CN101135568B - 导航装置和导航处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导航装置和导航处理方法。该导航装置：包括：基于计算开始时检测的移动体的初速度，根据预定的计算方法，以预定间隔计算移动体的当前速度的部件；使用当前速度来计算从计算开始时到目前为止移动体的行进距离的部件；使用初速度的初速度误差范围，基于计算方法来计算当前速度的当前速度误差范围的部件；使用当前速度误差范围来计算行进距离的行进距离误差范围的部件；基于行进距离误差范围来判定行进距离的可靠性的部件；和进行与行进距离的可靠性对应的导航处理的部件。

Description

导航装置和导航处理方法

技术领域

本发明涉及导航装置和导航处理方法，并优选地应用于例如车辆上搭载的导航装置。

背景技术

一般地，对于车辆等上搭载的导航装置，其基于来自全球定位系统(GPS)卫星的GPS信号而计算车辆的当前位置。导航装置在显示区上显示带有当前位置和速度等信息的地图。

此外，还有一种便携式导航装置，其可以从车辆中拿出并在不同车辆上使用。这也防止了车辆停泊时的盗窃。这种导航装置即使在车辆内时也不直接连接至车辆的电子电路。因而，当车辆因在隧道内或建筑背后行驶而无法接收GPS信号时，导航装置不能通过从车辆供给的车速脉冲来计算车辆的速度。

另一方面，有一种即使当接收不到GPS信号时也能计算车辆的当前位置、行进距离等的导航装置：该导航装置基于从GPS信号计算出的车辆速度(该计算出的速度也称作“GPS速度”)而自主地估计车辆的速度，然后再基于所估计的速度(该估计的速度也称作“自主速度”)而计算车辆的当前位置、行进距离等。由此，导航装置即使从外界接收不到信息时也能自主地估计车辆的速度。

然而，由导航装置计算的GPS速度不总是准确，而是当GPS信号未正确地接收时包括一定程度的误差。另一方面，当接收GPS信号时，导航装置从GPS信号而不是从GPS速度来计算车辆的当前位置。在这种情况下，计算出的当前位置由于不受GPS速度误差的影响故而基本准确。

然而，当接收不到GPS信号时，导航装置基于GPS速度、作为自主速度而自主地估计车辆的速度。此外，导航装置基于所估计的自主速度、在接收不到GPS信号时计算车辆的行进距离即车辆目前为止已行进的距离。导航装置继而基于计算出的行进距离而估计车辆的当前位置。在这种情况下，当前位置的估计会受到GPS速度误差的影响。

即，如果GPS速度包含误差，则由导航装置估计的自主速度会不太准确。从自主速度计算出的车辆的行进距离也会相应地不太准确。行进距离由于受到自主速度的误差的影响，故而随时间推移而愈发不准确。因而，车辆的当前位置的估计会随时间推移而愈发不准确。由此，所估计的当前位置(也称作“自主位置”)随时间推移而愈发不准确。

再者，如专利文献1(日本特开平10-38592号公报)所公开的，有一种导航装置在自主速度计算开始过了预定时间后，停止显示自主位置。

发明内容

然而，这种导航装置被设计为即使自主位置的误差小也停止显示自主位置。因而，为了长时间地持续显示自主位置，导航装置只得显示不可靠的自主位置而别无他法。

本发明是考虑到以上问题点而做出的，旨在提供一种可提供可靠的位置信息的导航装置和导航处理方法。

在本发明的一个方面中，一种导航装置，包括：速度计算部，其基于计算开始时检测的移动体的初速度，根据预定的计算方法，以预定间隔计算移动体的当前速度；行进距离计算部，其使用当前速度来计算从计算开始时到目前为止移动体的行进距离；当前速度误差范围计算部，其使用初速度的初速度误差范围，基于计算方法而计算当前速度的当前速度误差范围；距离误差范围计算部，其使用当前速度误差范围来计算行进距离的行进距离误差范围；可靠性评价部，其基于行进距离误差范围来判定行进距离的可靠性；以及控制部，其进行与行进距离的可靠性对应的导航处理。

在本发明的另一方面中，一种导航处理方法，包括：速度计算步骤，其基于计算开始时检测的移动体的初速度，根据预定的计算方法，以预定间隔计算移动体的当前速度；行进距离计算步骤，其使用所述当前速度来计算从计算开始到目前为止所述移动体的行进距离；当前速度误差范围计算步骤，其使用所述初速度的初速度误差范围，基于所述计算方法，计算所述当前速度的当前速度误差范围；距离误差范围计算步骤，其使用所述当前速度误差范围来计算所述行进距离的行进距离误差范围；可靠性评价步骤，其基于所述行进距离误差范围来评价所述行进距离的可靠性；和控制步骤，其进行与所述行进距离的可靠性对应的导航处理。

由此，该导航装置能够将因初速度有误差而造成的当前速度的误差作为当前速度误差范围而精确计算。因此，该导航装置能够基于从当前速度误差范围计算出的行进距离误差范围而检查可靠性，然后进行作为该检查结果的适当处理。

这样一来，该导航装置能够将因初速度有误差而造成的当前速度的误差作为当前速度误差范围而高精度地计算。因此，该导航装置能够基于从当前速度误差范围计算出的行进距离误差范围而检查可靠性，然后进行作为该检查结果的适当处理。于是，根据本发明的实施例的导航装置和导航处理方法能够提供可靠的位置信息。

通过结合附图来阅读以下的详细说明，可以更加明白本发明的实质、原理和优点，在附图中，相同附图标记或字符表示相同部分。

附图说明

在附图中：

图1是示出根据本发明的实施例的导航装置的电路结构的示意图；

图2的(A)～(C)是示出速度的计算的示意图；

图3的(A)～(C)是示出随倾斜角而变的速度的误差的示意图；

图4的(A)～(C)是示出随倾斜角而变的行进距离的误差的示意图；

图5的(A)～(C)是示出上坡所产生的速度的误差的示意图；

图6的(A)～(C)是示出下坡所产生的速度的误差的示意图；

图7是示出误差范围和自主速度的示意图；

图8是示出误差范围和自主速度的示意图；

图9是示出可靠性评价处理过程的流程图。

具体实施方式

以下参照附图来详细说明本发明的实施例。

(1)整体结构

(1-1)导航装置的结构

在图1中，附图标记1代表车辆100(相当于移动体)上搭载的导航装置1。当能够从GPS卫星接收全球定位系统(GPS：GlobalPositioning System)信号时，导航装置1经GPS天线5接收GPS信号并将接收到的GPS信号供给GPS处理部4。

GPS处理部4基于该GPS信号而进行预定的位置计算处理以计算车辆100的当前位置，并将得到的位置信号PS供给导航单元6及运算处理块10(基于该GPS信号而计算的当前位置称作“GPS位置”)。

该运算处理块10包括中央处理单元(CPU：Central ProcessingUnit)(未图示)，其从只读存储器(ROM：Read Only Memory)读出可靠性评价程序等各种程序，以执行各种处理。

运算处理块10在预定的输入期间内从GPS处理部4接收位置信号PS及几何精度因子(DOP：Dilution of Precision)值(后面将要说明)。运算处理块10的GPS速度计算部13基于位置信号PS、作为车辆100的GPS速度VG而计算每单位时间行进的距离。存储部19(非易失性存储器等)存储该GPS速度数据VG和DOP值。并且将该GPS速度数据VG供给导航单元6。

导航单元6基于所供给的位置信号PS和GPS速度数据VG而生成显示画面数据，其包括显示有表示该车辆100的GPS位置的标记及GPS速度VG的地图。导航单元6将该显示画面数据供给显示部3，再由该显示部3显示带有标记的地图。由此结果，当接收GPS信号时，导航装置1将GPS速度VG及GPS位置作为车辆100的速度和当前位置而显示，以使用户认出它们。

导航装置1不利用在车辆100中生成的车速脉冲信号：该车速脉冲信号是间隔对应于车辆100的速度而变化的脉冲状信号。因此，导航装置1以较少的线缆即连接至车辆100。

当接收不到GPS信号时，导航装置1以自主状态而工作，在自主状态下导航装置1不从外部接收任何信息，而自主地计算车辆的速度和当前位置。

运算处理块10连接至加速度传感器11及气压传感器12。该加速度传感器11生成电压随车辆100的行进方向上的加速度而变动的加速度检测信号SA。加速度传感器11将加速度检测信号SA供给运算处理块10。气压传感器12生成电压随周围的气压而在预定范围变动的气压检测信号SR。气压传感器12将气压检测信号SR供给运算处理块10。

如果在预定的期间(也称作“输入期间”)内未从GPS处理部4供给位置信号PS，则运算处理块10的自主速度计算部14将从加速度传感器11供给的加速度检测信号SA视作检测加速度αG，其代表车辆的行进方向上的车辆加速度。而且自主速度计算部14将从气压传感器12供给的气压检测信号SR视作代表其周围气压的气压值PR。

进而，自主速度计算部14从存储部19接收当装置接收GPS信号时测定的最后GPS速度数据VG，然后基于检测加速度αG及气压值PR、计算车辆100的速度作为自主速度VE(后面将要说明)。

运算处理块10的行进距离计算部15基于自主速度VE而计算车辆100的移动量，然后当装置接收不到GPS信号时将该移动量累加以计算行进距离DT。行进距离计算部15基于行进距离DT、计算车辆100的当前位置作为自主位置，然后生成自主位置信号PE。行进距离计算部15将该自主位置信号PE与自主速度数据VE一道供给导航单元6。

导航单元6基于所供给的自主位置信号PE与自主速度数据VE而生成显示画面数据，其包括显示有表示该车辆100的自主位置的标记及自主速度VE的地图。导航单元6将该显示画面数据供给显示部3，再由该显示部3显示带有标记的地图。

由此结果，即使当接收不到GPS信号时，导航装置1也将自主速度及自主位置作为车辆100的当前速度和位置而显示，以使用户认出它们。

(1-2)自主速度的计算

(1-2-1)原理

接着，说明当装置接收不到GPS信号时如何计算自主速度VE。

在此，以预定间隔(例如1秒)而计算自主速度VE。将时刻t0处的速度表示为V0而将当前速度或者说时刻t1处的速度表示为V1。将速度V1作为自主速度VE而计算。至于速度V0，将装置从GPS系统断开后紧接着计算的第一个作为初速度Va，而将装置即将从GPS系统断开前计算的最后一个(或者说GPS速度VG)作为最后GPS速度VGa。在下文中，如果装置接收不到GPS信号时仍继续计算自主速度VE，则将上次计算而得的自主速度VE作为速度V0。

如图2(A)所示，假定车辆100在相对于水平面HZ构成倾角θ的斜面SL上行驶。在这种情况下，由加速度传感器11(图1)检测出的检测加速度αG相当于移动中的车辆100的实际加速度(也称作“车辆加速度αP”)和重力加速度g在车辆行进方向上的分量(也称作“重力加速度分量gf”)的组合。

即，车辆加速度αP是以下式的方式、通过从检测加速度αG中减去重力加速度分量gf而计算的：

αP＝αG-gf......(1)

在图2(B)和2(C)中，距离Dm代表从时刻t0到时刻t1为止的时间mt(例如是1秒)期间车辆100在斜面SL上行进了多远。车辆100的高度变化Dh代表车辆100在时间mt(也称作“测量时间mt”)期间爬升了多高。距离Dm和高度变化Dh的比表示为sinθ，等于重力加速度分量gf和重力加速度g的比。因而下式成立：

$\frac{\mathrm{gf}}{g}=\frac{\mathrm{Dh}}{\mathrm{Dm}}=\sin \mathrm{\θ}......\left(2\right)$

又，按照使用与距离相关的速度及加速度的一般的公式，上述距离Dm可使用时刻t0处的车辆速度V0及车辆加速度αP而以下式那样来表达：

$\mathrm{Dm}=V0\·\mathrm{mt}+\frac{1}{2}\mathrm{\αP}\·m{t}^2......\left(3\right)$

在将(2)式变形后，代入(1)式和(3)式可使αP表示成以下方式：

$\frac{\mathrm{\αP}-\mathrm{\αG}}{g}\·(V0\·\mathrm{mt}+\frac{1}{2}\mathrm{\αP}\·m{t}^2)=\mathrm{Dh}......\left(4\right)$

(1-2-2)速度的计算

当导航装置1(图1)因车辆在隧道内或建筑背后行驶而无法经GPS天线从GPS卫星接收GPS信号时，导航单元6不能基于从GPS处理部4供给的位置信号PS而计算车辆100的当前位置。因此导航装置1基于车辆100的自主速度VE、将该当前位置作为自主位置而估计。导航装置1随后在显示于显示部3的地图上显示之。

然而，导航装置1的运算处理块10(图1)不能经GPS天线5接收GPS信号。因此运算处理块10不能基于从GPS处理部4供给的位置信号PS的变化而计算自主速度VE。

于是运算处理块10的自主速度计算部14不使用位置信号PS，而是基于时刻t0处的速度V0而计算时刻t1处的速度V1，并将计算出的速度V1作为自主速度VE。以下将详细说明。

对于车辆加速度αP而整理上述(4)可得下式：

$\mathrm{\αP}=\frac{\mathrm{\αG}}{2}-\frac{V0}{\mathrm{mt}}+\sqrt{{(\frac{\mathrm{\αG}}{2}+\frac{V0}{\mathrm{mt}})}^2-\frac{2\mathrm{Dh}\·g}{m{t}^2}}......\left(5\right)$

按照与速度相关的一般的物理公式，时刻t1处的速度V1有下式成立：

V1＝V0+αP·mt......(6)

这表明速度V1是基于速度V0而计算出的。

将(5)式代入(6)式可得下式：

$V1=\frac{\mathrm{\αG}\·\mathrm{mt}}{2}+\sqrt{{(\frac{\mathrm{\αG}\·\mathrm{mt}}{2}+V0)}^2-2\mathrm{Dh}\·g}......\left(7\right)$

(7)式表明，如果得到高度变化Dh，则运算处理块10能够基于检测加速度αG、测量时间mt、时刻t0处的速度V0、重力加速度g及该高度变化Dh而计算时刻t1处的速度V1(自主速度VE)。在这种情况下，运算处理块10消除了检测加速度αG所含的倾斜导致的重力加速度分量gf的影响。

在这种情况下，运算处理块10计算(7)式，不过(7)式是将(5)式代入(6)式后得到的。这表明运算处理块10间接地计算出车辆加速度αP，再基于时刻t0处的以前速度V0、将时刻t1处的当前速度V1作为自主速度VE而得到。

(1-2-3)高度变化的计算

运算处理块10的高度变化计算部16(图1)进行高度变化Dh的计算处理。下面将说明该计算处理。如上述(2)式所示，运算处理块10基于距离Dm、重力加速度分量gf(即检测加速度αG和车辆加速度αP)及重力加速度g而计算高度变化Dh。

如果GPS天线5可接收GPS信号，则运算处理块10的行进距离计算部15能够计算Dm或者说在测量时间mt内车辆100移动的距离。因此行进距离计算部15基于该距离Dm而计算自主速度VE、进而基于计算出的自主速度VE而计算车辆加速度αP。

然而如果GPS天线5接收不到来自GPS卫星的GPS信号，则GPS处理部4不能生成位置信号PS，因此运算处理块10不能计算距离Dm及车辆加速度αP。再考虑(2)式表明运算处理块10也不能计算高度变化Dh。

在本实施例中，运算处理块10基于气压PR与海拔(或者说高度)h有关这一事实，当GPS处理部4不能生成位置信号PS时通过识别由气压传感器12检测的气压PR来换算高度h。

在实际上，运算处理块10将气压/海拔对应表TBL存储在存储部19中，该气压/海拔对应表TBL将气压值与海拔的对应值相关联。例如，当分别检测出时刻t0和t1处的气压值PR0和PR1时，运算处理块10的高度变化计算部16从气压/海拔表TBL中读出在TBL表中分别与该气压值PR0和PR1对应的高度值h0和h1。

运算处理块10继而计算作为高度变化Dh的时刻t0处的车辆100的海拔h0和时刻t1处的车辆100的海拔h1：

Dh＝h1-h0......(8)

运算处理块10基于这样计算出的高度变化Dh、使用(7)式以上述检测加速度αG、测量时间mt、时刻t0处的速度V0和重力加速度g而计算时刻t1处的速度V1，从而运算处理块10消除倾斜导致的重力加速度分量gf的影响，以将速度V1作为自主速度VE而高精度地计算。

(2)倾斜导致的误差

对于上述速度计算方法，以下说明在时刻t0处使用的速度数据V0包含误差的情况。

在以图2说明的自主速度的计算方法中，如(2)式所示，基于高度变化Dh和从速度V0而计算的距离Dm，将斜面的倾斜角度θ表示为sinθ，并且如(1)式所示，装置从检测加速度αG中减去与该倾斜角度θ对应的重力加速度分量gf。再者如(6)式所示，对上次计算出的时刻t0处的速度V0，加上速度变化值ΔV(ΔV＝αP×mt)或者说将当前车辆加速度αP乘以测量时间mt而得的值。于是结果得到时刻t1处的速度V1(或者说自主速度VE)。

根据(7)式，如果开始计算自主速度VE时使用的初速度Va或者说速度V0包含误差，则装置不能精确计算距离Dm，在倾斜角度θ的计算中生成误差。

图3(A)表示当车辆100在水平面上以恒定的速度行驶时与速度有关的误差程度。“Va”表示初速度Va不包含任何误差，此时的结果是自主速度VE。“Va+”和“Va-”表示初速度Va包含正和负的误差，此时的结果是自主速度“VE+”和“VE-”。

当车辆在水平面上行驶时，与倾斜角度θ对应的重力加速度分量gf总是为0。故不发生任何新的误差。自主速度VE的误差保持在低水平。自主速度VE、VE+和VE-保持在恒定水平。

图4(A)表示分别从自主速度VE、VE+和VE-计算出的行进距离DT、DT+和DT-。行进距离DT、DT+和DT-与自主速度VE、VE+和VE-成比例地增大。因此当车辆在水平面上行驶时，DT与DT+之间的差和DT与DT-之间的差两者皆随时间增大。

另一方面，在上坡的角度随车辆100在路上行进而上升的情况下，如图5(A)所示，如果初速度Va(或者说速度V0)不包含误差，则精确地计算距离Dm，因此从检测加速度αG中减去与精确的倾斜角度θ对应的重力加速度分量gf。因此，将基于根据(6)式而精确地计算的车辆加速度αP的值作为在测量时间mt中的速度变化值ΔV(ΔV＝αP×mt)而加至精确的速度V0。这就可得精确的速度V1或者说自主速度VE。

另一方面，如图5(B)所示，如果初速度是具有正误差的“Va+”(即比速度V0更快)，则从该初速度Va+计算出的距离Dm+比实际的距离更长。因此，倾斜角度“θ-”不如实际的角度θ陡。再者，计算出的重力加速度分量“gf-”比实际的重力加速度分量gf更小。

从而，从检测加速度αG中减去重力加速度分量gf-可得比实际更大的车辆加速度αP+，偏大的车辆加速度αP+导致偏大的速度变化值ΔV+，将其加至偏大的初速度Va+。由此结果，自主速度VE+的误差程度与初速度Va+相比成倍变大。

另一方面，如图5(B)所示，如果初速度是具有负误差的“Va-”(即比速度V0更慢)，则从该初速度Va-计算出的距离Dm-比实际的距离更短。因此，倾斜角度“θ+”比实际的角度θ更陡。再者，计算出的重力加速度分量“gf+”比实际的重力加速度分量gf更大。

从而，从检测加速度αG中减去重力加速度分量gf+可得比实际更小的车辆加速度αP-，偏小的车辆加速度αP-导致偏小的速度变化值ΔV-，将其加至偏小的初速度Va-。由此结果，自主速度VE-的误差程度与初速度Va-相比成倍变大。

而且，如图3(B)所示，在车辆100以恒定的初速度Va在上坡行驶的情况下，对偏大的初速度Va+加上偏大的速度变化值ΔV+，得到自主速度VE+。随后基于该自主速度VE+反复进行自主速度的计算。由此结果，自主速度VE+的误差程度随时间经过而渐增。

同样地，对偏小的初速度Va-加上偏小的速度变化值ΔV-，得到自主速度VE-，其值随时间经过而渐小。由此结果，自主速度VE与VE+之间的差和VE与VE-之间的差两者皆随时间经过而增大。

又，对于自主速度VE+，从初速度Va+计算出的距离Dm变大，(2)式的分母也变大。反之，对于自主速度VE-，(2)式的分子变小。因此，初速度Va-的误差对倾斜角度θ的影响比初速度Va+的误差对倾斜角度θ的影响更大。结果，当初速度Va包含负误差时自主速度VE的误差程度比初速度Va包含正误差时的大。

如图4(B)所示，从精确的自主速度VE计算出的行进距离DT与水平面的情况同样方式地、随时间经过而与自主速度VE的值成比例地增大。

与此相对，自主速度VE+及VE-(图3(B))的误差随时间经过而渐增，因此，从自主速度VE+及VE-计算出的行进距离DT+及DT-(图4(B))的误差也呈几何级数地变大。

另一方面，如图6(A)所示，在下坡的角度随车辆100在路上行进而更陡的情况下，如果初速度Va不包含误差，则精确地计算距离Dm(与上坡时同样)，因此从检测加速度αG中减去与精确的倾斜角度θ对应的重力加速度分量gf。并且基于精确的速度变化值ΔV(ΔV＝αP×mt)可计算精确的速度V1。又，当车辆在下坡行驶时，由于车辆加速度αP和重力加速度分量gf而对车辆施加了反方向的加速度，因此车辆加速度αP比检测加速度αG更大。

与此相对，如图6(B)所示，如果初速度是具有正误差的“Va+”(即比初速度Va更快)，则计算出的距离Dm+比实际的距离Dm更长。因此，与车辆在上坡行驶的情况同样，倾斜角度“θ-”不如实际的陡。再者，重力加速度分量“gf-”比实际的重力加速度分量gf更小。

当车辆在下坡行驶时，重力加速度分量gf与检测加速度αG的符号相反。从而，从检测加速度αG中减去重力加速度分量gf-可得比实际更小的车辆加速度“αP-”。基于该车辆加速度αP-，速度变化值成为比实际的速度变化值ΔV更小的“ΔV-”，将该速度变化值“ΔV-”加至偏大的初速度Va+得到自主速度VE+，与上坡的情况相反，其误差比初速度Va+的误差更小。

另外，如图6(C)所示，如果初速度是具有负误差的“Va-”(即比实际速度Va更慢)，则计算出的距离Dm-比实际的短。因此，与上坡的情况同样，倾斜角度“θ+”比实际的更大。因此，计算出的重力加速度分量“gf+”比实际的重力加速度分量gf更大。

在这种情况下，与初速度Va+的情况同样，重力加速度分量gf+与检测加速度αG的符号相反。从而，从检测加速度αG中减去重力加速度分量gf+可得比实际更大的车辆加速度“αP+”。基于该车辆加速度αP+，速度变化值成为比实际的速度变化值ΔV更大的“ΔV+”，将速度变化值“ΔV+”加至偏小的初速度Va-得到自主速度VE-，与上坡的情况相反，其误差比初速度Va-的误差更小。

由此方式，当车辆100以恒定的速度在下坡行驶时，如图3(C)所示，将偏大的初速度Va+加上偏小的速度变化值ΔV-，得到自主速度VE+。随后基于该自主速度VE+反复进行自主速度的计算。因此，自主速度VE+随时间经过而渐小。

同样地，将偏小的初速度Va-加上偏大的速度变化值ΔV+，得到随时间经过而渐大的自主速度VE-。结果，自主速度VE与VE+之间的差和VE与VE-之间的差两者皆随时间经过而缩小。

在这种情况下，如图4(C)所示，从精确的自主速度VE计算出的行进距离DT与水平面和上坡的情况同样地、随时间经过而与自主速度VE的值成比例地增大。

与此相对，自主速度VE+和VE-(图3(C))的误差随时间经过而缩小，因此，行进距离DT+及DT-(图4(C))的误差在最初一段时间内增大。然而，随着自主速度VE+和VE-的误差缩小，行进距离DT+及DT-的误差受到控制。结果，自主速度VE+和VE-与自主速度VE成为大致相同水平。此后行进距离DT+及DT-的误差不再增大，与行进距离DT具有相同斜率。

由此方式，如果初速度Va包含误差，则计算出的自主速度VE的误差与倾斜角相关。而且，行进距离的误差程度是基于自主速度VE而确定的。

另外，当行进距离DT出现误差时，与自主速度VE不同，该误差不会消除。行进距离DT的误差除了车辆在很长的下坡路上行驶的情况外，将会随时间经过而渐增。从而，不能基于自主速度VE来判定所计算的行进距离DT的可靠性。因此，从行进距离DT来判定计算出的行进距离DT的可靠性。

根据本发明的实施例，推测初速度Va的误差范围，使用该初速度Va的误差范围，根据与自主速度VE的同一计算方法而计算与倾斜角度关联的自主速度VE的误差范围。基于该自主速度VE的误差范围而计算行进距离DT的误差范围。基于该行进距离DT的误差范围而评价行进距离DT的可靠性。以下说明评价可靠性的方法。

(3)行进距离的可靠性评价

当导航装置1检测出接收不到GPS信号时，运算处理块10将装置1即将与GPS卫星失去联系前计算出的最后GPS速度VGa作为初速度Va而计算自主速度VE。

运算处理块10的自主速度计算部14使用例如每秒更新1次的检测加速度αG及高度变化Dh，根据(7)式而计算自主速度VE(或者说速度V1)。此时，从装置1检测出接收不到GPS信号起过了1秒钟时，自主速度计算部14将最后GPS速度VGa作为时刻t0处的速度V0。从装置1检测出接收不到GPS信号起过了2秒钟时，自主速度计算部14将上次计算出的自主速度VE作为速度V0，以将当前的(时刻t1处的)自主速度V1作为自主速度VE而计算。

运算处理块10的行进距离计算部15不断地将自主速度VE和测量时间(例如1秒)相乘并将乘积值累加，以计算行进距离DT或者说从装置1检测出接收不到GPS信号起车辆100已行驶的距离。

进而，运算处理块10的可靠性评价部20执行评价行进距离DT的可靠性的可靠性评价处理。

运算处理块10将自主位置更新表存储在存储部19中。该更新表被设定为表示自主位置是否正确更新的“有效”或“无效”。仅当该更新表被设定为“有效”时，运算处理块10才开始可靠性评价处理。当装置1检测出接收不到GPS信号时(即设定初速度Va时)，运算处理块10在自主位置更新表的栏中设立标志以表示有效。

已知从GPS信号计算出的GPS速度数据VG可能因该GPS信号的接收状态而包含一定程度的误差。GPS速度VG的误差范围(或者说包含车辆100的实际速度的范围)可基于DOP值来推测。

存储部19存储误差表，其中GPS速度VG的估计速度误差的值与DOP值关联。例如，一定DOP值与估计速度误差数据“±0.2[米/秒]”即速度误差的估计范围相关联。

误差速度计算部17从存储部19获取表中与最后GPS速度VGa对应的DOP值，再从误差表读取与表中的DOP值关联的估计速度误差数据。误差速度计算部17继而将该估计速度误差数据的值加至最后GPS速度VGa，以作为误差范围的最大速度及最小速度而分别计算最大GPS速度VGa+及最小GPS速度VGa-。

误差速度计算部17将最大GPS速度VGa+及最小GPS速度VGa-分别作为初速度Va+及Va-。误差速度计算部17继而基于(7)式而计算速度V1，由此方式，误差速度计算部17将自主速度VE的误差范围的最大值和最小值作为最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN而计算。

另外，误差行进距离计算部18以与行进距离计算部15同样的方式，基于最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN、将行进距离DT的误差范围的最大值和最小值分别作为最大行进距离DT_MAX及最小行进距离DT_MIN而计算。

又，运算处理块10在后续的计算处理中，基于此前计算出的最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN，使用与基于(7)式以速度V0而计算速度V1相同的方法来计算当前的最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN。

图7和图8示出了在车辆100在坡道上行驶的情况下计算出的自主速度VE及行进距离DT。这些图表示最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN：车辆100在1秒～230秒期间在上坡行驶，之后在下坡行驶。在这种情况下，最后GPS速度VGa(未图示)的估计速度误差是±0.2米/秒，还假设最后GPS速度VGa(未图示)与实际速度v相比具有-0.1米/秒的误差。又，在图7中如果倾斜率为正则表明道路是上坡，而如果倾斜率为负则表明道路是下坡。

如图7所示，当车辆在上坡行驶时，VE与VE_MAX之间的差和VE与VE_MIN之间的差两者皆逐渐扩大。VE_MAX与VE_MIN的差也扩大。当车辆在下坡行驶时，VE与VE_MAX之间的差和VE与VE_MIN之间的差两者皆逐渐缩小。VE_MAX与VE_MIN的差也缩小。又，自主速度VE因初速度Va的误差影响而比实际速度v低。

如图8所示，当车辆在上坡行驶时，DT_MAX与DT_MIN的差扩大。因而表示DT_MAX与DT_MIN的差的误差最大值(以实线表示)将呈几何级数地变大。

另一方面，当车辆在下坡行驶时，该误差最大值将因变大的VE_MAX和VE_MIN的差而扩大，然而，随着VE_MAX和VE_MIN的差缩小，误差最大值的斜率将变得缓和。又，行进距离DT的实际误差(或者说实际行进距离与计算出的行进距离DT的差)不超过误差最大值，比误差最大值小得多。

运算处理块10的可靠性评价部20评价行进距离DT的可靠性。即，运算处理块10检查计算出的行进距离DT是否可靠。

具体地，可靠性评价部20从最大行进距离DT_MAX中减去最小行驶距离DT_MIN，以计算表示行进距离DT的误差范围的最大误差值，并判别该最大误差值是否小于预定的可靠性阈值。

如果最大误差值小于可靠性阈值，则可靠性评价部20判定行进距离DT是可靠的数据。反之，如果最大误差值大于等于可靠性阈值，则可靠性评价部20判定行进距离DT不是可靠的数据。

当可靠性评价部20判定行进距离DT是可靠的数据时，运算处理块10的行进距离计算部15基于行进距离数据DT而生成自主位置信号PE，并将其与自主速度数据VE一道供给导航单元6。因此显示部3显示车辆100的自主位置及速度VE。

如果车辆在接收不到GPS信号时较多地在下坡行驶，则行进距离DT的误差逐渐扩大。在这种情况下，导航装置1持续地在显示部3上显示被确定为可靠的数据的车辆的当前位置。这使得导航装置1可以持续地长时间显示车辆100的当前位置。

当可靠性评价部20判定行进距离DT不是可靠的数据时，运算处理块10停止向导航单元6供给自主速度数据VE及自主位置信号PE，而且运算处理块10还将通知导航单元6已停止了自主速度数据VE及自主位置信号PE的供给、直到装置重新开始接收GPS信号为止这一状况的更新无效通知信号供给导航单元6。结果，显示部3停止显示车辆100的自主位置及自主速度VE。

由此方式，紧接着判定行进距离DT不可靠之后，导航装置1立即停止显示车辆100的自主位置，因为它不可靠。

另外，当判定行进距离DT不可靠时，运算处理块10在表示自主位置的更新无效的、存储在存储部19中的自主位置更新表的栏中设立标志。

由此，一旦判定行进距离DT不可靠，则运算处理块10停止执行可靠性评价处理，直到装置重新开始接收GPS信号为止。

由此方式，导航装置1将最后GPS速度VGa(其作为初速度Va而被设定)的误差范围的最大值及最小值作为最大GPS速度VGa+及最小GPS速度VGa-，然后导航装置1将该最大GPS速度VGa+及最小GPS速度VGa-作为初速度Va+及Va-，以计算最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN，导航装置1因此计算因初速度Va的误差而引起的自主速度VE的误差范围。进而，导航装置1基于该最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN、将行进距离DT的误差范围的最大值及最小值作为最大行进距离DT_MAX及最小行进距离DT_MIN而计算，而且导航装置1还在表示行进距离DT的误差范围的误差最大值超过阈值时，判定行进距离DT不是可靠的数据。

由此方式，导航装置1能够计算行进距离DT的误差范围，该误差范围根据GPS速度VG(其作为初速度Va而被设定)的误差范围及倾斜角而变化。导航装置1能够基于行进距离DT的误差范围而判定行进距离DT是否可靠。

(4)可靠性评价过程

图9是示出可靠性评价处理过程RT1的流程图。装置以预定间隔(例如1秒)执行该可靠性评价过程以进行过程RT1。

导航装置1从可靠性评价处理过程RT1的开始步骤开始，然后进行到步骤SP1。在步骤SP1中，导航装置1检查在输入期间是否接收到GPS信号。

如果导航装置1判定在输入期间接收到GPS信号，则表明导航装置1能够基于接收到的GPS信号、将车辆的当前位置作为GPS位置而计算。在这种情况下，导航装置1进行到步骤SP2。

在步骤SP2中，导航装置1从GPS信号计算GPS速度VG及DOP值，然后将计算出的GPS速度数据VG及DOP值存储在存储部19中。导航装置1继而进行到步骤SP3。

在步骤SP3中，导航装置1从GPS信号生成位置信号PS，然后控制显示部3显示基于该位置信号PS等的GPS位置等信息。导航装置1继而进行到步骤SP17并结果处理。

相反，如果导航装置1在步骤SP1中判定在输入期间未接收到GPS信号，则表明导航装置1因没有GPS信号而不能计算位置信号PS，因此只得工作在自主模式。在这种情况下，导航装置1进行到步骤SP4。

在步骤SP4中，导航装置1检查在上次输入期间是否接收到GPS信号。

如果导航装置1判定在上次输入期间接收到GPS信号，则表明导航装置1还未设定用于使用(7)式计算自主速度VE的初速度Va。在这种情况下，导航装置1进行到步骤SP5。

在步骤SP5中，导航装置1基于从GPS信号计算出的DOP值而计算最后GPS速度VGa的误差范围、或者说最大GPS速度VGa+及最小GPS速度VGa-。导航装置1继而进行到步骤SP6。

在步骤SP6中，导航装置1将最后GPS速度VGa、最大GPS速度VGa+及最小GPS速度VGa-分别设定为初速度Va、Va+、Va-。导航装置1继而进行到步骤SP7。

在步骤SP7中，导航装置1将自主位置的更新设定为“有效”，再进行到步骤SP8。

在步骤SP8中，导航装置1基于在步骤SP6中设定的初速度Va、Va+、Va-而计算自主速度VE、最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN，再进行到步骤SP9。

在步骤SP9中，导航装置1基于自主速度VE、最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN而计算行进距离DT、最大行进距离DT_MAX及最小行进距离DT_MIN，再进行到步骤SP10。

在步骤SP10中，导航装置1从最大行进距离DT_MAX中减去最小行进距离DT_MIN以计算表示行进距离DT的误差范围的误差最大值并检查该误差最大值是否小于可靠性阈值。

如果判定误差最大值小于可靠性阈值，则表明行进距离DT是可靠的数据。在这种情况下，导航装置1进行到步骤SP11。在步骤SP11中，导航装置1基于行进距离数据DT而计算自主位置，再进行到步骤SP12。

在步骤SP12中，导航装置1控制显示部3显示车辆100的自主位置及自主速度VE等信息，再进行到步骤SP17并结果处理。

相反，如果导航装置1在步骤SP10中判定误差最大值大于等于可靠性阈值，则表明行进距离DT不是可靠的数据。在这种情况下，导航装置1进行到步骤SP13。

在步骤SP13中，导航装置1将自主位置的更新设定为“无效”，还将更新无效通知信号供给导航单元6。导航装置1继而进行到步骤SP17并结果处理。

如果导航装置1在步骤SP4中判定在上次输入期间未接收到GPS信号，则表明导航装置1在上次步骤SP6的处理期间，已设定了初速度Va、Va+、Va-。在这种情况下，导航装置1进行到步骤SP14。

在步骤SP14中，导航装置1检查是否对自主位置的更新设定了“有效”的标志。

如果导航装置1判定对自主位置的更新设定了“有效”的标志，则表明上次计算出的行进距离数据DT仍可靠。在这种情况下，导航装置1进行到步骤SP15。

在步骤SP15中，导航装置1基于上次计算出的自主速度VE、最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN而计算当前的自主速度VE、最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN，再进行到步骤SP9以计算行进距离DT。

相反，如果导航装置1在步骤SP14中判定未设定“有效”的标志，则表明：由于在上次执行步骤SP10时已判定行进距离DT不可靠，因此停止行进距离DT的计算。在这种情况下，导航装置1进行到步骤SP17并结果处理。

(5)工作及效果

当车辆100上搭载的导航装置1在接收GPS信号一段时间过后接收不到GPS信号时，该导航装置1将最后GPS速度VGa(导航装置1接收到最后GPS信号时的车辆100的速度)作为初速度Va，再使用预定的计算方法或者说(7)式、将车辆100的当前速度作为自主速度VE而计算。导航装置1还计算从导航装置1停止接收GPS信号起车辆100已行进的距离或者说行进距离DT。在这种情况下，导航装置1使用表示最后GPS速度VGa的初速度误差范围的最大GPS速度VGa+及最小GPS速度VGa-，通过使用(7)式来计算表示自主速度VE的当前速度误差范围的最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN。导航装置1基于该最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN而计算表示行进距离DT的行进距离误差范围的最大行进距离DT_MAX及最小行进距离DT_MIN。导航装置1基于该最大行进距离DT_MAX及最小行进距离DT_MIN而检查行进距离DT是否是可靠的数据。根据该检查的结果，导航装置1进行适当的处理。

因而，最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN的数据反映出自主速度VE的有可能的最大误差(因最后GPS速度VGa的误差而引起的自主速度VE的误差可基于(7)式而估计)。而且，基于该最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN而计算出的最大行进距离DT_MAX及最小行进距离DT_MIN的数据，反映出行进距离DT的有可能的最大误差。因此能够基于表示该误差范围的最大行进距离DT_MAX而评价行进距离DT的可靠性。因此导航装置1可为用户提供可靠的数据。

对于使用(7)式计算出的自主速度VE的计算方法，由于自主速度VE的新产生的误差可归因于最后GPS速度VGa的误差，于是导航装置1推测出可将最后GPS速度VGa的误差范围作为最大GPS速度VGa+。导航装置1能够基于该最大GPS速度VGa+而简易地计算最大自主速度VE_MAX或者说自主速度VE的误差范围的最大值。

进而，导航装置1不仅计算最大自主速度VE_MAX或者说自主速度VE的误差范围的最大值，还计算最小自主速度VE_MIN或者说自主速度VE的误差范围的最小值。而且导航装置1还作为最大行进距离DT_MAX及最小行进距离DT_MIN而计算行进距离DT的误差范围的最大值和最小值。

如上述，自主速度VE可包含正和负误差：自主速度VE的误差范围仅通过例如将误差范围的最大值和自主速度VE的差变为2倍而精确地计算。因而，在本实施例中，导航装置1以最大值和最小值双方来计算自主速度VE及行进距离DT的误差范围，由此，导航装置1能够高精度地计算行进距离DT的误差范围，结果可改善可靠性评价的精度。

另外，如果导航装置1判定行进距离DT是可靠的数据，则显示部3显示自主位置，其是(基于行进距离DT而估计的)估计的车辆100的当前位置。而如果判定行进距离DT不是可靠的数据，则显示部3不显示自主位置。

由此方式，导航装置1持续显示可靠的自主位置数据，直到判定为不可靠的数据为止。因此，长时间地为用户提供可靠的数据。

进而，导航装置1基于从经GPS天线5或者说GPS接收装置而接收的GPS信号而计算出的DOP值，而计算最大GPS速度VGa+。

由此，导航装置1设定与从GPS信号计算出的GPS速度VG的可靠性对应的最大GPS速度VGa的值。因此，与基于GPS速度VG的最大误差而决定最大GPS速度VGa时相比，导航装置1能够更高精度地评价行进距离DT的可靠性。

根据以上的结构，当基于预定的计算方法而计算自主速度VE时，导航装置1基于该计算方法、使用初速度Va的误差范围来计算自主速度VE的误差范围，从而自主速度VE的误差范围反映出该计算方法的特性。因此导航装置1能够高精度地计算自主速度的误差范围。进而，导航装置1基于该自主速度VE的误差范围而计算行进距离DT的误差范围。导航装置1基于该行进距离DT的误差范围而评价行进距离DT的可靠性。基于可靠的行进距离DT而计算车辆100的当前位置。因此导航装置1能够高精度地评价行进距离DT的可靠性。于是，根据本发明的导航装置和导航处理方法可提供可靠的位置信息。

(6)其它实施例

在上述的实施例中，当判定行进距离DT不是可靠的数据时，导航装置1停止在显示部3中显示车辆100的自主位置。但本发明不限于此。导航装置1也可以继续显示车辆100的自主位置，同时显示表示所显示的位置不可靠的消息。

另外，在上述的实施例中，使用(7)式来计算自主速度VE的误差范围。但本发明不限于此。误差范围也可反映出其它类型的误差：例如，在(7)式的影响外，误差范围还可随时间而自动地扩大。由此方式，(7)式使得导航装置1可以高精度地评价行进距离DT的可靠性。

进而，在上述的实施例中，基于(7)式而从高度变化及加速度计算自主速度VE。但本发明不限于此。也可以使用其它方法来计算自主速度VE。在任何情况下，导航装置1都能够基于所应用的自主速度VE的计算方法而高精度地计算自主速度VE的误差范围。

进而，在上述的实施例中，导航装置1作为自主速度VE的误差范围而计算最大自主速度VE_MAX及最小自主速度VE_MIN，并作为行进距离DT的误差范围而计算最大行进距离DT_MAX及最小行进距离DT_MIN。但本发明不限于此。作为替代，导航装置1可以作为自主速度VE的误差范围而仅计算它们之一(例如最大自主速度VE_MAX)，再作为行进距离DT的误差范围而计算它们之一(例如最大行进距离DT_MAX)。在这种情况下，导航装置1检查行进距离DT与行进距离DT的误差范围(即最大行进距离DT_MAX)的差是否小于预定的可靠性阈值，以评价可靠性。

进而，在上述的实施例中，从DOP值计算最后GPS速度VGa的误差范围。但本发明不限于此。作为替代，也可以将值根据最后GPS速度VGa而变化的估计速度误差加至最后GPS速度VGa。这也可得到与上述方法同样的效果。

进而，在上述的实施例中，已将可靠性评价程序或者说导航处理程序预先存储在ROM中。但本发明不限于此。该程序也可从“记忆棒”(memory stick，索尼公司的注册商标)等外部存储介质安装在存储部19或ROM中。作为替代，可靠性评价程序和其它程序也可经通用串行总线、“以太网(注册商标)”、IEEE(国际电气和电子工程师学会)802.11a/b/g及其它无线通信装置、或通过地上数字媒体广播或BS数字广播而获取。

进而，在上述的实施例中，GPS处理部4基于由GPS天线5接收的GPS信号而生成位置信号PS。但本发明不限于此。作为替代，GPS处理部4也可使用例如准天顶(quasi-zenith)卫星系统、全球导航卫星系统(GLONASS：Global Navigation Satellite System)或伽利略等其它卫星测位系统，而生成位置信号PS。

进而，根据本发明的实施例的方法应用于车辆100上搭载的导航装置1。但本发明不限于此。该方法也可应用于具有GPS系统的移动电话机、个人计算机或PDA等不使用车速脉冲信号或类似信号的电子设备。导航装置100还可搭载于船舶、飞机等。

进而，在上述的实施例中，导航装置1包括相当于速度计算部的GPS速度计算部13、相当于行进距离计算部的行进距离计算部15、相当于速度误差范围计算部的误差速度计算部17、相当于行进距离误差范围计算部的误差行进距离计算部18、相当于可靠性评价部的可靠性评价部20和相当于控制部的导航单元6。但本发明不限于此。导航装置也可包括速度计算部、行进距离计算部、速度误差范围计算部、行进距离误差范围计算部、可靠性评价部和控制部但以不同方式构成。

根据本发明的方法可应用于车辆、飞机等搭载的各种导航装置。

本领域技术人员应当理解：取决于设计需要和其它因素，可以出现各种修改、组合、子组合和替代，它们都落入所附权利要求书的范围或其等同范围内。

本发明包含2006年8月31日向日本专利局提交的日本特愿JP2006-236487的主题，其全部内容通过引用包含于此。

Claims (10)

1.一种导航装置，包括：

速度计算部，其基于计算开始时检测的移动体的初速度，根据预定的计算方法，以预定间隔计算移动体的当前速度；

行进距离计算部，其使用所述当前速度来计算从计算开始到目前为止所述移动体的行进距离；

当前速度误差范围计算部，其使用所述初速度的初速度误差范围，基于所述计算方法，计算所述当前速度的当前速度误差范围；

距离误差范围计算部，其使用所述当前速度误差范围来计算所述行进距离的行进距离误差范围；

可靠性评价部，其基于所述行进距离误差范围来评价所述行进距离的可靠性；和

控制部，其进行与所述行进距离的可靠性对应的导航处理；

其中，所述速度计算部基于所述初速度、所述移动体的加速度及高度变化来计算所述当前速度，所述初速度包括所述导航装置即将与卫星定位系统卫星失去联系前计算出的最后卫星定位系统速度或者上次计算出的当前速度。

2.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于：

如果所述可靠性评价部判定所述行进距离可靠，则所述控制部在显示部上显示从行进距离计算出的当前位置信息，如果所述可靠性评价部判定所述行进距离不可靠，则不显示所述当前位置信息，从而仅在所述显示部上显示可靠的当前位置信息。

3.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于：

所述当前速度误差范围计算部使用与所述速度计算部相同的计算方法来计算所述当前速度误差范围。

4.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于：

所述初速度误差范围由最大初速度及最小初速度来表示；以及

所述当前速度误差范围计算部基于最大速度及最小速度来计算所述当前速度误差范围。

5.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于：

所述初速度误差范围是基于从经卫星定位系统接收装置接收的卫星定位系统信号而计算出的几何精度因子而计算的。

6.一种导航处理方法，包括：

速度计算步骤，其基于计算开始时检测的移动体的初速度，根据预定的计算方法，以预定间隔计算移动体的当前速度；

行进距离计算步骤，其使用所述当前速度来计算从计算开始到目前为止所述移动体的行进距离；

当前速度误差范围计算步骤，其使用所述初速度的初速度误差范围，基于所述计算方法，计算所述当前速度的当前速度误差范围；

距离误差范围计算步骤，其使用所述当前速度误差范围来计算所述行进距离的行进距离误差范围；

可靠性评价步骤，其基于所述行进距离误差范围来评价所述行进距离的可靠性；和

控制步骤，其进行与所述行进距离的可靠性对应的导航处理；

其中，在所述速度计算步骤中，基于所述初速度、所述移动体的加速度及高度变化来计算所述当前速度，所述初速度包括执行所述导航处理方法的装置即将与卫星定位系统卫星失去联系前计算出的最后卫星定位系统速度或者上次计算出的当前速度。

7.根据权利要求6所述的导航处理方法，其特征在于：

如果所述可靠性评价步骤判定所述行进距离可靠，则所述控制步骤在显示部上显示从行进距离计算出的当前位置信息，如果所述可靠性评价步骤判定所述行进距离不可靠，则不显示所述当前位置信息，从而仅在所述显示部上显示可靠的当前位置信息。

8.根据权利要求6所述的导航处理方法，其特征在于：

所述当前速度误差范围计算步骤使用与所述速度计算步骤相同的计算方法来计算所述当前速度误差范围。

9.根据权利要求6所述的导航处理方法，其特征在于：

所述初速度误差范围由最大初速度及最小初速度来表示；以及

所述当前速度误差范围计算步骤基于最大速度及最小速度来计算所述当前速度误差范围。

10.根据权利要求6所述的导航处理方法，其特征在于：

所述初速度误差范围是基于从经卫星定位系统接收装置接收的卫星定位系统信号而计算出的几何精度因子而计算的。