CN109932739A - 适应性权重调适的定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适应性权重调适的定位方法，包含有以下步骤：执行一初始设定程序；判断是否检测到一第一特征点；当检测到该第一特征点时，产生多个定位信息，且设定多个权重值，并根据该些权重值及该些定位信息计算出一输出定位信息；通过适应性地调配多种定位方法的权重值，藉此整合多种定位方法的定位信息。如此一来，即便其中一种定位方式暂时无法使用，还能通过另外两种方式根据权重分配计算定位信息，让使用者能持续获得准确的定位信息，以确认目前所在位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种定位方法，尤其涉及一种适应性权重调适的定位方法。
背景技术
当人们需要前往一个新的地方时，通常会先翻阅地图，通过地图找寻目的地，并安排如何前往的路径。而随着科技发达，现有的移动装置大部分都具有电子地图以及定位系统，通过定位系统在电子地图中定位出使用者目前的位置，并提供目前位置到目的地的规划路径，让使用者能根据移动装置上显示的规划路径前往目的地。因此定位系统必须在移动的过程中持续定位，并持续更新规划的路径，才能准确的引导使用者到达目的地。
现有的定位系统中有一种为全球卫星定位系统(Global Positioning System；GPS)，是通过接收人造卫星发出的信号，并据以计算出目前使用者在地球上的位置。此外，现有的定位系统尚有另一种为惯性定位系统，该惯性定位系统需搭配其他定位系统使用，一般而言，是搭配GPS使用，该惯性定位系统通过在移动装置上设置一惯性量测单元(Inertail Measurement Unit；IMU)，用以测量该移动装置的三轴姿态角以及加速度。如此一来，该移动装置便可根据该IMU产生的信息计算移动装置的移动方向与速度，并搭配GPS先计算出移动装置的目前位置后，进一步根据移动方向与速度推算该移动装置的位置。
然而，GPS是通过接收人造卫星的信号来计算出目前位置，但是当移动装置位于无法清楚接收到人造卫星信号的位置时，例如大楼内部、地下室、或是隧道中，移动装置就无法清楚地接收到人造卫星发出的信号，也就无法定位出目前的位置。
此外，该惯性定位系统虽能不受地理位置限制，能根据移动装置的移动方向及速度推算移动装置的位置，但是IMU感测到的信号会有所误差，而误差会随时间增加而累积，当该惯性定位系统使用的时间越久，该惯性定位系统定位出的位置与实际位置会有越大的误差。
简而言之，在现有技术的定位系统中，GPS会受地理位置限制，导致有些地方无法使用的缺点，而该惯性定位系统会有随使用时间增加，导致累计误差越来越多的缺点。因此，现有技术的定位系统有必要做进一步的改良。
发明内容
有鉴于现有技术的定位系统会受地理位置限制而无法使用以及受使用时间增加导致累计误差越来越多的缺点，本发明的目的在于提供一种适应性权重调适的定位方法，以提供更准确的定位信息。
该适应性权重调适的定位方法包含有以下步骤：
执行一初始设定程序；
判断是否检测到一第一特征点，其中该第一特征点为地表上的特征物件，并反映一座标位置；
当检测到该第一特征点时，产生一第一特征点定位信息，一第一GPS定位信息及一第一惯性定位信息；设定一特征点定位权重值高于一GPS定位权重值为及一惯性定位权重值之和；以及根据该特征点定位权重值、该第一特征点定位信息、该GPS定位权重值、该第一GPS定位信息、该惯性定位权重值及该第一惯性定位信息计算出一输出定位信息；其中该特征点定位权重值、该GPS定位权重值及该惯性定位权重值之和为1；其中该第一特征点定位信息、该第一GPS定位信息及该第一惯性定位信息分别反映一定位座标值；
当未检测到该第一特征点时，设定该特征点定位权重值低于该GPS定位权重值与该惯性定位权重值之和；以及根据该特征点定位权重值、该第一特征点定位信息、该GPS定位权重值、该第一GPS定位信息、该惯性定位权重值及该第一惯性定位信息计算出该输出定位信息。
本发明适应性权重调适的定位方法通过适应性地调配特征点定位、GPS定位与惯性定位三种定位方法的权重值，以调整权重分配的方式来调配各种定位方式的占比，藉此整合特征点定位、GPS定位与惯性定位三种定位方法的定位信息。如此一来，即便其中一种定位方式暂时无法使用，还能通过另外两种方式根据权重分配计算定位信息，让使用者能持续获得准确的定位信息，以确认目前所在位置。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1本发明第一较佳实施例的方法流程示意图；
图2本发明第二较佳实施例的方法流程示意图；
图3本发明第三较佳实施例的方法流程示意图；
图4本发明第四较佳实施例的方法流程示意图；
图5本发明第一较佳实施例的初始设定程序的流程示意图；
图6本发明较佳实施例的系统方框示意图。
具体实施方式
以下配合附图及本发明较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段。
请参阅图1所示，本发明的一第一较佳实施例，揭示一种适应性权重调适的定位方法，包含有以下步骤：
执行一初始设定程序(S101)；
判断是否检测到一第一特征点，其中该第一特征点为地表上的特征物件，并反映一座标位置(S102)；
当检测到该第一特征点时，产生一第一特征点定位信息，一第一GPS定位信息及一第一惯性定位信息(S103)；设定一特征点定位权重值高于一GPS定位权重值及一惯性定位权重值之和(S104)；以及根据该特征点定位权重值、该第一特征点定位信息、该GPS定位权重值、该第一GPS定位信息、该惯性定位权重值及该第一惯性定位信息计算出一输出定位信息(S105)；其中该特征点定位权重值、该GPS定位权重值及该惯性定位权重值之和为1；其中该第一特征点定位信息、该第一GPS定位信息及该第一惯性定位信息分别反映一定位座标位置；
当未检测到该第一特征点时，设定该特征点定位权重值低于该GPS定位权重值与该惯性定位权重值之和(S106)；以及根据该特征点定位权重值、该第一特征点定位信息、该GPS定位权重值、该第一GPS定位信息、该惯性定位权重值及该第一惯性定位信息计算出该输出定位信息(S107)。
在本较佳实施例中，当检测到该第一特征点时，设定该特征点定位权重值为1、该GPS定位权重值为0及该惯性定位权重值为0；当未检测到该第一特征点时，设定该特征点定位权重值为0、该GPS定位权重值与该惯性定位权重值之和为1。
由于特征点定位的方式是通过能辨识出地方的地标或是标志等位于地表上的特征物件的方式确认使用者目前的所在位置，因此通过特征点定位的方式能准确的定位出使用者目前的所在地。而本发明适应性权重调适的定位方法是当检测到特征点时，直接调整该特征点定位权重值为1，也就是说，直接以该特征点的定位信息作为输出定位信息，供使用者确认目前的定位位置。
而本发明适应性权重调适的定位方法通过适应性地调配特征点定位、GPS定位与惯性定位三种定位方法的权重值，以调整权重分配的方式来调配各种定位方式的占比，藉此整合特征点定位、GPS定位与惯性定位三种定位方法的定位信息。如此一来，即便其中一种定位方式暂时无法使用，还能通过另外两种方式根据权重分配计算定位信息，让使用者能持续获得准确的定位信息，以确认目前所在位置。
进一步而言，在本较佳实施例中，在检测到该第一特征点，并计算出该输出定位信息的步骤中，即在步骤S105中，进一步根据该第一特征点定位信息及该第一GPS定位信息产生一GPS飘移误差参数。
本发明进一步通过该第一特征点产生的座标值，即该第一特征点定位信息，来当作使用者的真实位置，并利用同时产生的GPS定位信息来计算该GPS飘移误差参数，以作为该GPS定位权重值调整依据。
也就是说，在本较佳实施例中，只需检测到一个特征点，即可根据该特征点产生的特征点定位信息以及同时产生的GPS定位信息计算出该GPS飘移误差参数。
此外，请参阅图2所示，本发明的一第二较佳实施例，当检测到该第一特征点，并计算出该输出定位信息后，即在步骤S105后，进一步包含有以下步骤：
经过一第一时间后判断是否还检测到该第一特征点(S201)；
当再次检测到该第一特征点时，产生一第一特征点二次定位信息，一第一GPS二次定位信息及一第一惯性二次定位信息(S202)；
设定该特征点定位权重值为1、该GPS定位权重值为0及该惯性定位权重值为0(S203)；
根据该特征点定位权重值、该第一特征点二次定位信息、该GPS定位权重值、该第一GPS二次定位信息、该惯性定位权重值及该第一惯性二次定位信息计算出该输出定位信息(S204)；
根据该第一特征点定位信息及该第一GPS定位信息产生一第一飘移值(S205)；
根据该第一特征点二次定位信息及该第一GPS二次定位信息产生一第二飘移值(S206)；
根据该第一飘移值及该第二飘移值产生该GPS飘移误差参数(S207)。
本发明进一步通过该第一特征点回推的座标值，即该第一特征点定位信息及该第一特征点二次定位信息，来当作使用者的真实位置，并利用同一特征点连续产生的两笔定位信息与GPS定位信息来计算该GPS飘移误差参数，以作为该GPS定位权重值调整依据。因此当有抓取到同一特征点连续产生的两笔定位信息时，即可计算当下环境的GPS定位权重值，提供感知融合后优化的定位信息。在本较佳实施例中，该GPS飘移误差参数是根据查表法计算产生的。简而言之，该GPS飘移误差参数是通过不断的实验，通过不断的重复试验多个特征点，并分别产生该第一飘移值及该第二飘移值后，记录对应的GPS飘移误差参数，藉此建立表格。尔后，只需根据产生的该第一飘移值及该第二飘移值，即可通过查表的方式获得对应的GPS飘移误差参数。
进一步来说，在本较佳实施例中，是通过同一个特征点产生的多笔特征点定位信息以及在产生各笔特征点定位信息当下同时产生的各笔GPS定位信息，来计算出该GPS飘移误差参数。由于当根据同一个特征点产生的特征点定位信息越多时，对应的GPS定位信息也会越多，因此可参考的数据越多时，计算出的GPS飘移误差参数也会越精准。在本较佳实施例中，是以根据同一个特征点产生的两笔特征点定位信息为例说明，但不以此为限。
此外，请参阅图3所示，本发明的一第三较佳实施例，当产生该GPS飘移误差参数后，即步骤S207后，进一步包含有以下步骤：
判断是否检测到一第二特征点(S301)；其中该第一特征点与该第二特征点为连续检测到的两特征点；
当检测到该第二特征点时，产生一第二特征点定位信息、一第二GPS定位信息及一第二惯性定位信息(S302)；
设定该特征点定位权重值为1、该GPS定位权重值为0及该惯性定位权重值为0(S303)；
根据该特征点定位权重值、该第二特征点定位信息、该GPS定位权重值、该第二GPS定位信息、该惯性定位权重值及该第二惯性定位信息计算出该输出定位信息(S304)；
根据该第一特征点定位信息及该第一惯性定位信息产生一第一误差值(S305)；
根据该第二特征点定位信息及该第二惯性定位信息产生一第二误差值(S306)；
根据该第一误差值及该第二误差值产生一惯性累计误差参数(S307)。
本发明进一步藉由该第一特征点与该第二特征点回推的座标值，即该第一特征点定位信息及该第二特征点定位信息，来当作使用者的真实位置，消除惯性定位产生的累计误差。此外，以特征点所回推的座标值来当作使用者的真实位置，利用一段距离内，检测到不同特征点时的特征点定位信息与惯性定位信息，来计算该惯性累计误差参数，来决定该惯性定位权重值提供感知融合后优化的定位信息。在本较佳实施例中，该惯性累计误差参数是根据查表法计算产生的。简而言之，该惯性累计误差参数是通过不断的实验，通过不断的重复试验多个特征点，并分别产生该第一误差值及该第二误差值后，记录对应的惯性累计误差参数，藉此建立表格。尔后，只需根据产生的该第一误差值及该第二误差值，即可通过查表的方式获得对应的惯性累计误差参数。
再请参阅图4所示，本发明的一第四较佳实施例，当产生该惯性累计误差参数后，即步骤S307后，进一步包含有以下步骤：
根据该GPS飘移误差参数及该惯性累计误差参数计算该GPS定位权重值及该惯性定位权重值(S401)；
设定该特征点定位权重值为0(S402)；
根据该特征点定位权重值、该第二特征点定位信息、该GPS定位权重值、该第二GPS定位信息、该惯性定位权重值及该第二惯性定位信息计算出该输出定位信息(S403)。
综上所述，本发明藉由该第一特征点回推的座标值，即该第一特征点定位信息及该第一特征点二次定位信息，计算该GPS飘移误差参数。此外，以该第一特征点与该第二特征点回推的座标值，即该第一特征点定位信息及该第二特征点定位信息，来当作使用者的真实位置，并利用一段距离内，检测到不同特征点时的特征点定位信息与惯性定位信息，来计算该惯性累计误差参数。最后，再根据该GPS飘移误差参数及该惯性累计误差参数计算出该GPS定位权重值及该惯性定位权重值。由于，该GPS飘移误差参数及该惯性累计误差参数会随着使用者移动而改变，每当使用者移动到可以检测到特征点的位置，便可更新该GPS飘移误差参数及该惯性累计误差参数。藉此不断更新该GPS定位权重值及该惯性定位权重值让该输出定位信息更为精准。
请参阅图5所示，该初始设定程序包含有以下步骤：
产生一GPS定位信息、一惯性定位信息及一特征点定位信息(S501)；
设定该特征点定位权重值为0、该GPS定位权重值为1及该惯性定位权重值为0(S502)；
根据该特征点定位权重值、该特征点定位信息、该GPS定位权重值、该GPS定位信息、该惯性定位权重值及该惯性定位信息计算出该输出定位信息(S503)。
通过该初始设定程序可于一开始，尚未检测到任何的特征点之前，首先设定以GPS的定位信息为主，由GPS定位信息作为该输出信息让使用者先行确认目前的大概位置。接着，再开始检测该第一特征点，以进一步精准的定位使用者的位置。
进一步而言，该该输出定位信息是根据以下公式计算：
Pout＝WGPS×PGPS+WIMU×PIMU+Wfeature×Pfeature；
其中WGPS+WIMU+Wfeature＝1；Pout为该输出定位信息；WGPS为该GPS定位权重值；PGPS为该第一GPS定位信息、该第一GPS二次定位信息或该第二GPS定位信息；WIMU为该惯性定位权重值；PIMU为该第一惯性定位信息、该第一惯性二次定位信息或该第二惯性定位信息；Wfeature为该特征点定位权重值；Pfeature为该第一特征点定位信息、该第一特征点二次定位信息或该第二特征点定位信息。
当中，该GPS定位权重值是根据以下公式计算：
WGPS＝CGPS+αIMU×t；
其中CGPS为该GPS飘移误差参数；αIMU为惯性累计误差参数；t为自检测到该第二特征点的时间点开始的累计时间。
当中，该惯性定位权重值是根据以下公式计算：
WIMU＝1-CGPS-αIMU×t；
其中CGPS为该GPS飘移误差参数；αIMU为惯性累计误差参数；t为自检测到该第二特征点的时间点开始的累计时间。
本发明的适应性权重调适的定位方法通过一适应性权重调适的定位系统所执行，一般而言，该适应性权重调适的定位系统设置于一车辆上，用于定位车辆，并可进一步结合一导航系统，提供行车导航功能。
请参阅图6所示，该适应性权重调适的定位系统包含有一惯性定位模块11、一GPS定位模块12、一特征点定位模块13、一权重计算模块14、一数字地图模块15及一显示模块16。
该惯性定位模块11包含有一车身动态信息单元111及一惯性量测单元112，分别电连接至该权重计算模块14。该车身动态信息单元111及该惯性量测单元112感测车辆的移动方向与速度，以产生并传送反映车辆位置的该第一惯性定位信息、该第一惯性二次定位信息或该第二惯性定位信息至该权重计算模块14。
该GPS定位模块12包含有一GPS定位单元121，以产生反映车辆位置的该第一GPS定位信息、该第一GPS二次定位信息或该第二GPS定位信息，且电连接至该权重计算模块14，以传送该第一GPS定位信息、该第一GPS二次定位信息或该第二GPS定位信息至该权重计算模块14。
该特征点定位模块13包含有一影像撷取单元131及一雷达单元132，且分别电连接至该权重计算模块14。该影像撷取单元131及该雷达单元132是检测该第一特征点或该第二特征点，并于检测到该第一特征点或该第二特征点时产生一检测结果信息传送至该权重计算模块14。在本较佳实施例中，该雷达单元132为一光学雷达。
该权重计算模块14电连接至该数字地图模块15及该显示模块16，并根据接收到的检测结果信息与该数字地图模块15中的数字地图比对，以产生该第一特征点定位信息、该第一特征点二次定位信息或该第二特征点定位信息，也就是说，该权重计算模块14藉由比对结果判断使用者的目前位置。举例来说，该特征点定位模块13通过该影像撷取单元131截取影像信息，并通过该雷达单元132检测附近的地表特征信息，并将该些信息传送至该权重计算模块14。而该数字地图模块15中储存有各个地方的数字地图数据，且该些地图数据中具有各个地方的地标或号志特征比对数据及其的详细位置座标数据，以及各个地方的地表特征的特征比对数据及其详细座标位置数据。而该权重计算模块14根据该特征点定位模块13提供的信息与该些数字地图数据中的各个地方的地标或号志或地表特征的特征比对数据判断目前该特征点定位模块13提供的信息与哪个地标或号志或地表特征的特征比对数据相符，如此一来，便可根据相符的该地标或号志或地表特征的特征比对数据，产生对应的详细座标位置数据，藉此提供定位功能。
此外，该权重计算模块14还用于接收该惯性定位模块11、该GPS定位模块12及该特征点定位模块13传送来的信息，并根据该些信息设定该特征点定位权重值、该GPS定位权重值、该惯性定位权重值，以及计算产生该输出定位信息，并将该输出定位信息传送至该显示模块16，由该显示模块16显示目前位置供使用者参考。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种适应性权重调适的定位方法，其特征在于，包含有以下步骤：
执行一初始设定程序；
判断是否检测到一第一特征点，其中该第一特征点为地表上的特征物件，并反映一座标位置；
当检测到该第一特征点时，产生一第一特征点定位信息、一第一GPS定位信息及一第一惯性定位信息；设定一特征点定位权重值高于一GPS定位权重值及一惯性定位权重值之和；以及根据该特征点定位权重值、该第一特征点定位信息、该GPS定位权重值、该第一GPS定位信息、该惯性定位权重值及该第一惯性定位信息计算出一输出定位信息；其中该特征点定位权重值、该GPS定位权重值及该惯性定位权重值之和为1；其中该第一特征点定位信息、该第一GPS定位信息及该第一惯性定位信息分别反映一定位座标位置；
当未检测到该第一特征点时，设定该特征点定位权重值低于该GPS定位权重值与该惯性定位权重值之和；以及根据该特征点定位权重值、该第一特征点定位信息、该GPS定位权重值、该第一GPS定位信息、该惯性定位权重值及该第一惯性定位信息计算出该输出定位信息。
2.根据权利要求1所述的适应性权重调适的定位方法，其特征在于：
当检测到该第一特征点时，设定该特征点定位权重值为1、该GPS定位权重值为0及该惯性定位权重值为0；
当未检测到该第一特征点时，设定该特征点定位权重值为0、该GPS定位权重值与该惯性定位权重值之和为1。
3.根据权利要求2所述的适应性权重调适的定位方法，其特征在于，在检测到该第一特征点，并计算出该输出定位信息的步骤中，进一步根据该第一特征点定位信息及该第一GPS定位信息产生一GPS飘移误差参数。
4.根据权利要求2所述的适应性权重调适的定位方法，其特征在于，当检测到该第一特征点，并计算出该输出定位信息后，进一步包含有以下步骤：
经过一第一时间后判断是否还检测到该第一特征点；
当再次检测到该第一特征点时，产生一第一特征点二次定位信息，一第一GPS二次定位信息及一第一惯性二次定位信息；
设定该特征点定位权重值为1、该GPS定位权重值为0及该惯性定位权重值为0；
根据该特征点定位权重值、该第一特征点二次定位信息、该GPS定位权重值、该第一GPS二次定位信息、该惯性定位权重值及该第一惯性二次定位信息计算出该输出定位信息；
根据该第一特征点定位信息及该第一GPS定位信息产生一第一飘移值；
根据该第一特征点二次定位信息及该第一GPS二次定位信息产生一第二飘移值；
根据该第一飘移值及该第二飘移值产生一GPS飘移误差参数。
5.根据权利要求4所述的适应性权重调适的定位方法，其特征在于，当产生该GPS飘移误差参数后，进一步包含有以下步骤：
判断是否检测到一第二特征点；其中该第一特征点与该第二特征点为连续检测到的两特征点；
当检测到该第二特征点时，产生一第二特征点定位信息、一第二GPS定位信息及一第二惯性定位信息；
设定该特征点定位权重值为1、该GPS定位权重值为0及该惯性定位权重值为0；
根据该特征点定位权重值、该第二特征点定位信息、该GPS定位权重值、该第二GPS定位信息、该惯性定位权重值及该第二惯性定位信息计算出该输出定位信息；
根据该第一特征点定位信息及该第一惯性定位信息产生一第一误差值；
根据该第二特征点定位信息及该第二惯性定位信息产生一第二误差值；
根据该第一误差值及该第二误差值产生一惯性累计误差参数。
6.根据权利要求5所述的适应性权重调适的定位方法，其特征在于，当产生该惯性累计误差参数后，进一步包含有以下步骤：
根据该GPS飘移误差参数及该惯性累计误差参数计算该GPS定位权重值及该惯性定位权重值；
设定该特征点定位权重值为0；
根据该特征点定位权重值、该第二特征点定位信息、该GPS定位权重值、该第二GPS定位信息、该惯性定位权重值及该第二惯性定位信息计算出该输出定位信息。
7.根据权利要求6所述的适应性权重调适的定位方法，其特征在于，该输出定位信息是根据以下公式计算：
Pout＝WGPS×PGPS+WIMU×PIMU+Wfeature×Pfeature；
其中WGPS+WIMU+Wfeature＝1；Pout为该输出定位信息；WGPS为该GPS定位权重值；PGPS为该第一GPS定位信息、该第一GPS二次定位信息或该第二GPS定位信息；WIMU为该惯性定位权重值；PIMU为该第一惯性定位信息、该第一惯性二次定位信息或该第二惯性定位信息；Wfeature为该特征点定位权重值；Pfeature为该第一特征点定位信息、该第一特征点二次定位信息或该第二特征点定位信息。
8.根据权利要求7所述的适应性权重调适的定位方法，其特征在于，该GPS定位权重值是根据以下公式计算：
WGPS＝CGPS+αIMU×t；
其中CGPS为该GPS飘移误差参数；αIMU为惯性累计误差参数；t为自检测到该第二特征点的时间点开始的累计时间。
9.根据权利要求7所述的适应性权重调适的定位方法，其特征在于，该惯性定位权重值是根据以下公式计算：
WIMU＝1-CGPS-αIMU×t；
其中CGPS为该GPS飘移误差参数；αIMU为惯性累计误差参数；t为自检测到该第二特征点的时间点开始的累计时间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的适应性权重调适的定位方法，其特征在于，该初始设定程序包含有以下步骤：
产生一GPS定位信息、一惯性定位信息及一特征点定位信息；
设定该特征点定位权重值为0、该GPS定位权重值为1及该惯性定位权重值为0；
根据该特征点定位权重值、该特征点定位信息、该GPS定位权重值、该GPS定位信息、该惯性定位权重值及该惯性定位信息计算出该输出定位信息。
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