Title:
Positions- oder Orientierungsbestimmung basierend auf mit einem Arbeitszyklus versehenen, frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen
Kind Code:
U1


Abstract:

Dreiachsen-Magnetquelle (110), die enthält:
eine Menge von Spulen (111, 112, 113); und
eine Leistungsversorgung (125), wobei abwechselnd eine erste Leistung und eine zweite Leistung angelegt werden, um die Menge von Spulen anzusteuern, um frequenzgemultiplexte elektromagnetische Signale während Zeitintervallen (406, 407) zu erzeugen, die durch einen Arbeitszyklus definiert sind, wobei die erste Leistung höher als die zweite Leistung ist. embedded image




Application Number:
DE202017105884U
Publication Date:
04/16/2018
Filing Date:
09/27/2017
Assignee:
Google LLC (n.d.Ges.d. Staates Delaware) (Calif., Mountain View, US)



Attorney, Agent or Firm:
Betten & Resch Patent- und Rechtsanwälte PartGmbB, 80333, München, DE
Claims:
Dreiachsen-Magnetquelle (110), die enthält:
eine Menge von Spulen (111, 112, 113); und
eine Leistungsversorgung (125), wobei abwechselnd eine erste Leistung und eine zweite Leistung angelegt werden, um die Menge von Spulen anzusteuern, um frequenzgemultiplexte elektromagnetische Signale während Zeitintervallen (406, 407) zu erzeugen, die durch einen Arbeitszyklus definiert sind, wobei die erste Leistung höher als die zweite Leistung ist.

Dreiachsen-Magnetquelle nach Anspruch 1, die ferner enthält:
einen Signalgenerator (115) zum Erzeugen von Signalen mit mehreren Frequenzen; und
mindestens einen Verstärker (121), um die Signale zu verstärken und die verstärkten Signale bereitzustellen, um die Menge von Spulen anzusteuern, um elektromagnetische Signale bei den mehreren Frequenzen zu erzeugen, wobei der mindestens eine Verstärker unter Verwendung der ersten Leistung und der zweiten Leistung betrieben wird.

Dreiachsen-Magnetquelle nach Anspruch 2, die ferner enthält:
eine Schaltschaltung (130) zum Übermitteln von Leistung von der Leistungsversorgung zu dem mindestens einen Verstärker, wobei die Schaltschaltung dazu ausgelegt ist, Zustände während abwechselnder Zeitintervalle, die durch den Arbeitszyklus definiert sind, so umzuschalten, dass während einer ersten Teilmenge der Zeitintervalle die erste Leistung an den mindestens einen Verstärker geliefert wird und während einer zweiten Teilmenge der Zeitintervalle die zweite Leistung an den mindestens einen Verstärker geliefert wird.

Dreiachsen-Magnetquelle nach Anspruch 3, wobei die Schaltschaltung eine Leistungsübertragung von der Leistungsversorgung zu dem mindestens einen Verstärker während der zweiten Teilmenge der Zeitintervalle unterbricht.

Dreiachsen-Magnetquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Menge von Spulen drei Spulen umfasst und drei Verstärker (121, 122, 123) jeweils verstärkte Signale mit unterschiedlichen Frequenzen an eine entsprechende Spule liefern.

Dreiachsen-Magnetquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 5, die ferner enthält:
einen Multiplexer (321) zum selektiven Liefern eines der Signale bei den mehreren Frequenzen von dem Signalgenerator an den mindestens einen Verstärker in einer Zeitmultiplexweise; und
einen Demultiplexer (322) zum Liefern verstärkter Signale bei den mehreren Frequenzen von dem mindestens einen Verstärker an eine ausgewählte der Menge von Spulen.

Dreiachsen-Magnetquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 6, die ferner enthält:
eine Trägheitsmesseinheit (355) zum Messen der Beschleunigung und gyroskopischen Orientierung der Dreiachsen-Magnetquelle; und
eine Schnittstelle (365) zum Übermitteln von Werten von Messungen, die von der Trägheitsmesseinheit durchgeführt werden.

Drei-Achsen-Magnetquelle nach Anspruch 7, wobei eine Angabe von Rauschen auf mindestens einer der mehreren Frequenzen über die Schnittstelle empfangen wird und wobei der Signalgenerator Signale basierend auf der Angabe des Rauschens so erzeugt, dass die Signale für Frequenzen mit Rauschpegeln unterhalb einer Schwelle erzeugt werden.

Computerlesbares Speichermedium, das Befehle enthält, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass mindestens ein Prozessor eines Computersystems Operationen ausführt, die umfassen:
Erzeugen von frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen an einer dreiachsigen magnetischen Quelle (110) zur Übertragung mit einer ersten Leistung und einer zweiten Leistung während einer jeweiligen ersten und zweiten Teilmenge von Zeitintervallen, die durch einen Arbeitszyklus definiert sind, wobei die erste Leistung höher als die zweite Leistung ist; und
Bestimmen mindestens einer Position oder einer Orientierung eines Dreiachsen-Magnetsensors (105) relativ zu der Dreiachsen-Magnetquelle basierend auf den frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen, die von dem Dreiachsen-Magnetsensor während der ersten Teilmenge von Zeitintervallen bei der ersten Leistung empfangen werden.

Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 9, wobei das Erzeugen der frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signale ein Reduzieren einer Leistung, die an mindestens einen Verstärker (121) in der Dreiachsen-Magnetquelle geliefert wird, während der zweiten Teilmengen von Zeitintervallen umfasst.

Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 10, wobei das Reduzieren der Leistung, die an den mindestens einen Verstärker geliefert wird, ein Reduzieren des Leistungsflusses von einer Leistungsversorgung zu dem mindestens einen Verstärker umfasst.

Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 9, wobei die Operationen ferner umfassen:
Messen einer Beschleunigung und einer gyroskopischen Orientierung der Dreiachsen-Magnetquelle und/oder des Dreiachsen-Magnetsensors.

Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 12, wobei die Operationen ferner umfassen:
Berechnen einer Position und/oder einer Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors relativ zu der Dreiachsen-Magnetquelle während der zweiten Teilmenge von Zeitintervallen basierend auf der gemessenen Beschleunigung und gyroskopischen Orientierung der Dreiachsen-Magnetquelle und/oder des Dreiachsen-Magnetsensors.

Computerlesbares Speichermedium nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Operationen ferner umfassen:
Messen von Rauschen bei mehreren Frequenzen, die von den frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen verwendet werden, während der zweiten Teilmenge von Zeitintervallen.

Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 14, wobei die Operationen ferner umfassen:
Auswählen einer Teilmenge der mehreren Frequenzen zur Übertragung der frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signale bei der ersten Leistung während der ersten Teilmenge von Zeitintervallen basierend auf dem gemessenen Rauschen.

Description:
Hintergrund

Die Position oder Orientierung einer Dreiachsen-Magnetquelle kann unter Verwendung eines entsprechenden Dreiachsen-Magnetsensors verfolgt werden, der Variationen in einem Magnetfeld detektiert, das von der Dreiachsen-Magnetquelle erzeugt wird. Zum Beispiel kann die Dreiachsen-Magnetquelle in Form von drei orthogonalen Spulen implementiert sein, die Magnetfelder als Antwort auf elektrische Ströme erzeugen, die an die Spulen angelegt werden. Eine Dreiachsen-Magnetquelle kann mit gepulstem Gleichstrom (DC) betrieben werden, wobei Ströme nacheinander an jede der drei orthogonalen Spulen angelegt werden (was zu gemultiplexten Zeitintervallen führt). Diese Betriebsart kann als ein Zeitmultiplexmodus mit gepulstem Gleichstrom bezeichnet werden, in dem drei orthogonale Spulen in dem Dreiachsen-Magnetsensor elektrische Ströme als Antwort auf die Magnetfelder erzeugen, die durch die Dreiachsen-Magnetquelle in den gemultiplexten Zeitintervallen geliefert werden. Ein Beispiel einer Technik zum Verfolgen der Position oder Orientierung einer Dreiachsen-Magnetquelle in dem Zeitmultiplexmodus mit gepulstem Gleichstrom ist in dem Dokument Raab u. a. (IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Bd. AES-15, Nr. 5, September 1979, Seite 709) beschrieben, das hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist. Zudem kann Frequenzmultiplexen unter Verwendung von Wechselstrom (AC) verwendet werden, um zu ermöglichen, dass die Dreiachsen-Magnetquelle unter Verwendung der drei orthogonalen Spulen elektromagnetische Signale gleichzeitig auf verschiedenen Frequenzbändern überträgt. Diese Betriebsart kann als Wechselstrom-Frequenzmultiplexmodus bezeichnet werden. Zum Beispiel werden im Wechselstrom-Frequenzmultiplexmodus die orthogonalen Spulen durch oszillierende Ströme die entsprechend den Frequenzbändern verschiedenen Frequenzen aufweisen, angesteuert. Der Dreiachsen-Magnetsensor ist dazu ausgelegt, ein Frequenzdemultiplexen der elektrischen Ströme durchzuführen, die durch die frequenzgemultiplexten Magnetfelder in den Spulen des Dreiachsen-Magnetsensors erzeugt werden.

Unter Schutz gestellt werden und Gegenstand des Gebrauchsmusters sind dabei, entsprechend den Vorschriften des Gebrauchsmustergesetzes, lediglich Vorrichtungen wie in den beigefügten Schutzansprüchen definiert, jedoch keine Verfahren. Soweit nachfolgend in der Beschreibung gegebenenfalls auf Verfahren Bezug genommen wird, dienen diese Bezugnahmen lediglich der beispielhaften Erläuterung der in den beigefügten Schutzansprüchen unter Schutz gestellten Vorrichtung oder Vorrichtungen.

Figurenliste

Die vorliegende Offenbarung wird besser verständlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, wobei ihre zahlreichen Merkmale und Vorteile Fachleuten ersichtlich werden. Die Verwendung der gleichen Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungen gibt ähnliche oder identische Gegenstände an.

  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Bestimmen einer Position oder Orientierung eines Dreiachsen-Magnetsensors relativ zu einer Dreiachsen-Magnetquelle gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Bestimmen einer Position oder Orientierung eines Dreiachsen-Magnetsensors relativ zu einer Dreiachsen-Magnetquelle während einer ersten Teilmenge von Zeitintervallen und zum Schätzen der Position oder Orientierung während einer zweiten Teilmenge von Zeitintervallen unter Verwendung von gemessene Beschleunigungen und gyroskopische Orientierungen gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Systems gemäß einigen Ausführungsformen, das einen Dreiachsen-Magnetsensor, der einen einzelnen Verstärker implementiert, und eine Dreiachsen-Magnetquelle, die einen einzelnen Verstärker implementiert, enthält.
  • 4 zeigt zeitliche Beziehungen zwischen Signalen in einem Positions- oder Orientierungsverfolgungssystem gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 5 zeigt zeitliche Beziehungen zwischen Signalen in einem Positions- oder Orientierungsverfolgungssystem gemäß einigen Ausführungsformen, das eine Rauschüberwachung während eines Niederleistungsübertragungsmodus einer Dreiachsen-Magnetquelle durchführt.
  • 6 ist ein Graph gemäß einigen Ausführungsformen, der Werte einer Y-Koordinate einer Position eines Dreiachsen-Magnetsensors zeigt, die basierend auf frequenzgemultiplexten Signalen, die von einer Dreiachsen-Magnetquelle während einer ersten Teilmenge von Zeitintervallen übertragen werden, und Messungen von Beschleunigungen und gyroskopischen Orientierungen, die während einer zweiten Teilmenge von Zeitintervallen durchgeführt werden, bestimmt werden.
  • 7 ist ein Graph gemäß einigen Ausführungsformen, der Werte einer X-Koordinate einer Position eines Dreiachsen-Magnetsensors zeigt, die basierend auf frequenzgemultiplexten Signalen, die von einer Dreiachsen-Magnetquelle während einer ersten Teilmenge von Zeitintervallen übertragen werden, und Messungen von Beschleunigungen und gyroskopischen Orientierungen, die während einer zweiten Teilmenge von Zeitintervallen durchgeführt werden, bestimmt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Dreiachsen-Magnetquelle geschaffen, die enthält: eine Menge orthogonaler Spulen; und eine Leistungsversorgung, wobei eine erste Leistung und eine zweite Leistung abwechselnd angelegt werden, um die Menge von orthogonalen Spulen anzusteuern, um frequenzgemultiplexte elektromagnetische Signale während Zeitintervallen zu erzeugen, die durch einen Arbeitszyklus definiert sind, wobei die erste Leistung höher als die zweite Leistung ist. Daher kann das Signal-zu-Rauschen-Verhältnis verbessert werden, ohne dass höhere Stromstärken oder größere Spulen erforderlich sind.

Optional kann die Dreiachsen-Magnetquelle ferner enthalten: einen Signalgenerator zum Erzeugen von Signalen mit mehreren Frequenzen; und mindestens einen Verstärker zum Verstärken der Signale und Bereitstellen der verstärkten Signale, um die Menge von orthogonalen Spulen anzusteuern, um elektromagnetische Signale mit den mehreren Frequenzen zu erzeugen, wobei der mindestens eine Verstärker unter Verwendung der ersten Leistung und der zweiten Leistung betrieben wird.

Optional kann die Dreiachsen-Magnetquelle ferner enthalten: eine Schaltschaltung zum Übermitteln von Leistung von der Leistungsversorgung an den mindestens einen Verstärker, wobei die Schaltschaltung dazu ausgelegt ist, um Zustände während abwechselnder Zeitintervalle, die durch den Arbeitszyklus definiert sind, so zu schalten, dass die erste Leistung während einer ersten Teilmenge der Zeitintervalle an den mindestens einen Verstärker geliefert wird und die zweite Leistung während einer zweiten Teilmenge der Zeitintervalle an den mindestens einen Verstärker geliefert wird.

Optional unterbricht die Schaltschaltung eine Leistungsübermittlung von der Leistungsversorgung an den mindestens einen Verstärker während der zweiten Teilmenge der Zeitintervalle.

Optional kann die Menge von orthogonalen Spulen drei orthogonale Spulen umfassen und die drei Verstärker liefern jeweils verstärkte Signale mit unterschiedlichen Frequenzen an eine entsprechende orthogonale Spule.

Optional kann die Dreiachsen-Magnetquelle ferner enthalten: einen Multiplexer zum selektiven Liefern eines der Signale bei den mehreren Frequenzen von dem Signalgenerator an den mindestens einen Verstärker in einer Zeitmultiplexweise; und einen Demultiplexer zum Liefern verstärkter Signale bei den mehreren Frequenzen von dem mindestens einen Verstärker an eine ausgewählte aus der Menge von orthogonalen Spulen.

Optional kann die Dreiachsen-Magnetquelle ferner enthalten:
[0018] eine Trägheitsmesseinheit zum Messen einer Beschleunigung und gyroskopischen Orientierung der Dreiachsen-Magnetquelle; und eine Schnittstelle zum Übermitteln von Werten von Messungen, die von der Trägheitsmesseinheit durchgeführt werden.

Optional kann eine Angabe von Rauschen auf mindestens einer der mehreren Frequenzen über die Schnittstelle empfangen werden, wobei der Signalgenerator Signale basierend auf der Angabe des Rauschens so erzeugt, dass die Signale für Frequenzen mit Rauschpegeln unterhalb einer Schwelle erzeugt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt ist ein Dreiachsen-Magnetsensor bereitgestellt, der enthält: eine Menge von orthogonalen Spulen; und einen Prozessor zum Bestimmen einer Position und/oder einer Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors relativ zu einer Dreiachsen-Magnetquelle basierend auf frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen, die abwechselnd mit einer ersten Leistung und einer zweiten Leistung durch die Menge von orthogonal Spulen aus der Dreiachsen-Magnetquelle während Zeitintervallen, die durch einen Arbeitszyklus definiert sind, empfangen werden, wobei die erste Leistung höher als die zweite Leistung ist.

Optional kann der Dreiachsen-Magnetsensor ferner enthalten: mindestens einen Verstärker zum Verstärken von Signalen, die von der Menge von orthogonalen Spulen als Antwort auf die frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signale erzeugt werden; und einen Analog/Digital-Umsetzer zum Abtasten der verstärkten Signale und zum Liefern einer digitalen Darstellung der verstärkten Signale an den Prozessor.

Optional können die frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signale während einer ersten Teilmenge von Zeitintervallen mit der ersten Leistung empfangen werden und können die frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signale während einer zweiten Teilmenge von Zeitintervallen mit der zweiten Leistung empfangen werden.

Optional kann die zweite Leistung bei dem Dreiachsen-Magnetsensor unter einer Detektionsschwelle liegen.

Optional bestimmt der Prozessor die Position und/oder die Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors während der ersten Teilmenge von Zeitintervallen basierend auf den frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen, die während der ersten Teilmenge von Zeitintervallen empfangen werden, und umfasst ferner: eine Trägheitsmesseinheit zum Messen einer Beschleunigung und gyroskopischen Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors, wobei der Prozessor die Position und/oder die Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors während der zweiten Teilmenge der Zeitintervalle basierend auf der gemessenen Beschleunigung und gyroskopischen Orientierung berechnen soll.

Optional soll der Prozessor Rauschen auf mehreren Frequenzen, die von den frequenzgemultiplexten Signalen während der zweiten Teilmenge von Zeitintervallen verwendet werden, messen und wobei der Prozessor Frequenzen mit Rauschpegeln unterhalb einer Schwelle für den Empfang der frequenzgemultiplexten Signale auswählen soll und ferner enthält: eine Schnittstelle zum Übermitteln einer Angabe von Rauschwerten auf den mehreren Frequenzen.

Optional umfasst die Menge von orthogonalen Spulen drei orthogonale Spulen und drei Verstärker verstärken jeweils Signale von einer entsprechenden orthogonalen Spule.

Optional kann der Dreiachsen-Magnetsensor ferner enthalten: einen Multiplexer zum selektiven Liefern eines der Signale von der Menge von orthogonalen Spulen an den mindestens einen Verstärker in einer Zeitmultiplexweise; und einen Demultiplexer zum Liefern von verstärkten Signalen von dem mindestens einen Verstärker an den Analog/Digital-Umsetzer.

Gemäß einem dritten Aspekt ist ein Verfahren bereitgestellt, das umfasst: Erzeugen von frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen an einer Dreiachsen-Magnetsensor für eine Übertragung mit einer ersten Leistung und einer zweiten Leistung während jeweiliger erster und zweiter Teilmengen von Zeitintervallen, die durch einen Arbeitszyklus definiert sind, wobei die erste Leistung höher als die zweite Leistung ist; und Bestimmen einer Position oder und/einer Orientierung eines Dreiachsen-Magnetsensors relativ zu der Dreiachsen-Magnetquelle basierend auf den frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen, die von dem Dreiachsen-Magnetsensor während der ersten Teilmenge von Zeitintervallen bei der ersten Leistung empfangen werden.

Optional umfasst das Erzeugen der frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signale ein Reduzieren einer Leistung, die an mindestens einen Verstärker in der Dreiachsen-Magnetquelle geliefert wird, während der zweiten Teilmengen von Zeitintervallen.

Optional umfasst das Reduzieren der Leistung, die an den mindestens einen Verstärker geliefert wird, ein Reduzieren des Leistungsflusses von einer Leistungsversorgung zu dem mindestens einen Verstärker.

Optional kann das Verfahren ferner umfassen: Messen einer Beschleunigung und einer gyroskopischen Orientierung der Dreiachsen-Magnetquelle und/oder des Dreiachsen-Magnetsensors.

Optional kann das Verfahren ferner umfassen: Berechnen einer Position und/oder einer Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors relativ zu der Dreiachsen-Magnetquelle während der zweiten Teilmenge von Zeitintervallen basierend auf der gemessenen Beschleunigung und gyroskopischen Orientierung der Dreiachsen-Magnetquelle und/oder des Dreiachsen-Magnetsensors.

Optional kann das Verfahren ferner umfassen: Messen von Rauschen bei mehreren Frequenzen, die von den frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen verwendet werden, während der zweiten Teilmenge von Zeitintervallen.

Optional kann das Verfahren ferner umfassen: Auswählen einer Teilmenge der mehreren Frequenzen zur Übertragung der frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signale bei der ersten Leistung während der ersten Teilmenge von Zeitintervallen basierend auf dem gemessenen Rauschen.

Optional umfasst das Auswählen der Teilmenge der mehreren Frequenzen ein Auswählen einer Teilmenge der mehreren Frequenzen mit einem gemessenen Rauschen, das unter einer Schwelle liegt.

Es ist zu beachten, dass jedes oben beschriebene Merkmal mit irgendeinem bestimmten Aspekt oder einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann. Insbesondere kann jedes Merkmal oder jede Kombination von Merkmalen der Quelle mit jedem Merkmal oder jeder Kombination von Merkmalen des Sensors verwendet werden.

Genaue Beschreibung

Bei herkömmlichen elektromagnetischen Positions- oder Orientierungsverfolgungssystemen ist eine Dreiachsen-Magnetquelle von einem Dreiachsen-Magnetsensor durch einen Abstand (r) getrennt, innerhalb dessen die Größe des Magnetfeldes, das an dem Dreiachsen-Magnetsensor erzeugt wird, durch die Nahfeldnäherung bestimmt ist. Die Größe des Magnetfelds an dem Dreiachsen-Magnetsensor fällt daher mit einer Rate von r-3 ab. Folglich nimmt das Signal-zu-Rauschen-Verhältnis (SNR) des elektromagnetischen Signals, das durch den Dreiachsen-Magnetsensor detektiert wird, schnell ab, wenn die Entfernung (r) zunimmt. Das abnehmende SNR verursacht eine schnelle Verschlechterung der Qualität der bestimmten Position oder Orientierung sowie ein erhöhtes Zittern in der bestimmten Position oder Orientierung. Einige herkömmliche Positions- oder Orientierungsverfolgungssysteme kompensieren das abnehmende SNR durch Erhöhen der Stromstärke, die den drei orthogonalen Spulen in der Dreiachsen-Magnetquelle zugeführt wird, so dass die Spulen stärkere elektromagnetische Felder erzeugen. Dieser Ansatz erhöht jedoch den Energieverbrauch und erfordert physisch größere Spulen, was beides deutliche Nachteile bei batteriebetriebenen Systemen darstellen kann.

Die von einer Dreiachsen-Magnetquelle in einem frequenzgemultiplexten Positions- oder Orientierungsverfolgungssystem, das die Position oder Orientierung eines Dreiachsen-Magnetsensors verfolgt, verbrauchte Energie wird durch abwechselndes Liefern einer höheren und einer niedrigeren Leistung, um eine orthogonale Menge von Spulen in der Dreiachsen-Magnetquelle anzusteuern, um frequenzgemultiplexte elektromagnetische Signale während Zeitintervallen zu erzeugen, die durch einen Arbeitszyklus definiert sind, reduziert. Einige Ausführungsformen der Dreiachsen-Magnetquelle enthalten drei orthogonale Spulen, eine Leistungsversorgung (wie etwa eine Batterie), einen Signalgenerator zum Erzeugen von Signalen mit einer oder mehreren Frequenzen, einen oder mehrere Verstärker zum Verstärken der von dem Signalgenerator erzeugten Signale und zum Ansteuern von Stromstärken in den orthogonalen Spulen basierend auf den verstärkten Signalen. Die Leistungsversorgung liefert während eines ersten Zeitintervalls eine erste (höhere) Leistung, die an den Signalgenerator und an den einen oder die mehreren Verstärker gelieferte Leistung umfassen kann, und reduziert die Leistung während eines zweiten Zeitintervalls auf eine zweite (niedrigere) Leistung. Zum Beispiel kann die Leistungsversorgung die an den einen oder die mehreren Verstärker während des zweiten Zeitintervalls gelieferte Leistung reduzieren oder unterbrechen.

Der Dreiachsen-Magnetsensor enthält drei orthogonale Spulen, einen oder mehrere Verstärker zum Verstärken von Signalen, die von den drei orthogonalen Spulen als Antwort auf das von der Dreiachsen-Magnetquelle erzeugte elektromagnetische Feld erzeugt werden, und einen Analog/Digital-Umsetzer (ADC) zum Erzeugen von digitalen Signalen aus den verstärkten Signalen. Ein Prozessor (der in dem Dreiachsen-Magnetsensor oder außerhalb des Sensors implementiert sein kann) bestimmt die Position oder Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors relativ zu der Dreiachsen-Magnetquelle basierend auf den digitalen Signalen. In einigen Ausführungsformen sind Trägheitsmesseinheiten (IMUs) in der Dreiachsen-Magnetquelle oder dem Dreiachsen-Magnetsensor enthalten. Der Arbeitszyklus der Dreiachsen-Magnetquelle verringert die effektive Abtastrate des Dreiachsen-Magnetsensors. Um die Abtastrate zu erhöhen, werden Messungen, die von einem Beschleunigungsmesser oder einem Gyroskop in der IMU erzeugt werden, verwendet, um Positionen oder Orientierungen in den Zeitintervallen zu berechnen, die dem Niederleistungsmodus der Dreiachsen-Magnetquelle entsprechen.

In einigen Ausführungsformen erzeugt der Signalgenerator Signale mit verschiedenen Frequenzen für jede der drei orthogonalen Spulen in der Dreiachsen-Magnetquelle, die daher unter Verwendung der drei orthogonalen Spulen gleichzeitig oder simultan elektromagnetische Felder bei den verschiedenen Frequenzen erzeugen kann. Drei Verstärker werden verwendet, um die Signale zu verstärken, die in diesem Fall an die drei orthogonalen Spulen geliefert werden. Der Dreiachsen-Magnetsensor empfängt gleichzeitig oder simultan das elektromagnetische Signal bei den verschiedenen Frequenzen und der Prozessor, der dem Dreiachsen-Magnetsensor zugeordnet ist, bestimmt seine Position oder Orientierung relativ zu der Dreiachsen-Magnetquelle unter Verwendung der abgetasteten elektromagnetischen Signale. In einigen Ausführungsformen multiplext der Signalgenerator in der Dreiachsen-Magnetquelle die frequenzgemultiplexten Signale, wodurch die Anzahl der Verstärker in der Quelle verringert werden kann. Zum Beispiel können anstelle von drei Verstärkern die zeitgemultiplexten Signale von dem Signalgenerator zur Verstärkung an einen einzelnen Verstärker geliefert werden. Die verstärkten Signale werden dann demultiplext und zur Übertragung als frequenzgemultiplextes elektromagnetisches Signal an die entsprechenden orthogonalen Spulen geliefert. In einigen Ausführungsformen misst der Dreiachsen-Magnetsensor ein elektromagnetisches Umgebungsrauschen während des Niederleistungsmodus der Dreiachsen-Magnetquelle. Die Messungen können verwendet werden, um übermäßiges Rauschen auf Kanälen zu detektieren, die den Frequenzen der Signale entsprechen, die von dem Signalgenerator geliefert werden, und um auf Kanäle zu wechseln, die niedrigere Rauschpegel haben. Es kann zudem in einigen Fällen eine Leistungserhöhung an der Dreiachsen-Magnetquelle verwendet werden, um das SNR zu verbessern, während gleichzeitig die gleiche oder weniger Energie verbraucht wird als in dem äquivalenten frequenzgemultiplexten System, das die gelieferte Leistung kontinuierlich ohne Arbeitszyklus überträgt.

1 ist ein Blockdiagramm eines Systems 100 zum Bestimmen einer Position oder Orientierung eines Dreiachsen-Magnetsensors 105 relativ zu einer Dreiachsen-Magnetquelle 110 gemäß einigen Ausführungsformen. Sowohl der Dreiachsen-Magnetsensor 105 als auch die Dreiachsen-Magnetquelle 110 können entweder feststehend oder beweglich sein, und so variiert die relative Position oder Orientierung der Vorrichtungen als Antwort auf die Bewegung einer oder mehrerer von ihnen. Zum Beispiel kann die Dreiachsen-Magnetquelle 110 an einer festen Struktur wie etwa einer Wand oder einem Teil eines Fahrzeugs montiert sein und die dreiachsige magnetische Quelle 115 kann an einem beweglichen Objekt wie z. B. einer am Kopf getragenen Anzeige, einem Game-Controller und dergleichen montiert sein (oder darin integriert sein). In diesem Fall sind Änderungen in der relativen Position oder Orientierung primär durch eine Bewegung der Dreiachsen-Magnetquelle 115 bestimmt. In einem anderen Beispiel kann die Dreiachsen-Magnetquelle 110 an einem beweglichen Objekt wie etwa einem Helm oder einer am Kopf getragenen Anzeige montiert sein und der Dreiachsen-Magnetsensor 105 kann auch an einem beweglichen Objekt wie etwa einem Game-Controller montiert sein. In diesem Fall sind Änderungen in der relativen Position oder Orientierung sowohl durch eine Bewegung der Dreiachsen-Magnetquelle 110 als auch durch eine Bewegung des Dreiachsen-Magnetsensors 105 bestimmt.

Die Dreiachsen-Magnetquelle 110 enthält eine Menge von orthogonalen Spulen, die elektromagnetische Felder als Antwort auf angelegte Ströme erzeugen. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Menge von orthogonalen Spulen eine Spule 111, die symmetrisch um eine Achse ist, die aus der Zeichenebene zeigt, eine Spule 112, die symmetrisch um eine Achse ist, die parallel zu einer horizontalen Richtung in der Zeichenebene ist, und eine Spule 113, die symmetrisch um eine Achse ist, die parallel zu einer vertikalen Richtung in der Zeichenebene ist. Die Spulen 111, 112, 113 werden hierin kollektiv als „die Spulen 111-113“ bezeichnet. Die Spulen 111-113 sind in 1 als separate Strukturen dargestellt. Die Spulen 111-113 können jedoch auch als eine einzelne Struktur implementiert sein. Darüber hinaus sollten Fachleute erkennen, dass einige Ausführungsformen der Dreiachsen-Magnetquelle 110 Spulen enthalten können, die nicht notwendigerweise orthogonal zueinander sind.

Die Dreiachsen-Magnetquelle 110 enthält auch einen Signalgenerator 115, der Signale mit mehreren Frequenzen zur Übertragung auf entsprechenden Kanälen in einem Frequenzmultiplexsystem erzeugt. Der Signalgenerator kann als ein einzelner Mehrkanal-Signalgenerator, der zwischen verschiedenen Frequenzen umschaltet, oder mehrere Einkanal-Signalgeneratoren, die jeweils ein Signal erzeugen, das einer anderen der mehreren Frequenzen entspricht, implementiert sein. Die von dem Signalgenerator 115 erzeugten Signale werden an ein Verstärkerelement 120 geliefert, das die Signale verstärkt und die verstärkten Signale 10 bereitstellt, um Ströme in den Spulen 111-113 anzusteuern, um elektromagnetische Signale zu erzeugen, die von der Dreiachsen-Magnetquelle 110 übertragen werden. Die dargestellte Ausführungsform des Verstärkerelements 120 enthält drei Verstärker 121, 122, 123, die hier gemeinsam als „die Verstärker 121-123“ bezeichnet werden. Jeder der Verstärker 121-123 liefert ein verstärktes Signal zum Ansteuern eines Stroms in einer entsprechenden der Spulen 111-113. Die von den Spulen 111-113 erzeugten elektromagnetischen Signale 124 haben unterschiedliche Frequenzen, die den Frequenzen der von dem Signalgenerator 115 erzeugten Signale entsprechen. Die Spulen 111-113 können daher die elektromagnetischen Signale 124 gleichzeitig als frequenzgemultiplexte elektromagnetische Signale übertragen.

Eine Leistungsversorgung 125 liefert Leistung, die von dem Signalgenerator 115 verwendet wird, um Signale zu erzeugen, und von den Verstärkern 121-123 verwendet wird, um Signale zu verstärken, die an die Spulen 111-113 geliefert werden. Die Leistungsversorgung 125 ist mit dem Verstärkerelement 120 durch eine Schaltschaltung 130 verbunden, die die Menge an Leistung steuert, die von der Leistungsversorgung 125 zu dem Verstärkerelement 120 fließt. Die Schaltschaltung 130 kann daher die Menge an Leistung, die an das Verstärkerelement 120 geliefert wird, erhöhen oder verringern. Einige Ausführungsformen der Schaltschaltung 130 weisen einen ersten Zustand, in dem 120 eine höhere Menge an Leistung an das Verstärkerelement geliefert wird, und einen zweiten Zustand, in dem eine geringere Menge an Leistung an das Verstärkerelement geliefert wird, auf. Zum Beispiel kann der zweite Zustand ein offener Zustand der Schaltschaltung 130 sein, in welchem Fall der Fluss von Leistung zu dem Verstärkerelement 120 unterbrochen ist und im Wesentlichen keine Leistung an das Verstärkerelement 120 geliefert wird. In einem anderen Beispiel kann der zweite Zustand ein Leerlaufzustand der Schaltschaltung 130 sein, in welchem Fall eine verringerte Menge an Leistung an die Verstärkerschaltung 120 geliefert wird. In einigen Ausführungsformen kann die Leistung, die durch die Leistungsversorgung 125 an den Signalgenerator 115 geliefert wird, auch in dem zweiten Zustand reduziert oder unterbrochen werden, um den Gesamtleistungsverbrauch der Dreiachsen-Magnetquelle 110 weiter zu reduzieren.

Die in 1 gezeigt Schaltschaltung 130 ist als eine separate Schaltung dargestellt, die sowohl für das Verstärkerelement 120 als auch für die Leistungsversorgung 125 extern ist. Jedoch können einige Ausführungsformen der Schaltschaltung 130 innerhalb eines oder mehrerer dieser Elemente implementiert sein. Zum Beispiel kann das Verstärkerelement 120 eine interne Schaltschaltung implementieren, die Zustände wechseln kann, um zu veranlassen, dass das Verstärkerelement 120 von einem Hochleistungsmodus in einen Niederleistungsmodus (oder Nullleistungsmodus) übergeht, in dem das Verstärkerelement 120 weniger (oder keine) Leistung aus der Leistungsversorgung 125 bezieht. In einem weiteren Beispiel kann die Leistungsversorgung 125 eine interne Schaltschaltung implementieren, die Zustände von einem Hochleistungsmodus in einen Niederleistungsmodus wechseln kann, um zu veranlassen, dass die Leistungsversorgung 125 weniger (oder keine) Leistung an das Verstärkerelement 120 liefert.

Das SNR von Signalen, die von dem Dreiachsen-Magnetsensor 105 empfangen werden, fällt mit einer Rate ab, die proportional zu der dritten Potenz des Abstands zwischen dem Dreiachsen-Magnetsensor 105 und der Dreiachsen-Magnetquelle 110 ist. Folglich kann sich die Genauigkeit der Positions- oder Orientierungsbestimmung als Antwort auf eine Zunahme des Abstands zwischen dem Dreiachsen-Magnetsensor 105 und der Dreiachsen-Magnetquelle 110 schnell verschlechtern. Einige Ausführungsformen der Leistungsversorgung 125 liefern Leistung auf einem Pegel, der so modifiziert werden kann, dass die bereitgestellte Leistung in Szenarien erhöht werden kann, in denen der Abstand zwischen dem Dreiachsen-Magnetsensor 105 und der Dreiachsen-Magnetquelle 110 relativ groß ist, und in Szenarien verringert werden kann, in denen der Abstand zwischen dem Dreiachsen-Magnetquelle 105 und der Schaltschaltung 110 relativ klein ist. Der variable Leistungspegel, der von der Leistungsversorgung 125 geliefert wird, kann verwendet werden, um konkurrierende Forderungen nach einem niedrigen Energieverbrauch und einer hohen Genauigkeit bei der Bestimmung der relativen Position oder Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors 105 auszugleichen.

Der Verstärkungsfaktor der Verstärker 121-123 wird zumindest teilweise durch die an das Verstärkerelement 120 gelieferte Menge an Leistung bestimmt. Zum Beispiel ist die Verstärkung der Verstärker 121-123 höher, wenn eine höhere Menge an Leistung an das Verstärkerelement 120 geliefert wird, und die Verstärkung der Verstärker 121-123 ist niedriger, wenn eine geringere Menge an Leistung an das Verstärkerelement 120 geliefert wird. Die Übertragungsleistung der elektromagnetischen Signale 124, die durch die Spulen 111-113 erzeugt werden, wird daher zumindest teilweise von der Menge an Leistung, die an das Verstärkerelement 120 geliefert wird, bestimmt. Zum Beispiel ist die Übertragungsleistung der elektromagnetischen Signale 124, die von den Spulen 111-113 erzeugt werden, höher, wenn eine höhere Menge an Leistung an die das Verstärkerelement 120 geliefert wird, und die Übertragungsleistung der elektromagnetischen Signale 124, die von den Spulen 111-113 erzeugt werden, niedriger, wenn eine geringere Menge an Leistung an das Verstärkerelement 120 geliefert wird.

Der Zustand der Schaltschaltung 130 kann gemäß einem Arbeitszyklus geändert werden. Einige Ausführungsformen der Schaltschaltung 130 wechseln zwischen einem ersten Zustand, der dem Verstärkerelement 120 eine höhere Leistung zuführt, und einem zweiten Zustand, der dem Verstärkerelement 120 eine geringere Leistung zuführt, in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, die durch den Arbeitszyklus bestimmt sind. Wenn der Arbeitszyklus beispielsweise eine Periode von 100 Millisekunden (ms) aufweist, kann die Schaltschaltung 130 zwischen dem ersten Zustand während eines ersten Zeitintervalls, das eine erste Dauer von 10 ms aufweist, und dem zweiten Zustand während eines zweiten Zeitintervalls, das eine zweite Dauer von 90 ms hat, wechseln. Die Periodizität und die Dauer der Zeitintervalle des Arbeitszyklus können fest oder variabel sein. Beispielsweise kann ein Arbeitszyklus, der eine Periode von 100 ms aufweist, in erste Zeitintervalle von 50 ms und zweite Zeitintervalle von 50 ms unterteilt sein. In einem weiteren Beispiel kann die Periodizität des Arbeitszyklus auf 200 ms erhöht sein. Somit wechselt die Leistung, die dem Verstärkerelement 120 zugeführt wird, um Signale zu verstärken, die den Strom in den Spulen 111-113 ansteuern, zwischen einer ersten Leistung und einer zweiten Leistung. Als Antwort auf den mit einem Arbeitszyklus versehenen Strom, der von den Verstärkern 121-123 geliefert wird, erzeugt die Menge von orthogonalen Spulen 111-113 frequenzgemultiplexte elektromagnetische Signale mit einer höheren und einer niedrigeren Übertragungsleistungen während Zeitintervallen, die durch den Arbeitszyklus definiert sind.

Der Dreiachsen-Magnetsensor 105 enthält eine Menge 135 von orthogonalen Spulen, die Signale, z. B. elektrische Ströme, als Antwort auf die elektromagnetischen Signale 124, die von den Spulen 111-113 erzeugt werden, erzeugen. Die Menge 135 von orthogonalen Spulen ist in 1 als eine einzelne Struktur dargestellt. Die orthogonalen Spulen können jedoch auch als separate Strukturen wie etwa die Spulen 111-113 implementiert sein. Darüber hinaus sollten Fachleute erkennen, dass einige Ausführungsformen der Dreiachsen-Magnetquelle 110 Spulen enthalten können, die nicht notwendigerweise orthogonal zueinander sind. Die von der Menge 135 von orthogonalen Spulen erzeugten Signale werden an ein Verstärkerelement 140 geliefert, das die Verstärker 141, 142, 143 enthält (die hierin gemeinsam als „die Verstärker 141-143“ bezeichnet werden). Zum Beispiel ist jede der drei orthogonalen Spulen in der Menge 135 mit einem entsprechenden der Verstärker 141-143 verbunden. Die verstärkten Signale werden an einen Analog/Digital-Umsetzer (ADC) 145 geliefert, der die verstärkten Signale abtastet und digitale Signale erzeugt, die die verstärkten Signale darstellen. Die digitalen Signale werden an einen Prozessor 150 geliefert. Obwohl der Prozessor 150 als ein integrales Element des Dreiachsen-Magnetsensors 13105 dargestellt ist, sind einige Ausführungsformen des Prozessors 150 außerhalb des Dreiachsen-Magnetsensors 105 implementiert und empfangen digitale Abtastwerte über eine Kommunikationsverbindung.

Der Prozessor 150 bestimmt eine Position oder Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors 105 relativ zu der Dreiachsen-Magnetquelle 110 basierend auf den frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen 124, die von der Dreiachsen-Magnetquelle 110 empfangen werden. Wie hierin erörtert werden die elektromagnetischen Signale 124 abwechselnd mit einer ersten (höheren) Leistung und einer zweiten (niedrigeren) Leistung von der Menge 135 von orthogonalen Spulen aus der Dreiachsen-Magnetquelle 110 während Zeitintervallen, die durch einen Arbeitszyklus definiert sind, empfangen. Der Prozessor 150 verwendet die elektromagnetischen Signale 124, die bei der ersten Leistung (in entsprechenden ersten Zeitintervallen) empfangen werden, um die relative Position oder Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors 105 zu bestimmen. Der Prozessor 150 setzt die mit der zweiten Leistung (in entsprechenden zweiten Zeitintervallen) empfangenen elektromagnetischen Signale 124 in ihre relative Position oder Orientierung um. In einigen Ausführungsformen liegt die zweite Leistung unterhalb der Detektionsschwelle für den Prozessor 150, und in diesem Fall können die elektromagnetischen Signale 124 nicht durch den Dreiachsen-Magnetsensor 105 detektiert werden. Einige Ausführungsformen des Dreiachsen-Magnetsensors 105 sind dazu ausgelegt, Frequenzen, die den Kanälen entsprechen, die zum Übertragen der frequenzgemultiplexten Signale verwendet werden, zu überwachen, um das Rauschen auf den Kanälen während des Niederleistungsmodus zu detektieren. Die detektierten Rauschpegel können dann verwendet werden, um wie hierin erörtert Untermengen der Kanäle zum Übertragen der frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signale 124 auszuwählen.

2 ist ein Blockdiagramm eines Systems 200 zum Bestimmen einer Position oder Orientierung eines Dreiachsen-Magnetsensors 205 relativ zu einer Dreiachsen-Magnetquelle 210 während einer ersten Teilmenge von Zeitintervallen und zum Schätzen der Position oder Orientierung während einer zweiten Teilmenge von Zeitintervallen unter Verwendung gemessener Beschleunigungen und gyroskopischer Orientierungen gemäß einigen Ausführungsformen. Die Dreiachsen-Magnetquelle 210 enthält eine Menge von orthogonalen Spulen 211-213, einen Signalgenerator 215, ein Verstärkerelement 220, das Verstärker 221-223 enthält, eine Leistungsversorgung 225 und einen Schalter 230. Die strukturellen Elemente der Dreiachsen-Magnetquelle 210 arbeiten auf ähnliche Weise wie die entsprechenden Strukturelemente in der Dreiachsen-Magnetquelle 110, die in 1 gezeigt ist. Der Dreiachsen-Magnetsensor 205 enthält eine Menge 235 von orthogonalen Spulen, ein Verstärkerelement 240, das Verstärker 241-243 enthält, einen ADC 245 und einen Prozessor 250. Die strukturellen Elemente des Dreiachsen-Magnetsensors 205 arbeiten auf ähnliche Weise wie die entsprechenden strukturellen Elemente in dem Dreiachsen-Magnetsensor 105, der in 1 gezeigt ist.

Der Dreiachsen-Magnetsensor 205 und die Dreiachsen-Magnetquelle 210 unterscheiden sich von dem entsprechenden Dreiachsen-Magnetsensor 105 und der entsprechenden Dreiachsen-Magnetquelle 110, die in 1 gezeigt sind, durch Einbeziehung von Trägheitsmesseinheiten (IMUs) 255, 260, die Beschleunigungen und gyroskopische Orientierungen des Dreiachsen-Magnetsensors 205 und der Dreiachsen-Magnetquelle 210 messen, z. B. unter Verwendung von Beschleunigungsmessern und Gyroskopen, die in den IMUs 255, 260 enthalten sind. Einige Ausführungsformen umfassen zudem Schnittstellen (IF) 265, 270, die verwendet werden, um Informationen wie gemessene Beschleunigungen und gyroskopische Orientierungen zwischen dem Dreiachsen-Magnetsensor 205 und der Dreiachsen-Magnetquelle 210 zu übermitteln. Obwohl die IMUs 255, 260 sowohl in dem Dreiachsen-Magnetsensor 205 und der Dreiachsen-Magnetquelle 210 dargestellt sind, können einige Ausführungsformen nur eine IMU in einem dieser Elemente enthalten. Zum Beispiel kann die IMU 250 nicht in der Dreiachsen-Magnetquelle 210 enthalten sein, wenn nicht erwartet wird, dass die Dreiachsen-Magnetquelle 210 während des Betriebs beweglich ist.

Wie hierin erörtert bestimmt ein Prozessor wie etwa der Prozessor 250 die relative Position oder Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors 205 basierend auf den elektromagnetischen Signalen 224, die empfangen werden, während die Dreiachsen-Magnetquelle 210 in einem Hochleistungsmodus sendet. Das Empfangen der elektromagnetischen Signale 224 in einer Teilmenge der Zeitintervalle, die durch einen Arbeitszyklus angegeben sind, reduziert den Energieverbrauch. Das Beschränken der Hochleistungsmodus-Übertragungen der elektromagnetischen Signale 224 auf eine Teilmenge der Zeitintervalle, die durch den Arbeitszyklus angegeben wird, reduziert jedoch auch die Anzahl und die Häufigkeit der Bestimmungen der relativen Position oder Orientierung. Einige Anwendungen erfordern höhere Anzahlen oder Häufigkeiten von Bestimmungen der relativen Position oder Orientierung.

Um Werte der relativen Position oder Orientierung zwischen den Werten, die basierend auf Messungen der elektromagnetischen Signale 224 in dem Hochleistungsmodus bestimmt werden, aufzufüllen, berechnet der Prozessor 250 die relative Position oder Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors 205 unter Verwendung der Beschleunigungen und gyroskopischen Orientierungen, die durch eine oder mehrere der IMUs 255, 260 gemessen werden. Zum Beispiel kann der Prozessor 250 die relative Position oder Orientierung durch „Koppelnavigation“ aus einem vorherigen Wert der relativen Position oder Orientierung (wie etwa einem Wert, der basierend auf Messungen der elektromagnetischen Signale 224, die in dem Hochleistungsmodus empfangen werden, bestimmt wird) unter Verwendung der gemessenen Beschleunigungen und gyroskopischen Orientierungen berechnen. Die IMUs 255, 260 können die Beschleunigungen und gyroskopischen Orientierungen mit einer höheren Frequenz messen, so dass die relative Position oder Orientierung mit einer höheren Frequenz berechnet werden kann. Wenn beispielsweise die IMUs 255, 260 Daten mit einer Frequenz von 100 Hz detektieren, können die erfassten Daten verwendet werden, um Werte der relativen Position oder Orientierung mit einer Frequenz von 100 Hz zu erzeugen.

In einigen Ausführungsformen können die Werte der relativen Position oder Orientierung, die basierend auf den elektromagnetischen Signalen 224 und den gemessenen Beschleunigungen und gyroskopischen Orientierungen bestimmt werden, durch Integrieren über die Werte unter Verwendung eines Kalman-Filters, eines Proportional-Integral-Differential-Controllers (PID-Controllers) oder eines anderen Glättungs- oder Filterprozesses geglättet werden. Der folgende Pseudocode repräsentiert einen Kalman-Filterprozess, der in einigen Ausführungsformen des Prozessors 250 implementiert sein kann.

Kalman Filter pseudo code

main():

  while True:
     event = poll_event()
     switch event:
          Controller IMU: // 100 Hz
          ProcessControllerlmuMeasurement(timestamp, acceleration, angu-
 lar_velocity)
          fused_pose = GetControllerPose()
          Controller Pose: //10 Hz
          ProcessControllerPoseMeasurement(timestamp, position, orientation)
          HMD Pose: // 200 Hz
          ProcessHmdMeasurement(timestamp, position, orientation)
   end while

Class EmlmuFusion:
   self.fused_pose = None
   self.measurement = None
          GetControllerPose(self):
          return self.fused_pose
          ProcessControllerlmuMeasurement(self, timestamp, acceleration,
 angular_velocity):
          if self.measurement is None:
          self.fused_pose = IntegrateUptoTimestamp(timestamp,
 acceleration, angular_velocity)
          else:
          measurement_timestamp = self.measurement[1]
          acceleration_i, angular_velocity_i =
       InterpolateAtTimestamp(measurement_timestamp, acceleration, angu-
       lar_velocity)
          prediction = IntegrateUptoTimestamp(measurement_timestamp, accel-
 eration_i, angular_velocity_i)
          self.fused_pose = KalmanFiltering(prediction, self.measurement[0])
          self.measurement = None
 ProcessHmdMeasurement(self, timestamp, position, orientation):
   self.latest_hmd_pose = Pose(position, orientation)
 ProcessControllerPoseMeasurement(self, timestamp, position, orientation):
 world_space_measurement =
 TransformToWorld(position, orientation, self.latest_hmd_pose)
 self.measurement = (world_space_measurement, timestamp)
 }

3 ist ein Blockdiagramm eines Systems 300 gemäß einigen Ausführungsformen, das einen Dreiachsen-Magnetsensor 305, der einen einzelnen Verstärker implementiert, und eine Dreiachsen-Magnetquelle 310, die einen einzelnen Verstärker implementiert, enthält. Die Dreiachsen-Magnetquelle 310 enthält eine Menge von orthogonalen Spulen 311-313, einen Signalgenerator 315, eine Leistungsversorgung 325, einen Schalter 330, eine IMU 355 und eine Schnittstelle 365. Die strukturellen Elemente der Dreiachsen-Magnetquelle 310 arbeiten auf ähnliche Weise wie die entsprechenden strukturellen Elemente der in 2 gezeigten Dreiachsen-Magnetquelle 210. Der Dreiachsen-Magnetsensor 305 enthält eine Menge 335 von orthogonalen Spulen, einen ADC 345, einen Prozessor 350, eine IMU 360 und eine Schnittstelle 370. Die strukturellen Elemente des Dreiachsen-Magnetsensors 305 arbeiten auf ähnliche Weise wie die entsprechenden strukturellen Elemente in dem Dreiachsen-Magnetsensor 205, der in 2 gezeigt ist.

Der Dreiachsen-Magnetsensor 305 und die Dreiachsen-Magnetquelle 310 unterscheiden sich von dem Dreiachsen-Magnetsensor 205 und der Dreiachsen-Magnetquelle 210 durch Implementierung eines einzelnen Verstärkers 320, 340 zum Verstärken von Signalen, die jeweils von dem Signalgenerator 315 und der Menge 335 von orthogonalen Spulen empfangen werden. Die Signale werden auf die einzelnen Verstärker 320, 340 in einer Zeitmultiplexweise gemultiplext und dann zur Bereitstellung für die Spulen 311-313 oder den ADC 345 demultiplext. Beispielsweise enthält die Dreiachsen-Magnetquelle einen Multiplexer 321, der Signale mit verschiedenen Frequenzen in einer Zeitmultiplexweise auf den Verstärker 320 multiplext. Ein Demultiplexer 322 demultiplext dann die verstärkten Signale und liefert sie an die Spulen 311 - 313, um elektromagnetische Signale 324 bei den entsprechenden Frequenzen zu erzeugen. In einem weiteren Beispiel enthält der Dreiachsen-Magnetsensor einen Multiplexer 341, der das durch die orthogonalen Spulen in der Menge 335 erzeugte Signal in einer Zeitmultiplexweise auf den Verstärker 340 multiplext. Ein Demultiplexer 342 demultiplext dann die verstärkten Signale und liefert sie an den ADC 345. Die Implementierung der einzelnen Verstärker 320, 340 kann den Energieverbrauch des Dreiachsen-Magnetsensors 305 und der Dreiachsen-Magnetquelle 310 reduzieren, da Verstärker typischerweise deutlich weniger Energie als Multiplexer oder Demultiplexer verbrauchen.

Einige Ausführungsformen der Dreiachsen-Magnetquelle 310 enthalten den Multiplexer 321 nicht. Stattdessen ist der Signalgenerator 315 dazu ausgelegt, ein Signal auszugeben, das jeweils zu einer Zeit einem einzelnen Frequenzkanal entspricht. Der Signalgenerator 315 erzeugt daher die Signale bei den mehreren Frequenzen in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, wodurch der Bedarf an dem Multiplexer 321 entfällt. Einige Ausführungsformen des Dreiachsen-Magnetsensors 310 enthalten den Demultiplexer 342 nicht. Stattdessen wird das gemultiplexte verstärkte Signal an einen Einkanal-ADC 345 geliefert, der dem Prozessor 350 digitale Abtastungen liefert, die das gemultiplexte verstärkte Signal darstellen. Der Prozessor 350 führt ein Demultiplexen an den digitalisierten Abtastungen durch.

4 zeigt zeitliche Beziehungen 400 zwischen Signalen in einem Positions- oder Orientierungsverfolgungssystem gemäß einigen Ausführungsformen. Die zeitlichen Beziehungen 400 repräsentieren zeitliche Beziehungen zwischen Signalen in einigen Ausführungsformen des in 1 gezeigten Systems 100, I des in 2 gezeigten Systems 200 oder des in 3 gezeigten Systems 300. Die Zeit nimmt in 4 von links nach rechts zu.

Ein Signal 405 gibt einen Arbeitszyklus zum Übertragen elektromagnetischer Signale aus einer Dreiachsen-Magnetquelle an. Das Signal 405 gibt während einer ersten Teilmenge von Zeitintervallen (wie etwa des Zeitintervalls 406) eine Betriebsart mit hoher Leistung der Dreiachsen-Magnetquelle an und während einer zweiten Teilmenge der Zeitintervalle (wie etwa des Zeitintervalls 407) eine Betriebsart mit niedriger Leistung der dreiachsigen magnetischen Quelle an. Einige Ausführungsformen des Signals 405 werden verwendet, um eine Schaltschaltung zu steuern, die den Fluss von Leistung von einer Leistungsversorgung zu einem oder mehreren Verstärkern in der Dreiachsen-Magnetquelle steuert. Zum Beispiel kann das Signal 405 an die in 1 gezeigte Schaltschaltung 130 angelegt werden. Somit wird das Signal 405 verwendet, um eine Übertragungsleistung für die elektromagnetischen Signale zu steuern, die von der Dreiachsen-Magnetquelle übertragen werden.

Ein Signal 410 stellt einen Kanal eines frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signals dar, das gemäß dem durch das Signal 405 dargestellten Arbeitszyklus selektiv übertragen wird. Das Signal 410 enthält Signale mit relativ hoher Leistung 19, die während Zeitintervallen 406, die einem Hochleistungsmodus der Dreiachsen-Magnetquelle entsprechen, übertragen werden. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Amplitude des Signals 410 während Zeitintervallen 407, die einem Niederleistungsmodus der Dreiachsen-Magnetquelle entsprechen, im Wesentlichen null, und zwar z. B. weil die dem einen oder den mehreren Verstärkern zugeführte Leistung während des Niederleistungsmodus unterbrochen ist. Die Amplitude des Signals 410 kann jedoch während der Zeitintervalle 407 von null verschieden sein, wenn die Leistungsversorgung für den einen oder die mehreren Verstärker auf einen von null verschiedenen Wert reduziert wird, um die Verstärker in einen Leerlaufmodus zu versetzen.

Ein Signal 415 stellt einen Kanal des frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signals dar, das von einem Dreiachsen-Magnetsensor empfangen wird. Das Signal 415 umfasst ein Signal mit relativ hoher Leistung, das während der Zeitintervalle 406 empfangen wird. Beispielsweise überschreitet die Amplitude des empfangenen Signals 415 eine Detektionsschwelle für den Dreiachsen-Magnetsensor. Das Signal 415 enthält während der Zeitintervalle 407 empfangenes Rauschen. In der dargestellten Ausführungsform liegt die Amplitude der von der Dreiachsen-Magnetquelle übertragenen Signale unter der Detektionsschwelle, wenn sie von dem Dreiachsen-Magnetsensor während der Zeitintervalle 407 empfangen werden. Im Wesentlichen ist das gesamte empfangene Signal 415 in den Zeitintervallen 407 Rauschen. Das durch den Dreiachsen-Magnetsensor während der Zeitintervalle 407 detektierte Rauschen kann Umgebungsrauschen wie etwa elektromagnetisches Rauschen, das von Leuchtstofflampen, Kühlschränken oder anderen elektronischen Vorrichtungen erzeugt wird, sein.

Die offenen Blöcke 420 (von denen der Klarheit halber nur einer mit einem Bezugszeichen bezeichnet ist) repräsentieren die Werte der Position oder Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors relativ zu der Dreiachsen-Magnetquelle. Jeder der offenen Blöcke 420 wird basierend auf einem entsprechenden Abschnitt des empfangenen Signals 415 während des entsprechenden Zeitintervalls 407 bestimmt. Zum Beispiel kann ein Prozessor in dem Dreiachsen-Magnetsensor die relativen Werte der durch den Block 420 dargestellten Position oder Orientierung berechnen. Die Mengen 425 von schraffierten Blöcken (von denen der Klarheit halber nur einer mit einem Bezugszeichen bezeichnet ist) stellen relative Werte der Position oder Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors dar, die basierend auf Messungen von Beschleunigungen und gyroskopischen Orientierungen, die von der Dreiachsen-Magnetquelle oder dem Dreiachsen-Magnetsensor 20 durchgeführt werden, durch Koppelnavigation aus den durch den Block 420 angegebenen Werten berechnet werden.

5 zeigt zeitliche Beziehungen 500 zwischen Signalen in einem Positions- oder Orientierungsverfolgungssystem gemäß einigen Ausführungsformen, das eine Rauschüberwachung während eines Niederleistungsübertragungsmodus einer Dreiachsen-Magnetquelle durchführt. Die zeitlichen Beziehungen 500 repräsentieren zeitliche Beziehungen zwischen Signalen in einigen Ausführungsformen des in 1 gezeigten Systems 100, des in 2 gezeigten Systems 200 oder des in 3 gezeigten Systems 300. Die Zeit nimmt in 3 von links nach rechts zu.

Ein Signal 505 gibt einen Arbeitszyklus zum Übertragen elektromagnetischer Signale aus einer Dreiachsen-Magnetquelle an. Das Signal 505 gibt während einer ersten Teilmenge von Zeitintervallen (wie etwa des Zeitintervalls 506) eine Betriebsart mit hoher Leistung der Dreiachsen-Magnetquelle an und während einer zweiten Teilmenge der Zeitintervalle (wie etwa des Zeitintervalls 507) eine Betriebsart mit niedriger Leistung der dreiachsigen magnetischen Quelle an. Einige Ausführungsformen des Signals 505 werden verwendet, um eine Schaltschaltung zu steuern, die den Fluss von Leistung aus einer Leistungsversorgung zu einem oder mehreren Verstärkern in der Dreiachsen-Magnetquelle steuert, z. B. durch Anlegen des Signals 505 an die Schaltschaltung. Somit wird wie hierin erörtert das Signal 505 verwendet, um eine Übertragungsleistung für die elektromagnetischen Signale zu steuern, die von der Dreiachsen-Magnetquelle übertragen werden.

Ein Signal 510 stellt einen Kanal eines frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signals dar, das gemäß dem durch das Signal 505 repräsentierten Arbeitszyklus selektiv übertragen wird. Das Signal 510 umfasst Signale mit relativ hoher Leistung, die während Zeitintervallen 506, die dem Hochleistungsmodus der Dreiachsen-Magnetquelle entsprechen, übertragen werden. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Amplitude des Signals 510 während der Zeitintervalle 507, die einem Niedrigleistungsmodus der Dreiachsenmagnetquelle entsprechen, im Wesentlichen null, z. B. weil die an den einen oder die mehreren Verstärker gelieferte Leistung während des Niederleistungsmodus unterbrochen ist. Die Amplitude des Signals 510 kann jedoch während der Zeitintervalle 507 von null verschieden sein, wenn die Leistungsversorgung für den einen oder die mehreren Verstärker auf einen von null verschiedenen Wert reduziert wird, um die Verstärker in einen Leerlaufmodus oder eine andere Betriebsart mit reduzierter Leistung zu versetzen.

Ein Signal 515 repräsentiert einen Kanal des frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signals, das von einem Dreiachsen-Magnetsensor empfangen wird. Das Signal 515 umfasst ein Signal mit relativ hoher Leistung, das während der Zeitintervalle 506 empfangen wird. Zum Beispiel überschreitet die Amplitude des empfangenen Signals 515 eine Detektionsschwelle 21 für den Dreiachsen-Magnetsensor. Das Signal 515 enthält während der Zeitintervalle 507 empfangenes Rauschen. In der dargestellten Ausführungsform liegen die Amplituden der von der Dreiachsen-Magnetquelle übertragenen Signale unterhalb der Detektionsschwelle, wenn sie während der Zeitintervalle 507 von dem Dreiachsen-Magnetsensor empfangen werden. Somit ist im Wesentlichen das gesamte empfangene Signal 515 in den Zeitintervallen 507 Rauschen. Das durch den dreiachsigen Magnetsensor während der Zeitintervalle 507 detektierte Rauschen kann Umgebungsrauschen wie z. B. elektromagnetisches Rauschen, das von Leuchtstofflampen, Kühlschränken oder anderen elektronischen Vorrichtungen erzeugt wird, sein.

Ein Prozessor in dem Dreiachsen-Magnetsensor führt eine Abfolge von Aktivitäten 520 synchron mit der Erzeugung, der Übertragung und dem Empfang der frequenzgemultiplexten Signale 510, 515 durch. In der dargestellten Ausführungsform berechnet der Prozessor (bei 525, der Klarheit halber ist nur eine Berechnungsbox mit Bezugszeichen bezeichnet) die relative Position oder Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors basierend auf den elektromagnetischen Signalen 515, die während der Zeitintervalle 506 empfangen werden, die der Übertragung durch die Dreiachsen-Magnetquelle in dem Hochleistungsmodus entsprechen. Der Dreiachsen-Magnetsensor überwacht (bei 530, der Klarheit halber ist nur eine Überwachungsbox mit Bezugszeichen bezeichnet) die Magnetfelder während der Zeitintervalle 507 weiterhin, um die Amplitude des Umgebungsrauschens auf den von den frequenzgemultiplexten Signalen 510, 515 verwendeten Frequenzkanälen zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Überwachen der Magnetfelder während der Zeitintervalle 507 ein Messen eines Grundlinienwerts der elektromagnetischen Felder für einen Kanal und dann, wenn der Arbeitszyklus hoch ist, ein Verwenden einer Differenz zwischen der hohen Ablesung der Signale, die während des Zeitintervalls 506 auf dem Kanal empfangen werden, und der Grundlinienablesung, um die Position oder Orientierung zu berechnen.

Der Prozessor vergleicht die Größe der während der Zeitintervalle 507 detektierten Rauschpegel mit einer Schwelle. Wenn der Rauschpegel in einem oder mehreren der Kanäle, die von den frequenzgemultiplexten Signalen 510, 515 verwendet werden, die Schwelle übersteigt, kann der Dreiachsen-Magnetsensor einen weiteren Kanal auswählen, der während der Zeitintervalle 506 durch die drei Dreiachsen-Magnetquelle zur Übertragung verwendet werden soll. Einige Ausführungsformen des Prozessors vergleichen die Größen der auf den verschiedenen Kanälen detektierten Rauschpegel miteinander. Zum Beispiel kann der Prozessor die verschiedenen Kanäle basierend auf den relativen Werten der auf jeder der Kanäle in den Zeitintervallen 507 detektierten Rauschpegeln einstufen. Die Einstufung kann dann verwendet werden, um Kanäle zur Übertragung von frequenzgemultiplexten Signalen während der Zeitintervalle 506 auszuwählen, und zwar z. B. indem den Kanälen mit den niedrigsten Rauschpegeln die höchste Priorität gegeben wird. Der Dreiachsen-Magnetsensor kann ein Signal an die Dreiachsen-Magnetquelle senden, das die Kanäle angibt, die zur Übertragung der frequenzgemultiplexten Signale in den Zeitintervallen 506 ausgewählt worden sind. Als Antwort auf das Empfangen der Angabe ändert die Dreiachsen-Magnetquelle die Modulationsfrequenz für einen oder mehrere der Menge von orthogonalen Spulen, so dass die Dreiachsen-Magnetquelle das frequenzgemultiplexte Signal mit der Frequenz, die dem ausgewählten Kanal entspricht, in einem oder mehreren nachfolgenden Zeitintervallen 506 sendet. Einige Ausführungsformen der Dreiachsen-Magnetquelle sendet eine Bestätigungsnachricht, um den Dreiachsen-Magnetsensor darüber zu benachrichtigen, dass die angeforderte Kanaländerung stattgefunden hat.

6 ist ein Graph 600, der Werte einer Y-Koordinate einer Position eines Dreiachsen-Magnetsensors darstellt, die gemäß einigen Ausführungsformen basierend auf frequenzgemultiplexten Signalen, die von einer Dreiachsen-Magnetquelle während einer ersten Teilmenge von Zeitintervallen gesendet werden, und Messungen von Beschleunigungen und gyroskopischen Orientierungen, die während einer zweiten Teilmenge von Zeitintervallen durchgeführt werden, bestimmt werden. Die vertikale Achse in dem Graphen 600 gibt den Wert der Y-Koordinate an und die horizontale Achse in dem Graphen 600 gibt die Zeit an, die von links nach rechts zunimmt.

Die Kurve 605 gibt den Wert der Y-Koordinate an, der basierend auf frequenzgemultiplexten Signalen bestimmt wird, die mit einer Abtastrate von 200 Hz abgetastet werden. Die Kurve 605 gibt daher einen Feldvergleichsreferenzwert der Y-Koordinate an.

Die Kurve 610 zeigt Werte der Y-Koordinate an, die basierend auf frequenzgemultiplexten Signalen bestimmt werden, die mit einem Arbeitszyklus mit einer Frequenz von 10 Hz versehen sind (d. h. nur während eines Hochleistungsmodus, der durch einen Arbeitszyklus der Dreiachsen-Magnetquelle bestimmt wird, übertragen werden). Die Werte, die durch die Kurven 605, 610 angegeben werden, sind gleich, wenn die Abtastzeit der Hochleistungsmodus-Übertragungszeit entspricht. Die Werte, die durch die Kurven 605, 610 angegeben werden, weichen jedoch während Zeitintervallen, die dem Niederleistungsübertragungsmodus der Dreiachsen-Magnetquelle entsprechen, deutlich voneinander ab.

Die Kurve 615 zeigt Werte der Y-Koordinate an, die basierend auf den mit einem Arbeitszyklus versehenen frequenzgemultiplexten Signalen und Messungen der Beschleunigung und gyroskopischen Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors bestimmt werden. Die Kurven 605, 615 sind beinahe ununterscheidbar, was darauf hindeutet, dass das Ergänzen der mit einem Arbeitszyklus versehenen frequenzgemultiplexten Signale mit Messungen der Beschleunigung und der gyroskopischen Orientierung die Genauigkeit der Positions- oder Orientierungsbestimmung erhält und gleichzeitig die von dem System verbrauchte Energie reduziert.

7 ist ein Graph 700, der Werte einer X-Koordinate einer Position eines Dreiachsen-Magnetsensors angibt, die basierend auf frequenzgemultiplexten Signalen, die gemäß einigen Ausführungsformen von einer Dreiachsen-Magnetquelle während einer ersten Teilmenge von Zeitintervallen übertragen werden, und Messungen von Beschleunigungen und gyroskopischen Orientierung, die während einer zweiten Teilmenge von Zeitintervallen durchgeführt werden, bestimmt wird. Die vertikale Achse in dem Graphen 700 gibt den Wert der X-Koordinate an und die horizontale Achse in dem Graphen 700 gibt die Zeit an, die von links nach rechts zunimmt.

Die Kurve 705 gibt den Wert der X-Koordinate an, der basierend auf frequenzgemultiplexten Signalen bestimmt wird, die mit einer Abtastrate von 200 Hz abgetastet werden. Die Kurve 705 gibt daher einen Feldvergleichsreferenzwert der Y-Koordinate an.

Die Kurve 710 gibt Werte der X-Koordinate an, die mit einem Arbeitszyklus mit einer Frequenz von 10 Hz versehen sind (d. h. nur während eines Hochleistungsmodus, der durch einen Arbeitszyklus der Dreiachsen-Magnetquelle bestimmt wird, übertragen werden). Die Werte, die durch die Kurven 705, 710 angegeben werden, sind gleich, wenn die Abtastzeit der Hochleistungsmodus-Übertragungszeit entspricht. Die Werte, die durch die Kurven 705, 710 angegeben werden, weichen jedoch während Zeitintervallen, die dem Niederleistungsübertragungsmodus der Dreiachsen-Magnetquelle entsprechen, deutlich voneinander ab.

Die Kurve 715 gibt Werte der X-Koordinate an, die basierend auf den mit einem Arbeitszyklus versehenen, frequenzgemultiplexten Signalen und Messungen der Beschleunigung und der gyroskopischen Orientierung des Dreiachsen-Magnetsensors bestimmt werden. Die Kurven 705, 715 sind sehr ähnlich, wobei der Wert der X-Koordinate in Abschnitten der Kurve 715 geringfügig überschätzt ist, was darauf hinweist, dass das Ergänzen der mit einem Arbeitszyklus versehenen frequenzgemultiplexten Signale mit Messungen der Beschleunigung und der gyroskopischen Orientierung die Genauigkeit der Positions- oder Orientierungsbestimmung erhält und gleichzeitig die von dem System verbrauchte Energie reduziert.

In einigen Ausführungsformen können bestimmte Aspekte der oben beschriebenen Techniken durch einen oder mehrere Prozessoren eines Verarbeitungssystems implementiert werden, das Software ausführt. Die Software enthält einen oder mehrere Sätze von ausführbaren Befehlen, die auf einem nichttransitorischen computerlesbaren Speichermedium gespeichert oder auf andere Weise konkret verkörpert sind. Die Software kann die Befehle und bestimmte Daten enthalten, die, wenn sie von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt werden, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlassen, einen oder mehrere Aspekte der oben beschriebenen Techniken auszuführen. Das nichttransitorische computerlesbare Speichermedium kann zum Beispiel eine magnetische oder optische Plattenspeichervorrichtung, Festkörperspeichervorrichtungen wie etwa einen Flash-Speicher, einen Cache, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder eine oder mehrere andere nichtflüchtige Speichervorrichtungen und dergleichen umfassen. Die ausführbaren Befehle, die auf dem nichttransitorischen computerlesbaren Speichermedium gespeichert sind, können in Quellcode, Assemblersprachcode, Objektcode oder einem anderen Befehlsformat, das von einem oder mehreren Prozessoren interpretiert wird oder auf andere Weise durch diese ausführbar ist, vorliegen.

Ein computerlesbares Speichermedium kann ein beliebiges Speichermedium oder eine Kombination von Speichermedien umfassen, auf die ein Computersystem während des Einsatzes zugreifen kann, um dem Computersystem Befehle und/oder Daten zu liefern. Solche Speichermedien können optische Medien (z. B. Compact Disc (CD), Digital Versatile Disc (DVD), Blu-Ray Disc), Magnetmedien (z. B. Diskette, Magnetband oder Magnetfestplatte), flüchtigen Speicher (z. B. Direktzugriffsspeicher (RAM) oder Cache), nichtflüchtigen Speicher (z. B. Nur-LeseSpeicher (ROM) oder Flash-Speicher) oder auf MEMS (mikroelektromechanischen Systemen) basierende Speichermedien umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Das computerlesbare Speichermedium kann in das Computersystem (z. B. als System-RAM oder ROM) eingebettet sein, fest an dem Computersystem angebracht sein (z. B. als ein magnetisches Festplattenlaufwerk) und entfernbar an dem Computersystem angebracht sein (z. B. als eine optische Platte oder USBbasierter Flash-Speicher) oder über ein drahtgebundenes oder drahtloses Netz an das Computersystem angeschlossen sein (z. B. als netzwerkangebundener Speicher (NAS)).

Es ist zu beachten, dass nicht alle der oben in der allgemeinen Beschreibung beschriebenen Aktivitäten oder Elemente erforderlich sind, dass ein Teil einer spezifischen Aktivität oder einer bestimmten Vorrichtung nicht erforderlich sein kann und dass zusätzlich zu den beschriebenen eine oder mehrere weitere Aktivitäten durchgeführt werden können oder weitere Elemente enthalten sein können. Darüber hinaus ist die Reihenfolge, in der Aktivitäten aufgelistet sind, nicht notwendigerweise die Reihenfolge, in der sie ausgeführt werden. Die Konzepte sind zudem unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben worden. Fachleute erkennen jedoch, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist. Dementsprechend sollen die Beschreibung und die Figuren eher in einem veranschaulichenden als in einem einschränkenden Sinne betrachtet werden und alle derartigen Abwandlungen sollen unter den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.

Nutzen, andere Vorteile und Lösungen für Probleme sind oben unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben worden. Der Nutzen, die Vorteile, die Lösungen für Probleme und alle Merkmale, die dazu führen können, dass diese auftreten oder deutlicher werden, sind jedoch nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Merkmale irgendeines oder aller Ansprüche zu verstehen. Darüber hinaus sind die oben offenbarten speziellen Ausführungsformen nur veranschaulichend, da der offenbarte Gegenstand auf verschiedene, aber äquivalente Weisen abgewandelt und umgesetzt werden kann, die Fachleuten auf dem Gebiet dank der Lehren hierin ersichtlich sind. Die hier gezeigten Einzelheiten der Konstruktion oder des Designs sollen keine Einschränkungen neben den in den nachfolgenden Ansprüchen beschriebenen bedeuten. Es ist daher offensichtlich, dass die oben offenbarten bestimmten Ausführungsformen geändert oder abgewandelt werden können und dass alle derartigen Variationen als unter den Schutzbereich des offenbarten Gegenstands fallend betrachtet werden. Demgemäß ist der hierin erwünschte Schutz so, wie er in den nachstehenden Ansprüchen dargelegt ist.

In einem weiteren Beispiel erzeugt eine Dreiachsen-Magnetquelle 110 frequenzgemultiplexten elektromagnetische Signale zur Übertragung mit einer ersten Leistung und einer zweiten Leistung während einer jeweiligen ersten und zweiten Teilmenge von Zeitintervallen 406, 407, die durch einen Arbeitszyklus definiert sind. Die erste Leistung ist höher als die zweite Leistung. Eine Position oder Orientierung eines Dreiachsen-Magnetsensors 105 relativ zu der Dreiachsen-Magnetquelle wird basierend auf den frequenzgemultiplexten elektromagnetischen Signalen bestimmt, die von dem Dreiachsen-Magnetsensor während der ersten Teilmenge von Zeitintervallen mit der ersten Leistung empfangen werden. In einigen Fällen enthält die Dreiachsen-Magnetquelle eine Menge von orthogonalen Spulen 111, 112, 113 und eine Leistungsversorgung 125, die eine höhere und eine niedrigere Leistung abwechselt, um die Menge von orthogonalen Spulen anzusteuern, um frequenzgemultiplexte elektromagnetische Signale zu erzeugen.