การสอบเทียบรูป Magnetometer

ในโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ใช้ 3 แกนเข็มทิศอิเล็กทรอนิกส์∞ / 8 / S เคลื่อนไหวรูปถูกนำมาใช้ในการสอบเทียบ magnetometer ดังแสดงในวิดีโอเหล่านี้

เหตุใดการเคลื่อนไหวนี้จึงเกิดขึ้นทฤษฎีคืออะไรและทุกคนสามารถให้ตัวอย่างรหัส C เพื่อนำมาใช้

คุณต้องผ่านคำถามอื่นที่คล้ายกันซึ่งมีข้อมูลเพิ่มเติม

ข้อมูลเพิ่มเติมสำหรับคำถามนี้: แพลตฟอร์ม AtMega32 8 บิตโดยใช้ AVR Studio 5

จนถึงตอนนี้ฉันได้ลองแล้ว: ฉันพยายามหารค่าเฉลี่ยด้วย 2ของค่าเวกเตอร์ของ Magnetometer เพื่อสร้างรูปร่าง การคิดอาจช่วยในการคำนวณออฟเซ็ต ฉันคิดว่าชิ้นส่วน / ด้านที่เหมือนกันสองชิ้นของรูปร่างกำลังยกเลิกสนามแม่เหล็กของโลกและให้ค่าออฟเซ็ต ฉันอาจจะผิด. แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการปรับเทียบตามรูปร่างนี่คือที่ฉันอยู่ในขณะนี้ ฉันคิดว่าการสอบเทียบใช้วิธีนี้ได้ แนวคิดคือการค้นหาว่าวิธีนี้ใช้ได้ผลหรือไม่

ตกลงรหัสที่ฉันสามารถคำนวณออฟเซ็ตและต่อมาก็แค่ลบพวกมันออกจากเวกเตอร์ Raw Magnetic 3D ฉันอาจจะผิดทั้งหมดและไม่มีคำอธิบายวิธีการทำงาน หลังจากดูวิดีโอและข้อมูลที่ถูกวางลงบนทรงกลมก็ทำให้ความคิดของฉันเร่งขึ้นและฉันก็ใช้ความคิดนั้นในรูปของสมการ B)

รหัส:

Read_accl();และRead_magnato(1);ฟังก์ชั่นการอ่านข้อมูลเซ็นเซอร์ ฉันหวังว่ารหัสจะอธิบายตนเอง หวังว่าคนฉลาดจะใช้สิ่งนี้ในวิธีที่ดีกว่ามากอย่างแน่นอน : \

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;

                } 
    }   
} 

หลังจากได้รับการชดเชยเหล่านี้ฉันใช้พวกเขาดังต่อไปนี้:

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 ;
...
}

อย่างที่ฉันพูดไป

รูปแบบที่มีรูปร่าง 8 / S ใช้สำหรับปรับเทียบมาตรวัดแม่เหล็กในโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อื่น ๆ

พื้นหลัง

Magnetometers ยุคโทรศัพท์มือถือทั่วไปวัดความแรงของสนามแม่เหล็กตามแกนสามมุมฉากเช่น:

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

ด้วยขนาดของสนามที่กำหนดโดย

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

และมุมของการหมุนจากแต่ละแกนเป็น

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

การสอบเทียบ

เนื่องจากสนาม magenetic ของโลกค่อนข้างคงที่ดังนั้นขนาดของสนามไฟฟ้าที่วัดโดยเครื่องวัดสนามแม่เหล็กจึงควรมีค่าคงที่ไม่ว่าจะมีการวางแนวของเซ็นเซอร์ก็ตาม นั่นคือถ้ามีใครจะหมุนเซ็นเซอร์ไปรอบ ๆ และพล็อต ,และในแบบ 3 มิติเส้นทางควรพล็อตพื้นผิวของทรงกลมที่มีรัศมีคงที่m y m $m_x$$m_y$$m_z$

เป็นการดีที่มันควรมีลักษณะดังนี้:

อย่างไรก็ตามเนื่องจากเอฟเฟกต์เหล็กที่แข็งและอ่อนและการบิดเบี้ยวอื่น ๆ ทำให้มันดูเหมือนทรงกลมที่ผิดรูป

นี่เป็นเพราะขนาดของสนามแม่เหล็กที่วัดโดยเซ็นเซอร์นั้นเปลี่ยนไปตามทิศทาง ผลที่ได้คือทิศทางของสนามแม่เหล็กเมื่อคำนวณตามสูตรข้างต้นแตกต่างจากทิศทางที่แท้จริง

การปรับเทียบจะต้องดำเนินการเพื่อปรับการอ่านแต่ละแกนสามแกนเพื่อให้ขนาดคงที่โดยไม่คำนึงถึงทิศทาง - คุณสามารถคิดได้เนื่องจากทรงกลมที่เสียรูปจะต้องบิดเป็นทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ LSM303เอกสารการใช้งานมีจำนวนมากคำแนะนำรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการดำเนินการนี้

แล้วรูปแบบ 8 รูปเป็นไง?

การดำเนินการส่วนที่ 8 รูปแบบ 'ร่องรอยออก' ของทรงกลมที่ผิดรูปด้านบน จากพิกัดที่ได้รับสามารถประมาณความผิดปกติของทรงกลมและค่าสัมประสิทธิ์การสอบเทียบที่ได้รับ รูปแบบที่ดีคือสิ่งที่ติดตามผ่านช่วงการจัดแนวที่ใหญ่ที่สุดและดังนั้นจึงประเมินความเบี่ยงเบนที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจากขนาดคงที่ที่แท้จริง

ในการประมาณรูปร่างของทรงกลมที่ผิดรูปสามารถใช้รูปวงรีสี่เหลี่ยมน้อยที่สุดได้ แอปพลิเคชันโน้ต LSM303 ยังมีข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งนี้

วิธีง่าย ๆ สำหรับการสอบเทียบพื้นฐาน

ตามหมายเหตุของแอพหากคุณไม่มีความผิดเพี้ยนของเหล็กทรงกลมที่มีรูปร่างผิดปกติจะไม่ถูกเอียง ดังนั้นวิธีการง่ายๆสำหรับการสอบเทียบขั้นพื้นฐานอาจเป็นไปได้:

• ค้นหาค่าสูงสุดและต่ำสุดสำหรับแต่ละแกนและรับช่วง 1/2 และจุดศูนย์

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

$z_k = \max(m_k) - r_k$

• เลื่อนและปรับขนาดการวัดแต่ละแกน

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

• คำนวณค่าเหมือนก่อนยกเว้นใช้$m_k'$

นี่เป็นพื้นฐานของรหัสที่พบที่นี่

การแก้โดยใช้กำลังสองน้อยที่สุด

รหัส MATLAB เพื่อแก้ปัญหาการใช้กำลังสองน้อยที่สุดจะแสดงด้านล่าง รหัสถือว่าตัวแปรmagที่คอลัมน์เป็นค่า 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));

ในการทำการปรับเทียบรูปที่ 8 แบบไดนามิกคุณสามารถเรียกใช้รูทีนกำลังสองน้อยที่สุดกับการอ่านใหม่ทุกครั้งและสิ้นสุดลงเมื่อออฟเซ็ตและสเกลแฟกเตอร์มีความเสถียร

สนามแม่เหล็กของโลก

หมายเหตุสนามแม่เหล็กของโลกมักไม่ขนานกับพื้นผิวและอาจมีองค์ประกอบที่มีขนาดใหญ่ลง