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CN111505538A - 磁场方向传感器校正和计算方法、装置、存储介质及设备 - Google Patents

磁场方向传感器校正和计算方法、装置、存储介质及设备 Download PDF

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CN111505538A
CN111505538A CN202010185343.5A CN202010185343A CN111505538A CN 111505538 A CN111505538 A CN 111505538A CN 202010185343 A CN202010185343 A CN 202010185343A CN 111505538 A CN111505538 A CN 111505538A
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CN
China
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value
magnetic field
field direction
direction sensor
offset
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薛山
冯超
刁怀庆
李林旗
周赞
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Tianjin Huayu Cas Technology Co ltd
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Tianjin Huayu Cas Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种磁场方向传感器校正和计算方法、装置、存储介质及设备，属于传感器领域。该方法使磁体旋转至少一圈，并在旋转过程中读取传感器输出的X值与Y值，再通过该算法即可计算出X和Y的偏移量、振幅和相位；然后将计算出的偏移量、振幅和相位数据保存，完成校正。此后每次读取X分量和Y分量并计算磁场角度时，均通过上述保存的偏移量、振幅和相位数据计算出XM和YM，并代入角度计算公式中，即可得出准确的磁场方向。该校正方法只进入一次即可，此后均无需再次进行校正。本发明可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。

Description

磁场方向传感器校正和计算方法、装置、存储介质及设备
技术领域
本发明涉及传感器领域，特别是指一种磁场方向传感器校正和计算方法、装置、计算机可读存储介质及设备。
背景技术
随着现代工业的发展与进步，工业生产电子化、智能化、微型化也随之而来，而其中少不了各种传感器的大量应用。为了满足生产需求，传感器的检测精度得到了大幅度的提升，也对传感器的安装精度提出了更高的要求，图1表示传感器与磁体装配图。
目前市场上的磁场方向传感器大多都是通过检测磁场X轴方向和Y轴方向上的磁场分量(下简称为“X值”和“Y值”)，微控制器通过读取传感器所发出的X分量和Y分量的值，即可利用三角函数计算出磁场角度α。
Figure BDA0002413987860000011
而在目前的生产装配环节中，例如传感器芯片贴片、PCB安装以及磁体安装等环节，均会产生不同程度的误差，这是无法消除的；因此无法保证传感器的中心与磁体的中心绝对位于同一轴线上，从而出现不同程度的偏移情况。当传感器的中心和磁体的中心不在同一轴线上时，上式中X和Y的值会受到影响，最终影响磁场角度α的计算。
根据图2传感器对于磁体中心偏移距离与误差角度的仿真图可见，当偏移距离超过1mm，实际计算角度误差将超过2°，对于精确的控制系统来说，这是不可接受的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种磁场方向传感器校正和计算方法、装置、存储介质及设备，本发明可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。
本发明提供技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种磁场方向传感器校正方法，所述方法包括：
S1：使磁体旋转至少一圈，并在旋转过程中获取n组X值X1、X2…Xn和n组Y值Y1、Y2…Yn；
S2：通过式(1)和式(2)计算X值的偏移量OX和Y值的偏移量OY；
OX＝(X1+X2+…+Xn)/n ⑴
OY＝(Y1+Y2+…+Yn)/n ⑵
S3：通过式(3)和式(4)计算相邻两组之间的角度变化量Δβ和第m组的角度βm；
Δβ＝360/n ⑶
βm＝mΔβ(m＝1、2、3...n) ⑷
S4：通过式(5)～式(8)计算X值的实部Xr、X值的虚部Xi、Y值的实部Yr和Y值的虚部Yi；
Xr＝2*(X1*cosβ1+X2*cosβ2+…+Xn*cosβn)/n ⑸
Xi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑹
Yr＝2*(Y1*cosβ1+Y2*cosβ2+…+Yn*cosβn)/n ⑺
Yi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑻
S5：通过式(9)和式(10)计算X值的振幅AX和Y值的振幅AY；
Figure BDA0002413987860000021
Figure BDA0002413987860000022
S6：通过式(11)～式(13)计算X值的相位
Figure BDA0002413987860000023
Y值的相位
Figure BDA0002413987860000024
和相位差
Figure BDA0002413987860000025
Figure BDA0002413987860000031
Figure BDA0002413987860000032
Figure BDA0002413987860000033
S7：将X值的偏移量OX、Y值的偏移量OY、X值的振幅AX、Y值的振幅AY、X值的相位
Figure BDA0002413987860000034
Y值的相位
Figure BDA0002413987860000035
和相位差
Figure BDA0002413987860000036
存储。
进一步的，产品下线后第一次上电时，执行所述磁场方向传感器校正方法。
进一步的，S1中，通过外部机械力使磁体旋转至少一圈，通过微控制器采集并记录n组X值和n组Y值；S7中，OX、OY、AX、AY、
Figure BDA0002413987860000037
存储在微控制器的数据存储区中。
第二方面，本发明提供一种与第一方面的磁场方向传感器校正方法对应的磁场方向传感器校正装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于使磁体旋转至少一圈，并在旋转过程中获取n组X值X1、X2…Xn和n组Y值Y1、Y2…Yn；
第一计算模块，用于通过式(1)和式(2)计算X值的偏移量OX和Y值的偏移量OY；
OX＝(X1+X2+…+Xn)/n ⑴
OY＝(Y1+Y2+…+Yn)/n ⑵
第二计算模块，用于通过式(3)和式(4)计算相邻两组之间的角度变化量Δβ和第m组的角度βm；
Δβ＝360/n ⑶
βm＝mΔβ(m＝1、2、3...n) ⑷
第三计算模块，用于通过式(5)～式(8)计算X值的实部Xr、X值的虚部Xi、Y值的实部Yr和Y值的虚部Yi；
Xr＝2*(X1*cosβ1+X2*cosβ2+…+Xn*cosβn)/n ⑸
Xi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑹
Yr＝2*(Y1*cosβ1+Y2*cosβ2+…+Yn*cosβn)/n ⑺
Yi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑻
第四计算模块，用于通过式(9)和式(10)计算X值的振幅AX和Y值的振幅AY；
Figure BDA0002413987860000041
Figure BDA0002413987860000042
第五计算模块，用于通过式(11)～式(13)计算X值的相位
Figure BDA0002413987860000043
Y值的相位
Figure BDA0002413987860000044
和相位差
Figure BDA0002413987860000045
Figure BDA0002413987860000046
Figure BDA0002413987860000047
Figure BDA0002413987860000048
存储模块，用于将X值的偏移量OX、Y值的偏移量OY、X值的振幅AX、Y值的振幅AY、X值的相位
Figure BDA0002413987860000049
Y值的相位
Figure BDA00024139878600000410
和相位差
Figure BDA00024139878600000411
存储。
进一步的，产品下线后第一次上电时，执行所述磁场方向传感器校正装置。
进一步的，第一获取模块中，通过外部机械力使磁体旋转至少一圈，通过微控制器采集并记录n组X值和n组Y值；存储模块中，OX、OY、AX、AY、
Figure BDA00024139878600000412
存储在微控制器的数据存储区中。
第三方面，本发明提供一种用于磁场方向传感器校正的计算机可读存储介质，包括用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括第一方面所述的磁场方向传感器校正方法的步骤。
第四方面，本发明提供一种用于磁场方向传感器校正的设备，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现第一方面所述的磁场方向传感器校正方法的步骤。
第五方面，本发明提供一种磁场方向传感器计算方法，所述方法包括：
S1’：获取X值X和Y值Y；
S2’：通过式(14)和式(15)消除X和Y的偏移量，得到Xa和Ya；
Xa＝X-OX ⒁
Ya＝Y-OY ⒂
S3’：通过式(16)和式(17)消除X和Y的振幅影响，得到Xb和Yb；
Xb＝Xa/AX ⒃
Yb＝Ya/AY ⒄
S4’：通过式(18)和式(19)对X和Y进行校准，得到XM和YM；
XM＝Xb ⒅
Figure BDA0002413987860000051
S5’：通过式(20)计算得到磁场角度α；
Figure BDA0002413987860000052
其中，OX、OY、AX、AY、
Figure BDA0002413987860000053
通过第一方面所述的磁场方向传感器校正方法计算得到并存储。
第六方面，本发明提供一种与第五方面的磁场方向传感器计算方法对应的磁场方向传感器计算装置，所述装置包括：
第二获取模块，用于获取X值X和Y值Y；
第六计算模块，用于通过式(14)和式(15)消除X和Y的偏移量，得到Xa和Ya；
Xa＝X-OX ⒁
Ya＝Y-OY ⒂
第七计算模块，用于通过式(16)和式(17)消除X和Y的振幅影响，得到Xb和Yb；
Xb＝Xa/AX ⒃
Yb＝Ya/AY ⒄
第八计算模块，用于通过式(18)和式(19)对X和Y进行校准，得到XM和YM；
XM＝Xb ⒅
Figure BDA0002413987860000061
第九计算模块，用于通过式(20)计算得到磁场角度α；
Figure BDA0002413987860000062
其中，OX、OY、AX、AY、
Figure BDA0002413987860000063
通过第二方面所述的磁场方向传感器校正装置计算得到并存储。
第七方面，本发明提供一种用于磁场方向传感器计算的计算机可读存储介质，包括用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括第五方面所述的磁场方向传感器计算方法的步骤。
第八方面，本发明提供一种用于磁场方向传感器计算的设备，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现第五方面所述的磁场方向传感器计算方法的步骤。
本发明具有以下有益效果：
本发明提出了一种用于校正磁场方向传感器关于一个可旋转的磁体在不能保证装配精度的情况下，传感器的中心与可旋转磁体的中心不在同一轴线上时，会对传感器输出的X分量和Y分量产生影响，从而影响最终角度值计算的方法。
该方法使磁体旋转至少一圈，并在旋转过程中通过微控制器读取传感器输出的X分量与Y分量的值，再通过该算法即可计算出X分量和Y分量的偏移量、振幅和相位；然后将计算出的偏移量、振幅和相位数据保存至微控制器的数据存储区。这样便将传感器和磁体中心轴偏移后的偏移量、振幅和相位永久记录，完成校正。此后每次读取X分量和Y分量并计算磁场角度时，均通过上述保存的偏移量、振幅和相位数据计算出XM和YM，并代入角度计算程序中，即可得出准确的磁场方向。该校正模式只进入一次即可，此后均无需再次进行校正。
本发明的磁场方向传感器校正方法可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。
附图说明
图1为磁场传感器与磁体的装配图；
图2为传感器对于磁体中心偏移距离与误差角度的仿真图；
图3为本发明的磁场方向传感器校正方法流程图；
图4为受装配精度影响的输出曲线图；
图5为校准偏移量后的输出曲线图图；
图6为校准偏移量和振幅后的输出曲线图；
图7为校准完成后的输出曲线图；
图8为本发明的磁场方向传感器校正装置示意图；
图9为本发明的磁场方向传感器计算方法流程图；
图10为本发明的磁场方向传感器计算装置示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明实施例提供了一种磁场方向传感器校正方法，如图3所示，该方法包括：
S1：使磁体旋转至少一圈，并在旋转过程中获取n组X值X1、X2…Xn和n组Y值Y1、Y2…Yn。
本步骤中，通过外部机械力使磁体沿着同一方向旋转至少一圈，在旋转过程中，采集了n组数据，由于装配精度问题，这n组数据存在误差。图4的曲线可以很好的显示出由于装配精度问题导致的X值与Y值的输出误差，使用本发明的方法可以有效地消除这种误差。获取n组数据时，传感器与微控制器相连接，通过微控制器读取并记录传感器所发出的模拟信号或数字信号，得到n组X值和n组Y值。
S2：通过式(1)和式(2)计算X值的偏移量OX和Y值的偏移量OY。
OX＝(X1+X2+…+Xn)/n ⑴
OY＝(Y1+Y2+…+Yn)/n ⑵
本步骤通过n组X值和Y值数据计算偏移量，n组数据的平均值即为X和Y的偏移量，即式⑴和⑵。
将X值和Y值减去其偏移量，即可得到消除偏移量之后的X和Y数据，以Xa和Ya表示消除偏移量后的数据，图5所显示的曲线为Xa和Ya曲线图。与图4对比，可以看出，图5消除了偏移量OX和OY。
S3：通过式(3)和式(4)计算相邻两组之间的角度变化量Δβ和第m组的角度βm。
Δβ＝360/n ⑶
βm＝mΔβ(m＝1、2、3...n) ⑷
本步骤用于计算理想情况下的参考角度，如表达式⑶和⑷所示，其中Δβ表示理想情况下第i组和第i+1组之间的变化量，βm表示理想情况下第m组的角度。
S4：通过式(5)～式(8)计算X值的实部Xr、X值的虚部Xi、Y值的实部Yr和Y值的虚部Yi。
Xr＝2*(X1*cosβ1+X2*cosβ2+…+Xn*cosβn)/n ⑸
Xi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑹
Yr＝2*(Y1*cosβ1+Y2*cosβ2+…+Yn*cosβn)/n ⑺
Yi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑻
为了计算后续的振幅和相位，需要先计算实部和虚部，计算方式如表达式(5)～式(8)所示。
S5：通过式(9)和式(10)计算X值的振幅AX和Y值的振幅AY。
Figure BDA0002413987860000091
Figure BDA0002413987860000092
本步骤根据上述得出的实部与虚部，通过表达式⑼和⑽可计算出振幅，AX为X值振幅，AY为Y值振幅。
将Xa和Ya除以振幅，即可得到消除振幅影响后的值，即Xb和Yb，图6所显示的曲线为消除了偏移量和振幅影响后的Xb和Yb曲线。与图4、5对比，可以看出，图6消除了偏移量OX和OY，并且消除了振幅AX和AY的影响。
S6：通过式(11)～式(13)计算X值的相位
Figure BDA0002413987860000093
Y值的相位
Figure BDA0002413987860000094
和相位差
Figure BDA0002413987860000095
Figure BDA0002413987860000096
Figure BDA0002413987860000097
Figure BDA0002413987860000098
本步骤通过表达式⑾和⑿能够计算出X和Y的相位，其中
Figure BDA0002413987860000099
表示X值的相位，
Figure BDA00024139878600000910
表示Y值的相位，并通过表达式⒀可计算出相位差，即
Figure BDA00024139878600000911
S7：将X值的偏移量OX、Y值的偏移量OY、X值的振幅AX、Y值的振幅AY、X值的相位
Figure BDA00024139878600000912
Y值的相位
Figure BDA00024139878600000913
和相位差
Figure BDA00024139878600000914
存储。
本步骤将通过以上算法所计算出的OX、OY、AX、AY、
Figure BDA00024139878600000915
和
Figure BDA00024139878600000916
均保存起来，优选是保存在微控制器的数据存储区中，完成校正。磁场方向传感器在后续使用时，获取X和Y的值，因为X和Y的值存在误差，通过保存的OX、OY、AX、AY、
Figure BDA0002413987860000101
和
Figure BDA0002413987860000102
进行修正，得到修正后的X和Y，即为XM和YM。图7为最终得出的XM和YM曲线，是校正完成后的输出曲线图。与图4-6对比，可以看出，图7消除了偏移量OX和OY，消除了振幅AX和AY的影响，并且消除了相位的影响。最后，通过XM和YM即可得到修正后的磁场角度α。
本发明提出了一种用于校正磁场方向传感器关于一个可旋转的磁体在不能保证装配精度的情况下，传感器的中心与可旋转磁体的中心不在同一轴线上时，会对传感器输出的X分量和Y分量产生影响，从而影响最终角度值计算的方法。
该方法使磁体旋转至少一圈，并在旋转过程中通过微控制器读取传感器输出的X分量与Y分量的值，再通过该算法即可计算出X分量和Y分量的偏移量、振幅和相位；然后将计算出的偏移量、振幅和相位数据保存至微控制器的数据存储区。这样便将传感器和磁体中心轴偏移后的偏移量、振幅和相位永久记录，完成校正。此后每次读取X分量和Y分量并计算磁场角度时，均通过上述保存的偏移量、振幅和相位数据计算出XM和YM，并代入角度计算程序中，即可得出准确的磁场方向。该校正模式只进入一次即可，此后均无需再次进行校正。
本发明的磁场方向传感器校正方法可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。
本发明并不限制校正的时机，作为优选的示例，可以在产品下线后第一次上电时，执行磁场方向传感器校正方法。该校正方法只在产品装配完成后、第一次上电运行时进入一次即可(在工厂中由专业人员校正)，此后用户使用时均无需再次进行校正。
由上述可知，本发明提出了一种磁场方向传感器校正方法，该方法适用于传感器与磁体中心轴线偏移的情况。在设备装配完成后通过运行该校正方法，可将采集并计算后的误差数据保存到微控制器的存储区，此后每次计算磁场角度时均从存储区将误差数据取出并参与磁场角度的计算，可消除由于装配精度不足而产生的影响。
该方法不只适用于磁场方向传感器的校准，也可用于检测其他物理量角度方向且输出是其X轴和Y轴分量的传感器的校准。
实施例2：
本发明实施例提供了一种磁场方向传感器校正装置，如图8所示，该装置包括：
第一获取模块10，用于使磁体旋转至少一圈，并在旋转过程中获取n组X值X1、X2…Xn和n组Y值Y1、Y2…Yn。
第一计算模块20，用于通过式(1)和式(2)计算X值的偏移量OX和Y值的偏移量OY。
OX＝(X1+X2+…+Xn)/n ⑴
OY＝(Y1+Y2+…+Yn)/n ⑵
第二计算模块30，用于通过式(3)和式(4)计算相邻两组之间的角度变化量Δβ和第m组的角度βm。
Δβ＝360/n ⑶
βm＝mΔβ(m＝1、2、3...n) ⑷
第三计算模块40，用于通过式(5)～式(8)计算X值的实部Xr、X值的虚部Xi、Y值的实部Yr和Y值的虚部Yi。
Xr＝2*(X1*cosβ1+X2*cosβ2+…+Xn*cosβn)/n ⑸
Xi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑹
Yr＝2*(Y1*cosβ1+Y2*cosβ2+…+Yn*cosβn)/n ⑺
Yi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑻
第四计算模块50，用于通过式(9)和式(10)计算X值的振幅AX和Y值的振幅AY。
Figure BDA0002413987860000111
Figure BDA0002413987860000121
第五计算模块60，用于通过式(11)～式(13)计算X值的相位
Figure BDA0002413987860000122
Y值的相位
Figure BDA0002413987860000123
和相位差
Figure BDA0002413987860000124
Figure BDA0002413987860000125
Figure BDA0002413987860000126
Figure BDA0002413987860000127
存储模块70，用于将X值的偏移量OX、Y值的偏移量OY、X值的振幅AX、Y值的振幅AY、X值的相位
Figure BDA0002413987860000128
Y值的相位
Figure BDA0002413987860000129
和相位差
Figure BDA00024139878600001210
存储。
本发明的磁场方向传感器校正装置可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。
本发明并不限制校正的时机，作为优选的示例，可以在产品下线后第一次上电时，执行所述磁场方向传感器校正装置。
在第一获取模块中，优选通过外部机械力使磁体旋转至少一圈，通过微控制器采集并记录n组X值和n组Y值；在存储模块中，OX、OY、AX、AY、
Figure BDA00024139878600001211
优选存储在微控制器的数据存储区中。
本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例1相同，为简要描述，该装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例1中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例1中的对应过程，在此不再赘述。
实施例3：
本说明书提供的上述实施例1所述的方法可以通过计算机程序实现业务逻辑并记录在存储介质上，所述的存储介质可以计算机读取并执行，实现本说明书实施例1所描述方案的效果。因此，本发明还提供用于磁场方向传感器校正的计算机可读存储介质，包括用于存储处理器可执行指令的存储器，指令被处理器执行时实现包括实施例1的磁场方向传感器校正方法的步骤。
本发明可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。
所述存储介质可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。所述存储介质有可以包括：利用电能方式存储信息的装置如，各式存储器，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置如，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置如，CD或DVD。当然，还有其他方式的可读存储介质，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
上述所述的装置根据方法实施例1的描述还可以包括其他的实施方式。具体的实现方式可以参照相关方法实施例1的描述，在此不作一一赘述。
实施例4：
本发明还提供一种用于磁场方向传感器校正的设备，所述的设备可以为单独的计算机，也可以包括使用了本说明书的一个或多个所述方法或一个或多个实施例装置的实际操作装置等。所述用于磁场方向传感器校正的设备可以包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，处理器执行所述指令时实现上述任意一个或者多个实施例1中所述磁场方向传感器校正方法的步骤。
本发明可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。
上述所述的设备根据方法或者装置实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照相关方法实施例1的描述，在此不作一一赘述。
实施例5：
本发明实施例提供了一种磁场方向传感器计算方法，该方法是基于实施例1所述的磁场方向传感器校正方法进行的。首先通过实施例1所述的磁场方向传感器校正方法得到X值的偏移量OX、Y值的偏移量OY、X值的振幅AX、Y值的振幅AY、X值的相位
Figure BDA0002413987860000141
Y值的相位
Figure BDA0002413987860000142
和相位差
Figure BDA0002413987860000143
并存储，在进行本实施例的磁场方向传感器计算方法时，通过存储的OX、OY、AX、AY、
Figure BDA0002413987860000144
和
Figure BDA0002413987860000145
进行修正。
在一个示例中，产品下线后第一次上电后进入实施例1所述的磁场方向传感器校正方法进行校准，此后每次需要计算磁场角度时，执行本实施例的磁场方向传感器计算方法，得到计算出最终的磁场角度。
如图9所示，本实施例的磁场方向传感器计算方法包括：
S1’：获取X值X和Y值Y。
S2’：通过式(14)和式(15)消除X和Y的偏移量，得到Xa和Ya。
Xa＝X-OX ⒁
Ya＝Y-OY ⒂
偏移量OX和OY通过实施例1所述的磁场方向传感器校正方法计算得到并存储，本步骤在使用时，从存储空间中读取出即可。
将X值和Y值减去其偏移量，即可得到消除偏移量之后的X和Y数据Xa和Ya，图5所显示的曲线为Xa和Ya曲线图。与图4对比，可以看出，图5消除了偏移量OX和OY。
S3’：通过式(16)和式(17)消除X和Y的振幅影响，得到Xb和Yb。
Xb＝Xa/AX ⒃
Yb＝Ya/AY ⒄
振幅AX和AY通过实施例1所述的磁场方向传感器校正方法计算得到并存储，本步骤在使用时，从存储空间中读取出即可。
将Xa和Ya分别除以振幅AX和AY，即可得到消除振幅影响后的值，即Xb和Yb，图6所显示的曲线为消除了偏移量和振幅影响后的Xb和Yb曲线。与图4、5对比，可以看出，图6消除了偏移量OX和OY，并且消除了振幅AX和AY的影响。
S4’：通过式(18)和式(19)对X和Y进行校准，得到XM和YM。
XM＝Xb ⒅
Figure BDA0002413987860000151
本发明通过实施例1的方法，得到了X和Y的偏移值、振幅和相位，然后通过本实施例前述的步骤，即可通过表达式⒅和⒆得出最终需要的XM和YM，即XM和YM为经过校准之后的X和Y值。图7为最终得出的XM和YM曲线，与图4-6对比，可以看出，图7消除了偏移量OX和OY，消除了振幅AX和AY的影响，并且消除了相位的影响。
S5’：通过式(20)计算得到磁场角度α；
Figure BDA0002413987860000152
其中，前述的OX、OY、AX、AY、
Figure BDA0002413987860000153
通过实施例1所述的磁场方向传感器校正方法计算得到并存储。
本发明的磁场方向传感器计算方法可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。
实施例6：
本发明实施例提供了一种磁场方向传感器计算装置，如图10所示，该装置包括：
第二获取模块10’，用于获取X值X和Y值Y。
第六计算模块20’，用于通过式(14)和式(15)消除X和Y的偏移量，得到Xa和Ya。
Xa＝X-OX ⒁
Ya＝Y-OY ⒂
第七计算模块30’，用于通过式(16)和式(17)消除X和Y的振幅影响，得到Xb和Yb。
Xb＝Xa/AX ⒃
Yb＝Ya/AY ⒄
第八计算模块40’，用于通过式(18)和式(19)对X和Y进行校准，得到XM和YM；
XM＝Xb ⒅
Figure BDA0002413987860000161
第九计算模块50’，用于通过式(20)计算得到磁场角度α；
Figure BDA0002413987860000162
其中，OX、OY、AX、AY、
Figure BDA0002413987860000163
通过实施例2所述的磁场方向传感器校正装置计算得到并存储。
本发明的磁场方向传感器计算装置可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。
本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例5相同，为简要描述，该装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例5中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例5中的对应过程，在此不再赘述。
实施例7：
本说明书提供的上述实施例5所述的方法可以通过计算机程序实现业务逻辑并记录在存储介质上，所述的存储介质可以计算机读取并执行，实现本说明书实施例5所描述方案的效果。因此，本发明还提供用于磁场方向传感器计算的计算机可读存储介质，包括用于存储处理器可执行指令的存储器，指令被处理器执行时实现包括实施例5的磁场方向传感器计算方法的步骤。
本发明可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。
所述存储介质可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。所述存储介质有可以包括：利用电能方式存储信息的装置如，各式存储器，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置如，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置如，CD或DVD。当然，还有其他方式的可读存储介质，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
上述所述的装置根据方法实施例5的描述还可以包括其他的实施方式。具体的实现方式可以参照相关方法实施例5的描述，在此不作一一赘述。
实施例8：
本发明还提供一种用于磁场方向传感器计算的设备，所述的设备可以为单独的计算机，也可以包括使用了本说明书的一个或多个所述方法或一个或多个实施例装置的实际操作装置等。所述用于磁场方向传感器计算的设备可以包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，处理器执行所述指令时实现上述任意一个或者多个实施例5中所述磁场方向传感器计算的步骤。
本发明可以消除在装配过程中由于装配精度问题而产生的误差对计算磁场角度的影响。
上述所述的设备根据方法或者装置实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照相关方法实施例5的描述，在此不作一一赘述。
需要说明的是，本说明书上述所述的装置或者系统根据相关方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照方法实施例的描述，在此不作一一赘述。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类、存储介质+程序实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述并不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种磁场方向传感器校正方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：使磁体旋转至少一圈，并在旋转过程中获取n组X值X1、X2…Xn和n组Y值Y1、Y2…Yn；
S2：通过式(1)和式(2)计算X值的偏移量OX和Y值的偏移量OY；
OX＝(X1+X2+…+Xn)/n ⑴
OY＝(Y1+Y2+…+Yn)/n ⑵
S3：通过式(3)和式(4)计算相邻两组之间的角度变化量Δβ和第m组的角度βm；
Δβ＝360/n ⑶
βm＝mΔβ(m＝1、2、3...n) ⑷
S4：通过式(5)～式(8)计算X值的实部Xr、X值的虚部Xi、Y值的实部Yr和Y值的虚部Yi；
Xr＝2*(X1*cosβ1+X2*cosβ2+…+Xn*cosβn)/n ⑸
Xi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑹
Yr＝2*(Y1*cosβ1+Y2*cosβ2+…+Yn*cosβn)/n ⑺
Yi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑻
S5：通过式(9)和式(10)计算X值的振幅AX和Y值的振幅AY；
Figure FDA0002413987850000011
Figure FDA0002413987850000012
S6：通过式(11)～式(13)计算X值的相位
Figure FDA0002413987850000013
Y值的相位
Figure FDA0002413987850000014
和相位差
Figure FDA0002413987850000015
Figure FDA0002413987850000016
Figure FDA0002413987850000017
Figure FDA0002413987850000021
S7：将X值的偏移量OX、Y值的偏移量OY、X值的振幅AX、Y值的振幅AY、X值的相位
Figure FDA0002413987850000022
Y值的相位
Figure FDA0002413987850000023
和相位差
Figure FDA0002413987850000024
存储。
2.根据权利要求1所述的磁场方向传感器校正方法，其特征在于，产品下线后第一次上电时，执行所述磁场方向传感器校正方法。
3.根据权利要求2所述的磁场方向传感器校正方法，其特征在于，S1中，通过外部机械力使磁体旋转至少一圈，通过微控制器采集并记录n组X值和n组Y值；S7中，OX、OY、AX、AY、
Figure FDA0002413987850000025
存储在微控制器的数据存储区中。
4.一种磁场方向传感器校正装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于使磁体旋转至少一圈，并在旋转过程中获取n组X值X1、X2…Xn和n组Y值Y1、Y2…Yn；
第一计算模块，用于通过式(1)和式(2)计算X值的偏移量OX和Y值的偏移量OY；
OX＝(X1+X2+…+Xn)/n ⑴
OY＝(Y1+Y2+…+Yn)/n ⑵
第二计算模块，用于通过式(3)和式(4)计算相邻两组之间的角度变化量Δβ和第m组的角度βm；
Δβ＝360/n ⑶
βm＝mΔβ(m＝1、2、3...n) ⑷
第三计算模块，用于通过式(5)～式(8)计算X值的实部Xr、X值的虚部Xi、Y值的实部Yr和Y值的虚部Yi；
Xr＝2*(X1*cosβ1+X2*cosβ2+…+Xn*cosβn)/n ⑸
Xi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑹
Yr＝2*(Y1*cosβ1+Y2*cosβ2+…+Yn*cosβn)/n ⑺
Yi＝2*(X1*sinβ1+X2*sinβ2+…+Xn*sinβn)/n ⑻
第四计算模块，用于通过式(9)和式(10)计算X值的振幅AX和Y值的振幅AY；
Figure FDA0002413987850000031
Figure FDA0002413987850000032
第五计算模块，用于通过式(11)～式(13)计算X值的相位
Figure FDA0002413987850000033
Y值的相位
Figure FDA0002413987850000034
和相位差
Figure FDA0002413987850000035
Figure FDA0002413987850000036
Figure FDA0002413987850000037
Figure FDA0002413987850000038
存储模块，用于将X值的偏移量OX、Y值的偏移量OY、X值的振幅AX、Y值的振幅AY、X值的相位
Figure FDA0002413987850000039
Y值的相位
Figure FDA00024139878500000310
和相位差
Figure FDA00024139878500000311
存储。
5.一种用于磁场方向传感器校正的计算机可读存储介质，其特征在于，包括用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括权利要求1-3任一所述磁场方向传感器校正方法的步骤。
6.一种用于磁场方向传感器校正的设备，其特征在于，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1-3中任意一项所述磁场方向传感器校正方法的步骤。
7.一种磁场方向传感器计算方法，其特征在于，所述方法包括：
S1’：获取X值X和Y值Y；
S2’：通过式(14)和式(15)消除X和Y的偏移量，得到Xa和Ya；
Xa＝X-OX ⒁
Ya＝Y-OY ⒂
S3’：通过式(16)和式(17)消除X和Y的振幅影响，得到Xb和Yb；
Xb＝Xa/AX ⒃
Yb＝Ya/AY ⒄
S4’：通过式(18)和式(19)对X和Y进行校准，得到XM和YM；
XM＝Xb ⒅
Figure FDA0002413987850000041
S5’：通过式(20)计算得到磁场角度α；
Figure FDA0002413987850000042
其中，OX、OY、AX、AY、
Figure FDA0002413987850000043
通过权利要求1-3任一所述的磁场方向传感器校正方法计算得到并存储。
8.一种磁场方向传感器计算装置，其特征在于，所述装置包括：
第二获取模块，用于获取X值X和Y值Y；
第六计算模块，用于通过式(14)和式(15)消除X和Y的偏移量，得到Xa和Ya；
Xa＝X-OX ⒁
Ya＝Y-OY ⒂
第七计算模块，用于通过式(16)和式(17)消除X和Y的振幅影响，得到Xb和Yb；
Xb＝Xa/AX ⒃
Yb＝Ya/AY ⒄
第八计算模块，用于通过式(18)和式(19)对X和Y进行校准，得到XM和YM；
XM＝Xb ⒅
Figure FDA0002413987850000044
第九计算模块，用于通过式(20)计算得到磁场角度α；
Figure FDA0002413987850000045
其中，OX、OY、AX、AY、
Figure FDA0002413987850000051
通过权利要求4所述的磁场方向传感器校正装置计算得到并存储。
9.一种用于磁场方向传感器计算的计算机可读存储介质，其特征在于，包括用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括权利要求7所述磁场方向传感器计算方法的步骤。
10.一种用于磁场方向传感器计算的设备，其特征在于，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求7所述磁场方向传感器计算方法的步骤。
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