CN101533084A

CN101533084A - 全球定位系统导航装置与其定位方法

Info

Publication number: CN101533084A
Application number: CN200810083790A
Authority: CN
Inventors: 张钦顺
Original assignee: Kinpo Electronics Inc
Current assignee: Kinpo Electronics Inc
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-09-16

Abstract

本发明公开一种全球定位系统导航装置与其定位方法，上述全球定位系统导航装置包括全球定位系统模组以及数据处理单元。当全球定位系统模组由一待机模式进入一操作模式时，会开始输出一定位数据，而数据处理单元则根据全球定位系统模组于进入操作模式一预设时间后所输出的定位数据来计算目前的位置，借此降低定位误差。

Description

全球定位系统导航装置与其定位方法

技术领域

本发明是有关于一种全球定位系统(Global Positioning System，GPS)导航装置，且特别是有关于一种可降低定位初期所产生的飘移现象的全球定位系统导航装置与其定位方法。

背景技术

GPS早期仅限军事单位使用，其目的针对军事用途，例如战机、船舰、车辆、人员、攻击标的物的精确度定位等。现今，GPS已开放给民间做为定位使用，这项结合太空卫星与通讯技术的科技，在民间市场已蓬勃的展开，尤其是车用导航装置，除了能提供精确的定位之外，对于速度、时间、方向及距离亦能准确的提供讯息，运用的范围相当广泛。

GPS导航装置是利用卫星的位置来推算导航装置本身的所在地。当太空卫星在运行时，任一时刻都有一个座标值来代表其位置所在(已知值)，由于太空卫星的讯息在传送过程中，所需耗费的时间与其距离相关，经由比对卫星时钟与接收机内的时钟，就可计算出太空卫星与使用者接收机间的距离。然后，依三角向量关系来列出一个相关的方程式，借此便可推算导航装置的所在位置。

然而，由于GPS导航装置在启动时会因信号误判或GPS模组尚未正常操作而产生位置飘移的现象。对于需要纪录行经路径的使用者而言，例如登山者，会因GPS模组所产生的位置飘移而产生路径误判的问题。

发明内容

本发明提供一种全球定位系统导航装置，会将GPS模组在刚进入操作模式时所输出的定位数据(又称为NMEA message)加以过滤剔除，直接撷取GPS模组在进入操作模式一预设时间后所输出的定位数据来进行定位，借此改善初始定位飘移现象。

本发明提供一种抑制定位飘移现象的定位方法，会将GPS模组刚启动(或刚进入操作模式)前几秒所输出的定位数据加以过滤剔除，并采用之后的定位数据来进行定位以改善定位飘移现象。

承上述，本发明提出一种全球定位系统(Global Positioning System，GPS)导航装置，包括全球定位系统模组以及数据处理单元。其中，当全球定位系统模组由一待机模式进入一操作模式时，会接收一卫星定位信号并于一第一时间开始输出一定位数据。数据处理单元耦接于全球定位系统模组，并根据全球定位系统模组于一第二时间后所输出的定位数据计算一目前位置。其中，第二时间在第一时间之后，且第一时间与第二时间之间间隔一预设时间。

在本发明一实施例中，上述数据处理单元包括暂存器、数据滤除单元以及转换单元。其中，暂存器用以暂存定位数据，数据滤除单元耦接于暂存器，用以读取并输出全球定位系统模组于第二时间后所输出的定位数据。转换单元耦接于数据滤除单元，并根据数据滤除单元所输出的定位数据，计算该目前位置。

在本发明一实施例中，上述数据处理单元还包括一系统侦错单元，耦接于全球定位系统模组与暂存器之间，用以校准全球定位系统模组与调整定位数据的传输速率，例如波特率(Baud rate)。

其中该抑制定位飘移现象的定位方法及该定位装置也可适用(或搭载)于一行动通讯装置(如手机中)。

在本发明一实施例中，上述预设时间大于3秒。在本发明一实施例中，上述定位数据的格式符合国际海事电子协会(National Marine ElectronicsAssociation，NMEA)的通讯协定。

在本发明一实施例中，上述的导航装置还包括一显示单元，根据目前位置显示定位画面。

从另一个观点来看，本发明又提出一种抑制定位飘移现象的定位方法，适用于全球定位系统导航装置，该定位方法包括下列步骤：首先，当导航装置由一待机模式进入一操作模式时，接收一卫星定位信号并于一第一时间开始输出一定位数据；然后，储存该定位数据；接下来，读取并输出导航装置于一第二时间后所输出的定位数据，其中第二时间在第一时间之后，且第一时间与第二时间之间间隔一预设时间；以及根据导航装置于第二时间后所输出的定位数据计算一目前位置。

在本发明一实施例中，上述的定位方法，其中在输出该定位数据的步骤中还包括下列步骤：校准该导航装置所输出的该定位数据；以及调整该定位数据的传输速率。

本发明因不考虑GPS模组在刚启动或刚进入操作模式初期所产生的定位数据，直接撷取数秒后的定位数据来计算目前位置，因此可改善刚启动GPS模组时所产生的定位飘移现象。此外，由于本发明的技术手段可直接以软件方式来实现，不需修改导航装置的硬件装置，因此本发明的实施成本低且易于实施，极具实用性与产业利用性。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为根据本发明第一实施例的全球定位系统导航装置的方块图。

图2为根据本发明第二实施例的定位方法流程图。

图3为根据本实施例的飘移现象测试图。

主要元件符号说明：

100：导航装置

110：全球定位系统模组

120：数据处理单元

122：系统侦错单元

124：暂存器

126：数据滤除单元

128：转换单元

130：显示单元

PD：定位数据

X1～X4：误差距离

S210～S240：步骤

具体实施方式

第一实施例

图1为根据本发明第一实施例的全球定位系统导航装置的方块图。导航装置100包括全球定位系统模组(简称GPS模组)110、数据处理单元120以及显示单元130。数据处理单元120中还包括系统侦错单元122、暂存器124、数据滤除单元126以及转换单元128。系统侦错单元122耦接于GPS模组110与暂存器124之间，数据滤除单元126耦接于转换单元128与暂存器124之间。显示单元130则耦接于转换单元128。

当GPS模组110由一待机模式(Standby Mode)进入一操作模式(OperationMode)时，会接收一卫星定位信号并输出一定位数据PD(又称为NMEAmessage)。系统侦错单元122则用来校准GPS模组与调整定位数据PD的传输速率(或称传输波特率Baud Rate)，当GPS模组110完成校正，且其传输速率正确时。系统侦错单元122便会允许GPS模组110将定位数据PD储存至暂存器124。若GPS模组110于一第一时间开始输出定位数据PD，则数据滤除单元126会读取并输出GPS模组110于一第二时间后所输出的定位数据PD。其中，第二时间在第一时间之后，且第一时间与第二时间之间间隔一预设时间，例如3秒或5秒。使用者可依据定位的准确度来设定上述第一时间与第二时间之间的预设时间，预设时间越长，其定位的准确性越高。然后，转换单元128会根据数据滤除单元126所输出的定位数据PD计算导航装置100的目前位置，显示单元130则根据上述目前位置的数据显示一定位画面。

换言之，当导航装置100由待机模式进入操作模式时，数据处理单元120会先滤除GPS模组110在一预设时间内所输出的定位数据PD，等导航装置100进入稳定的状态时再进行定位的运算以获得导航装置100目前确切的位置。也就是数据处理单元120所撷取的定位数据PD是导航装置100(或GPS模组110)进入操作模式一预设时间后所输出的定位数据PD。

由于当导航装置100刚进入操作模式时，GPS模组110所输出的定位数据PD较不准确，若直接进行定位运算会产生位置飘移的问题。因此，本实施例会忽略GPS模组110在进入操作模式刚开始数秒内所输出的定位数据PD，直接使用数秒后的定位数据PD来进行定位运算，借此避免产生错误的定位资讯。在实际应用上，可以直接撷取3秒后的定位数据PD来进行定位运算，其误差约可降低至10米以下，间隔时间越长，其准确性就越高。

此外，值得注意的是，由于数据处理单元120可应用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)来实现，因此数据滤除单元126可直接以软件方式实现，不需增加额外的电路元件。而系统侦错单元122也可以软件方式实现，图1所示的数据处理单元120仅为示意图，本实施例并不以此为限。定位数据PD的格式则符合国际海事电子协会(National Marine ElectronicsAssociation，NMEA)的通讯协定。

第二实施例

图2为根据本发明第二实施例的定位方法流程图，本发明适用于全球定位系统导航装置，并可抑制定位飘移现象。首先，在步骤S210中，当导航装置由一待机模式进入一操作模式时，接收一卫星定位信号并于一第一时间开始输出一定位数据。然后，在步骤S220中，储存该定位数据。接下来，读取并输出导航装置于一第二时间后所输出的定位数据，上述第二时间在第一时间之后，且第一时间与第二时间之间间隔一预设时间。接下来，在步骤S240中，根据导航装置于第二时间后所输出的定位数据计算导航装置的目前位置。

此外，在上述步骤S210中，还包括校准导航装置所输出的定位数据以及调整定位数据的传输速率，使GPS模组与系统间的传输模式相吻合。本实施例的其余操作细节请参照上述第一实施例，在本技术领域具有通常知识者在参照上述第一实施例后应可轻易推知，在此不再累述。

图3为根据本实施例的飘移现象测试图，图3(a)～图3(d)分别为预设时间0秒、3秒、4秒以及5秒的飘移现象测试图。由图3(a)～图3(d)可知，当预设时间0秒时(也就是直接撷取定位数据，如同现有技术)，其最大误差距离X1约为175米，如图3(a)所示；当预设时间3秒时(也就是撷取GPS模组进入操作模式3秒后所输出的定位数据)，其最大误差距离X2约为16米，如图3(b)所示；当预设时间4秒时(也就是撷取GPS模组进入操作模式4秒后所输出的定位数据)，其最大误差距离X3约为8米，如图3(c)所示；当预设时间5秒时(也就是撷取GPS模组进入操作模式5秒后所输出的定位数据)，其最大误差距离X4约为8米，如图3(d)所示。

由图3(a)～图3(d)可知，只要撷取3秒后的定位数据，便可将最大误差距离降至16米以下，超过4秒后的定位数据可将最大误差距离降至8米以下。因此，可依照使用者所需的定位精准度来调整预设时间的长度。

综合上述，本发明因直接撷取GPS模组在进入操作模式一预设时间后所输出的定位数据来运算导航装置的目前位置，因此可改善现有技术中的定位飘移现象。由于GPS模组在刚启动或刚进入操作模式数秒中所输出的定位数据较不准确，其误差可达百米，因此，利用本发明的技术手段可有效提升导航装置的准确性。此外，本发明所述的数据滤除单元可直接以软件方式实现，不需增加硬件成本即可增加导航装置定位准确性的效果。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种全球定位系统导航装置，包括：

一全球定位系统模组，当该全球定位系统模组由一待机模式进入一操作模式时，接收一卫星定位信号并于一第一时间开始输出一定位数据；以及

一数据处理单元，耦接于该全球定位系统模组，并根据该全球定位系统模组于一第二时间后所输出的该定位数据计算一目前位置；

其中，该第二时间在该第一时间之后，且该第一时间与该第二时间之间间隔一预设时间。

2.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，该数据处理单元包括：

一暂存器，用以暂存该定位数据；

一数据滤除单元，耦接于该暂存器，用以读取并输出该全球定位系统模组于一第二时间后所输出的该定位数据；

一转换单元，耦接于该数据滤除单元，根据该数据滤除单元所输出的该定位数据，计算该目前位置。

3.如权利要求2所述的导航装置，其特征在于，该数据处理单元还包括：

一系统侦错单元，耦接于该全球定位系统模组与该暂存器之间，用以校准该全球定位系统模组与调整该定位数据的传输速率。

4.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，该预设时间大于3秒。

5.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，该定位数据的格式符合国际海事电子协会的通讯协定。

6.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，还包括：

一显示单元，耦接于该转换单元，根据该目前位置显示一定位画面。

7.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，该导航装置是被搭载于一移动电话装置中。

8.一种抑制定位飘移现象的定位方法，适用于全球定位系统导航装置，该定位方法包括：

当该导航装置由一待机模式进入一操作模式时，接收一卫星定位信号并于一第一时间开始输出一定位数据；

储存该定位数据；

读取并输出该导航装置该第二时间后所输出的该定位数据，其中该第二时间在该第一时间之后，且该第一时间与该第二时间之间间隔一预设时间；以及

根据该导航装置于该第二时间后所输出的该定位数据计算一目前位置。

9.如权利要求8所述的定位方法，其特征在于，在输出该定位数据的步骤中还包括：

校准该导航装置所输出的该定位数据；以及

调整该定位数据的传输速率。

10.如权利要求8所述的定位方法，其特征在于，该预设时间大于3秒。

11.如权利要求8所述的定位方法，其特征在于，该定位数据的格式符合国际海事电子协会的通讯协定。

12.如权利要求8所述的定位方法，其特征在于，该导航装置是被应用于一移动通讯装置中。