CN112859127A - 导航装置及导航装置的操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种导航装置的操作方法包括：获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的有效全球定位系统(GPS)数据；从地图数据的多个地图元素中确定与由当前时间点的有效GPS数据指示的第一区域相对应的第一相邻地图元素；以及基于由第一相邻地图元素的至少一部分指定的第一方向，确定目标设备在当前时间点的姿态参数。

Description

导航装置及导航装置的操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年11月12日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2019-0144100的优先权，其全部公开通过引用并入本文以用于所有目的。
技术领域
以下描述涉及导航装置和导航装置的操作方法。
背景技术
现有的导航装置可以通过经由全球定位系统(GPS)接收与位置相关联的信息并将接收到的信息与二维(2D)地图匹配，提供与车辆行驶或行进的方向相关联以及与车辆的位置相关联的信息。为了使接收到的信息与2D地图匹配，存在以下方法：计算通过GPS获得的车辆的位置与在道路链接(road link)中的位置之间的距离，并将车辆的位置与车辆在路段中的与车辆位置距离最短的位置进行匹配；或存在以下方法：基于道路几何信息、道路连接点信息和每个节点的旋转角度来估计方向，并将估计出的方向与地图相匹配。这样的现有导航装置的精度水平可以取决于这种匹配技术，因此高精度水平可以与精确匹配有关。
发明内容
提供本发明内容以用简化形式介绍对下面在具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容不意在确认所请求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意在用作帮助确定所请求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种导航装置的操作方法包括：获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的有效全球定位系统(GPS)数据；从地图数据的多个地图元素中确定与由当前时间点的有效GPS数据指示的第一区域相对应的第一相邻地图元素；以及基于由第一相邻地图元素的至少一部分指定的第一方向，确定目标设备在当前时间点的姿态参数。
第一方向可以是三维(3D)方向。
姿态参数可以包括侧倾参数、俯仰参数和偏航参数。
基于第一方向确定目标设备在当前时间点的姿态参数可以包括：通过对包括在第一相邻地图元素中且分别对应于3D位置的多个点执行线拟合，来识别第一方向。
基于第一方向确定目标设备在当前时间点的姿态参数可以包括：基于当前时间点的有效GPS数据和目标设备在先前时间点的位置，确定基于GPS的偏航；以及通过将与第一相邻地图元素中的每一个相对应的基于地图的偏航与所确定的基于GPS的偏航进行比较，从第一相邻地图元素中提取样本。
基于第一方向确定目标设备在当前时间点的姿态参数还可以包括：通过将随机采样一致(RANSAC)算法应用于所提取的样本来识别第一方向。
基于第一方向确定目标设备在当前时间点的姿态参数可以包括：通过将当前时间点的基于传感器的偏航和与第一方向相对应的基于地图的偏航进行比较来确定姿态参数。当前时间点的基于传感器的偏航可以是通过将由目标设备的转向传感器测得的偏航率应用于目标设备在先前时间点的偏航而计算出的。
可以响应于基于传感器的偏航和基于地图的偏航之间的差小于阈值，确定姿态参数对应于第一方向。
该操作方法还可以包括：确定与所确定的目标设备在当前时间点的姿态参数相对应的方向余弦矩阵(DCM)；以及通过将DCM应用于与目标设备在当前时间点的速度相对应的速度矢量，确定目标设备在当前时间点的速度参数，其中所述速度是通过目标设备的速度传感器测得的。
该操作方法还可以包括：通过将当前时间点的有效GPS数据与地图数据进行匹配来确定基于地图的车道；通过将车道改变触发因子应用于目标设备在当前时间点的基于传感器的位置，确定基于传感器的车道，其中基于传感器的位置是通过将航位推算(DR)应用于目标设备在先前时间点的位置而计算出的；以及通过比较基于地图的车道和基于传感器的车道，确定目标设备在当前时间点的位置参数。
该操作方法还可以包括：通过将车道宽度与目标设备在横向方向上的位置变化进行比较来生成车道改变触发因子。
该操作方法还可以包括确定是否获得了有效GPS数据。
确定是否获得了有效GPS数据包括：获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的GPS数据；基于所获得的当前时间点的GPS数据，确定基于GPS的速度和基于GPS的偏航率；获得通过目标设备的速度传感器测得的基于传感器的速度、以及通过目标设备的转向传感器测得的基于传感器的偏航率；以及基于比较基于GPS的速度和基于传感器的速度的结果、以及比较基于GPS的偏航率和基于传感器的偏航率的结果，确定GPS数据的有效性。
在另一个总的方面，一种非暂时性计算机可读存储介质存储指令，当指令由处理器执行时，使处理器执行上述操作。
在另一总体方面，导航装置的操作方法包括：响应于没有获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的有效全球定位系统(GPS)数据，获得当前时间点的基于传感器的位置，当前时间点的基于传感器的位置是通过将航位推算(DR)应用于目标设备的先前位置计算出的，并且对应于目标设备的当前位置；从多个地图元素中确定与由当前时间点的基于传感器的位置指示的区域相对应的相邻地图元素；以及基于由相邻地图元素的至少一部分指定的方向，确定目标设备在当前时间点的姿态参数。
基于方向确定目标设备在当前时间点的姿态参数可以包括：通过对包括在相邻地图元素中且分别对应于3D位置的多个点执行线拟合，来识别方向。
基于方向确定目标设备在当前时间点的姿态参数可以包括：通过将RANSAC算法应用于相邻地图元素来识别方向。
基于方向确定目标设备在当前时间点的姿态参数可以包括：基于该方向确定姿态参数中的俯仰和侧倾；以及通过将由目标设备的转向传感器测得的偏航率应用于目标设备在先前时间点的偏航，来确定姿态参数中的偏航。
在另一总体方面，一种导航装置包括处理器，该处理器被配置为：获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的有效全球定位系统(GPS)数据；从地图数据的多个地图元素中确定与由当前时间点的有效GPS数据指示的第一区域相对应的第一相邻地图元素；以及基于由第一相邻地图元素的至少一部分指定的第一方向，确定目标设备在当前时间点的姿态参数。
处理器还可以被配置为：通过对包括在第一相邻地图元素中并分别对应于三维(3D)位置的多个点执行线拟合，来识别第一方向。
处理器还可以被配置为：基于当前时间点的有效GPS数据和目标设备在先前时间点的位置，确定基于GPS的偏航；以及通过将与第一相邻地图元素中的每一个相对应的基于地图的偏航与所确定的基于GPS的偏航进行比较，从第一相邻地图元素中提取样本。
处理器还可以被配置为通过将随机采样一致(RANSAC)算法应用于所提取的样本来识别第一方向。
处理器还可以被配置为：通过将当前时间点的基于传感器的偏航和与第一方向相对应的基于地图的偏航进行比较，确定姿态参数。当前时间点的基于传感器的偏航可以是通过将由目标设备的转向传感器测得的偏航率应用于目标设备在先前时间点的偏航而计算出的。
响应于基于传感器的偏航和基于地图的偏航之间的差小于阈值，确定姿态参数对应于第一方向。
处理器还可以被配置为响应于没有获得当前时间点的有效GPS数据：获得当前时间点的基于传感器的位置，当前时间点的基于传感器的位置是通过将航位推算(DR)应用于目标设备的先前位置而计算出的，并且对应于目标设备的当前位置；从多个地图元素中确定与由所获得的当前时间点的基于传感器的位置所指示的第二区域相对应的第二相邻地图元素；以及基于由第二相邻地图元素的至少一部分指定的第二方向，确定目标设备在当前时间点的姿态参数。
处理器还可以被配置为：确定与所确定的目标设备在当前时间点的姿态参数相对应的方向余弦矩阵(DCM)；以及通过将DCM应用于与目标设备在当前时间点的速度相对应的速度矢量，确定目标设备在当前时间点的速度参数，其中所述速度是通过目标设备的速度传感器测得的。
处理器还可以被配置为：通过将当前时间点的有效GPS数据与地图数据进行匹配来确定基于地图的车道；通过将车道改变触发因子应用于目标设备在当前时间点的基于传感器的位置，确定基于传感器的车道，其中基于传感器的位置是通过将航位推算DR应用于目标设备在先前时间点的位置而计算出的；以及通过比较基于地图的车道和基于传感器的车道，确定目标设备在当前时间点的位置参数。
处理器还可以被配置为通过将目标设备在横向方向上的位置变化与车道宽度进行比较来生成车道改变触发因子。
导航装置还可以包括：存储指令的存储器，其中，处理器被配置为执行指令以执行以下操作：获得有效全球定位系统(GPS)数据，确定第一相邻地图元素，以及确定姿态参数。
其他特征和方面将通过以下详细描述、附图和权利要求变得清楚明白。
附图说明
图1是示出了导航装置的输入和输出的示例的图。
图2是示出了姿态参数的示例的图。
图3是示出了导航装置的操作的示例的图。
图4是示出了确定全球定位系统(GPS)数据的有效性的示例的图。
图5是示出了地图数据的示例的图。
图6是示出了确定姿态参数的示例的图。
图7是示出了确定速度参数的示例的图。
图8是示出了确定位置参数的示例的图。
图9是示出了确定车道变化的示例的图。
图10是示出了导航装置的操作方法的示例的流程图。
图11是示出了导航装置的配置的示例的图。
在整个附图和详细描述中，相同的附图标记指代相同的元件、特征和结构。附图可以不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，可以扩大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下详细描述以帮助读者获得对本文描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，在理解了本申请的公开之后，本文中描述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改和等同物将是显而易见的。例如，本文中描述的操作顺序仅仅是示例，并且不限于在本文中阐述的那些操作顺序，而是可以在理解本申请的公开之后明显改变，除了必须以一定顺序进行的操作之外。此外，为了更加清楚和简洁，在理解本申请的公开之后可以省略对已知的特征的描述。
本文描述的特征可以以不同形式来实施，并且不应被解释为限于本文描述的示例。相反，提供本文中描述的示例仅仅是为了说明实现本文中描述的方法、装置和/或系统的许多可行方式中的一些，在理解本申请的公开之后这些方式将显而易见。
注意，在本文中，相对于示例或实施例使用术语“可以”(例如，关于示例或实施例可以包括或实现什么)意味着存在至少一个示例或实施例，在该示例或实施例中包括或实现了这种特征，而所有示例和实施例不限于此。
贯穿说明书，当诸如层、区域或基板之类的元件被描述为在另一元件“上”、“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以直接在该另一元件“上”、“连接到”或“耦接到”该另一元件，或者可以存在介于其间的一个或多个其他元件。相反，当元件被描述为“直接在另一元件上”、“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，可以不存在介于其间的其他元件。如本文中所使用的，术语“和/或”包括关联列出的项目中的任何一个和任何两个或更多个的任何组合。
虽然本文中可以使用诸如“第一”、“第二”、“第三”之类的术语来描述各构件、组件、区域、层或部，但是这些构件、组件、区域、层或部不应被这些术语限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分加以区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，本文中描述的示例中提及的第一构件、组件、区域、层或部分也可以被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
本文中使用的术语仅用于描述各种示例，而不用于限制本公开。除非上下文另外明确指示，否则冠词“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”表示存在所阐述的特征、数目、操作、构件、元件和/或其组合，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、数目、操作、构件、元件和/或其组合。
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员基于对本申请的公开的理解通常所理解的含义相同的含义。诸如在常用词典中定义的术语应被解释为其含义与在相关技术和/或本申请的上下文中的含义相同，而不应将被解释为理想的或过于正式的含义，除非本文明确如此定义。
另外，在示例实施例的描述中，可以省略在理解本申请之后由此已知的结构或功能的详细描述。
图1是示出了精确导航装置的输入和输出的示例的图。
参照图1，精确导航装置100(在下文中，“导航装置100”)可以提供与目标设备的物理状态相关联的精确信息。例如，导航装置100可以基于速度数据、转向数据、全球定位系统(GPS)数据和地图数据中的任何一个或任何两个或多个的任何组合，提供指示姿态、速度和位置中的任何一个或任何两个或多个的任何组合的导航参数。在该示例中，转向数据可以包括转向角数据。
目标设备可以包括可能需要精确状态信息的各种设备。例如，目标设备可以是各种类型的增强现实(AR)设备之一，包括例如，增强现实平视显示器(AR HUD)设备、包括ARHUD的车辆、提供AR的移动设备等。AR设备可以基于AR设备的状态来显示覆盖有虚拟图像的真实背景。为了不出错第体现AR环境，AR设备可能需要准确地测量AR的状态。又例如，目标设备可以是需要精确定位的自动驾驶车辆。
导航参数可以应用于各种应用领域。例如，导航参数可以用于向用户提供导航信息，为自动驾驶车辆提供行驶控制信息等。在一示例中，导航参数可以在传感器融合的初始项中使用。传感器融合是一种将多种不同类型的传感器组合为一个并提供解决方案的方法。例如，传感器融合可以用于确定车辆的姿态、速度和位置。
当传感器融合的输出收敛于真实值时，传感器融合可以产生相对准确的输出。然而，当将具有相对较大误差的初始信息提供给传感器融合时，可能需要相对较长的时间段才能使传感器融合的输出收敛到真实值。例如，在这种情况下，AR设备可能无法在如此长的时间段内将虚拟图像与真实背景匹配。导航装置100可以生成相对准确的导航参数，并且可以在传感器融合的初始项中使用所生成的准确导航参数，以在准确性方面改善传感器融合的性能。例如，导航装置100的导航参数可以用作传感器融合的初始信息，然后在一时间段内被提供用于传感器融合，直到传感器融合的输出收敛到真实值为止。
如上所述，导航装置100可以使用速度数据、转向数据、GPS数据和地图数据来生成导航参数。例如，在此使用的地图数据可以基于高清(HD)地图。HD地图可以包括与基于各种传感器生成的各种元素(例如，车道、中心线以及交通标志或标记)相关联的信息。HD地图的这些各种元素可以由点云表示，并且点云中的每个点可以对应于三维(3D)位置。导航装置100可以使用这样的HD地图来生成包括3D姿态、3D速度和车道水平位置在内的精确导航参数。
另外，可以通过通常在车辆或移动设备中使用的速度传感器、转向传感器和GPS接收器分别获得用于生成导航参数的速度数据、转向数据和GPS数据。速度传感器可以包括例如里程表。转向传感器例如可以包括方向盘和陀螺仪。因此，实现精确导航系统100可以不需要一些额外且昂贵的传感器，例如光检测和测距(LiDAR)传感器。
图2是示出了姿态参数的示例的图。参照图2，示出了x-y-z 3D坐标空间。姿态参数可以包括侧倾参数、俯仰参数和偏航参数。侧倾参数可以指示相对于x轴的倾斜度。俯仰参数可以指示相对于y轴的倾斜度。偏航参数可以指示相对于z轴的倾斜度。例如，x轴可以对应于目标设备行驶或行进的方向。
目标设备的姿态可以由与3D方向相对应的线表示。在这种情况下，侧倾参数可以对应于二维(2D)线中的c值，例如z＝cy，该c值是通过将相应的3D线投影到zy平面而获得的。俯仰参数可以对应于2D线中的b值，例如z＝bx，该b值是通过将对应的3D线投影到xz平面而获得的。偏航参数可以对应于2D线中的a值，例如，y＝ax，该a值是通过将对应的3D线投影到xy平面而获得的。
在下文中，侧倾参数、俯仰参数和偏航参数将分别由
Figure BDA0002461824250000091
θ和ψ表示。另外，偏航也可以称为航向。
图3是示出了导航装置的操作的示例的图。参照图3，在操作310中，导航装置确定GPS有效性。基于操作310的结果，可以确定是否获得了有效的GPS数据。
获得了有效GPS数据的情况可以包括接收到GPS数据且接收到的GPS数据有效的情形。未获得有效GPS数据的情况可以包括接收到GPS数据且接收到的GPS数据无效的情形，或没有接收到GPS数据的情况。GPS数据可以基于预设的接收周期(例如1秒)被周期性地接收。未接收到GPS数据的情形可以包括当经过接收周期时由于通信故障而没有接收到GPS数据的情形、以及在接收周期之间没有接收到GPS数据的情形。例如，在AR图像的帧率超过1帧每秒(fps)的情形中，在接收周期之间没有接收到GPS数据的情形可以是在GPS接收周期之间需要用其他数据来替换GPS数据的情形。
导航装置可以通过将基于GPS的速度和基于GPS的偏航率分别与基于传感器的速度和基于传感器的偏航率进行比较来确定GPS数据的有效性。基于GPS的速度和基于GPS的偏航率分别是使用GPS数据测得的速度和偏航率。基于传感器的速度和基于传感器的偏航率分别是使用传感器(例如速度传感器和转向传感器)测得的速度和偏航率。
例如，导航装置可以在与目标设备的当前位置相对应的当前时间点获得GPS数据，并且基于在当前时间点获得的GPS数据来确定基于GPS的速度和基于GPS的偏航率。另外，精确导航装置可以获得通过目标设备的速度传感器测得的基于传感器的速度、以及通过目标设备的转向传感器测得的基于传感器的偏航率。导航装置然后可以基于比较基于GPS的速度和基于传感器的速度的结果以及比较基于GPS的偏航率和基于传感器的偏航率的结果，来确定GPS数据的有效性。当基于GPS的速度和基于传感器的速度之间的差以及基于GPS的偏航率和基于传感器的偏航率之间的差均小于各自的阈值时，导航装置可以确定GPS数据有效。在下文中，将参考图4详细描述确定GPS数据的有效性的示例。
图4是示出了确定GPS数据的有效性的示例的图。导航装置可以通过参考高度鲁棒的传感器(例如速度传感器和转向传感器)来确定GPS数据的有效性。参照图4，在操作410中，导航装置可以基于与当前时间点的GPS数据相对应的位置PGPS，t来确定基于GPS的速度VGPS和基于GPS的偏航ψGPS。例如，可以如等式1和2所示确定基于GPS的速度VGPS和基于GPS的偏航ψGPS。
[等式1]
Figure BDA0002461824250000101
[等式2]
Figure BDA0002461824250000102
在等式1中，PGPS，t-1是与先前时间点t-1的GPS数据对应的位置。Δt是当前时间点t和先前时间点t-1之间的差，并且对应于导航装置的处理周期。例如，导航装置可以在每个Δt生成导航参数。
在该示例中，GPS数据可以包括与横向、纵向和海拔相关联的信息，因此与GPS数据相对应的位置可以是3D位置。在等式2中，VGPS，lon是纵向方向上基于GPS的测量速度，并且VGPS，lat是横向方向上基于GPS的测量速度。因此，速度VGPS，lon和VGPS，lat可以分别对应于速度VGPS的纵向分量和横向分量。
在操作420中，导航装置可以确定速度差diffvel和角度差diffang。可以如等式3和4所示确定速度差diffvel和角度差diffang。
[等式3]
diffvel＝|||ＶＧPS||-Ｖcar|
[等式4]
Figure BDA0002461824250000111
在等式3中，||VGPS||是VGPS的幅度，并且Vcar是通过目标设备的速度传感器测得的目标设备的速度。在等式4中，
Figure BDA0002461824250000112
是基于GPS的偏航率，并且
Figure BDA0002461824250000113
是基于传感器的偏航率。可以基于先前时间点的基于GPS的偏航和当前时间点的基于GPS的偏航来确定基于GPS的偏航率。可以通过目标设备的转向传感器来测量基于传感器的偏航率。
在操作430中，导航装置可以将速度差diffvel和角度差diffang与各自的阈值thresv和thresa进行比较。
当速度差diffvel小于阈值thresv并且角度差diffang小于阈值thresa时，导航装置可以确定当前时间点的GPS数据有效。相反，当速度差diffvel大于阈值thresv和/或角度差diffang大于阈值thresa时，导航装置可以确定当前时间点的GPS数据不是有效的。
返回参照图3，在操作320中，导航装置可以确定姿态参数。例如，导航装置获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的有效GPS数据，并且从地图数据的多个地图元素中确定与由当前时间点的有效GPS数据指示的第一区域相对应的第一相邻地图元素。例如，第一相邻地图元素与第一区域相对应的情况也可以指示第一相邻地图元素被包括在第一区域中。第一区域可以是距当前时间点的有效GPS数据所指示的位置的例如10米(m)的范围内的区域。随后，导航装置可以基于由第一相邻地图元素的至少一部分指示的第一方向，确定目标设备在当前时间点的姿态参数。
如上所述，地图数据可以基于HD地图。HD地图可以包括各种地图元素，包括例如车道、中心线以及交通标志和标记。HD地图中的地图元素可以由点云表示，并且点云的每个点可以对应于3D位置。
导航装置可以对包括在第一相邻地图元素中的多个点执行线拟合，并且识别第一相邻地图元素中的每一个的方向。如上所述，每个点可以对应于3D位置，因此第一相邻地图元素中的每一个的方向也可以对应于3D方向。导航装置可以基于线拟合的结果来识别第一方向。
导航装置可以通过从第一相邻地图元素中选择第一相邻地图元素的至少一部分来识别第一方向。通过这样的选择，可以将与目标设备紧密且实际相关联的地图元素选择为相邻地图元素。例如，当车辆经过交叉路口时，与车辆的行驶方向无关的地图元素(例如，顺时针方向或右转方向的车道)可能被选择为相邻地图元素。这种相邻地图元素可能与车辆的实际行驶方向无关，因此可能会在指示车辆的姿态方面产生误差影响。因此，通过上述选择，可以消除这样的误差元素，并且可以提高姿态参数的准确度。
例如，导航装置可以基于当前时间点的有效GPS数据和目标设备在先前时间点的位置来确定基于GPS的偏航。在该示例中，目标设备在先前时间点的位置可以基于先前时间点的有效GPS数据。然而，当在先前时间点不存在有效GPS数据时，可以通过对另一先前时间点的有效GPS数据应用航位推算(DR)来计算目标设备在该先前时间点的位置。
然后，导航装置可以将与第一相邻地图元素中的每一个相对应的基于地图的偏航与所确定的基于GPS的偏航进行比较，并从第一相邻地图元素中提取样本。如上所述，作为对第一相邻地图元素执行线拟合的结果，可以确定与第一相邻地图元素中的每一个相对应的3D方向。另外，如以上参考图2所述，可以通过将与3D方向相对应的线投影到xy平面来确定与第一相邻地图元素中的每一个相对应的基于地图的偏航。然后，导航装置可以提取和与基于GPS的偏航的差小于阈值的基于地图的偏航相对应的第一相邻地图元素作为样本。
另外，导航装置可以通过将随机采样一致(RANSAC)算法应用于如上所述提取的样本来识别第一方向。通过RANSAC算法，可以对样本之间具有高度相似性的样本进行平均，并且可以将与RANSAC算法的结果相对应的方向识别为第一方向。因此，可以额外地消除样本中妨碍目标设备的姿态估计的相邻元素，因此第一方向可以更可能对应于目标设备的实际姿态。
导航装置可以基于第一方向来确定基于地图的第一偏航参数、基于地图的第一俯仰参数和基于地图的第一侧倾参数。导航装置可以通过将与第一方向相对应的3D线投影到每个2D平面来确定每个参数，如上面参考图2所述。备选地，导航装置可以通过在每个2D平面上对包括在与第一方向相对应的第一相邻地图元素中的点执行线拟合，来确定每个参数。
另外，导航装置可以通过验证基于地图的第一偏航参数、基于地图的第一俯仰参数和基于地图的第一侧倾参数来确定姿态参数。例如，导航装置可以通过比较当前时间点的基于传感器的偏航和与第一方向相对应的基于地图的第一偏航来确定姿态参数。在该示例中，可以通过将由目标设备的转向传感器测得的偏航率应用于目标没备在先前时间点的偏航，计算当前时间点的基于传感器的偏航。
当基于传感器的偏航和基于地图的第一偏航之间的差小于阈值时，导航装置可以确定姿态参数对应于第一方向。也就是说，导航装置可以将基于地图的第一偏航参数、基于地图的第一俯仰参数和基于地图的第一侧倾参数确定为姿态参数。当基于传感器的偏航和基于地图的第一偏航之间的差大于阈值时，导航装置可以将单独确定的基于传感器的偏航参数、基于地图的第二俯仰参数和基于地图的第二偏航参数确定为姿态参数。当没有获得有效GPS数据时，可以使用基于传感器的偏航参数、基于地图的第二俯仰参数和基于地图的第二侧倾参数，并且在下文中将更详细地描述基于传感器的偏航参数、基于地图的第二俯仰参数和基于地图的第二侧倾参数。
当没有获得当前时间点的有效GPS数据时，导航装置可以获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的基于传感器的位置。可以通过将DR应用于目标设备的先前位置来计算当前时间点的基于传感器的位置。例如，导航装置可以通过将基于速度数据和转向数据的DR应用于目标设备的先前位置，计算当前时间点的基于传感器的位置。
随后，导航装置可以从地图数据的多个地图元素中确定与由当前时间点的基于传感器的位置所指示的第二区域相对应的第二相邻地图元素，并基于由第二相邻地图元素的至少一部分所指示的第二方向来确定目标设备在当前时间点的姿态参数。导航装置可以通过对包括在第二相邻地图元素中的多个点执行线拟合来识别第二方向。
然而，当没有获得有效GPS数据时，可能无法计算基于GPS的偏航，因此可以在不进行附加采样的情况下执行RANSAC。例如，导航装置可以通过将RANSAC算法应用于第二相邻地图元素来识别第二方向。随后，导航装置可以基于第二方向来确定基于地图的第二俯仰参数和基于地图的第二侧倾参数。在该示例中，可以基于DR来分别计算偏航参数。例如，导航装置可以通过将由目标设备的转向传感器测得的偏航率应用于目标设备在先前时间点的偏航，来确定基于传感器的偏航参数。然后，导航装置可以将基于传感器的偏航参数、基于地图的第二俯仰参数和基于地图的第二侧倾参数确定为姿态参数。
图5是示出了地图数据的示例的图。参照图5，地图数据520包括各种地图元素，例如车道、中心线、交通标志和标记等。地图数据520中的地图元素可以由点云表示。可以基于GPS数据针对地图数据520指定基于GPS的位置PGPS，并且可以将包括基于GPS的位置PGPS在内的区域设置为第一区域510。可以将与第一区域510相对应的地图元素选择为第一相邻地图元素。然而，当没有接收到有效GPS信号时，可以针对地图数据520指定基于传感器的位置，并且可以设置包括基于传感器的位置在内的第二区域以确定第二相邻地图元素。
图6是示出了确定姿态参数的示例的图。参照图6，以下将描述的操作611至615可以对应于获得了有效GPS数据的情形，而下文将描述的操作621至623可以对应于没有获得有效GPS的情形。即使在获得了有效GPD数据的情形中，也可以执行操作621至623中的一些，以提供执行操作611至615所需的数据。
在操作611，导航装置可以基于与当前时间点的有效GPS数据相对应的基于GPS的位置PGPS，t和地图数据来确定第一相邻地图元素map1i。在操作612中，导航装置从第一相邻地图元素map1i确定样本S。导航装置可以确定等式5所表示的样本S。
[等式5]
Figure BDA0002461824250000151
在等式5中，ψmap，i是与第一相邻地图元素map1i中的每一个相对应的基于地图的偏航。ψGPS是基于GPS的偏航，并且thres是阈值。另外，i是用于识别第一相邻地图元素map1i中的每一个的标识符。在该示例中，和与基于GPS的偏航ψGPS的差小于阈值的基于地图的偏航ψmap，I相对应的相邻地图元素mapi可以被确定为样本S。
在操作613中，导航装置可以通过对样本S执行RANSAC来确定基于地图的第一偏航参数ψmap1，t、基于地图的第一俯仰参数θmap1，t和基于地图的第一侧倾参数
Figure BDA0002461824250000152
在下文中，为了便于描述，将所确定的基于地图的第一偏航参数ψmap1，t、基于地图的第一俯仰参数θmapl，t和基于地图的第一侧倾参数
Figure BDA0002461824250000153
称为“第一参数组”。
在操作614和615中，导航装置可以验证第一参数组。例如，在操作614中，导航装置计算基于传感器的偏航参数ψcar，t和基于地图的第一偏航参数ψmap1，t之间的角度差diffang，并且在操作615中将角度差diffang与阈值thresa进行比较。可以在操作623中计算基于传感器的偏航ψcar，t。
当角度差diffang小于阈值thresa时，可以将第一参数组确定为当前时间点的姿态参数。当角度差diffang大于阈值thresa时，可以将第二参数组确定为当前时间点的姿态参数。在该示例中，第二参数组可以包括基于传感器的偏航参数ψcar，t、基于地图的第二俯仰参数θmap2，t和基于地图的第二侧倾参数
Figure BDA0002461824250000154
可以在操作622中计算基于地图的第二俯仰参数θmap2，t和基于地图的第二侧倾参数
Figure BDA0002461824250000155
在操作621中，导航装置可以基于当前时间点的基于传感器的位置Pcar，t和地图数据来确定第二相邻地图元素map2i。可以通过将基于速度数据和转向数据的DR应用于目标设备在先前时间点的先前位置来计算基于传感器的位置Pcar，t。在操作622中，导航装置可以通过对第二相邻地图元素map12执行RANSAC来确定基于地图的第二俯仰参数θmap2，t和基于地图的第二侧倾参数
Figure BDA0002461824250000161
在操作623中，导航装置可以通过将偏航率Δψsteer应用于先前时间点的偏航参数ψcar，t-1来确定当前时间点的基于传感器的偏航参数ψcar，t。在该示例中，偏航率Aψsteer可以对应于转向数据在Δt期间的变化Δψsteer，并且可以通过目标设备的转向传感器来测量。当没有获得有效GPS数据时，可以将包括基于传感器的偏航参数ψcar，t、基于地图的第二俯仰参数θmap2，t和基于地图的侧倾参数
Figure BDA0002461824250000162
在内的第二参数组确定为当前时间输入处的姿态参数。
返回参照图3，导航装置确定速度参数。导航装置可以使用在操作320中确定的当前时间点的姿态参数来确定当前时间点的速度参数。例如，导航装置可以确定与当前时间点的姿态参数相对应的方向余弦矩阵(DCM)，并且通过将DCM应用于与目标设备在当前时间点的速度相对应的速度矢量来确定当前时间点的速度参数，其中该速度是通过目标设备的速度传感器测得的。
图7是示出了确定速度参数的示例的图。参照图7，在操作710中，导航装置确定姿态参数，包括例如ψt、θt和
Figure BDA0002461824250000163
操作710可以对应于以上参照图3描述的操作320。在操作720中，导航装置可以计算与包括ψt、θt和
Figure BDA0002461824250000164
在内的姿态参数相对应的DCM。在操作730中，导航装置可以基于速度数据和DCM来确定速度参数。在操作730中，可以使用以下等式6。
[等式6]
Figure BDA0002461824250000165
在等式6中，VN、VE和VD分别是向北方向的速度、向东方向的速度和向下方向的速度。另外，V是速度数据，并且
Figure BDA0002461824250000166
是DCM。通过等式6，可以获得与速度参数相对应的3D速度矢量。
通常，GPS数据可能具有相对不准确的海拔信息，因此将相应的GPS信息用作车辆的3D速度可能并不容易。另外，即使接收到非常准确的GPS数据，由于微小的水平误差，可能也不容易获得3D速度。然而，根据示例实施例，可以使用非常准确的姿态参数来获得相对准确的3D速度矢量。
返回参考图3，导航装置在操作340中确定位置参数，并且在操作350中确定车道改变。例如，导航装置可以通过将当前时间点的有效GPS数据与地图数据进行匹配来确定基于地图的车道，并且通过将车道改变触发因子应用于目标设备在当前时间点的基于传感器的位置来确定基于传感器的车道。可以通过将DR应用于目标设备在先前时间点的位置来计算目标设备在当前时间点的基于传感器的位置。可以通过将目标设备在横向方向上的位置变化和车道宽度进行比较来生成车道改变触发因子，并且车道改变触发因子可以具有与改变的车道的数量相对应的值。随后，导航装置可以将基于地图的车道与基于传感器的车道进行比较，并确定目标设备在当前时间点的位置参数。
图8是示出了确定位置参数的示例的图。参照图8，操作811、812和813可以对应于获得了有效GPS数据的情形，而操作821、822、823和824可以对应于没有获得有效GPS数据的情形。然而，即使获得了有效的GPS数据，也可以执行操作821至824中的一些操作，以提供执行操作811至813所需的数据。
在操作811中，导航装置可以基于地图数据和与当前时间点的有效GPS数据相对应的基于GPS的位置PGPS，t来执行地图匹配。作为地图匹配的结果，可以生成基于地图的位置Pmap，t。导航装置可以将最接近基于GPS的位置PGPS，t的车道的中心与基于地图的位置Pmap，t进行匹配。
在操作812中，导航装置可以根据基于地图的位置Pmap，t来检测车道。在该操作中，作为这种车道检测的结果，可以生成基于地图的车道lanemap，t。通过操作812，可以在目标设备所位于的道路上的各种车道中检测与目标设备相对应的车道。在操作813中，导航装置可以将基于地图的车道lanemap，t与基于传感器的车道lanecar，t进行比较。可以通过操作823确定基于传感器的车道lanecar，t。
响应于彼此对应的基于地图的车道lanemap，t和基于传感器的车道lanecar，t，可以将基于地图的位置Pmap，t确定为位置参数。相反，响应于彼此不对应的基于地图的车道lanemap，t和基于传感器的车道lanecar，t，可以将基于传感器的位置Pcar，t确定为位置参数。车道改变触发因子Alane可以基于传感器生成，因此可以用于提供相对准确的车道信息。因此，仅当基于地图的lanemap，t对应于基于车道改变触发因子Alane的基于传感器的车道lanecar，t时，才可以采用基于地图的位置Pcar，t作为位置参数。
在操作821中，导航装置可以确定速度参数Vcar，t。操作821可以对应于以上参照图3描述的操作330。在操作822中，导航装置可以通过将DR应用于先前时间点的基于传感器的位置Pcar，t-1，计算当前时间点的基于传感器的位置Pcar，t。在此，可以基于速度参数Vcar，t在Δt期间的变化Δψsteer来执行DR。
在操作823中，导航装置可以通过将车道改变触发因子Δlane应用于基于传感器的位置Pcar，t-1来确定基于车道的车道lanecar，t。在操作824中，导航装置可以通过确定车道改变来生成车道改变触发因子Δlane。例如，导航装置可以通过将目标设备在横向方向上的位置变化和车道宽度进行比较来生成车道改变触发因子Δlane。当没有获得有效的GPS数据时，可以将基于传感器的位置Pcar，t确定为位置参数。
图9是示出了确定车道变化的示例的图。参考图9，在操作910中，导航装置可以确定姿态参数。操作910可以对应于以上参照图3描述的操作320。在操作920中，导航装置可以根据基于传感器的偏航参数ψcar，t和基于地图的偏航参数ψmap，t来计算
Figure BDA0002461824250000184
可以对应于基于传感器的偏航参数ψcar，t和基于地图的偏航参数ψmap，t之间的差。基于地图的偏航参数ψmap，t可以对应于最终被确定为姿态参数的基于地图的第一偏航参数ψmap1，t和基于地图的第二偏航参数ψmap2，t中的任一个。
在操作930中，导航装置可以基于
Figure BDA0002461824250000183
基于传感器的速度Vcar和Δt来计算纵向方向上的位置变化Δx和横向方向上的位置变化Δy。
[等式7]
Figure BDA0002461824250000191
在操作940中，导航装置可以通过将横向方向上的位置变化Δy和车道宽度进行比较来生成车道改变触发因子Alane。随着目标设备在纵向方向上的行驶距离的累积，横向方向上的位置变化Ay可能增加。因此，当横向方向上的位置变化Δy的大小超过车道宽度时，可以生成车道改变触发因子Δlane。车道改变触发因子Alane的值可以对应于改变的车道的数量。
图10是示出了导航装置的操作方法的示例的流程图。参照图10，在操作1010中，导航装置可以获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的有效GPS数据。在操作1020中，导航装置可以从地图数据的多个地图元素中确定与由当前时间点的有效GPS数据指示的第一区域相对应的第一相邻地图元素。在操作1030中，导航装置可以基于由第一相邻地图元素的至少一部分指定的第一方向，确定目标设备在当前时间点的姿态参数。导航装置还可以执行以上参照图1至图9描述的操作，并且为了简洁，这里将省略更详细和重复的描述。
图11是示出了导航装置的配置的示例的图。参照图11，导航装置1100可以包括处理器1110和存储器1120。存储器1120可以连接到处理器1110，并且被配置为存储要由处理器1110执行的指令、以及要由处理器1110处理的数据和/或已经由处理器1110处理的数据。存储器1120可以包括非暂时性计算机可读存储介质，例如高速随机存取存储器(RAM)和/或非易失性计算机可读存储介质(例如，至少一个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备)。
处理器1110可以执行指令以执行以上参照图1至图10描述的操作和方法中的一个或多个或全部。例如，处理器1110可以获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的有效GPS数据，从地图数据的多个地图元素中确定与由当前时间点的有效GPS数据指示的第一区域相对应的第一相邻地图元素，并基于由第一相邻地图元素中的至少一部分指示的第一方向来确定目标设备在当前时间的姿态参数。另外，导航装置1100可以执行以上参照图1至图10描述的其他操作和方法，并且为了简洁起见，这里将省略对这些操作和方法的更详细和重复的描述。
图1至图11中的执行本申请中描述的操作的导航装置100和1100、处理器1110、存储器1120、其他导航装置、处理器和存储器、其他装置、设备、单元、模块和其他组件由被配置为执行本申请中描述的由硬件组件执行的操作的硬件组件来实现。在适当的情况下可用于执行本申请中所描述的操作的硬件组件的示例包括控制器、传感器、生成器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器、以及被配置为执行本申请所述的操作的任何其他电子组件。在其他示例中，用于执行本申请中所描述的操作的一个或多个硬件组件由计算硬件(例如，由一个或多个处理器或计算机)实现。处理器或计算机可以由一个或多个处理元件(例如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器、或被配置为以定义的方式响应并执行指令以实现期望的结果的任何其他设备或设备的组合)来实现。在一个示例中，处理器或计算机包括或连接到存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。由处理器或计算机实现的硬件组件可以执行指令或软件，例如，操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用，以执行本申请中描述的操作。硬件组件还可以响应于指令或软件的执行来访问、操纵、处理、创建和存储数据。为了简洁起见，在本申请中描述的示例的描述中可以使用单数术语“处理器”或“计算机”，但是在其他示例中可以使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机可以包括多个处理元件、或多种类型的处理元件、或两者兼有。例如，单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件可以由单个处理器、或两个或更多个处理器、或者处理器和控制器来实现。一个或多个硬件组件可以由一个或多个处理器、或处理器和控制器来实现，并且一个或多个其他硬件组件可以由一个或多个其他处理器或另一处理器和另一控制器来实现。一个或多个处理器或者处理器和控制器可以实现单个硬件组件、或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可以具有不同的处理配置中的任一种或多种，所述处理配置的示例包括单处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理、单指令多数据(SIMD)多处理、多指令单数据(MISD)多处理、和多指令多数据(MIMD)多处理。
执行本申请描述的操作的图1至图11中示出的方法由计算硬件执行，例如，由一个或多个处理器或计算机执行，其中计算硬件如上所述地实现为执行指令或软件以执行本申请中所描述的由这些方法执行的操作。例如，单个操作或者两个或更多个操作可以由单个处理器、或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器执行。一个或多个操作可以由一个或多个处理器或者处理器和控制器执行，并且一个或多个其他操作可以由一个或多个其它处理器或者另一处理器和另一控制器执行。一个或多个处理器或者处理器和控制器可以执行单个操作或者两个或更多个操作。
用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件可以被编写为计算机程序、代码段、指令或其任何组合，用于单独或共同指示或配置一个或多个处理器或计算机以作为机器或专用计算机操作从而执行由上述硬件组件和方法执行的操作。在一个示例中，指令或软件包括由一个或多个处理器或计算机直接执行的机器代码，例如由编译器产生的机器代码。在另一个示例中，指令或软件包括由一个或多个处理器或计算机使用解释器执行的更高级的代码。可以基于附图中所示出的框图和流程图以及说明书中的对应的描述(其公开了用于执行由硬件组件执行的操作和如上所述的方法的算法)，使用任何编程语言来编写指令或软件。
用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构可以被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中或其上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储设备、光学数据存储设备、硬盘、固态盘、以及被配置为以非暂时性方式存储指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并且将指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供给一个或多个处理器或计算机，使得该一个或多个处理器或计算机可以执行指令的任何其他设备。在一个示例中，指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得一个或多个处理器或计算机以分布方式存储、访问和执行所述指令和软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构。
尽管本公开包括特定示例，但是在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可以对这些示例进行形式和细节上的各种改变。本文描述的示例应仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述被认为适用于其他示例中的类似特征或方面。如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同的方式组合和/或被其他组件或其等同物替换或补充，则可以实现合适的结果。因此，本公开的范围不是由详细描述来限定，而是由权利要求及其等同物来限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化都被解释为包括在本公开中。

Claims (29)

1.一种导航装置的操作方法，所述操作方法包括：
获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的有效全球定位系统GPS数据；
从地图数据的多个地图元素中确定与由所述当前时间点的有效GPS数据指示的第一区域相对应的第一相邻地图元素；以及
基于由所述第一相邻地图元素的至少一部分指定的第一方向，确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数。
2.根据权利要求1所述的操作方法，其中，所述第一方向是三维3D方向。
3.根据权利要求1所述的操作方法，其中，所述姿态参数包括侧倾参数、俯仰参数和偏航参数。
4.根据权利要求1所述的操作方法，其中，基于所述第一方向确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数包括：通过对包括在所述第一相邻地图元素中且分别对应于3D位置的多个点执行线拟合，来识别所述第一方向。
5.根据权利要求1所述的操作方法，其中，基于所述第一方向确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数包括：
基于所述当前时间点的所述有效GPS数据和所述目标设备在先前时间点的位置，确定基于GPS的偏航；以及
通过将与所述第一相邻地图元素中的每一个相对应的基于地图的偏航与所确定的基于GPS的偏航进行比较，从所述第一相邻地图元素中提取样本。
6.根据权利要求5所述的操作方法，其中，基于所述第一方向确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数还包括：通过将随机采样一致RANSAC算法应用于所提取的样本来识别所述第一方向。
7.根据权利要求1所述的操作方法，其中，基于所述第一方向确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数包括：通过将所述当前时间点的基于传感器的偏航和与所述第一方向相对应的基于地图的偏航进行比较来确定所述姿态参数，并且
其中，所述当前时间点的基于传感器的偏航是通过将由所述目标设备的转向传感器测得的偏航率应用于所述目标设备在先前时间点的偏航而计算出的。
8.根据权利要求7所述的操作方法，其中，响应于所述基于传感器的偏航和所述基于地图的偏航之间的差小于阈值，确定所述姿态参数对应于所述第一方向。
9.根据权利要求1所述的操作方法，还包括：
确定与所确定的所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数相对应的方向余弦矩阵DCM；以及
通过将所述DCM应用于与所述目标设备在所述当前时间点的速度相对应的速度矢量，确定所述目标设备在所述当前时间点的速度参数，其中所述速度是通过所述目标设备的速度传感器测得的。
10.根据权利要求1所述的操作方法，还包括：
通过将所述当前时间点的所述有效GPS数据与所述地图数据进行匹配来确定基于地图的车道；
通过将车道改变触发因子应用于所述目标设备在所述当前时间点的基于传感器的位置，确定基于传感器的车道，其中所述基于传感器的位置是通过将航位推算DR应用于所述目标设备在先前时间点的位置而计算出的；以及
通过比较所述基于地图的车道和所述基于传感器的车道，确定所述目标设备在所述当前时间点的位置参数。
11.根据权利要求10所述的操作方法，还包括：
通过将车道宽度与所述目标设备在横向方向上的位置变化进行比较来生成所述车道改变触发因子。
12.根据权利要求1所述的操作方法，还包括确定是否获得了所述有效GPS数据。
13.根据权利要求12所述的操作方法，其中，确定是否获得了所述有效GPS数据包括：
获得与所述目标设备的所述当前位置相对应的所述当前时间点的GPS数据；
基于所获得的所述当前时间点的GPS数据，确定基于GPS的速度和基于GPS的偏航率；
获得通过所述目标设备的速度传感器测得的基于传感器的速度、以及通过所述目标设备的转向传感器测得的基于传感器的偏航率；以及
基于比较所述基于GPS的速度和所述基于传感器的速度的结果、以及比较所述基于GPS的偏航率和所述基于传感器的偏航率的结果，确定所述GPS数据的有效性。
14.一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1所述的操作方法。
15.一种导航装置的操作方法，所述操作方法包括：
响应于没有获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的有效全球定位系统GPS数据，获得所述当前时间点的基于传感器的位置，其中，所述当前时间点的基于传感器的位置是通过将航位推算DR应用于所述目标设备的先前位置计算出的，并且对应于所述目标没备的所述当前位置；
从多个地图元素中确定与由所述当前时间点的基于传感器的位置指示的区域相对应的相邻地图元素；以及
基于由所述相邻地图元素的至少一部分指定的方向，确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数。
16.根据权利要求15所述的操作方法，其中，基于所述方向确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数包括：通过对包括在所述相邻地图元素中且分别对应于3D位置的多个点执行线拟合来识别所述方向。
17.根据权利要求15所述的操作方法，其中，基于所述方向确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数包括：通过将随机采样一致RANSAC算法应用于所述相邻地图元素来识别所述方向。
18.根据权利要求15所述的操作方法，其中，基于所述方向确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数包括：
基于所述方向确定所述姿态参数中的俯仰和侧倾；以及
通过将由所述目标设备的转向传感器测得的偏航率应用于所述目标设备在先前时间点的偏航，来确定所述姿态参数中的偏航。
19.一种导航装置，包括：
处理器，被配置为：
获得与目标设备的当前位置相对应的当前时间点的有效全球定位系统GPS数据；
从地图数据的多个地图元素中确定与由所述当前时间点的有效GPS数据指示的第一区域相对应的第一相邻地图元素；以及
基于由所述第一相邻地图元素的至少一部分指定的第一方向，确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数。
20.根据权利要求19所述的导航装置，其中，所述处理器还被配置为：通过对包括在所述第一相邻地图元素中且分别对应于三维3D位置的多个点执行线拟合，来识别所述第一方向。
21.根据权利要求19所述的导航装置，其中，所述处理器还被配置为：
基于所述当前时间点的所述有效GPS数据和所述目标设备在先前时间点的位置，确定基于GPS的偏航；以及
通过将与所述第一相邻地图元素中的每一个相对应的基于地图的偏航与所确定的基于GPS的偏航进行比较，从所述第一相邻地图元素中提取样本。
22.根据权利要求21所述的导航装置，其中，所述处理器还被配置为：
通过将随机采样一致RANSAC算法应用于所提取的样本来识别所述第一方向。
23.根据权利要求19所述的导航装置，其中，所述处理器还被配置为：通过将所述当前时间点的基于传感器的偏航和与所述第一方向相对应的基于地图的偏航进行比较，确定所述姿态参数，并且
其中，所述当前时间点的基于传感器的偏航是通过将由所述目标设备的转向传感器测得的偏航率应用于所述目标设备在先前时间点的偏航而计算出的。
24.根据权利要求23所述的导航装置，其中，响应于所述基于传感器的偏航和所述基于地图的偏航之间的差小于阈值，确定所述姿态参数对应于所述第一方向。
25.根据权利要求19所述的导航装置，其中，所述处理器还被配置为：响应于没有获得所述当前时间点的所述有效GPS数据，
获得所述当前时间点的基于传感器的位置，所述当前时间点的基于传感器的位置是通过将航位推算DR应用于所述目标设备的先前位置而计算出的，并且对应于所述目标设备的所述当前位置；
从所述多个地图元素中确定与由所获得的所述当前时间点的基于传感器的位置所指示的第二区域相对应的第二相邻地图元素；以及
基于由所述第二相邻地图元素的至少一部分指定的第二方向，确定所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数。
26.根据权利要求19所述的导航装置，其中，所述处理器还被配置为：
确定与所确定的所述目标设备在所述当前时间点的姿态参数相对应的方向余弦矩阵DCM；以及
通过将所述DCM应用于与所述目标设备在所述当前时间点的速度相对应的速度矢量，确定所述目标设备在所述当前时间点的速度参数，其中所述速度是通过所述目标设备的速度传感器测得的。
27.根据权利要求19所述的导航装置，其中，所述处理器还被配置为：
通过将所述当前时间点的所述有效GPS数据与所述地图数据进行匹配来确定基于地图的车道；
通过将车道改变触发因子应用于所述目标设备在所述当前时间点的基于传感器的位置，确定基于传感器的车道，其中所述基于传感器的位置是通过将航位推算DR应用于所述目标设备在先前时间点的位置而计算出的；以及
通过比较所述基于地图的车道和所述基于传感器的车道，确定所述目标设备在所述当前时间点的位置参数。
28.根据权利要求27所述的导航装置，其中，所述处理器还被配置为：通过将所述目标设备在横向方向上的位置变化与车道宽度进行比较来生成所述车道改变触发因子。
29.根据权利要求19所述的导航装置，还包括：
存储器，存储指令，
其中，所述处理器被配置为执行所述指令以执行以下操作：获得所述有效全球定位系统GPS数据，确定所述第一相邻地图元素，以及确定所述姿态参数。
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