CN101586962B - 惯性导航系统地图回馈校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种惯性导航系统地图回馈校正方法，其利用一微控制处理单元、一惯性感测单元、一GPS信号接收模块、一导航软件模块与一电子地图数据库的搭配，建立一路径规划点信息，当接收不到任何GPS信号时，由该惯性感测单元提供一测量信息至该微控制处理单元中处理以产生一惯性导航路径点信息；依据该路径规划点信息上目前的经纬度信息与该惯性导航路径点信息，比较产生一修正值信息；然后，借该修正值信息校正该惯性感测单元产生的累积误差，提高定位的精准度。本发明提供一种惯性导航系统地图回馈校正方法，借由电子地图数据库提供经纬度信息，来校正惯性导航系统的累积误差。

Description

惯性导航系统地图回馈校正方法

技术领域

本发明涉及一种回馈校正方法，尤其涉及一种以地图经纬度信息整合处理惯性导航系统提供的数据，用以进行误差修正的惯性导航系统地图回馈校正方法。

背景技术

卫星导航系统为目前载具所经常使用的定位系统之一，如图1所示，公知卫星导航系统包含有一输入装置1a、一GPS接收装置2a、一平面电子地图数据库3a、一路径选择装置4a、一导航软件装置5a、一通信装置6a与一显示装置7a。

该输入装置1a是用来提供功能的选择，而该GPS接收装置2a用来接收卫星信号而定位汽车目前所在的位置，并将此一相关信息提供给该导航软件装置5a以及该路径选择装置4a，而该平面电子地图数据库3a存有平面电子地图以及相关的坐标、属性等数据。

路径选择装置4a可以依据输入装置1a的指令要求，自该平面电子地图数据库3a中所存储的庞大数据中提取使用者所需要的部分。接着再由该路径选择装置4a依据使用者的指示，决定一起点与一终点，并寻找一条花费最少时间与距离，而能由起点到终点的导引路径。

该通信装置6a则是能够与一行控中心进行无线数据交换，因此能够提供驾驶人即时路况以及相关情报。故当导航软件装置5a接收到上述导引路径、目前所在位置及平面电子地图等相关数据后，就能够产生一结果图像并传送至该显示装置7a上加以显示，借此引导驾驶人。

除卫星导航系统外，另一经常使用的定位系统为惯性定位系统，该惯性定位系统设有一惯性测量单元，借该惯性测量单元测量载具的位置，提供驾驶人定位信息；然而，目前的卫星导航系统与惯性定位系统皆有缺点：

1、该卫星导航系统容易受地形影响，一旦卫星信号遭地形遮蔽，该卫星导航系统就无法提供定位的功能，丧失导航的功能。

2、该惯性定位系统虽然不会遭到地形影响而失灵，但该惯性定位系统会产生累积误差，使得定位的精准度愈差愈远，因此必须时常作修正。

如台湾专利申请号第93110021号“载具的整合定位系统与方法”的发明专利，公开了一种载具的整合定位系统与方法，其利用全球定位系统(GPS)提供初始的载具位置、速度大小与方向，以供惯性导航系统(INS)下一时刻的定位输出，而当全球定位系统再次定位后，便利用全球定位系统定位数据来校正惯性导航系统的定位输出，因此可修正惯性导航系统的累积误差。

可是上述专利却有以下缺点：虽然解决累积误差的问题，可是一旦碰到长时间接收不到GPS信号时，则该惯性导航系统将会无法进行比对，去订出修正的误差。

于是，本发明人有感上述缺点的可改善，提出一种合理且有效改善上述缺点的本发明。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种惯性导航系统地图回馈校正方法，借由电子地图数据库提供经纬度信息，来校正惯性导航系统的累积误差。

为了达成上述目的，本发明提供一种惯性导航系统地图回馈校正方法，其特征在于包括步骤：依据起点与终点，于一导航软件模块中利用一电子地图数据库的地图信息建立一路径规划点信息；借由一惯性感测单元，以在GPS信号接收模块收不到信号时提供一测量信息；该测量信息经一微控制处理单元(MCU)处理，产生出一惯性导航路径点信息；通过该导航软件模块提供该路径规划点信息上目前的经纬度信息；比较该惯性导航路径点信息与该路径规划点信息上目前的经纬度信息，产生出一修正值信息；以该修正值信息作为校正基准，校正之后的惯性导航路径点信息。

本发明具有以下有益效果：

1、借由该修正值信息校正下一次的惯性导航路径点信息，即时校正消除因该惯性感测单元的累积误差所导致的偏移。

2、无需借GPS信号进行修正误差的动作，仅利用电子地图数据库提供予导航软件模块地图信息所规划出的路径规划点经纬度信息即可进行校正。

3、即使长时间无法接收到GPS信号，只要借由该导航软件模块提供的路径规划点信息的经纬度信息，即可对该惯性导航路径点信息进行校正。

4、长时间无GPS信号仍可提供高信赖的行车导航信息。

5、利用电子地图的经纬度信息进行校正，增加该惯性感测单元的可信度。

6、驾驶人可享受到精准的道路导航，不再误判行进路线。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1是公知导航系统的结构示意图。

图2是本发明的惯性导航系统地图回馈校正方法的系统结构示意图。

图3是本发明的惯性导航系统地图回馈校正方法的步骤流程图。

图4是本发明的校正前的惯性导航路径点信息的示意图。

图5是本发明的校正后的惯性导航路径点信息的示意图。

并且，上述附图中的附图标记说明如下：

公知

1a输入装置

2a GPS接收装置

3a平面电子地图数据库

4a路径选择装置

5a导航软件装置

6a通信装置

7a显示装置

本发明

1微惯性处理子系统

11微控制处理单元

12惯性感测单元

13 GPS信号接收模块

2导航处理子系统

21导航软件模块

22电子地图数据库

具体实施方式

请参阅图2所示，图2显示出本发明的惯性导航系统地图回馈校正方法的系统结构，而该系统结构包括有：一微惯性处理子系统1与一导航处理子系统2，该微惯性处理子系统1与该导航处理子系统2彼此电连接。另外，该微惯性处理子系统1与该导航处理子系统2也可彼此以无线电连接的方式传送接收信息，亦即于该微惯性处理子系统1及该导航处理子系统2各设有发射单元及接收单元(图上未示)。

该微惯性处理子系统1具有一微控制处理单元1(MCU)、一惯性感测单元12与一GPS信号接收模块13，其中该微控制处理单元11电连接该惯性感测单元12与该GPS信号接收模块13，借该微控制处理单元11处理该惯性感测单元12与该GPS信号接收模块13所提供的数据。该惯性感测单元12用以测量车辆运动状态，并将所测量到的数据传送给该微控制处理单元11处理。

该GPS信号接收模块13用以接收GPS信号，借此将接收的GPS信号传送进入该微控制处理单元11处理。

该导航处理子系统2具有一导航软件模块21与一电子地图数据库22，其中该导航软件模块21电连接该微控制处理单元11与该电子地图数据库22之间，并且该导航软件模块21与该微控制处理单元11进行数据的双向沟通传输。

该电子地图数据库22为提供一经纬度信息的地图数据库，且该电子地图数据库22电连接该导航软件模块21，借此该电子地图数据库22传送经纬度信息至该导航软件模块21处理。

请参阅图3所示，依据上述系统结构，本发明提出一种惯性导航系统地图回馈校正方法，其步骤包括(请同时参阅图2)：

a依据起点与终点，于该导航软件模块21中依该电子地图数据库22的地图信息建立一路径规划点信息。

b在该GPS信号接收模块2接收不到任何GPS信号时，由该惯性感测单元12提供一测量信息，并且将该测量信息传送至该微控制处理单元11中整合处理，而得到一惯性导航路径点信息。

c借由该导航软件模块21提供该路径规划点信息上目前的经纬度信息。

d依据该路径规划点信息上目前的经纬度信息与该惯性导航路径点信息，经比较产生一修正值信息。

e借该修正值信息，以校正之后的惯性导航路径点信息。

f校正后的惯性导航路径点信息经处理产生一行车导航信息，借此驾驶人得到道路方向的导航。

为了帮助本领域技术人员明白并实施本发明，在此详细介绍说明本发明的方法细节。首先，驾驶人利用该电子地图数据库22的地图信息在该导航软件模块21中依据起点与终点去设定导航路径，建立该路径规划点信息，借由该路径规划点信息以进行车辆的导航，引导驾驶人到达目的地，其中车辆的导航借由该GPS信号接收模块13与该惯性感测单元12相互搭配共同完成的。

可是由于GPS信号易受地形的影响而被遮蔽，因此会使得该GPS信号接收模块13接收不到任何GPS信号；一旦GPS信号接收模块13无法运作时，于是借由该惯性感测单元12不间断地测量车辆运动状态，以产生该测量信息，而该测量信息再传送至该微控制处理单元11中处理，其中该惯性感测单元12可为一加速度计或一陀螺仪，亦或为该加速度计与该陀螺仪两装置的搭配，而本实施例中该惯性感测单元12为该加速度计与该陀螺仪，故该测量信息指由该加速度计所测量的车辆加速度测量值，与该陀螺仪所测量到的车辆转动角度测量值。

该微控制处理单元11接收该测量信息后，经整合处理，产生出该惯性导航路径点信息，其中该惯性导航路径点信息会受该测量信息影响，由于该惯性感测单元12会有累积误差，故连带使得该惯性感测单元12提供的测量信息受到累积误差影响，进而使该微控制处理单元11产生的惯性导航路径点信息持续偏移，远离正确的惯性导航路径点信息(如图4所示，图中A代表正确的惯性导航路径点信息，而图中B代表偏移的惯性导航路径点信息)。

为了消除该惯性感测单元12的累积误差所带来的影响，于是借由该导航软件模块21提供该路径规划点信息上目前的经纬度信息至该微控制处理单元11中处理，而该微控制处理单元11依据该惯性导航路径点信息与该路径规划点信息上目前的经纬度信息，进行比较而产生该修正值信息。

进一步，该微控制处理单元11以该修正值信息为校正基准，校正之后的惯性导航路径点信息，借此校正偏移的惯性导航路径点信息，使该惯性导航路径点信息与该路径规划点信息一致(如图5所示，图中C代表路径规划点信息，而图中D代表校正后的惯性导航路径点信息)。

校正完成后，该微控制处理单元11传送校正后的惯性导航路径点信息至该导航软件模块21中处理，而该导航软件模块21最后产生出该行车导航信息，借此提供驾驶人精确无偏移的道路方向导航。此外，该行车导航信息的产生也可于该微控制处理单元11中进行，即校正后的惯性导航路径点信息直接由该微控制处理单元11处理，产生出该行车导航信息。

另于本实施例中，该修正值信息的产生也可以于该导航软件模块21中进行，亦即该导航软件模块21中有该路径规划点信息上目前的经纬度信息，而该微控制处理单元11将该惯性导航路径点信息传送至该导航软件模块21中处理，于是该导航软件模块21依据该惯性导航路径点信息与该路径规划点信息上目前的经纬度信息，进行比较产生该修正值信息；然后，该导航软件模块21将该修正值信息传回至该微控制处理单元11中处理，而该微控制处理单元11再以该修正值信息为校正基准，校正之后的惯性导航路径点信息，借此校正偏移的惯性导航路径点信息，使该惯性导航路径点信息与该路径规划点信息一致。

因此，本发明的方法具有如下述的特点及功能：

1、利用电子地图数据库提供的经纬度信息进行校正，解决累积误差所造成的偏移，因此无需利用GPS信号进行误差修正的动作。

2、能即时修正消除因该惯性感测单元的累积误差所导致的偏移，反应速度快。

3、即使长时间无法接收到GPS信号，借由该导航软件模块提供的路径规划点的经纬度信息，也可对该惯性导航路径点信息进行校正。

4、受地形影响而长时间无GPS信号下，驾驶人依旧可享受到高信赖的行车导航信息。

5、不再有导航信息与实际道路不吻合的情形发生，驾驶人享受到精准的道路导航。

6、利用电子地图的经纬度信息进行校正，增加该惯性感测单元的可信度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内，合予陈明。

Claims (8)

1.一种惯性导航系统地图回馈校正方法，其特征在于，当一GPS信号接收模块收不到信号时，该校正方法通过一电子地图数据库提供的经纬度信息校正该惯性导航系统的累积误差，该校正方法的步骤包括：

依据起点与终点，于一导航软件模块中利用该电子地图数据库的地图信息建立一路径规划点信息，该电子地图数据库为提供经纬度信息的地图数据库；

借由一惯性感测单元，以在该GPS信号接收模块收不到信号时提供一测量信息；

该测量信息经一微控制处理单元处理，产生出一惯性导航路径点信息；

通过该导航软件模块提供该路径规划点信息上目前的经纬度信息；

比较该惯性导航路径点信息与该路径规划点信息上目前的经纬度信息，产生出一修正值信息；

以该修正值信息作为校正基准，校正之后的惯性导航路径点信息。

2.如权利要求1所述的惯性导航系统地图回馈校正方法，其特征在于该测量信息是由该惯性感测单元测量车辆运动状态所产生得到的。

3.如权利要求2所述的惯性导航系统地图回馈校正方法，其特征在于该惯性感测单元为一加速度计或一陀螺仪，或为该加速度计与该陀螺仪两装置的搭配。

4.如权利要求3所述的惯性导航系统地图回馈校正方法，其特征在于测量车辆运动状态是利用该加速度计与该陀螺仪去测量，而该测量信息指该加速度计所测量的车辆加速度测量值，与该陀螺仪所测量到的车辆转动角度测量值。

5.如权利要求1所述的惯性导航系统地图回馈校正方法，其特征在于该修正值信息的产生是由该微控制处理单元对该惯性导航路径点信息与该路径规划点信息上目前的经纬度信息进行比较处理而来的。

6.如权利要求1所述的惯性导航系统地图回馈校正方法，其特征在于该修正值信息的产生是由该导航软件模块对该惯性导航路径点信息与该路径规划点信息上目前的经纬度信息进行比较处理而来的。

7.如权利要求1所述的惯性导航系统地图回馈校正方法，其特征在于校正后的惯性导航路径点信息于该导航软件模块中处理，而产生出一行车导航信息，提供驾驶人道路方向的导航。

8.如权利要求1所述的惯性导航系统地图回馈校正方法，其特征在于校正后的惯性导航路径点信息于该微控制处理单元中处理，而产生出一行车导航信息，提供驾驶人道路方向的导航。

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