CN107014373A - 在定位时用来产生一地理方位的方法及定位系统 - Google Patents

在定位时用来产生一地理方位的方法及定位系统 Download PDF

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Abstract

一种在定位时用来产生一地理方位的方法，其特征在于，包含有下列步骤:依据一磁偏角数据库来估测一目前位置的一目前磁偏角资料，其中该磁偏角数据库储存有一磁性地图以及复数个磁偏角数据，该复数个磁偏角数据报括该磁性地图上每一格子点位置所对应一地磁北极与一地理北极之间的夹角；依据一陀螺仪的一角速度值以及一磁力计的一磁力值来产生一预期方位；以及依据该目前位置的该目前磁偏角资料以及该预期方位来产生该地理方位。本发明可依据地磁北极来产生地理方位并校正地理方位，并显示给用户知道，以提高定位的精确度与便利性。

Description

在定位时用来产生一地理方位的方法及定位系统
本申请是申请日为2013年01月11日、申请号为201310011893.5、发明名称为“在定位时用来产生一地理方位的方法、及使用该方法的定位系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明是关于一种方位的定位方法，且特别是一种在定位时用来产生一地理方位的方法及其定位系统。
背景技术
请参照图1，图1为显示地磁北极(magnetic north)的一磁性地图(magnetic map)的示意图。如图1所示，地磁北极会随着位置而改变，而磁偏角数据是指对应地磁北极与地理北极(geometric north)之间的夹角。举例来说，在位置101所对应的磁偏角数据为60度，在位置102所对应的磁偏角数据为45度，在位置103所对应的磁偏角数据为30度，在位置104所对应的磁偏角数据为10度。
地磁北极可经由一磁力计来提供。然而，对于一个使用者而言，他所需要的、想要知道的是地理北极，而不是地磁北极。须注意的是，地磁方位(magnetic heading)是指相对于地磁北极的方位，而地理方位(geometric heading)则是指相对于地理北极的方位。因此，如何依据地磁北极来产生地理方位或者校正地理方位，并解决现有技术所遇到的问题，实为此一领域的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种在定位时用来产生一地理方位的方法及使用该方法的定位系统，以提高定位的精确度。
根据上述目的与其他目的，本发明提供一种在定位时用来产生一地理方位的方法。该方法包含有下列步骤：依据一磁偏角数据库来估测一目前位置的一目前磁偏角资料，其中该磁偏角数据库储存有一磁性地图以及复数个磁偏角数据，该复数个磁偏角数据报括该磁性地图上每一格子点位置所对应一地磁北极与一地理北极之间的夹角；依据一陀螺仪的一角速度值以及一磁力计的一磁力值来产生一预期方位；以及依据该目前位置的该目前磁偏角资料以及该预期方位来产生该地理方位。
本发明另提供一种用来产生一地理方位的定位系统，包含有:一惯性传感器单元以及一处理器。该惯性传感器单元至少包含有用以提供一角速度值的一陀螺仪以及用以提供一磁力值的一磁力计。该处理器用来执行下列步骤：依据一磁偏角数据库来估测一目前位置的一目前磁偏角资料，其中该磁偏角数据库储存有一磁性地图以及复数个磁偏角数据，该复数个磁偏角数据报括该磁性地图上每一格子点位置所对应一地磁北极与一地理北极之间的夹角；依据该陀螺仪的该角速度值以及该磁力计的该磁力值来产生一预期方位；以及依据该目前位置的该目前磁偏角资料以及该预期方位来产生该地理方位。
本发明的优点在于可以再利用一加速度计、该磁力计、以及该目前位置的该目前磁偏角资料来更新该预期方位，如此一来，在定位上所产生的该地理方位可以更为精确。
为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图示，作详细说明如下。
附图说明
图1为显示地磁北极的一磁性地图的示意图。
图2为本发明一种用来产生一地理方位的定位系统的一实施例的功能方块图。
图3为说明本发明一动态贝式网络的一实施例的示意图。
图4为说明本发明如何产生一地理方位的一第一实施例的示意图。
图5为说明本发明如何产生一地理方位的一第二实施例的示意图。
图6为说明本发明如何产生一地理方位的一第三实施例的示意图。
图7为本发明在定位时用来产生一地理方位的方法的一操作范例的流程图。
图8为本发明在定位时用来产生一地理方位的方法的另一操作范例的流程图。
图9为本发明在定位时用来产生一地理方位的方法的另一操作范例的流程图。
具体实施方式
在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」系为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。
请参照图2，图2为本发明一种用来产生一地理方位的定位系统200的一实施例的功能方块图。如图2所示，定位系统200可包含(但不限定于)一内存210、一惯性传感器单元220以及一处理器230。于一实施例中，惯性传感器单元220可包含用以提供一角速度值的一陀螺仪221以及用以提供一磁力值的一磁力计222。于其他实施例中，惯性传感器单元220可另包含用来产生一加速度值的一计步器或一加速度计，或者上述三者/四者的组合，皆属于本发明所涵盖之范围。内存210用来储存一磁偏角数据库DB，其中磁偏角数据库DB储存有一磁性地图以及复数个磁偏角数据，该复数个磁偏角数据报括该磁性地图上每一格子点位置所对应一地磁北极与一地理北极之间的夹角。处理器230用来执行下列步骤：依据磁偏角数据库DB来估测一目前位置的一目前磁偏角资料；依据该陀螺仪221的角速度值以及磁力计222的磁力值来产生一预期方位；以及依据该目前位置的该目前磁偏角资料以及该预期方位来产生该地理方位。本领域的技术人员应可了解处理器230也可依据该陀螺仪221的角速度值、磁力计222的磁力值以及加速度计(未显示)到的加速度值并利用融合感测来产生该预期方位，因此相关描述便不再赘述。
请注意，上述的磁偏角数据库DB可以储存在一服务器之中也可以储存在一电子装置(例如：手机、平板计算机或者笔记本电脑)之中。本领域的技术人员都可以依据上述教导来轻易完成本发明的定位系统200，因此相关描述便不再赘述。
请参照图3，图3为说明本发明一动态贝式网络的一实施例的示意图。动态贝式网络为描述控制、状态、测量值以及时间的关系，其中Xt、ut、Zt分别代表在时间”t”的一个参数。同样地，Xt-1、ut-1、Zt-1分别代表在时间”t-1”的一个参数；而Xt+1、ut+1、Zt+1分别代表在时间”t+1”的一个参数。由图3可得知，可经由参数Xt-1跟ut来估测Xt；而参数Zt则可用来更新Xt。
请参照图4，图4为说明本发明如何产生一地理方位的一第一实施例的示意图。于本实施例中，参数Ht-1、Ht、Ht+1分别代表在时间”t-1”、时间”t”以及时间”t+1”的地理方位；Wt-1、Wt、Wt+1分别代表在时间”t-1”、时间”t”以及时间”t+1”由陀螺仪所量测到的角速度值；DEt-1、DEt、DEt+1分别代表在时间”t-1”、时间”t”以及时间”t+1”的位置上所对应的磁偏角数据；Pt-1、Pt、Pt+1分别代表在时间”t-1”、时间”t”以及时间”t+1”由计步器或加速度计所量测到的位置或者距离；DBt-1、DBt、DBt+1分别代表在时间”t-1”、时间”t”以及时间”t+1”的磁偏角数据库。请注意，计步器可包含加速度计。而上述的磁偏角数据库DB储存有一磁性地图以及复数个磁偏角数据，该复数个磁偏角数据报括该磁性地图上每一格子点位置所对应一地磁北极与一地理北极之间的夹角。
于一实施例中，图4所示的产生一地理方位的方法可包含下列步骤：依据磁偏角数据库DBt以及目前位置Pt来估测目前位置Pt的目前磁偏角资料DEt的步骤；依据一陀螺仪所量测到的角速度值Wt以及一先前地理方位Ht-1来产生一预期方位的步骤；以及利用磁力计的磁力值Mt以及目前位置Pt的目前磁偏角资料DEt来更新该预期方位，以产生地理方位Ht。
请同时参照图4跟图2。在另一实施例中，处理器230可依据磁偏角数据库DBt以及该目前位置Pt来估测目前位置Pt的目前磁偏角数据DEt，处理器230可依据磁力计来产生该磁力值Mt。此外，处理器230可依据陀螺仪所量测到的角速度值Wt跟先前地理方位Ht-1来产生目前地理方位Ht。之后，处理器230再依据Mt跟目前位置Pt的目前磁偏角资料DEt来更新目前地理方位Ht。
请同时参照图4跟图2。在另一实施例中，处理器230可依据磁偏角数据库DBt以及该目前位置Pt来估测目前位置Pt的目前磁偏角数据DEt，处理器230可依据磁力计来产生该磁力值Mt。之后，处理器230再依据Mt跟目前位置Pt的目前磁偏角资料DEt来更新目前地理方位Ht。
请同时参照图4跟图2。在另一实施例中，处理器230可依据磁偏角数据库DBt以及该目前位置Pt来估测目前位置Pt的目前磁偏角资料DEt，并依据目前位置Pt的目前磁偏角资料DEt来更新目前地理方位Ht。
请参照图5，图5为说明本发明如何产生一地理方位的一第二实施例的示意图。图5的实施例与图4的实施例很类似，两者的不同点在于：图5的实施例另显示可利用在时间点”t-1”的先前地理方位Ht-1来更新在时间点”t”的目前位置Pt；同样地，可利用在时间点”t”的地理方位Ht来更新在时间点”t+1”的位置Pt+1。
请参照图6，图6为说明本发明如何产生一地理方位的一第三实施例的示意图。图6的实施例与图4的实施例很类似。在图6中，Gt-1、Gt、Gt+1分别代表在时间”t-1”、时间”t”以及时间”t+1”的加速度值。值得注意的是，图6跟图4的实施例的不同点在于：图6的实施例另考虑到加速度值Gt。也就是说，图6的实施例另包括：利用加速度计(未显示)所测量到的加速度值Gt、该磁力计的磁力值Mt、以及目前位置Pt的目前磁偏角资料DEt来更新该预期方位，以产生地理方位Ht。
请注意，上述的实施例仅用来说明本发明，并非本发明的限制条件。本领域的技术人员应可了解在不违背本发明的精神下，处理器230的功能的各种变化皆是可行的，并属于本发明所涵盖的范围。举例来说，可将图4至图6的实施例任意安排或者组合来形成一个新的变化实施例。
请参照图7，图7为本发明在定位时用来产生一地理方位的方法的一操作范例的流程图，其包含(但不局限于)以下的步骤(请注意，假若可获得实质上相同的结果，则这些步骤并不一定要遵照图7所示的执行次序来执行)：
步骤S700：开始。
步骤S701：依据一磁偏角数据库来估测一目前位置的一目前磁偏角资料，其中该磁偏角数据库储存有一磁性地图以及复数个磁偏角数据，该复数个磁偏角数据报括该磁性地图上每一格子点位置所对应一地磁北极与一地理北极之间的夹角。
步骤S702：依据一陀螺仪的一角速度值以及一磁力计的一磁力值来产生一预期方位。
步骤S703：依据该目前位置的该目前磁偏角资料以及该预期方位来产生该地理方位。
本领域的技术人员应可结合图7所示之各步骤以及图2所示之各组件即可了解各组件如何运作，为简洁起见，故于此不再赘述。于一实施例中，步骤S701、S702、S703可由处理器230来执行。请注意，上述磁偏角数据库DB可储存在内存210中，而陀螺仪的角速度值以及磁力计的磁力值则可经由惯性传感器单元220来提供。
请参照图8，图8为本发明在定位时用来产生一地理方位的方法的另一操作范例的流程图，其包含(但不局限于)以下的步骤(请注意，假若可获得实质上相同的结果，则这些步骤并不一定要遵照图8所示的执行次序来执行)：
步骤S800：开始。
步骤S701：依据一磁偏角数据库来估测一目前位置的一目前磁偏角资料，其中该磁偏角数据库储存有一磁性地图以及复数个磁偏角数据，该复数个磁偏角数据报括该磁性地图上每一格子点位置所对应一地磁北极与一地理北极之间的夹角。
步骤S702：依据一陀螺仪的一角速度值以及一磁力计的一磁力值来产生一预期方位。
步骤S810：利用一加速度计、该磁力计、以及该目前位置的该目前磁偏角资料来更新该预期方位，以产生该地理方位。
本领域的技术人员应可结合图8所示之各步骤以及图2所示之各组件即可了解各组件如何运作，为简洁起见，故于此不再赘述。图8的流程图跟图7的流程图很类似，两者的不同点在于图8另包括步骤S810，而步骤S810可由处理器230来执行。请注意，加速度计可经由惯性传感器单元220来实现。
请参照图9，图9为本发明在定位时用来产生一地理方位的方法的另一操作范例的流程图，其包含(但不局限于)以下的步骤(请注意，假若可获得实质上相同的结果，则这些步骤并不一定要遵照图8所示的执行次序来执行)：
步骤S900：开始。
步骤S910：利用一计步器或一加速度计来产生该目前位置。
步骤S701：依据一磁偏角数据库来估测一目前位置的一目前磁偏角资料，其中该磁偏角数据库储存有一磁性地图以及复数个磁偏角数据，该复数个磁偏角数据报括该磁性地图上每一格子点位置所对应一地磁北极与一地理北极之间的夹角。
步骤S702：依据一陀螺仪的一角速度值以及一磁力计的一磁力值来产生一预期方位。
步骤S810：利用一加速度计、该磁力计、以及该目前位置的该目前磁偏角资料来更新该预期方位，以产生该地理方位。
本领域的技术人员应可结合图9所示之各步骤以及图2所示之各组件即可了解各组件如何运作，为简洁起见，故于此不再赘述。图9的流程图跟图8的流程图很类似，两者的不同点在于图9另包括步骤S910，而步骤S910可由惯性传感器单元220来实现。
以上所述的实施例仅用来说明本发明之技术特征，并非用来局限本发明之范畴。由上可知，本发明提供一种在定位时用来产生一地理方位的方法及其定位系统。透过本发明所提出的产生一地理方位的方法与定位系统，可轻易地将地理方位相对于地理北极的差异显示给用户知道，以提高定位的精确度与便利性。

Claims (14)

1.一种在定位时用来产生一地理方位(geometric heading)的方法，其特征在于，包含有下列步骤:
依据一磁偏角数据库来估测一目前位置的一目前磁偏角资料(declinationinformation)，其中该磁偏角数据库储存有一磁性地图(magnetic map)以及复数个磁偏角数据，该复数个磁偏角数据报括该磁性地图上每一格子点位置所对应一地磁北极(magnetic north)与一地理北极(geometric north)之间的夹角；
依据一陀螺仪的一角速度值以及一磁力计的一磁力值来产生一预期方位；以及
依据该目前位置的该目前磁偏角资料以及该预期方位来产生该地理方位。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依据一陀螺仪的一角速度值以及一磁力计的磁力值来产生一预期方位的步骤包含有：
依据一先前方位来产生该预期方位。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依据陀螺仪的角速度值、磁力计的磁力值以及一加速度计的加速度值并利用融合感测来产生该预期方位。
4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，该方法另包含有：
利用一加速度计、该磁力计、以及该目前位置的该目前磁偏角资料来更新该预期方位，以产生该地理方位。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法另包含有：
利用一先前方位以及一计步器或一加速度计来产生该目前位置。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依据陀螺仪的角速度值和一先前地理方位来产生目前方位，再依据磁力计的磁力值和该目前位置的该目前磁偏角资料来更新目前方位。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法另包含有：
将该磁偏角数据库储存于一内存中。
8.一种用来产生一地理方位的定位系统，其特征在于，包含有:
一惯性传感器单元，至少包含有用以提供一角速度值的一陀螺仪以及用以提供一磁力值的一磁力计；以及
一处理器，用来执行下列步骤：
依据一磁偏角数据库来估测一目前位置的一目前磁偏角资料，其中该磁偏角数据库储存有一磁性地图以及复数个磁偏角数据，该复数个磁偏角数据报括该磁性地图上每一格子点位置所对应一地磁北极与一地理北极之间的夹角；
依据该陀螺仪的该角速度值以及该磁力计的该磁力值来产生一预期方位；以及
依据该目前位置的该目前磁偏角资料以及该预期方位来产生该地理方位。
9.如权利要求8所述的定位系统，其特征在于，该处理器更用来：
依据一先前方位来产生该预期方位。
10.如权利要求8所述的定位系统，其特征在于，该处理器更用来：
依据陀螺仪的角速度值、磁力计的磁力值以及一加速度计的加速度值并利用融合感测来产生该预期方位。
11.如权利要求8或10所述的定位系统，其特征在于，该处理器更用来：
利用一加速度计、该磁力计、以及该目前位置的该目前磁偏角资料来更新该预期方位，以产生该地理方位。
12.如权利要求8所述的定位系统，其特征在于，该惯性传感器单元另包含有：
一计步器或一加速度计，用来产生该目前位置。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该处理器更用来：
依据陀螺仪的角速度值和一先前地理方位来产生目前方位，再依据磁力计的磁力值和该目前位置的该目前磁偏角资料来更新目前方位。
14.如权利要求8所述的定位系统，其特征在于，该定位系统另包含有：
一内存，用来储存该磁偏角数据库。
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