CN109791050B - 通过航位推算和gnss辅助地图匹配的车辆导航 - Google Patents

Abstract

航位推算结合GNSS辅助地图匹配提高了车辆导航的准确性和可靠性。手持式装置中的地图匹配导航模块通过端口向车辆状态估计器发送地图匹配反馈消息。该模块还接受来自安装在车辆中的传感器的车辆速度和惯性导航数据。

Description

通过航位推算和GNSS辅助地图匹配的车辆导航

相关申请的交叉引用

本PCT申请要求2016年9月20日提交的申请号为15/270,299的美国非临时专利申请的权益和优先权。出于所有目的，上述专利申请的全部内容通过引用被并入本文。

技术领域

本公开涉及车辆导航系统。

背景技术

汽车导航系统已经迅速成为必不可少的驾驶工具。有了目的地地址，就不再需要知道某地方在哪里或需要走哪条路了。只需遵循导航系统显示或说出的自动方向。

传统的汽车导航系统是基于与数字地图系统相结合的全球导航卫星系统(GNSS)接收器。尽管这些系统很好，但总有改进的余地。

现在需要的是更加准确和可靠的汽车导航。

附图说明

图1是航位推算和GNSS辅助地图匹配导航系统的示意图。

图2是涉及变道操纵的汽车导航场景的示意图。

图3是涉及离开道路以避开施工区域的汽车导航场景的示意图。

图4是沿具有GNSS位置数据覆盖的道路的汽车路径的示意图。

图5是与图4中的汽车路径相关联的航位推算轨迹的示意图。

图6A是高速公路出口坡道的示意图。

图6B是通过地图匹配估计的沿出口坡道的汽车路径的示意图。

图6C是通过航位推算估计的沿出口坡道的汽车路径的示意图。

具体实施方式

通过航位推算(DR)和GNSS辅助地图匹配的车辆导航是用于汽车的一种先进的导航系统和技术。(在本公开中，“汽车”或“车辆”是指在道路上常见的任何车辆，包括客车、轻型卡车、公共汽车、牵引式挂车等)。该系统包括导航传感器、状态估计器和地图匹配导航模块。还可以包括显示器和/或用户界面，因为系统的配置(provisions)可接受数据输入，例如地图更新和实时交通信息。

该系统利用了车载永久安装组件和诸如智能电话和平板电脑这样的手持式装置的功能。选择在哪里实现各种系统功能不是任意的；事实上，这些选择会影响系统的准确性和可靠性。与传统的GNSS加数字地图系统不同，本系统将航位推算数据集成到地图匹配中，并从手持式装置中的地图匹配模块向状态估计器提供反馈。

具有地图匹配反馈的DR和GNSS辅助地图匹配使车辆导航在例如螺旋停车场坡道、GNSS信号接收衰减的环境、变道操纵、隧道和施工区域这样的困难情况下更加准确。例如，地图匹配反馈有助于导航系统从航向误差中恢复。在麻烦的情况下下保持良好的性能会带来更高的整体可靠性和驾驶员满意度。

图1是航位推算和GNSS辅助地图匹配导航系统的示意图。在图1中，地图匹配导航模块105是从给定了状态估计值和/或航位推算数据的数据库中选择道路的子系统。地图匹配试图通过估计车辆会在已知道路上行驶的可能性来清理位置估计值。

作为地图匹配的一个示例，假设GNSS接收器估计到汽车正在州际公路的草地中间以每小时70英里的速度向东行驶。地图匹配模块获取该信息，并返回汽车可能在高速公路的东行车道上、而不是在中间车道上的估计值。地图匹配模块还可以估计汽车可能(尽管不太可能)在速度限制仅为每小时25英里的平行服务道路上。

估计器110将GNSS位置和速度估计值、车辆速度估计值和惯性传感器数据结合起来以产生包括汽车位置、航向以及位置和航向的协方差的状态向量的最大似然估计值。估计器110包括运行在微处理器上的递归贝叶斯估计器。作为示例，递归贝叶斯估计器可以是卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器、无迹卡尔曼滤波器、多变量移动窗滤波器或粒子滤波器。

GNSS传感器115包括GNSS接收器及其天线。GNSS传感器将基于GNSS的位置和速度估计值发送至估计器110。可选地，GNSS传感器还(或替代地)可以发送卫星伪距、多普勒信息、信号质量、载波相位、轨道数据和/或电离层修正。接收器最常被实施为定制的集成电路芯片或多芯片组件。速度传感器120使用车轮或轴旋转数据来确定车辆速度以及车辆是处于前进档还是倒档。例如，速度传感器120可以被实施为变速器输出轴速度(TOSS)传感器。速度数据可在现代车辆的控制器局域网(CAN总线)上使用。惯性传感器125包括微机电(MEMS)加速计和MEMS陀螺仪。

显示器和/或用户界面130向驾驶员或其他用户提供导航输出。输出可以以数字移动地图显示和/或合成的语音导航指令的形式。(“300英尺后，右转进入斯图尔特大道。”)最后，“数据输入”模块135提供通道以向地图匹配导航模块105提供诸如地图更新和实时交通的数据。数据输入模块可以包括用于以无线方式从卫星、蜂窝塔或无线局域网接入点(Wi-Fi)获取数据的配置(provisions)。可选地，数据输入可以由通用串行总线或类似端口提供，或者由安全数字存储卡读取器或类似装置提供。

速度传感器120必然是安装在车辆中的部件。惯性传感器(即加速计和陀螺仪)125优选安装在车辆中。以这种方式测量的加速度和转速直接反映了车辆运动。可选地，可以使用手持式装置中的惯性传感器，但是手持式装置典型的更高的运动动态会引入附加的误差源。与使用固定在汽车上的传感器相比，使用可以在汽车内自由移动的传感器来跟踪汽车的运动要更困难。

GNSS传感器115优选地安装在车辆中，因为车载外部GNSS天线通常比车内的手持式装置具有更好的GNSS卫星视野。可选地，可以使用手持式装置中的GNSS传感器，但是当与来自具有无障碍天线的安装系统的估计值相比时，很可能较低质量的接收信号可导致不太准确或不太精确的GNSS位置估计值。

估计器110可以被实施在安装在车辆中的微处理器或手持式装置中的微处理器中。估计器110必须装备有足够的处理能力来执行与递归贝叶斯滤波器相关联的计算，并且，它必须配备有足够的输入/输出带宽来接收传感器数据和地图匹配反馈消息并且向地图匹配导航模块提供状态估计值。

地图匹配导航模块105优选地在诸如智能电话或平板电脑的手持式装置中实施。地图匹配导航不需要手持式装置中的任何专用硬件；它作为应用程序运行。但是，地图匹配导航模块必须通过地图匹配反馈消息向估计器110提供反馈。地图匹配导航模块通过端口140向估计器发送地图匹配反馈消息。

端口140执行用于模块和估计器之间的通信的地图匹配反馈消息格式和协议。端口的标准化消息格式和协议意味着估计器110的设计者只需要知道期望什么样的反馈消息，而不需要知道地图匹配模块的内部工作。

由于数据输入模块135的功能(例如蜂窝数据、Wi-Fi等)通常包含在智能电话、平板电脑等中，因此当在手持式装置中实施地图匹配导航时，更容易使地图数据和实时交通数据保持最新。类似地，显示器/用户界面130优选地在手持式装置中实施，因为智能电话和平板电脑已经包括了显示器、麦克风、扬声器、语音识别和语音合成器功能以及其它用户界面装置。

速度传感器120和惯性传感器125向估计器110发送航位推算数据。速度传感器120和惯性传感器125也可以直接向地图匹配导航模块105发送航位推算数据。航位推算数据可以包括汽车是正向前行驶还是正向后行驶、由车轮旋转数据估计的车辆速度、加速度估计值和转速估计值。

估计器110产生状态估计值，并将其发送到地图匹配模块105。状态估计值包括汽车位置(x，y，z)和航向的最大似然估计值。状态估计值还包括位置和航向协方差、加速计和陀螺仪偏差。估计器110可以向地图匹配105发送完整的状态估计值，或者它可以仅发送状态估计值的子集。状态估计值可以包括速度传感器和惯性传感器数据。可选地，速度传感器和惯性传感器可以直接向地图匹配105发送数据。(连接传感器和地图匹配模块的“航位推算”箭头以虚线示出来表示这些可能性。)

地图匹配模块105基于估计器110提供的状态估计值和/或传感器120和125提供的速度和惯性数据选择汽车最有可能正在行驶的道路。经由端口140提供地图匹配反馈消息。地图匹配反馈消息包括汽车最有可能正在行驶的道路的位置(x，y，z)和航向。反馈消息还包括位置和航向方差(variances)。

地图匹配反馈消息还可以包括附加信息。例如，反馈消息可以包括从状态估计值中报告的汽车位置到最有可能的道路的捕捉距离(snap distance)。(从点到直线的捕捉距离是从该点到该直线上最近点的距离。)反馈消息可以包括最有可能的道路的海拔以及所选择的最有可能的道路是正确道路的估计概率；即对道路选择的置信度的估计。

地图匹配反馈消息还可以包括第二选择道路和第二选择道路是正确道路的概率的估计值。例如，在上面给出的示例中，地图匹配可以估计汽车在高速公路的东行车道中的概率是85％，汽车在平行通路上的概率是12％，汽车在其它地方的概率是3％。

地图匹配反馈消息中提供的方差可以根据各种数据，例如所讨论的道路的宽度、平均道路航向、捕捉距离向量的长度和道路选择概率，来计算。此外，地图匹配反馈消息可以包含标志或布尔信息，例如汽车是否在隧道中、施工区域中或不在道路上。该布尔信息可用于调整位置方差。

估计器将地图匹配反馈消息中的位置和航向数据视为附加的传感器测量值，并将位置和航向方差视为传感器方差(variances)。与不考虑地图匹配反馈消息相比，当考虑地图匹配反馈消息中的数据时，估计器生成更准确的状态估计值。例如，估计器可以基于地图匹配反馈消息中的信息来更新传感器偏差估计值。

现在结合图2-6描述用于车辆导航的航位推算(DR)和GNSS辅助地图匹配的操作和更多细节。图2是涉及变道操纵的汽车导航场景的示意图。在图2中，南北道路205具有两条南行车道210和两条北行车道215。汽车(例如220，225)在车道上沿绘制在它们上的箭头方向行驶。公共汽车230停在其中一条北行车道上。由线段(例如235)连接的一系列三角形描绘了由GNSS估计的汽车225的位置历史。汽车225在与公共汽车230相同的车道中出发，但是短暂地换了道以避开公共汽车。

这种车道变换场景既常见又有问题。出现问题是因为在车道变换期间，汽车所在的道路不会改变。然而，当汽车从一条车道移动到另一条车道时，它的航向会发生变化。传统的地图匹配系统在变道操纵过程中不会改变其输出，因此估计器可能错误地将航向变化解释为陀螺仪校准中的变化。

然而，在图1的系统中，地图匹配导航模块105累积(accumulates)车辆速度、航向变化和传感器偏差的最近历史。考虑到汽车在靠近公共汽车时沿一条车道直线行驶的历史，地图匹配导航模块会正确解释航向的变化，并持续估计汽车在路上，即使它的航向与道路的航向有短暂的偏离。

速度和航向变化的历史由地图匹配模块从来自速度和惯性传感器的速度、陀螺仪和/或加速计数据进行累积。较差的方法可能依赖于通过获取来自估计器110的连续位置估计值的差值而获得的速度和航向变化的估计值。然而，差分递归贝叶斯滤波器估计值并不会得到好的结果，因为即使当系统的实际状态平滑地改变时，这种估计也可能突然改变。

陀螺仪数据会有偏差。然而，陀螺仪偏差变化缓慢，因此地图匹配模块105利用陀螺仪偏差估计值(状态估计值的一部分)来校正陀螺仪数据。

图3中示出了类似的示例，图3是涉及离开道路以避开施工区域的汽车导航场景的示意图。在图3中，南-北道路305具有一条南行车道310和一条北行车道315。汽车320和325沿绘制在它们上的箭头方向行驶。道路施工标志(例如330)指示车道315的被道路施工堵塞的一段。由实曲线连接的一系列空心三角形(例如335)描绘了由GNSS估计的汽车325的位置历史。路外(off-road)区域340不是道路305的一部分，但是被避开道路施工的车辆穿过。由虚曲线连接的一系列阴影三角形(例如345)描绘了汽车325的不正确的位置历史。汽车325在车道315上出发，但不得不穿过路外区域340以避开道路施工。

传统地图匹配导航系统错误解释汽车325在道路之外的偏移(excursion)。传统地图匹配假设路外行驶是不可能的。因此，当这样的系统遇到图3所示的情况时，它将汽车325的操纵错误解释成在施工区域之后重新回到道路上，并且估计汽车325位于阴影三角形345的位置，因而在车道310中沿着错误的方向行驶。

然而，在图1的系统中，地图匹配导航模块105累积车辆速度、航向变化和传感器偏差的最近历史。例如，所累积的历史可以表示最近100秒的车辆运动(即不包括静置时间)。(短至最近10秒的车辆运动或长至最近1000秒的车辆运动的车辆历史可能是有用的。)

地图匹配导航模块105还可以通过其数据输入设备接收施工区域更新和/或可以向估计器110发送路外布尔标志。估计器可以将路外标志解释为用来调整与地图匹配反馈消息中的数据相关联的方差的信号。(另一个有用的布尔标志是指示汽车在隧道中的标志，因为隧道地图通常不准确，这意味着更大的位置方差是合理的。)

地图匹配导航模块105可以通过其数据输入设备135接收施工区域更新。类似地，该模块可以接收其它种类的地图更新，例如新的或改变的路线、或者关于交通堵塞或事故的数据。这些更新减少了地图匹配错误。

地图匹配模块还可以使用车辆速度、航向变化和传感器偏差的累积出的最近历史来将汽车的轨迹拟合(fit)至地图上。例如，在图3的场景中，该模块可以将在北行车道315中行驶的汽车325的历史拟合到地图上该车道的形状上。在这种情况下，汽车325在遇到施工区域之前向北直行了一段时间。如果地图匹配模块具有与不改变方向的汽车一致的航向变化数据的历史，那么它可以将直行道路与直行历史进行匹配，并且如果需要则计算陀螺仪偏差。可选地，地图匹配模块可以从估计器110接收计算的陀螺仪偏差估计值，并将它们应用于来自惯性传感器单元125的陀螺仪数据。

图4和图5提供了地图匹配导航模块105如何使用曲线拟合和传感器偏差估计值来提高地图匹配精度的示例。图4是沿着具有GNSS位置数据覆盖的道路的汽车路径的示意图。图5是与图4中的汽车路径相关联的航位推算轨迹的示意图。

图4和5示出了道路410、415、420和425的地图405。这些道路中的每一条都有由虚线430分隔的两条车道。空心三角形，例如435，表示沿着道路410向南行驶、沿着道路425向东转向、然后沿着道路415向南转向的汽车(未示出)的GNSS位置估计值。虚线440代表汽车的实际或真实路径。

图4示出了GNSS位置估计值，这些位置估计值接近但与汽车的真实路径不一致。这很典型，因为GNSS并不完全准确。随机噪声、多径效应、信号障碍、大气现象和其它效应都会降低GNSS精度。道路410上的GNSS位置估计值可能足够接近以允许地图匹配模块将南行车辆正确地定位在道路的南行车道中。然而，道路415上的GNSS位置估计值是不充分的。道路415上的一些位置估计值相比于靠近道路415的南行车道而更靠近道路420的南行车道。传统地图匹配系统可能合理但不正确地估计出汽车的真实位置在道路420上，在用箭头和问号标记的南行车道上，因为这是最接近GNSS估计值的道路。

地图匹配导航模块105通过将惯性传感器估计的汽车航向变化和速度的最近历史形状拟合到其地图上来避免该错误。图5显示了与图4相同的道路特征。图5中未示出GNSS估计值435。反而示出了基于惯性数据估计的汽车轨迹历史505。轨迹505是由加速计和陀螺仪确定的汽车位置历史的最佳估计。加速计和陀螺仪偏差已经导致估计的轨迹505与真实轨迹440相比向东移动并且顺时针旋转。

地图匹配导航模块105将估计的轨迹505拟合至与道路布局405上，以获得汽车在道路415上而不是在420上行驶的正确估计。将轨迹拟合到地图布局可以包括在不同的旋转程度中搜索以补偿(account for)陀螺仪偏差和/或在不同的平移程度中搜索以补偿加速计偏差。在图5所示的情况下，估计的轨迹505的向西移动和逆时针旋转使其符合道路布局。此外，距离“d”与从道路425到道路415而不是420上的右转一致。

可选地，地图匹配模块105可以接收偏差估计值作为来自估计器110的估计的状态向量的一部分。由于传感器偏差变化缓慢，估计的在当前时间的偏差可以在时间上向后传播，以校正累积的传感器数据。这导致接近实际轨迹的基于惯性传感器的轨迹估计。

这并不意味着GNSS是不必要的。相反，GNSS位置估计值是由估计器110中的递归贝叶斯滤波器使用的测量值。特别是，GNSS和速度传感器测量值允许递归贝叶斯滤波器估计惯性传感器偏差。

图6A、6B和6C分别示出了高速公路出口坡道的示意图、通过地图匹配估计的沿出口坡道的汽车路径的示意图以及通过航位推算估计的沿出口坡道的汽车路径的示意图。出口坡道是一种常见的情况，其对于传统的地图匹配可能会有问题。在汽车行驶在长的出口坡道时，汽车的航向可能只有轻微的变化，而且它的减速不一定表示离开高速公路——汽车可能因为交通而减速了。因此，传统的地图匹配可能会显示汽车待在高速公路上相当长的距离，即使它已经驶出了出口。这条直线(假设如图6A所示的直线公路)路径在图6B中示出。

陀螺仪虽然易受偏差和漂移的影响，但与GNSS或估计器输出相比，会产生更高的更新速率和更平滑的输出。在图6C中示出了汽车在驶过图6A的出口坡道时的轨迹形状。这种形状的特征在于由陀螺仪检测到的小而平滑的航向变化。如结合图5中所提到的，陀螺仪的输出可能需要偏差校正，但是陀螺仪偏差估计值可以通过将路径历史拟合到地图上来计算，或者在估计器110的输出中获得。

通过航位推算(DR)和GNSS辅助地图匹配的车辆导航以不同方式提供了改善的车辆导航性能。接受惯性和速度传感器输入的地图匹配导航模块可以将车辆的最近速度和航向变化历史拟合到地图，以获得可靠的最有可能的道路预测和置信度估计。手持式装置中的通过端口向估计器发送地图匹配反馈消息的地图匹配导航模块提高了估计器处理诸如真正的路外偏移和隧道之类的问题情境的能力。

提供上述公开实施例的描述是为了使本领域的任何技术人员能够制造或使用本发明。对于本领域技术人员来说，对这些实施例的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本文定义的原理可以应用于其他实施例。因此，本公开并不旨在局限于本文所示的实施例，而是为了赋予与本文公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (39)

1.一种车辆航位推算和GNSS辅助地图匹配导航系统，包括：

手持式装置中的地图匹配导航模块，所述模块被配置为：

经由端口向估计器发送地图匹配反馈消息，所述地图匹配反馈消息包括基于道路宽度、平均道路航向、捕捉距离的长度、或者道路选择可能性中的至少一者所估计的车辆的位置、航向、位置方差和航向方差，所述端口执行用于所述地图匹配导航模块和所述估计器之间的通信的地图匹配反馈消息格式和协议；

从所述估计器接收车辆状态估计值，所述估计器包括递归贝叶斯滤波器，所述递归贝叶斯滤波器基于以下各项计算所述车辆的估计位置和估计航向：GNSS位置估计值、来自速度传感器的所述车辆的速度估计值、来自惯性传感器的惯性导航估计值以及经由所述端口接收的包括所述位置方差和航向方差的所述地图匹配反馈消息，其中所述车辆状态估计值包括所述车辆的所述估计位置和估计航向以及所述车辆的所述速度估计值；

接收地图更新；

基于所述车辆的所述速度估计值和所述车辆的所述估计航向来累积所述车辆的速度和航向的最近变化历史；

基于所述车辆的所述估计位置和估计航向、所述车辆的速度和航向的最近变化历史、以及地图数据来估计所述车辆的更新位置和更新航向；以及

向用户界面装置发送所述车辆的所述更新位置和更新航向。

2.根据权利要求1所述的系统，所述估计器安装在所述车辆中。

3.根据权利要求1所述的系统，所述估计器被包括在所述手持式装置中。

4.根据权利要求1所述的系统，所述地图匹配导航模块还被配置为从所述速度传感器接收所述车辆的所述速度估计值。

5.根据权利要求4所述的系统，所述速度传感器安装在所述车辆中。

6.根据权利要求1所述的系统，所述地图匹配导航模块还被配置为从所述惯性传感器接收惯性导航估计值。

7.根据权利要求6所述的系统，所述惯性传感器安装在所述车辆中。

8.根据权利要求1所述的系统，所述地图匹配导航模块还被配置为累积所述车辆的最近位置的轨迹。

9.根据权利要求8所述的系统，所述地图匹配导航模块还被配置为将所述轨迹拟合至所述地图数据来估计所述车辆的位置。

10.根据权利要求1所述的系统，所述地图匹配反馈消息还包括从所述车辆的位置到最近道路的所述捕捉距离。

11.根据权利要求1所述的系统，所述地图匹配反馈消息还包括布尔标志，以指示所述车辆何时在隧道中或不在道路上。

12.根据权利要求1所述的系统，所述估计器基于所述地图匹配反馈消息中的信息来更新传感器偏差估计值。

13.一种车辆航位推算和GNSS辅助地图匹配导航方法，包括使用手持式装置中的地图匹配导航模块来：

经由端口向估计器发送地图匹配反馈消息，所述地图匹配反馈消息包括基于道路宽度、平均道路航向、捕捉距离的长度、或者道路选择可能性中的至少一者所估计的车辆的位置、航向、位置方差和航向方差，所述端口执行用于所述地图匹配导航模块和所述估计器之间的通信的地图匹配反馈消息格式和协议；

从所述估计器接收车辆状态估计值，所述估计器包括递归贝叶斯滤波器，所述递归贝叶斯滤波器基于以下各项计算所述车辆的估计位置和估计航向：GNSS位置估计值、来自速度传感器的所述车辆的速度估计值、来自惯性传感器的惯性导航估计值、以及经由所述端口接收的包括所述位置方差和所述航向方差的所述地图匹配反馈消息，其中所述车辆状态估计值包括所述车辆的所述估计位置和估计航向以及所述车辆的所述速度估计值；

接收地图更新；

基于所述车辆的所述速度估计值和所述车辆的所述估计航向来累积所述车辆的速度和航向的最近变化历史；

基于所述车辆的所述估计位置和估计航向、所述车辆的速度和航向的最近变化历史、以及地图数据来估计所述车辆的更新位置和更新航向；以及

向用户界面装置发送所述车辆的所述更新位置和更新航向。

14.根据权利要求13所述的方法，所述估计器安装在所述车辆中。

15.根据权利要求13所述的方法，所述估计器被包括在所述手持式装置中。

16.根据权利要求13所述的方法，还包括从所述速度传感器接收所述车辆的所述速度估计值。

17.根据权利要求16所述的方法，所述速度传感器安装在所述车辆中。

18.根据权利要求13所述的方法，还包括从所述惯性传感器接收所述惯性导航估计值。

19.根据权利要求18所述的方法，所述惯性传感器安装在所述车辆中。

20.根据权利要求13所述的方法，还包括累积所述车辆的最近位置的轨迹。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括将所述轨迹拟合至所述地图数据来估计所述车辆的位置。

22.根据权利要求13所述的方法，所述地图匹配反馈消息还包括从所述车辆的位置到最近道路的所述捕捉距离。

23.根据权利要求13所述的方法，所述地图匹配反馈消息还包括布尔标志，以指示所述车辆何时在隧道中或不在道路上。

24.根据权利要求13所述的方法，所述估计器基于所述地图匹配反馈消息中的信息来更新传感器偏差估计值。

25.一种车辆航位推算和GNSS辅助地图匹配导航系统，包括：

手持式装置中的地图匹配导航模块，所述地图匹配导航模块被配置为：

经由端口向估计器发送地图匹配反馈消息，所述地图匹配反馈消息包括从道路宽度、平均道路航向、捕捉距离向量的长度、以及道路选择可能性中的至少一者计算出的车辆位置、航向、以及位置方差和航向方差；

从所述估计器接收车辆状态估计值，所述估计器包括递归贝叶斯滤波器，所述递归贝叶斯滤波器基于以下各项计算最大似然车辆位置和航向估计值：GNSS位置估计值、来自速度传感器的车辆速度估计值、来自惯性传感器的惯性导航估计值以及经由所述端口接收的包括所述位置方差和航向方差的所述地图匹配反馈消息；

通过数据输入模块接收地图更新；以及

通过用户界面装置提供导航输出；

所述地图匹配导航模块还被配置为基于车辆速度估计值和惯性导航估计值来累积车辆速度和航向的变化历史，以及将所述速度和航向的变化历史拟合至地图数据来估计车辆位置。

26.根据权利要求25所述的系统，所述估计器安装在所述车辆中。

27.根据权利要求25所述的系统，所述估计器被包括在所述手持式装置中。

28.根据权利要求25所述的系统，所述惯性传感器安装在所述车辆中。

29.根据权利要求25所述的系统，所述车辆状态估计值还包括车辆速度和惯性导航估计值。

30.根据权利要求25所述的系统，所述地图匹配反馈消息还包括从所述车辆到最近道路的捕捉距离。

31.根据权利要求25所述的系统，所述地图匹配反馈消息还包括布尔标志，以指示车辆何时在隧道中或不在道路上。

32.根据权利要求25所述的系统，所述估计器基于所述地图匹配反馈消息中的信息来更新传感器偏差估计值。

33.一种利用手持式装置中的地图匹配导航模块的车辆航位推算和GNSS辅助地图匹配导航方法，所述方法包括：

经由端口向估计器发送地图匹配反馈消息，所述地图匹配反馈消息包括车辆位置、航向、位置方差和航向方差，其中，从道路宽度、平均道路航向、捕捉距离向量的长度、以及道路选择可能性中的至少一者计算出所述位置方差和航向方差；

从所述估计器接收车辆状态估计值，所述估计器包括递归贝叶斯滤波器，所述递归贝叶斯滤波器基于以下各项计算最大似然车辆位置和航向估计值：GNSS位置估计值、来自速度传感器的车辆速度估计值、来自惯性传感器的惯性导航估计值以及经由所述端口接收的包括所述位置方差和航向方差的所述地图匹配反馈消息；

通过数据输入模块接收地图更新；以及，

通过用户界面装置提供导航输出；

基于车辆速度估计值和惯性导航估计值来累积车辆速度和航向的变化历史，以及将所述速度和航向的变化历史拟合至地图数据来估计车辆位置。

34.根据权利要求33所述的方法，所述模块还从所述速度传感器接收车辆速度估计值。

35.根据权利要求33所述的方法，所述模块还从惯性传感器接收惯性导航估计值。

36.根据权利要求33所述的方法，所述车辆状态估计值还包括车辆速度和惯性导航估计值。

37.根据权利要求33所述的方法，所述地图匹配反馈消息还包括从所述车辆到最近道路的捕捉距离。

38.根据权利要求33所述的方法，所述地图匹配反馈消息还包括布尔标志，以指示车辆何时在隧道中或不在道路上。

39.根据权利要求33所述的方法，所述估计器基于所述地图匹配反馈消息中的信息来更新传感器偏差估计值。