專利名稱：定位系統(tǒng)及定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlcAal Navigation Satellite System，以下簡稱為GNSS)，特別是關(guān)于與航位推測系統(tǒng)(dead reckoning system)以及地理信息系統(tǒng) (Geographic information System，以下簡稱為 GIS)相結(jié)合的 GNSS。
背景技術(shù)：
GNSS是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的一個標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)術(shù)語，GNSS可以提供獨(dú)立的覆蓋全球的地球空間定位。在美國，GNSS以全球定位系統(tǒng)(GlcAal positioning system，以下簡稱為 GPS)而著名。GNSS接收器根據(jù)衛(wèi)星傳送的無線信號來判斷其位置，包括經(jīng)度、緯度、以及高度。GNSS接收器也可以計算精確的時間。因此，帶有GNSS接收器的裝置可以容易地獲得精確的定位數(shù)據(jù)。例如，根據(jù)GNSS裝置的導(dǎo)航指令，駕駛者可以很容易地把車開到目的地。GNSS裝置也有其缺點(diǎn)。決定衛(wèi)星通信質(zhì)量的因素有很多。天空中的可見衛(wèi)星數(shù)目決定了 GNSS信號的接收質(zhì)量。天氣條件及信號接收環(huán)境也對衛(wèi)星通信的質(zhì)量有很大的影響。因為GNSS接收器是根據(jù)衛(wèi)星發(fā)送的無線信號來判斷GNSS接收器的位置，當(dāng)衛(wèi)星通信失敗的時候，GNSS接收器不能產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)汽車進(jìn)入隧道時，隧道的環(huán)境阻止了 GNSS無線信號的接收，因此，汽車中的GNSS裝置不能根據(jù)GNSS信號產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)。為了在GNSS裝置失效的情況下判斷出GNSS接收器的位置，航位推測(dead reckoning)裝置被安裝在GNSS裝置中，以對位置進(jìn)行暫時的估計。航位推測裝置測量其測量值以估計位置。航位推測裝置可以是測量加速度的加速計(Accelerometer)、測量移動距離的里程表(odometer)、或是測量角速率的陀螺儀(gyro)、或是測量絕對角度的指南針(羅盤，compass)。但是，航位推測裝置的位置估計具有很大的誤差，并且只能在短期內(nèi)使用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種定位系統(tǒng)及定位方法。本發(fā)明提供了一種定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)包括GNSS模塊，航位推測模塊，計算模塊，以及GIS模塊。GNSS模塊根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生第一定位數(shù)據(jù)；航位推測模塊根據(jù)測量數(shù)據(jù)，第一定位數(shù)據(jù)，以及先前時間的反饋定位數(shù)據(jù)估計第二定位數(shù)據(jù)；計算模塊，用以根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)重，從第一定位數(shù)據(jù)以及第二定位數(shù)據(jù)中獲得第三定位數(shù)據(jù)；GIS模塊，用以將第三定位數(shù)據(jù)匹配至地圖以產(chǎn)生目前時間的反饋定位數(shù)據(jù)，目前時間的反饋定位數(shù)據(jù)被作為定位系統(tǒng)的最終輸出，并被遞歸反饋到航位推測模塊以用于下一估計。本發(fā)明另提供了一種定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)包括GNSS基頻處理器，航位推測傳感器，卡爾曼濾波器以及GIS模塊。GNSS基頻處理器根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生GNSS測量數(shù)據(jù)；航位推測傳感器，產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)；卡爾曼濾波器，根據(jù)傳感器測量數(shù)據(jù)、GNSS測量數(shù)據(jù)、以及先前時間的第二定位數(shù)據(jù)估計第一定位數(shù)據(jù)；GIS模塊，用以將第一定位數(shù)據(jù)匹配至地圖以產(chǎn)生先前時間的第二定位數(shù)據(jù)，第二定位數(shù)據(jù)被作為定位系統(tǒng)的最終輸出，且被遞歸反饋到卡爾曼濾波器以用于下一估計。本發(fā)明提供了一種定位方法，該方法包括提供GNSS基頻處理器，以根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生GNSS測量數(shù)據(jù)；提供航位推測傳感器以產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)；當(dāng)?shù)谝欢ㄎ粩?shù)據(jù)可用時，從傳感器測量數(shù)據(jù)，GNSS測量數(shù)據(jù)，以及先前時間的反饋定位數(shù)據(jù)中獲得第一定位數(shù)據(jù)；提供GIS匹配第一定位數(shù)據(jù)到地圖以產(chǎn)生目前時間的第二定位數(shù)據(jù)，第二定位數(shù)據(jù)作為定位系統(tǒng)的最終輸出；以及遞歸反饋第二定位數(shù)據(jù)以作為反饋定位數(shù)據(jù)，以推導(dǎo)下一時間的第一定位數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的定位系統(tǒng)及其方法，通過GNSS模塊以及航位推測模塊產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)，且通過GIS模塊改進(jìn)定位數(shù)據(jù)的精確度，可以提供具有較小誤差的位置信息，減小了航位推測模塊的估計誤差，且在沒有GNSS模塊的協(xié)助下，航位推測的時間可以持續(xù)更長。


圖1為本發(fā)明一實施例的松耦合模式(loosely-coupled)下的定位系統(tǒng)的方框圖。圖2為本發(fā)明另一實施例的松耦合模式下的定位系統(tǒng)的方框圖。圖3為本發(fā)明一實施例的緊耦合模式下的定位系統(tǒng)的方框圖。圖4為本發(fā)明一實施例的定位方法的流程圖。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明一實施例的定位系統(tǒng)100的方框圖。定位系統(tǒng)100包括GNSS模塊 102，航位推測模塊104，GIS模塊106，以及計算模塊108。GNSS模塊102偵測(detect)衛(wèi)星發(fā)出的GNSS信號以產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)Sn。在一實施例中，定位數(shù)據(jù)S11包括定位數(shù)據(jù)，速度數(shù)據(jù)，以及時間數(shù)據(jù)。航位推測傳感器122偵測其測量數(shù)據(jù)(measurement data)以產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)&2。接著，GIS模塊106根據(jù)儲存在其內(nèi)的地圖數(shù)據(jù)來調(diào)整定位數(shù)據(jù)S11以獲得定位數(shù)據(jù)&，定位數(shù)據(jù)&是定位系統(tǒng)100最終的輸出。接著，計算模塊108根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)重對GIS模塊106產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)&以及航位推測模塊104產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)S22進(jìn)行計算以獲得定位數(shù)據(jù)、，定位數(shù)據(jù)、被反饋至航位推測模塊104。GNSS模塊102包括GNSS基頻處理器112以及卡爾曼濾波器(kalman fliter)114。 GNSS基頻處理器112首先根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生GNSS測量數(shù)據(jù)。接著，卡爾曼濾波器114根據(jù)目前時間的GNSS測量數(shù)據(jù)Sltl以及先前時間的定位數(shù)據(jù)S11估計目前時間的定位數(shù)據(jù)Sn。 在一實施例中，卡爾曼濾波器114也根據(jù)航位推測模塊104提供的定位數(shù)據(jù)S21以及GNSS 測量數(shù)據(jù)Sltl估計定位數(shù)據(jù)S11。航位推測模塊104包括航位推測傳感器122以及卡爾曼濾波器124。航位推測傳感器122產(chǎn)生定位系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)。在一實施例中，航位推測傳感器122是線性移動傳感器，用以測量線性移動以產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)，例如，測量加速度的加速計或是測量移動距離的里程表。在另一實施例中，航位推測傳感器122是角運(yùn)動傳感器(例如，測量角位移的陀螺儀或測量絕對角度的指南針)用以測量角運(yùn)動以產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)，該測量數(shù)據(jù)包括姿態(tài)數(shù)據(jù) (attitude data)。在另一實施例中，航位推測傳感器122至少結(jié)合了一個線性移動傳感器以及一個角運(yùn)動傳感器?？柭鼮V波器124包括時間傳播(time propagation)模塊126以及測量更新模塊128。時間傳播模塊1 根據(jù)先前時間(T-I)的反饋定位數(shù)據(jù)S4,η以及目前時間T的測量數(shù)據(jù)估計目前時間T的定位數(shù)據(jù)τ。因此，時間傳播模塊1 根據(jù)先前時間估計數(shù)據(jù)、^ (即反饋定位數(shù)據(jù)、^)來執(zhí)行估計。接著，測量更新模塊1 根據(jù)目前時間T 的定位數(shù)據(jù)τ以及目前時間τ的定位數(shù)據(jù)S11,τ估計目前時間τ的定位數(shù)據(jù)&2,τ。因此， 測量更新模塊1 根據(jù)GNSS模塊102產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)S11,τ更新時間傳播模塊126的定位數(shù)據(jù)ρ計算模塊108產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)、，反饋到航位推測模塊104的卡爾曼濾波器124的時間傳播模塊126中，以估計定位數(shù)據(jù) 21。定位數(shù)據(jù)、實際上是GIS模塊106產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)&以及航位推測模塊104產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值。因為定位數(shù)據(jù)&是根據(jù) GNSS模塊102產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)S11而產(chǎn)生的，并且定位數(shù)據(jù)S11的精確度由從衛(wèi)星接收到的 GNSS無線信號的質(zhì)量來決定，因此，定位數(shù)據(jù)&的精確度主要由GNSS模塊102的衛(wèi)星通信的質(zhì)量來決定。因此，計算模塊108根據(jù)GNSS模塊102的衛(wèi)星通信的質(zhì)量動態(tài)調(diào)整定位數(shù)據(jù)&以及定位數(shù)據(jù)S22的權(quán)重，以提高定位數(shù)據(jù)、的精確度。GNSS基頻處理器112的衛(wèi)星通信的質(zhì)量決定于很多因素，例如，天氣條件，信號接收環(huán)境，以及天空中可見衛(wèi)星的數(shù)目。當(dāng)用于GNSS基頻處理器112以產(chǎn)生可用的GNSS測量數(shù)據(jù)Sltl的衛(wèi)星通信的質(zhì)量太差時，GNSS模塊102失效并且不能產(chǎn)生有用的定位數(shù)據(jù)Sn。 而GIS模塊106以及測量更新模塊1 需要定位數(shù)據(jù)S11的輸入。因此，當(dāng)定位數(shù)據(jù)S11不可用時，卡爾曼濾波器124中的測量更新模塊128失效。另外，GIS模塊106接收定位數(shù)據(jù) S21作為輸入，以代替不可用的定位數(shù)據(jù)S11,并且直接將定位數(shù)據(jù)S21匹配至地圖數(shù)據(jù)以獲得定位數(shù)據(jù)&。因此，當(dāng)GNSS模塊102失效時，定位系統(tǒng)100仍然可以產(chǎn)生輸出定位數(shù)據(jù) &。因為測量更新模塊1 失效，并且不能產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)&2，計算模塊108直接輸出GIS模塊106產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)&作為定位數(shù)據(jù)、，定位數(shù)據(jù)、是作為反饋被傳送到航位推測模塊 104。如果GNSS模塊102中的卡爾曼濾波器114根據(jù)GNSS測量數(shù)據(jù)Sltl以及航位推測模塊104的時間傳播模塊1 產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)S21來產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)S11,當(dāng)GNSS測量數(shù)據(jù)Sltl 不可用時，卡爾曼濾波器114可以只根據(jù)定位數(shù)據(jù)S21直接產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)S11。因此，GIS模塊106仍然可以將定位數(shù)據(jù)S11匹配至地圖數(shù)據(jù)以產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)&。因為定位數(shù)據(jù)S11是根據(jù)航位推測模塊104產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)S21產(chǎn)生的，由于測量數(shù)據(jù)Sltl不可用，測量更新模塊 128產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)S22不可用，以及計算模塊108直接輸出由GIS模塊106產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)&以作為定位數(shù)據(jù)、，定位數(shù)據(jù)、被反饋到航位推測模塊104。圖2為本發(fā)明另一實施例的定位系統(tǒng)200的方框圖。與定位系統(tǒng)100相似，定位系統(tǒng)200包括GNSS模塊202，航位推測模塊204，計算模塊208，以及GIS模塊206。GNSS模塊202與圖1所示的GNSS模塊102相似，產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)S11, GNSS模塊202包括GNSS基頻處理器212以及卡爾曼濾波器214。航位推測模塊204與圖1所示的航位推測模塊104相似，產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)S22，航位推測模塊204包括航位推測傳感器222以及卡爾曼濾波器224。
航位推測模塊204的卡爾曼濾波器2M包括時間傳播模塊226以及測量更新模塊 228。時間傳播模塊2 根據(jù)先前時間(T-I)的反饋定位數(shù)據(jù)S6^以及目前時間T的測量數(shù)據(jù)估計目前時間T的定位數(shù)據(jù)τ。接著，測量更新模塊2 根據(jù)目前時間T的定位數(shù)據(jù)τ以及目前時間T的定位數(shù)據(jù)Sm估計目前時間T的定位數(shù)據(jù)&2,τ。與圖1的定位系統(tǒng)100不同的是，計算模塊208根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)重直接結(jié)合GNSS模塊202產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)S11以及航位推測模塊204產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)以獲得定位數(shù)據(jù)&。 接著，GIS模塊206將計算模塊208產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)&匹配至儲存在其內(nèi)的地圖數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)&，定位數(shù)據(jù)&是定位系統(tǒng)200的最終輸出。接著，定位數(shù)據(jù)&被反饋到航位推測模塊204的卡爾曼濾波器224的時間傳播模塊226，以用于估計下一時間。GNSS模塊202的衛(wèi)星通信的質(zhì)量決定了是否產(chǎn)生了有用的定位數(shù)據(jù)S11。如果沒有產(chǎn)生有用的定位數(shù)據(jù)Sn，GIS模塊206只接收航位推測模塊204的時間傳播模塊2 產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)、作為輸入，將定位數(shù)據(jù)匹配至地圖數(shù)據(jù)以產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)&來作為定位系統(tǒng)200的最終輸出。另外，如果GNSS模塊202的卡爾曼濾波器214接收航位推測模塊204 的時間傳播模塊2 產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)S22作為輸入，當(dāng)GNSS基頻處理器212因為很差的衛(wèi)星通信不能產(chǎn)生有用的測量數(shù)據(jù)S10時，卡爾曼濾波器214仍然可以只根據(jù)定位數(shù)據(jù)S21產(chǎn)生可用的定位數(shù)據(jù)Sp在此情況下，計算模塊208直接輸出定位數(shù)據(jù)S11來作為定位數(shù)據(jù) &，接著，GIS模塊206將定位數(shù)據(jù)&匹配至地圖數(shù)據(jù)以產(chǎn)生作為定位系統(tǒng)200的最終輸出的定位數(shù)據(jù)&。圖1以及圖2中所示的定位系統(tǒng)100以及定位系統(tǒng)200被分類為松耦合模式，因為定位系統(tǒng)100以及定位系統(tǒng)200需要包括兩個卡爾曼濾波器，并且每一個卡爾曼濾波器具有與其特定輸入相關(guān)的特定參數(shù)以及某些共同參數(shù)。圖3為本發(fā)明一實施例的緊耦合模式下的定位系統(tǒng)300的方框圖。因為定位系統(tǒng)300只使用一個卡爾曼濾波器且其狀態(tài)向量包括來自GNSS以及航位推測傳感器的參數(shù)，因此定位系統(tǒng)300被分類為緊耦合模式。定位系統(tǒng)300包括GNSS基頻處理器302，航位推測傳感器304，卡爾曼濾波器306，以及GIS模塊308。GNSS基頻處理器302根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生GNSS測量數(shù)據(jù)&。航位推測傳感器304 偵測此處的測量值以產(chǎn)生傳感器測量數(shù)據(jù)&。接著，卡爾曼濾波器306根據(jù)GNSS測量數(shù)據(jù) S1，傳感器測量數(shù)據(jù)&，先前時間的反饋定位數(shù)據(jù)&估計定位數(shù)據(jù)&。接著，GIS模塊308 將定位數(shù)據(jù)S8匹配到已儲存的地圖數(shù)據(jù)以產(chǎn)生目前時間定位數(shù)據(jù)S9,目前時間定位數(shù)據(jù)& 為定位系統(tǒng)300最終的輸出。接著，定位數(shù)據(jù)&遞歸地反饋到卡爾曼濾波器306，用以估計下一時間?？柭鼮V波器306包括時間傳播模塊312以及測量更新模塊314。首先，時間傳播模塊312根據(jù)目前時間的GNSS測量數(shù)據(jù)S1,目前時間的傳感器測量數(shù)據(jù)S2，以及先前時間反饋定位數(shù)據(jù)&估計目前時間的定位數(shù)據(jù)S7。接著，測量更新模塊314根據(jù)目前時間定位數(shù)據(jù)S7估計目前時間定位數(shù)據(jù)S80只有當(dāng)GNSS基頻處理器302產(chǎn)生有用的測量數(shù)據(jù)S1 時，測量更新模塊314才可用。當(dāng)GNSS基頻處理器302由于很差的衛(wèi)星通信失效時，測量更新模塊314不可用，以及GIS模塊308接收時間傳播模塊312產(chǎn)生的定位數(shù)據(jù)S7來代替定位數(shù)據(jù)S8作為輸出，以產(chǎn)生最終的定位數(shù)據(jù)&。因此，當(dāng)GNSS基頻處理器302不能產(chǎn)生有效的數(shù)據(jù)時，定位系統(tǒng)300仍然可以產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)&。圖4為本發(fā)明一實施例的定位方法400的流程圖。首先，在步驟402中，GNSS基頻處理器根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生GNSS測量數(shù)據(jù)。在步驟404中，航位推測傳感器同時產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)。在步驟406中，如果GNSS測量數(shù)據(jù)可用，則在步驟408中，可以從傳感器的測量數(shù)據(jù)， GNSS測量數(shù)據(jù)，以及先前時間反饋定位數(shù)據(jù)中獲得第一定位數(shù)據(jù)。在圖3的實施例中，第一定位數(shù)據(jù)可以由單一的卡爾曼濾波器306中獲得。在圖2的實施例中，根據(jù)第一卡爾曼濾波器214的GNSS測量數(shù)據(jù)估計第三定位數(shù)據(jù)S11,以及根據(jù)傳感器測量數(shù)據(jù)以及第二卡爾曼濾波器224的先前時間反饋定位數(shù)據(jù)估計第四定位數(shù)據(jù)&2，以及根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)重從第三定位數(shù)據(jù)S11以及第四定位數(shù)據(jù)S22中獲得第一定位數(shù)據(jù)&。否則，在步驟406中，如果GNSS測量數(shù)據(jù)不可用，則在步驟410中，可以從傳感器測量數(shù)據(jù)以及先前時間反饋定位數(shù)據(jù)中獲得第一定位數(shù)據(jù)。接著，在步驟412中，用GIS模塊將第一定位數(shù)據(jù)匹配到地圖以產(chǎn)生目前時間的第二定位數(shù)據(jù)。在步驟414中，輸出第二定位數(shù)據(jù)以作為最終的輸出。最后，在步驟416中，將第二定位數(shù)據(jù)作為反饋定位數(shù)據(jù)遞歸反饋以推導(dǎo)出下一時間的第一定位數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的定位系統(tǒng)包括GNSS模塊，航位推測模塊，以及GIS模塊。GNSS模塊的定位數(shù)據(jù)以及航位推測模塊的定位數(shù)據(jù)被合并以產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)。另外，GIS模塊將定位數(shù)據(jù)與地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配以產(chǎn)生具有更高精確度的最終定位數(shù)據(jù)。當(dāng)GNSS模塊由于不佳的衛(wèi)星通信而失效時，航位推測模塊仍然可以產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)。因為GIS模塊調(diào)整的最終定位數(shù)據(jù)具有更高的精確度，并且可以被反饋以作為下一估計的基礎(chǔ)，因此減小了航位推測模塊的估計誤差，并使最終定位數(shù)據(jù)更精確，因此在相關(guān)系統(tǒng)中，在沒有GNSS模塊的協(xié)助下， 航位推測的時間可以持續(xù)更長。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以做一些改動，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種定位系統(tǒng)，其特征在于，所述定位系統(tǒng)包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)模塊，其根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生第一定位數(shù)據(jù)；航位推測模塊，其根據(jù)測量數(shù)據(jù)、所述的第一定位數(shù)據(jù)、以及先前時間的反饋定位數(shù)據(jù)估計第二定位數(shù)據(jù)；計算模塊，其用以根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)重，從所述的第一定位數(shù)據(jù)以及所述的第二定位數(shù)據(jù)中獲得第三定位數(shù)據(jù)；以及地理信息系統(tǒng)模塊，其用以將所述的第三定位數(shù)據(jù)匹配至地圖以產(chǎn)生目前時間的所述的反饋定位數(shù)據(jù)，所述的目前時間的所述的反饋定位數(shù)據(jù)被作為所述的定位系統(tǒng)的最終輸出，并被遞歸反饋到所述的航位推測模塊以用于下一估計。
2.如權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)模塊進(jìn)一步包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)基頻處理器，其根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)；以及第一卡爾曼濾波器，其耦接于所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)基頻處理器，根據(jù)所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)，產(chǎn)生所述的第一定位數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的航位推測模塊進(jìn)一步包括航位推測傳感器，其產(chǎn)生所述的目前時間的所述的測量數(shù)據(jù)；以及第二卡爾曼濾波器，其耦接于所述的航位推測傳感器，所述第二卡爾曼濾波器包括時間傳播模塊，根據(jù)所述的先前時間的所述的反饋定位數(shù)據(jù)以及所述的目前時間的所述的測量數(shù)據(jù)估計所述的目前時間的第四定位數(shù)據(jù)；以及測量更新模塊，根據(jù)所述的目前時間的所述的第四定位數(shù)據(jù)以及所述的目前時間的所述的第一定位數(shù)據(jù)估計所述的目前時間的所述的第二定位數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述的第一定位數(shù)據(jù)不可用時，所述的計算模塊直接根據(jù)所述的第四定位數(shù)據(jù)獲得第三定位數(shù)據(jù)，所述的地理信息系統(tǒng)模塊根據(jù)所述的第三定位數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述的反饋定位數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求3所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)模塊包括第一卡爾曼濾波器，所述的第一卡爾曼濾波器根據(jù)所述的第四定位數(shù)據(jù)以及產(chǎn)生于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)基頻處理器的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述的第一定位數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)不可用時，所述的第一卡爾曼濾波器根據(jù)所述的第四定位數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述的第一定位數(shù)據(jù)， 以及所述的計算模塊直接輸出所述的第一定位數(shù)據(jù)作為所述的第三定位數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一定位數(shù)據(jù)包括定位數(shù)據(jù)， 速度數(shù)據(jù)，以及時間數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求3所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的航位推測傳感器結(jié)合至少一線性移動傳感器以及角運(yùn)動傳感器，所述的線性移動傳感器是用以測量線性移動以產(chǎn)生所述的測量數(shù)據(jù)，所述的角運(yùn)動傳感器是用以測量角運(yùn)動以產(chǎn)生所述的測量數(shù)據(jù)。
9.一種定位系統(tǒng)，其特征在于，所述定位系統(tǒng)包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)基頻處理器，其根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)；航位推測傳感器，其產(chǎn)生傳感器測量數(shù)據(jù)；卡爾曼濾波器，其根據(jù)所述的傳感器測量數(shù)據(jù)、所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)、以及先前時間的第二定位數(shù)據(jù)估計第一定位數(shù)據(jù)；以及地理信息系統(tǒng)模塊，其用以將所述的第一定位數(shù)據(jù)匹配至地圖以產(chǎn)生目前時間的所述的第二定位數(shù)據(jù)，所述的目前時間的所述的第二定位數(shù)據(jù)被作為所述的定位系統(tǒng)的最終輸出，且被遞歸反饋到所述的卡爾曼濾波器以用于下一估計。
10.如權(quán)利要求9所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的卡爾曼濾波器進(jìn)一步包括時間傳播模塊，其根據(jù)所述的先前時間的所述的第二定位數(shù)據(jù)，以及所述的目前時間的所述的測量數(shù)據(jù)估計所述的目前時間的第三定位數(shù)據(jù)；以及測量更新模塊，其根據(jù)所述的目前時間的所述的第三定位數(shù)據(jù)以及所述的目前時間的所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)估計所述的目前時間的所述的第一定位數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求10所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)不可用時，所述的地理信息系統(tǒng)模塊根據(jù)所述的第三定位數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述的第二定位數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求9所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)包括定位數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)、以及時間數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求9所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的航位推測傳感器結(jié)合至少一線性移動傳感器以及角運(yùn)動傳感器，所述的線性移動傳感器是用以測量線性移動以產(chǎn)生所述的測量數(shù)據(jù)，所述的角運(yùn)動傳感器是用以測量角運(yùn)動以產(chǎn)生所述的測量數(shù)據(jù)。
14.一種定位方法，其特征在于，所述的方法包括提供全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)基頻處理器，以根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)；提供航位推測傳感器以產(chǎn)生傳感器測量數(shù)據(jù)；當(dāng)所述的第一定位數(shù)據(jù)可用時，從所述的傳感器測量數(shù)據(jù)，所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)，以及先前時間的反饋定位數(shù)據(jù)中獲得第一定位數(shù)據(jù)；提供地理信息系統(tǒng)匹配所述的第一定位數(shù)據(jù)到地圖以產(chǎn)生目前時間的第二定位數(shù)據(jù)， 所述的第二定位數(shù)據(jù)作為所述的定位系統(tǒng)的最終輸出；以及遞歸反饋所述的第二定位數(shù)據(jù)以作為所述的反饋定位數(shù)據(jù)，以推導(dǎo)下一時間的所述的第一定位數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求14所述的定位方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括當(dāng)所述的第一定位數(shù)據(jù)不可用時，從所述的傳感器測量數(shù)據(jù)以及所述的先前時間的所述的反饋定位數(shù)據(jù)中獲得所述的第一定位數(shù)據(jù)。
16.如權(quán)利要求14所述的定位方法，其特征在于，所述的第一定位數(shù)據(jù)的所述的推導(dǎo)由單一的卡爾曼濾波器來執(zhí)行。
17.如權(quán)利要求14所述的定位方法，其特征在于，所述的第一定位數(shù)據(jù)的所述的推導(dǎo)過程包括根據(jù)所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)由第一卡爾曼濾波器估計第三定位數(shù)據(jù)；提供第二卡爾曼濾波器，以根據(jù)所述的傳感器測量數(shù)據(jù)以及所述的先前時間的所述的反饋定位數(shù)據(jù)估計第四定位數(shù)據(jù)；以及根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)重，從所述的第三定位數(shù)據(jù)以及所述的第四定位數(shù)據(jù)中獲得所述的第一定位數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種定位系統(tǒng)及定位方法。定位系統(tǒng)包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)模塊，航位推測模塊，計算模塊，以及地理信息系統(tǒng)模塊。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)模塊根據(jù)衛(wèi)星通信產(chǎn)生第一定位數(shù)據(jù)。航位推測模塊根據(jù)測量數(shù)據(jù)，第一定位數(shù)據(jù)，以及先前時間的反饋定位數(shù)據(jù)估計第二定位數(shù)據(jù)。計算模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)重結(jié)合從第一定位數(shù)據(jù)以及第二定位數(shù)據(jù)中獲得第三定位數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)模塊將將第三定位數(shù)據(jù)匹配至地圖以產(chǎn)生目前時間的反饋定位數(shù)據(jù)，目前時間的反饋定位數(shù)據(jù)被作為定位系統(tǒng)的最終輸出，并被遞歸反饋到航位推測模塊以用于下一估計。本發(fā)明提供的定位系統(tǒng)及定位方法可以提供具有較小誤差的位置信息，減小了航位推測模塊的估計誤差，且在沒有GNSS模塊的協(xié)助下，航位推測的時間可以持續(xù)更長。
文檔編號G01S19/11GK102436004SQ20111025654
公開日2012年5月2日 申請日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者毛仁豪 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司