大家好，我是【廣州工控傳感★科技】MS32磁傳感器事業(yè)部，張工。

MS32磁阻傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個(gè)惠斯通電橋，由四個(gè)具有各向異性磁阻效應(yīng)的坡莫合金電阻組成。沿著Y軸平行于芯片表面（X-Y平面）的單向磁場(chǎng)將產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。磁場(chǎng)開關(guān)點(diǎn)一般設(shè)置為Hs=1.85kA/m（幾乎不受溫度影響）。此外，在較大磁場(chǎng)范圍內(nèi)的特性曲線是線性的。因此，MS32對(duì)不同機(jī)械環(huán)境和磁場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性非常強(qiáng)。傳感器采用了流行的TDFN封裝。

下面解讀VR應(yīng)用中的MS32磁傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)：

在虛擬現(xiàn)實(shí)中，用戶期望并要求這些設(shè)備始終按照指令運(yùn)行，并平穩(wěn)、準(zhǔn)確地適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。 這需要通過融合從設(shè)備內(nèi)置加速度計(jì)、陀螺儀和MS32磁傳感器計(jì)收集的數(shù)據(jù)來精確感知俯仰、滾動(dòng)和航向方向。

通常在現(xiàn)實(shí)世界中，事情從來沒有看起來那么簡(jiǎn)單，例如，準(zhǔn)確地確定航向（觀察）方向是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)榇帕τ?jì)測(cè)量會(huì)受到多個(gè)附近物體的負(fù)面影響。 這些干擾磁場(chǎng)效應(yīng)，通常稱為硬鐵和軟鐵失真，可能是由位于設(shè)備本身內(nèi)的各種組件和用戶環(huán)境中的外部磁性物體引起的。 例如，基于標(biāo)準(zhǔn)使用期間獲得的陀螺儀信號(hào)，利用了磁力計(jì)偏移的估計(jì)及其對(duì)用戶相關(guān)特征（如行人和頭部跟蹤）的影響。

磁干擾挑戰(zhàn)，在實(shí)驗(yàn)室之外，所謂地球恒定磁場(chǎng)的剛性磁線不斷被各種物體改變，例如門框、桌子、椅子和其他金屬物體。 基于它們特定的磁性，這些物體通過一種稱為硬鐵和軟鐵扭曲的現(xiàn)象來改變它們周圍的磁場(chǎng)。

硬磁材料（“硬鐵”）如 NdFeB、AlNiCo 會(huì)導(dǎo)致高殘留 B 場(chǎng)或“磁記憶”，而軟磁材料（“軟鐵”）通常是鐵（Fe）、鎳（Ni）、 等及其合金。 當(dāng)在設(shè)備中使用磁力計(jì)時(shí)，硬鐵失真是由產(chǎn)生磁場(chǎng)的物體引起的，例如揚(yáng)聲器內(nèi)部的磁鐵，導(dǎo)致傳感器輸出中出現(xiàn)稱為“恒定偏移”的偏差，然后需要 得到補(bǔ)償。 另一方面，軟鐵失真是由“被動(dòng)”影響或扭曲周圍磁場(chǎng)的物體引起的，G-MRCO-017傳感器本身并不一定會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，例如存儲(chǔ)卡插槽、電池、無線天線、門窗 框架和其他各種周圍環(huán)境。 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象。 這種類型的扭曲會(huì)改變磁球的實(shí)際形狀，并且很大程度上取決于材料相對(duì)于傳感器和磁場(chǎng)的定位。 在典型的室內(nèi)區(qū)域，由于一般物體引起的磁場(chǎng)畸變，羅盤方向變化很大，即羅盤的紅色“北”針指向各個(gè)方向。

因此，補(bǔ)償硬鐵和軟鐵失真對(duì)于獲得有意義的磁力計(jì)讀數(shù)至關(guān)重要。 這種補(bǔ)償需要在設(shè)備設(shè)計(jì)期間進(jìn)行復(fù)雜的程序，并在實(shí)際使用期間將結(jié)果整合到傳感器的軟件中。 可用于補(bǔ)償影響磁力計(jì)讀數(shù)的失真的方法包括：

①在設(shè)計(jì)階段使用軟鐵矩陣進(jìn)行補(bǔ)償：使用軟鐵矩陣進(jìn)行補(bǔ)償后，KMT36H傳感器的讀數(shù)精度明顯提高，與未補(bǔ)償讀數(shù)相比可達(dá)±2°，誤差范圍很容易達(dá)到 ±10°。 校準(zhǔn)通過 3D 線圈系統(tǒng)（亥姆霍茲線圈）執(zhí)行，該系統(tǒng)由兩個(gè)螺線管電磁鐵組成，兩個(gè)螺線管電磁鐵以同一軸為中心，抵消了這些干擾外部磁場(chǎng)，以提供“干凈”的磁環(huán)境。帶有慣性傳感器的設(shè)備被放置在這個(gè)干凈的環(huán)境中并進(jìn)行測(cè)量以創(chuàng)建磁力計(jì)的原始數(shù)據(jù)記錄，然后將其輸入到生成 SIC 矩陣的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)工具中。 然后將此 SIC 矩陣并入軟件驅(qū)動(dòng)程序，并永久補(bǔ)償影響磁力計(jì)數(shù)據(jù)的設(shè)備內(nèi)軟鐵失真。

②通過標(biāo)準(zhǔn)的“八字形運(yùn)動(dòng)”實(shí)時(shí)校準(zhǔn)軟件這種方法只需在已知的磁性清潔環(huán)境中移動(dòng)設(shè)備（例如智能手機(jī)）即可收集大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)。 理想的運(yùn)動(dòng)是磁測(cè)量沿最大定位范圍的運(yùn)動(dòng)，從而有助于在所有情況下估計(jì) KMA36 傳感器的磁偏。 因此，該技術(shù)通常使用覆蓋所有三個(gè)軸的八字形運(yùn)動(dòng)來執(zhí)行。

相當(dāng)多的智能手機(jī)設(shè)備和操作系統(tǒng)制造商仍然依賴這種 8 字型校準(zhǔn)技術(shù)。 但是，通過在 3D 空間中移動(dòng)設(shè)備來創(chuàng)建此模式可能需要 10 秒以上的時(shí)間，并且當(dāng)用戶在游戲中執(zhí)行更緊急的任務(wù)時(shí)暫停游戲可能會(huì)非常令人沮喪。

③ 通過“自然使用運(yùn)動(dòng)”的智能校準(zhǔn)軟件？ 雖然 8 字形運(yùn)動(dòng)非常適合智能手機(jī)，但它可能在物理上不可行，并且可能難以與其他類型的設(shè)備一起執(zhí)行，例如腕式可穿戴設(shè)備和增強(qiáng)/虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)等。

MS32 傳感器磁力計(jì)校準(zhǔn)背后的基本思想是通過估計(jì)磁球與地球磁場(chǎng)矢量的偏差作為半徑來估計(jì)磁力計(jì)的偏移。 為了減少校準(zhǔn)所需的時(shí)間并以更小、更自然的運(yùn)動(dòng)校準(zhǔn)設(shè)備，可以通過陀螺儀信號(hào)輔助磁場(chǎng) MS32 傳感器的校準(zhǔn)。

校正后的陀螺儀信號(hào)定義了其相對(duì)于最后一個(gè)磁場(chǎng)值的旋轉(zhuǎn)。 一旦確定了新的磁場(chǎng)值，就會(huì)將其饋入擴(kuò)展卡爾曼濾波器 (EKF)。 EKF 估計(jì)磁力計(jì)偏移和磁場(chǎng)矢量的大小（半徑）。 G-MRCO-016傳感器的磁力計(jì)干擾檢測(cè)是基于卡爾曼濾波器的殘差。

由于這些快速的傳統(tǒng)磁力計(jì)校準(zhǔn)器利用陀螺儀數(shù)據(jù)，被校準(zhǔn)的設(shè)備在重新校準(zhǔn)過程中必須是靜止的，即陀螺儀本身在校準(zhǔn)過程中不會(huì)漂移。 然而，對(duì)于較新的“身體佩戴”設(shè)備，這是不可行的，因?yàn)檫@些使用時(shí)間和移動(dòng)時(shí)間更長(zhǎng)。