CN101006358B

CN101006358B - 在导航系统中估计移动物体位置的方法

Info

Publication number: CN101006358B
Application number: CN2005800280092A
Authority: CN
Inventors: 李东勋; 郑文镐
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2005-08-16
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2025-08-16
Also published as: US20060041377A1; KR20060016180A; EP1782090A1; WO2006019249A1; EP1782090A4; CN101006358A; KR100626539B1

Abstract

本发明提供一种在导航系统中估计移动物体位置的方法，该方法包括步骤：在当移动物体重新开始行驶的行驶初始阶段加载在移动物体停止期间备份的移动物体位置数据；依靠航位推测法导航从移动物体加载的位置数据估计移动物体的当前位置；将估计的移动物体的当前位置与地图数据匹配；根据与地图数据匹配的移动物体的位置和由传感器部产生的表示移动物体的行驶状况的检测信号，判断移动物体是否已经进入到链路；和如果判定移动物体已经进入到链路，则通过由航位推测法导航设定链路的方位角为移动物体的方位角来估计移动物体的当前位置。

Description

在导航系统中估计移动物体位置的方法

技术领域

本发明关注于在导航系统中估计移动物体位置的方法，在由于导航信息正常接收的失败，不得不依靠航位推测法导航估计移动物体当前位置的情况下，该方法通过设定移动物体已经进入的链路的方位角为移动物体本身的方位角，能确保精确估计移动物体当前的位置。背景技术

随着移动物体如机动车辆等的稳定增长，交通拥塞变得更加恶化。更为严重的是，包括道路在内的社会基础设施几乎不能追上移动物体数量的膨胀。

作为交通拥塞的一个解决方案，注意力被集中到导航系统，其通过使用GPS接收器接收环地卫星周期性传输的导航信息用于在下文中简称为GPS的全球定位系统(global positioning system)，并且检测行驶状况，例如：通过安装在移动物体上的传感器检测移动物体的速度和朝向。所述导航系统也适用于基于GPS接收器接收到的导航信息和由传感器检测到的行驶状况信号确定移动物体的当前位置，该位置又与地图数据相匹配并且显示在显示单元。

这样的导航系统使得移动物体的使用者能够确定移动物体的当前位置以及从当前位置到达目的地的最短路线。在所述导航系统的导引下，使用者能预先搜索移动物体能沿着到达目的地的行驶路线，然后驾驶移动物体沿着这样搜索到的行驶路线行驶，这就为使用者有效地利用所给定的道路网络提供了可能。

在移动物体行驶的初始阶段，即，在导航系统初始的操作，可能会发生这样的事件即，依赖天气状况、移动物体周围部署的建筑物、太阳斑点以及GPS卫星相对于移动物体当前位置的排列，导航系统未能在最小30秒到最大15分钟的时期内正确地接收从GPS卫星传输的导航信息。在未能正确接收导航信息的情况下，所述导航系统被设计采取所谓航位推测法导航来估计移动物体的当前位置。换句话说，所述导航系统能利用建立在移动物体中的陀螺仪(gyroscope)、车辆速度传感器等发出的检测信号来估计移动物体的当前位置。

在使用航位推测法导航来估计移动物体当前位置的情况下，传统的方式是通过积分(integrating)陀螺仪的检测信号和随后积累该积分值来近似地检测得出移动物体的方位角。然而，以依靠陀螺仪检测信号估计移动物体的方位角的方式在准确检测移动物体的方位角方面具有局限性，因为在每次估计时产生少量错误并且当移动物体行驶时所述错误继续积累。

特别地，由于在移动物体进入到并且沿着地图的链路继续行驶时，所述移动物体的方位角的错误将会被累计，从而造成缺陷即，移动物体的当前位置不能精确地与链路相匹配，而是趋向匹配到落在链路外的位置。发明内容

因此，本发明的一个目的是提供在导航系统中估计移动物体位置的方法，该方法能最小化移动物体方位角的错误，并且因此在不得不依靠航位推测法导航估计移动物体当前位置的情况下，通过设定移动物体已经进入的链路的方位角为移动物体本身的方位角，确保精确估计移动物体当前的位置。

依照本发明的一个方面，提供一种在导航系统中估计移动物体位置的方法，包括以下步骤：在当移动物体重新开始行驶的行驶初始阶段加载在移动物体停止期间备份的移动物体位置数据；依靠航位推测法导航从移动物体加载的位置数据估计移动物体的当前位置；将估计的移动物体的当前位置与地图数据匹配；根据与地图数据匹配的移动物体的位置和由传感器部产生的表示移动物体的行驶状况的检测信号，判断移动物体是否已经进入到链路；和如果判定移动物体已经进入到链路，则通过由航位推测法导航设定链路的方位角为移动物体的方位角来估计移动物体的当前位置。

根据本发明优选的是，在导航系统中估计移动物体位置的方法进一步包括步骤：通过使用全球定位系统接收器接收的导航信息确定移动物体位置；计算检测到的位置精度值衰减因子；和将该精度值衰减因子与在控制部中的预定的阈值进行比较，其中如果所述精度值衰减因子等于或者大于阈值，则依靠航位推测法导航估计移动物体的当前位置。

根据本发明优选的是，在导航系统中估计移动物体位置的方法进一步包括步骤：如果所述精度值衰减因子小于阈值，则断定由全球定位系统接收器检测到的位置为移动物体的当前位置，和将所述移动物体的断定位置与地图数据匹配。

根据本发明更优选的是，在所述判断步骤，如果移动物体的位置与地图数据的链路匹配并且如果从传感器部的检测信号确定移动物体已经向前行驶超过预定的距离，则判定移动物体已经进入到链路。

根据本发明更优选的是，如果判定移动物体还没有进入到链路，则当从传感器部的检测信号检测移动物体的方位角时，依靠航位推测法导航估计移动物体的当前位置。

根据本发明仍进一步优选的是，通过积分在传感器部内的陀螺仪的检测信号以及随后积累该积分值来检测移动物体的方位角。

根据本发明进一步优选的是，在导航系统中估计移动物体位置的方法进一步包括步骤：判断移动物体是否停止行驶并且如果判定移动物体已经停止则备份移动物体的当前位置信息。

从上述可明确，本发明的当前目的在于，在导航信息没有被正常接收到的情况下，在行驶的初始阶段通过航位推测法导航估计移动物体的位置。如果估计的位置与一条链路相匹配并且判定移动物体已经向前行驶超过预定的距离，则断定移动物体已经进入到目标道路，其方位角信息被设定为移动物体的方位角。这帮助减少移动物体的方位角中的错误，否则该错误将在航位推测法导航中出现，并且保证以精确且准确的方式估计移动物体当前位置。附图说明

从下述结合附图所给出的优选实施例的描述中，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得明显，其中：

图1所示为应用本发明的估计移动物体位置的方法的导航系统的结构图；以及

图2a和2b所示为本发明的估计移动物体位置的方法的优选实施例的流程图。具体实施方式

现在将结合附图详细阐述在导航系统中估计移动物体位置的方法的优选实施例。

参考图1，其为应用本发明的估计移动物体位置的方法的导航系统的结构图。在图中，附图标记100代表多个GPS卫星，其绕地球而行并且用于周期性传输导航信息到由附图标记102表示的GPS接收器。所述GPS接收器102适于通过接收从多个GPS卫星100传输的至少四个导航信息来提取移动物体的当前位置。另外，所述GPS接收器102根据其接收导航信息的位置计算精度值衰减因子，在下文中称为DOP。贯穿本说明书，应该意识到DOP值表示来自相对于那些GPS卫星的GPS接收器的位置关系的几何错误，所述GPS卫星传输在提取移动物体当前位置时使用的导航信息。

附图标记104代表命令输入部，通过其使用者能输入将被执行的操作命令，同时附图标记106代表传感器部106，其被建立在移动物体中以检测该移动物体的行驶状况。所述传感器部106包括，例如，安置在移动物体上的陀螺仪和速度传感器，此两者被用于检测移动物体的朝向和行驶的距离。

附图标记108表示存储地图数据的地图数据存储部。附图标记110表示的是控制部。所述控制部110适于将由GPS接收器102计算的DOP值与预定的阈值进行比较。如果所述DOP值小于所述阈值，则所述控制部110将断定由GPS接收器102提取的位置是移动物体的当前位置。在另一方面，在DOP值等于或大于阈值的情况下，所述控制部110将基于来自传感器部106的检测信号断定移动物体的当前位置。此外，所述控制部110用于将移动物体当前位置与存储在所述地图数据存储部108的地图数据相匹配，并且控制其显示。

附图标记112代表显示器驱动部，其在所述控制部110的控制下起在显示部114上显示地图和移动物体当前位置的作用。

使用具有上述配置的导航系统，当使用者驱动移动物体行驶时，所述GPS接收器102适于接收从GPS卫星100传输的至少四个导航信息。基于接收到的导航信息，所述GPS接收器102检测移动物体的当前位置，并且计算DOP值，该DOP值又被发送到所述控制部110。

所述传感器部106适于检测移动物体的行驶状况，并且随后生成表示行驶状况的检测信号。换句话说，所述传感器部106产生表示方位角变化和移动物体行驶距离的脉冲信号和其它类型信号。

所述控制部110用于比较从GPS接收器102接收的DOP值和预定的阈值，其中如果所述GPS卫星100相对于GPS接收器102均匀地布置，则所述DOP值保持较小，但是如果所述GPS卫星100布置得不均匀，则所述DOP值变得较大。所述DOP值最优选的是小于2，优选的是2-3，普通的是4-5。如果所述DOP值等于或者大于6，则其不能被采用，因为在基于接收到的导航信息检测移动物体位置的过程中将产生大量错误。就是对于这个原因，所述控制部110被设计来存储数值4或5作为预定的阈值，比较所述DOP值和预定的阈值，并且只在DOP值小于预定阈值时，断定由所述GPS接收器102检测的位置为移动物体的当前位置。

如果所述DOP值等于或者大于预定的阈值，则所述控制部110将根据从所述传感部106接收到的表示移动物体的行驶状况的检测信号来估计移动物体的当前位置，在这时，当所述DOP值保持小于阈值时，已经确定的移动物体的最终已知位置被用作参考位置。在本发明的估计过程中，所述控制部110判断移动物体是否已经进入到链路，并且如果移动物体被判定已经在链路上，则通过航位推测法导航，设定所述移动物体已经进入的链路的方位角为移动物体的方位角，从而减少移动物体的方位角中的错误，并且保证精确估计移动物体的当前位置。

一旦移动物体的当前位置以这种方式确定，则为了使移动物体的当前位置和地图数据匹配，所述控制部110读出存储在地图数据存储部108的地图数据，在这之后，匹配的地图数据被提供给显示器驱动部112，从而能在显示部114上显示结合的地图和移动物体的当前位置。

现在转到图2a和图2b，其所示为本发明的估计移动物体位置的方法的流程图。如这些图中所示，所述控制部110在步骤S200通过使用从所述传感部106接收的检测信号判断移动物体是否开始行驶。更确切地，在移动物体开始移动的情况下，所述传感部106的陀螺仪生成表示移动物体朝向的方位角检测信号，同时传感部106的速度传感器发出表示移动物体速度的脉冲信号。响应传感器部106发送的所述方位角检测信号和所述脉冲信号，所述控制部110对移动物体是否开始行驶做出判断。

如果判定移动物体开始行驶，在步骤S202中，在行驶的初始阶段，所述控制部110加载移动物体位置数据，该数据在下文中阐述的移动物体停止过程中被备份，并且所述控制部110设定加载的位置数据为移动物体的当前位置。

在步骤S204中，所述控制部110比较从GPS接收器102接收的DOP值和预定的阈值。在所述DOP值等于或大于预定的阈值的情况下，依靠所述GPS接收器102接收的导航信息准确地检测移动物体的当前位置是不可能的。由于这个缘故，在步骤S206中，所述控制部110接收来自传感器部106的表示移动物体行驶状况的检测信号，并且在步骤S208中，依靠航位推测法导航估计移动物体的当前位置。换句话说，通过将前述步骤中加载的移动物体位置作为参考位置，使用从所述传感器部106发出的表示移动物体行驶状况的检测信号，所述控制部110估计移动物体的当前位置。

一旦以这种方式估计移动物体的当前位置，在步骤S210中，所述控制部110将所估计的移动物体的当前位置和存储在所述地图存储部108的地图数据相匹配，并且通过显示器驱动部112使匹配的移动物体当前位置显示在显示部114上，从而使得使用者能够确定移动物体的当前位置。

在步骤S212中，所述控制部110判断移动物体的当前位置是否与地图数据的链路匹配，并且在步骤S214中，通过使用所述传感器部106提供的代表移动物体行驶状况的检测信号，对移动物体是否向前行驶超过预定的距离做出判断，通过该过程所述控制部110确定移动物体确实进入链路。在通过航位推测法导航及使用来自传感器部106的检测信号，估计移动物体当前位置的情况下，移动物体的方位角可能产生大量错误，所述方位角通过累计传感器部106的陀螺仪的检测信号被检测出。结果，可能会出现这样的事件即，虽然移动物体实际位于链路之外，但该移动物体却被错误地匹配到链路上。考虑到此，依照本发明，移动物体进入到链路是通过确定是否，作为匹配到地图数据的移动物体的当前位置的一种结果，移动物体被匹配到链路上以及是否移动物体在所述链路中已经向前行驶超过，例如，100m，判断的。

如果这样的判断表明移动物体的当前位置与链路匹配，并且进一步地移动物体已经向前行驶超过预定的距离，则所述控制部110断定所述移动物体已经进入到链路，并且在步骤S216中，设定与移动物体的当前位置匹配的链路的方位角为移动物体当前的方位角。

相反地，如果判定移动物体的当前位置不与链路匹配，或者即使匹配被成功完成，但是移动物体未能向前移动超过预定的距离，则所述控制部110断定移动物体没有进入到链路。在步骤S218中，和现有技术一样的方式，所述控制部110积分从传感器部106的陀螺仪接收的检测信号，并且设定积分的累计值为移动物体的方位角。

当在步骤S208中通过航位推测法导航引导所述估计时，以这种方式设定的移动物体的方位角被用于估计移动物体的当前位置。如上所述设定移动物体已经进入的链路的方位角为移动物体的方位角，帮助去除否则会在推测法导航中发生的错误，从而确保移动物体的当前位置能被准确和精确地估计。

在步骤S220中，判定关于移动物体是否结束行驶并且停止，即，移动物体的引擎是否被关闭。如果判定移动物体没有停止并且继续行驶，则所述控制部110将返回到步骤S204并且再次执行将DOP值与预定的阈值比较的操作。

在步骤S204中，当所述DOP值被判定小于预定阈值的情况下，所述控制部110断定由GPS接收器102检测的位置是值得信赖的，并且在步骤S224中，确定由GPS接收器102检测的位置作为移动物体当前位置。在步骤S226中，所述控制部110将确定的移动物体的当前位置与地图数据相匹配，并且通过显示器驱动部112将所匹配的移动物体的当前位置显示在显示部114上，从而使得使用者能够确定移动物体的当前位置。

在步骤S228中，判定关于移动物体是否结束行驶并且停止。如果判定所述移动物体没有停止并且继续行驶，则所述控制部110将返回到步骤S204，并且再次执行将DOP值与预定的阈值比较的操作。

如果在步骤S220和步骤S228中的判定显示所述移动物体停止行驶，其引擎被关闭，则移动物体的当前停止位置被存储作为在步骤S222和步骤S230中的备份数据，当稍后所述移动物体重新开始行驶时，该位置数据将被使用。

虽然为了说明的目的，已经描述了本发明的优选实施例，但是应该理解本发明不局限于这里所公开的特殊实施例。对于本领域的技术人员而言，显然可以做出各种改变或修改，而不背离附加权利要求定义的本发明的范围。工业应用

因此，本发明帮助减少移动物体的方位角中的错误，否则该错误将在航位推测法导航中出现，并且保证以精确且准确的方式估计移动物体当前位置。

Claims

1.一种在导航系统中估计移动物体位置的方法，包括以下步骤：

在当移动物体重新开始行驶的行驶初始阶段加载在移动物体停止期间备份的移动物体位置数据；

依靠航位推测法导航根据移动物体加载的位置数据估计移动物体的当前位置；

将估计的移动物体的当前位置与地图数据匹配；

根据与地图数据的链路匹配的移动物体的位置和由传感器部产生的表示移动物体是否已经向前行驶超过预定距离的检测信号，判断移动物体是否已经进入到链路；

如果判定移动物体已经进入到链路，则通过用航位推测法导航将链路的方位角设定为移动物体的方位角来估计移动物体的当前位置；以及

如果判定移动物体还没有进入到链路，则当从传感器部的检测信号检测移动物体的方位角时，依靠航位推测法导航估计移动物体的当前位置。

2.如权利要求1所述的在导航系统中估计移动物体位置的方法，进一步包括以下步骤：

通过使用全球定位系统接收器接收的导航信息确定移动物体位置；

计算检测到的位置精度值衰减因子；和

将该精度值衰减因子与在控制部中的预定的阈值进行比较；

其中，如果所述精度值衰减因子等于或者大于阈值，则依靠航位推测法导航估计移动物体的当前位置。

3.如权利要求2所述的在导航系统中估计移动物体位置的方法，进一步包括以下步骤：

如果所述精度值衰减因子小于阈值，则断定由全球定位系统接收器检测到的位置为移动物体的当前位置；和

将断定出的所述移动物体的位置与地图数据匹配。

4.如权利要求1所述的在导航系统中估计移动物体位置的方法，其特征在于，通过积分在传感器部内的陀螺仪的检测信号以及随后积累该积分值来检测移动物体的方位角。

5.如权利要求1所述的在导航系统中估计移动物体位置的方法，进一步包括以下步骤：

判断移动物体是否停止行驶；和

如果判定移动物体已经停止，则备份移动物体的当前位置信息。

6.如权利要求5所述的在导航系统中估计移动物体位置的方法，其特征在于，在所述停止判断的步骤中，如果所述移动物体的引擎被关闭，则判定所述移动物体已经停止行驶。