CN101949701A - 定位装置以及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供具备进行相对的位置变动的测量的自律导航用传感器的定位装置、其定位方法以及定位用程序。然后，在沿着移动路径(T1)的移动过程中，通过自律导航用传感器连续地进行位置变动的测量，并且当在移动路径(T1)的终端地点(B)给出了位置信息的情况下，从该终端地点(B)的位置信息中逆运算地减去通过自律导航用传感器连续测量到的位置变动的信息，由此计算从终端地点(B)到开始地点(A)的各地点的位置信息。

Description

定位装置以及定位方法

相关技术的交叉引用

本申请基于先前在2009年7月9日递交的日本专利申请No.2009-163393，并享受其优先权的好处；其全部内容被收容于本申请中，以资参考。 

技术领域

该发明涉及沿着移动路径求出各地点的位置信息的定位装置、侧位方法。 

背景技术

目前存在具备自律导航功能的定位装置。自律导航功能例如使用GPS(全球定位系统)等能够测定绝对位置的侧位单元，进行基准地点的定位，然后使用加速度传感器、方位传感器等自律导航用传感器测量移动方向、移动量，对基准地点的位置信息累积通过自律导航用传感器取得的位移信息，由此来计算移动路径上的各地点的位置信息。 

目前，提出了以下几个修正技术：在具备自律导航功能的定位装置中，在同时进行了基于自律导航功能的位置信息计算以及基于GPS的定位时，根据GPS的定位结果修正该地点的位置信息，或者根据GPS的定位结果修正自律导航用传感器的测量误差(例如，特开2008-232771公报、特开平11-230772公报)。 

在现有的定位装置中，在通过自律导航功能进行定位时，在没有通过某种单元由其他途径取得开始地点的位置信息的情况下，存在无法计算出移动中的各地点的位置信息的课题。 

不仅是在移动过程中实时地使用通过定位装置取得的位置信息，还用于在移动后确认过去的移动地点。因此，存在这样的要求：即便不实时地求出位置信息，也希望在事后取得过去通过的各地点的位置信息。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种即使没有取得开始地点的位置信息，也能够通过自律导航功能求出移动过程中的各地点的位置信息的定位装置、定位方法以 及程序。 

为了达成上述目的，本发明是一种定位装置，其具备：移动测量单元，其进行相对的位置变动的测量；以及通过位置计算控制单元，其在移动中连续进行所述移动测量单元的位置变动的测量，当在除了开始地点以外的移动路径上的任意的第一地点给出了该第一地点的位置信息时，根据该第一地点的位置信息和通过所述移动测量单元连续测量到的位置变动的信息，求出到达所述第一地点前通过的地点的位置信息。 

此外，本发明是测定方法，该测定方法使用进行相对的位置变动的测量的移动测量单元和可以测定当前位置的定位单元，求出移动路径上的位置信息，具备在移动中连续进行所述移动测量单元的位置变动的测量，当在除了开始地点以外的移动路径上的任意的第一地点通过所述定位单给出了该第一地点的位置信息时，根据该第一地点的位置信息和通过所述移动测量单元连续测量到的位置变动的信息，求出到达所述第一地点前通过的地点的位置信息的通过位置计算控制步骤。 

附图说明

图1是表示本发明实施方式的整个导航装置的方框图。 

图2是表示在移动履历数据存储部中存储的移动履历数据的一例的数据图，图2a存储修正前的位置数据，图2b存储修正后的位置数据。 

图3说明本实施方式的移动定位处理的处理内容，图3a说明根据临时开始地点的位置数据进行的自律导航定位的步骤，图3b表示在途中地点取得位置数据的GPS定位的步骤，图3c说明通过自律导航定位取得的位置数据的修正步骤。 

图4是表示由CPU执行的本实施方式的移动定位处理的控制顺序的流程图。 

图5是说明事后计算移动路径的位置数据的自动导航定位处理的其他方式的数据图。 

具体实施方式

以下根据附图说明本发明的实施方式。 

图1是表示作为本发明实施方式的定位装置的导航装置1全体的方框图。 

该实施方式的导航装置1是在移动过程中进行定位处理，记录移动路径上的各地点的位置数据的装置。该导航装置1如图1所示，具备：进行整个装置的控制的CPU(中央运算处理装置)10、对CPU10提供作业用存储空间的RAM11、存储了CPU10执行的控制程序和控制数据的ROM12、用于接收来自GPS(全球定位系统)卫星的发送数据的GPS接收天线13以及GPS接收部14、作为自律导航用传感器的三轴地磁传感器15以及三轴加速度传感器16、进行各种的信息显示和图像显示的显示部18、对各部供给动作电压的电源19、从外部输入操作指令的操作部26、根据自律导航用传感器(15、16)的测定数据，进行自律导航的定位运算的自律导航控制处理部20、进行通过自律导航控制处理部20取得的位置数据的修正运算的自律导航数据修正处理部21、储存有沿着移动路径的一连串的位置数据的移动履历数据存储部22等。 

GPS接收部14根据来自CPU10的动作指令，进行经由GPS接收天线13接收的信号的解调处理，将GPS卫星的各种发送数据发送给CPU10。CPU10根据该GPS卫星的发送数据，进行规定的定位运算，由此可以取得表示当前位置的位置数据。 

三轴地磁传感器15是检测地磁的方向的传感器，三轴加速度传感器16是分别检测三轴方向的加速度的传感器。 

自律导航控制处理部20用于辅助CPU10的运算处理，按照规定的采样周期经由CPU10输入三轴地磁传感器15和三轴加速度传感器16的测量数据，根据这些测量数据计算导航装置1的移动方向和移动量。并且，通过对从CPU10供给的基准地点的位置数据累积由上述计算出的移动方向以及移动量形成的矢量数据，由此求出移动地点的位置数据然后提供给CPU10。 

自律导航数据修正处理部21是用于修正CPU10的运算处理的运算装置。该自律导航数据修正处理部21进行根据在移动途中或移动结束的地点通过GPS定位给出的位置数据，把自律导航控制处理部20计算并存储在移动履历数据存储部22中的一个或多个临时位数数据修正为真正的位置数据的修正运算。将在后面详细叙述该修正运算的内容。 

图2表示数据表，该数据表表示在移动履历数据存储部22中存储的移动履历数据的一例。图2a存储修正前的位置数据，图2b存储修正后的位置数据。 

移动履历数据存储部22例如由RAM或非易失性存储器等构成，存储图2所示的移动履历数据。移动履历数据依次登录通过装置移动过程中的移动定位处理取得的位置数据。此外，在移动履历数据中，跟随一连串的位置数据，分别登录表示位置数据的取得顺序的索引[No.]、表示取得位置数据时的时刻的时刻数据、表示位置数据是否已修正的修正标志等。 

在ROM12中存储有兼用自律导航功能的位置测定以及利用GPS的位置测定，取得移动路径上的各地点的位置数据的移动定位处理的程序。该程序除了存储在ROM12中之外，例如还可以经由数据读取装置由CPU10进行读取，例如，还可以存储在光盘等可移动性存储介质、闪速存储器等非易失性存储器中。此外，还可以采用将载波作为介质，经由通信线路将这样的程序下载到导航装置1中的方式。 

然后，说明在以上结构的导航装置1中执行的移动定位处理。以下，把基于GPS卫星的发送数据的定位称为GPS定位，把自律导航功能的位置测定称为自律导航定位。 

图3说明移动定位处理的处理内容。图3a说明根据开始地点A的临时位置数据进行的自律导航定位的步骤，图3b说明在移动途中的地点B取得位置数据的GPS定位的步骤，图3c说明对通过自律导航定位取得的位置数据进行修正的步骤。 

在移动定位处理中，并用自律导航定位和GPS定位取得移动路径上的各地点的位置数据。例如，当在无法接收到GPS卫星的区域中行驶时，通过自律导航定位取得位置数据，当在能够接收到GPS卫星的电波的区域中行驶时，通过GPS定位取得位置数据。 

此外，在该实施方式的移动定位处理中，能够在开始自律导航定位时，即使在通过GPS定位无法取得开始地点的位置数据时，设定临时开始地点的位置数据进行自律导航定位，事后修正通过该自律导航定位计算出的临时位置数据，取得修正后的位置数据作为真正的位置数据。 

例如，如图3a所示，假设从移动定位处理的开始地点A到结束自律导航定位的地点B之前，例如在GPS卫星的电波无法到达区域中包含的开始地点A或轨迹T1的途中的地点，无法取得真正的位置数据。 

在该实施方式的移动定位处理中，在这样的情况下，首先关于开始自律导航定位的开始地点A，例如像图2a的第一(“No.1”)数据所示的那样，设定临时位置数据[X：0.0，Y：0.0](表示经度的X坐标的值为“0.0”，表示纬度的Y坐标的值为“0.0”)。 

然后，使用上述的临时位置数据“X：0.0，Y：0.0”，在移动过程中连续地进行自律导航定位，计算移动路径上的各地点的位置数据。例如，如图2a的第一～第N数据所示那样。对这些位置数据进行绘图，成为图3a的轨迹T1。这些位置数据是根据开始地点A的临时位置数据计算出的修正前的位置数据，在图2a的移动履历数据中，使修正标志全部为“0”。 

然后，在一连串的自律导航定位的途中，例如当到达能够接收到GPS卫星的电波的地点B时，能够进行GPS定位，由此自动地进行GPS定位。然后，如图3b所示，取得该地点B的真正的位置数据，由此，成为能够识别位于地图上的哪个地点的状态。 

并且，如果给出了真正的位置数据(例如“X：280.0，Y：180.0”)，则执行把在此前一阶段通过自律导航定位取得的图2a的临时位置数据修正为真正的位置数据的处理。在该修正处理中，首先，对于给出了真正的位置数据的地点B，计算从通过自律导航定位求出的临时的位置数据“X：-61.0，Y：39.0”(图2a的第N数据)，移动到通过GPS定位取得的真正的位置数据“X：280.0，Y：180.0”(图2b的第N数据)的位移量。例如，在该例子中，是在X方向“+341.0”，在Y方向“+141.0”的位移量。 

然后，对通过自律导航定位取得的未修正的全部的位置数据分别相加该位移量。然后，如果进行了相加，为了表示已修正，将修正标志更新为“1”。于是，把在图2a的移动履历数据中登录的临时的位置数据，如图2b的移动履历数据所示那样，修正为真正的位置数据。在地图上绘出该修正后的一连串的位置数，成为图3c的轨迹T1。根据CPU10的指令，执行自律导航数据修正处理。 

通过上述那样的修正处理，即使在自律导航定位的开始地点A无法取得位置数据，但在继续进行自律导航定位的同时，在该移动途中或者在移动结束的地点B之前通过GPS定位取得位置数据，由此能够事后取得从开始地点A 到地点B的位置数据。 

并且，在用户继续移动的情况下，进行GPS定位或自律导航定位，还继续取得此后的移动路径的位置数据。在此后的自律导航定位中，因为已经取得了开始自律导航定位的基准地点的位置数据，所以不需要上述那样的使用临时的位置数据的自律导航定位，例如，进行从前的自律导航定位。 

图4表示通过CPU10执行的移动定位处理的流程图。然后，根据该流程图详细说明上述的移动定位处理。 

例如在接通了导航装置1的电源，或者在经由操作部26进行了启动的操作输入时，开始移动定位处理。当开始了移动定位处理时，首先，CPU10对GPS接收部14发布命令，使其进行接收来自GPS卫星的发送数据的接收处理(步骤S1)。然后，判断是否存在GPS的电波(步骤S2)，如果存在电波，则为了进行GPS定位转移到步骤S9，如果没有电波，则为了进行自律导航定位转移到步骤S3。 

结果，在没有GPS的电波从而转移到步骤S3时，在该步骤中判断是否设定了自律导航定位的开始地点的位置数据。在此，例如在之前进行了GPS定位而开始地点的位置数据已知的情况下，将该位置数据设定为开始地点的位置数据，在持续重复地进行自律导航定位的情况下，在一连串的自律导航定位的最初的阶段，开始地点的位置数据已经设定完毕。因此，在这样的情况下，在步骤S3的判断中分支到“YES”一侧，转移到步骤S5。 

另一方面，在之前没有进行GPS定位，并且初始地执行自律导航定位的阶段，因为没有设定开始地点的位置数据，所以在步骤S3的判断处理中进入到“NO”一侧，设定临时的开始地点的位置数据。例如，将图2a的第一的位置数据“X：0.0，Y：0.0”设定为开始地点的位置数据。然后，转移到步骤S5。 

当转移到步骤S5时，首先，CPU10对自律导航控制处理部20发送三轴地磁传感器15的测量数据使其进行方位测量处理(步骤S5)，然后，对自律导航控制处理部20发送三轴加速度传感器16的测量数据使其进行移动方向和移动距离的测量处理(步骤S6)。并且，根据该测量到的移动方向以及移动距离，确定相对于移动履历数据的前段的位置数据的相对位置变动的数据(步骤 S7：位置计算单元)。然后，将该数据与移动履历数据的前端的位置数据进行相加，计算当前的位置数据，并将其存储在移动履历数据中。 

当在没有GPS电波的区域中进行导航装置1的移动时，重复执行上述S5～S8的处理，通过自律导航定位计算移动路径上的各地点的位置数据然后将其存储在移动履历数据中。当在自律导航定位的开始地点没有位置数据时，在步骤S4中设定临时的开始地点的位置数据，如图2a所示，作为移动路径上的各地点的位置数据，在移动履历数据中存储将修正标志设为“0”的临时的位置数据。 

另一方面，当在步骤S2的判断处理中，具有GPS的电波，且移动到“YES”一侧时，根据先前在步骤S1中接收到的GPS卫星的发送数据，进行GPS定位运算计算出表示当前位置的位置数据(步骤S9)。然后，将该位置数据存储在移动履历数据中(步骤S10)。在移动履历数据中，分别地存储自律导航定位的位置数据和GPS定位的位置数据。 

如果存储了GPS定位的位置数据，然后，判断在移动履历数据中是否存在修正前的位置数据，即修正表示为“0”的位置数据(步骤S11)。然后，如果没有则直接返回步骤S1，但如果存在修正前的位置数据，转移到“YES”一侧，对自律导航数据修正处理部21发布指令，进行使用临时的开始地点的位置数据求出的自律导航定位的位置数据的修正处理(步骤S12：位置数据修正单元)。该修正处理如同使用图2和图3上述说明的那样。然后，返回步骤S1。 

通过这样的移动定位处理，如果是能够进行GPS定位的区域，则重复进行步骤S1、S2、S9～S11的处理，由此，连续地进行GPS定位，在移动履历数据存储部22中积蓄移动路径上的各地点的位置数据。另一方面，如果是无法进行GPS定位的区域，在重复进行步骤S1～S3，S5～S8的处理，由此连续地进行自律导航定位，在移动履历数据存储部22中积蓄移动路径上的各地点的位置数据。 

此外，当在自律导航定位的开始地点未能取得位置数据时，在步骤S4中设定临时的位置数据，然后通过后续的自律导航定位持续地取得临时的位置数据。然后，在能够进行GPS定位时，在步骤S12中修正这些临时的位置数据， 取得真正的位置数据。 

(变形例) 

图5表示数据表，该数据表用于说明在没有取得开始地点的位置数据的状态下执行的自律导航定位的其他方式。 

在上述实施方式中，当在没有取得开始地点的位置数据的状态下执行自律导航定位时，给出开始地点的临时的位置数据执行自律导航定位，但是在如下所示的方式中，同样地进行自律导航定位，事后能够计算该路径的位置数据。 

即，首先当在自律导航定位的开始地点A(参照图3)没有取得位置数据时，如图5a所示，在RAM11或省略图示的存储装置中作成位移数据库(变动信息存储单元)，在该位移数据库中存储通过自律导航控制处理部20计算出的位移数据。上述的位移数据是表示在移动路径上求出位置数据的连续的两个地点之间的相对的位置变动的数据，例如，图5a的第N的位移数据“X：0.2，Y：0.2”表示从第N-1的地点向第N的地点在东西方向上移动了“0.2”的距离，在南北方向上移动了“0.2”的距离。 

然后，如果在自律导航定位的移动途中的地点B(参照图3)通过GPS定位取得了位置数据(例如，位置数据“X：280.0，Y：180.0”)，则使用该位置数据和图5a的位移数据库，通过通常的自律导航定位的运算模式以及逆运算的运算处理求出过去通过的各地点的位置数据。 

即，首先，如图5b的移动履历数据的第N的位置数据所示那样，原样不变地代入GPS定位的位置数据来求出地点B的位置数据。然后，如图5a的第N的位移数据以及图5b的第N以及第N-1的位置数据所示那样，从第N的位置数据减去第N的位移数据，作为第N-1的位置数据求出该结果。直到第一位置数据为止，反复进行这样的减法处理。 

通过这样的处理，如图5b所示，能够事后求出在没有开始地点A的位置数据的情况下，进行了自律导航定位的移动路径的各地点的位置数据。 

如上所述，根据该实施方式的导航装置1、该定位方法以及移动定位处理的程序，在移动过程中，通过自律导航用传感器(15、16)进行移动方向和移动量的测量，在该移动途中或移动结束的地点取得位置数据，由此能够在事后求出以前通过的各地点的位置数据。因此，即使无法取得移动开始地点的位置 数据，如果能够在移动途中或移动结束的地点取得位置数据，则能够得到可以取得移动路径上的各地点的位置数据的效果。 

因为能够在事后取得移动路径的位置数据，所以例如能够在移动后确认移动路径，或者能够在与数字照相机进行组合，与拍摄到的图像数据相匹配地存储通过数字照相机进行了拍摄的地点的位置数据的功能等中，有效地使用该位置数据。 

此外，因为在该实施方式的导航装置1中具备能够进行GPS定位的定位单元，所以，例如在GPS电波无法到达的室内在移动过程中连续地进行自律导航定位，然后在屋外进行GPS定位，由此能够事后求出室内的移动路径的各地点的位置数据。 

此外，根据该实施方式的导航装置1、该定位方法以及移动定位处理的程序，在开始地点赋予临时的位置数据进行自律导航定位，在移动途中或者在移动结束的地点赋予了位置数据的情况下，使通过自律导航定位求出的全部的临时的位置数据进行位移，修正为真正的位置数据，所以可以减小该修正处理所需要的存储容量，此外，还能够减小该处理所花费的运算处理的负荷。 

此外，根据上述的变形例的自律导航定位的方式，在自律导航定位时存储位移数据，之后当在移动途中或移动结束的地点给出了位置数据时，从移动路径的结束端开始向起始端进行逆运算来求出位置数据，所以，例如与存储全部的自律导航用传感器(15、16)的检测输出的采样数据，使用这些采样数据求出过去的移动地点的位置数据的方式相比，可以减小处理所需要的存储容量，此外，还可以减小该处理所花费的运算处理的负荷。 

本发明并不限于上述的实施方式，可以进行各种变更。例如，在上述实施方式中，表示了通过自律导航控制处理部20和自律导航数据修正处理部21执行自律导航定位的运算和位置数据的修正处理的例子，但还可以通过CPU10的软件处理来实现这些运算。 

此外，在上述实施方式中，作为定位单元，例示了使用GPS进行定位的结构，但是，例如还可以使用通过与移动电话的基站的通信进行定位的结构、使用RFID(Radio Frequency Identification)等从外部接收或者输入位置信息，由此来确定当前位置的结构等其他各种结构。 

此外，作为进行相对的位置变动的测量的移动测量单元，例示了三轴地磁传感器和三轴加速度传感器，但如果装置的天地的方向恒定，则可以使用二轴的方位传感器或二轴的加速度传感器。此外，为了求出方位，可以应用陀螺仪等。并且，还可以使用车轮速度传感器求出移动速度。此外，在上述实施方式中，把通过移动定位处理求出的位置数据作为二维的位置数据，但还可以包含高度方向的位置数据。 

此外，在上述实施方式中，仅在开始进行移动定位处理时无法进行GPS定位的情况下，执行在事后求出位置数据的自律导航定位的处理，但是例如可以采用在能够接收到GPS电波的区域中，间歇地进行GPS定位，在该GPS定位的期间通过自律导航定位求出位置数据的结构，并且，还可以把在该GPS定位的期间执行的自律导航定位作为事后求出位置数据的方式。 

此外，在上述实施方式中，表示了在本发明中应用便携式的导航装置1的例子，但还可以将本发明使用在安装在移动体上的定位装置。此外，可以在不超出本发明的主旨的范围内，适当地变更在实施方式中具体表示出的细节等。 

Claims (7)

1.一种定位装置，其特征在于，

具备：

移动测量单元(15、16)，其进行相对的位置变动的测量；以及

通过位置计算控制单元(10、20、21)，其使在移动过程中由所述移动测量单元所进行的位置变动的测量连续进行，当在除开始地点以外的移动路径上的任意的第一地点给出了该第一地点的位置信息时，根据该第一地点的位置信息和通过所述移动测量单元连续测量到的位置变动的信息，求出在到达所述第一地点前通过的地点的位置信息。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，

还具备可以测定当前位置的定位单元(13、14)，

通过所述定位单元的测定，给出了所述第一地点的位置信息。

3.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，

还具备位置计算单元(20)，其通过将通过所述移动测量单元所测量到的位置变动的信息与开始地点的位置信息进行累加，计算移动路径上的各地点的位置信息，

所述通过位置计算控制单元(10)具备：

临时位置数据计算控制单元(10)，其将临时的开始地点的位置信息给予所述位置计算单元，使所述位置计算单元计算移动路径上的各地点的临时的位置信息；

位置数据存储单元(22)，其存储通过该临时位置数据计算控制单元所得到的所述各地点的临时的位置信息；以及

位置数据修正单元(10)，其在所述第一地点的位置信息已给出的情况下，移动在所述位置数据存储单元中存储的所述各地点的临时的位置信息，以使在所述第一地点通过所述位置计算单元计算出的位置信息与所给出的所述第一地点的位置信息相同。

4.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，

所述通过位置计算控制单元具有：

变动信息存储单元(11)，其存储在移动过程中由所述移动测量单元(15、16)测量到的位置变动的信息；

通过位置计算单元(10)，其在所述第一地点的位置信息已给出的情况下，通过从该给出的位置信息中依次减去在所述变动信息存储单元中存储的位置变动的信息，求出在到达所述第一地点前通过的各地点的位置信息。

5.一种定位方法，其使用进行相对的位置变动的测量的移动测量单元(15、16)和可以测定当前位置的定位单元(13、14)，求出移动路径上的位置信息，所述定位方法的特征在于，

具备通过位置计算控制步骤，在该步骤中，使在移动过程中由所述移动测量单元所进行的位置变动的测量连续进行，当在除开始地点以外的移动路径上的任意的第一地点通过所述定位单元给出了该第一地点的位置信息时，根据该第一地点的位置信息和通过所述移动测量单元连续测量到的位置变动的信息，求出到达所述第一地点前通过的地点的位置信息。

6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，

具备位置计算步骤，在该步骤中，通过将通过所述移动测量单元(15、16)测量到的位置变动的信息与开始地点的位置信息进行累加，计算移动路径上的各地点的位置信息，

所述通过位置计算控制步骤具备下述步骤：

临时位置数据计算控制步骤，在该步骤中，将临时的开始地点的位置信息转交给所述位置计算步骤，使在所述位置计算步骤中计算移动路径上的各地点的临时的位置信息；

位置数据存储步骤，在该步骤中，存储通过该临时位置数据计算控制步骤所得到的所述各地点的临时的位置信息；以及

位置数据修正步骤，在该步骤中，在所述第一地点的位置信息已给出的情况下，移动在所述位置数据存储步骤中存储的所述各地点的临时的位置信息，以使在所述第一地点通过所述位置计算步骤计算出的位置信息与所给出的所述第一地点的位置信息相同。

7.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，

所述通过位置计算控制步骤具有下述步骤：

变动信息存储步骤，在该步骤中，在存储单元(11)中存储在移动过程中由所述移动测量单元(15、16)测量到的位置变动的信息；

通过位置计算步骤，在该步骤中，在所述第一地点的位置信息已给出的情况下，通过从该给出的位置信息中依次减去在所述变动信息存储步骤中存储的位置变动的信息，求出在到达所述第一地点前通过的各地点的位置信息。

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