CN1090314C - 移动检测装置 - Google Patents

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Abstract

提出了一种利用GPS信号，不需要对移动物体进行一个特别改动，而能精确测量一个移动物体，如一个车辆的位置，速度和方位的移动检测装置。为实现它，在一个算术控制部分3，特别在一个速度算术处理部分41，一个方位算术处理部分42和一个位置的算术处理部分43，当可以正常接收GPS信号时，基于GPS信号的绝对速度等和基于一个内置传感器5的相对速度等之间关系的数据可以得出，当不能得到GPS信号时，关于移动物体实际速度和方位的数据，可利用前述涉及关系的数据和相对速度等得出。

Description

移动检测装置
本发明涉及一种导航技术，用于从GPS(全球定位系统)卫星接收电波信号，来检测如一个车辆或一个人等一个移动物体的一个位置和一个前进方向，本发明尤其涉及一种移动检测装置，可以在难以接收GPS卫星电波的一个地方，例如在一个隧道中，在高层建筑中或一个高架铁路下面执行高精度自动导航。
人们知道，一个移动检测装置将检测一个移动物体的一个移动量的一个移动量传感器，与从GPS卫星接收到的GPS信号结合起来，来实时检测该移动物体的当前位置和速度，并显示它们。该类型的移动检测装置，在汽车导航系统中可用作位置及类似数据的一个传感器单元。常规的用于汽车导航系统中的移动检测装置，包括例如一个GPS天线和一个GPS接收器，用于从GPS卫星接收GPS信号，一个作为移动量传感器例子的一个车胎的一个转动检测器，和一个算术单元，用于基于GPS接收器发送的GPS信号，计算一个车辆的绝对位置，绝对速度和绝对方位，并基于转动检测器测量的车胎转速计算该车辆的相对速度及行驶距离，同时基于计算结果修正绝对位置等。汽车导航系统预存地图数据并将算术单元的计算结果数据叠加显示在地图上。
在这种结构的移动检测装置中，因为车辆的绝对位置等可基于GPS信号得出，并且车辆的速度和行驶距离可从转动检测器测量的转速得出，这样有利于比仅使用GPS或转动检测器的情形更精确地检测该车辆的移动数据。
然而在常规移动检测装置中，因为仅有移动量传感器可以在不能接收GPS信号的一个地方工作，例如在建筑物中，在一个隧道中或在一个森林中，这样移动数据的精度相对较低。并且在汽车导航系统情形中，如果车辆行驶中车胎停转或是移动量传感器在与车胎的一个接触部分停止工作，移动量传感器的测量结果就与实际移动数据不同。而且一个用户可能识别不出这种情况的发生。这样出现移动检测装置操作可靠性降低的情况。
同时，在汽车导航系统中使用移动检测装置时，用于作为移动量传感器的转动检测器中信号的标准，没有用作所有车辆的标准。例如当车胎形状，大小或安装位置不同时，就在测量结果中产生一个差别。这样就存在一个问题，即在安装系统时关键在于调整车辆以满足转动检测器的信号标准。或者对每个车辆调整转动检测器，这样系统安装费用不能降低。
为完成上述目的，本发明提供了一种移动检测装置。它包括GPS算术装置，用于基于GPS信号产生第一移动数据，第一移动数据包括一个移动物体的一个绝对位置，一个绝对速度和一个绝对方位的变元；一个内置传感器，用于检测该移动物体的一个行驶方向上产生的一个加速度，以及相对于行驶方向具有一个固定倾角的一个轴所产生的一个角速度；从内置传感器测量的加速度和角速度产生第二移动数据的装置，第二移动数据包括该移动物体的一个相对位置，一个相对速度和一个相对方位的变元；算术控制装置，用于基于交互数据修正第一和第二移动数据，并通过计算产生该移动物体的实际移动数据，包括一个实际位置，一个实际速度和一个实际方位。
算术控制装置，如可在正常接收GPS信号时保持所产生的计算结果数据，并在不能接收GPS信号时，利用保持的计算结果数据得出移动物体的实际移动数据。算术控制装置包括离心力修正装置，用于修正相对于基于实际速度和角度速度的实际速度的一个离心力所产生的一个影响，以及修正装置，用于分别从绝对速度和相对速度的一个差别，及绝对方位和相对方位的一个差别中，得出源于内置传感器漂移的误差，并基于得出的误差分别修正相对速度和相对方位。
特别地，算术控制装置包括一个速度算术处理部分，一个方位算术处理部分和一个位置算术处理部分。
(1)速度算术处理部分包括下列部分：
(1-1)用于从通过对绝对速度和相对速度的一个滤波器组合得到的一个组合速度的一个变化得出一个第一移动加速度的装置；
(1-2)用于通过从加速度数据中减去第一移动加速度得出一个第一重力加速度的装置；
(1-3)用于转换通过将角速度数据量到一个第二重力加速度中转换的角度数据的装置；
(1-4)用于基于一个参考倾角将通过第一和第二重力加速度的一个滤波器组合得到的一个第三重力加速度，转换成一个第四重力加速度的装置；
(1-5)用于得出第一和第四重力加速度之间的一个误差的装置；和
(1-6)用于根据该误差修正第二重力加速度，通过修正后从加速度数据中，减去一个重力加速度，得出一个第二移动加速度，并通过积分第二移动加速度得出一个实际速度的装置。
绝对速度和相对速度的滤波器组合，及第一和第二重力加速度的滤波器组合，在通过不同带宽的两种滤波器后，各自具有一个数值组合的形式。
(2)方位算术处理部分包括下列部分：
(2-1)用于通过绝对方位和相对方位每单位时间的一个变化的一个滤波器组合，得出一个组合的相对方位的装置；和
(2-2)用于选择输出通过将基于后续更新的绝对方位和相对方位得到的组合相对方位，累加至绝对方位得到的一个第一实际方位，和通过累加相对方位和第一实际方位得到的一个第二实际方位的装置。
绝对方位和相对方位每单位时间变化的滤波器组合，在通过两种不同带宽的滤波器后，具有数值组合的形式。
(3)位置算术处理部分包括下列部分：
(3-1)用于通过积分实际速度而得出一个移动距离，和基于移动距离和实际方位得出一个经度变化值和一个纬度变化值的装置；和
(3-2)用于通过利用经度变化值和纬度变化值在无更新期间，修正后续更新的绝对位置而得出实际位置的装置。
如上述安装算术控制装置，就能正确得到移动物体的位置，速度和方位等数据，而与移动物体的一个种类或一个移动条件无关，例如与是否在不能接收GPS信号的地方移动无关。
图1显示本发明的一个移动检测装置的一个结构例。
图2是一个速度算术处理部分的一个功能框图。
图3是一个方位算术处理部分的一个功能框图。
图4是一个位置算述处理部分的一个功能框图。
图5显示三个正交轴方向之间的一个关系和一个移动物体的一个前进方向。
图6(a)和(b)是显示加速度数据中得到的一个移动加速度和一个重力加速度之间一个关系的例图。
图7是考虑GPS信号的一个影响，产生一个正确移动加速度的一个处理的一个例图。
图8是显示组合两种重力加速度的一个处理的一个例图。
图9是显示在一个参考轴的一个方向上一个误差的一个计算处理的一个例图。
图10是当不能获得GPS信号时，计算实际速度的一个处理的一个例图。
图11是根据本发明的一个实施例的一个移动检测装置的一个使用状态例图。
图12是根据该实施例的移动检测装置的一个结构图。
图13是根据该实施例的一个内置传感器的一个结构例的内视图。
图14是该实施例中一个算术控制部分的一个功能框图。
图15说明了该实施例中绝对位置一个计算处理。
图16说明了该实施例中绝对方位的一个计算处理。
图17说明了该实施例中一个修正处理。
图1是显示本发明的一个移动检测装置的一个实施例的一个结构图。
移动检测装置包括一个GPS接收器2，用于将在一个GPS天线1上接收到的GPS信号，转换成串行数字数据，如以经度和纬度形式的位置数据，和代表绝对速度和绝对方位的可用于自动导航的数据，并将它们输出；一个算术控制部分了，一个内置传感器5，一个通过连续输入执行备份的备份存储器6，和一个数据输出部分7。
算术控制部分3包括一个数字接收部分31，用于从GPS接收器2接收串行数据，以将它们转换为并行数据，包括一个模拟接收部分32，用于从内置传感器5接收模拟数据，包括一个模拟/数字转换部分(A/D数据部分)33，且于将模拟数据转换成数字数据，包括一个噪声消除部分34，用于消除数字数据中的噪声成分，还包括一个算术处理部分4，用于计算一个移动物体的实际速度，实际方位和实际位置。数字接收部分31包括一个GPS监视部分31a，用于通过判断GPS信号一个状态信号的有无和GPS信号更新的有无来确定是否能正常接收GPS信号。GPS监视部分31a的监视结果送到算术处理部分4。
内置传感器5测量参照相对移动物体所设置的三维轴(x-，y-，z-轴)产生的加速度和角速度，例如内置传感器5包括三个加速计51a～51c，三个角速度计52a～52c，和一个用于放大此处测量结果的放大器53。最好将这些仪器安置在彼此严格正交的三个轴上。然而如果三轴不是彼此严格正交或彼此斜交的三轴相对该移动物体放置，可利用适当参数修正测量值。另外因为测量该移动物体的一个前进方向上产生的加速度和对于相对前进方向有一个固定偏角的轴产生的角速度已经足够，所以需要至少一个加速计和至少两个角速度计。
被放大器53放大的测量结果，经由模拟接收部分53传送给A/D转换部分33，以转换为适于算术处理部分4中算术处理的数字信号。同时其中的噪声成分通过噪声消除部分34消除，结果数字信号存贮在备份存储器6中，可以顺序更新。
算术控制部分3中的算术处理部分4是一种可编程数字处理器，用于在指定时间读出存储在备份存储器6中的数据，以计算关于该移动物体的实际速度，实际方位和实际位置的数据，接着适当地将算术处理结果存贮在备份存储器6中。
为方便起见，速度的计算由一个具有图2所示一种结构的速度算术处理部分41执行，方位的计算由一个具有图3所示一种结构的方位算术处理部分42执行，位置的计算由一个具有图4所示一种结构的位置算术处理部分43执行。数据输出部分18输出算术控制部分3的输出数据给一个显示单元或一个后续处理部分。
下面将详细描述移动检测装置中，产生该移动物体的实际速度，实际方位和实示位置的各部分的操作，其中假设，如图5所示，该移动物体的一个前进方向是在X-轴上，在包含该移动物体前进方向的平面中，垂直于该物体前进方向的一个方向设为Y-轴，并且垂直于X-轴和Y轴所定义平面的一个方向设为Z-轴。
(1)移动物体的实际速度
当移动物体沿一定方向前进时，如图6(a)和(b)所示，加速计51a～51c所测量的加速数据，包括一个由移动物体由姿态角(相对参照轴的偏角)产生的重力加速度g(＝A/sinθ)，和移动方向上该移动物体的实际速度产生的一个移动加速度EX(＝B/cosθ)。相应地，加速度数据显示了图6(a)所示加速度数据A(＝g·sinθ)和图6(b)所示加速度数据B(＝EX·cosθ)的一个组合值。在这种情况中，移动物体沿X-轴的速度可通过从作为加速计51a～51c输出数据的加速度数据(A+B)中，仅提取移动加速度EX而得到。作为角速度计输出数据的角速度数据，主要用于产生一个偏角θ，用于排除重力加速度。
下面参照图2描述根据这一原则的速度算术处理部分41的一个操作。为方便起见，仅对X-轴作一个说明，而且可以类似地应用于Y-或Z-轴。
首先，当能正常接收GPS信号时，产生一个误差ε。
假定前进方向(X-轴方向)上，基于GPS信号产生的绝对速度设为VGX，X-轴方向上加速计51a测量的加速度数据设为AX，角速度计52b测量的，相对Y-轴的角速度数据设为q，X-轴相对于水平面的偏角设为θ。
如图7所示，在为与GPS信号(S101)进行一个相位匹配而确定的一个给定延迟时间结束时，速度算术处理部分41第一次读出存贮在备份存储器6中的加速度数据AX，产生一个X-轴相对于水平方向(S102)的偏角θ。接着产生高频(短周期)的一个重力加速度B。偏角θ可通过在积分电路41a上每周期Δt，相对Y-轴的角度速q作定积分而得出。重力加速度β可通过在一个正弦函数电路41b计算偏角θ而得出(地球重力加速度g设为1)。然后，通过加速度数据AX和前述偏角θ(S103)可得出X-轴方向上的一个移动加速度。移动加速度EX可通过计算从图6(a)和(b)所看到的下列方程式(1)而得出：
EX＝(AX-sinθ)×1/cosθ       …(1)
速度算术处理部分41，通过一个复合滤波器41d，将一个通过每单位周期Δt，在一个积分电路41c上对移动加速度EX作定积分而得到的相对速度VX，和一个基于GPS信号(S104和S105)得到的绝对速度VGX组合起来。特别是，从GPS信号中得到的绝对速度VGX每单位时间，如每秒作更新，这样由相对速度VX补充，直到下一次更新。绝对速度VGX和相对速度VX分别通过一个低通滤波器和一个高通滤波器，组合起来产生组合速度，这样绝对速度VGX用于低频成分(长周期)的速度改变，而相对速度VX用于高频成分(短周期)的速度改变。这样产生的组合速度对前述周期Δt微分，考虑到GPS(S106)，产生一个修正移动加速度EGX。
下面如图8所示，通过在一个减法器41f(S210)中，从加速数据AX中减去移动加速度EGX，来得到一个低频(长周期)重力加速度α，同时得到前述高频(短周期)重力加速度β(S202)。这样两个重力加速度α和β通过一个复合滤波器41g组合起来，以产生一个相对X-轴的组合重力加速度ax(S203)。组合重力加速度ax的转换，例如，转换到欧拉坐标系统，在一个姿态角转换部分41h中执行，以产生一个姿态角，即X-轴相对于参考轴的一个偏角(这里用θx给出)。
接着，如图9所示，前述偏角θx被输入给一个正弦函数电路41i，以产生一个重力加速度βx(S301)，该重力加速度βx和前述重力加速度α被输入一个减法器41j，以产生它们之间的一个差值。然后该差值作为一个误差ε(＝α-βx)存入备份存储器6(S302)。前述误差的产生也可类似地在Y-或Z-轴方向上执行。
现在参照图10，描述不能得到GPS信号时计算实际速度的一个方法。尽管只对计算X轴方向上实际速度的一个方法作出说明，它也可类似地运用到Y-或Z-轴的实际速度上。
速度算术处理部分41在前述时刻，从备份存储器6中，读出内置传感器5测量的、相对于Y-轴的角速度数据q(S401)，通过在一个积分电路41k积分角速度数据q，得到X-轴相对于水平方向的一个偏角θ(S402)。接着该偏角θ传送给一个正弦函数电路41l，以转换为一个重力加速度β＝sinθ(S403)。然后，通过一个加法器41m和一个减法器41n，从X-轴方向的加速度数据AX，减去重力加速度β和前述误差ε，得出X-轴方向上的一个移动加速度EXoff(S404)，进一步，通过在一个积分电路410，积分移动加速度EXoff，得到一个实际速度Vm(S405)。
另外，在能正常接收GPS信号时，应利用在GPS接收器2得到的绝对速度VGX作为实际速度Vm或通过积分前述修正移动加速度EGX得出实际速度Vm。在图2中，采用前者。
当不能正常接收GPS信号时，输出数据切换到积分电路410。这一切换基于数字接收部分31中GPS监视部分31a的监视结果而执行。
(2)移动物体的方位
下面参照图3描述方位算术处理部分42的一个操作。
当能正常接收GPS信号时，方位算术处理部分42，在一个变化检测部分42a，每单位时间检测绝对方位ψG(相对地轴的角度)的一个变化成分，该值基于GPS信号得出。当GPS信号能收到时，该绝对方法ψG每单位时间，如每秒，得到更新。另外，作为相对上一周期的一个变化的一个方位角ψI，基于内置传感器5测量的加速度数据和角速度数据得出。假定考虑到绝对方位角ψG，第n个得出的当前绝对方位由ψG(n)表示，上一个绝对方位为ψG(n-1)，两者之差为ΔψG＝ψG(n)-ψG(n-1)。ΔψG和ψI通过一个复合滤波器42b组合，这样低频(长周期)代表ΔψG，高频(短周期)代表ψI，以产生一个相对方位ψ。相对方位ψ在相加器41c叠加到当前绝对方位ψG，这样输出一个下式(2)给出的实际方位ψm：
ψm＝ψG(n)+ψ             …(2)
另外，当不能接收GPS信号时，方位算术处理部分42输出下式(3)给定的一个实际方位ψm：
ψm＝ψm+ψI               …(3)
特别地，通过将后续更新的相对方位ψI叠加到上次实际方位ψm，得出当前实际方位ψm。
(3)移动物体的位置
下面参照图4描述位置算术处理部分43的一个操作。
当能正常接收GPS信号时，位置算术处理部分43通过在一个积分电路43a，每周期Δt积分前述实际速度ψm得出一个移动距离D，并将移动距离D和前述方位ψm输入给一个正弦函数电路43b和一个余弦函数电路43c。另外，GPS信号中的位置数据，包括一个纬度LOG和一个经度LAT，每单位时间(一秒)更新，它们被分别输入给一个纬度修正部分43d和一个经度修正部分43e。直到下次更新，纬度修正部分43d和经度修正部分43e基于方位ψm和移动距离D，执行修正操作。特别地，设地球半径为R，利用上一纬度LOG(n-1)和上一经度LAT(n-1)，通过下式(4)得出当前纬度LOG(n)和当前经度LAT(n)：LOG(n)＝LOG(n-1)+(D×cosψm)×1/{2πR×cos(LOG(n-1))}
                                                  (4)LAT(n)＝LAT(n-1)+(D×sinψm)×1/{2πR×cos(LOG(n-1))}
另外，即使不能正常接收GPS信号，移动距离D和方位ψm也可以由前述方式得出，这样可从上一纬度和经度得出当前纬度LON(n)和经度LAT(n)。得出的经度和纬度顺序存贮在备份存储器6中。
如上所述，根据该实施例，可在任何时间从备份存储器6中，得到该移动物体的速度Vm，位置L0Gn，LATn和方位ψm等数据。此外，按照这一目的，可从这些数据中任意选取所需数据。另外，即使在掉电情况下，备在存储器6可读出和利用上次数据。
为更详细说明本发明的移动检测装置，下面显示一个例子，其中移动检测装置，如常规装置一样，用于汽车导航系统中，它能得出车辆速度数据和方位数据，并将本车辆的够动数据显图示出来。
图11是一个例图，显示车辆中移动检测装置的一个安装状态。该实施例中的移动检测装置包括一个GPS天线1，一个GPS接收器2，一个算术控制部分30和一个内置传感器50。在算术控制部分30得出的速度数据和方位数据输出给一个汽车导航系统60，该系统安装在，例如司机座上。
GPS天线1接收GPS信号，它包括来自GPS卫星(未示出)的固定轨道信号和信号发射时间信号。接收到的GPS信号通过一个天线电缆传送到GPS接收器2。GPS接收器2包括一个接收部分21，一个位置计算部分22和一个数字I/F23。GPS接收器2对GPS天线1接收到的GPS信号进行每单位时间，如每秒的抽样，从每单位时间位置的变化得出绝对数据，其中包括车辆的绝对速度和绝对方位，然后通过数字I/F23输出绝对数据到算术控制部分30。数字I/F23可以是例如RS 232C接口。
一般地，GPS位置测量精度(位置精度)，在对公众开放的CA模式下是较低的，其误差为大约100m。另外，GPS接收器可以通过从每单位时间相对精度中提取一个位置，来提高绝对速度和绝对方位的精度。
如图13所示，内置传感器50包括一个加速计51和两个角速度计52a和52b。加速计51可如下安置，它由半导体工艺制成，固定在板53上，该板水平安放在内置传感器50盒内，并在一个水平轴上(X-轴)，该轴沿车辆行驶方向延伸，这样检测车辆行驶方向上(前进方向，后退方面)的加速度。角速度计52a，52b例如可分别是振动回转仪的形式。第一角速度计(俯仰测量回转仪)安放在板53上，以检测相对一个水平轴(Y-轴)的角速度，该轴正交于加速计51的水平轴(X-轴)。第二角度速计(方位测量回转仪)52b固定在板53上，以检测相对于垂直于X-轴的一个垂直轴(Z-轴)的一个角速度。检测到的加速度数据和角速度数据，通过一个电缆输出给算术控制部分30。
算术控制部分30包括一个数字I/F 35，一个模拟I/F 36，一个外部I/F 37，一个CPU 38和一个存储器39。数字I/F 35从GPS接收器2接收数字数据。模拟I/F 36高速处理从内置传感器50输出的模似数据(加速数据，角速度数据)，它还包括一个放大器和一个A/D转换器，用于将一个放大后的信号数字化。
CPU 38是一个数字处理器，它根据存贮在存储器39中给定的程序，对被前述模拟I/F 36(A/D转换器)转换为数字信号的角速度数据和加速度数据进行算术处理，以实现前述速度算术处理部分41、方位算术处理部分42和位置算术处理部分43的功能。当GPS接收器2正常接收GPS信号时，通过数字I/F 35输入的绝对速度和绝对方位，和基于从内置传感器50获得的加速度数据和角速度数据而得出的相对速度和相对方位，利用交互数据修正以得出高精度的实际速度和实际方法。绝对速度可用作实际速度。
另外，当GPS接收器2不能正常接收GPS信号时，如果车辆在隧道中时，这样来自GPS卫星的电波就接收不到，将正常接收GPS信号时修正和计算而得出相对速度和相对方位，用作实际速度和实际方位。
提供外部I/F37用于通过前述CPU 38计算而得到的不同数据，它以匹配相联导航系统60的方式工作。
现在参考图14描述该实施例移动检测装置的一个实际操作。
内置传感器50的加速计51测量的加速度数据，和来自俯仰测量第一角速度计52a的角速度数据，被输入给CPU 38的一个噪声消除部分38a，在其中噪声成分，如温度漂移等被消除，之后输入给一个相对速度算术处理部分38b。相对速度算术处理部分38b产生相对速度(VX，VY，VZ)，并送到一个参照算术处理部分38c。输入参照算术处理部分38c的还有本身GPS接收器2的速度计算数据，即绝对速度(VGX，VGY，VGZ)。
如图15所示，尽管每单位时间(一秒)得出的绝对位置包括一个误差ΔP，因为该误差可以在每单位时间测量的绝对位置(P1，P2，P3…)中抵销，如P1+ΔP，P2+ΔP，P3+ΔP…，可增强精确度。下式(5)显示这一点：
VGX(VGY，VGZ)＝(P2+ΔP)-(P1+ΔP)＝P2-P1…(5)
另外，来自方位测量第二角速度计52b的相对Z-轴的角速度数据被输入给一个噪声消除部分38g，在其中消除噪声。然后，在一个相对方位算术处理部分38h得出一个相对方位ψI，并送到一个参照方位算术处理部分38i。此处得出的一个相对方位ψI表示相对Z-轴车辆的一个旋转角度。同样输入参照方位算术处理部分38i的还有来自GPS接收2的方位计算数据，即绝对方位ψG。如图16所示，因为每单位时间(一秒)得出的绝对位置P包括一个误差ΔP，基于每单位时间测量的绝对位置P，如P1+ΔP，P2+ΔP，P3+ΔP…，而得出的绝对的方位ψG可由下式(6)给出：ψG＝arctan(((P2+ΔP)Y-(P1+ΔP)Y)×1/((P2+ΔP)X-(P1+ΔP)X)＝arctan((P2Y-P1Y)×1/(P2X-P1X))         …(6)如上所述，因为误差ΔP被抵消，可得出高精度的绝对方位ψG。(P2+ΔP)Y代表P2+ΔP的一个Y方向成分，而(P2+ΔP)X代表P2+ΔP的一个X方向成分。它们分别对应地图上的纬度和经度。
参照速度算术处理部分38c修正按前述方式得出的相对速度和绝对速度，并通过一个车辆速度输出部分38d，将结果输出给汽车导航系统60，作为实际速度Vm。另外，参照方位算术处理部分38i修正相对方位和绝对方位，并将结果通过一个方位输出部分38j输出给汽车导航系统60，作为实际方位ψm。
由参照速度算术处理部分38c和参照方位算术处理部分38i执行的修正如同前面描述的一样。
特别地，当能正常接收GPS信号时，基于GPS信号，作为低频成分，从GPS接收器2得出的绝对速度，和基于来自内置传感器50的数据，作为高频成分，由相对速度算术处理部分38b得出的相对速度通过滤波器组合起来。如普通回旋仪一样，第一和第二角速度计52a和52b有一个特别问题，即它们的角速度数据检测结果容易漂移。考虑到这种情况，一个误差反馈处理部分38e对参照速度算术处理部公38c产生的相对速度，进行一个精度修正的消除漂移的一个影响。
例如如图17所示，当能正常接收GPS信号时，误差反馈处理部分38e将一个时间平均部分39q中作时间平均的一个相对速度，与一个时间平均部分38p中作时间平均的一个绝对速度进行比较，并认为两者之差是由第一角速度计(俯仰测量回旋仪)52a的一个漂移引起的。第一角速度计52a的补偿的一个漂移在一个补偿估值部分38r中进行估值，通过估计的补偿，前述漂移被清除，而完成了相对速度的精确修正。
对方位也执行类似修正。特别地，当能正常接收GPS信号时，基于GPS信号，作为低频成分而得出的绝对方位，和基于角速度数据，作为高频成分，由相对方位算术处理部分38h得出的相对方位，通过滤波器组合起来，以产生高精度实际变位ψm。
此外，当能接收GPS信号时，一个漂移修正处理部分38k比较一个时间平均相对方位和一个时间平均绝对方法，并认为两者之间是由第二角速度计(方位测量回转仪)52b的一个漂移引起的。一个补偿的漂移被估计出来，通过估计的补偿消除了漂移，而执行相对方位的精度修正。
当改变车辆行驶方向时，车辆由产生的离心力而外倾，这样内置传感器50同样倾斜。当车辆速度较低时，倾斜很小，这样由于离心力而给内置传感器50的影响也较小。然而，当车辆速度很高时，倾斜增大，由于离心力而给内置传感器50的影响不能忽略。考虑这一点，最好在相对速度算术处理部分38b和相对方位算术处理部分38h之间提供一个离心力修正处理部分38。离心力修正处理部分38从参照速度算术处理部分38c产生的实际速度和由第二角速度计52b测量的角速度数据之间的关系，验证离心力的一个影响，并从第一角速度计51a测量的角速度数据和加速计51测量的加速度数据中消除离心力的影响。由于这种处理，不受离心力影响的相对速度被送至参照速度算术处理部分38c，这样进一步提高实际速度的精度。另外，事先通过实验，得出实际连接和第二角速度计测量的角速度数据之间离心力的影响，并准备一个表，参照该表执行离心力修正，通过这样，可使处理过程简单而快速。
如上所述，通过在车辆慢变化时利用绝对速度和绝对方位作为低频成分，和在车辆快变化时利用相对速度和相对方位作为高频成分。可输出高精度的实际速度和实际方位。
此外，在正常接收GPS信号时，可产生获得修正速度和方位的修正数据，并且因此，即使不能接收GPS信号时，也能得出高精度实际速度和实际方位。
此外，因为不必如现有技术一样，从车胎检测车辆的速度，因此不必在车辆上采用一个特殊结构来安放汽车导航系统。因此，处理汽车导航的限制可以取消，而能引起汽车导航的大规模发展。本发明不仅能应用于车辆，也能应用于其它移动物体。
如上所述，在本发明中，当GPS信号正常接收时，从内置传感器测量值得出的移动物体绝对移动数据和相对移动数据之间的差值数据可以得到。当不能接收GPS信号时，利用该差值数据修正相对位置数据，以产生实际移动数据。这样，不管GPS信号接收条件如何，都能精确得到实际速度和实际方位。
此外，因为只须将内置传感器放置在移动物体中，就能获得加速度数据和角速度数据，而不需要来自移动物体的数据，例如一个车辆速度脉冲信号，这样不需对移动物体做特别改动。
此外，因为可以消除移动物体中产生的离心力的影响和内传感器漂移的影响，可以进行进一步的精确测量，这样移动物体的移动数据可更精确地产生。

Claims (7)

1.一种移动检测装置，包括：
GPS算术装置，用于基于GPS信号产生第一移动数据，所述第一移动数据包括一个移动物体的一个绝对位置，一个绝对速度和一个绝对方位的变化成分；
一个内置传感器，用于检测移物体前进方向上产生的一个加速度和相对一个轴产生的一个角速度，该轴相对该前进方向有一个固定偏角；
从所述内置传感器测量的加速度和角速度中产生第二移动数据的装置，所述第二移动数据包括移动物体的一个相对位置，一个相对速度和一个相对方位的变化成分；和
算术控制装置，用于基于交互数据修正所述第一和第二移动数据，并通过计算，产生包括移动物体的一个实际位置，一个实际速度和一个实际方位的实际移动数据；
其中所述算术控制装置包括一个速度算术处理部分，它包括：
(1)用于从一个组合速度的一个变化得出一个第一移动加速度(EGX)的装置，该组合速度通过所述绝对速度(VGX)和所述相对速度(VX)的一个滤波组合获得；和用于通过从加速度数据(AX)中减去第一移动加速度(EGX)而得出一个第一重力加速度(α)的装置；
(2)用于转换角度数据(θ)为一个第二重力加速度(β)的装置，该角度数据(θ)通过积分角速度数据(q)而获得；
(3)用于基于一个参照偏角将一个第三重力加速度(ax)转换为一个第四重力加速度(βx)的装置，该第三重力加速度通过第一和第二重力加速度(α，β)的一个滤波组合而获得；
(4)用于在第一重力加速度(α)和第四重力加速度(βx)之间得出一个误差(ε)的装置；和
(5)用于利用所述误差(ε)修正第二重力加速度(β)，通过修正后从加速度数据(AX)中减去一个重力加速度而得出一个第二移动加速度(Exoff)，并通过积分第二移动加速度(Exoff)得出一个实际速度(V)的装置。
2.如权利要求1所述的移动检测装置，其特征在于，所述绝对速度(VGX)和所述相对速度(VX)的滤波组合，和所述第一和第二重力加速度(α，β)的滤波组合，在通过两种不同带宽的滤波器后，都具有数值的一种组合的形式。
3.一种移动检测装置，包括：
GPS算术装置，用于基于GPS信号产生第一移动数据，所述第一移动数据包括一个移动物体的一个绝对位置，一个绝对速度和一个绝对方位的变化成分；
一个内置传感器，用于检测移物体前进方向上产生的一个加速度和相对一个轴产生的一个角速度，该轴相对该前进方向有一个固定偏角；
从所述内置传感器测量的加速度和角速度中产生第二移动数据的装置，所述第二移动数据包括移动物体的一个相对位置，一个相对速度和一个相对方位的变化成分；和
算术控制装置，用于基于交互数据修正所述第一和第二移动数据，并通过计算，产生包括移动物体的一个实际位置，一个实际速度和一个实际方位的实际移动数据；
其中，所述算术控制装置包括一个方位算术处理部分，它包括：
(1)用于通过每单位时间，所述绝对方位(ψG)和所述相对方位(ψI)的一个变化的一个滤波组合，得出一个组合相对方位(ψ)的装置；和
(2)用于选择输出一个第一实际方位和一个第二实际方位的装置，该第一实际方位通过将基于顺序更新的绝对方位(ψG)和相对方位(ψI)得出的所述组合相对方位(ψ)，与所述绝对方位(ψG)相加而得到，该第二实际方位通过将所述相对方位(ψI)和所述第一实际方位相加而得到。
4.如权利要求3所述的移动检测装置，其特征在于，所述绝对方位(ψG)和所述相对方位(ψI)每单位时间变化的滤波组合，在通过两种不同带宽的滤波器之后，具有数值的一个组合的形式。
5.一种移动检测装置，包括：
GPS算术装置，用于基于GPS信号产生第一移动数据，所述第一移动数据包括一个移动物体的一个绝对位置，一个绝对速度和一个绝对方位的变化成分；
一个内置传感器，用于检测移物体前进方向上产生的一个加速度和相对一个轴产生的一个角速度，该轴相对该前进方向有一个固定偏角；
从所述内置传感器测量的加速度和角速度中产生第二移动数据的装置，所述第二移动数据包括移动物体的一个相对位置，一个相对速度和一个相对方位的变化成分；和
算术控制装置，用于基于交互数据修正所述第一和第二移动数据，并通过计算，产生包括移动物体的一个实际位置，一个实际速度和一个实际方位的实际移动数据；
其中所述算术控制装置包括一个位置算术处理部分，它包括：
(1)用于通过积分所述实际速度(Vm)得出一个移动距离(D)，并基于所述移动距离(D)和所述实际方位(ψm)得出一个纬度变化值和一个经度变化值的装置；和
(2)用于在绝对位置无更新期间，使用所述纬度变化值和所述经度变化值，通过修正顺序更新的绝对位置(LOG，LAT)，产生实际位置(LOGn，LATn)的装置。
6.如权利要求1所述的移动检测装置，其特征在于所述算术控制装置包括一个位置算术处理部分，它包括：
(1)用于通过积分所述实际速度(Vm)得出一个移动距离(D)，并基于所述移动距离(D)和所述实际方位(ψm)得出一个纬度变化值和一个经度变化值的装置；和
(2)用于在绝对位置无更新期间，使用所述纬度变化值和所述经度变化值，通过修正顺序更新的绝对位置(LOG，LAT)，产生实际位置(LONn，LATn)的装置。
7.如权利要求3所述的移动检测装置，其特征在于所述算术控制装置包括一个位置算术处理部分，它包括：
(1)用于通过积分所述实际速度(Vm)得出一个移动距离(D)，并基于所述移动距离(D)和所述实际方位(ψm)得出一个纬度变化值和一个经度变化值的装置；和
(2)用于在绝对位置无更新期间，使用所述纬度变化值和所述经度变化值，通过修正顺序更新的绝对位置(LOG，LAT)，产生实际位置(LONn，LATn)的装置。
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