Магнитометр ∞ образной калибровки

В мобильных телефонах и других устройствах, использующих 3-осевой электронный компас, для калибровки магнитометра используется движение в форме ∞ / 8 / S, как показано на этих видео .

Почему выполняется это движение, какова теория, и может ли кто-нибудь привести пример кода C для его реализации?

Вы должны пройти через мой другой похожий вопрос, содержащий больше информации.

Некоторая дополнительная информация для этого конкретного вопроса: Платформа 8-битная AtMega32, с использованием AVR Studio 5.

До сих пор я пытался: я пытался разделить среднее значение на 2 вектора значений магнитометра, делающего форму. Мышление может помочь в расчете смещений. Я думаю, что две одинаковые части / стороны фигуры нейтрализуют магнитное поле Земли и выдают значения смещения. Я могу быть не прав. Но особенно для калибровки на основе формы это то, где я сейчас нахожусь. Я думаю, что калибровка работает таким образом. Идея состоит в том, чтобы выяснить, так ли это работает?

Хорошо, код, по которому я могу вычислить смещения, а затем просто вычесть их из необработанного магнитного трехмерного вектора. Я могу быть совершенно неправ и не иметь объяснения, как это работает. Просмотр видео и данных, нанесенных на сферу, как-то ускорил мою мысль, и я использовал эту мысль в форме уравнения. B)

Код:

Функции Read_accl();и Read_magnato(1);считывают данные датчика. Я надеюсь, что код не требует пояснений. Надеюсь, мудрый человек будет использовать это гораздо лучше. : \

void InfinityShapedCallibration()
{
    unsigned char ProcessStarted = 0;
    unsigned long cnt = 0; 

    while (1)
    {

            Read_accl();

            // Keep reading Acc data
            // Detect Horizontal position
            // Detect Upside down position
            // Then detect the Horizontal position again.
            // Meanwhile an infinity shaped movement will be created.
            // Sum up all the data, divide by the count, divide by 2 .
            // !We've offsets.          

                if (ProcessStarted!=3)
                {
                //
                    //USART_Transmit_String("\r");
                    //rprintfFloat(4, g_structAccelerometerData.accx_RAW);
                    //USART_Transmit_String(",");
                    //rprintfFloat(4, g_structAccelerometerData.accy_RAW);
                    //USART_Transmit_String(",");
                    //rprintfFloat(4, g_structAccelerometerData.accz_RAW);

                }


            if (
             abs( g_structAccelerometerData.accx_RAW) < 100 
            && abs(g_structAccelerometerData.accy_RAW) < 100 
            && g_structAccelerometerData.accz_RAW < -350 
            && ProcessStarted != 2 && ProcessStarted != 3 && ProcessStarted != 1 )
            {
                ProcessStarted = 1; 
            }   

            if (ProcessStarted==1)
            { 

            Read_magnato(1);

                structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_X += g_structMegnetometerData.magx_RAW;
                structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Y += g_structMegnetometerData.magy_RAW;
                structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Z += g_structMegnetometerData.magz_RAW;

                cnt++;

            }               
                if ( g_structAccelerometerData.accz_RAW > 350 
                && ProcessStarted==1)
                {
                    ProcessStarted = 2; 
                }

                if ( g_structAccelerometerData.accz_RAW < -350 
                && ProcessStarted == 2 )
                {
                    ProcessStarted=3; 
                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_X /= cnt;
                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_X /= 2;

                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Y /= cnt;
                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Y /= 2;

                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Z /= cnt;
                    structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Z /= 2;  

                    UpdateOFFSETDATAinEEPROM();  

                    break;

                } 
    }   
} 

После получения этих смещений я использовал их следующим образом:

void main()
{
...

Read_magnato(1);
        g_structMegnetometerData.magx_RAW -= structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_X ;
        g_structMegnetometerData.magy_RAW -= structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Y ;
        g_structMegnetometerData.magz_RAW -= structMagnetometerOffsetDataToEEPROM.Off_Z ;
...
}

Как я уже заметил.

8 / S-образный шаблон используется для калибровки магнитометров в мобильных телефонах и других устройствах.

Фон

Типичные магнитометры эпохи мобильных телефонов измеряют напряженность магнитного поля по трем ортогональным осям, например:

$\textbf{m} = m_x\boldsymbol{\hat{\imath}} + m_y\boldsymbol{\hat{\jmath}} + m_z\boldsymbol{\hat{k}}$

С величиной поля, заданного,

$\|\textbf{m}\| = \sqrt{m_x^2 +m_y^2 + m_z^2}$

и угол поворота от каждой оси как

$\theta_k = \cos^{-1} \frac{m_k}{ \| \textbf{m} \| }, \text{ where } k \in [x,y,z]$

калибровка

$m_x$$m_y$$m_z$

В идеале это должно выглядеть примерно так:

Однако из-за эффектов твердого и мягкого железа и других искажений он в конечном итоге выглядит как деформированная сфера:

Это связано с тем, что величина магнитного поля, измеряемая датчиком, изменяется с ориентацией. В результате направление магнитного поля при расчете по приведенным выше формулам отличается от истинного направления.

Калибровка должна быть выполнена, чтобы отрегулировать каждое из трех показаний оси так, чтобы величина была постоянной независимо от ориентации - вы можете думать об этом, как деформированная сфера должна быть деформирована в идеальную сферу. LSM303 приложение к сведению имеет много подробных инструкций о том , как выполнить это.

Так что насчет рисунка 8 !?

Выполнение рисунка 8 рисунка «отслеживает» часть деформированной сферы выше. Из полученных координат можно оценить деформацию сферы и получить калибровочные коэффициенты. Хороший паттерн - это тот, который прослеживает наибольшую дальность ориентации и поэтому оценивает наибольшее отклонение от истинной постоянной величины.

Чтобы оценить форму деформированной сферы, можно использовать эллипс фитинга наименьших квадратов . Замечание по применению LSM303 также содержит информацию об этом.

Простой метод для базовой калибровки

Согласно примечанию к приложению, если вы не предполагаете никаких искажений из мягкого железа, деформированная сфера не будет наклонена. Поэтому возможен простой метод базовой калибровки:

• Найти максимальное и минимальное значение для каждой оси, а также получить диапазон 1/2 и нулевую точку

$r_k = \tfrac{1}{2} (\max(m_k) - \min(m_k))$

$z_k = \max(m_k) - r_k$

• Сдвиньте и масштабируйте каждую ось измерения

$m_k' = \frac{m_k - z_k}{r_k}$

• $m_k'$

Это основано на коде, найденном здесь.

Решение с использованием наименьших квадратов

Код MATLAB для решения с использованием метода наименьших квадратов показан ниже. Код предполагает переменную, magгде столбцы являются значениями XYZ.

H = [mag(:,1), mag(:,2), mag(:,3), - mag(:,2).^2, - mag(:,3).^2, ones(size(mag(:,1)))];
w = mag(:,1).^2;
X = (H'*H)\H'*w;
offX = X(1)/2;
offY = X(2)/(2*X(4));
offZ = X(3)/(2*X(5));
temp = X(6) + offX^2 + X(4)*offY^2 + X(5)*offZ^2;
scaleX = sqrt(temp);
scaleY = sqrt(temp / X(4));
scaleZ= sqrt(temp / X(5));

Чтобы выполнить динамическую калибровку на рисунке 8, вы можете запускать процедуру наименьших квадратов при каждом новом чтении и завершать работу, когда смещение и масштабные коэффициенты стабилизируются.

Магнитное поле Земли

Обратите внимание, что магнитное поле Земли обычно не параллельно поверхности, и там может быть большой нисходящий компонент.