CN1590965B - 用于在导航系统中检测车辆位置的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在导航系统中检测车辆位置的装置和方法，该装置在GPS接收器接收的导航信息的精度稀释值(DOP)等于或大于导航系统中的预定阈值而仅用车辆上的传感器的检测信号估算车辆位置时，使用行进距离、行进角度差以及车辆的横向和纵向倾角来精确地估算车辆位置。将导航信息的DOP值与预定阈值比较，若该DOP值低于预定阈值，使用导航信息设定参照车辆位置信息。若DOP值等于或高于预定阈值，使用当前地图匹配的车辆位置信息和来自传感器的检测信号设定参照车辆位置信息。使用设定的参考车辆位置信息和来自传感器的检测信号估算车辆位置，然后在存储单元中存储的数字地图上进行地图匹配，从而在显示装置上显示地图匹配结果。

Description

用于在导航系统中检测车辆位置的装置和方法

技术领域

本发明涉及在导航系统中检测车辆位置的装置和方法，其中车辆位置能够使用从安装在车辆中的传感器发出的检测信号来精确地估计，然后在数字地图上进行地图匹配，以便显示在显示屏幕上。

背景技术

随着车辆如汽车的数目持续增加，交通堵塞变得更加严重。尤其，严重的问题在于，车辆数目的增加速度比道路和其他基础设施的发展的速度要快得多。一项最新的研究发现，在美国的主要城区，交通堵塞造成的总费用损失每年超过了475亿美元。交通堵塞每年浪费了143.5亿升的燃料和27亿小时的工作时间。从二十世纪九十年代以来，这些数字每年持续增加5-10％。

作为解决这种交通堵塞的办法之一，人们注意到了使用全球定位系统(GPS)来引导车辆的行进道路的导航系统。GPS是由美国国防部开发的基于卫星的导航系统，其中布置在地球上的同步卫星轨道的多个GPS卫星分别传输导航信息，以及GPS接收器接收在通过多个GPS卫星传输的导航信息中的由至少四个GPS卫星传输的导航信息，以便使用接收的导航信息检测GPS卫星和GPS接收器之间的距离及GPS卫星的位置向量，以计算GPS接收器的位置向量。也就是说，可以准确地检测接收来自世界上任何地方的GPS卫星的导航信息的接收器的三维坐标。

在使用GPS的导航系统中，GPS接收器接收通过多个GPS卫星传输的导航信息，以便使用接收的导航信息检测接收导航信息的位置，即车辆位置，以及检测到的车辆位置在数字地图上进行地图匹配，使得数字地图和车辆位置能够在显示屏幕上显示。

因此，车辆使用者能够使用该导航系统判断当前的车辆位置，从目前位置到目的地的最短路径等。此外，在导航系统的引导下，车辆使用者能够预先计划车辆行进的路线，并且能够被引导以使得他/她沿计划的路线行进，从而高效地使用道路系统。

然而，该导航系统只能够在其中GPS接收器可正确地接收由GPS卫星传输的导航信息的地区进行精确地检测。也就是说，因为GPS使用接收由GPS卫星传输的导航信息的GPS接收器检测车辆位置，所以它在GPS接收器不能正确地接收由GPS卫星传输的导航信息的包括隧道内部，树木茂盛的森林或被高楼包围的中心商业区的区域中不能检测到车辆位置的坐标或仅仅能够获得极不正确的检测结果。

因此，在因为GPS接收器不能正确地接收来自GPS卫星的导航信息而不能计算车辆位置的地区，已经使用通过检测车辆的运行距离和方向来推断车辆位置的推测领航系统。

推测领航系统通过使用包括用于检测车辆的驱动轮的旋转次数的里程表和用于检测车辆的行进角度差的陀螺仪的传感器，从其初始位置开始持续测量车辆的行进距离和方向。车辆的位置通过将已经测定的驱动轮子的旋转数和行进角度差进行连续积分，由行进距离和行进方向来连续地估算。因为这种推测领航系统最初应知道车辆的参照位置的坐标，所以它还被称为“航位推测法”。

然而，推测领航系统具有以下缺点，车辆的初始位置应该被正确地设定，以及如果车辆使用推测领航系统在推测车辆位置的过程中长时间行进的话，由于传感器固有的测量误差的累积，车辆的估算位置是不准确的。

为了解决这些问题，已经有人开发了混合导航系统。该混合导航系统包括用于接收导航信息的GPS接收器，以及安装在车辆上的传感器，如用于检测车辆的行进角度差和航行距离的陀螺仪和里程表。如果用GPS接收器接收的导航信息的精度稀释值(value of dilution ofprecision)(DOP)低于预定阈值，车辆位置根据接收的导航信息和来自传感器的导航信息来检测。如果由GPS接收器接收的导航信息的精度稀释值(DOP)等于或高于预定阈值，车辆位置通过仅使用来自传感器的检测信号来检测，无需使用接收的导航信息。

当GPS接收器通过接收由多个GPS卫星传输的导航信息来检测车辆位置时，根据在相对于GPS接收器位置的已经传输由GPS接收器接收的导航信息的GPS卫星之间的排列关系产生了作为几何误差的DOP。如果GPS卫星相对于GPS接收器的位置均匀地布置，那么DOP的值变小，但如果GPS卫星不均匀地布置，DOP的值变大。GPS接收器根据在GPS接收器接收其导航信息的相关GPS卫星之间的排列关系检测DOP的值。如果根据在GPS接收器接收其导航信息的相关GPS卫星之间的排列关系的DOP值低于2，那么这是极好的情况。如果DOP的值是2-3，这是良好的情况。如果DOP的值是4-5，那么这是常规情况。如果DOP的值等于或高于6，这不能被使用，因为在由接收的导航信息检测到的GPS接收器的位置存在许多误差。

混合导航系统根据DOP的值来决定是否使用由GPS接收器接收的导航信息。如果DOP的值低于预定阈值，例如5，那么车辆位置使用所接收的导航信息和来自安装在车辆上的传感器的检测信号来检测。如果DOP的值等于或大于5，车辆位置仅使用来自传感器的信号来检测，不使用接收的导航信息。

然而，在因为由GPS接收器接收的导航信息的DOP的值等于或大于预定阈值而混合导航系统仅使用来自传感器的检测信号检测当前的车辆位置的情况下，当前车辆位置的检测使用已用来自传感器的恰好在前的检测信号被检测到的车辆位置作为参照位置来迭代。如此，在使用来自传感器的检测信号检测到的车辆位置的误差连续累加。因此，出现了问题，因为在实际车辆位置和使用来自传感器的检测信号检测到的车辆位置之间的差异随时间的延续而持续增加。

也就是说，假设如图1所示，车辆沿着节点L1、L2和L3之间的连线行进，车辆位置P1和P2使用具有低于由GPS接收器接收的预定阈值的DOP值的导航信息精确地检测，然后在所接收的导航信息的DOP值趋向于等于或高于该阈值之后，车辆位置仅仅使用来自安装在车辆上的检测信号来检测，检测到位置P2，然后使用来自传感器的检测信号检测相对于位置P2的当前车辆位置P3。此后，当前车辆位置P4根据刚好在前检测到的车辆位置P3来检测。这种方法的重复获得位置P5、P6、P7、P8和P9的检测。

然而，就传感器的特性而言，仅仅使用来自传感器的检测信号，即行进角度差和行进距离的车辆位置的检测在检测的车辆位置上含有小误差。这种现有技术具有以下问题，因为当前车辆位置根据刚好在前的检测车辆位置检测时，使用来自传感器的这些检测信号检测到的车辆位置的误差持续累加，因此，在实际车辆位置和检测到的车辆位置之间的误差随时间的延长而增加。

此外，当车辆的行进距离由来自现有技术的传感器的检测信号估计时，单位时间行进的距离通过将脉冲信号的数目乘以预定的距离转换系数来估算，该信号由取决于车辆行进的里程表产生，不管车辆的行进速度如何。因此，在实际车辆位置和根据车辆的行进速度检测到的车辆位置之间存在较大差距。

也就是说，当车辆行进时，根据车辆的行进速度，在驱动车轮和道路之间产生了不同的摩擦力。由于该现象，即使车辆行进相同的距离，由里程表产生的脉冲信号的数目根据车辆的行进速度发生改变。

然而，因为在现有技术中车辆的行进距离仅通过将由里程表产生的脉冲信号的数目乘以预定距离转换系数来估算，所以根据车辆的行进速度，在实际车辆位置和检测到的车辆位置之间出现了大的差别。

此外，由来自陀螺仪的输出信号检测到的车辆的行进角度差不能正确地反映车辆行进的道路的3D梯度。而且，由里程表检测到的车辆的行进距离也不能反映在车辆位置测定中的误差的出现，导致了在行进距离和实地图平面上的行进距离之间的差别很大。

虽然已经提出了使用累积倾角仪来减少这种误差的方法，但测量误差在累积倾角仪中持续累加。因此估算的车辆位置随时间的延长而变的不正确。此外，在立交桥和地面街道处，不能正确地测定车辆从什么路进入或出来。因此，出现了问题，在进行车辆位置在数字地图上的地图匹配中发生了误差。

发明内容

因此，本发明的第一个目的是提供用于在导航系统中检测车辆位置的装置和方法，其中在由GPS卫星接收的导航信息的DOP值等于或高于预定阈值的情况下，车辆位置能够精确地以使得在检测车辆位置中包含的误差在下一个检测的车辆位置中不累积的方式被检测，因此，车辆位置仅使用来自安装在车辆上的传感器的检测信号来检测。

本发明的第二个目的是提供在其中车辆位置使用来自传感器的检测信号估算的情况下，通过根据车辆的运动速度而不同地设定行进距离转换系数来检测导航系统中的车辆位置的方法，其中车辆位置能够精确地检测，不管车辆的运行速度如何。

本发明的第三个目的是提供在导航系统中检测车辆位置的方法，其中车辆位置能够精确地通过在车辆上安装双轴倾角仪，检测相对于行进方向的右和左方向中的横向倾角以及前和后方向中的纵向倾角，以及根据检测到的横向倾角和纵向倾角来校准车辆的行进距离和行进角度差进行检测。

本发明的第四个目的是提供在导航系统中检测车辆位置的方法，其中车辆的位置能够精确地通过主动地利用车辆行进的道路的方位来检测。

本发明的第五个目的是提供在导航系统中检测车辆位置的方法，其中车辆位置能够精确地使用车辆在立交桥和地面街道的结合点处行进的道路的梯度来估算。

在用于实现第一个目的的导航系统中检测车辆位置的装置中，GPS接收器接收由GPS卫星传输的导航信息，地图数据存储单元预先存储数字地图数据，以及传感器单元检测车辆的行进角度差和行进距离以及车辆行进的道路的横向倾角和纵向倾角。该装置的控制单元比较由GPS接收器接收的导航信息的DOP值与预定阈值。如果DOP的值低于预定阈值，那么该控制单元由使用导航信息检测到的车辆位置信息设定参照车辆位置信息。如果DOP的值等于或大于预定阈值，那么该控制单元通过存储刚好在前的DOP值低于预定阈值时与数字地图数据进行地图匹配的车辆位置信息、通过累加来自传感器单元的检测信号、和通过使用存储车辆位置信息和来自传感器单元的累积检测信号来测定参照车辆位置信息。该控制单元使用测定的参照车辆位置信息和来自传感器单元的检测信号估计车辆位置，将估计的车辆位置与在地图数据存储单元中存储的数字地图数据进行地图匹配，以及输出地图匹配的结果，以便在显示装置的屏幕上显示地图匹配的数字地图数据和车辆位置。

在控制单元中，地图匹配结果提取段根据车辆位置与数字地图数据的地图匹配的结果提取车辆位置信息，以及提取用于通知所提取的车辆位置信息是否是使用导航信息测定的位置信息的状态码。位置信息提取段使用由GPS接收器接收的导航信息提取车辆位置信息和DOP。行进信息提取段使用来自传感器单元的检测信号提取车辆行进信息。根据DOP的提取值，参照位置信息测定段使用由位置信息提取段提取的车辆位置信息测定参照车辆位置信息，或者使用由地图匹配结果提取段提取的车辆位置信息和来自传感器单元的检测信号来测定参照车辆位置信息，以及产生用于通知测定的参照车辆位置信息是否已经使用导航信息测定的状态码。航位推算段通过使用由参照位置信息测定段测定的参照车辆位置信息和由行进信息提取段提取的车辆行进信息进行航位推算检测当前车辆位置信息。地图匹配段将由航位推算段检测到的车辆位置信息与在地图数据存储单元中存储的数字地图数据进行地图匹配，将地图匹配结果输出给显示装置，以及将关于地图匹配结果的信息提供给地图匹配结果提取段，以便根据地图匹配提取车辆位置信息。

用于实现第一个目的的在导航系统中检测车辆位置的方法包括以下步骤：通过地图匹配结果提取段，由接收来自地图匹配段的与数字地图数据进行地图匹配的车辆位置信息得到的提取车辆位置信息，通过位置信息提取段，使用由GPS接收器接收的导航信息，提取车辆位置信息和DOP，以及通过行进信息提取段，使用来自安装在车辆上的传感器单元的检测信号提取车辆行进信息；测定由位置信息提取段提取的车辆位置信息作为参照车辆位置信息，或根据DOP的提取值，使用由地图匹配结果提取段提取的车辆位置信息和来自传感器单元的检测信号测定参照车辆位置信息；通过航位推算段，使用提取车辆行进信息和测定的参照车辆位置信息进行航位推算，以提取当前车辆位置信息；以及通过地图匹配段，将提取的当前车辆位置信息与数字地图数据进行地图匹配，在显示装置中显示地图匹配结果，以及将地图匹配结果提供给地图匹配结果提取段。

测定参照车辆位置信息的步骤包括下列步骤：将DOP的值与预定阈值比较；如果由比较结果确定DOP的值低于预定阈值，则确定由位置信息提取段提取的车辆位置信息作为参照车辆位置信息；而如果由比较结果确定DOP的值等于或高于预定阈值，那么存储在DOP的值变得等于或高于预定阈值的初始阶段由地图匹配结果提取段提取的车辆位置信息，累加来自传感器单元的检测信号，以及使用存储车辆位置信息和来自传感器单元的累加检测信号测定参照车辆位置信息。

用于实现第二个目的的在导航系统中测定车辆位置的方法包括以下步骤：使用根据车辆的行进由传感器单元的里程表产生的单位时间脉冲信号数来测定车辆的行进速度；确定根据测定的车辆的行进速度变化的行进距离转换系数，以及计算车辆的单位时间行进距离。

测定行进距离转换系数的步骤包括以下步骤：测定车辆的行进速度是否不等于或不高于预定速度；如果测得车辆的行进速度不等于或不高于预定速度，确定预定常数作为行进距离转换系数；以及如果测得车辆的行进速度等于或高于预定速度，通过使用包括由里程表产生的单位时间脉冲信号数的预定对数函数计算来测定行进距离转换系数。

用于实现第三个目的的在导航系统中检测车辆位置的方法包括以下步骤：接收来自传感器单元的车辆的行进角度差和行进距离，以及车辆行进的道路的横向和纵向倾角；使用接收的行进距离计算单位时间行进距离；使用接收的道路的横向倾角和纵向倾角校准行进角度差和单位时间行进距离；以及使用校准的角度差和单位时间行进距离由前一车辆位置测定当前车辆位置。

用于实现第四个目的的在导航系统中检测车辆位置的方法包括下列步骤：通过控制单元，由数字地图提取车辆当前行进的道路的方位，以及使用根据车辆的行进由传感器单元的里程表输出的脉冲信号的数目提取单位时间的行进距离；使用提取的道路的方位、所提取的车辆单位时间行进距离、以及车辆的刚好之前的估算经度和纬度坐标，估计车辆的当前经度坐标和纬度坐标；使用道路的提取方位以及估算的车辆经度和纬度坐标，确定车辆将在数字地图上匹配的位置和道路；以及将车辆匹配在确定的位置和道路上，并显示匹配结果。

用于实现第五个目的的在导航系统中检测车辆位置的方法包括下列步骤：通过控制单元，使用混合导航获取当前车辆位置；使用来自传感器单元的检测信号获取车辆行进的道路的倾角；使用数字地图数据搜寻在由获取的当前车辆位置设定的搜寻半径内的道路，提取与车辆位置匹配的道路，以及搜寻提取道路的属性；如果由该道路属性的搜寻结果确定没有立交桥的入口连接(entrance link)，当前车辆位置在与之最接近的道路上匹配；如果有立交桥的入口连接，比较所获取的车辆目前行进的道路的倾角与车辆已行经的前一道路的倾角；如果由比较结果确定当前道路的倾角大于前一道路的倾角，将车辆位置与立交桥匹配；而如果当前道路的倾角不大于前一道路的倾角，将车辆位置与在除了立交桥以外的道路中的最接近的道路匹配。

附图说明

由以下结合附图给出的优选实施方案的描述可以清楚本发明的以上和其他目的，特征和优点，其中：

图1是说明在普通混合导航系统中根据来自传感器的检测信号估算的车辆位置的误差的累加的图；

图2是显示本发明的检测装置的结构的框图；

图3是显示图2的控制单元的内部结构的框图；

图4是说明本发明的检测方法的流程图；

图5是显示根据本发明的检测装置和方法检测的当前车辆位置的轨迹的图；

图6是说明其中在本发明的检测方法中车辆位置根据车辆的行进速度来测定的流程图；

图7和8是分别显示按照普通检测方法和本发明的检测方法通过计算车辆的行进距离，估算车辆位置以及将车辆位置在数字地图上进行地图匹配而得出的结果的图；

图9是显示在本发明的检测方法中车辆位置根据道路的横向倾角和纵向倾角测定的实施方案的流程图；

图10a是在车辆在具有横向倾角的弯曲道路上行进的情况下在本发明的检测方法中用于校准车辆的行进角度差的原理的图；

图10b是在车辆在具有纵向倾角的直路上行进的情况下在本发明的检测方法中用于校准车辆的行进距离的原理的图；

图11a和11b是显示在具有横向倾角的弯曲道路上的车辆位置的图，横向倾角分别根据普通检测方法和根据本发明的检测方法来测定；

图12是说明在本发明的检测方法中使用关于道路的方位的信息来检测车辆位置的实施方案的流程图；

图13a和13b是显示分别根据普通检测方法和本发明的检测方法检测到的车辆位置的图；和

图14是说明其中在本发明的检测方法中根据车辆行进的道路的倾角来测定与车辆位置匹配的道路的实施方案的流程图。

具体实施方式

下文，将参照附图来详细地叙述根据本发明的在导航系统中检测车辆位置的方法。

图2是显示根据本发明的用于检测车辆位置的装置的结构框图。如图所示，该装置包括通过天线202接收已由GPS卫星200传输的导航信息的GPS接收器204；用于输入对应于使用者的操作的操作命令的命令输入单元206；用于在其中存储数字地图数据的地图数据存储单元208；传感器单元210，包括陀螺仪、里程表、用于检测车辆的横向和纵向倾角的双轴倾角仪和安装在车辆上的类似装置，用于检测行进角度差，行进距离，以及车辆的横向和纵向倾角；控制单元212，用于控制由GPS接收器204接收的导航信息的DOP值的检测，如果DOP的检测值低于预定阈值，使用由GPS接收器204接收的导航信息和来自传感器单元210的检测信号，或如果DOP的值等于或高于预定阈值，使用来自传感器单元210的检测信号的车辆位置的检测，检测到的车辆位置与在地图数据存储单元208中存储的数字地图数据进行地图匹配，以及显示地图匹配数字地图数据和车辆位置；以及用于在控制单元212的控制下在屏幕上显示数字地图数据和车辆位置的显示装置204。

如图3所示，控制单元212包括地图匹配结果提取段300，用于从车辆位置与数字地图数据的地图匹配结果的信息中提取车辆位置信息，以及提取用于通知提取车辆位置信息是否是使用导航信息测定的位置信息的状态码；位置信息提取段302，用于使用由GPS接收器204接收的导航信息提取车辆位置信息和DOP；行进信息提取段304，用于使用来自传感器单元210的检测信号提取车辆行进信息；参照位置信息测定段306，用于根据由位置信息提取段302提取的DOP的值，使用由位置信息提取段302提取的车辆位置信息或使用由地图匹配结果提取段300提取的车辆位置信息和来自传感器单元210的检测信号，测定参照车辆位置信息，以及用于产生通知参照位置信息是否使用导航信息测定的状态码；航位推测段308，用于通过使用由参照位置信息测定段306测定的参照车辆位置信息和由行进信息提取段304提取的车辆行进信息进行航位推测，来检测当前车辆位置信息；以及地图匹配段310，用于将由航位推测段308检测到的车辆位置信息与在地图数据存储单元208中存储的数字地图数据进行地图匹配，将地图匹配结果输出到显示装置214，以及将关于地图匹配结果的信息提供给地图匹配结果提取段300，以便根据地图匹配提取车辆位置信息。

如以上构建的本发明的车辆位置检测装置通过天线202接收已由GPS卫星200传输的导航信息，以及将接收的导航信息输出到控制单元212的位置信息提取段302。

当车辆行进时，传感器装置210检测车辆行进信息，即行进角度差、行进距离、以及车辆的横向和纵向倾角，以及将检测到的车辆行进信息输出到控制单元212的行进信息提取段304。

然后，位置信息提取段302使用由GPS接收器204接收的导航信息，提取车辆的经度、纬度、高度、方位和行进速度以及DOP的值。行进信息提取段304使用来自传感器装置210的检测信号提取行进角度差、行进距离、以及车辆的横向和纵向倾角。

同时，地图匹配结果提取段300接收关于来自地图匹配段310的车辆位置与数字地图数据的地图匹配的结果的信息，以及提取位置信息，如通过车辆位置与数字地图数据的地图匹配获得的经度、纬度、高度、方位和速度，以及状态码。

在这种状态下，参照位置信息测定段306测定由位置信息提取段302提取的DOP的值是否低于、等于或高于预定阈值。如果测定DOP的值低于预定阈值，参照位置信息如车辆的经度、纬度、高度、方位和速度使用由位置信息提取段302提取的车辆位置信息来测定。此外，产生位置信息提取段302的输出信号，即用于通知参照位置信息已经使用导航信息测定的状态码。如果测定DOP的值等于或高于预定阈值，确定用地图匹配结果提取段300提取的状态码。

如果由该状态码确定参照位置信息是使用恰方才的导航信息测定的，那么由地图匹配结果提取段304提取的位置信息被存储，车辆位置信息使用该存储的参照位置信息和来自传感器单元的检测信号来估算，然后被测定为参照位置信息，并产生用于通知参照位置信息未使用导航信息测定的状态码。

如果由该状态码确定刚才测得的参照位置信息不是使用导航信息来测定的，那么参照位置信息测定段306使用该存储的位置信息，即在DOP的值等于或大于预定阈值的初始阶段由地图匹配结果提取段304提取和存储的位置信息，和通过来自传感器单元210的检测信号的累积获得的累加检测信号来估算当前车辆位置信息。参照位置信息测定段306确定估算的车辆位置信息作为参照位置信息，然后继续产生用于通知参照位置信息未使用导航信息测定的状态码。

当关于车辆的参照位置信息以这种方式测定时，航位推测段308使用测定的参照位置信息和由行进信息提取段304提取的车辆行进信息，即车辆的行进角度差、行进距离以及横向和纵向倾角来进行航位推测，以便检测当前车辆位置。地图匹配段310将检测到的车辆位置与在地图数据存储单元208中存储的数字地图数据进行地图匹配和通过输出结果而使地图匹配的结果在显示装置214上显示。此外，将地图匹配的结果提供给地图匹配结果提取段300，以便根据地图匹配的结果提取车辆位置信息。

同时，图4是说明根据本发明的检测车辆位置的方法的流程图。如图所示，控制单元212测定车辆是否行进(步骤400)。如果车辆行进，控制单元212的地图匹配结果提取段300使用地图匹配段310的地图匹配结果的信息提取与数字地图数据进行地图匹配的车辆位置信息(步骤402)。也就是说，提取了车辆的经度、纬度、高度、方位和速度，以及状态码。

控制单元212的位置信息提取段302使用由GPS接收器204接收的导航信息提取位置信息，比如车辆的经度、纬度、高度，方位和速度，以及DOP(步骤404)。行进信息提取段304使用来自传感器单元210的检测信号提取车辆的行进角度差、行进距离以及横向和纵向倾角(步骤406)。

当提取使用地图匹配结果获得的车辆位置信息，使用接收的导航信息获得的车辆位置信息，以及使用来自传感器单元210的检测信号获得的车辆行进信息时，控制单元212的参照位置信息测定段305比较由位置信息提取段302提取的DOP值和预定阈值(步骤408)。如果由步骤408的比较结果确定DOP的值低于预定阈值，参照位置信息测定段305确定由位置信息提取段302提取的位置信息，即使用接收的导航信息提取的位置信息作为参照位置信息(步骤410)。然后，参照位置信息测定段305产生用于通知使用导航信息提取的位置信息作为参照位置信息测定的状态码(步骤412)。

这里，假定如果使用导航信息的位置信息提取段302的输出信号被确定作为参照位置信息，那么状态码的值变为1，而如果参照位置信息不使用导航信息确定，它变为0。

如果在步骤408中测定，DOP的值等于或高于阈值，控制单元212的参照位置信息测定段305确定了由地图匹配结果提取段300输出的状态码的值(步骤414)。

如果在步骤414中测定，状态码的值是‘1’和参照位置信息已经使用由恰刚才的导航信息提取的位置信息测定，那么参照位置信息测定段306存储由地图匹配结果提取段300提取的车辆位置信息，即关于车辆位置与数字地图数据的地图匹配的在前位置信息(步骤416)。然后，参照位置信息测定段306使用存储的位置信息和来自传感器单元201的检测信号估算当前车辆位置信息(步骤418)，以及产生用于通知使用导航信息提取的位置信息未确定为参照位置信息的状态码(步骤422)。

同时，如果在步骤414中测定，状态码的值是‘0’，即参照位置信息未使用由刚好在前的导航信息提取的位置信息确定，那么参照位置信息测定段305累加来自传感器210的检测信号(步骤424)，根据存储的位置信息，使用来自传感器单元210的该累加检测信号估算当前车辆位置信息(步骤426)，确定该估算的位置信息作为参照位置信息(步骤428)，以及继续地产生用于通知使用导航信息提取的位置信息未确定为参照位置信息的状态码(步骤430)。

当参照位置信息以这种方式确定时，航位推测段308使用测定的参照位置信息和通过行进信息提取段304提取的车辆行进信息进行航位推测，因此测定当前车辆位置(步骤432)。地图匹配段310进行所测定的当前车辆位置与在地图数据存储单元208中存储的数字地图的地图匹配和将地图匹配的结果输出给显示装置214，以便在其上显示(步骤434)。然后，该程序返回到步骤400，在该步骤中，测定车辆是否行进。如果车辆在行进，重复上述程序来连续地检测和显示车辆位置。

在本发明中，假定如图5所示，车辆沿着在节点L11、L12和L13之间的连线行进，在由GPS接收器204接收的导航信息的DOP值低于预定阈值的情况下，车辆位置P11和P12精确地使用导航信息来检测，而在由GPS接收器204接收的导航信息的DOP值变得等于或高于该阈值之后，当前车辆位置使用来自传感器单元210的检测信号检测，在位置P12的检测之后，来自传感器单元210的检测信号被连续累积，然后车辆位置P13，P14，P15...根据位置P12使用来自传感器单元210的累加检测信号检测。因此，在检测的各位置P13，P14，P15...中产生的误差在下一个检测位置不累积，从而精确地检测当前车辆位置。

图6是说明行进距离使用来自传感器单元210的检测信号根据在测定车辆位置时的车辆行进速度来不同地确定的实施方案的流程图。如图所示，控制单元212的行进信息提取段304计算单位时间脉冲信号数，它们通过根据车辆的行进由传感器单元212的里程表来产生，例如，以1秒钟的时间间隔(步骤600)。在步骤602中，使用计数的脉冲信号数测定车辆的行进速度是否低于预定速度，例如20km/h。

如果在步骤602中测定，车辆的行进速度低于预定速度，行进信息提取段304确定预定常数作为行进距离转换系数(步骤604)。如果在步骤602中测定，车辆不以低于预定速度的速度行进，那么行进信息提取段304根据单位时间脉冲信号数计算行进距离转换系数，例如使用如下所示的公式1(步骤606)：

(1)

其中a和b是经验常数。

当根据车辆的行进速度的行进距离转换系数以这种方式确定时，行进信息提取段304计算车辆的单位时间行进距离，例如由如下所示的使用测定的行进距离转换系数的通式2计算(步骤608)：

单位时间行进距离＝(单位时间脉冲信号数)×(行进距离转换系数)                        (2)

当车辆的单位时间行进距离以这种方式计算时，计算的单位时间行进距离输出给航位推测段308，以便用于估算车辆位置(步骤610)。

通过将由利用本发明的方法和普通方法计算的车辆的行进距离应用于车辆进行用于测定车辆位置的试验，同时分别将车辆的速度改变为20km/h，40km/h和60km/h。

图7是示出了在分别将车辆的速度改变为20km/h，40km/h和60km/h时，通过应用用普通方法计算的车辆的行进距离，经由估算车辆位置及其在数字地图上的地图匹配获得的显示状态的图。如图所示，当车辆以20km/h的速度行进时，通过不管车辆的行进速度如何将预定常数设定为行进距离转换系数来估算车辆位置的普通方法，在使用来自传感器单元210的输出信号估算的最终车辆位置700和由于DOP的值低于预定阈值而根据接收的导航信息测定的初始车辆位置702之间几乎没有误差，从而相对精确地估算出车辆位置，将该估算的车辆位置在数字地图上进行地图匹配，及显示地图匹配结果。

然而，当车辆以40km/h的速度行进时，在使用来自传感器单元210的输出信号估算的最终车辆位置710和由于DOP的值低于预定阈值而根据接收的导航信息测定的初始车辆位置712之间具有小的误差。当车辆以60km/h的速度行进时，可以看出，在使用来自传感器单元210的输出信号估算的最终车辆位置720和由于DOP的值低于预定阈值而根据接收的导航信息测定的初始车辆位置722之间具有大的误差。

图8是示出了在分别将车辆的速度改变为20km/h，40km/h和60km/h时，通过应用以本发明的方法计算的车辆的行进距离，经由估算车辆位置及其在数字地图上的地图匹配获得的显示状态的图。如图所示，当车辆以20km/h的速度行进时，通过根据本发明将预定常数设定为行进距离转换系数来估算车辆行进距离的方法在使用来自传感器单元210的输出信号估算的最终车辆位置800和由于DOP的值低于预定阈值而根据接收的导航信息测定的初始车辆位置810之间几乎没有误差，从而精确地估算出车辆位置，将该估算的车辆位置在数字地图上进行地图匹配，及显示地图匹配结果。

当车辆分别以40km/h和60km/h的速度行进时，由上述公式1计算行进距离转换系数并使用根据本发明计算的行进距离转换系数估算车辆的行进距离的方法在使用来自传感器单元210的输出信号测定的最终车辆位置810和820与由于DOP的值低于预定阈值根据接收的导航信息测定的初始车辆位置812和822之间几乎没有误差。因此，能够看出，所测定的车辆位置基本符合实际车辆位置。

图9是说明车辆位置根据道路的横向和纵向倾角测定的实施方案的流程图。如图所示，航位推测段308接收由行进信息提取段304提取的车辆行进信息(步骤900)。车辆行进的道路的横向倾角θ_x和道路的纵向倾角θ_y使用接收的行进信息来测定(步骤902)。车辆的单位时间的行进距离d在步骤904中测定，以及车辆的行进角度差Δθ在步骤906中测定。

然后，如下所示，使用纵向倾角θ_y和单位时间行进距离d由公式3计算在数字地图上的车辆的校准的单位时间行进距离D(步骤908)：

D＝d×cosθ_y    (3)

如下所示，使用先前检测的行进角度A_-1、测定的车辆的当前行进角度差Δθ、以及道路的横向倾角和纵向倾角θ_x和θ_y由如下公式4计算车辆的当前行进角度A(步骤910)：

$A=A_{-1}+\frac{\mathrm{\Δ\θ}}{\cos {\mathrm{\θ}}_x\×\cos {\mathrm{\θ}}_y}---\left(4\right)$

当计算车辆的当前行进角度A时，计算的行进角度A代替先前的行进角度A_-1(步骤912)。如下所示由公式5根据车辆行进计算经度和纬度坐标P_x和P_y(步骤914)：

P_x＝P_x-1+D×cos A

P_y＝P_y-1+D×sinA    (5)

当在步骤914中根据车辆的行进计算经度和纬度坐标P_x和P_y时，经度和纬度坐标P_x和P_y代替先前的经度和纬度坐标P_x-1和P_y-1，使得它们能够用于下一步车辆位置的测定(步骤916)。车辆位置通过在测定车辆位置时反映经度和纬度坐标P_x和P_y来测定(步骤908)。

以下将更详细地描述根据本发明的当车辆在横向倾斜的弯曲道路上行进时使用横轴和纵轴校准车辆的行进角度的原理，以及当车辆在纵向倾斜的直路上行进时使用倾角校准车辆的行进距离的原理。

图10a是说明当车辆在具有θ_x的横向倾角的横向倾斜的弯曲道路上转弯时在根据本发明测定车辆位置的方法中校准转角的原理的图。如图所示，因为传感器单元210的双轴倾角仪安装在车辆上，用于检测车辆行进的道路的横向和纵向倾角，在横向倾斜的道路上用陀螺仪检测的车辆的行进角度差是Δθ。当将检测到的车辆的行进角度差Δθ转化为以纵轴(Z-轴)为基础的角速率时，可以精确地获得车辆在数字地图上的行进角。

在图10a中，因为车辆的定向角度差ΔG_θ是ΔZ_θ×cosθ_x，所以车辆的行进角度差ΔZ_θ变为ΔG_θ/cosθ_x。该车辆的先前检测到的行进角度A_-1加到车辆的行进角度差ΔZ_θ上(ΔZ_θ＝ΔG_θ/cosθ_x)，以计算出车辆的当前行进角度A(步骤910)。

图10b是说明当车辆在具有θ_y的纵向倾角的纵向倾斜的直路上行进时在本发明的方法中用于校准车辆的行进距离的原理的图。如图所示，当车辆在有斜坡的直路上行进时，在数字地图上的行进距离D短于车辆的实际行进距离d。

因此，如果当车辆在有斜坡的直路上行进时在数字地图上的行进距离不根据道路的倾角对于车辆的行进距离进行校准，与道路的倾斜度成正比的误差发生，导致了不正确的车辆位置的测定。

因此，当车辆在有斜坡的直路上行进时，车辆的行进距离D在本发明中使用如下所示的公式6来校准：

D＝d×cosθ_y    (6)

在此时，如果车辆的纵向倾角是θ_y，车辆的行进距离D以与步骤908相同的方式用d×cosθ_y校准。

在以下通过使用本发明的方法和普通方法来测定当车辆在有斜坡的弯曲道路上行进时的车辆位置。

在仅使用来自安装在车辆上的陀螺仪和里程表的检测信号测定车辆位置的普通方法中，如图11a所示，存在误差，由于该误差测定的车辆行进位置与道路偏离。然而，根据本发明，车辆位置通过使用道路的横向倾角校准陀螺仪的检测信号来测定。因此，如图11b所示，车辆被精确地确定沿道路正常行进。

图12是说明在本发明的检测方法中使用在道路上的方位信息来检测车辆位置的实施方案的流程图。如图所示，控制单元212从数字地图数据中用刚才匹配的车辆位置提取道路的方位和存储提取的方位作为变量A(步骤1200)。车辆的单位时间的行进距离通过使用来自里程表的检测信号来检测，即通过将在车辆的行进时由里程表产生的脉冲信号数乘以上述行进距离转换系数来检测，然后作为变量d存储(步骤1202)。此时，行进距离转换系数如上所述根据车辆的行进速度来不同地设定。

然后，根据道路的方位A，车辆的单位时间的行进距离d，以及刚才检测的车辆的经度和纬度坐标来估算行进车辆的当前经度和纬度坐标(步骤1204)。估算的经度和纬度坐标分别作为变量P_x和P_y来存储(步骤1206)。

当车辆的当前经度和纬度坐标以及车辆行进的道路的方位以这种方式提取时，控制单元212存储已经作为变量P_x和P_y存储的车辆的经度和纬度坐标作为变量P_x-1和P_y-1，使得它们能够用于下一步车辆位置的检测(步骤1208)。

然后，根据提取的车辆的经度和纬度坐标和道路的方位选择车辆将在数字地图上匹配的位置和道路(步骤1210)。车辆与在数字地图上的选择位置和道路进行匹配，然后匹配结果显示在显示装置214的屏幕上(步骤1212)。

图13a是显示根据普通方法的车辆位置的估算结果的图，其中道路的方位在使用来自传感器单元210的检测信号估算车辆位置时没有被反映，因为由GPS接收器204接收的导航信息的DOP值大于预定阈值。如图所示，能够看出，在普通方法中，使用来自传感器单元210的检测信号估算车辆位置随车辆行进导致了通过陀螺仪的输出信号的积分加入的累积误差，因此在实际车辆位置和估算的车辆位置之间的误差被连续地累积。

然而，根据其中道路的方位被反映的本发明，如图13b所示，能够看出，在实际车辆位置和估算的车辆位置之间几乎没有出现误差，因为车辆行进的道路的方位被反映，即使在车辆行进过程中由陀螺仪的输出信号的积分造成的积分误差被连续累积。

图14是说明在本发明的检测方法中与车辆位置匹配的道路根据车辆行进的道路的倾斜度来测定的实施方案的流程图。如图所示，控制单元212获取车辆当前行进的道路的纵向倾角和保存车辆刚才行经的道路的纵向倾角。然后，控制单元212使用数字地图数据搜寻存在于以当前车辆位置为中心的预定搜寻半径内的所有道路(步骤1402)。

控制单元212在存在于搜寻半径内的道路当中提取具有与车辆位置匹配的高度可能性的道路(步骤1404)，搜寻提取的道路的属性(步骤1406)，以及确定是否有立交桥的入口连接(步骤1408)。

如果在步骤1408中确定，没有立交桥的入口连接，则从所提取的道路中选择与当前车辆位置最接近的一条道路，并将当前车辆位置与所选择的道路匹配(步骤1410)。

如果在步骤1408中确定，具有立交桥的入口连接，将目前车辆行进的道路的纵向倾角与先前车辆行进的道路的纵向倾角比较(步骤1412)。

如果在步骤1412中确定，当前道路的倾角不大于前面道路的倾角，选择与当前车辆位置最接近的非立交桥(non-overpaas)，并将当前车辆位置与所选择的非立交桥匹配(步骤1414)。

如果在步骤1412中确定，当前道路的倾角大于前一道路的倾角，该状态对应于车辆进入立交桥的入口连接的状态，因此控制单元212将车辆位置与立交桥匹配(步骤1416)。

一般，在立交桥和地面街道的结合点，不可能准确地测定车辆位置是与立交桥匹配还是与地面街道匹配。在这种情况下，将车辆位置匹配在正确道路上的可能性变为50％。如果车辆位置没有匹配在正确的道路上，在道路的导向和搜寻中出现误差等。

因此，在本发明中，由于通过检测在立交桥和地面街道的结合点的道路的倾角、根据检测到的道路的倾角选择立交桥或地面街道并准确地将车辆位置与所选择的道路匹配而减少了位置估算及道路的导向和搜寻的误差，改进了整个系统的性能。

根据如上所述的本发明，在DOP的值变得等于或高于预定阈值的初始阶段存储刚才与数字地图数据进行地图匹配的车辆位置信息，来自传感器单元的检测信号被累积，使用存储的车辆位置信息和来自传感器单元的累积检测信号估算当前车辆位置。因此，使用来自传感器单元的检测信号估算的车辆位置信息的误差没有累积，从而精确地估算当前车辆位置。

此外，车辆位置能够更准确地通过根据车辆的行进速度而不同地设定行进距离转换系数，并且反映车辆行进的道路的横向和纵向倾角和实际方位来估算。通过使用车辆在立交桥和地面街道的结合点的倾角，车辆位置能够精确地在立交桥或地面街道上进行地图匹配。

虽然就优选实施方案举例说明和描述了本发明，但本领域的那些技术人员不难理解，在不偏离由附属权利要求书所规定的本发明的精神和范围的情况下，能够对本发明作出各种调整和变更。

Claims (27)

1.用于在导航系统中检测车辆位置的装置，包括：

GPS接收器，用于接收由GPS卫星传输的导航信息；

地图数据存储单元，用于在其中存储数字地图数据；

传感器单元，用于检测车辆的行进方向和行进距离以及车辆行进的道路的横向倾角和纵向倾角；

控制单元，用于比较由GPS接收器接收的导航信息的DOP值与预定阈值，如果DOP的值低于预定阈值，那么由使用导航信息检测到的车辆位置信息测定参照车辆位置信息，或者，如果DOP的值等于或大于预定阈值，那么通过存储当刚好在前的DOP值低于预定阈值时与数字地图数据进行地图匹配的车辆位置信息，通过将来自传感器单元的检测信号进行累加，和通过使用存储车辆位置信息和经过累加的来自传感器单元的检测信号来测定参照车辆位置信息，在上述两种DOP值的情况下，使用测定的参照车辆位置信息和来自传感器单元的检测信号估计车辆位置，将估计的车辆位置与在地图数据存储单元中存储的数字地图数据进行地图匹配；和

显示装置，用于在其屏幕上显示数字地图数据和由控制单元进行地图匹配的车辆位置。

2.如权利要求1所要求的装置，其中控制单元包括：

地图匹配结果提取段，用于提取车辆位置与数字地图数据的地图匹配的结果的车辆位置信息，以及提取用于通知所提取的车辆位置信息是否是使用导航信息测定的位置信息的状态码；

位置信息提取段，用于使用由GPS接收器接收的导航信息提取车辆位置信息和DOP；

行进信息提取段，用于使用来自传感器单元的检测信号提取车辆行进信息；

参照位置信息测定段，如果由位置信息提取段提取的DOP值低于预定阈值，该参照位置信息测定段使用由位置信息提取段提取的车辆位置信息测定参照车辆位置信息，或者，如果提取的DOP值等于或大于预定阈值，该参照位置信息测定段通过存储当刚好在前的DOP值低于预定阈值时地图匹配结果提取段提取的车辆位置信息，通过累加来自传感器单元的检测信号，和通过使用存储的车辆位置信息和来自传感器单元的累积检测信号来测定参照车辆位置信息，以及该参照位置信息测定段产生用于通知测定的参照车辆位置信息是否是使用导航信息测定的位置信息的状态码；

航位推算段，用于通过使用由参照位置信息测定段测定的参照车辆位置信息和由行进信息提取段提取的车辆行进信息进行航位推算来检测当前车辆位置信息；和

地图匹配段，用于将由航位推算段检测到的车辆位置信息与在地图数据存储单元中存储的数字地图数据进行地图匹配，将地图匹配结果输出给显示装置，以及将关于地图匹配结果的信息提供给地图匹配结果提取段，以便根据地图匹配提取车辆位置信息。

3.如权利要求2所要求的装置，其中由行进信息提取段提取的行进信息包括车辆的行进角度差，行进距离以及车辆的横向倾角和纵向倾角。

4.用于在导航系统中检测车辆位置的方法，包括以下步骤：

通过地图匹配结果提取段，提取由接收来自地图匹配段的与数字地图数据进行地图匹配的车辆位置信息得到的车辆位置信息，通过位置信息提取段，使用由GPS接收器接收的导航信息，提取车辆位置信息和DOP，以及通过行进信息提取段，使用来自安装在车辆上的传感器单元的检测信号提取车辆行进信息；

测定由位置信息提取段提取的车辆位置信息作为参照车辆位置信息，或根据DOP的提取值，通过存储由地图匹配结果提取段提取的车辆位置信息，对来自传感器单元的检测信号进行累加，和使用存储的车辆位置信息和来自传感器单元的累积检测信号测定参照车辆位置信息；

通过航位推算段，使用由行进信息提取段提取的车辆行进信息和测定的参照车辆位置信息进行航位推算，以提取当前车辆位置信息；和

通过地图匹配段，将由航位推算段提取的当前车辆位置信息与数字地图数据进行地图匹配，在显示装置上显示地图匹配结果，以及将地图匹配结果提供给地图匹配结果提取段，以提取地图匹配的车辆位置信息；

其中测定参照车辆位置信息的步骤包括以下步骤：

将DOP的值与预定阈值比较；

如果通过比较确定，DOP的值低于预定阈值，那么确定由位置信息提取段提取的车辆位置信息作为参照车辆位置信息；和

如果通过比较确定，DOP的值等于或高于预定阈值，那么存储恰好前一DOP的值低于预定阈值的时候由地图匹配结果提取段提取的车辆位置信息，对来自传感器单元的检测信号进行累加，以及使用存储的车辆位置信息和经累加的来自传感器单元的检测信号确定参照车辆位置信息。

5.如权利要求4所要求的方法，其中由行进信息提取段提取的行进信息包括车辆的行进角度差，行进距离，以及车辆的横向倾角和纵向倾角。

6.如权利要求5所要求的方法，其中从车辆行进信息提取行进距离通过以下步骤来进行：使用根据车辆的行进由传感器单元的里程表产生的单位时间的脉冲信号数测定车辆的行进速度，测定根据测定的行进速度变化的行进距离转换系数，以及计算车辆的单位时间的行进距离；

其中测定行进距离转换系数的步骤包括以下步骤：

测定车辆的行进速度是否等于或高于预定速度；

如果测得车辆的行进速度低于预定速度，确定预定常数作为行进距离转换系数；和

如果测得车辆的行进速度等于或高于预定速度，通过使用包括由里程表产生的每单位时间的脉冲信号数的预定对数函数的计算来测定行进距离转换系数。

7.如权利要求6要求的方法，其中当测得车辆的行进速度等于或高于预定速度时，行进距离转换系数使用如下所示的公式计算：

其中a和b是经验常数。

8.如权利要求6所要求的方法，其中车辆的单位时间的行进距离通过将由里程表产生的单位时间的脉冲信号数乘以行进距离转换系数进行计算。

9.如权利要求5所要求的方法，其中当前车辆位置信息的提取通过以下步骤来进行：

接收来自传感器单元的车辆的行进角度差和行进距离，以及车辆行进的道路的横向和纵向倾角；

使用接收的行进距离计算单位时间的行进距离；

使用接收的行进角度差以及接收的横向倾角和纵向倾角校准车辆的行进角度；

使用接收的横向和纵向倾角校准单位时间的行进距离；和

使用校准的行进角度和校准的单位时间行进距离由先前的车辆位置测定当前车辆位置。

10.如权利要求9所要求的方法，其中车辆的行进角度使用如下所示的公式校准：

$A=A_{-1}+\frac{\mathrm{\Δ\θ}}{\cos {\mathrm{\θ}}_x\×\cos {\mathrm{\θ}}_y}$

其中A是车辆的校准的当前行进角度，A_-1是先前的行进角度，Δθ是通过传感器单元检测到的车辆的行进角度差，以及θ_x和θ_y是车辆行进的道路的横向倾角和纵向倾角。

11.如权利要求9所要求的方法，其中单位时间的行进距离使用如下所示的公式校准：

D＝d×cosθ_y

其中D是校准的车辆的单位时间行进距离，d是单位时间行进距离，以及θ_y是车辆行进的道路的纵向倾角。

12.如权利要求9所要求的方法，其中当前车辆位置使用如下所示的公式测定：

P_x＝P_x-1+D×cosA

P_y＝P_y-1+D×sinA

其中P_x和P_y是校准的当前车辆经度和纬度坐标，P_x-1和P_y-1是在该单位时间之前检测到的经度和纬度坐标，D是校准过的车辆的单位时间的行进距离，以及A是校准的车辆的行进角度。

13.如权利要求4所要求的方法，其中当前车辆位置信息的提取通过以下步骤进行：

由数字地图提取车辆行进的道路的方位，以及计算车辆的单位时间行进距离；

使用道路的方位、车辆的单位时间行进距离、以及车辆的刚好之前的估算的经度和纬度坐标，估计车辆的当前经度坐标和纬度坐标；

使用道路的提取方位以及车辆的估算经度和纬度坐标，选择其中车辆将在数字地图上匹配的位置和道路；和

将在选择位置上的车辆和道路匹配，显示匹配结果。

14.如权利要求13所要求的方法，其中车辆的单位时间行进距离的计算通过根据车辆的行进由传感器单元的里程表产生的单位时间脉冲信号数测定车辆的行进速度，测定根据测得的行进速度变化的行进距离转换系数，以及计算单位时间行进距离的步骤来进行；

其中测定行进距离转换系数的步骤包括以下步骤：

测定车辆的行进速度是否等于或高于预定速度；

如果测得车辆的行进速度低于预定速度，确定预定常数作为行进距离转换系数；和

如果测得车辆的行进速度等于或高于预定速度，通过使用预定的包括由里程表产生的单位时间脉冲信号数的对数函数计算来确定行进距离转换系数。

15.如权利要求14所要求的方法，其中当测得车辆的行进速度等于或高于预定速度时，行进距离转换系数使用如下所示的公式计算：

其中a和b是经验常数。

16.如权利要求14所要求的方法，其中计算车辆的单位时间行进距离的步骤包括使用如下所示的公式进行校准的步骤：

D＝d×cosθ_y

其中D是校准的车辆的单位时间行进距离，d是单位时间行进距离，以及θ_y是车辆行进的道路的纵向倾角。

17.如权利要求13所要求的方法，其中，选择其中车辆将在数字地图上匹配的位置和道路的步骤包括以下步骤：

使用来自传感器单元的检测信号获取车辆行进的道路的纵向倾角；

搜寻在相对于当前车辆位置设定的搜寻半径内的道路，提取将与车辆位置匹配的道路，以及搜寻提取道路的属性；

如果由该道路属性的搜寻结果确定没有立交桥的入口连接，则当前车辆位置在与之最接近的道路上匹配；

如果由该道路属性的搜寻结果确定有立交桥的入口连接，则比较所获取的车辆目前行进的道路的纵向倾角与车辆先前行进的道路的纵向倾角；

如果由比较确定当前道路的纵向倾角大于前一道路的纵向倾角，将车辆位置在立交桥上匹配；和

如果由比较确定当前道路的纵向倾角不大于前一道路的纵向倾角，将车辆位置在除了立交桥以外的道路中的最接近的道路上匹配。

18.测定车辆位置的方法，包括以下步骤：

使用根据车辆的行进由传感器单元的里程表产生的单位时间脉冲信号数来测定车辆的行进速度；

设定根据测定的车辆的行进速度变化的行进距离转换系数，以及计算车辆的单位时间行进距离；和

通过使用计算的单位时间行进距离进行航位推算来测定车辆位置；

其中计算单位时间行进距离的步骤包括以下步骤：

如果测得车辆的行进速度低于预定速度，确定预定常数作为行进距离转换系数；

如果测得车辆的行进速度等于或高于预定速度，通过使用包括由里程表产生的单位时间脉冲信号数的预定对数函数的计算来测定行进距离转换系数；和

使用确定的行进距离转换系数计算车辆的单位时间行进距离。

19.如权利要求18所要求的方法，其中当测得车辆的行进速度等于或高于预定速度时，行进距离转换系数使用如下所示的公式计算：

其中a和b是经验常数。

20.如权利要求17所要求的方法，其中车辆的单位时间行进距离通过将由里程表产生的单位时间脉冲信号数乘以行进距离转换系数来计算。

21.如权利要求17所要求的方法，其中计算车辆的单位时间行进距离的步骤包括使用如下所示的公式进行校准的步骤：

D＝d×cosθ_y

其中D是校准的车辆的单位时间行进距离，d是单位时间行进距离，以及θ_y是车辆行进的道路的纵向倾角。

22.在导航系统中检测车辆位置的方法，包括以下步骤：

通过控制单元，接收来自传感器单元的车辆的行进角度差和行进距离，以及车辆行进的道路的横向和纵向倾角；

使用接收的行进距离计算单位时间的行进距离；

使用所接收的道路的横向和纵向倾角校准车辆的行进角度；

使用接收的道路的横向和纵向倾角来校准单位时间的行进距离；和

使用校准的行进角度和校准的单位时间行进距离由先前的车辆位置估算当前车辆位置。

23.如权利要求22所要求的方法，其中车辆的行进角度使用如下所示的公式校准：

$A=A_{-1}+\frac{\mathrm{\Δ\θ}}{\cos {\mathrm{\θ}}_x\×\cos {\mathrm{\θ}}_y}$

其中A是车辆的校准的当前行进角度，A_-1是先前的行进角度，Δθ是通过传感器单元检测到的车辆的行进角度差，以及θ_x和θ_y是车辆行进的道路的横向倾角和纵向倾角。

24.如权利要求22所要求的方法，其中车辆的单位时间的行进距离使用如下所示的公式校准：

D＝d×cosθ_y

其中D是校准的车辆的单位时间行进距离，d是单位时间行进距离，以及θ_y是车辆行进的道路的纵向倾角。

25.如权利要求22所要求的方法，其中当前车辆位置使用如下所示的公式估算：

P_x＝P_x-1+D×cosA

P_y＝P_y-1+D×sinA

其中P_x和P_y是校准的当前车辆经度和纬度坐标，P_x-1和P_y-1是在该单位时间之前检测到的经度和纬度坐标，D是校准过的车辆的单位时间的行进距离，以及A是校准的车辆的行进角度。

26.用于在导航系统中检测车辆位置的方法，包括以下步骤：

通过控制单元，由数字地图数据提取车辆当前行进的道路的方位，以及使用根据车辆的行进由传感器单元的里程表输出的脉冲信号的数目提取车辆的单位时间的行进距离；

使用提取的道路的方位，所提取的车辆单位时间行进距离，以及刚好之前估算的车辆的经度和纬度坐标，估计车辆的当前经度坐标和纬度坐标；

使用提取的道路的方位以及估算的车辆经度和纬度坐标，确定其中车辆将在数字地图上匹配的位置和道路；以及

将车辆匹配在测定的位置和道路上，并显示匹配结果；

其中，所述提取车辆的单位时间的行进距离的步骤具体通过以下步骤来进行：使用根据车辆的行进由传感器单元的里程表产生的单位时间的脉冲信号数测定车辆的行进速度，测定根据测定的行进速度变化的行进距离转换系数，以及计算车辆的单位时间的行进距离；

其中测定行进距离转换系数的步骤包括以下步骤：

测定车辆的行进速度是否等于或高于预定速度；

如果测得车辆的行进速度低于预定速度，确定预定常数作为行进距离转换系数；和

如果测得车辆的行进速度等于或高于预定速度，通过使用包括由里程表产生的每单位时间的脉冲信号数的预定对数函数的计算来测定行进距离转换系数。

27.在导航系统中检测车辆位置的方法，包括下列步骤：

通过控制单元，使用混合导航获取当前车辆位置；

使用来自传感器单元的检测信号获取车辆行进的道路的纵向倾角；

使用数字地图数据搜寻在由获取的当前车辆位置设定的搜寻半径内的道路，提取将与车辆位置匹配的道路，以及搜寻提取的道路的属性；

如果由该道路属性的搜寻结果确定没有立交桥的入口连接，当前车辆位置在与之最接近的道路上匹配；

如果由该道路属性的搜寻结果确定有立交桥的入口连接，比较所获取的车辆当前行进的道路的纵向倾角与车辆已行经的前一道路的纵向倾角；

如果由比较确定当前道路的纵向倾角大于前一道路的纵向倾角，则将车辆位置与立交桥匹配；和

如果由比较确定当前道路的纵向倾角不大于前一道路的纵向倾角，将车辆位置与在除了立交桥以外的道路中的最接近的道路匹配；

其中，通过控制单元使用混合导航获取当前车辆位置的步骤具体包括以下步骤：

比较由GPS接收器接收的导航信息的DOP值与预定阈值，如果DOP的值低于预定阈值，那么由使用导航信息检测到的车辆位置信息测定参照车辆位置信息，或者，如果DOP的值等于或大于预定阈值，那么通过存储当刚好在前的DOP值低于预定阈值时与数字地图数据进行地图匹配的车辆位置信息，通过将来自传感器单元的检测信号进行累加，和通过使用存储车辆位置信息和经过累加的来自传感器单元的检测信号来测定参照车辆位置信息，在上述两种DOP值的情况下，使用测定的参照车辆位置信息和来自传感器单元的检测信号估计车辆位置，将估计的车辆位置与在地图数据存储单元中存储的数字地图数据进行地图匹配。

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