可以将电子罗盘应用于方向识别、导航或地图等应用软件。

现有手机上的电子罗盘的实现是基于地磁感应芯片的。磁感芯片位于手机芯片主板上，是一个运用霍尔原理感应周围磁场强度的三轴传感器。然而，目前在应用电子罗盘时非常容易干扰。

这是因为，地球磁场一般情况下大约为0.5高斯，而普通手机上喇叭2cm内的磁场约4高斯，马达2cm内的磁场约6高斯，所以测量地球磁场的磁感芯片很容易受到周围电子元件产生的杂乱磁场干扰，仅就手机本身而言，能产生干扰的就有喇叭，马达，相机，射频天线，CPU，大电流等。同时，日常生活中的金属制品，发动机，电线等也能产生干扰。

因此手机上的电子指南针常常会有方向不准或者偏差的情况，这种时候就需要在空中晃动手机重新校准。

请参阅图1，图1显示为现有技术中电子罗盘的校准方法的流程示意图。如图所示，目前的校准方法包括：步骤S11，启动电子罗盘；然后执行步骤S12，获取电子罗盘当前的磁场数据；执行步骤S13，判断电子罗盘是否需要校准，若不需要校准，则执行步骤S15，根据获取到的磁场数据指示正确方向；而若是需要校准，则执行步骤S14进行校准。

而目前常用校准的原理是在晃动手机时，在三维空间内收集二十到三十个不同的点上的磁感应强度，来模拟出以手机为球心，以晃动范围为半径的一个球形空间的磁感应分布，再通过算法计算，排除掉干扰磁场，得到正确的地球磁场。

然而，目前电子罗盘的校准过程比较繁琐，用户体验较差。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种电子罗盘及电子设备，用于解决现有技术中电子罗盘的校准过程复杂的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种电子罗盘，包括：地磁传感器，用于获取电子罗盘当前的环境磁场数据；陀螺仪，连接所述地磁传感器，用于当获取到的环境磁场数据大于预设磁场数据时进行启动；处理单元，连接所述陀螺仪，用于根据陀螺仪获取的数据判断电子罗盘的当前状态，并当电子罗盘处于静止状态时，调用电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据进行方向指示。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述地磁传感器还用于当电子罗盘处于运动状态时，获取电子罗盘在预设校准轨迹下的多个校准数据；所述处理单元还用于以所述多个校准数据校准磁场数据，并根据校准后的磁场数据进行方向指示。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述电子罗盘还包括：提示单元，用于当电子罗盘处于运动状态时，进行校准提示。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述提示单元包括蜂鸣器或语音播放器，所述蜂鸣器用以鸣叫或所述语音播放器进行语音播报进行声音提示。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述提示单元包括振动器。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述提示单元包括闪光灯，所述闪光灯用于灯光闪烁进行提示。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述提示单元包括触控屏，所述触控屏以图片形式或文字形式中的一种或多种进行显示。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述陀螺仪还用于在当电子罗盘处于运动状态时，在预设校准轨迹下获取多个陀螺仪数据；所述地磁传感器根据所述多个陀螺仪数据获取预设数量的磁场校正数据。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述处理单元用于根据获取到的磁场校正数据得出固定磁场干扰矢量的大小及方向，并根据所述固定磁场干扰矢量的大小及方向校准磁场数据。

本申请的第二方面提供一种电子设备，所述电子设备包括前述任一项所述的电子罗盘。

如上所述，本申请的电子罗盘及电子设备，具有以下有益效果：

本申请的电子罗盘配合陀螺仪数据的使用，若电子罗盘处于静止状态，则直接使用之前校准过的磁场数据进行方向指示；从而避免了手动校准的过程，有效的提高了电子罗盘的校准效率。

另外，当电子罗盘处于运动状态时，配合陀螺仪的数据进行磁场数据的获取，由于陀螺仪可以精确的判断校准轨迹，因此，可以用较少的数据就能定位出三维空间的球形磁场，从而加快校准时间，提高校准效率。

附图说明

图1显示为现有技术电子罗盘的校准方法的流程示意图。

图2显示为本申请电子罗盘的校准方法在一实现方式的流程示意图。

图3显示为本申请电子罗盘的校准方法在另一实现方式的流程示意图。

图4显示为本申请电子罗盘的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变.下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定.这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示.应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加.此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合.因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”.仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

如本文所使用的，术语“如果”取决于上下文可以被解释为意味着“当…时”或者“一旦…则”或者“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或者“如果检测到[陈述的条件或事件]”取决于上下文可选地被解释为意味着“一旦确定，则”或者“响应于确定”或者“一旦检测到[陈述的条件或事件]”或者“响应于检测到[陈述的条件或事件]”。

正如背景技术中所述的，目前在移动终端内配置电子罗盘(指南针)已成为一种趋势；但是手机内电子罗盘的应用主要有两个问题：

1)芯片摆件位置：现在手机的设计趋势是越来越来薄，为了保证续航，电池占据了手机内部的大部分空间，所以主板的大小被压缩，同时主板上的元器件却因为需求的发展越来越多。在这种情况下，地磁感应芯片在布板时能考虑的位置就很有限了，要远离强磁场干扰的元器件和大电流经过的范围，让摆件位置很难确定。

2)数据容易受到干扰：元器件之间磁场干扰，环境磁场干扰，都容易让磁感芯片数据不准确，在使用时要经常画圈校准。

而为了解决现有技术中电子罗盘的校准过程复杂、效率较低的问题，本申请提供了一种更为简便且有效的校准方法。

请参阅图2，图2显示为本申请电子罗盘的校准方法，如图所示，所述电子罗盘的校准方法包括：

步骤S21，启动电子罗盘。

本实施例中的电子罗盘即指南针，可以根据电子罗盘的位置不同显示方向和俯仰角；电子罗盘既指实现指示正确方向的软件部分，也指实现该功能的硬件，硬件部分主要由地磁传感器组成。

在此，所述电子罗盘的硬件举例包含如三维磁阻传感器的地磁传感器、双轴倾角传感器和MCU等。所述三维磁阻传感器用来测量地球磁场，所述倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿；MCU处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。该磁力仪是采用三个互相垂直的磁阻传感器，每个轴向上的传感器检测在该方向上的地磁场强度。向前的方向称为X方向的传感器检测地磁场在X方向的矢量值；向左或Y方向的传感器检测地磁场在Y方向的矢量值；向下或Z方向的传感器检测地磁场在Z方向的矢量值。每个方向的传感器的灵敏度都已根据在该方向上地磁场的分矢量调整到最佳点，并具有非常低的横轴灵敏度。传感器产生的模拟输出信号进行放大、滤波、模数转换等处理后送入MCU进行处理。

需要说明的是，上述电子罗盘中的硬件可集成在一芯片中、或部分硬件器件与电子设备中的其他硬件共用。例如，所述MCU可由电子设备的处理器担当。所述双轴倾角传感器即借助陀螺仪提供对应数据。

在此，启动所述电子罗盘的方式可以是基于用户选择电子罗盘图标的操作，启动调用电子罗盘硬件驱动的程序，并由所述程序的运行控制电子罗盘硬件上电初始化的过程。当电子罗盘运行后，执行步骤S22。

步骤S22，根据电子罗盘中的地磁传感器获取当前的环境磁场数据。

电子罗盘主要是通过感知地球磁场的存在来计算磁北极的方向。然而由于地球磁场在一般情况下只有微弱的0.5高斯，而一个普通的手机喇叭当相距2厘米时仍会有大约4高斯的磁场，一个手机马达在相距2厘米时会有大约6高斯的磁场，这使得针对电子设备表面地球磁场的测量很容易受到电子设备本身的干扰。

磁场干扰是指由于具有磁性物质或者可以影响局部磁场强度的物质存在，使得地磁传感器所放置位置上的地球磁场发生了偏差。在地磁传感器的XYZ坐标系中，地球磁场矢量绕z轴圆周转动过程中在XY平面内的投影轨迹，在没有外界任何磁场干扰的情况下，此轨迹将会是一个标准的以O(0,0)为中心的圆。当存在外界磁场干扰的情况时，测量得到的磁场强度矢量(α)为该点地球磁场(β)与干扰磁场(γ)的矢量和。

一般可以认为，干扰磁场γ在该圆点可以视为一个恒定的矢量。有很多因素可以造成磁场的干扰，如摆放在电路板上的马达和喇叭，还有含有铁镍钴等金属的材料如屏蔽罩，螺丝，电阻，LCD背板以及外壳等等。

因此，通过地磁传感器获取到的当前磁场数据可能是未受到干扰时的地球磁场数据，也可能是受到干扰后的磁场，即地球磁场(β)与干扰磁场(γ)的矢量和。

然后执行步骤S23，判断电子罗盘是否需要校准。

具体地，当获取到的环境磁场数据大于预设磁场数据时，即需要对电子罗盘进行校准；本实施例中，所述预设磁场数据可以是根据需求进行预先设定的，比如可以设定为0.5高斯。若当前环境磁场数据大于0.5高斯，那么则需要对当前的环境磁场数据进行校准，以便形成正确的方向。

执行步骤S24，启动电子罗盘中的陀螺仪；根据陀螺仪获取的数据判断电子罗盘的当前状态。

陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。均衡陀螺仪的转子轴将能借惯性而在惯性空间保持不变方向，因此利用陀螺仪可以精准的获取电子罗盘处于静止状态还是运动状态。

执行步骤S25，根据获取到的陀螺仪数据判断电子罗盘的当前状态；当电子罗盘处于静止状态时，执行步骤S26，调用电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据进行方向指示。当电子罗盘处于运动状态时，可按照现有校准方式进行校准，在此不再详述。

本实施例中的静止状态包括：电子罗盘处于静止或者电子罗盘用于车载导航等没有角度的倾斜等情况。当电子罗盘处于静止状态时，将检测到的当前环境磁场数据丢弃，而调用电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据进行方向指示。之前工作时校准过的磁场数据，可以指在这次使用前的前一次，甚至可以是在这次使用前的前几次，只要是之前有过校准的磁场数据即可调用使用，本申请对此不做限制。

电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据可以存储在存储器中。例如，可以存储于高速随机存取存储器中，还可以存储于非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储器还可以包括远离一个或多个处理器的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络(未示出)访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储局域网(SAN)等，或其适当组合。存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。

本实施例中，若电子罗盘处于静止状态，则通过调用之前的校准数据进行方向指示，这样有效的避免了当前使用过程中的手动校准过程，从而大大提高了校准效率。另外，本实施例中，陀螺仪并非一直处于启动状态，而是在需要校准时(即当前的环境磁场数据大于预设磁场数据时)才启动陀螺仪，从而有效的降低了电子罗盘的功耗。

请参阅图3，图3显示为本申请电子罗盘的校准方法在另一实现方式中的流程示意图；如图所示，所述方法包括：

步骤S31，启动电子罗盘。

本实施例中的电子罗盘即指南针，可以根据电子罗盘的位置不同显示方向和俯仰角；电子罗盘既指实现指示正确方向的软件部分，也指实现该功能的硬件，硬件部分主要由地磁传感器组成。

在此，所述电子罗盘的硬件举例包含如三维磁阻传感器的地磁传感器、双轴倾角传感器和MCU等。所述三维磁阻传感器用来测量地球磁场，所述倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿；MCU处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。该磁力仪是采用三个互相垂直的磁阻传感器，每个轴向上的传感器检测在该方向上的地磁场强度。向前的方向称为X方向的传感器检测地磁场在X方向的矢量值；向左或Y方向的传感器检测地磁场在Y方向的矢量值；向下或Z方向的传感器检测地磁场在Z方向的矢量值。每个方向的传感器的灵敏度都已根据在该方向上地磁场的分矢量调整到最佳点，并具有非常低的横轴灵敏度。传感器产生的模拟输出信号进行放大、滤波、模数转换等处理后送入MCU进行处理。

需要说明的是，上述电子罗盘中的硬件可集成在一芯片中、或部分硬件器件与电子设备中的其他硬件共用。例如，所述MCU可由电子设备的处理器担当。所述双轴倾角传感器即借助陀螺仪提供对应数据。

在此，启动所述电子罗盘的方式可以是基于用户选择电子罗盘图标的操作，启动调用电子罗盘硬件驱动的程序，并由所述程序的运行控制电子罗盘硬件上电初始化的过程。当电子罗盘运行后，执行步骤S32。

步骤S32，根据电子罗盘中的地磁传感器获取当前的环境磁场数据。

电子罗盘主要是通过感知地球磁场的存在来计算磁北极的方向。然而由于地球磁场在一般情况下只有微弱的0.5高斯，而一个普通的手机喇叭当相距2厘米时仍会有大约4高斯的磁场，一个手机马达在相距2厘米时会有大约6高斯的磁场，这使得针对电子设备表面地球磁场的测量很容易受到电子设备本身的干扰。

磁场干扰是指由于具有磁性物质或者可以影响局部磁场强度的物质存在，使得地磁传感器所放置位置上的地球磁场发生了偏差。在地磁传感器的XYZ坐标系中，地球磁场矢量绕z轴圆周转动过程中在XY平面内的投影轨迹，在没有外界任何磁场干扰的情况下，此轨迹将会是一个标准的以O(0,0)为中心的圆。当存在外界磁场干扰的情况时，测量得到的磁场强度矢量(α)为该点地球磁场(β)与干扰磁场(γ)的矢量和。

一般可以认为，干扰磁场γ在该圆点可以视为一个恒定的矢量。有很多因素可以造成磁场的干扰，如摆放在电路板上的马达和喇叭，还有含有铁镍钴等金属的材料如屏蔽罩，螺丝，电阻，LCD背板以及外壳等等。

因此，通过地磁传感器获取到的当前磁场数据可能是未受到干扰时的地球磁场数据，也可能是受到干扰后的磁场，即地球磁场(β)与干扰磁场(γ)的矢量和。

然后执行步骤S33，判断电子罗盘是否需要校准。

具体地，当获取到的环境磁场数据大于预设磁场数据时，即需要对电子罗盘进行校准；本实施例中，所述预设磁场数据可以是根据需求进行预先设定的，比如可以设定为0.5高斯。若当前环境磁场数据大于0.5高斯，那么则需要对当前的环境磁场数据进行校准，以便形成正确的方向。

执行步骤S34，启动电子罗盘中的陀螺仪；根据陀螺仪获取的数据判断电子罗盘的当前状态。

陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。均衡陀螺仪的转子轴将能借惯性而在惯性空间保持不变方向，因此利用陀螺仪可以精准的获取电子罗盘处于静止状态还是运动状态。

执行步骤S35，根据获取到的陀螺仪数据判断电子罗盘的当前状态；当电子罗盘处于静止状态时，执行步骤S36，调用电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据进行方向指示。

本实施例中的静止状态包括：电子罗盘处于静止或者电子罗盘用于车载导航等没有角度的倾斜等情况。当电子罗盘处于静止状态时，将检测到的当前环境磁场数据丢弃，而调用电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据进行方向指示。之前工作时校准过的磁场数据，可以指在这次使用前的前一次，甚至可以是在这次使用前的前几次，只要是之前有过校准的磁场数据即可调用使用，本申请对此不做限制。

电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据可以存储在存储器中。例如，可以存储于高速随机存取存储器中，还可以存储于非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储器还可以包括远离一个或多个处理器的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络(未示出)访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储局域网(SAN)等，或其适当组合。存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。

继续参考图3，本实施例中，当电子罗盘处于运动状态时，执行步骤S37，获取电子罗盘在预设校准轨迹下的多个校准数据。

具体地，在本实施例中，步骤S37可以包括：获取与所述预设校准轨迹对应的多个陀螺仪数据；根据所述多个陀螺仪数据获取预设数量的磁场校正数据。

所述预设校准轨迹可以根据需要做不同的选择，例如，可以参照平面校准方法、立体8字校准方法或10面校准方法等中所用到的校准轨迹提示用户进行校准操作。当用户将电子罗盘按照预设校准轨迹运动时，电子罗盘同时获取陀螺仪数据和磁场数据。电子罗盘根据陀螺仪数据可以精确的判断出电子罗盘相对XYZ轴向的运动偏角，利用多个陀螺仪数据和磁场数据对，确定校准磁场数据所需要采集的坐标系内各象限中的校准数据。

本实施方式中，由于借助了陀螺仪所提供的偏角数据，使得在利用上述校准方法中进行校准时，有效减少了用于确定各象限内磁场数据的数量。因此，地磁传感器和陀螺仪共同获取的磁场校正数据比单独使用地磁传感器获取数据的数量要小，也就是说，本实施例中，由于配合使用陀螺仪数据即使获取更少的磁场数据也可以精确的进行校准。而使用数量较少的数据校准，则有效的提高了电子罗盘的校准效率。

步骤S38，以所述多个校准数据校准磁场数据，并根据校准后的磁场数据进行方向指示。

具体地，本实施例中，根据获取到的磁场校正数据得出固定磁场干扰矢量的大小及方向；根据所述固定磁场干扰矢量的大小及方向校准磁场数据。无论使用平面校准方法、立体8字校准方法还是10面校准方法中，均需要获得所述固定磁场干扰矢量的大小及方向，下面对以上三种校准方法中的校准过程做详细说明。

1)平面校准方法：在这种校准方法中，需要在XY平面以及XZ平面上做平面旋转以获取电子罗盘的多个校准数据；针对XY轴的校准，将电子罗盘在XY平面内自转，也即相当于将地球磁场矢量绕着垂直于XY平面的法线旋转，从而找到圆心的位置；同样将电子罗盘在XZ平面内旋转可以得到地球磁场在XZ平面上的轨迹圆，通过这样的方式求出三维空间中的磁场干扰矢量，即固定磁场干扰矢量的大小及方向。

2)立体8字校准方法：当电子罗盘在空中各个方向旋转时，测量值组成的空间几何结构实际上是一个圆球，所有的采样点都落在这个球的表面上，，这一点同两维平面内投影得到的圆类似。这种情况下，可以通过足够的样本点求出圆心，即固定磁场干扰矢量的大小及方向。立体8字校准法要求用户使用需要校准的设备在空中做8字晃动，原则上尽量多的让设备法线方向指向空间的所有8个象限。而本实施例中，通过陀螺仪数据可以精确的判断出电子罗盘的运动轨迹，因此本实施例中，可以通过更少数量的数据进行校准，有从而效的提高了电子罗盘的校准效率。

3)十面校准方法：同样，通过10面校准方法，也可以达到校准的目的。所谓的十面校准方法即是在立体空间内将电子罗盘做十个方向的调转，从而获得多个磁场数据。经过10面校准方法之后，同样可以采样到以上所述球体表面的部分轨迹，从而推导出球心的位置，即固定磁场干扰矢量的大小及方向。

本实施例中，在电子罗盘处于静止状态，通过调用之前的校准数据进行方向指示，这样有效的避免了当前使用过程中的手动校准过程，从而大大提高了校准效率。在电子罗盘处于运动状态时，使用陀螺仪数据精确的判断电子罗盘的运动轨迹，从而可以有效的减少磁场数据的获取量，从而减少校准的时间。

在其他实施例中，所述电子罗盘的校准方法还包括：当电子罗盘处于运动状态时，进行校准提示。具体地，可以以图片形式、文字形式等可视提示进行提示，还可以灯光闪烁形式、振动形式、声音或语音形式中的一种或多种进行提示。

所述可视提示会向用户提供进行校准操作的暗示或提醒。这些可视提示可以是文本、图形或其任意组合。在某些实施例中，当设备锁定时发生特定事件的时候，显示可视提示。触发可视提示显示的特定事件可以包括：是否需要进行电子罗盘的校准事件，或是可能需要用户注意的某些其他事件如来话呼叫、收到消息。在某些实施例中，该可视提示还可以在特定的用户输入时显示，例如在用户与菜单按钮交互，用户接触锁定的触摸屏，和/或用户与任何其他输入/控制设备交互的时候。在不显示可视提示时，锁定的设备可以将触摸屏断电(有助于节约电力)，或者在触摸屏上显示其他对象，例如屏幕保护程序或是用户可能会感兴趣的信息(例如电池剩余电量、日期和时间、网络强度等等)。

在本实施例中，用户可以通过触摸屏对上述可视提示进行操作控制。触摸屏基于触觉和/或触知接触来接受用户的输入。该触摸屏形成一个接受用户输入的触摸敏感表面。该触摸屏和触摸屏控制器(连同存储器中任何相关联的模块和/或指令集一起)检测触摸屏上的接触(以及所述触摸的任何移动或中断)，并且将检测到的接触变换成与显示在触摸屏上的诸如一个或多个软按键之类的用户界面对象的交互。在一个示例性实施例中，触摸屏与用户之间的接触点对应于用户的一个或多个手指。该触摸屏可以使用LCD(液晶显示器)技术或LPD(发光聚合物显示器)技术，但在其他实施例中可使用其他显示技术。触摸屏和触摸屏控制器可以使用多种触敏技术中的任何一种来检测接触及其移动或中断，这些触敏技术包括但不限于电容、电阻、红外和声表面波技术，以及其他接近传感器阵列，或用于确定与触摸屏相接触的一个或多个点的其他技术。

请参考图4，图4显示为电子罗盘在一实现方式中的结构示意图，如图所示，所述电子罗盘100包括：地磁传感器10、陀螺仪20和处理单元30。

所述地磁传感器10用于获取电子罗盘当前的环境磁场数据。本实施例中，所述地磁传感器10指的是将由磁场、应力、应变、温度、光等引起的磁特性变化，转换成电信号进行检测的装置。所述地磁传感器可以是基于霍尔(HALL)效应的磁感应器、或是基于电磁感应的磁感应器、或基于磁阻(XMR)效应的磁感应器。其中，霍尔效应指的是：通过电流的半导体在垂直电流方向的磁场作用下，在与电流和磁场垂直的方向上形成电荷的积累而出现电势差。电磁感应指的是：线圈切割地磁场的磁力线则将在线圈的两端产生感应电动势。磁阻(XMR)效应指的是：物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。目前，应用广泛的磁阻元件包含：各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、以及隧道磁阻(TMR)。

电子罗盘主要是通过感知地球磁场的存在来计算磁北极的方向。然而由于地球磁场在一般情况下只有微弱的0.5高斯，而一个普通的手机喇叭当相距2厘米时仍会有大约4高斯的磁场，一个手机马达在相距2厘米时会有大约6高斯的磁场，这使得针对电子设备表面地球磁场的测量很容易受到电子设备本身的干扰。也就是说，由所述地磁传感器10获取到的环境磁场数据有可能是受到干扰的数据，并不能直接用来指示正确方向。如果环境磁场数据大于预设磁场数据时，需要先对电子罗盘进行校准。本实施例中，所述预设磁场数据可以是根据需求进行预先设定的，比如可以设定为0.5高斯。若当前环境磁场数据大于0.5高斯，那么则需要对当前的环境磁场数据进行校准，以便形成正确的方向。

所述陀螺仪20用于当获取到的环境磁场数据大于预设磁场数据时进行启动。也就是说，当需要对电子罗盘进行校准时，启动陀螺仪，由陀螺仪获取的数据对电子罗盘当前的状态进行判断。陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。均衡陀螺仪的转子轴将能借惯性而在惯性空间保持不变方向，因此利用陀螺仪可以精准的获取电子罗盘处于静止状态还是运动状态。

所述处理单元30用于根据陀螺仪获取的数据判断电子罗盘的当前状态，并当电子罗盘处于静止状态时，调用电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据进行方向指示。

本实施例中的静止状态包括：电子罗盘处于静止或者电子罗盘用于车载导航等没有角度的倾斜等情况。当电子罗盘处于静止状态时，将检测到的当前环境磁场数据丢弃，而调用电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据进行方向指示。之前工作时校准过的磁场数据，可以指在这次使用前的前一次，甚至可以是在这次使用前的前几次，只要是之前有过校准的磁场数据即可调用使用，本申请对此不做限制。当电子罗盘处于运动状态时，一种方式是按照现有校准方式进行校准。

电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据可以存储在存储器中。例如，可以存储于高速随机存取存储器中，还可以存储于非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储器还可以包括远离一个或多个处理器的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络(未示出)访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储局域网(SAN)等，或其适当组合。存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。

在本实施例中，所述处理单元30可以是任何合适的处理器，该处理器可操作地与存储器和/或非易失性存储设备耦接。更具体地，处理器可执行在存储器和/或非易失性存储设备中存储的指令以在计算设备中执行操作，诸如可以从存储器中调用相关的数据，并且对调取的数据进行处理以形成正确方向，并将处理结果传输至显示器进行显示。如此，处理器可包括一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(ASIC)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或它们的任何组合。

本实施例中的电子罗盘通过陀螺仪的数据判断出当前处于静止状态时，直接调用之前校准过的数据进行方向指示，从而避免了再次校准的过程，进而提高了校准的效率。

在本实施例中，所述地磁传感器10还可以用于当电子罗盘处于运动状态时，获取电子罗盘在预设校准轨迹下的多个校准数据；所述处理单元30还用于以所述多个校准数据校准磁场数据，并根据校准后的磁场数据进行方向指示。

所述预设校准轨迹可以是根据需求预先设定的轨迹，比如可以是立体8字的校准轨迹，或者可以是10面校准轨迹等；预先设定好校准轨迹后，用户需要按照预设的校准轨迹晃动手机以获得足够的校准数据。

所述预设校准轨迹可以根据需要做不同的选择，例如，可以参照平面校准方法、立体8字校准方法或10面校准方法等中所用到的校准轨迹提示用户进行校准操作。当用户将电子罗盘按照预设校准轨迹运动时，处理单元30同时获取陀螺仪数据和磁场数据。处理单元30根据陀螺仪数据可以精确的判断出电子罗盘相对XYZ轴向的运动偏角，利用多个陀螺仪数据和磁场数据对，确定校准磁场数据所需要采集的坐标系内各象限中的校准数据。

本实施方式中，由于借助了陀螺仪所提供的偏角数据，使得在利用上述校准方法中进行校准时，有效减少了用于确定各象限内磁场数据的数量。因此，地磁传感器和陀螺仪共同获取的磁场校正数据比单独使用地磁传感器获取数据的数量要小，也就是说，本实施例中，由于配合使用陀螺仪数据即使获取更少的磁场数据也可以精确的进行校准。而使用数量较少的数据校准，则有效的提高了电子罗盘的校准效率。

具体地，所述处理单元30用于根据获取到的磁场校正数据得出固定磁场干扰矢量的大小及方向，并根据所述固定磁场干扰矢量的大小及方向校准磁场数据。

无论使用平面校准方法、立体8字校准方法还是10面校准方法中，均需要获得所述固定磁场干扰矢量的大小及方向，下面对以上三种校准方法中的校准过程做详细说明。

1)平面校准方法：在这种校准方法中，需要在XY平面以及XZ平面上做平面旋转以获取电子罗盘的多个校准数据；针对XY轴的校准，将电子罗盘在XY平面内自转，也即相当于将地球磁场矢量绕着垂直于XY平面的法线旋转，从而找到圆心的位置；同样将电子罗盘在XZ平面内旋转可以得到地球磁场在XZ平面上的轨迹圆，通过这样的方式求出三维空间中的磁场干扰矢量，即固定磁场干扰矢量的大小及方向。

2)立体8字校准方法：当电子罗盘在空中各个方向旋转时，测量值组成的空间几何结构实际上是一个圆球，所有的采样点都落在这个球的表面上，，这一点同两维平面内投影得到的圆类似。这种情况下，可以通过足够的样本点求出圆心，即固定磁场干扰矢量的大小及方向。立体8字校准法要求用户使用需要校准的设备在空中做8字晃动，原则上尽量多的让设备法线方向指向空间的所有8个象限。而本实施例中，通过陀螺仪数据可以精确的判断出电子罗盘的运动轨迹，因此本实施例中，可以通过更少数量的数据进行校准，有从而效的提高了电子罗盘的校准效率。

3)十面校准方法：同样，通过10面校准方法，也可以达到校准的目的。所谓的十面校准方法即是在立体空间内将电子罗盘做十个方向的调转，从而获得多个磁场数据。经过10面校准方法之后，同样可以采样到以上所述球体表面的部分轨迹，从而推导出球心的位置，即固定磁场干扰矢量的大小及方向。

在本实施例中，所述电子罗盘还包括：与处理单元连接的提示单元(图中未示出)，用于当电子罗盘处于运动状态时，进行校准提示。具体地，所述提示单元以灯光闪烁形式、振动形式、图片形式、文字形式、或语音形式中的一种或多种进行提示。

所示提示单元可以由触摸屏实现，所述可视提示会向用户提供进行校准操作的暗示或提醒。这些可视提示可以是文本、图形或其任意组合。在某些实施例中，当设备锁定时发生特定事件的时候，显示可视提示。触发可视提示显示的特定事件可以包括：是否需要进行电子罗盘的校准事件，或是可能需要用户注意的某些其他事件如来话呼叫、收到消息。在某些实施例中，该可视提示还可以在特定的用户输入时显示，例如在用户与菜单按钮交互，用户接触锁定的触摸屏，和/或用户与任何其他输入/控制设备交互的时候。在不显示可视提示时，锁定的设备可以将触摸屏断电(有助于节约电力)，或者在触摸屏上显示其他对象，例如屏幕保护程序或是用户可能会感兴趣的信息(例如电池剩余电量、日期和时间、网络强度等等)。

在本实施例中，用户可以通过触摸屏对上述可视提示进行操作控制。触摸屏基于触觉和/或触知接触来接受用户的输入。该触摸屏形成一个接受用户输入的触摸敏感表面。该触摸屏和触摸屏控制器(连同存储器中任何相关联的模块和/或指令集一起)检测触摸屏上的接触(以及所述触摸的任何移动或中断)，并且将检测到的接触变换成与显示在触摸屏上的诸如一个或多个软按键之类的用户界面对象的交互。在一个示例性实施例中，触摸屏与用户之间的接触点对应于用户的一个或多个手指。该触摸屏可以使用LCD(液晶显示器)技术或LPD(发光聚合物显示器)技术，但在其他实施例中可使用其他显示技术。触摸屏和触摸屏控制器可以使用多种触敏技术中的任何一种来检测接触及其移动或中断，这些触敏技术包括但不限于电容、电阻、红外和声表面波技术，以及其他接近传感器阵列，或用于确定与触摸屏相接触的一个或多个点的其他技术。

在另一些实施方式中，所述提示单元包括蜂鸣器或语音播放器，所述蜂鸣器用以鸣叫或所述语音播放器进行语音播报进行声音提示。在此，所述蜂鸣器可以选用电压是蜂鸣器或电磁式蜂鸣器等。所述语音播放器包含包含与处理单元相连的解码器、扬声器等。

在另一些实施方式中，所述提示单元包括振动器。所述振动器举例为利用偏心装置在旋转运动时产生震动这一原理工作的而制造的。

在又一些实施方式中，所述提示单元包括闪光灯，用于灯光闪烁进行提示。在此，所述闪光灯可位于电子罗盘的壳体侧面或背面，并根据处理单元的提示指令闪烁预设时长。

本实施例中的电子罗盘可以应用于便携式电子设备中。所述便携式电子设备包括存储器、存储器控制器、一个或多个处理单元(CPU)、外设接口、RF电路、音频电路、扬声器、麦克风、输入/输出(I/O)子系统、触摸屏、其他输出或控制设备，以及外部端口。这些组件通过一条或多条通信总线或信号线进行通信。所述便携式电子设备包括但不限于手持电脑、平板电脑、移动电话、智能手机、媒体播放器、个人数字助理(PDA)等等，还包括其中两项或多项的组合。所述电子设备还包括用于为各种组件供电的电源系统。该电源系统可以包括电源管理系统、一个或多个电源(例如电池、交流电(AC))、充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或逆变器、电源状态指示器(例如发光二极管(LED))，以及与便携式设备中的电能生成、管理和分布相关联的其他任何组件。在某些实施例中，设备是这样一个设备：设备上的预定功能集合操作全部通过触摸屏或触摸板——如果在设备包含触摸板的话——执行。通过将触摸屏和触摸板作为用于设备的操作的主要输入/控制设备来使用，可以减少设备上的物理输入/控制设备(例如按压按钮、拨号盘等等)的数量。在一个实施例中，设备包括触摸屏、触摸板、用于为设备通电/断电以及锁定设备的按压开关、音量调节拨杆按钮，以及用于切振铃配置文件的滑动开关。通过按下按压按钮并且在预定时间间隔将该按钮保持于按下状态，可以使用该按钮来接通/切断设备电源，或者，通过按下按钮并且在经过预定时间间隔之前释放该按钮，可以使用该按钮来锁定设备。在可替换实施例中，设备还可以通过麦克风118来接受语音输入，以便激活或停用某些功能。

应当理解，设备只是便携式电子设备的一个实例，该设备的组件可以具有更多或更少的组件，或具有不同的组件配置。

综上所述，本申请电子罗盘及电子设备，在电子罗盘处于静止状态时，不需要再次手动校准，从而减少了校准的时间，提高了校准的效率；另外，当电子罗盘处于运动状态时，同时使用陀螺仪数据以及磁场数据进行校准，由于陀螺仪数据能够精确的判断电子罗盘的运动轨迹，因此可以更高效的获取足够的磁场数据，因而进一步节省了校准的时间，即进一步提高了校准的效率。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电子罗盘，其特征在于，包括：

地磁传感器，用于获取电子罗盘当前的环境磁场数据；

陀螺仪，连接所述地磁传感器，用于当获取到的环境磁场数据大于预设磁场数据时进行启动；

处理单元，连接所述陀螺仪，用于根据陀螺仪获取的数据判断电子罗盘的当前状态，并当电子罗盘处于静止状态时，调用电子罗盘之前工作时校准过的磁场数据进行方向指示。

2.根据权利要求1所述的电子罗盘，其特征在于，所述地磁传感器还用于当电子罗盘处于运动状态时，获取电子罗盘在预设校准轨迹下的多个校准数据；所述处理单元还用于以所述多个校准数据校准磁场数据，并根据校准后的磁场数据进行方向指示。

3.根据权利要求2所述的电子罗盘，其特征在于，还包括用于当电子罗盘处于运动状态时进行校准提示的提示单元，所述提示单元连接所述处理单元。

4.根据权利要求3所述的电子罗盘，其特征在于，所述提示单元包括蜂鸣器或语音播放器，所述蜂鸣器用以鸣叫或所述语音播放器进行语音播报进行声音提示。

5.根据权利要求3所述的电子罗盘，其特征在于，所述提示单元包括振动器。

6.根据权利要求3所述的电子罗盘，其特征在于，所述提示单元包括闪光灯，所述闪光灯用于灯光闪烁进行提示。

7.根据权利要求3所述的电子罗盘，其特征在于，所述提示单元包括触控屏，所述触控屏以图片形式或文字形式中的一种或多种进行显示。

8.根据权利要求1所述的电子罗盘，其特征在于，所述陀螺仪还用于在当电子罗盘处于运动状态时，在预设校准轨迹下获取多个陀螺仪数据；所述地磁传感器根据所述多个陀螺仪数据获取预设数量的磁场校正数据。

9.根据权利要求1所述的电子罗盘，其特征在于，所述处理单元用于根据获取到的磁场校正数据得出固定磁场干扰矢量的大小及方向，并根据所述固定磁场干扰矢量的大小及方向校准磁场数据。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电子罗盘。