Manyetometre ∞ şekilli kalibrasyon

Cep telefonlarında ve 3 eksenli elektronik pusula kullanan diğer cihazlarda, manyetometreyi bu videolarda gösterildiği gibi kalibre etmek için ∞ / 8 / S şekilli bir hareket kullanılır .

Bu hareket neden yapılır, teori nedir ve herkes onu uygulamak için bazı örnek C kodu verebilir mi?

Daha fazla bilgi içeren başka bir benzer sorumdan geçmelisiniz.

Bu soru için bazı ek bilgiler: Platform, AVR Studio 5 kullanan 8 bitlik AtMega32'dir.

Şimdiye kadar denedim: Ortalamayı şekil veren Magnetometrenin vektör değerlerinin 2'sine bölmeyi denedim . Düşünme, ofsetlerin hesaplanmasında yardımcı olabilir. Şeklin iki özdeş bölümünün / kenarının dünyanın manyetik alanını nasıl iptal ettiğini ve ofset değerlerini verdiğini düşünüyorum. Yanlış olabilirim. Ama özellikle şekle dayalı kalibrasyon için şu anda buradayım. Kalibrasyonun bu şekilde çalıştığını düşünüyorum. Fikir, bunun bu şekilde işe yaradığını öğrenmek mi?

Ofsetleri hesaplayabileceğim kodu tamamlayın ve daha sonra sadece Ham manyetik 3B vektöründen çıkartın. Tamamen yanlış olabilirim ve nasıl çalıştığına dair bir fikrim yok. Video ve kürenin üzerine çizilen verilerden sonra, bir şekilde düşüncemi hızlandırdım ve bu düşünceyi denklem formunda kullandım. B)

Kod:

Read_accl();Ve Read_magnato(1);işlevleri sensör verileri okuyor. Umarım kod kendi kendini açıklar. Bilge ppl umut kesinlikle çok daha iyi şekillerde kullanıyor olacak. : \

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;

                } 
    }   
} 

Bu ofsetleri aldıktan sonra bunları aşağıdaki gibi kullandım:

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 ;
...
}

Bahsettiğim gibi.

8 / S şeklindeki desen, cep telefonlarındaki ve diğer cihazlardaki manyetometreleri kalibre etmek için kullanılır.

Arka fon

Tipik cep telefonu dönemi manyetometreleri üç dikey eksen boyunca manyetik alan gücünü ölçer, örneğin:

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

Tarafından verilen alanın büyüklüğü ile,

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

ve her eksenden dönme açısı

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

ayarlama

$m_x$$m_y$$m_z$

İdeal olarak şöyle görünmelidir:

Bununla birlikte, sert ve yumuşak demir etkileri ve diğer bozulmalar nedeniyle, deforme olmuş bir küreye benziyor:

Bunun nedeni, sensör tarafından ölçülen manyetik alanın büyüklüğünün oryantasyonla değişmesidir. Sonuç, yukarıdaki formüllere göre hesaplandığında manyetik alanın yönünün gerçek yönden farklı olmasıdır.

Kalibrasyon, üç eksenli okumaların her birini, büyüklük yönüne bakılmaksızın sabit olacak şekilde ayarlamak için yapılmalıdır - deforme olmuş kürenin mükemmel bir küre şeklinde bükülmesi gerektiğini düşünebilirsiniz. LSM303 uygulama notu bu nasıl gerçekleştirileceği ayrıntıları talimatlar çok vardır.

Peki ya şekil 8 modeli !?

Şekil 8 modelinin gerçekleştirilmesi, yukarıdaki deforme olmuş kürenin bir kısmını 'izler'. Elde edilen koordinatlardan, kürenin deformasyonu ve elde edilen kalibrasyon katsayıları tahmin edilebilir. İyi bir model, en büyük yönelimleri izleyen ve dolayısıyla gerçek sabit büyüklükten en büyük sapmayı tahmin eden modeldir.

Deforme olmuş kürenin şeklini tahmin etmek için, en küçük kareler elips bağlantı elemanı kullanılabilir. LSM303 uygulama notunda da bu konuda bilgi bulunur.

Temel kalibrasyon için basit bir yöntem

Uygulama notuna göre, herhangi bir yumuşak demir bozulması olmadığını varsayarsanız, deforme olmuş küre eğilmez. Bu nedenle temel bir kalibrasyon için basit bir yöntem mümkün olabilir:

• Her eksen için maksimum ve minimum değeri bulun ve 1/2 aralığı ve sıfır noktasını alın

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

$z_k = \max(m_k) - r_k$

• Her eksen ölçümünü kaydırın ve ölçeklendirin

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

• hariç değerleri daha önce olduğu gibi hesaplayın$m_k'$

Bu, burada bulunan kodu temel alır .

En küçük kareler kullanarak çözme

En küçük kareleri kullanarak çözmek için MATLAB kodu aşağıda gösterilmiştir. Kod mag, sütunların xyz değerleri olduğu bir değişkeni varsayar .

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));

Dinamik bir şekil 8 kalibrasyonu yapmak için, her yeni okumada en küçük kareler rutinini çalıştırabilir ve ofset ve ölçek faktörleri stabil hale geldiğinde sonlanabilir.

Dünya'nın Manyetik Alanı

Dünya'nın manyetik alanı genellikle yüzeye paralel değildir ve büyük bir aşağı bileşen olabilir.