CN100535597C - 导航装置的开机即定位导航的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导航装置的开机即定位导航的方法，包括：导航装置开机启动；INS单元生成INS定位信息；CPU单元读取初始位置信息；CPU单元读取INS定位信息并结合所述初始位置信息计算出当前位置的经纬度，然后根据地图数据库中的地图数据进行道路匹配；若GPS接收器仍不能正常接收GPS信号，CPU单元根据INS定位信息进行道路匹配；若GPS接收器可正常接收GPS信号，则CPU单元根据GPS定位信息进行道路匹配，并对其根据INS定位信息在数字地图上匹配出的当前位置进行修正。本发明用于减少从导航装置得电开机至可正常定位导航的时间，且定位导航精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种导航装置的开机即定位导航的方法。
背景技术
车载导航市场上主流技术是GPS(Global Position System卫星定位导航系统)系统。GPS系统是一种全天候提供物体在地球坐标系下坐标、速度等定位信息的导航系统。它具有全球、全天候、高精度、实时定位等优点，但是由于无线信息的直线传播特性，其动态性能和抗干扰能力较差，当GPS接收机在隧道、树荫或高楼附近时，卫星信息被遮挡，影响准确定位甚至无法定位。
INS(Inertial Navigation System惯性定位导航系统)系统具有自主导航能力，可以独立给出载体姿态、速度和位置等定位导航信息，抗外界干扰能力强。随着I NS系统中惯性陀螺仪技术的发展，将INS系统应用于GPS系统中，即产生了GPS惯性组合定位导航系统，该系统可在GPS定位导航受影响时，通过INS系统进行定位导航。但INS系统的定位导航误差随时间延续而不断增大，即误差积累、漂移大。
GPS惯性导航系统是惯性导航系统(Inertial Navigation System)和全球定位系统(Global Navigation System)两种导航系统组合在一起共同导航定位的导航系统。它综合了两者的优点，并且克服了各自的缺点，因而是一种比GPS导航系统更为优良的导航方式。
英国专利文献GB2341995A、国际专利申请WO2004018969A1和美国专利文献US2004107072A1都公开了所述GPS惯性导航系统是惯性导航系统。
但现有的导航装置在使用时还存在如下问题：现有的导航装置大多使用汽车某部件的电源，在汽车停车熄火后，就切断了对导航装置的供电，当汽车重新发动后才恢复供电，从而导致导航装置存在关机和重新开机的过程。现有的导航装置从开机时刻起至进入正常定位导航状态，往往需要较长时间，如1分钟左右，主要原因有：导航装置的CPU单元为嵌入式系统，其开机需完成系统启动的过程；而其中的GPS接收器也包括一个嵌入式系统单元，其启动的过程较长，GPS接收器启动后还需接收GPS信号并判断其有效生等。故开机后，GPS接收器进入正常接收有效的GPS信号的时间长于CPU单元进入正常工作的时间，从而延长了导航装置根据GPS信号进行定位导航的时间，易造成车子已开出百余米远，但导航装置仍不能正常定位导航的情况，因此给用户使用带来了不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于减少从导航装置得电开机至可正常定位导航的时间的导航装置的开机即定位导航的方法。
为解决上述技术问题，本发明的导航装置的开机即定位导航的方法，包括如下步骤：
A、导航装置开机启动；导航装置中的INS单元根据当前移动状态生成包括速率信息和移动转角信息的INS定位信息；导航装置中的CPU单元读取上次关机时记录下的所在位置信息即初始位置信息；同时，导航装置中的GPS接收器进入开始接收GPS信号并判断所接收的GPS信号是否有效的状态；
B、CPU单元读取来自INS单元的INS定位信息计算出当前的移动角度，并结合所述初始位置信息计算出当前位置的经纬度，然后根据地图数据库中的地图数据进行道路匹配，然后在通过触摸屏操控单元显示的数字地图上匹配出当前位置所在的道路并标出当前位置；
C、若GPS接收器不能正常接收GPS信号，则GPS接收器无GPS定位信息送至CPU单元，CPU单元继续结合来自INS单元的INS定位信息和地图数据库中的地图数据进行道路匹配；若GPS接收器判断其接收到的GPS信号已有效，则GPS接收器生成相应的GPS定位信息并送入CPU单元；CPU单元结合GPS定位信息与地图数据库中的地图数据进行道路匹配，并对其根据INS定位信息在数字地图上匹配出的当前位置进行修正，然后通过触摸屏操控单元显示修正后的当前位置；CPU单元继续根据来自GPS接收器的GPS定位信息进行道路匹配并通过触摸屏操控单元显示。
本发明具有积极的效果：(1)本发明的导航装置的开机即定位导航的方法中，导航装置开机启动，CPU单元启动完毕后即读取INS定位信息，并结合上次关机时记录下的初始位置信息计算出当前位置的经纬度，然后根据地图数据库中的地图数据进行道路匹配，从而使导航装置开始正常定位导航，进而减少了从导航装置得电开机至可正常定位导航的时间。同时还解决了在没有GPS信号有效定位的情况下长时间的正确定位和导航，实现了导航系统的自律导航，实现了全天候全地形无差别精确定位功能。(2)本发明的导航装置的开机即定位导航的方法中，CPU单元根据所述修正值对来自INS单元的INS定位信息进行修正，在GPS接收器不能正常接收GPS信号时，CPU单元根据所述修正值对来自INS单元的INS定位信息进行修正，然后结合地图数据库中的地图数据进行道路匹配，提高了导航装置的定位导航精度。(2)本发明的导航装置的开机即定位导航的方法中的道路匹配方法，可使CPU单元仅根据INS定位信息、所述初始位置信息和地图数据库中的地图数据进行道路匹配，使导航装置能正常定位导航。
附图说明
图1为本发明的导航装置的系统结构示意图；
图2为本发明的导航装置的开机即定位导航的方法的程序流程图；
图3为本发明的导航装置的开机即定位导航的方法中的道路匹配的程序流程图。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的导航装置适用于汽车、轮船等可沿直线移动的载体，其包括：CPU单元1、INS单元2、用于接收经纬度信息的GPS接收器3、与CPU单元1双向电连接的用于显示图像和接收触摸输入信号的触摸屏操控单元4、与CPU单元1双向电连接的用于存储地图数据的地图数据库5和与CPU单元1双向电连接的用于存储导航程序的程序数据库6。
GPS接收器3包括：GPS模块31和与GPS模块31的射频信息输入端相连的射频放大器32；射频放大器32的信息输入端与GPS天线相连。
INS单元2包括：移动速率检测单元21和用于生成移动转角信息的陀螺仪单元22；陀螺仪单元22的角度信息输出端接GPS模块31的角度信息输入端；速率检测单元21的速率信息输出端接GPS模块31的速率信息输入端；GPS模块31的定位导航信息输出端通过I2C协议与CPU单元1的导航定位导航信息输入端相连。CPU单元1的显示控制通信端与触摸屏操控单元4的显示控制通信端双向电连接。
INS单元2中的陀螺仪单元22时刻检测载体在移动路线上的转动角度，并将测得的转动角度信息送至GPS模块31的转动角度信息输入端；同时，所述速率检测单元21将速率信息并将所述速率脉冲信息送入GPS接收器3中的GPS模块31的速率信息输入端。GPS接收器3检测载体所在的经纬度信息；GPS接收器3的定位导航信息输出端将所述经纬度信息、速率信息和移动转角信息送至CPU单元1的定位导航信息输入端，CPU单元1根据所述经纬度信息、速率信息和移动转角信息并结合地图数据进行道路匹配，以计算出载体在地图上的位置并通过触摸屏操控单元4显示。
见图2，本实施例的导航装置的开机即定位导航的方法，包括如下步骤：
A、导航装置开机启动；导航装置中的INS单元2根据当前移动状态生成包括速率信息和移动转角信息的INS定位信息；导航装置中的CPU单元1读取上次关机时记录下的所在位置信息(存储于程序数据库6中)即初始位置信息；同时，导航装置中的GPS接收器3进入开始接收GPS信号并判断所接收的GPS信号是否有效的状态。
B、CPU单元1读取来自INS单元2的INS定位信息计算出当前的移动角度，并结合所述初始位置信息计算出当前位置的经纬度，然后根据地图数据库5中的地图数据进行道路匹配，然后在通过触摸屏操控单元4显示的数字地图上匹配出当前位置所在的道路并标出当前位置(即根据INS定位信息进行定位导航)。
C、若GPS接收器3不能正常接收GPS信号(即所接收的GPS信号无效)，则GPS接收器3无GPS定位信息送至CPU单元1，CPU单元1继续结合来自INS单元2的INS定位信息和地图数据库5中的地图数据进行道路匹配；若GPS接收器3判断其接收到的GPS信号已有效，则GPS接收器3生成相应的GPS定位信息并送入CPU单元1；CPU单元1结合GPS定位信息与地图数据库5中的地图数据进行道路匹配，并对其根据INS定位信息在数字地图上匹配出的当前位置进行修正，然后通过触摸屏操控单元4显示修正后的当前位置；CPU单元1继续根据来自GPS接收器3的GPS定位信息进行道路匹配并通过触摸屏操控单元4显示(即根据GPS定位信息进行定位导航)。
在所述CPU单元1根据GPS定位信息进行道路匹配并对其根据INS定位信息在数字地图上匹配出的当前位置进行修正时，CPU单元1记录修正值，该修正值包括速率信息修正值和移动转角信息修正值；在GPS接收器3不能正常接收GPS信号时，CPU单元1根据所述修正值对来自INS单元2的INS定位信息进行修正，然后结合地图数据库5中的地图数据进行道路匹配，最后通过触摸屏操控单元4显示当前位置。
见图3，所述步骤B中的CPU单元1根据来自INS单元2的INS定位信息和所述初始位置信息进行道路匹配的方法，包括：
①CPU单元1读取来自INS单元2的INS定位信息，并根据INS定位信息中的移动转角信息计算出当前的移动角度，同时根据INS定位信息中的速率信息、移动转角信息和所述初始位置信息计算出当前位置的经纬度；
②CPU单元1结合地图数据库5中的地图数据在所述当前位置的预设范围内(即当前位置周围200m的范围内)查找该预设范围内所存在的道路即临近道路；
③若所述初始位置信息中记载了初始位置在一条道路上，即存在上次匹配道路，则CPU单元1根据所述当前位置的经纬度计算出在该道路上的距离当前位置最近的一点作为匹配点，并记录该点的经纬度作为匹配信息(该匹配信息中的该匹配点作为下次开机后的初始位置信息)，同时计算出匹配道路角度与INS定位信息的角度偏差并反馈偏差量作为修正值；
若所述初始位置信息中记载了初始位置在一条道路上，即存在上次匹配道路，而所述临近道路中存在与该上次匹配道路相连的转向道路，且该转向道路的转角与所述移动转角信息中的角度相一致，则CPU单元1将当前位置匹配至该转向道路上，即根据所述当前位置的经纬度计算出在该转向道路上的距离当前位置最近的一点作为匹配点，并记录该点的经纬度作为匹配信息(该匹配信息中的该匹配点作为下次开机后的初始位置信息)，同时计算出匹配道路角度与INS定位信息的角度偏差并反馈偏差量作为修正值；
若所述初始位置信息中不存在上次匹配的道路，则CPU单元1将所述当前位置作为匹配点。
Claims (4)
1、一种导航装置的开机即定位导航的方法，包括如下步骤：
A、导航装置开机启动；导航装置中的INS单元(2)根据当前移动状态生成包括速率信息和移动转角信息的INS定位信息；导航装置中的CPU单元(1)读取上次关机时记录下的所在位置信息即初始位置信息；同时，导航装置中的GPS接收器(3)进入开始接收GPS信号并判断所接收的GPS信号是否有效的状态；
B、CPU单元(1)读取来自INS单元(2)的INS定位信息计算出当前的移动角度，并结合所述初始位置信息计算出当前位置的经纬度，然后根据地图数据库(5)中的地图数据进行道路匹配，然后在通过触摸屏操控单元(4)显示的数字地图上匹配出当前位置所在的道路并标出当前位置；
C、若GPS接收器(3)不能正常接收GPS信号，则GPS接收器(3)无GPS定位信息送至CPU单元(1)，CPU单元(1)继续结合来自INS单元(2)的INS定位信息和地图数据库(5)中的地图数据进行道路匹配；若GPS接收器(3)判断其接收到的GPS信号已有效，则GPS接收器(3)生成相应的GPS定位信息并送入CPU单元(1)；CPU单元(1)结合GPS定位信息与地图数据库(5)中的地图数据进行道路匹配，并对其根据INS定位信息在数字地图上匹配出的当前位置进行修正，然后通过触摸屏操控单元(4)显示修正后的当前位置；CPU单元(1)继续根据来自GPS接收器(3)的GPS定位信息进行道路匹配并通过触摸屏操控单元(4)显示。
2、根据权利要求1所述的导航装置的开机即定位导航的方法，其特征在于：在所述CPU单元(1)根据GPS定位信息进行道路匹配并对其根据INS定位信息在数字地图上匹配出的当前位置进行修正时，CPU单元(1)记录修正值，该修正值包括速率信息修正值和移动转角信息修正值；在GPS接收器(3)不能正常接收GPS信号时，CPU单元(1)根据所述修正值对来自INS单元(2)的INS定位信息进行修正，然后结合地图数据库(5)中的地图数据进行道路匹配，最后通过触摸屏操控单元(4)显示当前位置。
3、根据权利要求1或2所述的导航装置的开机即定位导航的方法，其特征在于：所述步骤B中的CPU单元(1)根据来自INS单元(2)的INS定位信息和所述初始位置信息进行道路匹配的方法，包括：
①CPU单元(1)读取来自INS单元(2)的INS定位信息，并根据INS定位信息中的移动转角信息计算出当前的移动角度，同时根据INS定位信息中的速率信息、移动转角信息和所述初始位置信息计算出当前位置的经纬度；
②CPU单元(1)结合地图数据库(5)中的地图数据在所述当前位置的预设范围内查找该预设范围内所存在的道路即临近道路；
③若所述初始位置信息中记载了初始位置在一条道路上，即存在上次匹配道路，则CPU单元(1)根据所述当前位置的经纬度计算出在该道路上的距离当前位置最近的一点作为匹配点，并记录该点的经纬度作为匹配信息，同时计算出匹配道路角度与INS定位信息的角度偏差并反馈偏差量作为修正值；
若所述初始位置信息中记载了初始位置在一条道路上，即存在上次匹配道路，而所述临近道路中存在与该上次匹配道路相连的转向道路，且该转向道路的转角与所述移动转角信息中的角度相一致，则CPU单元(1)将当前位置匹配至该转向道路上，即根据所述当前位置的经纬度计算出在该转向道路上的距离当前位置最近的一点作为匹配点，并记录该点的经纬度作为匹配信息，同时计算出匹配道路角度与INS定位信息的角度偏差并反馈偏差量作为修正值；
若所述初始位置信息中不存在上次匹配的道路，则CPU单元(1)将所述当前位置作为匹配点。
4、根据权利要求3所述的导航装置的开机即定位导航的方法，其特征在于：所述当前位置的预设范围内是指所述当前位置周围200m的范围内。
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