專利名稱：傾斜計(jì)的制作方法
傾斜計(jì)
本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00980122031. I、申請(qǐng)日為2010年12月10日、發(fā)明名稱為“傾斜計(jì)”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。技術(shù)領(lǐng)域
本技術(shù)總體上涉及航位推算系統(tǒng)，并且更加具體地涉及一種使用速度計(jì)和前向加速度計(jì)來(lái)測(cè)量高度變化的航位推算高度計(jì)設(shè)備。本技術(shù)還具體涉及使用速度計(jì)和前向加速度計(jì)來(lái)測(cè)量?jī)A角的傾斜計(jì)設(shè)備。本技術(shù)屬于加速度受補(bǔ)償型傾斜計(jì)。
背景技術(shù)：
航位推算(DR)是根據(jù)以前確定的位置估計(jì)當(dāng)前位置并且根據(jù)所測(cè)得的速度、方向和/或加速度向前推進(jìn)該位置的處理。DR從初始已知位置或定位點(diǎn)開(kāi)始?？梢允褂脺y(cè)距、 三角測(cè)量或地圖比對(duì)來(lái)確定定位點(diǎn)。使用來(lái)自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的用于測(cè)距的無(wú)線電信號(hào)來(lái)確立開(kāi)始航位推算的起始位置定位點(diǎn)，是公知的技術(shù)。
可以通過(guò)很多方法來(lái)確定航位推算速度。在現(xiàn)代儀器出現(xiàn)之前，在船上，DR速度是這樣確定的將叫做測(cè)速器(log)的木頭浮子扔到船外，并且在船在水面上向前行進(jìn)的同時(shí)，對(duì)在沙漏所計(jì)時(shí)間內(nèi)從水手手上通過(guò)的綁在浮子上的繩子上的繩結(jié)進(jìn)行計(jì)數(shù)。近代的船使用發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)、用于測(cè)量水面速度的自動(dòng)測(cè)速器或者探底多普勒聲納。公路車輛一般情況下通過(guò)測(cè)量它們車輪的轉(zhuǎn)速來(lái)測(cè)量速度。公路車輛也可以使用多普勒聲納或雷達(dá)來(lái)進(jìn)行速度測(cè)量。可以用磁羅盤或磁通量閘門羅盤來(lái)測(cè)量水平方向。也可以通過(guò)對(duì)角速率傳感器檢測(cè)到的角度變化率進(jìn)行積分來(lái)確定航位推算方向。角速率傳感器有時(shí)也稱作陀螺儀。對(duì)定向線性加速度進(jìn)行積分的慣性系統(tǒng)可以用于航位推算，尤其是用于飛行器。
即使全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS )在便利性和精確度方面都有了長(zhǎng)足進(jìn)步，對(duì)于連續(xù) GNSS定位點(diǎn)不可得或者受到噪聲干擾時(shí)的情況，還是會(huì)繼續(xù)存在對(duì)航位推算的需求。此外， 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)定位勢(shì)必造成這樣的結(jié)果與對(duì)于水平位置和水平航向改變角相比，對(duì)于高度和垂直航向改變角精確度較低并且噪聲較大。發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)優(yōu)選地是通過(guò)測(cè)量前向運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)量海拔高度變化的設(shè)備和方法。本發(fā)明還是通過(guò)測(cè)量前向運(yùn)動(dòng)來(lái)確定傾角的設(shè)備和方法。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，該技術(shù)優(yōu)選地是航位推算高度計(jì)，具有用于確定前向速度的速度計(jì)；用于測(cè)量前向加速度的加速度計(jì)；和用于基于速度和所測(cè)得的加速度計(jì)算海拔高度變化的DR計(jì)算器。該高度計(jì)還可以包括用于測(cè)量偏航(yaw)角速率的偏航速率傳感器；和按照該偏航角速率補(bǔ)償所測(cè)得的加速度的偏航補(bǔ)償器，其中該DR計(jì)算器構(gòu)成為用來(lái)使用經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣群退俣纫黄饋?lái)計(jì)算海拔高度變化。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，該技術(shù)優(yōu)選地是航位推算海拔高度的方法，包括確定前向速度；測(cè)量前向加速度；和基于速度和所測(cè)得的加速度計(jì)算海拔高度變化。該方法還可以包括測(cè)量偏航角速率；按照該偏航角速率補(bǔ)償所測(cè)得的加速度；并使用經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣扰c速度一起來(lái)計(jì)算海拔高度變化。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，該技術(shù)優(yōu)選地是傾斜計(jì)，具有用于確定前向速度的速度計(jì)； 用于測(cè)量前向加速度的加速度計(jì)；和基于速度的變化率和所測(cè)得的加速度計(jì)算傾角的傾角計(jì)算器。該傾斜計(jì)還可以包括用于測(cè)量偏航角速率的偏航速率傳感器和構(gòu)成為用來(lái)使用該偏航角速率補(bǔ)償所測(cè)得的加速度的偏航補(bǔ)償器，其中傾角計(jì)算器構(gòu)成為用來(lái)使用經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣群退俣鹊淖兓室黄饋?lái)計(jì)算傾角。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，該技術(shù)優(yōu)選地是確定傾角的方法，包括確定前向速度；測(cè)量前向加速度；和基于所測(cè)得的加速度和速度的變化率來(lái)計(jì)算傾角。該方法還可以包括測(cè)量偏航角速率；按照該偏航角速率補(bǔ)償所測(cè)得的加速度；和使用經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣群退俣鹊淖兓蕘?lái)計(jì)算傾角。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，海拔高度變化是根據(jù)前向速度和前向加速度確定的。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，傾角是基于前向速度的變化率和前向加速度來(lái)確定的。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，針對(duì)偏航角速率補(bǔ)償所測(cè)得的加速度。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，按照線性位置偏移，針對(duì)偏航角速率補(bǔ)償所測(cè)得的加速度。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，線性位置偏移是基于具有相反方向環(huán)路的回位來(lái)確定的。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，按照偏航調(diào)準(zhǔn)角，針對(duì)偏航角速率補(bǔ)償所測(cè)得的加速度。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，偏航調(diào)準(zhǔn)角是基于具有相反方向環(huán)路的回位來(lái)確定的。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，針對(duì)加速度計(jì)偏差補(bǔ)償所測(cè)得的加速度。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，安裝加速度計(jì)偏差是基于具有相反朝向的回位來(lái)確定的。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，重新啟動(dòng)加速度計(jì)偏差是最后一個(gè)傾角來(lái)確定的。
在本技術(shù)中，優(yōu)選地，更新后的加速度計(jì)偏差是基于外部海拔高度修正(fix)與航位推算出來(lái)的海拔高度之間的差來(lái)校準(zhǔn)的。
在閱讀了下面的詳細(xì)說(shuō)明和觀看了各個(gè)附圖之后，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，這些和其它實(shí)施方式以及本技術(shù)的其它屬性將無(wú)疑變得顯而易見(jiàn)。


圖I圖解說(shuō)明了裝載了本發(fā)明的航位推算高度計(jì)和傾斜計(jì)的車輛；
圖IA圖解說(shuō)明了圖I的航位推算高度計(jì)和傾斜計(jì)的加速度計(jì)的偏航調(diào)準(zhǔn)角；
圖2是圖I的航位推算高度計(jì)和傾斜計(jì)的框圖3是圖I的航位推算高度計(jì)和傾斜計(jì)的加速度補(bǔ)償器的框圖4是具有用于提高三維位置、速度和航向的精度的卡爾曼濾波器的圖I的航位推算高度計(jì)和傾斜計(jì)的框圖5圖解說(shuō)明了圖I的航位推算高度計(jì)和傾斜計(jì)的加速度計(jì)位置偏移和偏航調(diào)準(zhǔn)角；
圖6是用于確定海拔高度變化和傾角以及航位推算位置、速度和航向的本發(fā)明的方法的流程圖7A是用于為重新啟動(dòng)確定加速度計(jì)偏差校準(zhǔn)的方法的流程圖7B是用于確定加速度計(jì)偏差校準(zhǔn)的回位方法的流程圖7C是車輛行駛的示意圖，其中使用相對(duì)的旋轉(zhuǎn)環(huán)路來(lái)確定圖1的航位推算高度計(jì)和傾斜計(jì)的加速度計(jì)偏差校準(zhǔn)；
圖8是用于為圖1的航位推算聞度計(jì)和傾斜計(jì)以及圖6的方法確定加速度計(jì)偏差、線性位置偏移和偏航調(diào)準(zhǔn)角的本發(fā)明的回位初始安裝方法的流程圖；和
圖9A和9B圖解說(shuō)明的是停車場(chǎng)的樓層和公路銜接斜坡路，其中有益地使用了圖1的本發(fā)明的航位推算高度計(jì)和傾斜計(jì)。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將介紹用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明思想的優(yōu)選實(shí)施方式和最佳模式的詳情。應(yīng)當(dāng)理解， 不必采用優(yōu)選實(shí)施方式的所有細(xì)節(jié)，就可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的思想。
圖1表示分別用附圖標(biāo)記10和12指代的本發(fā)明的航位推算(DR)高度計(jì)設(shè)備和傾斜計(jì)設(shè)備。設(shè)備10、12是要被裝在車輛14中的，此時(shí)該車輛14具有與水平面18成未知傾角Θ的前向運(yùn)動(dòng)方向16。車輛14可以是具有接觸地面25的后輪22和前輪23的汽車、 卡車、有軌電車、無(wú)軌電車等等。
設(shè)備10、12包括速度計(jì)32和探前線性加速度計(jì)34。車輛14具有穿過(guò)車輛14轉(zhuǎn)彎中心92 (圖5)的垂直于車輛14的轉(zhuǎn)彎半徑線R (圖5)。對(duì)于用前輪23轉(zhuǎn)彎的車輛14， 轉(zhuǎn)彎半徑線R大致上穿過(guò)后輪22的輪軸。加速度計(jì)34相對(duì)于轉(zhuǎn)彎半徑線R而言，具有安裝線性位置偏移L。圖中所示線性位置偏移L在前向方向16上。
DR高度計(jì)設(shè)備10包括DR高度計(jì)算器40 (圖2)。傾斜計(jì)設(shè)備12包括傾角計(jì)算器 42 (圖2)。速度計(jì)32可以是速度測(cè)量裝置或者包括用于基于在已知時(shí)間周期內(nèi)所測(cè)得的距離計(jì)算前進(jìn)速度v(t)的計(jì)算裝置的距離測(cè)量裝置。速度計(jì)32可以是用于測(cè)量距離并且然后基于對(duì)后輪或前輪22、23在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)計(jì)算前向方向16上的速度v(t)的轉(zhuǎn)速計(jì)或里程表?；蛘撸俣扔?jì)32可以利用多普勒雷達(dá)或聲納或者通過(guò)從地面25反射回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行的光學(xué)測(cè)量來(lái)測(cè)量前進(jìn)速度V (t)。例如，飛機(jī)可以使用帶有根據(jù)多普勒效應(yīng)計(jì)算速度v(t)的速度計(jì)32的設(shè)備10、12。加速度計(jì)34可以是安裝成用來(lái)測(cè)量前向方向16上的加速度am(t)的單軸裝置，也可以是通過(guò)使用兩個(gè)或三個(gè)軸上的線性加速度測(cè)量值的線性組合對(duì)前向方向16上的加速度am(t)進(jìn)行測(cè)量的兩軸或三軸裝置。
圖1A表示具有與車輛14的前向方向16成偏航調(diào)準(zhǔn)角Y的測(cè)量方向46的加速度計(jì)34的物理安裝方式。在簡(jiǎn)單的情況下，測(cè)量方向46與前向方向16是相同的。不過(guò)， 可以將加速度計(jì)34的傳感器安裝成這樣測(cè)量方向46與前向方向16之間在水平面上相差偏航調(diào)準(zhǔn)角Y。
圖2是具有DR高度計(jì)算器40和傾角計(jì)算器42的航位推算高度設(shè)備10和傾斜計(jì)設(shè)備12的框圖。設(shè)備10、12包括加速度補(bǔ)償器50和偏航速率傳感器52。偏航速率傳感器 52測(cè)量偏航角速率ω (t)。加速度補(bǔ)償器50補(bǔ)償偏航角速率ω (t)對(duì)所測(cè)得加速度am(t) 的影響和加速度計(jì)偏差β對(duì)所測(cè)得加速度am(t)的影響，以確定經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣萢jt)。
DR高度計(jì)算器40使用前進(jìn)速度V (t)和經(jīng)補(bǔ)償?shù)那跋蚣铀俣萢 e(t)來(lái)計(jì)算高度變化△ H。傾角計(jì)算器42包括速率計(jì)算器55，速率計(jì)算器55使用速度v (t)來(lái)確定速度對(duì)時(shí)間的變化率Λ v/At，然后使用該速率Λ v/At和經(jīng)補(bǔ)償?shù)那跋蚣铀俣萢jt)來(lái)計(jì)算傾角Θ。
圖3是加速度補(bǔ)償器50的功能框圖。加速度補(bǔ)償器50包括偏航補(bǔ)償器62，偏航補(bǔ)償器62包括偏航距離補(bǔ)償器64和偏航調(diào)準(zhǔn)補(bǔ)償器66。偏航距離補(bǔ)償器64使用所測(cè)得的偏航角速率ω (t)和偏移L來(lái)計(jì)算車輛14轉(zhuǎn)彎(偏航)時(shí)出現(xiàn)的位置偏移加速度測(cè)量誤差，并且為所測(cè)得加速度am(t)補(bǔ)償這一誤差。位置偏移誤差是按照《2(t)XL來(lái)計(jì)算的。 偏航調(diào)準(zhǔn)補(bǔ)償器66使用所測(cè)得的偏航角速率ω (0、速度奴0和偏航調(diào)準(zhǔn)角Y來(lái)計(jì)算車輛14轉(zhuǎn)彎(偏航)時(shí)出現(xiàn)的偏航調(diào)準(zhǔn)角加速度測(cè)量誤差，并且為所測(cè)得加速度am(t)補(bǔ)償這一誤差。偏航調(diào)準(zhǔn)角誤差是按照ω (t) Xv(t) X Y來(lái)計(jì)算的。
加速度補(bǔ)償器50還包括回位補(bǔ)償檢測(cè)器72、重新啟動(dòng)偏差檢測(cè)器74和加速度計(jì)偏差補(bǔ)償器76。
補(bǔ)償檢測(cè)器72追蹤兩次觸發(fā)之間的高度變化AH’s，并且針對(duì)兩次觸發(fā)之間的高度變化ΛΗ’s的和為零的情況，或者針對(duì)返回高度Hk等于啟動(dòng)高度H1的情況，確定安裝加速度計(jì)偏差βρ為了消除停車地點(diǎn)俯仰角的影響，可以將車輛14面向相反方向地停車兩次，以確定高度Hk和氏。確定的是導(dǎo)致高度變化ΛΗ’ s之和為零的加速度計(jì)偏差β1Ι5觸發(fā)可以在設(shè)備10、12檢測(cè)到返回到了水平位置時(shí)自動(dòng)進(jìn)行(最好在手動(dòng)開(kāi)啟之后)，也可以在操作者知道他已經(jīng)回到了同一個(gè)位置的時(shí)候手動(dòng)進(jìn)行。為了確定加速度計(jì)偏差P1、線性位置偏移L和偏航調(diào)準(zhǔn)角Y的組合，要將車輛14沿順時(shí)針循環(huán)方向開(kāi)回到開(kāi)始位置至少一次并且沿逆時(shí)針循環(huán)方向開(kāi)回到開(kāi)始位置至少一次。這些操作在圖8以及圖7Β和圖7C 的流程圖中進(jìn)行了圖解說(shuō)明并且在下面所附的具體介紹中進(jìn)行了介紹。
重新啟動(dòng)偏差檢測(cè)器74使用這樣兩種思想在車輛14剛開(kāi)始動(dòng)時(shí)速度V (t)仍然幾乎為零，以及剛開(kāi)始動(dòng)時(shí)的傾角Θ幾乎與車輛14在上次停車之前運(yùn)動(dòng)時(shí)的上次傾角Θ, 相同。由此，重新 啟動(dòng)加速度計(jì)偏差Ptl是用方程式I估算的。在方程式I中，加速度a最好是在進(jìn)行了針對(duì)偏航角速率ω (t)的加速度補(bǔ)償之后得到的。g是重力造成的恒定加速度。
I) β 0= a -gsin Θ L
當(dāng)設(shè)備10、12處于不加電狀態(tài)之后的預(yù)熱過(guò)程中時(shí)，加速度計(jì)偏差β可能會(huì)快速變化。在加速度計(jì)偏差β穩(wěn)定到足以精確校準(zhǔn)之前，會(huì)有很長(zhǎng)一段預(yù)熱期。按照方程式1， 這一問(wèn)題可以通過(guò)使用這樣的假設(shè)來(lái)確定重新啟動(dòng)加速度計(jì)偏差而得到緩解假設(shè)剛開(kāi)始動(dòng)時(shí)那一刻的傾角Θ^還沒(méi)有從上一次為停車之前的最后一次運(yùn)動(dòng)計(jì)算的傾角Θ,發(fā)生變化并且假設(shè)剛開(kāi)始動(dòng)時(shí)那一刻的速度V (t)為零。
加速度計(jì)偏差補(bǔ)償器76使用安裝偏差β工和/或重新啟動(dòng)偏差β (!和/或通過(guò)與外部導(dǎo)航信息進(jìn)行比較而確定的偏差β來(lái)補(bǔ)償所測(cè)得的加速度am(t)。可以包括卡爾曼 (Kalman)濾波器80 (圖4)作為加速度計(jì)偏差補(bǔ)償器76的一部分，以便對(duì)偏差β連續(xù)進(jìn)行更好的估算。偏差補(bǔ)償器76可以包括偏差開(kāi)關(guān)，用于在安裝加速度計(jì)偏差、重新啟動(dòng)加速度計(jì)偏差β ο和卡爾曼濾波器獲得新的校準(zhǔn)值時(shí)新校準(zhǔn)的加速度計(jì)偏差β之間進(jìn)行切換。
加速度計(jì)34的小的垂直失準(zhǔn)角與重力g相作用，使加速度a Jt)的測(cè)量結(jié)果改變了接近常數(shù)的重力偏差項(xiàng)gx Sin (垂直失準(zhǔn)角)。這一重力偏差項(xiàng)實(shí)際上與所確定并補(bǔ)償?shù)募铀俣扔?jì)偏差β相加(或相減)。
圖4是具有卡爾曼濾波器80和一個(gè)或多個(gè)外部定位源82的本發(fā)明的設(shè)備10、的優(yōu)選實(shí)施方式的框圖。示范性的外部源82包括但不局限于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收器84、氣壓高度計(jì)85和地圖匹配器86。GNSS接收器84接收并處理GNSS信號(hào)，以提供基于GNSS的定位信息，比如包括基于GNSS的外部海拔高度修正Hext的三維空間位置、時(shí)間、 三維速度、包括傾角的三維航向、衛(wèi)星信號(hào)多普勒和衛(wèi)星偽距。氣壓高度計(jì)85提供基于氣壓的外部海拔高度修正知 。地圖匹配器86使用來(lái)自GNSS接收器84的位置和航向或者卡爾曼濾波器80的輸出來(lái)提供地圖調(diào)整位置，以將公路上或軌道上的位置匹配到電子地圖上的線路上，并且按照方向航向信息匹配道路或軌道的左側(cè)或右側(cè)。地圖匹配器86然后給出它的沿著道路或軌道或線路的位置的最佳地圖匹配估計(jì)。沿著道路或軌道或線路的位置可以具有基于地圖的海拔高度Hext，就像在可由卡爾曼濾波器80使用的地形圖上一樣。
速度計(jì)32、加速度計(jì)34和偏航速率傳感器52向卡爾曼濾波器80提供速度v (t)、 測(cè)得的加速度am(t)和偏航角速率ω (t)?？柭鼮V波器80對(duì)其輸入端的有噪音的和/或不連續(xù)的外部海拔高度修正Hext與其輸出端的其航位推算海拔高度H之間的差進(jìn)行濾波， 其中航位推算海拔高速H是通過(guò)對(duì)高度變化AH’s進(jìn)行累加來(lái)確定的。經(jīng)過(guò)濾波的差用在反饋環(huán)路中，來(lái)提供加速度計(jì)偏差β的經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的版本。可以將卡爾曼濾波器80以計(jì)算機(jī)可讀指令的形式存儲(chǔ)在有形介質(zhì)上，以便指示計(jì)算機(jī)裝置(比如設(shè)備10、12)來(lái)執(zhí)行這些指令。
濾波器80使用的所有可以得到的信息可以包括，但不局限于，加速度計(jì)偏差β、 高度變化Λ H’ S、來(lái)自速度計(jì)32的速度v(t)(或者來(lái)自速度計(jì)32的距離AS，由這個(gè)距離可以通過(guò)Λ S/At來(lái)計(jì)算速度V (t))、所測(cè)得的前向加速度am(t)(或者得到部分補(bǔ)償?shù)募铀俣然虻玫酵耆a(bǔ)償?shù)募铀俣萢 Jt))和來(lái)自外部源82的包括但不局限于外部海拔高度 Hext的定位導(dǎo)航信息。卡爾曼濾波器80使用這一信息來(lái)計(jì)算包括海拔高度H的三維位置、 三維速度和包括傾角Θ的三維航向。
卡爾曼濾波器80使用連續(xù)性和精確度不斷變化的幾種導(dǎo)航輸入來(lái)提供連續(xù)更新的3D航向、3D位置和3D速度的最佳推定值。這些導(dǎo)航輸入可以包括，但不局限于，大氣壓， 來(lái)自GNSS接收器84的GNSS衛(wèi)星偽距和多普勒，緯度、經(jīng)度和外部高度Hext的地圖匹配，航向的地圖匹配，用于測(cè)量偏航角速率《(t)的偏航速率傳感器52 (可以是陀螺儀)，來(lái)自速度計(jì)32的速度v(t)或距離S測(cè)量結(jié)果以及由加速度計(jì)34得到的前向加速度am(t)測(cè)量結(jié)果。GNSS接收器84可以是全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器。
卡爾曼濾波器80的內(nèi)部或隱藏操作提供加速度計(jì)偏差β校準(zhǔn)，用于補(bǔ)償所測(cè)得的加速度am(t)以及對(duì)航向、位置和速度輸出進(jìn)行修正和/或平滑?？柭鼮V波器80 以類似于由 Geier 等人擁有的名稱為《position and velocity estimation system for adaptive weighting of GPS and dead reckoning information》的美國(guó)專利US5, 416，712 中介紹的卡爾曼濾波器相類似的方式操作，該美國(guó)專利的教導(dǎo)以引用的方式并入本申請(qǐng)。Elliot Kaplan 和 Christopher Hegarty 在《Understanding GPS:principles and applications》(第二版，由位于馬薩諸塞州諾伍德的Artech House, Inc.出版,版權(quán)2006, ISBN1-58053-894-0)中給出了對(duì)卡爾曼濾波器80的濾波技術(shù)的更深入理解。由Geier等人撰寫的關(guān)于陸地車輛內(nèi)的傳感器結(jié)合的第9. 3章尤其有啟發(fā)性。
圖5圖解說(shuō)明的是示出了在加速度計(jì)34與穿過(guò)車輛14的轉(zhuǎn)彎中心92垂直于車輛14的轉(zhuǎn)彎半徑線R之間的前向方向16上的位置偏移L。對(duì)于使用前輪23轉(zhuǎn)向的車輛14而言，轉(zhuǎn)彎半徑線R大致上穿過(guò)后輪22的輪軸。偏航調(diào)準(zhǔn)角Y是加速度計(jì)34的前向方向46與車輛14的前向方向16之間的夾角。
圖6是本發(fā)明確定海拔高度變化ΛΗ和傾角Θ的方法的流程圖。該方法的步驟可以以計(jì)算機(jī)可讀的形式存儲(chǔ)在有形介質(zhì)100上，以由執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)讀取。設(shè)備 10、12可以起到執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)的作用、作為執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)工作和運(yùn)行。在步驟102中，測(cè)量加速度am(t)。在步驟104中，確定速度V(t)。在步驟106中，測(cè)量偏航角速率ω (t)。在步驟110和112中，針對(duì)偏航速率ω (t)的影響來(lái)補(bǔ)償加速度am(t)。在步驟110中，針對(duì)作為偏航角速率ω (t)的函數(shù)的線性位置偏移L補(bǔ)償加速度。在步驟112 中，針對(duì)作為偏航角速率ω (t)和速度v(t)的函數(shù)的偏航調(diào)準(zhǔn)角Y補(bǔ)償加速度。在步驟 114中，針對(duì)加速度計(jì)偏差β補(bǔ)償加速度。在安裝校準(zhǔn)中，可以通過(guò)回位法(圖8)將加速度計(jì)偏差β確定為加速度計(jì)偏差βρ在重新啟動(dòng)時(shí)，可以由上一次的傾角Θ 加速度計(jì)偏差β計(jì)算(圖7Α)為加速度計(jì)偏差βο。
在步驟116中，由速度v(t)和經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣萢。⑴計(jì)算海拔高度變化Λ H。在步驟118中，從外部定位源82接收外部定位信息，比如位置、偽距、海拔高度、多普勒和航向。在步驟122中，對(duì)海拔高度變化△ H進(jìn)行累計(jì)，以提供DR海拔高度H。為了連續(xù)操作， DR高度計(jì)10累計(jì)直到最后的前一個(gè)DR高度H的一系列海拔高度變化Λ H’S，以便提供DR 高度H’ s的連續(xù)序列。在步驟124中，基于外部定位信息、利用卡爾曼濾波技術(shù)對(duì)DR高度 H進(jìn)行濾波，以便計(jì)算包括高度H的三維位置、三維速度和包括傾角Θ的三維航向。在步驟 126中，使用DR高度H和 外部定位信息、利用卡爾曼濾波技術(shù)重新計(jì)算加速度計(jì)偏差β，然后將其應(yīng)用于對(duì)用于提供經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣萢jt)的加速度計(jì)偏差β進(jìn)行更新。在卡爾曼濾波技術(shù)的多個(gè)狀態(tài)下，步驟124和126 —般一起進(jìn)行。
在步驟132中，由速度V⑴和時(shí)間計(jì)算速度變化率Λν/At。在步驟134中，使用下面的方程式4、由經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣萢jt)和速度變化率Λ v/At來(lái)計(jì)算傾角Θ。
圖7Α是計(jì)算重新啟動(dòng)加速度計(jì)偏差β ^的方法的流程圖。該方法的步驟可以以計(jì)算機(jī)可讀的形式存儲(chǔ)在有形介質(zhì)150上，以由執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)讀取。設(shè)備10、12可以起到執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)的作用、作為執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)工作和運(yùn)行。在步驟152 中，計(jì)算傾角e’s。當(dāng)設(shè)備10、12斷電時(shí)，存儲(chǔ)計(jì)算出的最后一個(gè)傾角θ”
設(shè)備10、12在任意時(shí)間段的休眠或關(guān)閉狀態(tài)下被斷電。在步驟154中，開(kāi)啟設(shè)備 10、12并開(kāi)始移動(dòng)。在步驟155中，設(shè)備10、12進(jìn)行工作來(lái)測(cè)量加速度am(t)并針對(duì)偏航角速度ω (t)補(bǔ)償所測(cè)得的加速度a m(t)，以提供上面的方程式I中的加速度a。在步驟 156中，由傾角Θ L在方程式I中計(jì)算重新啟動(dòng)加速度計(jì)偏差β Οο
圖7Β是回位校準(zhǔn)方法的實(shí)施方式的流程圖。該方法的步驟可以計(jì)算機(jī)可讀的形式存儲(chǔ)在有形介質(zhì)200上，以由執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)讀取。設(shè)備10、12可以起到執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)的作用、作為執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)工作和運(yùn)行。在步驟202中，接收來(lái)自用戶的回位觸發(fā)，且設(shè)備10、12確定其位置和第一海拔高度氏。在步驟204中，設(shè)備10、12 檢測(cè)到它正在移動(dòng)。在步驟206中，當(dāng)設(shè)備10、12確定了它已在預(yù)定的時(shí)間范圍內(nèi)返回到I 至3米的閾值內(nèi)的相同二維水平位置時(shí)，確定返回環(huán)路高度Ηκ。時(shí)間長(zhǎng)度可以在幾秒到幾分鐘的范圍內(nèi)。按照另外一種可選方式，在接收到第二觸發(fā)時(shí)，測(cè)量返回環(huán)路高度Ηκ。
在簡(jiǎn)單情況下，駕駛員在車輛14停放時(shí)向設(shè)備10、12發(fā)出觸發(fā)，然后沿環(huán)路駕駛回到相同的停放位置。該方法進(jìn)行了這樣的假設(shè)當(dāng)檢測(cè)到設(shè)備10、12已返回到相同水平位置或者被第二次觸發(fā)時(shí)，返回環(huán)路高度Hk與起始高度H1相同。在步驟208中，設(shè)備10、 12確定使得海拔高度變化AH’s的總和為零的加速度計(jì)偏差β，或者確定使得起始高度H1 與返回環(huán)路高度Hk相等的加速度計(jì)偏差β。
圖7C是用于回位校準(zhǔn)的車輛行駛示意圖。車輛14在位置250啟動(dòng)，沿逆時(shí)針環(huán)繞 252行駛回到起始位置250，以進(jìn)行單環(huán)校準(zhǔn)。為了進(jìn)行雙環(huán)校準(zhǔn)，車輛14繼續(xù)通過(guò)順時(shí)針環(huán)繞254回到起始位置250。逆時(shí)針環(huán)繞252或順時(shí)針繞254都可以首先進(jìn)行。環(huán)繞252 和254中的任一個(gè)或二者可重復(fù)任意次數(shù)并且結(jié)果求平均，且這些環(huán)無(wú)需是精確的圓形。
圖8是使用回位方法確定加速度計(jì)偏差β的安裝值β工、線性位置偏移L的值以及偏航調(diào)準(zhǔn)角Y的雙環(huán)安裝校準(zhǔn)的流程圖。該方法的步驟可以以計(jì)算機(jī)可讀的形式存儲(chǔ)在有形介質(zhì)300上，以由執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)讀取。設(shè)備10、12可以起到執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)的作用、作為執(zhí)行這些步驟的計(jì)算機(jī)工作和運(yùn)行。在步驟304中，使設(shè)備10、12預(yù)熱。該預(yù)熱使加速度計(jì)偏差β穩(wěn)定。在步驟306中，將車輛14面向第一方向停放。測(cè)量第一加速度am(t)。因?yàn)檐囕v14沒(méi)有移動(dòng)，所以所測(cè)得的加速度am(t)將會(huì)很小。
在步驟308中，緩慢駕駛車輛14返回到相同停放位置，并面向相反方向停車。測(cè)量第二加速度am(t)。因?yàn)檐囕v14沒(méi)有移動(dòng)，所以該測(cè)得的加速度am(t)將會(huì)很小。在步驟314中，使用第一和第二所測(cè)得的加速度am(t)之間的差來(lái)區(qū)分加速度計(jì)偏差P1與重力g因地面25的停放傾角而產(chǎn)生的影響。
在步驟316中，設(shè)備10、12使用剛剛計(jì)算出來(lái)的加速度計(jì)偏差β工和預(yù)先選擇的偏航調(diào)準(zhǔn)角Y和位置偏移L的估算值來(lái)確定起始高度H1。在步驟318中，沿順時(shí)針(或逆時(shí)針)環(huán)繞迅速駕駛車輛14回到停放位置。該駕駛必須足夠快，才能使得偏航角速率ω (t) 近似于將在操作中遇到的偏航角速率ω (t)’ S。在步驟322中，確定第一回位(RTP)高度 Heio在步驟324中，沿相反方向的環(huán)繞迅速駕駛車輛14回到停放位置。該駕駛必須足夠快，才能使得偏航角速率ω (t)近似于將在操作中遇到的偏航角速率ω (t)’s。在步驟326 中，確定第二回位(RTP)高度HK2。在步驟328中，使用下面的方程式2和3并根據(jù)起始高度 H1、第一 RTP高度Hki和第二 RTP高度Hk2計(jì)算有效安裝位置偏移L和偏航調(diào)準(zhǔn)角Y。步驟 328確定加速度計(jì)偏差β工、位置偏移L和偏航調(diào)準(zhǔn)角Y，以使在起始高度H1與第一環(huán)繞高度Hki之間以及在第一環(huán)繞高度Hki與第二環(huán)繞高度Hk2之間高度變化Λ H’ s的總和為零； 或者確定加速度計(jì)偏差β工、位置偏移L和偏航調(diào)準(zhǔn)角Y，以使起始高度H1、第一環(huán)繞高度 Hei和第二環(huán)繞高度Hk2相等。
高度和傾角的確定
下面段落說(shuō)明設(shè)備10、12計(jì)算高度變化ΛΗ和傾角Θ的操作。方程式2表示基于經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣萢jt)和速度V (t)、針對(duì)測(cè)量時(shí)間Λ T和重力加速度常數(shù)g計(jì)算高度變化Λ H。Γδγ
2) Μ/ = ].⑴Λ-(1/2)[ν2(ΔΤ)—v2(0)]|>(l/g)IoJ
方程式3表示作為所測(cè)得的加速度a m(t)、加速度計(jì)偏差β、位置偏航速率誤差 co2(t) XL和對(duì)準(zhǔn)偏航速率誤差ω (t) Xv(t) X Y的函數(shù)的經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣萢 Jt)。
3) a c (t) = a m (t) + β - ω2 (t) L- ω (t) V (t) Y
對(duì)于左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎來(lái)說(shuō)，位置偏航速率誤差是相同的。對(duì)于左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎來(lái)說(shuō)，對(duì)準(zhǔn)偏航速率誤差是相等且相反的。方程式4示出了作為經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣萢jt)和速度隨時(shí)間的變化率Av/At的函數(shù)的傾角Θ。
4) Θ =SirT1 {[(a c(t)_Av/Λ t]/g}
總體優(yōu)點(diǎn)
在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明提高了包括GPS接收器、偏航速率陀螺儀或航向陀螺儀、傳動(dòng)軸或輪速度測(cè)量裝置以及根據(jù)情況選裝的地圖匹配能力的車輛導(dǎo)航設(shè)備的性能。 本發(fā)明增加了前向方向線性加速度計(jì)和數(shù)個(gè)加速度計(jì)補(bǔ)償算法，以將此設(shè)備的精度提高為在I米或2米內(nèi)而無(wú)需差動(dòng)GPS測(cè)量；并且提供了連續(xù)且平滑的高度和傾角而無(wú)需連續(xù)或平滑的GPS測(cè)量。
眾所周知，GPS緯度和經(jīng)度測(cè)量與高度的誤差相關(guān)聯(lián)的。通過(guò)改善對(duì)于高度的掌握，通過(guò)這些關(guān)聯(lián)利用本發(fā)明改善了對(duì)于緯度和經(jīng)度的掌握。在視野受阻的情況下，GPS速度可能有噪聲，或者GPS衛(wèi)星信號(hào)的幾何結(jié)構(gòu)(DOP)可能較差，或者只有三個(gè)GPS衛(wèi)星信號(hào)可用。在這些情況下，改進(jìn)的高度測(cè)量使緯度和經(jīng)度的測(cè)量得以顯著改進(jìn)。
利用比GPS精度更高的本發(fā)明的高度的直接掌握與包括高度信息的地圖匹配數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合。使用精確的高度或高度變化信息，地圖匹配算法可迅速地確定車輛是否處在公路駛出坡道處的兩個(gè)平行軌跡中的一個(gè)上，這兩個(gè)平行軌跡中的一個(gè)是上升或下降的， 另一個(gè)則不是。只使用GPS和航向陀螺儀可能在直到已經(jīng)行駛了相當(dāng)長(zhǎng)距離，到達(dá)兩條可能的路徑在地圖匹配數(shù)據(jù)庫(kù)中水平分開(kāi)了與GPS精度相稱的距離的地點(diǎn)之前，都不能產(chǎn)生所需 的精度來(lái)作出這一判斷。在迅速確定選路信息時(shí)，知道車輛是否已離開(kāi)公路是關(guān)鍵的。 按照本發(fā)明的直接掌握高度也可以在無(wú)GPS覆蓋或基于GPS的高度不精確的多層停車結(jié)構(gòu)中時(shí)確立車輛的垂直位置。
圖9A圖解說(shuō)明了停車場(chǎng)的多個(gè)樓層512，其中當(dāng)基于GNSS的高度不能可靠地區(qū)分樓層512時(shí)，使用本發(fā)明的DR高度H在由螺旋坡道連接的各樓層512之間進(jìn)行區(qū)分。
圖9B圖解說(shuō)明了公路522、向上銜接斜坡路524和向下銜接斜坡路526，其中當(dāng)基于GNSS的航向不能可靠地區(qū)分這些斜坡路時(shí)，傾角Θ的測(cè)量結(jié)果在向上斜坡路524和向下斜坡路526之間進(jìn)行了區(qū)分。
雖然用目前優(yōu)選的實(shí)施方式介紹了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，這一公開(kāi)內(nèi)容不應(yīng)解釋為是限制性的。在閱讀了以上公開(kāi)內(nèi)容之后，各種超集、子集和等同物對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員無(wú)疑將是顯而易見(jiàn)的。然而，這些超集、子集和等同設(shè)置不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的思想構(gòu)成限制。因此，意圖將下面的權(quán)利要求解釋為覆蓋本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍。
概念
作為簡(jiǎn)短概括，本文公開(kāi)了至少下列寬泛概念。
概念1. 一種傾斜計(jì)，包括
速度計(jì),用于確定前向速度；
加速度計(jì)，用于測(cè)量前向加速度；和
傾角計(jì)算器，用于基于所述所測(cè)得的加速度和所述速度的變化率計(jì)算傾角。
概念2.按照概念I(lǐng)所述的傾斜計(jì)，此外還包括
偏航速率傳感器，用于測(cè)量偏航角速率；
偏航補(bǔ)償器，用于按照所述偏航角速率補(bǔ)償所述所測(cè)得的加速度，以確定經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣?；并且其?br> 傾角計(jì)算器構(gòu)成為用來(lái)使用所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣扰c所述速率一起來(lái)計(jì)算所述傾角。
概念3.按照概念2所述的傾斜計(jì)，其中
偏航補(bǔ)償器包括偏航位置補(bǔ)償器，該偏航位置補(bǔ)償器用于針對(duì)所述偏航角速率和相對(duì)于轉(zhuǎn)彎半徑線的線性位置偏移來(lái)對(duì)所述所測(cè)得的加速度進(jìn)行補(bǔ)償，以確定所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣取?br> 概念4.按照概念3所述的傾斜計(jì)，此外還包括
回位補(bǔ)償檢測(cè)器，該回位補(bǔ)償檢測(cè)器用于使用雙回環(huán)推算所述線性位置偏移，該雙回環(huán)具有順時(shí)針環(huán)繞或逆時(shí)針環(huán)繞之一之后的第一次回位和所述順時(shí)針環(huán)繞或逆時(shí)針環(huán)繞中的另一個(gè)之后的第二次回位。
概念5.按照概念2所述的傾斜計(jì)，其中
偏航補(bǔ)償器包括偏航調(diào)準(zhǔn)補(bǔ)償器，該偏航調(diào)準(zhǔn)補(bǔ)償器構(gòu)成為用來(lái)針對(duì)所述偏航角速率與偏航調(diào)準(zhǔn)角一起來(lái)對(duì)所述所測(cè)得的加速度進(jìn)行補(bǔ)償，以確定所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣取?br> 概念6.按照概念5所述的傾斜計(jì)，此外還包括
回位補(bǔ)償檢測(cè)器，該回位補(bǔ)償檢測(cè)器用于使用雙回環(huán)估算所述偏航調(diào)準(zhǔn)角，該雙回環(huán)具有順時(shí)針環(huán)繞或逆時(shí)針環(huán)繞之一之后的第一次回位和所述順時(shí)針環(huán)繞或逆時(shí)針環(huán)繞中的另一個(gè)之后的第二次回位。
概念7.按照概念I(lǐng)所述的傾斜計(jì)，此外還包括
偏差補(bǔ)償器，該偏差補(bǔ)償器用于按照加速度計(jì)偏差對(duì)所述所測(cè)得的加速度進(jìn)行補(bǔ)償，以確定經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣?，其?br> 傾角計(jì)算器構(gòu)成為用來(lái)使用所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣扰c所述速率一起來(lái)計(jì)算所述傾角。
概念8.按照概念7所述的傾斜計(jì)，此外還包括
DR高度計(jì)算器，該DR高度計(jì)算器用于根據(jù)所述速度和所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣葋?lái)計(jì)算海拔高度變化；和
卡爾曼濾波器，該卡爾曼濾波器構(gòu)成為用來(lái)對(duì)所述海拔高度變化和外部海拔高度修正進(jìn)行濾波，以估算所述加速度計(jì)偏差。
概念9.按照概念8所述的傾斜計(jì)，其中
所述外部海拔高度修正是從GNSS信號(hào)得出的。
概念10.按照概念8所述的傾斜計(jì)，其中
所述外部海拔高度修正是從地圖匹配得出的。
概念11.按照概念7所述的傾斜計(jì)，此外還包括
回位補(bǔ)償檢測(cè)器，該回位補(bǔ)償檢測(cè)器用于根據(jù)回位估算所述加速度計(jì)偏差。
概念12.按照概念7所述的傾斜計(jì)，此外還包括
回位補(bǔ)償檢測(cè)器，該回位補(bǔ)償檢測(cè)器用于根據(jù)朝向相反方向的回位估算所述加速度計(jì)偏差。
概念13.按照概念7所述的傾斜計(jì)，此外還包括12
重新啟動(dòng)偏差檢測(cè)器，該重新啟動(dòng)偏差檢測(cè)器用于估算暫?；顒?dòng)時(shí)段之后重新開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的所述加速度計(jì)偏差，所述估算基于所述暫?；顒?dòng)時(shí)段之前的最后一個(gè)所述傾角。
概念14.按照概念I(lǐng)所述的傾斜計(jì)，此外還包括
GNSS接收器，該GNSS接收器用于確定基于GNSS的位置和包括基于GNSS的傾角的基于GNSS的三維航向；
偏航速率傳感器，用于測(cè)量偏航角速率；并且其中
傾角計(jì)算器構(gòu)成為用來(lái)使用所述偏航角速率、所述基于GNSS的位置、所述速率和所述所測(cè)得的加速度來(lái)確定精度比所述基于GNSS的向上航向更高的航位推算傾角。
概念15.按照概念14所述的傾斜計(jì)，此外還包括
電子路線圖，該電子路線圖具有相互接近的具有不同道路傾角的第一和第二平行銜接斜坡路；并且其中
所述航位推算傾角用于在所述斜坡路不能由所述基于GNSS的位置可靠地區(qū)分開(kāi)來(lái)的時(shí)候在所述第一和第二斜坡路之間進(jìn)行區(qū)分。
概念16. —種確定傾角的方法，包括
確定前向速度；
測(cè)量前向加速度；和
基于所述所測(cè)得的加速度和所述速度的變化率來(lái)計(jì)算傾角。
概念17.按照概念16所述的方法，此外還包括
測(cè)量偏航角速率；
按照所述偏航角速率補(bǔ)償所述所測(cè)得的加速度，以確定經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣?；并且其?br> 計(jì)算所述傾角包括使用所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣扰c所述速率一起來(lái)計(jì)算所述傾角。
概念18.按照概念17所述的方法，其中
按照所述偏航角速率補(bǔ)償所述所測(cè)得的加速度包括針對(duì)所述偏航角速率和相對(duì)于轉(zhuǎn)彎半徑線的線性位置偏移來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，以確定所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣取?br> 概念19.按照概念18所述的方法，此外還包括
估算所述線性位置偏移包括使用雙環(huán)，該雙環(huán)具有順時(shí)針環(huán)繞或逆時(shí)針環(huán)繞之一之后的第一次回位和所述順時(shí)針環(huán)繞或逆時(shí)針環(huán)繞中的另一個(gè)之后的第二次回位。
概念20.按照概念17所述的方法，其中
按照所述偏航角速率補(bǔ)償所述所測(cè)得的加速度包括針對(duì)所述偏航角速率和偏航調(diào)準(zhǔn)角一起來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，以確定所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣取?br> 概念21.按照概念20所述的方法，此外還包括
估算所述偏航調(diào)準(zhǔn)角包括使用雙環(huán)，該雙環(huán)具有順時(shí)針環(huán)繞或逆時(shí)針環(huán)繞之一之后的第一次回位和所述順時(shí)針環(huán)繞或逆時(shí)針環(huán)繞中的另一個(gè)之后的第二次回位。
概念22.按照概念16所述的方法，此外還包括
按照加速度計(jì)偏差補(bǔ)償所述所測(cè)得的加速度，以提供經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣龋黄渲?br> 計(jì)算所述傾角包括使用所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣扰c所述速率一起來(lái)計(jì)算所述傾角。
概念23.按照概念22所述的方法，此外還包括
根據(jù)所述速度和所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣葋?lái)計(jì)算海拔高度變化；和
對(duì)所述海拔高度變化和外部海拔高度修正一起進(jìn)行卡爾曼濾波，以估算所述加速度計(jì)偏差。
概念24.按照概念23所述的方法，此外還包括
從GNSS信號(hào)得出所述外部海拔高度修正。
概念25.按照概念23所述的方法，其中
從地圖匹配得出所述外部海拔高度修正。
概念26.按照概念22所述的方法，此外還包括
根據(jù)回位估算所述加速度計(jì)偏差。
概念27.按照概念22所述的方法，此外還包括
根據(jù)朝向相反方向的回位估算所述加速度計(jì)偏差。
概念28.按照概念22所述的方法，此外還包括
估算暫?；顒?dòng)時(shí)段之后重新開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的所述加速度計(jì)偏差，所述估算基于所述暫停活動(dòng)時(shí)段之前的最后一個(gè)所述傾角。
概念29.按照概念16所述的方法，此外還包括
確定基于GNSS的位置和包括基于GNSS的傾角的基于GNSS的三維航向；
測(cè)量偏航角速率；并且其中
計(jì)算所述傾角包括使用所述偏航角速率、所述基于GNSS的位置、所述速率和所述所測(cè)得的加速度來(lái)提供精度比所述基于GNSS的傾角更高的航位推算傾角。
概念30.按照概念29所述的方法，此外還包括
提供電子路線圖，該電子路線圖具有相互接近的具有不同道路傾角的第一和第二平行銜接斜坡路；和
使用所述航位推算傾角來(lái)在所述斜坡路不能由所述基于GNSS的位置可靠地區(qū)分開(kāi)來(lái)的時(shí)候?qū)λ龅谝缓偷诙逼侣愤M(jìn)行區(qū)分。
權(quán)利要求
1.一種傾斜計(jì),包括 速度計(jì)，用于確定前向速度； 加速度計(jì)，用于測(cè)量前向加速度； 偏差補(bǔ)償器，該偏差補(bǔ)償器用于按照加速度計(jì)偏差對(duì)所測(cè)量的前向加速度進(jìn)行補(bǔ)償，以確定經(jīng)補(bǔ)償?shù)那跋蚣铀俣?，? 傾角計(jì)算器，該傾角計(jì)算器被構(gòu)造為使用所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)那跋蚣铀俣群退銮跋蛩俣鹊淖兓蕘?lái)計(jì)算傾角； 所述傾斜計(jì)，還包括 重新啟動(dòng)偏差檢測(cè)器，該重新啟動(dòng)偏差檢測(cè)器用于估算暫?；顒?dòng)時(shí)段之后重新開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的所述加速度計(jì)偏差，所述估算基于所述暫停活動(dòng)時(shí)段之前的最后一個(gè)所述傾角。
2.按照權(quán)利要求I所述的傾斜計(jì)，其中所述重新啟動(dòng)偏差檢測(cè)器的估算進(jìn)一步基于剛開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)速度仍然幾乎為零的估算。
3.按照權(quán)利要求I所述的傾斜計(jì)，還包括 DR高度計(jì)算器，該DR高度計(jì)算器用于根據(jù)所述前向速度和所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)那跋蚣铀俣葋?lái)計(jì)算海拔高度變化；和 卡爾曼濾波器，該卡爾曼濾波器被構(gòu)造為對(duì)所述海拔高度變化和外部海拔高度修正進(jìn)行濾波，以估算所述加速度計(jì)偏差。
4.按照權(quán)利要求3所述的傾斜計(jì)，其中 所述外部海拔高度修正是從GNSS信號(hào)得出的。
5.按照權(quán)利要求3所述的傾斜計(jì)，其中 所述外部海拔高度修正是從地圖匹配得出的。
6.按照權(quán)利要求3所述的傾斜計(jì)，還包括 回位補(bǔ)償檢測(cè)器，該回位補(bǔ)償檢測(cè)器用于根據(jù)回位估算所述加速度計(jì)偏差。
7.按照權(quán)利要求3所述的傾斜計(jì)，還包括 回位補(bǔ)償檢測(cè)器，該回位補(bǔ)償檢測(cè)器用于根據(jù)朝向相反方向的回位估算所述加速度計(jì)偏差。
8.一種確定傾角的方法，包括 確定前向速度； 測(cè)量前向加速度； 按照加速度計(jì)偏差補(bǔ)償所測(cè)量的前向加速度，以提供經(jīng)補(bǔ)償?shù)募铀俣?；? 使用所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)那跋蚣铀俣群退銮跋蛩俣鹊淖兓蕘?lái)計(jì)算傾角； 該方法，還包括 估算暫?；顒?dòng)時(shí)段之后重新開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的所述加速度計(jì)偏差，所述估算基于所述暫?；顒?dòng)時(shí)段之前的最后一個(gè)所述傾角。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中在剛開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)估算所述加速度計(jì)偏差包括估算在剛開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)速度仍然幾乎為零。
10.按照權(quán)利要求8所述的方法，該方法還包括 根據(jù)所述前向速度和所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)那跋蚣铀俣葋?lái)計(jì)算海拔高度變化；和 對(duì)所述海拔高度變化和外部海拔高度修正一起進(jìn)行卡爾曼濾波，以估算所述加速度計(jì)偏差。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，還包括 從GNSS信號(hào)得出所述外部海拔高度修正。
12.按照權(quán)利要求10所述的方法，其中 從地圖匹配得出所述外部海拔高度修正。
13.按照權(quán)利要求10所述的方法，還包括 根據(jù)回位估算所述加速度計(jì)偏差。
14.按照權(quán)利要求10所述的方法，還包括 根據(jù)朝向相反方向的回位估算所述加速度計(jì)偏差。
全文摘要
一種使用速度計(jì)和前向加速度計(jì)來(lái)測(cè)量?jī)A角的傾斜計(jì)。
文檔編號(hào)G01C9/08GK102980575SQ20121043350
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者彼得·范懷克·盧米斯 申請(qǐng)人:天寶導(dǎo)航有限公司