CN100430730C - 测量路面交通工具速度的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于测量交通工具的速度的方法和设备。存储从加速器接收到的加速度测量值和从外部信息服务器接收到的RGI数据并且确定加速器的不规则常数。通过分析加速度测量值来确定交通工具是否处于静止状态。如果交通工具没有处于静止状态，则利用包含在RGI数据中的多个三维轮廓点计算交通工具行驶的路面的倾斜角度。利用路面倾斜角度补偿加速度测量值的重力加速度分量。利用补偿后的加速度测量值计算交通工具的速度。

Description

测量路面交通工具速度的方法和设备

技术领域

本发明一般涉及用于测量路面交通工具速度的方法和设备，更具体地说，涉及用于使用加速度计和RGI(道路导航信息)(Route Guidance Information)数据测量路面交通工具的速度的方法和设备。

背景技术

通常，例如飞机、轮船、路面交通工具等的交通工具均安装有用于定位交通工具并提供目的地路线的导航系统(navigation system)。为了定位交通工具并提供去往目的地的路线，导航系统必须精确地确定该交通工具的位置。

因此，导航系统通常包括用于确定其自身位置的测量装置。所述测量装置可以利用外部设备或利用内部传感器确定位置。外部设备的一个例子为GPS(全球定位系统)，而内部传感器的一个例子为利用惯性传感器(inertialsensor)的DR(航位推算法)(Dead Reckoning)系统。

所述利用惯性传感器的DR系统或惯性导航系统(INS)是由美国麻省理工学院(MIT)于上世纪五十年代早期首先开发并且于上世纪六十年代投入使用的一种导航系统。所述INS利用用于检测旋转的陀螺仪(gyroscope)和用于检测线性运动的加速度计来计算交通工具的速度和位置。

INS的基本操作原理可以总结如下。所述INS首先通过对从陀螺仪输出的角速度进行积分来计算交通工具的交通工具方向(夹角)，补偿用于重力加速度的加速器的输出，并且对补偿后的加速器输出进行积分。随后，所述INS自发地计算交通工具的当前速度和位置。在所述INS有利地提供精确且连续的短期导航数据的同时，由于积分使错误随着时间的过去而积累。因此，需要非常昂贵的精确的陀螺仪和加速器来实现INS。为保证更高的精确性和长时间稳定性，所述INS通常与诸如磁罗盘的非惯性辅助传感器(non-inertialauxiliary sensor)和GPS一同使用，而非单独使用。

如上所述，通过结合来自加速器的速度信息和来自陀螺仪的交通工具方向信息来计算交通工具的速度。三维空间中的交通工具的速度的精确计算需要三个相互垂直放置的单轴(one-axis)陀螺仪和三个也相互垂直放置的单轴加速器。然而，交通工具速度可以根据交通工具的类型利用少量传感器来获得。例如，对于路面交通工具，因为连接路面交通工具的头尾的轴的滚动以及其在与路面垂直的方向上的线性运动是可以忽略的，所以用于检测滚动和线性运动的许多传感器可以被省去。

为了计算路面上行驶的交通工具的速度矢量，具有惯性传感器的DR系统必须测量交通工具的方向以及在移动方向上的交通工具的速度。需要与交通工具轴平面垂直的轴上的陀螺仪来测量交通工具的方向。同样，为了测量交通工具沿着移动方向上的速度，除了利用安装在交通工具轴方向的加速器之外路面的倾斜角度必须被测量。

在计算DR系统中交通工具的速度矢量中测量路面倾斜角度的原因是为了根据路面倾斜角度计算包含在加速器输出中的重力加速度。即，由于重力加速度被加载在与椭圆地面(与重力加速度垂直的球体的表面)垂直的方向上，如果由于路面倾斜角度的改变，安装在交通工具的预定方向上的加速器的轴的方向改变了，则加速器输出中的重力加速度分量也改变了。因此，仅当随着路面倾斜角度变化的重力加速度分量从加速器输出中去除时，才可以获得纯粹的交通工具的运动加速度。然而，因为没有路面倾斜角度信息不能区分出运动方向上的运动加速度和重力加速度分量，所以在测量运动终端的速度中包括了重力加速度分量的错误。

图1描述了用于重力的交通工具加速器输出的补偿。参考图1，路面倾斜角度被定义为与垂直于重力加速度(±g)方向的平面10的夹角。在图1中，所述路面倾斜夹角为在重力加速度方向±g平面10和交通工具30运动的方向的延伸平面20之间的夹角θ。

因为交通工具30在与和重力加速度方向±g正交的平面10的夹角为θ的平面20上运动，来自交通工具30中的加速器的测量值(measurement)

由公式(1)确定。

$\stackrel{\→}{a}=\stackrel{\→}{r}\stackrel{\→}{a}+\stackrel{\→}{g}\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

所述分量

包括实际的加速度分量

和重力加速度分量

这个重力加速度

为速度测量中的错误因子(error factor)，所述重力加速度与实际速度中的偏差一同被测量。

因此，所述交通工具DR系统必须从加速度测量值

中减去重力加速度

以测量精确的交通工具的速度，并且需要路面倾斜角度以测量重力加速度

为此，所述DR系统必须额外安装陀螺仪或倾角仪(clinometer)。

传统地，陀螺仪负责测量路面倾斜角度。因此，所述交通工具DR系统使用两个或多个陀螺仪：一个用于切断交通工具的方向，另一个用于计算路面倾斜角度。因为所述陀螺仪基本是用于测量偏差的传感器，所以利用陀螺仪测量路面倾斜角度的交通工具DR系统将陀螺仪的输出进行积分以获得路面倾斜角度。因此，陀螺仪的误差分量(error component)在积分的过程中被积分，从而在估计路面倾斜角度中随时间累积误差。

因此，为计算路面倾斜角度，不单独使用陀螺仪而是与辅助传感器结合使用，能够无误差累积。虽然可以采用诸如倾角仪的传感器以计算精确的路面倾斜角度，但是现存的加速器通常被用作辅助传感器以最小化使用的传感器的数量。

图2示出了在通常系统中从加速器的输出中测量重力分量的操作。参考图2，通常的系统通过使包含重力加速度分量(a)和实际加速度分量(b)的加速器的输出通过低通滤波器(LPF)40来测量相对低频率重力加速度分量(a)，并且利用所述重力加速度分量(a)计算路面倾斜角度。

尽管具有在路面倾斜角度信息中没有错误积累的优点，但是这种方法对于加速器的性能非常敏感并对倾斜角度的改变不敏感。此外，利用低截止频率以分离重力分量将产生时延。

如上所述，因为路面倾斜角度不能仅使用加速器计算，所以通常的交通工具DR系统使用用于估计路面倾斜角度的额外的陀螺仪。然而，DR系统中的额外昂贵的陀螺仪使得低价DR速度测量装置成为不可能。

发明内容

本发明的目的就是至少基本上解决上述问题和/或不足并且至少提供如下的优点。因此，本发明的目的是提供一种利用加速器和道路导航信息(RGI)数据实现低价的航位推算法(DR)速度测量装置的设备和方法。

本发明的另一目的是提供一种利用包含在RGI数据中的轮廓点(shapepoints)计算交通工具行驶路面的倾斜角度，并且利用路面倾斜角度测量包含在交通工具加速度分量中的重力加速度分量的设备和方法。

本发明的另一目的是提供一种利用加速器和RGI数据测量重力加速度分量并且利用重力加速度分量测量交通工具的速度的设备和方法。

通过提供测量交通工具速度的方法和设备达到上述目的。根据本发明的一个方面，在测量交通工具速度的方法中，存储来自加速器的加速度测量值和来自于外部信息服务器的RGI数据，并且确定加速器的不规则常数。通过分析加速度测量值来确定交通工具是否处于静止状态。如果交通工具没有处于静止状态，则利用包含在RGI数据中的多个三维轮廓点计算交通工具行驶的道路的倾斜角度。利用道路倾斜角度补偿加速度测量值的重力加速度分量。利用补偿后的加速度测量值计算交通工具的速度。

根据本发明的另一方面，在测量交通工具速度的设备中，加速度测量器通过安装于交通工具上的加速器测量交通工具的当前加速度；加速度存储器根据测量时间存储来自加速度测量器的加速度测量值；重力加速度补偿器利用包含在从外部服务器接收的RGI数据中的多个三维轮廓点计算交通工具行驶的路面的倾斜角度，并且利用路面倾斜角度补偿加速度测量值中的重力加速度分量；以及速度计算器利用补偿后的加速度测量值计算交通工具的速度。

附图说明

通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，在其中：

图1示出了用于重力的加速器输出补偿的示意图；

图2示出了根据通常方法从加速器输出中测量重力分量的操作的示意图；

图3示出了利用有关加速器信息用于重力的加速器输出的补偿的示意图；

图4示出了本发明的导航系统的结构示意图；

图5示出了本发明的导航系统中的用于道路导航的信号流示意图；

图6示出了本发明的导航系统中为道路导航而发送的道路导航信息(RGI)数据的格式的示意图；

图7示出了根据本发明的包含在RGI数据中的轮廓点图形；

图8描述了根据本发明的实施例利用轮廓点的路面倾斜角度的计算；

图9示出了根据本发明的实施例测量交通工具速度的方法的流程图；

图10示出了根据本发明的实施例测量交通工具速度的设备的方框图；

图11示出了应用根据本发明实施例的速度测量设备的交通工具导航系统中的当前位置检测器(present position detector)的方框图。

具体实施方式

通过借助附图在下文中将描述本发明的优选实施例。在以下描述中，将不详细描述众所周知的功能或结构，因为不必要的细节将导致本发明的介绍含混不清。

图3描述了利用加速器信息补偿在加速器输出中的重力的原理。参考图3，如果交通工具装有加速器，则可以知道重力加速度对加速器中测量的沿着交通工具运动方向的加速度的影响。当所述交通工具30行驶在与平面10成θ角度的道路上时，所述平面10与重力加速度方向±g垂直，在加速器中测量的加速度

包含重力加速度

因此，为了测量交通工具30的速度，必须从加速度

中消除所述重力加速度分量

为此目的，必须获得路面倾斜角度信息(knowledge)。

典型的导航系统包括一台服务器和一个终端。所述服务器将RGI数据发送给安装在交通工具的终端，并且所述终端根据RGI数据向用户提供道路导航服务。所述RGI数据包括交通工具行驶的道路的坐标。

本发明涉及一种通过利用包括在RGI数据中的道路的坐标测量交通工具正在行驶的道路的倾斜角度，通过利用路面倾斜角度补偿加速器的加速度测量值中的重力加速度分量，从而精确地测量交通工具速度的方法和设备。所述导航系统将在下文中描述。

图4示出了导航系统的结构示意图。参考图4，所述导航系统包括：GPS卫星100；用于与无线网络400通信的移动终端300；导航终端200，用于与GPS卫星100和移动终端300交换信息，以便向司机提供有关当前位置和交通工具行驶的信息；以及连接于无线网络400的信息中心500，用于向导航终端200提供道路导航所需的信息。例如，在图4中，所述导航终端200和移动终端300安装在交通工具上。

图5示出了导航系统中的用于道路导航的信号流的示意图。参考图5，如果在步骤S305中，导航终端200发送关于交通工具的当前位置的信息，则在步骤S310中，所述移动终端300将向信息中心500发送当前位置信息和例如由司机输入的目的地信息，请求从当前位置到目的地的道路。在步骤S315中，所述信息中心500根据目的地和当前位置信息计算道路，并且在步骤S320中产生相应于计算出的道路的RGI数据。然后在步骤S325和S330中，所述信息中心500通过移动终端300向导航终端200发送RGI数据。在步骤S335中，所述导航终端200根据RGI数据向司机提供道路导航服务。

图6示出了在步骤S325和S330发送的用于道路导航的RGI数据的格式。如参考字符(a)标注的，所述RGI数据格式包括：用于存储首标(header)信息的首标字段(field)、用于存储与预定区域相关的位置信息的节点数据字段、以及用于存储用于预定区域的道路导航信息的导航数据字段。所述节点数据字段包括区域信息(Area Info)字段和该区域的节点信息字段#1至#n，如参考字符(b)所示。每个节点信息包括轮廓点数量字段、轮廓点字段(ShapePoint field)、导航数据标志(Guide Data Flag)字段以及导航数据字段，如参考字符(c)所示。所述轮廓点字段包括预定点的坐标(x，y，z)，如参考字符(d)所示。根据本发明，利用所述轮廓点字段来补偿加速度测量值中的重力加速度分量。

图7概念性的地示出包含在RGI数据中的轮廓点。参考图7，在x-y平面和z轴之间存在多个轮廓点。在图7中所描述的轮廓点是利用x-y平面获得的倾斜角度的符号(sign)和沿着z轴方向的高度信息被改变，或是倾斜角度超过阈值的点。例如，假设x-y平面为地平面(earth’s surface)。随后，所述z轴代表高度。因此，轮廓点是上坡路面(ascending road)开始下降，反之亦然，或道路倾斜剧烈变化的点。所述轮廓点通常从三维空间照片数据(three-dimensional aerial photograph data)得出。

图8描述了根据本发明的实施例利用轮廓点计算路面倾斜角度的原理。如图6所示，所述轮廓点包含在RGI数据中。在图7中所描述的轮廓点在图8中以三维方式示出。

用P₂表示交通工具运动方向中的一个坐标为(x₂，y₂，z₂)的轮廓点(第二轮廓点)，并且用P₁表示坐标为(x₁，y₁，z₁)的在前轮廓点(第一轮廓点)。那么根据公式2计算d(x，y)：

$d(x,y)=\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(2\right)$

并且根据公式3计算dz：

dz＝z₂-z₁………(3)

因此，根据公式(4)确定路面倾斜角度θ：

$\tan \mathrm{\θ}=\frac{\mathrm{dz}}{d(x,y)}$

$=\frac{(z_2-z_1)}{\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}}$

$\mathrm{\θ}=\arctan \left(\frac{(z_2-z_1)}{\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}}\right)\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(4\right)$

公式(4)用于在z₂≥z₁时计算θ。如果z₂＜z₁时，根据公式5得θ为

$\mathrm{\θ}=-\arctan \left(\frac{(z_2-z_1)}{\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}}\right)\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(5\right)$

图9示出了根据本发明的实施例测量交通工具速度的方法流程图。根据速度测量方法，计算交通工具行驶的道路的倾斜角度，利用路面倾斜角度补偿从加速器中得到测量数据的重力加速度分量，并且利用补偿的测量数据测量交通工具的速度。

参考图9，在步骤S105中，本发明的交通工具速度测量设备存储从加速器接收的测量数据。典型的加速器的测量数据根据公式(6)表述如下：

f＝A+G+B＝acosα+gsin(α+θ)+B    ………(6)

其中，f是来自加速器的测量数据时，a为交通工具的实际加速度，g为重力加速度，并且B为加速器为静止状态(stationary state)时的不规则常数。所述不规则常数被定义为每次系统电源电压被施加时变化的常数。该常数对于每个传感器都不同。一旦设置了不规则常数，则其保持不变直到下一个电源电压的施加时。在本发明中，根据经验(empirically)或根据计算而获得不规则常数。获得B的过程在这不再描述。

在步骤S110中，所述速度测量设备通过将来自加速器的在前测量数据f_pre和当前测量数据f_c进行比较来确定交通工具是否处于静止状态。如果f_c等于f_pre，则速度测量设备认为交通工具处于静止状态。

然而，可能会出现由于加速器中的传感器错误或环境因素，使得虽然交通工具在运动，但是f_c和f_pre瞬间相等的情况。在交通工具匀速运动时，他们也相等。

为了避免上述错误的确定交通工具在静止状态，更好的执行步骤S115和S120以确定交通工具实际上是否处于静止状态。在步骤S110中，如果f_c等于f_pre，则在步骤S115中速度测量设备计数f_c等于f_pre连续发生的次数S_k，并且在步骤S120中比较S_k与预定阈值S_th。仅当S_k大于S_th时，速度测量设备才认为交通工具实际上处于静止状态。如果S_k小于或等于S_th时，所述速度测量设备认为交通工具实际上不处于静止状态。特别地，当交通工具以匀速运动时，由于道路表面的状态、周围温度的变化以及路面倾斜角度的变化，S_k不能达到S_th。因此，步骤S115和S120避免了交通工具的匀速运动被误认为交通工具处于静止状态。

如果在步骤S110至S120中证实了交通工具实际上处于静止状态，则在步骤S125中所述速度测量设备将S_k设置为初始值“0”并且在步骤S130中确定交通工具的速度为“0”。

如果在步骤S110中确定交通工具未处于静止状态，即交通工具在运动，则在步骤S135中速度测量设备将S_k设置为初始值“0”，并且在步骤S140中根据从导航系统中的服务器接收的RGI数据来确定交通工具的当前位置。即，速度测量设备通过将交通工具的当前位置投入(project)到RGI数据中确定RGI数据上的交通工具当前位置。在步骤S145中，所述速度测量设备确定RGI数据上的交通工具的当前位置P(t)是否与包含在RGI数据中的轮廓点S(t)相匹配。

如果P(t)与S(t)相匹配，则在步骤S150中，利用轮廓点S(t)和前一轮廓点S(t-1)的(x，y，z)坐标来计算路面倾斜角度。即，计算在S(t)和S(t-1)之间的路面倾斜角度。换言之，如果P(t)不与任何轮廓点匹配，则在步骤S155中，利用当前位置P(t)的左侧和右侧轮廓点S_left和S_right的(x，y，z)坐标来计算路面倾斜角度。即，在P(t)的左侧轮廓点S_left和右侧轮廓点S_right之间的路面倾斜角度。在前已经参考图8描述过了在轮廓点之间的路面倾斜角度是怎么样的。即，轮廓点之间的路面倾斜角度θ通过将其坐标代入公式(4)或公式(5)而计算得出。

为了计算路面倾斜角度，速度测量设备必须从导航系统中的服务器接收RGI数据，尽管未示出RGI接收步骤。

在步骤S150或S155之后，在步骤S160中，速度测量设备利用路面倾斜角度和根据经验或计算获得的加速器的不规则常数B而补偿加速器测量数据f中的重力加速度分量。

为了补偿重力加速度分量，首先从f中减去B，结果为差

因此，从公式(6)，根据公式(7)，

表示如下：

$f-B=\hat{f}=a\cos \mathrm{\α}+g\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\θ})\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(7\right)$

在步骤S150或S155中计算路面倾斜角度θ，并且已知加速器安装的角度α。因此，通过将α和θ代入公式(7)和进行cosα变换，补偿来自加速器的测量数据中的重力加速度分量。根据公式(8)给出了补偿测量数据中的重力加速度分量的公式：

$a\cos \mathrm{\α}=\hat{f}-g\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\θ})\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(8\right)$

在步骤S165中，根据从公式(8)得出的公式(9)计算交通工具的实际加速度a。

$a=\frac{\hat{f}-g\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\θ})}{\cos \mathrm{\α}}\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(9\right)$

在步骤S170中，根据公式(10)通过将加速度a积分而计算交通工具的速度V。

V＝∫adt  ………(10)

图10示出根据本发明的实施例的速度测量设备的方框图。参考图10，速度测量设备100包括：加速器测量器110、加速器存储器120、重力加速度补偿器130、以及速度计算器140。加速度测量器110通过安装于交通工具的加速器测量交通工具的当前加速度。加速度存储器120存储从速度测量器110中接收到的测量数据。

所述重力加速度补偿器130补偿测量数据中的重力加速度。即，重力加速度补偿器130利用从导航系统中的服务器接收到的RGI数据计算交通工具行驶的道路的倾斜角度θ；利用路面倾斜角度θ计算包含在测量数据中的重力加速度分量；并且补偿测量数据中的重力加速度分量。换言之，重力加速度分量被从测量数据中去除。

所述速度计算器140利用从重力加速度补偿器130接收到的交通工具的实际加速度值来计算交通工具的速度。所述重力加速度补偿器130和速度计算器140如图9中所示工作。特别地，在公式(10)中描述了利用其加速度计算交通工具的速度的方法。

图11是施加了速度测量设备100(在此，相当于速度测量器)的交通工具导航系统的本位置测量器的方框图。参考图11，交通工具导航系统包括：速度测量器100、航向测量器200、和位置测量器300。位置测量器300从速度测量器100接收有关交通工具速度的信息以及从航向测量器200接收有关交通工具方向的信息。基于接收的信息，位置测量器300准确地计算交通工具的当前位置。

根据如上所述的本发明，利用包含在RGI数据中的三维空间的两个轮廓点计算交通工具运动的道路的倾斜角度，并且利用导航系统中的路面倾斜角度补偿来自加速器的测量数据中的重力加速度分量。因此，可以利用减少数量的陀螺仪实现交通工具速度测量设备并且因此减少费用。

尽管本发明是参照其特定的优选实施例来描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。

Claims (13)

1.一种测量交通工具的速度的方法，包括如下步骤：

1)存储从加速器接收的加速度测量值和从外部信息服务器接收的用于交通工具道路导航的道路导航信息数据，并且确定加速器的不规则常数；

2)通过分析加速度测量值来确定交通工具是否处于静止状态，并且如果交通工具不是处于静止状态，则利用包含在道路导航信息数据中的多个三维轮廓点计算交通工具行驶的路面的倾斜角度；

3)利用路面倾斜角度补偿加速度测量值中的重力加速度分量；以及

4)利用补偿后的加速度测量值计算交通工具的速度。

2.如权利要求1的方法，其中步骤(2)还包括步骤：如果在预定时间点加速度测量值f_c等于前一加速度测量值f_pre并且f_c连续出现的次数大于预定值，则确定交通工具处于静止状态。

3.如权利要求1的方法，其中步骤(2)还包括如下步骤：

根据道路导航信息数据确定交通工具的当前位置；

确定交通工具的当前位置是否与包含在道路导航信息数据中的多个轮廓点中的某个轮廓点相匹配；以及

如果交通工具的当前位置与某个轮廓点相匹配，则计算在该轮廓点和前一轮廓点之间的路面倾斜角度。

4.如权利要求3的方法，其中步骤(2)还包括步骤：如果交通工具的当前位置不与任何轮廓点相匹配，则计算交通工具当前位置左侧和右侧轮廓点之间的路面倾斜角度。

5.如权利要求3的方法，其中计算路面倾斜角度的步骤还包括如下步骤：

计算从用于路面倾斜角度计算的第一轮廓点(x₁，y₁，z₁)和第二轮廓点(x₂，y₂，z₂)的x-y平面上的运动距离d(x，y)和沿着z轴方向的运动距离dz；以及

根据如下公式利用计算出的d(x，y)和dz计算路面倾斜角度

$\mathrm{\θ}=\±\arctan \left(\frac{\mathrm{dz}}{d(x,y)}\right)=\±\arctan \left(\frac{(z_2-z_1)}{\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}}\right).$

6.如权利要求4的方法，其中计算路面倾斜角度的步骤还包括如下步骤：

计算从用于路面倾斜角度计算的第一轮廓点(x₁，y₁，z₁)和第二轮廓点(x₂，y₂，z₂)的x-y平面上的运动距离d(x，y)和沿着z轴方向的运动距离dz；以及根据如下公式利用计算出的d(x，y)和dz计算路面倾斜角度

$\mathrm{\θ}=\±\arctan \left(\frac{\mathrm{dz}}{d(x,y)}\right)=\±\arctan \left(\frac{(z_2-z_1)}{\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}}\right).$

7.如权利要求1的方法，其中步骤(3)还包括步骤：利用路面倾斜角度计算包含在加速度测量值中的重力加速度分量，以及从加速度测量值中去除重力加速度分量。

8.一种用于测量交通工具的速度的设备，包括：

加速度测量器，用于通过安装于交通工具上的加速器测量交通工具的当前加速度；

加速度存储器，用于根据测量的时间存储从加速度测量器接收到的加速度测量值；

重力加速度补偿器，用于利用包含在从外部服务器接收的道路导航信息数据中的多个三维轮廓点来计算交通工具行驶的路面的倾斜角度，并且利用路面倾斜角度补偿加速度测量值中的重力加速度分量；以及

速度计算器，用于利用补偿后的加速度测量值计算交通工具的速度。

9.如权利要求8的设备，其中重力加速度补偿器根据道路导航信息数据确定交通工具的当前位置，确定交通工具的当前位置是否与包含在道路导航信息数据中的多个轮廓点中的某个轮廓点相匹配，根据确定结果选择多个轮廓点，并且计算在这些轮廓点之间的路面倾斜角度。

10.如权利要求9的设备，其中如果交通工具的当前位置与某个轮廓点相匹配，则重力加速度补偿器计算该轮廓点和前一轮廓点之间的路面倾斜角度。

11.如权利要求9的设备，其中如果交通工具的当前位置不与任何轮廓点相匹配，则重力加速度补偿器计算交通工具当前位置的左侧和右侧轮廓点之间的路面倾斜角度。

12.如权利要求9的设备，其中重力加速度补偿器计算从用于路面倾斜角度计算的第一轮廓点(x1，y1，z1)和第二轮廓点(x2，y2，z2)的x-y平面上的运动距离d(x，y)和沿着z轴方向的运动距离dz，并且根据如下公式利用计算出的d(x，y)和dz计算路面倾斜角度

$\mathrm{\θ}=\±\arctan \left(\frac{\mathrm{dz}}{d(x,y)}\right)=\±\arctan \left(\frac{(z_2-z_1)}{\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}}\right)...\left(13\right).$

13.如权利要求8的设备，其中重力加速度补偿器利用路面倾斜角度计算包含于加速度测量值中的重力加速度分量，并且从加速度测量值中去除重力加速度分量。

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