本發明專利技術提供了用于準確捕獲慣性傳感器數據的方法和裝置。本文中所公開的主題內容涉及一種用于接收由適配成檢測移動設備關于多個坐標軸的物理運動的多個傳感器生成的多個信號的系統和方法。所接收到的信號中的至少一個信號被數字化的時間被延遲以提供所接收到的多個信號關于共同的時間點被同步的數字化版本的輸出。
【技術實現步驟摘要】
本申請是國際申請日為2010年5月28日、國際申請號為PCT/US2010/036669、中國申請號為201080024983.2、專利技術名稱為“用于通過補償信號通道之間的相對處理延遲來準確捕獲慣性傳感器數據的方法和裝置”的專利申請的分案申請。背景領域：本文所公開的主題內容涉及移動設備的慣性傳感器數據的捕獲和處理。信息：移動設備的運動可以被追蹤以確定該移動設備在特定時間點的位置、取向和速度。如果移動設備關于3個坐標軸的加速度或運動能被確定和測量，則此類信息可被用來估計當前位置、取向和速度。這些坐標軸可以關于彼此正交并且可被用來代表三維空間。為了精確地估計位置、取向和速度，測量沿或繞一個或更多個坐標軸的線性加速度和/或旋轉率可能是有用的。如果來自多個傳感器的傳感器測量被同時處理，則可作出精確的確定。如果利用模擬傳感器，則來自此類模擬傳感器的模擬輸出信號可在進行其他處理之前先藉由例如模數轉換來轉換成數字格式。特定的模擬傳感器可生成響應于加速度的原始信號，并且可先對這樣的原始信號進行濾波后才提供模擬信號以供進一步處理。不同的傳感器可能利用具有不同的相關聯處理延遲的濾波器。例如，加速計可生成原始信號并隨后在輸出模擬信號之前花費例如1.0微秒來對這樣的原始信號進行濾波。另一方面，陀螺儀可能生成原始信號并隨后在諸如舉例而言1.5微秒之類的不同時間量里對這樣的原始信號進行濾波。因此，在以上示例中，一旦感測到將自身表示為設備的同時加速和旋轉的物理事件，此類加速計就會比此類陀螺儀基于相同的檢出物理事件輸出模擬信號的時間早0.5微秒輸出模擬信號。附圖簡述將參照以下附圖來描述非限定性和非窮盡性特征，其中類似參考標號貫穿各種附圖指代類似部分。圖1A示出根據一個方面的關于如由加速計測得的標量值、標量值序列、或時變函數(MX,MY,MZ)來表示線性運動的坐標系(x,y,z)。圖1B示出根據一個方面的關于如由陀螺儀測得的標量值、標量值序列、或時變函數(Rτ,Rψ)來表示旋轉運動的坐標系(τ,ψ)。圖2是根據一種實現的慣性導航系統的示意圖。圖3解說了根據一種具體實現的采樣器。圖4解說了根據一種實現的解說各種處理延遲、采樣周期和采樣后延遲的時間線。圖5解說了根據一種實現的用于生成在時間上對準的數字輸出信號的方法。圖6是根據一個方面的移動站的示意圖。概述在一種特定實現中，提供了一種方法，其中從適配成檢測移動設備關于多個坐標軸的物理運動的多個傳感器接收多個信號。這些信號中的至少一個信號被數字化的時間被延遲以提供所接收到的多個信號關于共同的時間點被同步的數字化版本的輸出。然而應領會，這僅是示例實現，且可采用其他實現而不會脫離所要求保護的主題內容。詳細描述貫穿本說明書引述的“一個示例”、“一個特征”、“一示例”或“一特征”意指結合該特征和/或示例所描述的特定特征、結構或特性被包括在所要求保護的主題內容的至少一個特征和/或示例中。由此，短語“在一個示例中”、“一示例”、“在一個特征中”或“一特征”貫穿本說明書在各處的出現并非必然全部引述相同特征和/或示例。此外，這些特定特征、結構或特性可在一個或更多個示例和/或特征中加以組合。高性能的基于衛星定位系統(SPS)的導航系統在SPS信號很弱或缺失的場景中可依賴于運動傳感器來提供對移動設備的準確的位置和速度估計。此過程統稱為“航位推算”。各種傳感器可被用來提供數據。多軸加速度和旋轉信息可由加速計和陀螺儀提供給計算引擎，該計算引擎隨后基于初始條件而并非單純依賴于SPS信號來估計移動設備的當前位置和速度。高性能系統還可采用額外的傳感器來監視各種傳感器的溫度、海拔和磁航向以輔助進行導航估計。一般而言，模擬傳感器信號被濾波以移除噪聲、被緩沖、數字化并傳遞到計算引擎上。如果數字化的采樣由于先前的模擬處理所引入的各種延遲或采樣機制本身的非并發本質而造成時間失準，那么在此捕獲過程中就可能引入顯著誤差。傳感器捕獲系統可包括多個傳感器，每個傳感器提供響應于諸如運動之類的感測到的事件的信號。在一種實現中，如本文中所討論的，傳感器捕獲系統可包括六個獨立通道，每個通道對應于來自特定傳感器的輸出信號。與使用單個捕獲通道來對傳感器信號進行時間復用的一些系統不同，如本文中所討論的系統可提供對關鍵傳感器信號的并發或同時捕獲。在時間復用系統中，舉例而言，從多個模擬傳感器至例如采樣器可能有單個通信通道，并且來自此類傳感器的模擬信號可按時間復用方式被發送給采樣器。在這樣的時間復用系統中，因捕獲對應于不同時間點的導航傳感器信號而導致的小誤差可能會隨著時間推移而累積起來并導致移動設備的最終估計位置、取向和速度的不準確。一般而言，這些誤差可通過經由內插器在數字域中重構合意的傳感器信號并重新采樣以使得采樣對應于相同的時間點來避免。然而，這樣的辦法會引入額外的復雜度、功耗和等待時間，這對于慣性航位推算而言可能一般是難以接受的。在如本文中所討論的系統中，可用高功率效率的方式來避免由于傳感器采樣的時間失準造成的誤差。此外，作為外部濾波的結果被引入的傳感器通道之間的任何系統延遲可通過恰當地調整個體通道的采樣瞬間來有效地消除。非導航傳感器信號(例如，用于測量溫度或壓力的信號，這里僅列舉了許多可能的可測量條件中的兩個)仍可由現有通道按時間復用方式來捕獲，因為這樣的傳感器數據一般變化緩慢并且只會被間接用于導航解的計算，從而結果得到的誤差對于大多數實踐應用而言是可忽略的。如本文中所討論的一種實現可充分減小或消除因傳感器采樣的時間失準導致的誤差。這樣的實現與采用時間交織和后續信號處理來重新對準采樣的其他實現相比還可避免復雜度、節省功率，且最重要的是避免等待時間。根據一些實現，一種移動站可包括具有各種傳感器的慣性導航系統，這些傳感器諸如是三個陀螺儀以檢測繞三個坐標軸的角旋轉率，以及三個加速計以檢測沿這些坐標軸中的一個或更多個坐標軸的方向上的線性加速度。來自這些傳感器的測量可被用來確定移動站從先前時間點到當前時間點的位置、取向和速度變化。這樣的信息例如可用在地圖繪制應用中以直觀地向用戶顯示這樣的移動站位于具有已知位置的地圖上的何處。具有這樣的慣性導航傳感器的移動站可包括附加傳感器，諸如溫度計、氣壓計或能夠提供對例如可能影響其他傳感器的性能的因素的測量的任何其他類型的傳感器。這些附加傳感器可用于例如對運動傳感器進行校準。在一種實現中，從加速計獲得的測量例如可能依賴于獲得此類測量時的環境溫度或大氣壓。例如，在溫暖的溫度和/或高大氣壓下獲得的測量會包括與在較冷溫度和/或較低大氣壓下獲得的測量不同的加速度幅度。因此，在基于從加速計和陀螺儀獲得的傳感器讀數來確定移動站的當前位置、取向和速度時，可以利用來自例如溫度計或氣壓計的這些測量。諸如加速計和陀螺儀之類的傳感器可生成模擬信號，這些模擬信號隨后可被轉換成數字格式以供后續處理。可從來自每個傳感器的經對準的數字采樣獲得結果，其中這些數字采樣被對準以使得這些傳感器之一的特定采樣與從其他傳感器的模擬信號獲得的數字采樣在時間上匹配。六通道數字化儀可被用來同時對來自六個傳感器的模擬信號進行采樣。由六個傳感器——諸如三個加速計和三個陀螺儀——中的每個傳感器生成的模擬信號可被提供給這樣的六通道數字化儀的六個輸入本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種方法，包括：接收由配置成檢測移動設備關于多個坐標軸的物理運動的多個傳感器生成的多個模擬信號；以及使用模擬延遲元件基于所述多個傳感器中的一個或更多個傳感器的預定義處理延遲來延遲所接收到的信號中的至少一個信號被數字化的時間以提供所接收到的多個信號關于共同的時間點被同步的數字化版本的輸出。
【技術特征摘要】
2009.05.29 US 12/475,2621.一種方法，包括：接收由配置成檢測移動設備關于多個坐標軸的物理運動的多個傳感器生成的多個模擬信號；以及使用模擬延遲元件基于所述多個傳感器中的一個或更多個傳感器的預定義處理延遲來延遲所接收到的信號中的至少一個信號被數字化的時間以提供所接收到的多個信號關于共同的時間點被同步的數字化版本的輸出。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所述多個信號數字化。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述共同的時間點對應于檢測到所述移動設備的所述物理運動。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個坐標軸包括三個坐標軸。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個信號對應于沿所述多個坐標軸中的至少一個坐標軸的線性加速度、或沿所述多個坐標軸中的至少一個坐標軸的旋轉率中的至少一者。6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括捕獲一個或更多個代表測得溫度的信號。7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括基于所接收到的多個信號的所述數字化版本來確定所述移動設備的位置、取向和速度中的至少一者。8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括至少部分地基于測得溫度來修改所述確定所述移動設備的位置、取向和速度中的至少一者。9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個信號包括模擬信號。10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所接收到的多個信號的所述數字化版本存儲在存儲器緩沖器中。11.一種系統，包括：多個傳感器，配置成檢測移動設備關于多個坐標軸的物理運動并生成與所述物理運動相對應的多個模擬信號；以及一個或更多個延遲元件，用于使用模擬延遲元件基于所述多個傳感器中的一個或更多個傳感器的預定義處理延遲來延遲所接收到的信號中的至少一個信號被數字化的時間以提供所接收到的多個信號關于共同的時間點被同步的數字化版本的輸出。12.如權利要求11所述的系統，其特征在于，還包括用于將所述多個信號數字化的數字化儀。13.如權利要求11所述的系統，其特征在于，所述共同的時間點對應于檢測到所述移動設備的所述物理運動。14.如權利要求11所述的系統，其特征在于，所述多個坐標軸包括三個坐標軸。15.如權利要求11所述的系統，其特征在于，所述多個信號對應于沿所述多個坐標軸中的至少一個坐標軸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：J·佐姆坡，A·比卡西，
申請(專利權)人：高通股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US
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