TW201432265A - 在世界座標系統中使用行動裝置中之加速檢測儀以估計重力向量 - Google Patents

在世界座標系統中使用行動裝置中之加速檢測儀以估計重力向量 Download PDF

Info

Publication number
TW201432265A
TW201432265A TW102138546A TW102138546A TW201432265A TW 201432265 A TW201432265 A TW 201432265A TW 102138546 A TW102138546 A TW 102138546A TW 102138546 A TW102138546 A TW 102138546A TW 201432265 A TW201432265 A TW 201432265A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
mobile device
coordinate system
target plane
acceleration detector
measurements
Prior art date
Application number
TW102138546A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI546540B (zh
Inventor
Arvind Ramanandan
Mahesh Ramachandran
Christopher Brunner
Murali Ramaswamy Chari
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of TW201432265A publication Critical patent/TW201432265A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI546540B publication Critical patent/TWI546540B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1684—Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675
    • G06F1/1694—Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675 the I/O peripheral being a single or a set of motion sensors for pointer control or gesture input obtained by sensing movements of the portable computer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Telephone Function (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)

Abstract

一種位於一行動裝置內之加速檢測儀用以估計一世界座標系統中的一目標平面上之一重力向量。該加速檢測儀進行多個量測，每一量測係在該行動裝置靜止地固持於該目標平面上且該行動裝置之一表面面向該目標平面之一平坦部分並接觸該平坦部分時進行。計算該等量測之一平均值。自該行動裝置中之一記憶體擷取一加速檢測儀座標系統與一行動裝置之座標系統之間的一旋轉變換，其中該行動裝置之座標系統與該行動裝置之該表面對準。將該旋轉變換應用於該等經平均化之量測，以獲得藉由該目標平面界定之一世界座標系統中的一所估計之重力向量。

Description

在世界座標系統中使用行動裝置中之加速檢測儀以估計重力向量
本文中揭示之標的物大體係關於用於量測重力向量之加速檢測儀的使用。
加速檢測儀(亦被稱作運動感測器)量測固有加速度，固有加速度為該加速檢測儀相對於自由下落(或慣性)經歷之加速度。固有加速度與駐留於加速檢測儀之參考座標系中的質量塊(proof mass)所經歷之重量現象相關聯。加速檢測儀量測每單位質量塊之重量--亦被稱為比力(specific force)或重力之量。在概念上，加速檢測儀表現為阻尼質塊彈簧。當加速檢測儀經歷加速度時，質量塊之位置相對於座標系移位。量測位移以判定加速度。
迴轉儀(亦被稱作旋轉感測器)量測慣性參考座標系中的系統之角速度。藉由將慣性參考座標系中的系統之原始定向用作初始條件且對角速度求積分，可得知系統之當前定向。在概念上，迴轉儀為基於角動量守恆原理維持其定向之轉動轉子。此現象可用於在諸如飛機及太空飛行器中之羅盤及穩定器之許多應用中量測及維持定向。
加速檢測儀及迴轉儀已併入至多種消費型電子裝置中。加速檢測儀及迴轉儀之整合允許更準確且穩健的擴增實境(AR)應用、同時定 位與繪製地圖(SLAM)應用、電腦視覺應用、導航應用、穩定性控制應用，及廣泛範圍之其他應用。
對於上文提及之應用中的許多應用，例如，對於AR及電腦視覺應用，假定中之一者為：得知目標座標系統中之重力向量。目標座標系統之一實例為將顯示AR目標之座標系統。然而，此重力向量實際上大體未知，且大體上回應於來自諸如AR或SLAM應用之應用的請求而進行量測。對量測之準確性要求相當高(例如，小於一度)；否則，量測將不合用。較高準確性將導致較佳執行應用或要求更高之使用狀況。用於量測目標座標系統中之重力向量的現有加速檢測儀輔助技術通常歸因於多個變換步驟(每一步驟可引入誤差)中之誤差累積而具有低準確性。
一種位於一行動裝置內之加速檢測儀用以估計一世界座標系統中的一目標平面上之一重力向量。在一實施例中，該行動裝置之一處理器自該加速檢測儀接收複數個量測。該等量測中之每一者係在該行動裝置靜止地固持於該目標平面上且該行動裝置之一表面面向該目標平面之一平坦部分並接觸該平坦部分時進行。該處理器計算該等量測之一平均值，且自該行動裝置中之一記憶體擷取一加速檢測儀座標系統與一裝置座標系統之間的一旋轉變換，其中該裝置座標系統與該行動裝置之該表面對準。將該旋轉變換應用於該等經平均化之量測，以獲得藉由該目標平面界定之一世界座標系統中的一所估計之重力向量。
在另一實施例中，一種行動裝置包含：一加速檢測儀；一記憶體，其儲存該加速檢測儀之一座標系統與該行動裝置之一座標系統之間的一旋轉變換；及一處理器，其耦接至該記憶體及該加速檢測儀。該處理器經組態以：自該加速檢測儀接收複數個量測，該等量測中之 每一者係在該行動裝置靜止地固持於一目標平面上且該行動裝置之一表面面向該目標平面之一平坦部分並接觸該平坦部分時進行；計算該等量測之一平均值；自該記憶體擷取該旋轉變換，其中該行動裝置之該座標系統與該行動裝置之該表面對準；及將該旋轉變換應用於該平均值以獲得藉由該目標平面界定之一世界座標系統中的一所估計之重力向量。
在另一實施例中，一種電腦程式產品包含一電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體包含用於進行以下操作之程式碼：自一加速檢測儀接收複數個量測，該等量測中之每一者係在該行動裝置靜止地固持於一目標平面上且該行動裝置之一表面面向該目標平面之一平坦部分並接觸該平坦部分時進行；計算該等量測之一平均值；自該行動裝置中之一記憶體擷取該加速檢測儀之一座標系統與該行動裝置之一座標系統之間的一旋轉變換，其中該行動裝置之該座標系統與該行動裝置之該表面對準；及將該旋轉變換應用於該平均值以獲得藉由該目標平面界定之一世界座標系統中的一所估計之重力向量。
在又一實施例中，一種行動裝置包含：用於自一加速檢測儀接收複數個量測之構件，該等量測中之每一者係在該行動裝置靜止地固持於一目標平面上且該行動裝置之一表面面向該目標平面之一平坦部分並接觸該平坦部分時進行；用於計算該等量測之一平均值的構件；用於自該行動裝置中之一記憶體擷取該加速檢測儀之一座標系統與該行動裝置之一座標系統之間的一旋轉變換的構件，其中該行動裝置之該座標系統與該行動裝置之該表面對準；及用於將該旋轉變換應用於該平均值以獲得藉由該目標平面界定之一世界座標系統中的一所估計之重力向量的構件。
100‧‧‧行動裝置
110‧‧‧處理器
115‧‧‧轉換引擎
120‧‧‧記憶體
121‧‧‧裝置設定檔
130‧‧‧加速檢測儀
140‧‧‧迴轉儀
160‧‧‧介面
170‧‧‧座標表面
175‧‧‧平坦表面
180‧‧‧目標平面
182‧‧‧裝置座標系統
183‧‧‧加速檢測儀座標系統
210‧‧‧目標平面
220‧‧‧目標平面
230‧‧‧目標平面
240‧‧‧目標平面
400‧‧‧用於估計重力向量之方法
圖1為可實踐本發明之實施例的行動裝置之方塊圖。
圖2A及圖2B說明圖1之行動裝置之側視剖面的實例。
圖3A、圖3B、圖3C及圖3D說明估計重力向量所相對於的目標平面之實例。
圖4為說明根據一實施例的用於在世界座標系統中使用行動裝置內之加速檢測儀估計重力向量之方法的流程圖。
詞「例示性」或「實例」在本文中用以意謂「用作實例、例子，或說明」。本文中描述為「例示性」或描述為「實例」之任何態樣或實施例不必解釋為相比其他態樣或實施例較佳或有利的。
本發明之實施例提供一種用於使用諸如行動電話之行動裝置中的加速檢測儀估計相對於目標平面之重力向量的方法。對於AR應用，目標平面為將顯示AR目標之特徵平面。目標平面可具有任何定向；例如，目標平面可與水平軸線對準，與垂直軸線對準，或相對於水平軸線或垂直軸線傾斜。此目標平面界定用於AR應用之世界座標系統。行動裝置可用作用於估計或量測世界座標系統中之重力向量的便利工具。應瞭解，本文中描述之估計技術不限於AR應用；其適用於目標平面可為一特定平面的廣泛範圍之應用，相對於該特定平面之重力向量係未知的且需要加以量測。
如本文中使用之術語「世界座標系統」、「追蹤座標系統」或「目標座標系統」係指具有藉由目標平面界定之2-D座標平面的座標系統。亦即，世界座標系統之x-y(或x-z或y-z)座標平面平行於目標平面。術語「加速檢測儀座標系統」係指行動裝置內的加速檢測儀之座標系統。術語「裝置座標系統」或「表面座標系統」係指具有藉由行動裝置之一表面界定之2-D座標平面的座標系統。在一實施例中，行動裝置可具有藉由行動裝置之一表面(前表面或後表面)界定的僅一個裝置座標系統。此表面被稱作行動裝置之「座標表面」。對於前表面 平行於後表面之行動裝置，該行動裝置之前表面與後表面兩者可為座標表面。若行動裝置之前表面並非平行於後表面，則僅行動裝置之界定裝置座標系統之一表面(前表面或後表面)為座標表面。在另一實施例中，行動裝置可具有兩個裝置座標系統；一裝置座標系統係藉由前表面界定，且另一裝置座標系統係藉由後表面界定。行動裝置可選擇前表面或後表面作為座標表面。在一實施例中，行動裝置可經組態以自記憶體擷取兩個旋轉變換中之一者，以用於與前表面或後表面對準，其中該兩個旋轉變換包括加速檢測儀之座標系統與行動裝置之前表面之間的第一變換，及加速檢測儀之座標系統與行動裝置之後表面之間的第二變換。
在一實施例中，使用者將行動裝置之座標表面穩固地置放於目標平面上，使得座標表面平行於目標平面。在行動裝置經穩固地置放且無運動時，該行動裝置內之加速檢測儀進行一或多個量測。每一量測為加速檢測儀座標系統中的一所量測之重力向量。若已知裝置座標系統與加速檢測儀座標系統之間的旋轉變換，則行動裝置中之轉換引擎可將重力量測自加速檢測儀座標系統轉換成裝置座標系統。因為行動裝置之座標表面平行於目標平面，所以裝置座標系統中之重力量測與世界座標系統中之重力量測相同。可在時間視窗內將重力量測平均化，以獲得世界座標系統中的相對於目標平面之重力向量的準確估計。
在世界座標系統中量測之重力向量可用於AR、SLAM及各種其他應用。在一實施例中，加速檢測儀係在工廠加以校準，使得加速檢測儀之座標系統與行動裝置之表面對準。亦可使用其他校準技術，諸如使用者執行之校準。對準結果為旋轉變換，其可儲存於行動裝置之記憶體中。因此，可將行動裝置對準(校準)一次，且可將對準結果用於後續量測。
圖1為說明可實踐本發明之實施例之系統的方塊圖。該系統可為行動裝置100，其可包括處理器110、記憶體120、介面160，及諸如加速檢測儀130及迴轉儀140之一或多個感測器。在一實施例中，行動裝置100可包括加速檢測儀130與迴轉儀140兩者；在一替代性實施例中，行動裝置100可僅包括加速檢測儀130。應瞭解，行動裝置100亦可包括顯示裝置、使用者介面(例如，鍵盤、觸控式螢幕等)、電力裝置(例如，電池)，以及通常與行動通信裝置相關聯之其他組件。舉例而言，介面160可為經由無線鏈路將無線信號傳輸至無線網路/自無線網路接收無線信號之無線收發器，或可為用於直接連接至網路(例如，網際網路)之有線介面。因此，行動裝置100可為：行動電話(例如，蜂巢式電話、智慧型電話等)、個人數位助理、行動電腦、平板電腦、個人電腦、膝上型電腦、電子閱讀器，或具有運動感測及/或旋轉感測能力的任何類型之行動裝置。
在一實施例中，處理器110可包括轉換引擎115，該轉換引擎可實施於硬體、韌體、軟體或以上各者中之任一者之組合中。在一實施例中，處理器110可為經組態以執行用於執行轉換引擎115之操作之指令的通用處理器或專用處理器，其自記憶體120擷取所儲存之旋轉變換，其中該旋轉變換將加速檢測儀座標系統中之加速度量測變換成裝置座標系統中之對應向量。轉換引擎115可將旋轉變換應用於加速檢測儀量測，以在下文將描述之程序中計算世界座標系統中之重力向量。
記憶體120可耦接至處理器110，以儲存用於由處理器110執行之指令。記憶體120可儲存裝置設定檔121，其包括加速檢測儀座標系統與裝置座標系統之間的旋轉變換。在行動裝置100可選擇其表面中之一者作為座標表面之實施例中，記憶體120可儲存一個以上旋轉變換；例如，一旋轉變換用於前表面，且另一旋轉變換用於後表面。根 發明之實施例，行動裝置之裝置設定檔121可儲存旋轉變換與其他感測器校準參數，諸如量測尺度、感測器之串擾及感測器與相機之間的對準、行動裝置上之感測器偏差(若存在的話)。
應瞭解，如下文中將描述的本發明之實施例可結合由行動裝置100之處理器110及/或行動裝置100之其他電路及/或其他裝置執行指令來實施。特定言之，行動裝置100之電路(包括但不限於處理器110)可在程式、常式或指令之執行的控制下操作，以執行根據本發明之實施例的方法或程序。舉例而言，此程式可實施於韌體或軟體中(例如，儲存於記憶體120及/或其他位置中)，且可由諸如處理器110之處理器及/或行動裝置100之其他電路來實施。另外，應瞭解，術語「處理器」、「微處理器」、「電路」、「控制器」等係指能夠執行邏輯、命令、指令、軟體、韌體、功能性及其類似者的任何類型之邏輯或電路。
圖2A說明根據一實施例之行動裝置100的側視剖面。如圖2A中所檢視，行動裝置100具有頂表面及底表面，其中底表面可為行動裝置100之前側或後側。圖2A展示裝置座標系統182具有平行於底表面之x-y座標平面。因而，底表面為行動裝置100之座標表面170，其為裝置座標系統182與之對準的表面。此座標表面170欲置放於界定世界座標系統之目標平面180上。
圖2B說明根據另一實施例之行動裝置100的側視剖面。如圖2B中所檢視，行動裝置100具有凹底表面，其中該凹底表面可為行動裝置100之前側或後側。該凹底表面之凸包界定平坦表面175。圖2B展示裝置座標系統182之x-y座標平面平行於平坦表面175。因而，平坦表面175為行動裝置100之座標表面，其為裝置座標系統182與之對準的表面。此座標表面欲置放於界定世界座標系統之目標平面180上。
在行動裝置100可選擇其前表面或後表面作為座標表面之實施例中，該選擇係基於行動裝置100之哪個表面經置放且與目標平面180接 觸。裝置座標系統182係基於該選擇而界定。一旦作出選擇，行動裝置100便可擷取用於裝置座標系統182之對應旋轉變換。
加速檢測儀130在其靜止時量測重力向量。加速檢測儀座標系統183為所有加速檢測儀量測所位於之座標系統。加速檢測儀座標系統183不必與裝置座標系統182對準。當表面座標系統182之x-y平面未與加速檢測儀座標系統183之ax-ay平面對準時，加速檢測儀座標系統183與裝置座標系統182未對準。本文中描述之未對準為旋轉未對準。此旋轉未對準可由製造行動裝置100之工廠來校準，或由執行使用者校準程序之使用者來校準。校準結果為儲存於圖1之記憶體120中的旋轉變換。在一實施例中，旋轉變換呈旋轉矩陣之形式。旋轉變換將加速檢測儀量測自加速檢測儀座標系統183變換成裝置座標系統182。若加速檢測儀座標系統183與裝置座標系統182對準，則旋轉矩陣為單位矩陣，且不必進行變換。
重力向量g(其等於在海平面下量測之9.81m/s2)筆直向下指向地心。重力向量g可藉由具有筆直向下指向地心之z軸的座標系統中的[0,0,9.81]表示。由加速檢測儀130量測之重力向量為g'，其具有與重力向量g相同之向量長度(在海平面下量測之9.81m/s2)，但歸因於加速檢測儀130之定向及校準誤差而可為g之旋轉版本。舉例而言，所量測之重力向量g'可為加速檢測儀座標系統183中之[5,2.69,8]。若加速檢測儀座標系統183與裝置座標系統182對準，則裝置座標系統182中之重力向量將亦為g'。然而，當加速檢測儀座標系統183與裝置座標系統182未對準時，裝置座標系統182中之重力向量g"在3-D歐幾里德座標系中進一步自g'旋轉達一角度。儲存於行動裝置100中之旋轉變換為自g'至g"之變換。若所量測重力向量之長度大於9.81，則重力量測中存在偏差。用於將偏差自重力量測移除之技術包括擴展卡爾曼濾波，其在偏差量小時產生準確結果(例如，+/- 3度內，因為正弦及餘弦可 藉由彼區中之直線來近似)。亦可使用替代性濾波技術。
圖3A至圖3D說明具有不同定向之目標平面210-240的實例，不同定向諸如相對於水平軸線傾斜(圖3A及圖3B)、垂直定向(圖3C)及水平定向(圖3D)。每一目標平面210-240具有面向行動裝置100之平坦表面，或面向行動裝置100之表面的至少一部分為平坦的。為估計相對於目標平面210-240之重力向量，使用者可將行動裝置100穩固地固持於目標平面之平坦表面上，而無運動。加速檢測儀130接著可在行動裝置100靜止且無運動時進行量測。行動裝置100之面向目標平面210-240的表面為其座標表面(例如，圖2A及圖2B之表面170或175)；亦即，行動裝置之與裝置座標系統182對準的表面。當加速檢測儀130進行量測時，此座標表面(170或175)經固持為平行於目標平面210-240之平坦表面。
圖4說明用於估計重力向量之方法400的實施例。在一實施例中，方法400係由行動裝置(諸如，圖1A之處理器110)使用加速檢測儀130之量測執行。在一實施例中，方法400可藉由硬體、軟體、韌體或以上各者中之任一者之組合來執行。
在一實施例中，行動裝置之處理器自位於該行動裝置內之加速檢測儀接收複數個量測(區塊401)。該等量測中之每一者係在該行動裝置靜止地固持於該目標平面上且該行動裝置之一表面面向該目標平面之一平坦部分並接觸該平坦部分時得到。該處理器計算該等量測之一平均值(區塊402)，且自該行動裝置中之一記憶體擷取一加速檢測儀座標系統與一裝置座標系統之間的一旋轉變換(區塊403)，其中該裝置座標系統與該行動裝置之該表面對準。將加速檢測儀偏差(若存在的話)自該等量測之該平均值移除。將該旋轉變換應用於該等經平均化之量測(其中已移除偏差)，以獲得藉由該目標平面界定之一世界座標系統中的一所估計之重力向量(區塊404)。
在一實施例中，行動裝置100可執行提示使用者將裝置置放於目標平面上以便開始相對於目標平面之重力向量之估計的應用程式。該應用程式可包括在接收到來自使用者之觸發後及/或在加速檢測儀130感測到裝置靜止時，指導加速檢測儀130進行多個量測的指令。在根據方法400將旋轉變換應用於量測之後，該應用程式可使用世界座標系統中的所估計之重力向量來計算用於AR、SLAM應用程式或其他目的之額外參數，諸如加速檢測儀(及迴轉儀)輔助之AR、SLAM中之地圖構建、SLAM中之動態物件處置、將SLAM地圖與水平座標系統對準，及其類似者。
舉例而言，當使用者想要相對於世界(亦即，目標平面)定位行動裝置100時，行動裝置100可計算之一額外參數為世界座標系統中的行動裝置100之位置向量。該位置向量指示行動裝置100距世界座標系統之原點的距離，及行動裝置100正移動之方向。可使用加速檢測儀130在行動裝置100正移動時計算位置向量。可藉由自加速檢測儀130所量測之重力向量減去相對於目標平面之重力向量，來自加速檢測儀量測提取世界座標系統中的行動裝置100之加速度。可藉由在時間上對加速度求積分而獲得行動裝置100之速度，且可藉由在時間上對速度求積分而獲得行動裝置100之位置向量。可藉由行動裝置100內之迴轉儀140來量測行動裝置100之定向，迴轉儀140追蹤行動裝置100之角旋轉。
應瞭解，當上文描述之行動裝置100為無線行動裝置時，該行動裝置可經由一或多個無線通信鏈路經由基於或以其他方式支援任何合適之無線通信技術之無線網路通信。舉例而言，在一些態樣中，計算裝置或伺服器可與包括無線網路之一網路相關聯。在一些態樣中，網路可包含人體區域網路或個人區域網路(例如，超寬頻網路)。在一些態樣中，該網路可包含區域網路或廣域網路。無線裝置可支援或以其 他方式使用多種無線通信技術、協定或標準(諸如，CDMA、TDMA、OFDM、OFDMA、WiMAX及Wi-Fi)中之一或多者。類似地，無線裝置可支援或以其他方式使用多種對應調變或多工方案中之一或多者。無線裝置可因此包括適當組件(例如，空中介面)以使用上述或其他無線通信技術建立一或多個無線通信鏈路並經由該一或多個無線通信鏈路通信。舉例而言，一裝置可包含具有相關聯之傳輸器組件及接收器組件(例如，傳輸器及接收器)之無線收發器，相關聯之傳輸器組件及接收器組件可包括促進經由無線媒體之通信的各種組件(例如，信號產生器及信號處理器)。如所熟知的，行動無線裝置可因此以無線方式與其他行動裝置、蜂巢式電話、其他有線及無線電腦、網際網路網站等通信。
本文所描述之技術可用於各種無線通信系統，諸如，分碼多重存取(CDMA)、分時多重存取(TDMA)、分頻多重存取(FDMA)、正交分頻多重存取(OFDMA)、單載波FDMA(SC-FDMA)及其他系統。常常可互換地使用術語「系統」及「網路」。CDMA系統可實施諸如通用陸地無線電存取(UTRA)、CDMA2000等之無線電技術。UTRA包括寬頻CDMA(W-CDMA)及CDMA之其他變體。CDMA2000涵蓋臨時標準(IS)-2000、IS-95及IS-856標準。TDMA系統可實施諸如全球行動通信系統(GSM)之無線電技術。OFDMA系統可實施諸如以下各者之無線電技術：演進型通用陸地無線電存取(演進型UTRA或E-UTRA)、超行動寬頻(UMB)、電子電機工程師協會(IEEE)802.11(WiFi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、Flash-OFDM.RTM.等。通用陸地無線電存取(UTRA)及E-UTRA為通用行動電信系統(UMTS)之部分。3GPP長期演變(LTE)為使用E-UTRA之UMTS之即將到來的版本，其在下行鏈路上使用OFDMA且在上行鏈路上使用SC-FDMA。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE及GSM描述於來自名為「第三代合作夥伴計劃」 (3GPP)之組織的文件中。CDMA2000及UMB描述於來自名為「第三代合作夥伴計劃2」(3GPP2)之組織的文件中。
本文中描述之技術可併入於多種行動設備(例如，裝置)中(例如，實施於多種行動設備內或藉由多種行動設備執行)。舉例而言，本文中教示之一或多個態樣可併入於以下各者中：電話(例如，蜂巢式電話)、個人資料助理(「PDA」)、平板電腦、行動電腦、膝上型電腦、平板電腦、娛樂裝置(例如，音樂或視訊裝置)、耳機(例如，頭戴式耳機、聽筒等)、醫療裝置(例如，生物測定感測器、心率監視器、計步器、EKG裝置等)、使用者I/O裝置、銷售點裝置、娛樂裝置，或任何其他合適裝置。此等裝置可具有不同的功率及資料要求。
熟習此項技術者將理解，可使用多種不同技藝及技術中之任一者來表示資訊及信號。舉例而言，可藉由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子或其任何組合來表示可貫穿上述描述引用之資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及碼片。
熟習此項技術者將進一步瞭解，結合本文中所揭示之實施例而描述之各種說明性邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為了清楚地說明硬體與軟體之此可互換性，上文已大體上在功能性方面描述了各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟。此功能性實施為硬體抑或軟體取決於特定應用及強加於整個系統之設計約束。熟習此項技術者可針對每一特定應用以變化之方式實施所描述之功能性，但不應將此等實施決策解釋為導致偏離本發明之範疇。
結合本文中所揭示之實施例而描述之各種說明性邏輯區塊、模組及電路可藉由以下各者來實施或執行：通用處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其經設 計以執行本文中所描述之功能的任何組合。通用處理器可為微處理器，但在替代例中，處理器可為任何習知之處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算裝置之組合，例如，DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器，或任何其他此組態。
結合本文中所揭示之實施例而描述之方法或演算法的步驟可直接體現於硬體中、由處理器執行之軟體模組中，或該兩者之組合中。軟體模組可駐留於RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器、硬碟、抽取式磁碟、CD-ROM或此項技術中已知的任何其他形式之儲存媒體中。例示性儲存媒體耦接至處理器，使得處理器可自儲存媒體讀取資訊及將資訊寫入至儲存媒體。在替代例中，儲存媒體可與處理器成一體式。處理器及儲存媒體可駐留於ASIC中。ASIC可駐留於使用者終端機中。在替代例中，處理器及儲存媒體可作為離散組件而駐留於使用者終端機中。
在一或多個例示性實施例中，可以硬體、軟體、韌體或其任何組合來實施所描述之功能。若作為電腦程式產品而以軟體來實施，則該等功能可作為一或多個指令或程式碼而儲存於電腦可讀媒體上或經由電腦可讀媒體予以傳輸。電腦可讀媒體包括電腦儲存媒體及通信媒體兩者，通信媒體包括促進電腦程式自一處至另一處之傳送的任何媒體。儲存媒體可為可由電腦存取之任何可用媒體。以實例說明且並非限制，此等電腦可讀媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置，或可用以載運或儲存呈指令或資料結構之形式之所要程式碼並可由電腦存取的任何其他媒體。又，將任何連接恰當地稱為電腦可讀媒體。舉例而言，若使用同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、數位用戶線(DSL)或無線技術(諸如，紅外線、無線電及微波)自網站、伺服器或其他遠端源傳輸軟 體，則同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、DSL或無線技術(諸如，紅外線、無線電及微波)包括於媒體之定義中。如本文中所使用，磁碟及光碟包括緊密光碟(CD)、雷射光碟、光學光碟、數位影音光碟(DVD)、軟碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式再生資料，而光碟藉由雷射以光學方式再生資料。以上各者之組合亦應包括於電腦可讀媒體之範疇內。
提供所揭示之實施例之先前描述以使得熟習此項技術者能夠製作或使用本發明。熟習此項技術者將容易顯而易見對此等實施例之各種修改，且在不偏離本發明之精神或範疇的情況下可將本文中界定之一般原理應用於其他實施例。因此，本發明不意欲限於本文中所展示之實施例，而應符合與本文中所揭示之原理及新穎特徵相一致的最廣範疇。
400‧‧‧用於估計重力向量之方法

Claims (38)

  1. 一種用於使用位於一行動裝置內之一加速檢測儀估計一目標平面上之一重力向量的方法，其包含：由該行動裝置之一處理器自該加速檢測儀接收複數個量測，該等量測中之每一者係在該行動裝置靜止地固持於該目標平面上且該行動裝置之一表面面向該目標平面之一平坦部分並接觸該平坦部分時進行；計算該等量測之一平均值；自該行動裝置中之一記憶體擷取該加速檢測儀之一座標系統與該行動裝置之一座標系統之間的一旋轉變換，其中該行動裝置之該座標系統與該行動裝置之該表面對準；及將該旋轉變換應用於該平均值以獲得藉由該目標平面界定之一世界座標系統中的一所估計之重力向量。
  2. 如請求項1之方法，其中該旋轉變換係由製造該行動裝置之一工廠或由該行動裝置之一使用者來校準。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包含：將該加速檢測儀之一偏差自該等量測之該平均值移除。
  4. 如請求項1之方法，其中該旋轉變換為加速檢測儀軸線與該行動裝置之該表面之間的一旋轉矩陣。
  5. 如請求項1之方法，其中該目標平面相對於一水平軸線傾斜。
  6. 如請求項1之方法，其中該目標平面與一水平軸線或一垂直軸線對準。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包含：提示該行動裝置之一使用者開始相對於該目標平面之該重力向量的估計；及 回應於來自該使用者之一觸發且在偵測到該行動裝置無運動後，開始由該加速檢測儀進行之該等量測。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包含：基於該行動裝置之一前表面及一後表面中哪一者經置放且接觸該目標平面，選擇該前表面或該後表面作為界定該行動裝置之該座標系統的該表面。
  9. 如請求項8之方法，其中選擇進一步包含：自該行動裝置之該記憶體擷取旋轉變換中之一者，其中該記憶體中之該等旋轉變換包括：該加速檢測儀之該座標系統與該行動裝置之該前表面之間的一第一變換，及該加速檢測儀之該座標系統與該行動裝置之該後表面之間的一第二變換。
  10. 一種行動裝置，其包含：一加速檢測儀；一記憶體，其儲存該加速檢測儀之一座標系統與該行動裝置之一座標系統之間的一旋轉變換；及一處理器，其耦接至該記憶體及該加速檢測儀，該處理器經組態以：自該加速檢測儀接收複數個量測，該等量測中之每一者係在該行動裝置靜止地固持於一目標平面上且該行動裝置之一表面面向該目標平面之一平坦部分並接觸該平坦部分時進行；計算該等量測之一平均值；自該記憶體擷取該旋轉變換，其中該行動裝置之該座標系統與該行動裝置之該表面對準；及將該旋轉變換應用於該平均值以獲得藉由該目標平面界定之一世界座標系統中的一所估計之重力向量。
  11. 如請求項10之行動裝置，其中該旋轉變換係由製造該行動裝置之一工廠或該行動裝置之一使用者來校準。
  12. 如請求項10之行動裝置，其中該處理器經進一步組態以：將該加速檢測儀之一偏差自該等量測之該平均值移除。
  13. 如請求項10之行動裝置，其中該旋轉變換為加速檢測儀軸線與該行動裝置之該表面之間的一旋轉矩陣。
  14. 如請求項10之行動裝置，其中該行動裝置為一行動電話。
  15. 如請求項10之行動裝置，其中該行動裝置之該表面為平坦的或凹的。
  16. 如請求項10之行動裝置，其中該處理器經進一步組態以：提示該行動裝置之一使用者開始相對於該目標平面之該重力向量的估計；及回應於來自該使用者之一觸發且在偵測到該行動裝置無運動後，開始該加速檢測儀之該等量測。
  17. 如請求項10之行動裝置，其中該處理器經進一步組態以：基於該行動裝置之一前表面及一後表面中哪一者經置放且接觸該目標平面，選擇該前表面或該後表面作為界定該行動裝置之該座標系統的該表面。
  18. 如請求項17之行動裝置，其中該記憶體儲存包括以下各者之旋轉變換：該加速檢測儀之該座標系統與該行動裝置之該前表面之間的一第一變換，及該加速檢測儀之該座標系統與該行動裝置之該後表面之間的一第二變換，且其中該處理器經組態以自該行動裝置之該記憶體擷取該等旋轉變換中之一者。
  19. 一種電腦程式產品，其包含：一電腦可讀媒體，其包含用於進行以下操作之程式碼：自一行動裝置中之一加速檢測儀接收複數個量測，該等量 測中之每一者係在該行動裝置靜止地固持於一目標平面上且該行動裝置之一表面面向該目標平面之一平坦部分並接觸該平坦部分時進行；計算該等量測之一平均值；自該行動裝置中之一記憶體擷取該加速檢測儀之一座標系統與該行動裝置之一座標系統之間的一旋轉變換，其中該行動裝置之該座標系統與該行動裝置之該表面對準；及將該旋轉變換應用於該平均值以獲得藉由該目標平面界定之一世界座標系統中的一所估計之重力向量。
  20. 如請求項19之電腦程式產品，其中該旋轉變換係由製造該行動裝置之一工廠或該行動裝置之一使用者來校準。
  21. 如請求項19之電腦程式產品，其進一步包含用於將該加速檢測儀之一偏差自該等量測之該平均值移除的程式碼。
  22. 如請求項19之電腦程式產品，其中該旋轉變換為加速檢測儀軸線與該行動裝置之該表面之間的一旋轉矩陣。
  23. 如請求項19之電腦程式產品，其中該目標平面相對於一水平軸線傾斜。
  24. 如請求項19之電腦程式產品，其中該目標平面與一水平軸線或一垂直軸線對準。
  25. 如請求項19之電腦程式產品，其進一步包含用於進行以下操作之程式碼：提示該行動裝置之一使用者開始相對於該目標平面之該重力向量的估計；及回應於來自該使用者之一觸發且在偵測到該行動裝置無運動後，開始由該加速檢測儀進行之該等量測。
  26. 如請求項19之電腦程式產品，其進一步包含用於進行以下操作 之程式碼：基於該行動裝置之一前表面及一後表面中哪一者經置放且接觸該目標平面，選擇該前表面或該後表面作為界定該行動裝置之該座標系統的該表面。
  27. 如請求項26之電腦程式產品，其進一步包含用於進行以下操作之程式碼：自該行動裝置之該記憶體擷取旋轉變換中之一者，其中該記憶體中之該等旋轉變換包括：該加速檢測儀之該座標系統與該行動裝置之該前表面之間的一第一變換，及該加速檢測儀之該座標系統與該行動裝置之該後表面之間的一第二變換。
  28. 一種行動裝置，其包含：用於自一加速檢測儀接收複數個量測之構件，該等量測中之每一者係在該行動裝置靜止地固持於一目標平面上且該行動裝置之一表面面向該目標平面之一平坦部分並接觸該平坦部分時進行；用於計算該等量測之一平均值的構件；用於自該行動裝置中之一記憶體擷取該加速檢測儀之一座標系統與該行動裝置之一座標系統之間的一旋轉變換的構件，其中該行動裝置之該座標系統與該行動裝置之該表面對準；及用於將該旋轉變換應用於該平均值以獲得藉由該目標平面界定之一世界座標系統中的一所估計之重力向量的構件。
  29. 如請求項28之行動裝置，其中該旋轉變換係由製造該行動裝置之一工廠或該行動裝置之一使用者來校準。
  30. 如請求項28之行動裝置，其進一步包含：用於將該加速檢測儀之一偏差自該等量測之該平均值移除的構件。
  31. 如請求項28之行動裝置，其中該旋轉變換為加速檢測儀軸線與 該行動裝置之該表面之間的一旋轉矩陣。
  32. 如請求項28之行動裝置，其中該行動裝置為一行動電話。
  33. 如請求項28之行動裝置，其中該目標平面相對於一水平軸線傾斜。
  34. 如請求項28之行動裝置，其中該目標平面與一水平軸線或一垂直軸線對準。
  35. 如請求項28之行動裝置，其中該行動裝置之該表面為平坦的或凹的。
  36. 如請求項28之行動裝置，其進一步包含：用於提示該行動裝置之一使用者開始相對於該目標平面之該重力向量的估計的構件；及用於回應於來自該使用者之一觸發且在偵測到該行動裝置無運動後，開始由該加速檢測儀進行之該等量測的構件。
  37. 如請求項28之行動裝置，其進一步包含：用於基於該行動裝置之一前表面及一後表面中哪一者經置放且接觸該目標平面，選擇該前表面或該後表面作為界定該行動裝置之該座標系統的該表面的構件。
  38. 如請求項37之行動裝置，其進一步包含：用於自該行動裝置之該記憶體擷取旋轉變換中之一者的構件，其中該記憶體中之該等旋轉變換包括：該加速檢測儀之該座標系統與該行動裝置之該前表面之間的一第一變換，及該加速檢測儀之該座標系統與該行動裝置之該後表面之間的一第二變換。
TW102138546A 2012-11-02 2013-10-24 在世界座標系統中使用行動裝置中之加速檢測儀以估計重力向量之方法，行動裝置及電腦程式產品 TWI546540B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261722087P 2012-11-02 2012-11-02
US13/767,784 US20140129176A1 (en) 2012-11-02 2013-02-14 Estimating the gravity vector in a world coordinate system using an accelerometer in a mobile device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201432265A true TW201432265A (zh) 2014-08-16
TWI546540B TWI546540B (zh) 2016-08-21

Family

ID=50623152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102138546A TWI546540B (zh) 2012-11-02 2013-10-24 在世界座標系統中使用行動裝置中之加速檢測儀以估計重力向量之方法，行動裝置及電腦程式產品

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20140129176A1 (zh)
EP (1) EP2915015A1 (zh)
JP (1) JP2016503495A (zh)
KR (1) KR20150082374A (zh)
CN (1) CN104756039A (zh)
TW (1) TWI546540B (zh)
WO (1) WO2014070399A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9444279B1 (en) * 2013-05-21 2016-09-13 Google Inc. Wireless charging identification using sensors
KR102158843B1 (ko) * 2013-08-05 2020-10-23 삼성전자주식회사 모바일 디바이스를 이용한 사용자 입력 방법 및 모바일 디바이스
CN105510632B (zh) * 2015-11-24 2018-12-28 上海汽车集团股份有限公司 获取汽车加速度数据的方法与装置
US10564177B2 (en) * 2016-08-01 2020-02-18 Samsung Electronics Co., Ltd. System and method for user activity recognition using accelerometer
US10210662B2 (en) 2016-12-09 2019-02-19 Fyusion, Inc. Live augmented reality using tracking
US10665024B2 (en) 2016-12-12 2020-05-26 Fyusion, Inc. Providing recording guidance in generating a multi-view interactive digital media representation
US9996945B1 (en) * 2016-12-12 2018-06-12 Fyusion, Inc. Live augmented reality guides
DE112017007977A5 (de) * 2017-08-25 2020-06-04 iNDTact GmbH Mobilgerät mit einem sensor
KR102192141B1 (ko) * 2018-10-15 2020-12-16 주식회사 삼양감속기 다축 진동 센서로 감지되는 진동의 방향 사상 장치 및 그 방법
CN111383282B (zh) * 2018-12-29 2023-12-01 杭州海康威视数字技术股份有限公司 位姿信息确定方法及装置
CN110308304B (zh) * 2019-06-27 2021-03-23 湘电风能有限公司 一种风力发电机组风向标校零方法
CN111238527B (zh) * 2020-01-15 2023-09-29 桂林市优创电子科技有限公司 基于三轴加速度传感器的计步方法
US11941231B2 (en) 2021-08-29 2024-03-26 Snap Inc. Camera interfaces to interact with IoT devices
US20230063194A1 (en) * 2021-08-29 2023-03-02 Yu Jiang Tham Controlling iot devices through ar object interaction
US11954774B2 (en) 2021-08-29 2024-04-09 Snap Inc. Building augmented reality experiences with IoT devices
CN114674405B (zh) * 2022-03-21 2024-03-01 广州极飞科技股份有限公司 重力测量方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4908767A (en) * 1987-01-16 1990-03-13 Valentine Research, Inc. Acceleration measuring system
JP2004093552A (ja) * 2002-07-10 2004-03-25 Hitachi Metals Ltd 加速度検出装置
US7653507B2 (en) * 2004-08-12 2010-01-26 Asahi Kasei Emd Corporation Acceleration measuring device
US8462109B2 (en) * 2007-01-05 2013-06-11 Invensense, Inc. Controlling and accessing content using motion processing on mobile devices
WO2008122904A2 (en) * 2007-04-04 2008-10-16 Nxp B.V. Auto-calibration of orientation sensing system
CN101067628B (zh) * 2007-06-02 2013-08-07 中北大学 无陀螺加速度计阵列安装误差的矢量修正方法
US20090013755A1 (en) * 2007-07-10 2009-01-15 Polstar Technologies Inc. Calibration jig and algorithms for accelerometer
US8645093B2 (en) * 2009-11-04 2014-02-04 Qualcomm Incorporated Calibrating multi-dimensional sensor for offset, sensitivity, and non-orthogonality
US8626465B2 (en) * 2010-03-30 2014-01-07 Apple Inc. Calibrating sensor measurements on mobile devices
US8676528B2 (en) * 2011-02-08 2014-03-18 Blackberry Limited System and method for calibrating an accelerometer
US8688403B2 (en) * 2011-02-28 2014-04-01 Blackberry Limited Portable electronic device adapted to provide an improved attitude matrix

Also Published As

Publication number Publication date
CN104756039A (zh) 2015-07-01
EP2915015A1 (en) 2015-09-09
TWI546540B (zh) 2016-08-21
US20140129176A1 (en) 2014-05-08
JP2016503495A (ja) 2016-02-04
KR20150082374A (ko) 2015-07-15
WO2014070399A1 (en) 2014-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI546540B (zh) 在世界座標系統中使用行動裝置中之加速檢測儀以估計重力向量之方法，行動裝置及電腦程式產品
EP2914966B1 (en) A method for aligning a mobile device surface with the coordinate system of a sensor
Zhou et al. Use it free: Instantly knowing your phone attitude
US9229084B2 (en) Magnetometer calibration
KR101608878B1 (ko) 가속도계를 이용한 정지 검출
CN108958362B (zh) 实现融合来自惯性传感器的数据的算法的计算***和方法
KR101625555B1 (ko) 디지털 컴퍼스의 전력 소비 또는 에러의 감소
US20160178657A9 (en) Systems and methods for sensor calibration
US9448250B2 (en) Detecting mount angle of mobile device in vehicle using motion sensors
US9151622B2 (en) Method and apparatus for estimating moving direction of user and computer-readable storage medium having recorded thereon the method
CN107636420B (zh) 用于行人航位推算的技术
WO2014147544A1 (en) Recalibrating an inertial navigation system
US20160223335A1 (en) Information processing device, information processing method, and computer-readable non-transitory storage medium storing information processing program
US9285225B2 (en) Using magnetometer data to calculate angular rate measurement bias
CN117191013A (zh) 惯性测量单元误差校正方法、装置、电子设备及存储介质
CN110296683B (zh) 一种具有离心加速度补偿的动态倾角计
EP2703779B1 (en) Stabilizing Orientation Values Of An Electronic Device
JP2018151193A (ja) 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees