专利名称：用于自动定向识别的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的方法以及一种根据权利要求8前序部分的装置。
背景技术：
具有加速度传感器的便携式数字装置是普遍公知的。例如移动电话、便携式视频装置及照相机被装备有加速度传感器。这些加速度传感器检测移动电话或类似的便携式装置相对地球引力场的定向。在检测之后例如将在装置屏幕上的图像的显示模式从肖像模式改变为风景模式。带定向检测的装置例如由文献US 2006/0204232 Al和US 7138979公开。公知的方法具有缺点，S卩，装置的翻转导致可测量的加速度分量被减小以及对此不可能再无错误地决定图像应在肖像模式中还是风景模式中显示。在具有一个主延伸平面和两个主延伸方向或两个彼此垂直放置的主延伸轴线的装置中，翻转指的是装置绕这样的主延伸轴线转动(翻转)，该主延伸轴线平行于地表或垂直于引力矢量地延伸。所述问题的解决方案在于，如果倾翻角超过一个预定极限值，则闭锁自动的图像显示。该极限值例如可通过以下方法确定，但是该方法与比较高的时间消耗相联系。第一步骤包括求得加速度传感器的测量精度或测量误差分布。为此必需检测足够多数量的加速度传感器。这些检测是比较消耗时间的。第二步骤包括计算这样的倾翻角，加速度传感器的测量误差从该倾翻角开始是如此大的，使得不可能再无错误地区分应当使用肖像模式还是风景模式。第三步骤包括计算加速度传感器的测量误差用于计算倾翻角本身。根据在制造加速度传感器时产生的测量精度的分布，倾翻角的极限值必须预先确定得比较�。纱丝杀Ｖざ杂诖蟛糠肿爸枚栽诿挥醒〈硐允灸Ｊ降那榭鱿挛薮砦蟮卦诵�。但是这会造成后果，使得一个小的倾翻角就已经会导致，该装置不再能进行显示模式的变换。该问题可通过以下方式解决，即，加速度传感器的偏差在其制造之后被测量并补偿， 使得倾翻角的极限值可被预定为一个比较大的值。但是，这种测量和补偿方法是与高成本相关联的，使得具有这类加速度传感器的装置的制造商不能有经济意义地执行这种测量及补偿方法。附加地，当加速度传感器被安装到移动装置中时，该加速度传感器的偏差可能变化。
发明内容
根据并列权利要求的按本发明的方法和按本发明的装置与现有技术相比具有下述优点。在由最终用户使用该装置时，在加速度传感器被安装到该装置中之后才对加速度传感器的由制造及安装造成的测量精度(偏差)进行补偿。由此可优化地确定偏差，使得可用这种优化的偏差来校正被测量的加速度值并且可达到被校正的加速度值的优化精度。 长远来看，装置的效率可通过优化地求得的偏差被显著提高。此外，省去了在安装到装置中之前费事地求得偏差时出现的成本。另外，如果省略了在安装到装置中之前的费事的系列测试，则这意味着明显的时间节省。此外，在安装到装置中之后对偏差的确定由于安装造成的测量精度而大大精确于在安装之前对偏差的确定。另外，通过应用本发明方法可使用一些加速度传感器，这些加速度传感器由于高的测量精度而成本比较有利，因为这些测量精度也可通过本发明的方法来补偿。本发明有利的构型和进一步构造可由从属权利要求、以及参照附图的说明书得
出ο根据优选的进一步构造规定了，计算一个在垂直于地球引力场的力方向的第一平面与装置的屏幕平面之间的角度。此外优选地，将该角度与一个阈值比较，如果该角度未超过该阈值则产生一个闭锁信号。此外优选地，如果该闭锁信号被产生，则闭锁自动的图像定向。自动图像定向的闭锁具有优点，即阻止了例如由肖像模式到风景模式的不恰当的转换。根据另一种优选的进一步构造规定了，该阈值在求得偏差之后被减小。通过该减小有利地实现了，阈值首先被比较高地估计及在求得偏差之后被优化。如果阈值在求得偏差之后被减小，则在比较大的翻转运动时也还可实现优化的自动图像定向。根据另一种优选的进一步构造规定了，为了测量加速度值使用一个三轴加速度传感器。通过使用三轴加速度传感器使得可借助公知的传感器装置来使用根据本发明的方法。本发明的另一个主题是一个带有自动图像定向的装置。根据本发明的装置与现有技术相比具有优点，即借助该装置可应用根据本发明的方法。在由最终用户使用该装置时， 在加速度传感器被安装到装置中之后才对加速度传感器的由制造和安装造成的偏差进行补偿。由此，可实现对偏差的优化确定，使得可用这种优化的偏差校正被测量的加速度值， 并且可达到被校正的加速度值的优化精度。长远来看，装置的效率通过该优化地求得的偏差可被显著地提高。根据一种优选的进一步构造规定了，该三轴加速度传感器和计算及存储单元可制造为微机电系统(MEMS)。通过作为MEMS的制造可有利地达到，能以最小可能的空间实现三轴加速度传感器和计算及存储器单元。此外优选地，该三轴加速度传感器和该计算及存储器单元可被制造在一个唯一的衬底上。由此以有利的方式实现，减少了该三轴加速度传感器和计算及存储器单元所需要的空间。
本发明的实施例在附图中被示出并且在下述说明中被详细说明。示出了图1具有在肖像模式中的图像的根据本发明的装置的示意图，图2具有在风景模式中的图像的根据本发明的装置的第二示意图，图3根据本发明的装置的第三示意图，图4根据本发明的装置的第四示意图，图5根据本发明的方法的方框图，图6用于确定偏差的算法的示例的方框图，图7 —个记录有测得的加速度值的坐标系及图8 —个记录有被校正的加速度值的坐标系。
具体实施例方式在不同的图中，相同部件始终设有相同的参考标号并且由此通常分别仅被命名或提及一次。在图1中示出了具有一个在肖像模式中的图像101的根据本发明的装置100。该装置100相对地球引力场的定向决定了图像101是以肖像模式还是以风景模式被显示在装置100的屏幕102上。矩形的屏幕102在一个屏幕平面300中延伸并且具有两个长棱边 103和两个短棱边104。这些短棱边104平行于一个第一灵敏轴X地延伸及这些长棱边103 平行于一个垂直于第一灵敏轴X的第二灵敏轴Y地延伸。一个第三灵敏轴Z垂直于第一灵敏轴X且垂直于第二灵敏轴Y地延伸。这些灵敏轴X，Y和Z相应于一个3轴加速度传感器的灵敏轴。第一灵敏轴X和第二灵敏轴Y在屏幕平面300中延伸。第三灵敏轴Z垂直于屏幕平面300地延伸。在装置100的下部区域中示出一个键盘105。图像101在这种情况下以肖像模式示出，因为加速度传感器的第一灵敏轴X平行于地球引力场的力方向106延伸。加速度传感器平行于第一灵敏轴X测量到一个不等于零的加速度值并且不仅平行于第二灵敏轴Y而且平行于第三灵敏轴Z测量到一个为零的加速度值。在图2中示出了具有在风景模式中的图像101的根据本发明的装置100。图像101 在该情况下以风景模式示出，因为加速度传感器的第二灵敏轴Y平行于地球引力场的力方向106地延伸。加速度传感器平行于第二灵敏轴Y测量到一个不等于零的加速度值并且不仅平行于第一而且平行于第三灵敏轴X，Z测量到一个等于零的加速度值。在图3中示意性地示出了根据本发明的装置100。该图示出了在肖像模式与风景模式之间的显示模式的转换。对于肖像模式与风景模式之间的转换起决定性作用的是在地球引力场的力方向106与加速度传感器的第一轴X之间的定向角。如果在地球引力场的力方向106与加速度传感器的第一轴X之间的定向角具有一个在45°与90°之间的值，则选择肖像模式作为显示模式。另一方面，如果在地球引力场的力方向106与加速度传感器的第一轴X之间的定向角具有一个在0°与45°之间的值，则选择风景模式作为显示模式。在图4中，在侧视图中示意性示出了根据本发明的装置100。在屏幕平面300与一个垂直于地球引力场的力方向106的第一平面302之间设有一个角度301。如果该角度 301小于90°，则会造成用于测量平行于第一及第二灵敏轴X，Y的重力加速度的可测信号被减小。这些可测信号以sin(角度301)减小。如果角度301足够小，则对此不再可能无错误地决定图像应以肖像模式还是以风景模式示出，因为没有用于测量平行于第一及第二灵敏轴X，Y的重力加速度的可测信号可供使用。因此，如果角度301未超过一个预定义的阈值，也就是当装置100被很强烈地翻转时，则自动的图像定向被闭锁。当自动的图像定向被闭锁时，只要该角度小于阈值，就不再能从肖像模式转换到风景模式或从风景模式转换到肖像模式。只有当该角度大于阈值时才解锁自动的图像定向。在图5中描绘了根据本发明方法的方框图。在方框500中在空间中的多个点上测量多个加速度值。这些测量被这样长地进行，直到可计算偏差为止。在方框501中根据这些被测量的加速度值进行偏差的计算。在方框502中，这些被测量的加速度值被用计算出的偏差校正，使得这些被校正的加速度值可被用于进一步的计算。在方框503中使用这些被校正的加速度值来确定在垂直于地球引力场的力方向106的第一平面302与装置100的屏幕平面300之间的角度301。在方框504中比较角度301与阈值并且确定，该角度301是否未超过阈值。如果角度301未超过阈值，则在方框505中闭锁自动的图像定向。如果不是这样的情况，也就是说如果角度301没有未超过阈值，则自动的图像定向不被闭锁并且在方框506中进行自动的图像定向。在图6中作为方框图示出了一个用于确定被测量的加速度值的偏差的算法的示例。在第一次起动时由最终用户进行这些测量。最终用户与可移动的装置100—起运动， 并且这能够通过以下方式实现可在多个空间点上通过加速度传感器进行重力加速度的测量。每次当装置100处于静止中时，则进行对加速度分量的测量。在方框600中确定该装置100是否处于静止中或者它是否在移动。如果该装置100在静止中，则测量加速度值。此后，该装置100被最终用户运动。在方框601中确定该装置100是否处于静止中或它是否在移动。如果该装置100在静止中，则测量另外的加速度值。这些测量被这样多次进行，直到在多个不同的空间点上存在足够的加速度值，使得可实现偏差的求得。为了求得偏差，在方框602中将被测量的加速度值设置在一个坐标系604中。最终，在方框603中计算出偏差。在图7中示意性地说明了偏差的求得。在一个坐标系中记录了在X方向，Y方向及 Z方向上被测量到的加速度值。可得出这些记录的测量点的一个中心的、基本上球形的布置。该球形布置的中心点偏离坐标系的原点。该偏离表示应求得的偏差。如果借助偏差校正每个被测量到的加速度值，则该球形布置移动到坐标系的原点上，并且得到了描绘在图8 中的、在相同坐标系中的被校正的加速度值。中心点正好位于该坐标系的原点上。由此完成了偏差的求得。
权利要求
1.用于校准带有自动定向识别的装置的方法，其中，根据该装置相对地球引力场的位置选择该定向识别，其中借助于一个具有至少两个灵敏轴的传感器装置求得该装置相对地球引力场的位置，其特征在于，在第一步骤中测量加速度值，在第二步骤中借助这些加速度值求得一个偏差并且在第三步骤中根据该偏差实现对该定向识别的优化。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，计算在一个垂直于地球引力场的力方向(106) 的第一平面(302)与该装置(100)的屏幕平面(300)之间的角度(301)。
3.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，将该角度(301)与一个阈值比较。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，如果该角度(301)未超过该阈值， 则产生一个闭锁信号。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，如果产生了该闭锁信号，则自动的图像定向被闭锁。
6.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在求得该偏差之后求得一个另外的阈值，其中所述另外的阈值小于所述阈值。
7.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，为了测量加速度值使用一个三轴加速度传感器。
8.带有自动图像定向的装置，尤其是用于执行根据前述权利要求中任一项的方法，该装置具有一个三轴加速度传感器和一个计算及存储单元，其特征在于，可在多个点上测量多个被测量的加速度值，可借助多个被测量的加速度值求得一个偏差，可借助该偏差校正至少一个另外的被测量的加速度值并且可通过所述校正来求得一个被校正的加速度值。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，该三轴加速度传感器和该计算及存储单元可被制造为微机电系统(MEMS)。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于，该三轴加速度传感器和该计算及存储单元可被制造在一个唯一的衬底上。
全文摘要
本发明提出了一种用于校准带有自动定向识别的装置的方法，其中，根据该装置相对地球引力场的位置选择该定向识别，其中借助于一个具有至少两个灵敏轴的传感器装置求得该装置相对地球引力场的位置，其中，在第一步骤中测量加速度值，在第二步骤中借助这些加速度值求得一个偏差并且在第三步骤中根据该偏差实现对该定向识别的优化。
文档编号G01P21/00GK102183233SQ201110030138
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者D·席费德克尔, J·巴托洛麦奇克 申请人:罗伯特·博世有限公司
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