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TWI859819B - 相關於磁場干擾的方法及感測系統 - Google Patents

相關於磁場干擾的方法及感測系統 Download PDF

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TWI859819B
TWI859819B TW112114911A TW112114911A TWI859819B TW I859819 B TWI859819 B TW I859819B TW 112114911 A TW112114911 A TW 112114911A TW 112114911 A TW112114911 A TW 112114911A TW I859819 B TWI859819 B TW I859819B
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TW112114911A
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謝筑媗
邱志豪
Original Assignee
緯創資通股份有限公司
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Publication date
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Abstract

本發明提供一種相關於磁場干擾的方法及感測系統。在方法中，決定時間區間內的磁場均勻度。決定時間區間內的移動情況。依據磁場均勻度及移動情況決定磁場干擾情況。藉此，可正確地辨識出磁場干擾情況。

Description

相關於磁場干擾的方法及感測系統
本發明是有關於一種感測技術，且特別是有關於一種相關於磁場干擾的方法及感測系統。
諸如加速度計、磁力計及陀螺儀的感測器的感測資料可用於估算待測物的姿態角度。然而，在實際應用中，磁力計的感測資料較容易受到干擾。例如，環境中的諸如辦公桌、鐵櫃及大樓鋼筋地金屬導體、永久磁鐵、電源線(即，電生磁)、或電子設備為磁場干擾源。使用者甚至難以發現部分磁場干擾源的位置，故難以遠離所有磁場干擾源。
有鑑於此，本發明實施例提供一種相關於磁場干擾的方法及感測系統，可準確地評估磁場干擾。
本發明實施例的相關於磁場干擾的方法包括(但不僅限於)下列步驟：決定時間區間內的磁場均勻度。決定時間區間內的移動 情況。依據磁場均勻度及移動情況決定磁場干擾情況。
本發明實施例的感測系統包括(但不僅限於)運算裝置。運算裝置包括記憶體及處理器。記憶體用以儲存程式碼。處理器耦接記憶體。處理器經配置用以執行下列步驟：決定時間區間內的磁場均勻度。決定時間區間內的移動情況。依據磁場均勻度及移動情況決定磁場干擾情況。
基於上述，依據本發明實施例的相關於磁場干擾的方法及感測系統，可基於磁場均勻度及移動情況準確地評估磁場干擾。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
1:感測系統
10:運算裝置
11、21:通訊收發器
12:記憶體
13:處理器
24:磁力計
25:加速度計
26:陀螺儀
S210~S230、S410~S430、S510~S540、S610~S620、S710~S730、S810~S840、S920~S930、S1010~S1030、S1110~S1120、S1210~S1230、S1510~S1530:步驟
Thnormal_min:正常下限
Thnormal_max:正常上限
Thabnormal_min:異常下限
Thabnormal_max:異常上限
27:光源
UI:使用者介面
141:裝置名稱
142:其他資訊
143:磁場干擾情況
144:虛擬人物
圖1是依據本發明一實施例的感測系統的元件方塊圖。
圖2是依據本發明一實施例的相關於磁場干擾的方法的流程圖。
圖3是依據本發明一實施例的磁場等級區段的示意圖。
圖4是依據本發明一實施例的磁場均勻度決策的流程圖。
圖5是依據本發明一實施例的磁場等級決策的流程圖。
圖6是依據本發明一實施例的磁場均勻度決策的流程圖。
圖7是依據本發明一實施例的移動情況決策的流程圖。
圖8是依據本發明一實施例的磁場干擾決策的流程圖。
圖9是依據本發明另一實施例的在移動狀態下的磁場干擾決策的流程圖。
圖10是依據本發明一實施例的在靜止狀態下的磁場干擾決策的流程圖。
圖11是依據本發明一實施例的磁場干擾修正的流程圖。
圖12是依據本發明一實施例的修正決策的流程圖。
圖13是依據本發明一實施例的感測裝置的示意圖。
圖14是依據本發明一實施例的使用者介面的示意圖。
圖15是依據本發明一實施例的姿態角度估算的流程圖。
圖1是依據本發明一實施例的感測系統1的元件方塊圖。請參照圖1，感測系統1包括(但不僅限於)運算裝置10及一台或更多台感測裝置20。感測系統1可應用在虛擬實境、遊戲、模擬、醫療等領域。
運算裝置10可以是電腦、智慧型手機、平板電腦、伺服器、智能助理裝置、智能家電、穿戴式裝置、或其他電子裝置。
運算裝置10包括(但不僅限於)通訊收發器11、記憶體12及處理器13。
通訊收發器11可以是支援Wi-Fi、藍芽、行動通訊、USB或乙太網路(Ethernet)的通訊收發電路或傳輸介面卡。在一實施例中，通訊收發器11用以與外部裝置(例如，感測裝置20)傳送或接 收資料。
記憶體12可以是任何型態的固定或可移動隨機存取記憶體(Radom Access Memory，RAM)、唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)、快閃記憶體(flash memory)、傳統硬碟(Hard Disk Drive，HDD)、固態硬碟(Solid-State Drive，SSD)或類似元件。在一實施例中，記憶體12用以儲存程式碼、軟體模組、組態配置、資料或檔案(例如，感測資料、磁場或磁場等級)，並待後續實施例詳述。
處理器13耦接通訊收發器11及記憶體12。處理器13可以是中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、圖形處理單元(Graphic Processing unit，GPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、現場可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、特殊應用積體電路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)、神經網路加速器或其他類似元件或上述元件的組合。在一實施例中，處理器13用以執行運算裝置10的所有或部份作業，且可載入並執行記憶體12所儲存的各程式碼、軟體模組、檔案及資料。
感測器裝置20包括(但不僅限於)通訊收發器21、磁力計24、加速度計25及陀螺儀26。
通訊收發器21的實施態樣及功能可參酌通訊收發器11的說明，於此不再贅述。
磁力計24(或稱磁場感測器)可以是霍爾感測器、磁阻效 應感測器、磁阻抗(Magneto Impedance，MI)感應器或其他磁場感測技術的感測器。在一實施例中，磁力計24用以感測磁場的強度及方向。
例如，磁力計24量測出三軸的磁力MagX、MagY、MagZ。而磁場F的數學表示式為：
Figure 112114911-A0305-02-0006-1
 。理論上，在均勻磁場的環境中，任兩個位置的磁場的強度應是相同的。
加速度計25(或稱加速度感測器)可以是微機電系統(Microelectromechanical Systems，MEMS)加速度計、壓阻式(Piezoresistive)加速度計、電容式(Capacitive)加速度計、熱對流式(Thermal)加速度計或其他加速度感測技術的感測器。在一實施例中，加速度計25用以感測加速度的大小及方向。
陀螺儀26可以是微機電系統(Microelectromechanical Systems，MEMS)陀螺儀、光纖陀螺儀、靜電陀螺儀、雷射陀螺儀或其他角速度感測技術的感測器。在一實施例中，陀螺儀26用以感測角速度的大小及方向。
磁力計24、加速度計25及陀螺儀26耦接通訊收發器21，且通訊收發器21可將磁力計24、加速度計25及陀螺儀26的感測資料傳送給其他裝置(例如，運算裝置10)。在一實施例中，感測裝置20包括處理器(圖未示)，從而依據磁力計24、加速度計25及 陀螺儀26的感測資料決定諸如磁場、加速度、角速度、三軸運動資訊、六軸運動資訊及/或九軸運動資訊等資訊。在一實施例中，磁力計24、加速度計25及陀螺儀26可整合成慣性感測器或多軸運動感測器。在一實施例中，可能未設置加速度計25及陀螺儀26中的一者。
在一實施例中，感測裝置20可供穿戴。例如，使用者的頸部、雙手、胸部、腰部及/或雙腳穿戴感測裝置。然而，感測裝置20的穿戴位置仍可視實際需求而變更，且本發明實施例不加以限制。
下文中，將搭配感測系統1中的各項裝置及元件說明本發明實施例所述之方法。本方法的各個流程可依照實施情形而隨之調整，且不僅限於此。
圖2是依據本發明一實施例的相關於磁場干擾的方法的流程圖。請參照圖2，處理器13決定時間區間內的磁場均勻度(步驟S210)。具體而言，依據不同設計需求，處理器13可定義時間區間例如為300毫秒、500毫秒或1秒，但不以此為限。在一實施例中，磁場均勻度為均勻狀態及不均勻狀態中的一者。均勻狀態代表在特定或預定環境中的任兩個位置的磁場相同或差異小於容許門檻值。而不均勻狀態代表這環境中的任兩個位置的磁場可能不同或差異大於容許門檻值。在一些應用情境中，受干擾的磁場可能是不均勻狀態。
在一實施例中，處理器13可定義多個磁場(干擾)等級， 並用以代表不同干擾程度。例如，磁場等級包括第一等級、第二等級及第三等級。第一等級受干擾的程度最低，第二等級受干擾的程度大於第一等級，且第三等級受干擾的程度大於第二等級。也就是說，干擾程度由小至大為：第一等級、第二等級及第三等級。在一些應用情境中，可將第一等級視為磁力計24所屬環境為乾淨且無受干擾，可將第二等級視為這環境較髒且受輕微程度的干擾，並可將第三等級視為這環境最髒且受嚴重干擾。
圖3是依據本發明一實施例的磁場等級區段的示意圖。請參照圖3，Thnormal_min為正常下限，並用以供判斷磁場干擾情況是否屬於第一等級的最小限制。Thnormal_max為正常上限，並用以供判斷磁場干擾情況是否屬於第一等級的最大限制。Thabnormal_min為異常下限，並用以供判斷磁場干擾情況是否屬於第二等級的最小限制。Thabnormal_max為異常上限，並用以供判斷磁場干擾情況是否屬於第二等級的最大限制。異常下限Thabnormal_min小於正常下限Thnormal_min。異常上限Thabnormal_max大於正常上限Thnormal_max。也就是說，正常下限Thnormal_min與正常上限Thnormal_max之間的正常磁場範圍為第一等級的範圍。正常下限Thnormal_min與異常下限Thabnormal_min之間的異常磁場範圍及異常上限Thabnormal_max與正常上限Thnormal_max之間的異常磁場範圍為第二等級的範圍。而小於異常下限Thabnormal_min及大於異常上限Thabnormal_max的範圍為第三等級的範圍。
正常下限Thnormal_min、異常下限Thabnormal_min、正常上限 Thnormal_max及異常上限Thabnormal_max的值可依據實際需求調整。例如，正常下限Thnormal_min、異常下限Thabnormal_min、正常上限Thnormal_max及異常上限Thabnormal_max分別為0.8、0.6、1.2、1.4mG(milligauss)。
須說明的是，在其他實施例中，還可能區分成其他數量的磁場等級，且可依據實際需求調整各磁場等級之間的分界值。
圖4是依據本發明一實施例的磁場均勻度決策的流程圖。請參照圖4，在一實施例中，處理器13可分別決定這時間區間內的多個時間點的磁場為多個磁場等級中的一者(步驟S410)。具體而言，處理器13可將時間區間分割成多個時間點。例如，50、60或100個時間點。也可將這些時間點稱為取樣點。也就是說，處理器13取得磁力計24在每一時間/取樣點所感測的磁場。假設時間區間為1秒且有50個時間點，則表示每1秒取得50個磁場的值。針對每一時間點，處理器13決定磁力計24當下/前所感測的磁場屬於何種磁場等級。
圖5是依據本發明一實施例的磁場等級決策的流程圖。請參照圖5，在一實施例中，以圖3的磁場等級區段為例，反應於某一個時間區間內的多個時間點中的第一時間點的磁場介於正常磁場範圍，處理器13可決定這第一時間點的磁場屬於第一等級(步驟S510)。此外，反應於第一時間點的磁場未介於該正常磁場範圍，處理器13可決定這第一時間點的磁場不屬於第一等級(步驟S520)。例如，這磁場屬於第二等級或第三等級。第一時間點可能是某一個 時間區間內的多個時間點中的任何一個時間點。正常磁場範圍為正常下限Thnormal_min與正常上限Thnormal_max之間的範圍(即，第一等級的範圍)。
在這第一時間點的磁場不為第一等級的情況下(即，這磁場未介於正常磁場範圍)，反應於這第一時間點的磁場介於異常磁場範圍(例如，這磁場小於正常下限Thnormal_min且大於正常上限Thnormal_max，以及磁場大於異常下限Thabnormal_min或小於異常上限Thabnormal_max)，處理器13可決定這第一時間點的磁場屬於第二等級(步驟S530)。此外，反應於第一時間點的磁場未介於這異常磁場範圍(例如，這磁場小於正常下限Thnormal_min且大於正常上限Thnormal_max，以及磁場的範數小於異常下限Thabnormal_min或大於異常上限Thabnormal_max)，處理器13可決定這第一時間點的磁場不屬於第二等級並屬於第三等級(步驟S540)。
須說明的是，在其他實施例中，磁場等級的數量及範圍可能改變，因此可對應調整等級決策的條件。
請參照圖4，處理器13可決定多個磁場等級中的第一等級在時間區間內的多個時間點的第一佔比(步驟S420)。第一佔比為這些時間點中屬於第一等級的數量佔這些時間點的所有數量的比例。處理器13可將這時間區間內的磁場屬於第一等級的數量作為第一佔比的代表值，或者將這數量除以這時間區間內的所有時間點的數量所得的值作為第一佔比的代表值。例如，針對某一時間區間，依據時間點的順序，只要某一時間點的磁場屬於第一等級， 處理器13可累加一，直到這時間區間內的最後一個時間點。處理器13可將這時間區間內的最終累加值作為第一佔比的代表值。
在另一實施例中，處理器13可決定多個磁場等級中的第二等級在時間區間內的多個時間點的第二佔比，且/或處理器13可決定多個磁場等級中的第三等級在時間區間內的多個時間點的第三佔比。而第二佔比及第三佔比的決定可參酌前述針對第一佔比的說明，於此不再贅述。
在一實施例中，處理器13可進一步將這些佔比轉換成直方圖。例如，直方圖的橫軸區分這些佔比的所屬磁場等級，且直軸為這些佔比的數值。
請參照圖4，處理器13可依據第一等級對應的第一佔比決定磁場均勻度為均勻狀態及不均勻狀態中的一者(步驟S430)。處理器13可比較第一佔比與第一佔比門檻值，並依據第一佔比與第一佔比門檻值的比較結果決定磁場均勻度。
圖6是依據本發明一實施例的磁場均勻度決策的流程圖。請參照圖6，在步驟S430中，反應於某一個時間區間內的第一佔比大於第一佔比門檻值，處理器13可決定這時間區間內的磁場均勻度為均勻狀態(步驟S610)。此外，反應於某一個時間區間內的第一佔比未大於第一佔比門檻值，處理器13可決定這時間區間內的磁場均勻度為不均勻狀態(步驟S620)。
例如，磁場均勻度決策的公式(2)為：
Figure 112114911-A0305-02-0011-2
 R first 為第一等級對應的第一佔比，W為時間區間內的所有時間點的數量，且pct為初始佔比門檻值(可視實際需求調整)。例如，若W為50且pct為98，則一個時間區間內至少要有49個時間點的磁場為第一等級才將當前環境的磁場均勻度評估為均勻狀態。須說明的是，方程式(2)的第一佔比是以單一時間區間內的多個時間點中屬於第一等級的磁場的總數量為例。若第一佔比為上述總數量除以時間區間內的所有時間點的數量所得的值，則可自方程式(2)移除與W相乘的部分。即，R first
Figure 112114911-A0305-02-0012-7
pct%。
在其他實施例中，處理器13也可比較第二/第三佔比與對應佔比門檻值，並依據第二/第三佔比與對應佔比門檻值的比較結果決定磁場均勻度。例如，若第二/第三佔比大於對應佔比門檻值，則磁場均勻度為不均勻狀態；若第二/第三佔比未大於對應佔比門檻值，則磁場均勻度為均勻狀態。
請參照圖2，處理器13決定時間區間內的移動情況(步驟S220)。具體而言，移動情況為移動狀態及靜止狀態中的一者。移動狀態代表感測裝置20在移動，且靜止狀態代表感測裝置20部移動或為靜止的。處理器13可使用磁力計24以外的其他運動感測器(例如，加速度計25及/或陀螺儀26)所取得的感測資料決定感測裝置20的移動情況。
圖7是依據本發明一實施例的移動情況決策的流程圖。請參照圖7，處理器13可依據三軸上的移動參數之間的一致性決定移動情況(步驟S710)。具體而言，三軸例如是空間上相互垂直 的X、Y、Z軸。移動參數可以是加速度或角速度在時間區間內的標準差。例如，公式(3)為以角速度為例的移動參數Gyro P _SD：
Figure 112114911-A0305-02-0013-3
 W為時間區間內的所有時間點的數量，P為三軸中的任一軸，Gyro Pi 為P軸在時間點i的角速度，且
Figure 112114911-A0305-02-0013-5
為P軸在時間區間內的角速度的平均值。又例如，公式(4)為以加速度為例的移動參數Acc P _SD：
Figure 112114911-A0305-02-0013-4
 W為時間區間內的所有時間點的數量，P為三軸中的任一軸，Acc Pi 為P軸在時間點i的加速度，且
Figure 112114911-A0305-02-0013-6
為P軸在時間區間內的加速度的平均值。在另一實施例中，移動參數也可以是公式(3)及公式(4)所得的值的平均值或其他統計值。
另一方面，一致性是指三軸上的移動參數是否皆未大於移動門檻值的判斷結果。反應於這三軸上的移動參數中的任一者大於移動門檻值，處理器13可決定這時間區間內的移動情況為移動狀態(步驟S720)。也就說，只有在任何一軸上的移動參數移動門檻值，則可將感測裝置20視為處於移動狀態。此外，反應於三軸上的移動參數皆未大於移動門檻值，處理器13可決定這時間區間內的移動情況為靜止狀態(步驟S730)。
請參照圖2，處理器13依據磁場均勻度及移動情況決定磁場干擾情況(步驟S230)。具體而言，經實驗證明，在環境的實際磁場均勻度為均勻狀態的情況下，無論移動情況是移動狀態或靜 止狀態，基於磁力計24的感測資料所得的磁場才能準確地辨識出均勻狀態。然而，在環境的實際磁場均勻度為不均勻狀態的情況下，無論移動情況是移動狀態或靜止狀態，僅基於磁力計24的感測資料所得的磁場可能無法準確地辨識出不均勻狀態。例如，當下的磁場可能當好介於前述正常磁場範圍內，從而誤判為第一狀態。由此可知，若將磁場(例如，公式(1)的磁場F)當磁場干擾指標，則在均勻磁場的環境是有效的，但不適用於不均勻磁場的環境。然而，在多數的應用情境中，感測裝置20可能是在室內，且室內可能是不均勻磁場。
圖8是依據本發明一實施例的磁場干擾決策的流程圖。請參照圖8，處理器13可判斷磁場均勻度是否為均勻狀態(步驟S810)。反應於磁場均勻度為均勻狀態，處理器13可判斷移動情況是否為移動狀態(步驟S820)。而關於移動情況及磁場均勻度的決定可參酌前述說明，於此不再贅述。
反應於磁場均勻度為均勻狀態且移動情況為移動狀態，處理器13可決定最接近(當下/前)時間區間的一個或更多個先前時間區間與時間區間在磁場等級上的一致性(步驟S830)。具體而言，先前時間區間早於當下時間區間，且用於判斷一致性的先前時間區間的移動情況為移動狀態。例如，時間區間為一秒，且移動狀態下的先前時間區間為前一秒及前兩秒。磁場等級上的一致性是指這些時間區間的磁場等級是否相同。
在步驟S830中，處理器13可使用磁場均勻度決策(公式 (2))以判斷是否為均勻磁場。
均勻狀態下所反映的磁場可用於辨識磁場干擾情況。只要目前是移動且均勻狀態，則處理器13判斷磁場干擾情況為第一等級。
接著，處理器13可更新移動狀態下的先前時間區間的磁場干擾情況。例如，處理器13將倒數第二接近的先前時間區間的磁場干擾情況更新成最接近的磁場干擾等級，並將最接近的先前時間區間的磁場干擾情況更新成當下時間區間的磁場干擾等級(即，第一等級)，其餘依此類推。
請參照圖8，反應於磁場均勻度為不均勻狀態，處理器13可判斷移動情況是否為移動狀態(步驟S850)。反應於磁場均勻度為不均勻狀態且移動情況為移動狀態，處理器13可決定時間區間內的多個(或所有)時間點中的最小磁場/最大磁場與異常磁場範圍(步驟S860)。具體而言，在不均勻狀態下，磁場干擾情況不為受干擾程度最低的第一等級。例如，第二等級或第三等級。最小磁場F min 和最大磁場F max 可分別由公式(5)及公式(6)得出：F min =Min(F0~F N )...(5)
F max =Max(F0~Fn)...(6)Min()為取最小值，Max()為取最小值，F0為第0個時間點，且FN為第N個時間點。N為正整數，且N小於或等於單一時間區間內的所有時間點的(總)數量(例如，前述W)。
此外，以圖3為例，異常磁場範圍為大於異常下限 Thabnormal_min且小於正常下限Thnormal_min的範圍或大於正常上限Thnormal_max且小於異常上限Thabnormal_max的範圍。
圖9是依據本發明另一實施例的在移動狀態下的磁場干擾決策的流程圖。請參照圖9，在步驟S860中，反應於時間區間內的多個(或所有)時間點中的最小磁場大於異常下限且這些時間點中的最大磁場小於異常上限，處理器13可決定磁場干擾情況為第二等級(步驟S920)。也就是說，即便磁場干擾情況不為干擾程度最低的第一等級，但這時間區點內的磁場最大值及磁場最小值仍在第二等級對應的異常磁場範圍的上限及下限內，代表磁場干擾情況有較高的機會屬於第二等級。
此外，反應於時間區間內的多個(或所有)時間點中的最小磁場未大於異常下限或這些時間點中的最大磁場未小於異常上限，處理器13可決定磁場干擾情況為第三等級(步驟S930)。也就是說，磁場干擾情況不為干擾程度最低的第一等級，且這時間區點內的磁場最大值及磁場最小值也不在第二等級對應的異常磁場範圍的上限及下限內，代表磁場干擾情況有較高的機會屬於第三等級。
請參照圖8，反應於移動情況為靜止狀態，處理器13可比較多個時間點中的最小磁場/最大磁場與正常磁場範圍/異常磁場範圍(步驟S870)。相較於步驟S860，靜止狀態下的決策更比較正常磁場範圍。此外，以圖3為例，正常磁場範圍為介於正常下限Thnormal_min及正常上限Thnormal_max之間的範圍。
圖10是依據本發明一實施例的在靜止狀態下的磁場干擾 決策的流程圖。請參照圖10，在步驟S870中，反應於時間區間內的多個(或所有)時間點中的最小磁場大於正常下限且這些時間點中的最大磁場小於正常上限，處理器13可決定磁場干擾情況為第一等級(步驟S1010)。也就是說，這時間區點內的磁場最大值及磁場最小值仍在第一等級對應的正常磁場範圍的上限及下限內，代表磁場干擾情況有較高的機會屬於第一等級。
在最小磁場未大於正常下限或最大磁場未小於正常上限的情況下，反應於最小磁場大於異常下限且最大磁場小於異常下限，處理器13可決定磁場干擾情況為第二等級(步驟S1020)。也就是說，這時間區點內的磁場最大值及磁場最小值仍在第二等級對應的異常磁場範圍的上限及下限內，代表磁場干擾情況有較高的機會屬於第二等級。
此外，最小磁場未大於正常下限或最大磁場未小於正常上限的情況下，反應於最小磁場未大於正常下限或異常下限、或者最大磁場未小於異常上限，處理器13可決定磁場干擾情況為第三等級(步驟S1030)。也就是說，這時間區點內的磁場最大值及磁場最小值不在第二等級對應的異常磁場範圍的上限及下限內，代表磁場干擾情況有較高的機會屬於第三等級。
針對靜止狀態的磁場干擾情況的決策，本發明實施例提出兩階段決策。圖10所述的實施例為初步的決策，且可進一步修正決策結果。
圖11是依據本發明一實施例的磁場干擾修正的流程圖。 請參照圖11，處理器13可判斷最接近(當下/前)時間區間的一個或更多個先前時間區間與當下時間區間在磁場等級上的一致性(步驟S1110)。依據步驟S830，這先前時間區間也是在移動狀態下。也就是，在移動狀態下的先前時間區間與當下時間區間的磁場等級之間的一致性。例如，這些時間區間的磁場等級是否相同。處理器13可使用圖11所決定的當下時間區間的磁場干擾情況作為當下時間區間的磁場等級。而先前時間區間的磁場等級即是使用在先前時間區間所決定的當下時間區間的磁場干擾情況。
處理器13可依據一個或更多個先前時間區間與當下時間區間在磁場等級上的一致性，修正當下時間區間的磁場干擾情況(步驟S1120)。在一實施例中，只要當下時間區間與所比較的先前時間區間的磁場干擾情況不同，處理器13可選擇當下時間點與所比較的先前時間區間中具有對應於較嚴重干擾的磁場等級，並據以作為當下時間區間的磁場干擾情況。而反應於當下時間區間與所比較的先前時間區間的磁場干擾情況相同，處理器13可維持或不修正當下時間區間的磁場干擾情況。
例如，反應於當下時間區間的磁場干擾情況為第一等級且先前一個時間區間的磁場干擾情況為第二等級，則當下時間區間的磁場干擾情況修正為第二等級；反應於當下時間區間的磁場干擾情況為第一等級且先前一個時間區間的磁場干擾情況為第三等級，則當下時間區間的磁場干擾情況修正為第三等級；反應於當下時間區間的磁場干擾情況為第二等級且先前一個時間區間的磁 場干擾情況為第三等級，則當下時間區間的磁場干擾情況修正為第三等級；反應於當下時間區間的磁場干擾情況為第一等級且先前一個時間區間的磁場干擾情況也為第一等級，則當下時間區間的磁場干擾情況仍為第一等級且不修正。
在一實施例中，在當下時間區間與所比較的先前時間區間的磁場干擾情況不同的情況下，反應於時間區間的磁場等級為初始等級、所比較的一個或更多個先前時間區間的磁場等級不為這初始等級且這時間區間內的多個(或所有)時間點的磁場屬於初始等級的第四佔比小於第二佔比門檻值，處理器13可將初始等級修正為那些磁場等級中的另一者(即，不同於初始等級)。具體而言，這初始等級是圖10或圖11所決定的第二等級或第三等級。也就是說，第四佔比可以是前述第二佔比或第三佔比。若當下時間區間中的時間點為第二等級或第三等級的比例不大且不同於先前時間區間的磁場等級，則可以忽略第二等級或第三等級的判定，從而放寬辨識限制，進而減少判定為第二等級或第三等級的次數。
此外，第二佔比門檻值可以是W×5%，其中W為時間區間內的所有時間點的數量。然而，5%還可能更換成其他百分比。例如，3、8或10%。
例如，圖12是依據本發明一實施例的修正決策的流程圖。請參照圖12，在步驟S1120中，反應於當下時間區間的初始等級為第二等級、先前時間區間的磁場等級為第一等級(即，不為第二等級或第三等級)且當下時間區間的多個(或所有)時間點的磁場屬 於第二等級的佔比小於第二佔比門檻值，處理器13可將當下時間區間的磁場干擾情況修正為第一等級(步驟S1210)。也就是說，即便決定出第二等級，但移動狀態下的先前時間區間的磁場等級都不是第二等級或第三等級且當下時間區間內的所有時間點的磁場為第二等級的佔比較少(即，小於第二佔比門檻值)，當下時間區間的磁場干擾情況為第一等級的機會較高。
反應於當下時間區間的初始等級為第三等級、先前時間區間的磁場等級不為第三等級(即，為第一等級或第二等級)且當下時間區間的多個(或所有)時間點的磁場屬於第三等級的佔比小於第二佔比門檻值，處理器13可將當下時間區間的磁場干擾情況修正為第二等級(步驟S1220)。也就是說，即便決定出第三等級，但移動狀態下的先前時間區間的磁場等級都不是第三等級且當下時間區間內的所有時間點的磁場為第三等級的佔比較少(即，小於第二佔比門檻值)，當下時間區間的磁場干擾情況為第二等級的機會較高。
反應於當下時間區間的初始等級為第三等級、先前時間區間的磁場等級為第一等級(即，不為第二等級或第三等級)且當下時間區間的多個(或所有)時間點的磁場屬於第二等級的佔比小於第二佔比門檻值，處理器13可將當下時間區間的磁場干擾情況修正為第一等級(步驟S1230)。也就是說，即便決定出第三等級，但移動狀態下的先前時間區間的磁場等級都不是第二等級或第三等級且當下時間區間內的所有時間點的磁場為第二等級的佔比較少 (即，小於第二佔比門檻值)，當下時間區間的磁場干擾情況為第一等級的機會較高。
藉此，當感測裝置20處於不均勻磁場時，本發明實施例可準確地辨識出磁場干擾情況是有較多干擾的情況。例如，第二等級或第三等級。
圖13是依據本發明一實施例的感測裝置20的示意圖。請參照圖20，感測裝置20可更包括光源27。光源27的不同顏色或閃爍頻率可對應於多個磁場等級。例如，綠色或不亮對應於第一等級，黃色或每秒亮一次對應於第二等級，且紅色或恆亮對應於第三等級。藉此，可提示使用者當下環境的磁場，讓使用者可依據光源的顏色或閃爍頻率進行相對應的應對行為。例如，在當前環境的磁場干擾情況為第二等級的情況下，使用者可快速經過這環境。在當前環境的磁場干擾情況為第三等級的情況下，使用者可離開這環境。
在另一實施例中，運算裝置10或感測裝置20可更包括喇叭(圖未示)，並用以在干擾較大的情況(例如，磁場干擾情況為第三等級)下發出語音或聲響。
圖14是依據本發明一實施例的使用者介面UI的示意圖。請參照圖14，運算裝置10可更包括顯示器(圖未示)。顯示器用以呈現使用者介面UI。使用者介面UI還呈現裝置名稱141、其他資訊142(例如，移動參數、磁場或取樣率)及磁場干擾情況143。裝置名稱141為每一感測裝置20的名稱。其他資訊142的內容可視 實際需求而調整或省略。磁場干擾情況143可使用不同顏色或圖案區別不同磁場等級。例如，綠色或圓圈對應於第一等級，黃色或三角形對應於第二等級，且紅色或「X」對應於第三等級。此外，處理器13可依據磁力計24、加速度計25及/或陀螺儀26的感測資料決定對應感測裝置20或其穿戴部位的姿態角度，並據以在虛擬人物144上同步對應姿態。
圖15是依據本發明一實施例的姿態角度估算的流程圖。請參照圖15，處理器13可判斷磁場干擾情況是否為受干擾程度最低的第一等級(步驟1510)。反應於磁場干擾情況為第一等級，處理器13可依據九軸運動資訊估算姿態角度(步驟S1520)。具體而言，九軸運動資訊又稱為九個自由度的資訊。這九個自由度包括三軸/自由度的磁力計24的資訊、三軸/自由度的加速度計25及三軸/自由度的陀螺儀26。也就是說，這九軸運動資訊還參考基於磁力計24的感測資料所得的磁場。例如，公式(1)的磁場F。由於第一等級的干擾程度最低，使得可信任基於磁力計24的感測資料所得的磁場或這磁場的準確度較高。雖然將陀螺儀26測量的角速度對時間積分即可取得姿態角度，但使用精準度不好(例如，雜訊大)的陀螺儀26會在運算過程中累積誤差，進而導致角度偏移。而利用九軸運動資訊進行姿態角度估算可有效解決陀螺儀26的角度偏移問題。例如，利用地球磁場修正繞上下垂直軸旋轉的角度偏移。此外，可用四元數或歐拉角(Euler Angles)表示姿態角度。
然而，反應於磁場干擾情況不為第一等級，處理器13可 依據六軸運動資訊估算姿態角度(步驟S1530)。具體而言，六軸運動資訊中的六個自由度只包括三軸/自由度的加速度計25及三軸/自由度的陀螺儀26。也就是說，這六軸運動資訊未參考基於磁力計24的感測資料所得的磁場。由於不同於第一等級的其他磁場等級的干擾程度較高，使得難以信任基於磁力計24的感測資料所得的磁場或這磁場的準確度較低。因此，可排除/忽略基於磁力計24的感測資料所得的磁場。
在一實施例中，反應於磁場干擾情況為第二等級，處理器13可依據這磁場干擾情況的持續時間，選擇六軸或九軸運動資訊來估算姿態角度。而反應於磁場干擾情況為第三等級，處理器13可直接依據六軸運動資訊來估算姿態角度。此時，磁力計24的感測資料可能造成更大的姿態角度偏移，因此可選擇偏移稍低的六軸運動資訊。
綜上所述，在本發明實施例的相關於磁場干擾的方法及感測系統中，考量磁場均勻度及移動情況兩者，並據以決定磁場干擾情況。在移動狀態下，可確定均勻狀態下的磁場干擾情況為最低干擾，並可依據不均勻狀態下的最大磁場及最小磁場確定磁場等級。而在靜止狀態下，除了依據最大磁場及最小磁場，還參考移動狀態下的先前時間區間的磁場干擾情況。此外，針對磁場干擾情況為較高干擾的磁場等級，可依據先前時間區間的磁場干擾情況及磁場等級的占比確認是否修正磁場干擾情況。藉此，可提升判斷磁場干擾情況的準確度，還能適當提示或修正姿態角度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
S210~S230:步驟

Claims (18)

  1. 一種相關於磁場干擾的方法，包括：決定一時間區間內的一磁場均勻度，其中該磁場均勻度為一均勻狀態及一不均勻狀態中的一者，且決定該時間區間內的該磁場均勻度的步驟包括：分別決定該時間區間內的多個時間點的磁場為多個磁場等級中的一者；決定該些磁場等級中的一第一等級在該些時間點的一第一佔比；以及依據該第一佔比決定該磁場均勻度為該均勻狀態及該不均勻狀態中的一者；決定該時間區間內的一移動情況；以及依據該磁場均勻度及該移動情況決定一磁場干擾情況。
  2. 如請求項1所述的相關於磁場干擾的方法，其中依據該第一佔比決定該磁場均勻度為該均勻狀態及該不均勻狀態中的一者的步驟包括：反應於該第一佔比大於一第一佔比門檻值，決定該磁場均勻度為該均勻狀態；以及反應於該第一佔比未大於該第一佔比門檻值，決定該磁場均勻度為該不均勻狀態。
  3. 如請求項1所述的相關於磁場干擾的方法，其中分別決定該時間區間內的該些時間點的磁場為該些磁場等級中的一者的步驟包括：反應於該些時間點中的一第一時間點的一磁場介於一正常磁場範圍，決定該磁場屬於該第一等級；反應於該第一時間點的該磁場未介於該正常磁場範圍，決定該磁場不屬於該第一等級。
  4. 如請求項1所述的相關於磁場干擾的方法，其中該移動情況為一移動狀態及一靜止狀態中的一者，決定該時間區間內的該移動情況的步驟包括：依據三軸上的移動參數之間的一致性決定該移動情況，其中反應於該三軸上的移動參數中的任一者大於一移動門檻值，決定該移動情況為該移動狀態；以及反應於該三軸上的移動參數皆未大於該移動門檻值，決定該移動情況為該靜止狀態。
  5. 如請求項1所述的相關於磁場干擾的方法，其中該移動情況為一移動狀態，且依據該磁場均勻度及該移動情況決定該磁場干擾情況的步驟包括：判斷最接近該時間區間的至少一先前時間區間與該時間區間是否皆為相同的磁場等級，其中該至少一先前時間區間早於該時間區間，且該至少一先前時間區間的移動情況為該移動狀態；反應於該時間區間及該至少一先前時間區間皆為相同的該磁 場等級，決定該磁場干擾情況為一第一等級，其中該第一等級為受干擾的程度最低；以及反應於該時間區間及該至少一先前時間區間未皆為相同的該磁場等級，決定該磁場干擾情況不為的該第一等級。
  6. 如請求項1所述的相關於磁場干擾的方法，其中該移動情況為一移動狀態，且依據該磁場均勻度及該移動情況決定該磁場干擾情況的步驟包括：反應於該時間區間內的多個時間點中的一最小磁場大於一異常下限且該些時間點中的一最大磁場小於一異常上限，決定該磁場干擾情況為一第二等級，其中該第二等級受干擾的程度大於一第一等級，且該第一等級受干擾的程度最低；以及反應於該最小磁場未大於該異常下限或該最大磁場未小於該異常上限，決定該磁場干擾情況為一第三等級，其中該第三等級受干擾的程度大於該第二等級。
  7. 如請求項1所述的相關於磁場干擾的方法，其中該移動情況為一靜止狀態，且依據該磁場均勻度及該移動情況決定該磁場干擾情況的步驟包括：反應於該時間區間內的多個時間點中的一最小磁場大於一正常下限且該些時間點中的一最大磁場小於一正常上限，決定該磁場干擾情況為一第一等級，其中該第一等級受干擾的程度最低；以及反應於該最小磁場未大於該正常下限或該最大磁場未小於該 正常上限：反應於該最小磁場大於一異常下限且該最大磁場小於一異常上限，決定該磁場干擾情況為一第二等級，其中該第二等級受干擾的程度大於該第一等級；以及反應於該最小磁場未大於該異常下限、或者該最大磁場未小於該異常上限，決定該磁場干擾情況為一第三等級，其中該第三等級受干擾的程度大於該第二等級。
  8. 如請求項7所述的相關於磁場干擾的方法，其中依據該磁場均勻度及該移動情況決定該磁場干擾情況的步驟包括：判斷最接近該時間區間的至少一先前時間區間與該時間區間在磁場等級上的一致性，其中該至少一先前時間區間早於該時間區間，且該至少一先前時間區間的移動情況為該移動狀態；依據該至少一先前時間區間與該時間區間在磁場等級上的一致性，修正該時間區間的磁場干擾情況。
  9. 如請求項8所述的相關於磁場干擾的方法，其中修正該時間區間的磁場干擾情況的步驟包括：反應於該時間區間的磁場等級為一初始等級、該至少一先前時間區間的磁場等級不為該初始等級且該時間區間內的該些時間點的磁場屬於該初始等級的一第二佔比小於一第二佔比門檻值，將該初始等級修正為該些磁場等級中的另一者。
  10. 如請求項1所述的相關於磁場干擾的方法，更包括： 反應於該磁場干擾情況為一第一等級，依據一九軸運動資訊估算一姿態角度，其中該第一等級受干擾的程度最低，且該九軸運動資訊參考一磁場；以及反應於該磁場干擾情況不為該第一等級，依據一六軸運動資訊估算該姿態角度，其中該六軸運動資訊未參考該磁場。
  11. 一種感測系統，包括：一運算裝置，包括：一記憶體，儲存一程式碼；一處理器，載入該程式碼以執行：決定一時間區間內的一磁場均勻度；決定該時間區間內的一移動情況；以及依據該磁場均勻度及該移動情況決定一磁場干擾情況；以及一感測裝置，包括一磁力計，其中該磁力計偵測一磁場，該磁場均勻度為一均勻狀態及一不均勻狀態中的一者，且該處理器更執行：分別決定該時間區間內的多個時間點的磁場為多個磁場等級中的一者；決定該些磁場等級中的一第一等級在該些時間點的一第一佔比；以及依據該第一佔比決定該磁場均勻度為該均勻狀態及該不均勻狀態中的一者。
  12. 如請求項11所述的感測系統，其中該處理器更執行：反應於該第一佔比大於一第一佔比門檻值，決定該磁場均勻度為該均勻狀態；以及反應於該第一佔比未大於該第一佔比門檻值，決定該磁場均勻度為該不均勻狀態。
  13. 如請求項11所述的感測系統，其中該處理器更執行：反應於該些時間點中的一第一時間點的磁場介於一正常磁場範圍，決定該第一時間點的磁場屬於該第一等級；反應於該第一時間點的該磁場未介於該正常磁場範圍，決定該第一時間點的磁場不屬於該第一等級。
  14. 如請求項11所述的感測系統，其中該感測裝置更包括一加速度計或一陀螺儀，並取得三軸上的移動參數，其中該移動情況為一移動狀態及一靜止狀態中的一者，且該處理器更執行：依據該三軸上的移動參數之間的一致性決定該移動情況，其中反應於該三軸上的移動參數中的任一者大於一移動門檻值，決定該移動情況為該移動狀態；以及反應於該三軸上的移動參數皆未大於該移動門檻值，決定該移動情況為該靜止狀態。
  15. 如請求項11所述的感測系統，其中該移動情況為一移動狀態，且該處理器更執行：判斷最接近該時間區間的至少一先前時間區間與該時間區間是否皆為相同的磁場等級，其中該至少一先前時間區間早於該先前時間區間，且該至少一先前時間區間的移動情況為該移動狀態；反應於該時間區間及該至少一先前時間區間皆為相同的該磁場等級，決定該磁場干擾情況為一第一等級，其中該第一等級為受干擾的程度最低；以及反應於該時間區間及該至少一先前時間區間未皆為相同的該磁場等級，決定該磁場干擾情況不為的該第一等級；或者該處理器更執行：反應於該時間區間內的多個時間點中的一最小磁場大於一異常下限且該些時間點中的一最大磁場小於一異常上限，決定該磁場干擾情況為一第二等級，其中該第二等級受干擾的程度大於一第一等級，且該第一等級受干擾的程度最低；以及反應於該最小磁場未大於該異常下限或該最大磁場未小於該異常上限，決定該磁場干擾情況為一第三等級，其中該第三等級受干擾的程度大於該第二等級。
  16. 如請求項11所述的感測系統，其中該移動情況為一靜止狀態，且該處理器更執行：反應於該時間區間內的多個時間點中的一最小磁場大於一正常下限且該些時間點中的一最大磁場小於一正常上限，決定該磁 場干擾情況為一第一等級，其中該第一等級受干擾的程度最低；以及反應於該最小磁場未大於該正常下限或該最大磁場未小於該正常上限：反應於該最小磁場大於一異常下限且該最大磁場小於一異常下限，決定該磁場干擾情況為一第二等級，其中該第二等級受干擾的程度大於該第一等級；以及反應於該最小磁場未大於該異常下限、或者該最大磁場未小於該異常上限，決定該磁場干擾情況為一第三等級，其中該第三等級受干擾的程度大於該第二等級。
  17. 如請求項16所述的感測系統，其中該處理器更執行：判斷最接近該時間區間的至少一先前時間區間與該時間區間在磁場等級上的一致性，其中該至少一先前時間區間早於該時間區間，且該至少一先前時間區間的移動情況為該移動狀態；依據該至少一先前時間區間與該時間區間在磁場等級上的一致性，修正該時間區間的磁場干擾情況，其中該處理器更執行：反應於該時間區間的磁場等級為一初始等級、該至少一先前時間區間的磁場等級不為該初始等級且該時間區間內的該些時間點的磁場屬於該初始等級的一第二佔比小於一第二佔比門檻值，將該初始等級修正為該些磁場等級中的另一者。
  18. 如請求項11所述的感測系統，其中該處理器更執行：反應於該磁場干擾情況為一第一等級，依據一九軸運動資訊估算一姿態角度，其中該第一等級受干擾的程度最低，且該九軸運動資訊參考該磁場；以及反應於該磁場干擾情況不為該第一等級，依據一六軸運動資訊估算該姿態角度，其中該六軸運動資訊未參考該磁場。
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