專(zhuān)利名稱(chēng)：位置計(jì)算方法和位置計(jì)算裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及位置計(jì)算方法和位置計(jì)算裝置。
背景技術(shù)：
作為利用定位信號(hào)的定位系統(tǒng)，公知有GPS(全球定位系統(tǒng))，被用在內(nèi)置于移動(dòng)電話(huà)或汽車(chē)導(dǎo)航裝置等的位置計(jì)算裝置中。GPS基于多個(gè)GPS衛(wèi)星的位置或從各GPS衛(wèi)星到位置計(jì)算裝置的偽距等信息進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算以得到位置計(jì)算裝置的位置坐標(biāo)和時(shí)鐘誤差。在利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)的位置計(jì)算運(yùn)算中，眾所周知的是利用所謂的最小二乘法 的位置計(jì)算運(yùn)算，即，使利用關(guān)于多個(gè)定位衛(wèi)星的接收信號(hào)測(cè)定的偽距中可能包含的誤差(以下稱(chēng)為“偽距誤差”)的平方和最小化(例如專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I JP特開(kāi)第2009-97897號(hào)在現(xiàn)有的位置計(jì)算運(yùn)算中，通常是在每個(gè)進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算的時(shí)刻(以下稱(chēng)為“運(yùn)算時(shí)刻”)利用最小二乘法等一次次地單獨(dú)進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算。因此，例如，如果在測(cè)定的偽距中瞬間混入了很大的誤差，缺點(diǎn)是此時(shí)的位置計(jì)算運(yùn)算的精度急劇下降，而優(yōu)點(diǎn)是對(duì)之后的位置計(jì)算運(yùn)算沒(méi)有影響。雖然是瞬間的，但作為運(yùn)算結(jié)果得到的是與真實(shí)位置偏離很多的位置，即產(chǎn)生所謂的位置跳躍，有時(shí)會(huì)造成很大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而做出，其目的是提供一種用于提高位置計(jì)算的準(zhǔn)確性的新的位置計(jì)算方法。解決上述問(wèn)題的第一方式是一種位置計(jì)算方法，包括接收定位信號(hào)；以及，利用所接收的定位信號(hào)進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算，該位置計(jì)算運(yùn)算是基于至少將過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果的變化作為隨機(jī)變量的給定的概率分布模型的運(yùn)算。另外，作為其他方式，也可以構(gòu)造位置計(jì)算裝置，該位置計(jì)算裝置具有接收部，接收定位信號(hào)；以及位置計(jì)算部，利用接收部接收的定位信號(hào)進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算，該位置計(jì)算運(yùn)算是基于至少將過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果的變化作為隨機(jī)變量的給定的概率分布模型的運(yùn)算。根據(jù)該第一方式等，利用所接收的定位信號(hào)進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算，該位置計(jì)算運(yùn)算是基于至少將過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果的變化作為隨機(jī)變量的給定的概率分布模型的運(yùn)算。通過(guò)這樣，可以不使各運(yùn)算結(jié)果獨(dú)立，而使運(yùn)算結(jié)果具有時(shí)間上的相關(guān)性而進(jìn)行位置計(jì)算。因此，即使測(cè)定量瞬間混入很大的誤差，也可以防止位置計(jì)算精度降低。另外，作為第二方式，也可以構(gòu)造以下位置計(jì)算方法在第一方式的位置計(jì)算方法中，還包括基于上述過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果，對(duì)上述變化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更新；以及，利用上述標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算上述變化。
根據(jù)該第二方式，基于過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果對(duì)運(yùn)算結(jié)果的變化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更新，從而可以使這一次的位置計(jì)算運(yùn)算結(jié)果反映過(guò)去的位置計(jì)算運(yùn)算的結(jié)果。利用更新后的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算運(yùn)算結(jié)果的變化，從而提高位置計(jì)算的準(zhǔn)確性。另外，作為第三方式，也可以構(gòu)造以下位置計(jì)算方法在第一或第二方式的位置計(jì)算方法中，上述位置計(jì)算運(yùn)算是基于至少將上述過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果作為隨機(jī)變量的正態(tài)分布模型的運(yùn)算，該位置計(jì)算方法還包括基于上述過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果對(duì)上述正態(tài)分布模型進(jìn)行更新。根據(jù)該第三方式，進(jìn)行基于至少將過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果作為隨機(jī)變量的正態(tài)分布模型
的位置計(jì)算運(yùn)算。即，假定運(yùn)算結(jié)果的變化分布按照正態(tài)分布。而且，不是固定地設(shè)定正態(tài)分布模型，而是基于過(guò)去的位置計(jì)算運(yùn)算的結(jié)果對(duì)正態(tài)分布模型進(jìn)行更新，從而可以基于與時(shí)間變化對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)恼龖B(tài)分布模型進(jìn)行位置計(jì)算。另外，作為第四方式，也可以構(gòu)造以下位置計(jì)算方法在第三方式的位置計(jì)算方法中，還包括基于所接收的信號(hào)測(cè)量偽距，上述位置計(jì)算運(yùn)算是基于將過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果的變化作為隨機(jī)變量的正態(tài)分布模型和將偽距中包含的誤差作為隨機(jī)變量的概率分布模型的運(yùn)算。根據(jù)該第四方式，基于所接收的定位信號(hào)測(cè)量偽距。另外，進(jìn)行基于將過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果的變化作為隨機(jī)變量的正態(tài)分布模型和將偽距中包含的誤差作為隨機(jī)變量的概率分布模型的位置計(jì)算運(yùn)算。除了將運(yùn)算結(jié)果的變化作為隨機(jī)變量的正態(tài)分布模型以外，還使用將偽距中包含的誤差作為隨機(jī)變量的概率分布模型，從而可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈恢糜?jì)算運(yùn)
笪
ο更具體的是，作為第五方式，可構(gòu)造以下位置計(jì)算方法將第四方式的位置計(jì)算方法中的將上述偽距中包含的誤差作為隨機(jī)變數(shù)的概率分布模型形成為正態(tài)分布模型或正態(tài)混合分布模型。在通常的定位環(huán)境下，可以假定偽距中包含的誤差分布遵從正態(tài)分布。但是，如果像多徑環(huán)境那樣，假定偽距中包含的誤差分布是正態(tài)分布有時(shí)未必適當(dāng)。因此，如第五方式那樣，將偽距中包含的誤差作為隨機(jī)變數(shù)的概率分布模型作為正態(tài)分布模型或正態(tài)混合分布模型進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算，從而可以實(shí)現(xiàn)與定位環(huán)境相符的適當(dāng)?shù)奈恢糜?jì)算。另外，作為第六方式，也可以構(gòu)造以下位置計(jì)算方法在第三至第五方式中的任一個(gè)的位置計(jì)算方法中，上述位置計(jì)算運(yùn)算是計(jì)算位置信息、鐘差、速度信息以及時(shí)鐘漂移中的至少任意一個(gè)的運(yùn)算，上述正態(tài)分布模型是將過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果的各元素的變化作為隨機(jī)變量的模型。根據(jù)該第六方式，除了位置信息以外，還進(jìn)行計(jì)算鐘差、速度信息和時(shí)鐘漂移中的任意個(gè)的位置計(jì)算運(yùn)算。此時(shí)，使用將運(yùn)算結(jié)果的各要素的變化作為隨機(jī)變量的正態(tài)分布模型，從而可以使各要素具有時(shí)間相關(guān)性地進(jìn)行位置計(jì)算。另外，作為第七方式，也可以構(gòu)造以下位置計(jì)算方法在第一至第六方式中的任一個(gè)的位置計(jì)算方法中，還包括通過(guò)利用所接收的信號(hào)進(jìn)行預(yù)定的收斂運(yùn)算來(lái)計(jì)算計(jì)算參數(shù)中的預(yù)定參數(shù)的值，該計(jì)算參數(shù)能夠通過(guò)使用上述位置計(jì)算運(yùn)算來(lái)計(jì)算，該位置計(jì)算運(yùn)算是利用過(guò)去通過(guò)使用收斂運(yùn)算而算出的該預(yù)定參數(shù)的值進(jìn)行的運(yùn)算。根據(jù)該第七方式，使用接收信號(hào)進(jìn)行預(yù)定的收斂運(yùn)算，計(jì)算能夠通過(guò)位置計(jì)算運(yùn)算來(lái)計(jì)算的計(jì)算參數(shù)中的預(yù)定參數(shù)的值。并且，使用過(guò)去通過(guò)收斂運(yùn)算算出的預(yù)定參數(shù)的值來(lái)進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算。通過(guò)這樣，就特定的計(jì)算參數(shù)而言，不使其具有時(shí)間相關(guān)性就可以進(jìn)行預(yù)定的收斂運(yùn)算、計(jì)算其值。并且，將該計(jì)算結(jié)果反映在基于給定的隨機(jī)分布模型而確定的位置計(jì)算運(yùn)算中，從而可以有效地進(jìn)行位置計(jì)算。



圖I是狀態(tài)變化正態(tài)分布模型的說(shuō)明圖。圖2是偽距誤差正態(tài)分布模型的說(shuō)明圖。圖3是多徑說(shuō)明圖。圖4是示出自相關(guān)的一個(gè)例子的圖。圖5是示出多徑環(huán)境中的自相關(guān)的一個(gè)例子的圖。圖6是示出多徑環(huán)境中的自相關(guān)的一個(gè)例子的圖。圖7是第一偽距誤差正態(tài)混合分布模型的說(shuō)明圖。圖8是第二偽距誤差正態(tài)混合分布模型的說(shuō)明圖。圖9是示出位置計(jì)算結(jié)果的一個(gè)例子的圖。圖10是示出位置計(jì)算結(jié)果的一個(gè)例子的圖。圖11是示出位置計(jì)算結(jié)果的一個(gè)例子的圖。圖12是示出移動(dòng)電話(huà)的功能結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的框圖。圖13是示出基帶處理電路部的電路結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。圖14是示出基帶處理的流程的流程圖。圖15是示出第一位置計(jì)算處理的流程的流程圖。圖16是示出第二位置計(jì)算處理的流程的流程圖。圖17是示出第三位置計(jì)算處理的流程的流程圖。圖18是示出第四位置計(jì)算處理的流程的流程圖。圖19是示出多普勒定位處理的流程的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖就本發(fā)明適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式是應(yīng)用于一種衛(wèi)星定位系統(tǒng)即GPS(全球定位系統(tǒng))的實(shí)施方式。另外，可以使用本發(fā)明的實(shí)施方式當(dāng)然不限于以下說(shuō)明的實(shí)施方式。I.原理就本實(shí)施方式中的位置計(jì)算方法(位置計(jì)算原理)進(jìn)行說(shuō)明。在利用GPS的衛(wèi)星定位系統(tǒng)中，GPS衛(wèi)星(其為一種定位衛(wèi)星)將包含年歷和星歷等衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)置于GPS衛(wèi)星信號(hào)(其為一種定位衛(wèi)星信號(hào))中進(jìn)行發(fā)送。GPS衛(wèi)星信號(hào)是通過(guò)C/A (Coarse and Acquisition)碼(其為一種擴(kuò)頻碼)、通過(guò)被稱(chēng)為擴(kuò)頻方式的CDMA (Code Division MultipleAccess)方式進(jìn)行調(diào)制的I. 57542 [GHz]的通信信號(hào)。C/A碼是使碼長(zhǎng)為1023個(gè)碼片作為IPN幀的重復(fù)周期為Ims的偽隨機(jī)噪聲碼，是每個(gè)GPS衛(wèi)星固有的碼。GPS利用多個(gè)GPS衛(wèi)星的位置和從每個(gè)GPS衛(wèi)星到GPS接收器(位置計(jì)算裝置)的偽距等與GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收信號(hào)相關(guān)的測(cè)定量，進(jìn)行計(jì)算GPS接收器的位置(位置坐標(biāo))和時(shí)鐘誤差(鐘差)的位置計(jì)算運(yùn)算。偽距是進(jìn)行衛(wèi)星搜索、捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)、利用作為結(jié)果得到的測(cè)量信息進(jìn)行測(cè)量而獲得的。衛(wèi)星搜索包括對(duì)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)而得到的信號(hào)進(jìn)行的相位方向的相關(guān)運(yùn)算(以下稱(chēng)為“相位搜索”)和頻率方向的相關(guān)運(yùn)算(以下稱(chēng)為“頻率搜索”)。通過(guò)進(jìn)行相位搜索，可以獲取GPS接收器在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)的C/A碼的相位(以下稱(chēng)為“碼相位”)作為測(cè)量信息。另外，通過(guò)進(jìn)行頻率搜索，可以獲取GPS接收器接收的GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收頻率和多普勒頻率作為測(cè)量信息。在觀念上，在GPS衛(wèi)星與GPS接收器之間可以排列多個(gè)C/AH。GPS衛(wèi)星與GPS接收器之間的距離不限于是C/A碼的整倍數(shù)的長(zhǎng)度，也可以產(chǎn)生小數(shù)部分。與該偽距的小數(shù)部分對(duì)應(yīng)的是碼相位。偽距的整數(shù)部分通過(guò)GPS接收器和GPS衛(wèi)星的大致位置得到。在本實(shí)施方式中，將GPS接收器(位置計(jì)算裝置)的位置矢量“P”和鐘差(時(shí)鐘誤差)“b”作為未知數(shù)，將以這些為分量的GPS接收器的狀態(tài)矢量“X”定義為下式(I)。
[式I]
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β} [J.J在式⑴中，“x、y、z”是進(jìn)行定位的坐標(biāo)系中的GPS接收器(位置計(jì)算裝置)的位置矢量“P”的各軸的位置分量。為了后續(xù)方便，將位置分量“x、y、z”和鐘差“b”在作為狀態(tài)矢量“X”的分量這個(gè)意義上標(biāo)記為“Xi = (X，y，z, b)T = (X1, X2, X3, X4)T”。下標(biāo)的“i=1、2、3、4”表示狀態(tài)矢量“X”的分量編號(hào)。上標(biāo)的“T”表示矩陣的轉(zhuǎn)置。另外，在本實(shí)施方式的數(shù)學(xué)式中省略了表示矢量的箭頭標(biāo)記，以簡(jiǎn)要地記載。設(shè)GPS接收器的真正的位置矢量為“P = Ptl+δ P”，真正的鐘差為“b = b0+5b"o“ δ P”和“ Sb”是用于各個(gè)位置矢量和鐘差的初始值的未知的變化量(校正量)，分別稱(chēng)為“位置變化量矢量”和“鐘差變化量”。另外，匯總“位置變化量矢量SP”和“鐘差變化量Sb”，將狀態(tài)變化量矢量“ δχ”定義為下式(2)。[式2]
祖嚴(yán)郝
Sm = μ - AX1
""C1Tl n Ft "II
dr = P - Λ # - J - Ffi Af, ,Sm =^=:.....層 .…(2)
A-I-Ae : = 二 - :υ I SX $
Sb = b - L· SX 4在現(xiàn)已使用的GPS的定位計(jì)算中，例如利用下式(3)中的觀測(cè)方程式來(lái)計(jì)算狀態(tài)變化量矢量“ sx”。[式3]δ P = G δ Χ+Ε…(3)在本說(shuō)明書(shū)中，將在GPS衛(wèi)星中GPS接收器捕獲成功的衛(wèi)星(以下稱(chēng)為“捕獲衛(wèi)星”)的編號(hào)標(biāo)記為“k”，原則上用下標(biāo)來(lái)標(biāo)記各個(gè)量。另外，在本實(shí)施方式中，就GPS接收器對(duì)總共K個(gè)GPS衛(wèi)星捕獲成功為例進(jìn)行說(shuō)明。即就“k=l、2、……、K”進(jìn)行說(shuō)明。式(3)的左邊的“ δ P ”是偽距校正量矢量，表示為下式(4)。[式4]
權(quán)利要求
1.一種位置計(jì)算方法，包括 接收定位信號(hào)；以及 利用所接收的定位信號(hào)進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算，所述位置計(jì)算運(yùn)算是基于至少將過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果的變化作為隨機(jī)變量的給定的概率分布模型的運(yùn)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置計(jì)算方法，還包括 基于所述過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果，對(duì)所述變化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更新；以及利用所述標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算所述變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置計(jì)算方法，其中，所述位置計(jì)算運(yùn)算是基于至少將所述過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果作為隨機(jī)變量的正態(tài)分布模型的運(yùn)算，并且 所述位置計(jì)算方法還包括基于所述過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果，對(duì)所述正態(tài)分布模型進(jìn)行更新。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位置計(jì)算方法，還包括基于所接收的定位信號(hào)測(cè)量偽距， 其中，所述位置計(jì)算運(yùn)算是基于將所述過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果的變化作為隨機(jī)變量的正態(tài)分布模型和將所述偽距中包含的誤差作為隨機(jī)變量的概率分布模型的運(yùn)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的位置計(jì)算方法， 其中，將所述偽距中包含的誤差作為隨機(jī)變量的概率分布模型是正態(tài)分布模型或正態(tài)混合分布模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位置計(jì)算方法， 其中，所述位置計(jì)算運(yùn)算是計(jì)算位置信息、鐘差、速度信息以 及時(shí)鐘漂移中的至少任意一個(gè)的運(yùn)算， 其中，所述正態(tài)分布模型是將所述過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果的各元素的 變化作為隨機(jī)變量的模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置計(jì)算方法，還包括通過(guò)利用所接收的信號(hào)進(jìn)行預(yù)定的收斂運(yùn)算來(lái)計(jì)算計(jì)算參數(shù)中的預(yù)定參數(shù)的值，所述計(jì)算參數(shù)能夠通過(guò)使用所述位置計(jì)算運(yùn)算來(lái)計(jì)算， 其中，所述位置計(jì)算運(yùn)算是利用過(guò)去通過(guò)使用所述收斂運(yùn)算而算出的所述預(yù)定參數(shù)的值進(jìn)行的運(yùn)算。
8.一種位置計(jì)算裝置，包括 接收部，接收定位信號(hào)；以及 位置計(jì)算部，利用所述接收部接收的定位信號(hào)進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算，所述位置計(jì)算運(yùn)算是基于至少將過(guò)去的運(yùn)算結(jié)果的變化作為隨機(jī)變量的給定的概率分布模型的運(yùn)算。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新的位置計(jì)算方法和位置計(jì)算裝置。該位置計(jì)算方法包括接收作為定位信號(hào)中的一種的GPS衛(wèi)星信號(hào)。并且，進(jìn)行位置計(jì)算運(yùn)算，以計(jì)算GPS接收器的位置。該位置計(jì)算運(yùn)算基于至少將GPS接收器的位置的變化作為隨機(jī)變量的概率分布模型即狀態(tài)變化正態(tài)分布模型的運(yùn)算。
文檔編號(hào)G01S19/42GK102736090SQ20121010383
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者白井翼 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社