FI123761B - Menetelmä mitattavissa olevan kohdesuureen määrittämiseksi ja vastaava järjestelmä - Google Patents

Menetelmä mitattavissa olevan kohdesuureen määrittämiseksi ja vastaava järjestelmä Download PDF

Info

Publication number
FI123761B
FI123761B FI20115910A FI20115910A FI123761B FI 123761 B FI123761 B FI 123761B FI 20115910 A FI20115910 A FI 20115910A FI 20115910 A FI20115910 A FI 20115910A FI 123761 B FI123761 B FI 123761B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
measurement
sensor
physical
error
estimate
Prior art date
Application number
FI20115910A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20115910A0 (fi
FI20115910L (fi
Inventor
Erik Lindman
Heikki Nieminen
Original Assignee
Suunto Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suunto Oy filed Critical Suunto Oy
Priority to FI20115910A priority Critical patent/FI123761B/fi
Publication of FI20115910A0 publication Critical patent/FI20115910A0/fi
Priority to GB1215204.7A priority patent/GB2497153B/en
Priority to DE102012216194.5A priority patent/DE102012216194B4/de
Publication of FI20115910L publication Critical patent/FI20115910L/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI123761B publication Critical patent/FI123761B/fi

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • G01S19/19—Sporting applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C22/00—Measuring distance traversed on the ground by vehicles, persons, animals or other moving solid bodies, e.g. using odometers, using pedometers
    • G01C22/006—Pedometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C23/00—Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00—Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G01D1/16—Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving a value which is a function of two or more values, e.g. product or ratio
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/52—Determining velocity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Description

Menetelmä mitattavissa olevan kohdesuureen määrittämiseksi ja vastaava järjestelmä
Keksinnön ala 5 Keksintö liittyy mobiililaitteiden anturifuusiotekniikkaan (sensor fusion), eli tarkemmin sanottuna monen anturin tarjoaman tiedon käsittelyyn. Erityisesti keksintö liittyy mobiililaitteen tai -järjestelmän avulla mitatun kohdesuureen tarkkuuden parantamiseen. Antureina voi olla esimerkiksi GPS-anturi tai paineanturi sekä kiihtyvyysanturi ja näiden avulla mitattava kohdesuure nopeus tai korkeus, vastaavasti. Mobiililaite voi olla 10 esimerkiksi rannetietokone, matkapuhelin, muu kannettava laite tai anturiyksikkö tai jokin näiden toiminnallinen yhdistelmä.
Tunnettu tekniikka
Ranteessa tai muualla kehossa olevan GPS:n nopeus sisältää paljon kohinaa mutta siinä on 15 hyvin pieni bias-virhe, eli systemaattinen virhe. Eli taajuustasossa esitettynä GPS
nopeuden tarkkuus on hyvä lähellä DC:tä ja heikkenee nopeasti taajuuden noustessa kuten on esitetty kuviossa 1 käyrän 1 avulla. Mittaustarkkuutta voidaan parantaa perinteisillä signaalin suodatusmenetelmillä tai GPS-dopplermittauksen avulla. Silti tyypillisellä 1 Hz mittaustaajuudella ja henkilön kävellessä puhtaasti GPS-pohjaisen nopeusmittauksen 20 kohina voi olla jopa 20-30 % luokkaa signaaliin verrattuna, co 5 Toisaalta, ranteessa tai muualla kehossa olevasta kiihtyvyysanturista estimoitu nopeus
CNJ
ivL sisältää vähemmän kohinaa, jolloin sen tarkkuus taajuuden noustessa pysyy tiettyyn rajaan cp (Y) asti hyvänä. Näin mitatussa nopeudessa voi kuitenkin olla isokin bias-virhe. Tämä o x tarkoittaa että kiihtyvyydestä estimoidun nopeuden paras tarkkuus on huonompi kuin
DC
25 GPS:llä. Kiihtyvyysanturin avulla mitatun nopeuden tarkkuus taajuustasossa on o tyypillisesti kuvion 1 käyrän 2 mukainen, m o Tavoitteena käytännössä olisi kuitenkin saada kuvion 1 käyrän 3 mukainen nopeuden tarkkuus taajuustasossa, eli laajalla alueella tarkka mittaus. Tavoitteena on myös saada 2 aikaan riittävän hyvin liiketilan muutoksiin, mutta heikosti itse mittaustapahtumaan liittyviin virhelähteisiin reagoiva mittaus.
Samanlaisia ongelmia liittyy myös GPS-pohjaisen korkeuden ja vertikaalinopeuden 5 määrittämisessä. Edelleen, hieman samankaltainen ongelma liittyy myös korkeustiedon määrittämiseen paineanturin avulla, tosin tässä tapauksessa virhettä aiheuttavat hitaat (matalataajuuksiset) ilmanpaineen vaihtelut.
Keksinnön yhteenveto
Keksinnön tavoitteena on tarjota uudenlainen menetelmä mitattavissa olevan kohdesuureen 10 määrittämiseksi mobiililaitteessa ja vastaava j ärj estelmä. Keksinnön tavoitteena on erityisesti parantaa paikannusanturitiedon avulla lasketun vertikaali- ja/tai horisontaalinopeuden ja/tai korkeuden, tai painetiedon avulla lasketun korkeuden tai vertikaali nopeuden tarkkuutta vaihtelevissa liike- ja ympäristöolosuhteissa.
Keksinnössä hyödynnetään uudella tavalla anturifuusiota, eli tarkemmin ottaen halutun 15 suureen laskennassa hyödynnetään vähintään kahden samaa tai eri fysikaalista suuretta mittaavan eri anturin antamaa tietoa.
Keksinnön mukainen menetelmä ja järjestelmä on määritelty täsmällisemmin itsenäisissä patenttivaatimuksissa.
Yhden sovellutusmuodon mukaan menetelmässä mitataan ensimmäistä ja toista 20 fysikaalista suuretta ensimmäisen ja toisen anturin avulla, vastaavasti. Kohdesuureen arvo co 5 lasketaan ensimmäisen ja toisen mittauksen avulla, siten, että c\j i 1^ cp - määritetään estimaatti kohdesuureelle ainakin ensimmäisen fysikaalisen suureen co o mittauksen avulla,
X
cc
CL
- määritetään ainakin ensimmäinen virhearvio, joka kuvaa ensimmäisen fysikaalisen 0 01 25 suureen mittauksen virhettä, m ° - määritetään laskentamallin virhearvio, joka arvioi kuinka hyvin laskentamalli vastaa todellista tilannetta, ainakin toisen fysikaalisen suureen mittauksen avulla, ja 3 - suodatetaan kohdesuureen estimaattia voimakkuudella, joka riippuu sekä mittauksen virhearviosta että mainitusta laskentamallin virhearvioista.
Toinen fysikaalinen suure voi olla eri suure kuin ensimmäinen fysikaalinen suure, tai ainakin mitattu eri tekniikalla. Tekniikan ero voi olla vaikka anturin erilainen sijoittelu tai 5 erilainen mittausmalli jolla mittaus muutetaan kohdesuureeksi. Niinpä ensimmäinen ja toinen anturi perustuvat tyypillisesti eri toimintaperiaatteeseen silloinkin kun ne mittaavat samaa fysikaalista suuretta. Esimerkiksi horisontaalinopeutta (etenemisnopeutta) voidaan mitata satelliittipaikannusanturin avulla ja kiihtyvyysanturin avulla. Vastaavasti korkeutta tai nousunopeutta (vertikaalinopeutta) voidaan mitata satelliittipaikannusanturin, 10 kiihtyvyysanturin, ja paineanturin avulla. Edullisesti ensimmäinen ja toinen anturi perustuvat mittaustekniikohin, joilla on oleellisesti toisistaan poikkeava virheprofiili mittaustaajuuden funktiona. Molempien anturien antamista tiedoista on kuitenkin joko suoraan tai matemaattisen mallin ja/tai esitietojen kautta johdettavissa jokin arvio kohdesuureelle tai tämän muutokselle.
15 Yhden keskeisen sovellutusmuodon mukaan menetelmässä mitataan nopeutta satelliittipaikannusanturin (kuten GPS-anturin) avulla ja kiihtyvyyttä kiihtyvyysanturin avulla. Lopullinen, käyttäjälle ilmoitettava nopeusarvo lasketaan nopeus-ja kiihtyvyysmittausten avulla siten, että - määritetään estimaatti nopeudelle satelliittipaikannusmittauksen ja/tai 20 kiihtyvyysmittauksen avulla, - määritetään ensimmäinen virhearvio, joka kuvaa satelliittipaikannuspohjaisen $2 nopeusmittauksen virhettä, o c\j g - määritetään toinen virhearvio, joka kuvaa kiihtyvyyspohjaisen nopeusmittauksen i g virhettä, x o- 25 - määritetään ensimmäinen laskentamallin virhearvio satelliittipaikannusmittauksen avulla, 2 - määritetään toinen laskentamallin virhearvio kiihtyvyysmittauksen avulla, ja O) !£ - suodatetaan nopeusestimaattia voimakkuudella, joka riippuu mainituista mittauksien virhearviosta ja mainituista laskentamallin virhearvioista.
Edullisen sovellutusmuodon mukaan nopeusestimaatti määritetään, ainakin 30 ennaltamäärättyjen mittauksen laatuehtojen täyttyessä, sekä satelliittipaikannusmittauksen 4 että kiihtyvyysmittauksen avulla, näitä halutulla tavalla painottaen. Voidaan myös määrittää virhearviot, jotka kuvaavat nopeus mittauksien virheiden suuruutta. Näitä virhearviota voidaan edelleen käyttää nopeusestimaatin laskennan painotuksien määrittämiseksi. Edelleen voidaan määrittää toinen virhearvio joka kuvaa laskentamallin 5 virheen suuruutta. Laskentamallin virhettä ja nopeus estimaatin virhettä voidaan edelleen käyttää nopeusestimaatin suodatusvoimakkuuden määrittämiseksi.
Nopeus voi olla joko horisontaalinen tai vertikaalinen nopeus tai näiden summanopeus.
Keksinnön mukainen menetelmä voidaan suorittaa kokonaan tai osittain rannetietokoneessa. Mikäli se suoritetaan vain osittain rannetietokoneessa, jokin osa siitä 10 vo idaan suorittaa etäanturissa, joka voi sijaita erillisessä laiteyksikössä tai kuulua johonkin toiseen laiteyksikköön kuten matkapuhelimeen. Kyseinen osa voi olla ensimmäisen ja/tai toisen fysikaalisen suureen mittaus ja/tai laskenta, eli esimerkiksi yllä kuvatun nopeusmittauksen tapauksessa nopeuden ja/tai kiihtyvyyden mittaus ja/tai laskenta.
Erityisen edullinen on sovellutusmuoto, jossa kiihtyvyysmittaus suoritetaan rannelaitteessa 15 olevan kiihtyvyysanturin avulla, koska kiihtyvyysmittaus ranteesta on hyvin luotettava käden luonnollisen liikkeen takia.
Keksinnön mukainen menetelmä voidaan suorittaa myös kokonaan tai osittain matkapuhelimessa. Mikäli se suoritetaan vain osittain matkapuhelimessa, jokin osa siitä voidaan suorittaa etäanturissa, joka voi sijaita erillisessä laiteyksikössä tai kuulua johonkin 20 toiseen laiteyksikköön kuten rannetietokoneeseen. Kyseinen osa voi olla ensimmäisen ja/tai toisen fysikaalisen suureen mittaus ja/tai laskenta, eli esimerkiksi yllä kuvatun co nopeusmittauksen tapauksessa nopeuden ja/tai kiihtyvyyden mittaus ja/tai laskenta.
δ c\j fy Yleistäen todetaan, että keksinnön mukainen menetelmä voidaan suorittaa myös kokonaan cp co tai osittain näytöllisessä kannettavassa laitteessa, joka on sovitettu näyttämään o x 25 kohdesuureen lasketun arvon käyttäjälle.
cc
CL
o Toisaalta, keksinnön mukainen menetelmä voidaan suorittaa myös kokonaan tai osittain δ näytöttömässä kannettavassa laitteessa, kuten satelliittipaikannusmoduulissa, joka on ° langattomassa yhteydessä näytöllisen kannettavan laitteen, kuten rannelaitteen tai matkapuhelimen kanssa ja/tai jolta tallennetut tiedot voidaan myöhemmin lukea 5 esimerkiksi tietokoneelle. Tämän sovellutusmuodon etuna on näytöllisen kannettavan laitteen virrankulutuksen pienentäminen.
Keksinnön mukainen järjestelmä käsittää vastaavat laiteyksiköt, mahdollisesti tarvittavat langattomat viestintävälineet näiden välillä ja sen on sovitettu toteuttamaan keksinnön 5 mukaista menetelmää. Erilaisia esimerkinomaisia vaihtoehtoja sekä näiden etuja kuvataan tarkemmin myöhemmin.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Kohdesuureen muuttuessa nopeasti voidaan tämä havaita ja edelleen muuttaa suodatustasoa, jota käytetään laskettaessa kohdesuureen arvoa. Vastaavasti, jos anturien antamat kohdesuureen arviot poikkeavat 10 toisistaan huomattavasti, voidaan päätellä että toisessa mittauksessa täytyy olla jokin selitettävissä oleva virhelähde. Tällainen tilanne on esimerkiksi vietäessä GPS-anturi suuren sillan alle, jossa ei ole GPS-signaalia. Mikäli kiihtyvyysanturi kertoo edelleen laitteen olevan liikkeessä, voidaan painottaa kiihtyvyysanturin perusteella laskettua nopeutta lopullisen nopeuden määrityksessä.
15 Yhden edullisen sovellutusmuodon mukaan mainittu estimaatti kohdesuureelle lasketaan ensimmäisen ja toisen fysikaalisen suureen mittauksen avulla, ja edelleen määritetään toinen virhearvio, joka kuvaa toisen fysikaalisen suureen mittauksen tarkkuutta. Lopulta kohdesuureen arvo lasketaan suodattamalla kohdesuureen estimaattia voimakkuudella, joka riippuu sekä ensimmäisestä että toisesta virhearviosta. Näin sekä ensimmäisen että 20 toisen anturin tarkkuus voidaan huomioida ennen kuin lopputulos esitetään laitteen käyttäjälle.
00 Yhden sovellutusmuodon mukaan kohdesuureen laskennassa suodatuksen voimakkuutta δ ^ lisätään ensimmäisen ja/tai toisen fysikaalisen suureen mittauksen tarkkuuden h- S5 heikentyessä, ja päinvastoin. Niinpä mittausvirheestä johtuvat kohdesuureen vaihtelut eivät co ° 25 välity havaittavasti laitteen käyttäjälle, mutta mittausvirheen ollessa pieni mittauksen
X
£ aikaresoluutio pysyy kuitenkin hyvänä, o 5) Yhden edullisen sovellutusmuodon mukaan mittauksen aikana havainnoidaan m ^ kohdesuureen muutosnopeutta, joko sen estimaatin tai lopullisen arvon pohjalta tai suoraan 00 ensimmäisen tai toisen anturin mittaustiedoista. Mikäli havaitaan kohdesuureen 30 muutosnopeuden ylittävän ennaltamäärätyn rajan tai kasvavan, vähennetään suodatuksen 6 voimakkuutta kohdesuureen laskennassa. Tällöin menetelmä reagoi nopeammin olosuhteiden vaihteluun ja käyttäjälle voidaan tarjota reaaliaikaisempaa tietoa.
Kuten yllä on mainittu, yhtenä merkittävänä keksinnön käytännön sovelluksena esitetään ratkaisu, jossa kohdesuure on nopeus ja ensimmäinen anturi on satelliittipaikannusanturi, 5 kuten GPS-vastaanotin. Tällöin ensimmäinen fysikaalinen suure on nopeus tai absoluuttinen/suhteellinen sijainti. Mikäli mitataan sijaintia, voidaan nopeus laskea sijainti-ja aikatiedon perusteella. Mikäli taas mitataan suoraan GPS-nopeutta esim. Doppler-ilmiön avulla, saadaan nopeus suoraan GPS-tiedoista. Myös näiden mittaustapojen yhdistelmä on mahdollinen.
10 Töisenä mahdollisena keksinnön sovelluksena mainitaan ratkaisu, jossa kohdesuure on korkeus tai vertikaalisuuntainen nopeus ("nousunopeus"), ensimmäinen anturi on ilmanpaineanturi ja ensimmäinen fysikaalinen suure vastaavasti ilmanpaine. Korkeus ja vertikaalinopeus, tai ainakin arvio näille, voidaan laskea ilmanpaineen avulla, kun ilmanpaine merenpinnan tasossa tai jossain muussa referenssitasossa tunnetaan.
15 Kaikissa yllä mainituissa sovelluksissa toinen anturi on edullisesti kiihtyvyysanturi ja toinen fysikaalinen suure on kiihtyvyys. Kiihtyvyysmittaus kertoo laitteen liiketilasta ja sen perusteella voidaan laskea edelleen arvio nopeudesta. Kiihtyvyysmittaukselle voidaan haluttaessa myös määritellä mittausvirhettä kuvaava virhearvio, jota voidaan hyödyntää pelkän liiketilan ohella tai sijasta ensimmäisen anturin tietojen perusteella lasketun 20 kohdesuureen estimaatin suodattamiseksi ajallistesti halutulla voimakkuudella keksinnön mukaisesti.
£2 Yhtenä mahdollisena keksinnön sovelluksena voidaan myös mainita ratkaisu, jossa δ ^ satelliittipaikannuksen avulla mitataan ensimmäinen fysikaalinen suuree joka on fy S5 esimerkiksi korkeus tai vertikaalinopeus. Ilmanpaineanturi mittaa toisen fysikaalisen co ° 25 suureen joka on ilmanpaine. Tällöin ilmanpaineesta mittauksella voidaan määritellä x £ vertikaali liiketilaa kuvaava arvo, jota voidaan käyttää ohjaamaan GPS:llä mitatun o fysikaalisen suureen suodattamisvoimakkuutta.
δ m ^ Seuraavaksi keksinnön käytännön toteutusta ja etuj a selostetaan tarkemmin viittaamalla ^ oheisiin piirustuksiin.
30 7
Piirustusten lyhyt kuvaus
Kuvio 1. GPS-nopeuden (1), ranteessa tai muualla kehossa olevasta kiihtyvyysanturista estimoidun nopeuden (2), sekä yhdistetyn nopeuden (3) tarkkuus taajuuden funktiona.
Kuvio 2. Objektimalli yhden sovellutusmuodon mukaisesta anturifuusiojärjestelmästä joka 5 yhdistää usean eri nopeuslähteen tiedot ja suodattaa sitten yhdistettyä nopeustietoa adaptiivisesti.
Kuvio 3. Vuokaavio keksinnön mukaisesta menetelmästä yhden sovellutusmuodon mukaan.
Kuvio 4. Esimerkinomaista nopeusmittausdataa (sininen viiva jossa on neliöitä on 10 ranteesta kiihtyvyysanturilla laskettu nopeus ja punainen viiva jossa on ympyröitä on GPS-mittauksesta saatu nopeus), perinteisellä suotimella korjattu nopeus (katkoviiva) sekä keksinnön mukaisella menetelmällä laskettu nopeus (yhtenäinen paksu viiva).
Kuvioissa 5a-5f esitetään keksinnön eri sovellutusmuotojen mukaisia mittausj ärj estelmätoteutuksia.
15
Sovellutusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus
Keksinnön perusperiaatetta tarkastellaan aluksi kuviossa 2 esitetyn objektimallin avulla.
Siinä on esimerkinomaisesti esitetty kolme eri nopeuden määritystapaa, kiihtyvyys- anturimittauksella 15 ranteessa tehtävä nopeusmääritys 14, GPS-pohjainennopeusmääritys co 20 16 ja kenkäanturilla (tyypillisesti jalan kiihtyvyyksiin perustuva) tehtävä nopeusmääritys o cvJ 18. Määritetyt nopeudet yhdistetään keskitetysti tiedonkäsittelyn 22 avulla. Yhdistetyn |4.
cp nopeuden suodatuksessa 20 hyödynnetään kuvion 2 esimerkissä kiihtyvyysmittauksesta 15 co o saatavaa tietoa henkilön liiketilasta.
x cc
Kuviossa 2 on myös havainnollistettu että jäijestelmää voidaan käyttää mittausten o a, 25 autokalibrointiin vaiheiden 28, 24 avulla, kun on tarjolla mittaus tai mittauksia joiden m ^ virhearvio on pienempi kuin kalibroitavan mittauksen virhearvio. Voidaan esimerkiksi o ^ käyttää yhdistettyä suuretta, joka ei kuitenkaan sisällä kalibroitavan mittauksen tietoa, ja kalibroida tällä yhdistetyllä suureella mittausmallia tarkempien mittausarvojen saamiseksi jatkossa.
8
Tarvittava laskenta suoritetaan tiedonkäsittely-yksikössä 11.
Nopeuksien yhdistäminen voidaan tehdä monella tavalla. Yksi tapa on muodostaa jokaiselle erilliselle nopeusmittaukselle i (vastaava nopeus v;) suhteellinen luku (Rj) joka kuvaa kuinka paljon nopeusmittauksessa on virhettä. Mitä suurempi luku on, sitä isompi on 5 mittauksen virhearvio, ja mitä pienempi luku on, sitä pienempi on mittauksen virhearvio. GPS:lle luku voidaan muodostaa esimerkiksi GPS:n HDOP-luvun (horisontal dilution of precision) ja nähtyjen satelliittien lukumäärän avulla. Kiihtyvyys- ja kenkämäärityksessä voidaan käyttää suhteellista tai absoluuttista ennaltamäärättyä virhearviota tai dynaamisesti suorituksen aikana määritettyä virhearviota.
10 Yhdistetty nopeus vCOmbined saadaan tällöin kaavalla v -- y (v IL5c£l\ combtiwd " i . J*
Yhdistetyn nopeuden mittausvirhearvio RCOmbmed saadaan kaavasta n _ (Σ ~ Is st m[!;; t ^combined v » ’ jossa Rsmaiiest on pienin virhearvoista R\.
15 Yhdistetyn nopeuden suodatus voidaan tehdä esimerkiksi Kalman-suotimen avulla
{Introduction to random signals and applied kalman filtering, 3rd edition, R. Grover and P
Hwang, John Wiley & Sons, 1997). Kalman-suotimessa mallinnettavasta systeemistä rakennetaan lineaarinen malli, joka ottaa huomioon mittausvirheen ja systeemimallin £2 virheen. Esimerkin tapauksessa Kalman-suodin koostuu vain yhdestä tilasta, joka on o ^ 20 lopputuloksena haluttu suodatettu nopeus Vfiitered· Koska kalman suodin suodattaa r».
? yhdistettyä nopeutta, mittausvirhe saadaan edellä mainitusta kaavasta, jolla yhdistetään eri co ° nopeuksien mittausvirhearviot yhdeksi luvuksi Rcombined- x
X
□_
Systeemimallin virhe Wsystem voidaan saada yhdistämällä eri mittauksista lasketut O) systeemivirhearviot. Esimerkiksi seuraavalla kaavalla g ^system ~ fwrtstAcceleratton^I'wristAcceleration) fgpsil'gps') ffootpod(j'footpod) c\j 25 , jossa funktiot/kuvaavat kunkin mittauksen systeemivirhearvioita. Mittauksen systeemivirhearvion laskenta riippuu käytettävästä suodatusmallista. Esimerkin 9 tapauksessa Kalman-suodatin koostuu vain yhdestä tilasta joka on nopeus. Tällöin systeemivirhearvion tulee kuvata nopeudessa havaittuja muutoksia.
Tämän jälkeen Kalman-suotimen kaavoja käyttäen saadaan muodostettua adaptiivinen suodatin, joka keventää suodatusta kun mittaukset ovat tarkkoja ja puolestaan lisää 5 suodatusta kun mittauksen virhe kasvaa. Systeemimallin virheen mallinnus mahdollistaa sen, että suodatusta voidaan keventää jos systeemissä havaitaan nopeita muutoksia. Jos taas taajuuskaista on kapea eli nopeudessa ei tapahdu muutoksia niin suodatusta voidaan kiristää.
Kuviossa 3 on esitetty vuokaaviona keksinnön mukainen menetelmä yhden 10 suoritusmuodon mukaan. Nopeuden määritys aloitetaan vaiheessa 30. Tämän jälkeen aletaan mitata ensimmäistä ja toista fysikaalista suuretta vaiheissa 31a ja 31b. Kun riittävästi dataa on kerätty, lasketaan yhdistetty nopeus vaiheessa 32 esimerkiksi yllä esitetyllä kaavalla. Systeemimallin virhe lasketaan vaiheessa 34. Tämän jälkeen yhdistettyä nopeutta suodatetaan vaiheessa 35 kohinattomamman nopeusarvion saamiseksi. Tässä 15 hyödynnetään vaiheessa 33a määritettyä ensimmäisen mittauksen virhearviota ja joko toista mittausta tai tälle vaiheessa 33b määritettyä virhearviota. Kun suodatettu nopeus on laskettu, tulos tyypillisesti tallennetaan laitteen muistiin ja/tai ilmoitetaan käyttäjälle vaiheessa 36.
Kuviossa 4 on esitetty ranteesta kiihtyvyysanturilla laskettu nopeus (neliöt) ja GPS-20 mittauksesta saatu nopeus (ympyrät). Molemmat mittaukset ovat oikeata suuruusluokkaa, mutta verrattain kohinaisia.
w Perinteisellä tavalla yhdistettyjä suodatettu (mediaanisuodatus) nopeus (katkoviiva) on δ 00 huomattavasti vähäkohinaisempi, mutta sisältää edelleen suhteellisen jyrkkiä vaihteluja.
h- ? Huomattavaa on erityisesti nopeuden muuttuessa näkyvä arvion muutoksen hitaus, eli liian co ° 25 korkea nopeusarvio, mikä johtuu siitä että käytetään tilanteeseen mukautumatonta
X
£ suodatusfunktiota, joka suodattaa dataa aina vakioajan yli.
0 01 Yhdistetty ja keksinnön mukaisesti suodatettu nopeus (yhtenäinen paksu viiva) on
LO
^ huomattavan tasainen liikkeen alussa ja reagoi nopeasti aitoon nopeuden muutokseen.
00 Tämä johtuu siitä, että suodatin huomioi jyrkän nopeuden muutoksen GPS- ja/tai 30 kiihtyvyysdatasta ja suodatusta loivennetaan. Niinpä siitä huolimatta, että kohina 10 suodatetaan tehokkaasti, keksinnön tavalla laskettu nopeus reagoi aitoon nopeuden muutokseen nopeammin kuin mediaani suodatettu nopeus.
Yllä kuvattua periaatetta voidaan soveltaa nopeuden mittaamisen lisäksi myös korkeusmittaukseen. Tällöin kiihtyvyysmittauksen ja/tai painemittauksen avulla pystytään 5 tunnistamaan henkilön liiketila ja säätämään painemittauksen tai gps mittauksen avulla estimoidun korkeuden tai vertikaali nopeuden ajallista suodatusta siten, että liikkeessä tai etenkin liiketilan muutoskohdissa suodatus on väljempää kuin paikallaan ollessa, jolloin jäijestelmä reagoi nopeammin todellisiin korkeuden muutoksiin.
Yhden sovellutusmuodon mukaan järjestelmä käsittää mahdollisuuden valita suoritettavan 10 urheilulajin tyyppi ja/tai anturin sijainti soveltuvien käyttöliittymäelementtien kautta ainakin kahdesta eri vaihtoehdosta. Esimerkiksi kiihtyvyysanturin tapauksessa lajin tyyppi (esim. juoksu/kävely) sekä kiihtyvyysanturin paikka (esim. jalkapöytä/reisi/ranne/olkapää) vaikuttaa signaalin voimakkuuteen, laatuun ja ominaispiirteisiin. Niinpä laitteeseen voi olla ohjelmoituna useita eri signaalinkäsittelyalgoritmeja, joista lajityypin tai anturin sijainnin 15 mukaan valitaan parhaiten olosuhteisiin sopiva. Tietyissä tilanteissa lajityypin valinta ja siten myös algoritmin vaihtaminen voi tapahtua myös automaattisen tunnistuksen avulla, esimerkiksi määritettyä askeltaajuutta hyödyntämällä.
Yleisemmin voidaan todeta, että järjestelmä voi käsittää olosuhdeparametrin, joka voi saada eri arvoja ja joka edelleen vaikuttaa käytettävään kohdesuureen laskentatapaan.
20
Kuviossa 5 a esitetään esimerkki keksinnön mukaista menetelmää hyödyntävästä co o mittausj ärj estelmästä, j oka käsittää rannetietokoneen 5 0a, j oka pystyy ottamaan vastaan iT satelliittipaikannustietoa satelliittipaikannusj ärj estelmästä 51a sekä kiihtyvyystietoa cp co esimerkiksi kenkään asennettavasta kiihtyvyysanturista 52a. Mittaustietojen pohjalta o x 25 rannetietokone on sovitettu laskemaan suodatettu nopeus keksinnön mukaisesti.
cc
CL
o Kuviossa 5b esitetään kuviota 5a vastaava järjestelmä, mutta siinä kiihtyvyysanturi 52b on 5i ^2 integroitu suoraan rannetietokoneeseen 50b. Satelliittipaikannusjäijestelmä 51c on ° yhteydessä rannetietokoneeseen langattomasti 50b. Korkeus- tai vertikaalinopeus- mittauksen tapauksessa anturi 52b voi olla myös paineanturi.
11
Kuviossa 5c esitetään kuvion 5a järjestelmän muunnelma, jossa rannetietokoneen sijasta käytetään päätelaitteena matkapuhelinta tai tablet-laitetta 50c, joka vastaanottaa tietoa satelliittipaikannusjärjestelmästä 51c ja kiihtyvyysanturilta 52c'.
Kuviossa 5d esitetään järjestelmä, jossa käytetään sekä matkapuhelinta 50d että 5 rannetietokonetta 5 3 d. Matkapuhelin 5 Od vo i vastaanottaa j a tallentaa satelliittipaikannustietoa järjestelmästä 5 Id ja välittää sijainti- tai nopeustietoa edelleen rannetitokoneelle 53d. Kiihtyvyysanturi 52d' voi olla yhteydessä suoraan rannetietokoneeseen 53d tai matkapuhelimeen 50d.
Kuviossa 5e esitetään järjestelmä, jossa käytetään rannetietokonetta 53e ja erillistä GPS-10 mittalaitetta 50e ("GPS-podia"), joka kommunikoi langattomasti rannetietokoneen 53e kanssa. GPS-mittalaite 50e voi siten välittää sijainti- tai nopeustietoa edelleen rannetitokoneelle 53e. Erillinen kiihtyvyysanturi 52e' voi olla yhteydessä suoraan rannetietokoneeseen 53e tai GPS-mittalaitteeseen 50e.
Kuvioissa 5c-5e esitetään myös sellaiset muunnelmat, joissa kiintyvyysanturi 52c", 52d", 15 52d'", 52e" tai 52e'" sijaitsee kengän sijasta matkapuhelimessa GPS-mittalaitteessa tai rannelaitteessa.
Erityisen mielenkiintoisen sovelluksena esitetään kuviossa 5f edelleen kuviota 5e vastaava jäijestelmä, jossa käytetään rannetietokonetta 53f ja erillistä satelliittipaikannusmoduulia, kuten GP S-mittalaitetta 50f ("GPS-podia"), joka kommunikoi langattomasti 20 rannetietokoneen 53f kanssa ja sisältää myös kiihtyvyysanturin 52f. Näin ollen erillistä kiihtyvyysanturilaitetta ei tarvita, vaan myös kiihtyvyystieto voidaan välittää langattomasti £2 GPS-mittalaittcclta 50f rannctictokonccllc 53f. GPS-mittalaittccssa voi olla δ 00 kiihtyvyysanturin lisäksi tai sijasta myös paineanturi, jolloin se soveltuu myös menetelmän rk 9 mukaiseen korkeusmittaukseen.
co o x 25 Kuvioiden 5c-5f joidenkin sovellutusmuotojen etuna on, että GPS-mittaus tapahtuu oman □_ virtalähteen avulla ja siten rannelaitteen tai matkapuhelimen käyttöaika paranee.
0 01 Rannelaite voidaan suunnitella näissä tapauksissa myös paristokäyttöiseksi
LO
^2 akkukäyttöisyyden sijaan.
C\1
Erityisen edullisena pidetään sellaista sovellutusmuotoa, jossa ainakin toinen mittauksista, 30 edullisesti molemmat mittaukset, ja kohdesuureen laskenta tehdään rannelaitteen tai 12 matkapuhelimen ulkopuolella. Tällainen tilanne on esimerkiski kuvion 5f mukaisessa jäijestelmässä, jossa GPS-mittalaite 50f sisältää myös välineet tarvittavan laskennan suorittamiseksi. Tällöin rannelaite tai matkapuhelin toimii oleellisesti vain näyttönä, jolloin sen virrankulutus on erittäin vähäistä verrattuna siihen, että jotkin tai kaikki näistä 5 toimenpiteistä tehtäisiin siinä. Tämä on tärkeää, kun otetaan huomioon, että suoritus voi kestää pitkään ja rannelaitteilla tai matkapuhelimilla on tyypillisesti muitakin virtaa kuluttavia käyttötarkoituksia urheilusuoritusten aikana (esimerkiksi sykkeen mittaaminen tai musiikkitoiminnot), ja nopeuden ja paikan mittaamiseen liittyvät toiminnot ovat tyypillisesti virtaa suhteellisen paljon kuluttavia.
10 Satelliittipaikannusj ärj estelmän sij asta voidaan käyttää myös maanpäällistä langatonta paikannusjäijestelmää, esimerkiksi tukiasemapohjaista paikannusjäijestelmää.
Jos satelliittipaikannusanturi ja/tai kiihtyvyysanturi sijaitsee eri laiteyksikössä kuin itse päätelaite, esimerkiksi jonkin yllä kuvatun ratkaisun mukaisesti, anturiyksiköiltä voidaan siirtää paikannuksen ja/tai kiihtyvyysmittauksen tarkkuutta kuvaava virhearvio, 15 tyypillisesti ns. hyvyysluku tai -lukuja päätelaitteelle langattomasti. Päätelaitteessa virhearviona voidaan käyttää suoraan tällaista hyvyyslukua tai jotakin tästä johdettua suuretta.
Hyvyysluku voi mitattavasta suureesta riippuen olla riippuvainen esimerkiksi sensorin tyypistä, mittauspaikasta ja/tai anturin arvoista.
20 Erityisesti satelliittipaikannuksen tapauksessa hyvyysluku riippuu vahvasti satelliittipaikannusanturin antaman datan arvoista. GPS-standardin tapauksessa mikäli GPS antaa vain tavallisen NMEA (National Marine Electronics Association) -tiedon, δ ^ hyvyysluku voidaan laskea seuraavista NMEA-viestissä saatavista arvoista: rk o eo 1. satelliittien lukumäärä (number of satellites in solution) o £ 25 2. geometrian tarkuus estimaatti (horisontal dilution of precision, HDOP) o
Mikäli saatavilla, voidaan hyödyntää lisäski SIRF IV -standardin mukaista arvoa:
LO
o 3. arvioitu horisontaalivirhe (estimated horisontal position error, EHPE), jonka perusteella saadaan vielä paremman hyvyysluvun.
13
Niinpä hyvyysluvun laskemiseksi pitää välittää päätelaitteelle joko erikseen nämä luvut tai vaihtoehtoisesti näiden perusteella laskettu hyvyysluku.
Kenkäkiihtyvyysanturin, pyöräilykiihtyvyysanturin tai rannekiihtyvyysanturin tapauksessa vain sensorin tyyppi tyypillisesti merkitsee, jolloin toisaalta riittää välittää hyvyysluvun 5 sijaan ainoastaan tieto sensorin tyypistä soveltuvana arvona.
Hyvyysluvun laskemiseen tarvittavat arvot tai itse hyvyysluku voidaan välittää soveltuvan radioprotokollan, kuten ANT- tai Bluetooth-protokollan mukaisesti.
Edellä esitettyjen ratkaisujen kombinaatiot ja muut kuin yksityiskohtaisesti kuvatut muunnelmat ovat myös mahdollisia.
10 co δ c\j i 1^ o
CO
o
X
cc
CL
o δ m δ c\j

Claims (30)

1. Menetelmä mitattavissa olevan kohdesuureen, joko nopeuden tai korkeuden, määrittämiseksi, jossa menetelmässä mitataan ensimmäistä fysikaalista suuretta ensimmäisen anturin avulla, 5 mitataan toista fysikaalista suuretta toisen anturin avulla, lasketaan kohdesuureen arvo ensimmäisen ja toisen fysikaalisen suureen mittauksen avulla, tunnettu siitä, että kohdesuureen arvon laskenta käsittää seuraavat vaiheet: määritetään estimaatti kohdesuureelle ainakin ensimmäisen fysikaalisen suureen 10 mittauksen avulla, määritetään ainakin ensimmäinen virhearvio, joka kuvaa ensimmäisen fysikaalisen suureen mittauksen virhettä, ja suodatetaan kohdesuureen estimaattia voimakkuudella, joka riippuu sekä ensimmäisestä virhearviosta että mainitun toisen fysikaalisen suureen mittauksesta.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lasketaan mainittu estimaatti kohdesuureelle ensimmäisen ja toisen fysikaalisen suureen mittauksen avulla.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään toinen virhearvio, joka kuvaa toisen fysikaalisen suureen mittauksen o virhettä, ja i 1^ ° 20 suodatetaan kohdesuureen estimaattia voimakkuudella, joka riippuu sekä co ° ensimmäisestä että toisesta virhearviosta. X cc CL
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että g kohdesuureen laskennassa suodatuksen voimakkuutta lisätään ensimmäisen ja/tai toisen ^ fysikaalisen suureen mittauksen virhearvion kasvaessa, ja päinvastoin. c\j
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että havainnoidaan kohdesuureen muutosnopeutta, muutetaan suodatuksen voimakkuutta kohdesuureen laskennassa, riippuen siitä mikä on ensimmäisen ja/tai toisen suureen muutosnopeus.
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 kohdesuureen estimaattia suodatetaan ajassa mukautuvalla suodattimella, jonka suodatusjakson pituus on sovitettu muuttumaan ensimmäisen ja/tai toisen fysikaalisen suureen mittauksessa havaittujen muutosten perusteella.
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohdesuure on nopeus, 10 ensimmäinen anturi on satelliittipaikannusanturi, ja ensimmäinen fysikaalinen suure on joko nopeus, absoluuttinen sijainti tai suhteellinen sijainti.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohdesuure on korkeus, 15 ensimmäinen anturi on ilmanpaineanturi, ja ensimmäinen fysikaalinen suure ilmanpaine.
9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ” kohdesuure on korkeus, o c\j o ensimmäinen anturi on satelliittipaikannusanturi, ja co o 20 ensimmäinen fysikaalinen suure korkeus, cr CL
10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen S anturi on kiihtyvyysanturi ja toinen fysikaalinen suure on kiihtyvyys. δ
^ 11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen anturi on paineanturi ja toinen fysikaalinen suure on ilmanpaine.
12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se suoritetaan kokonaan tai osittain rannetietokoneessa.
13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se suoritetaan kokonaan tai osittain matkapuhelimessa.
14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se suoritetaan kokonaan tai osittain satelliittipaikannusmoduulissatai muussa näytöttömässä laitteessa.
15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se suoritetaan kokonaan tai osittain kannettavassa satelliittipaikannuslaitteessa, 10 ulkoilutietokoneessa, veneilytietokoneessa tai muussa näytöllisessä laitteessa.
16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohdesuureen estimaattia suodatetaan Kalman-suotimen avulla.
17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen anturi perustuvat eri mittaustekniikohin, joilla on oleellisesti 15 toisistaan poikkeava virheprofiili mittaustaajuuden funktiona.
18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohdesuuren estimaatin suodatus toteutetaan siten, että määritetään laskentamallin virhearvio, joka kuvaa kuinka hyvin käytetty laskentamalli vastaa todellista tilannetta, ainakin toisen fysikaalisen suureen 20 mittauksen avulla, ja CO o ^ suodatetaan kohdesuureen estimaattia voimakkuudella, joka riippuu sekä h- 9* mittauksen virhearvio sta että mainitusta laskentamallin virhearviosta. co o
19. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin cc kaksi seuraavista sijaitsee erillisissä laiteyksiköissä, jotka on sovitettu kommunikoimaan o 5) 25 keskenään langattomasti: ensimmäinen anturi, toinen anturi, välineet kohdesuureen arvon n ^ laskemiseksi, ja laiteyksikkö, joka sisältää ainakin yhden mainituista anturin on sovitettu 00 välittämään kyseisen anturin avulla tehtävän mittauksen virhearvio tai tämän laskemiseksi tarvittavat tiedot langattomasti laiteyksikölle, joka käsittää välineet kohdesuureen arvon laskemiseksi.
20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää olosuhdeparametrin, kuten urheilulajin tyyppi, joka voi saada eri arvoja ja jonka arvo edelleen vaikuttaa käytettävään kohdesuureen laskentatapaan.
21. Järjestelmä mitattavissa olevan kohdesuureen, joko nopeuden tai korkeuden, määrittämiseksi, joka järjestelmä käsittää ensimmäisen anturin ensimmäisen fysikaalisen suureen mittaamiseksi, toisen anturin toista fysikaalisen suureenmittaamiseksi, 10 välineet kohdesuureen arvon laskemiseksi ensimmäisen ja toisen fysikaalisen suureen mittauksen avulla, tunnettu siitä, että välineet kohdesuureen arvon laskemiseksi käsittävät välineet estimaatin määrittämiseksi kohdesuureelle ainakin ensimmäisen fysikaalisen suureen mittauksen avulla, 15 välineet ainakin ensimmäisen virhearvion määrittämiseksi, joka ensimmäinen virhearvio kuvaa ensimmäisen fysikaalisen suureen mittauksen tarkkuutta, ja välineet kohdesuureen estimaatin suodattamiseksi voimakkuudella, joka riippuu sekä ensimmäisestä virhearviosta että mainitun toisen fysikaalisen suureen mittauksesta.
22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että se on sovitettu ” suorittamaan jonkin patenttivaatimuksen 1-18 mukainen menetelmä. δ c\j fy
23. Patenttivaatimuksen 21 tai 22 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että ainakin kaksi g seuraavista sijaitsee erillisissä laiteyksiköissä, jotka on sovitettu kommunikoimaan x keskenään langattomasti: ensimmäinen anturi, toinen anturi, välineet kohdesuureen arvon 25 laskemiseksi, o δ
!£ 24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen laiteyksiköistä ° on rannelaite tai muu näytöllinen kannettava laite.
25. Patenttivaatimuksen 23 tai 24 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen laiteyksiköistä on satelliittipaikannusmoduuli, ulkoilutietokone, veneilytietokone tai muu näytöllinen laite.
26. Jonkin patenttivaatimuksen 21 - 25 mukainen jäijestelmä, tunnettu siitä, että 5 jompikumpi tai mo lemmat anturit, ja valinnaisesti myös välineet kohdesuureen arvon laskemiseksi, sijaitsee näytöttömässä laiteyksikössä.
27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että se käsittää myös näytöllisen laiteyksikön, jolloin mainittu näytötön laiteyksikkö on sovitettu olemaan langattomassa yhteydessä näytölliseen laiteyksikköönkohdesuureen arvon näyttämiseksi.
28. Jonkin patenttivaatimuksen 23-27 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että laiteyksikkö, joka sisältää ainakin yhden mainituista anturin on sovitettu välittämään kyseisen anturin avulle tehtävän mittauksen virhearvio tai tämän laskemiseksi tarvittavat tiedot langattomasti.
29. Jonkin patenttivaatimuksen 21 - 27 mukainen jäijestelmä, tunnettu siitä, että 15 ensimmäinen ja toinen anturi sekä välineet kohdesuureen arvon laskemiseksi sijaitsevat samassa kannettavassa laiteyksikössä.
30. Patenttivaatimuksen 29 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu kannettava laiteyksikkö on rannelaite, matkapuhelin, näytöllinen tai näytötön satelliittipaikannuslaite, ulkoilutietokone, veneilyt ietokone. co δ c\j i 1^ o CO o X cc CL o δ m δ c\j
FI20115910A 2011-09-16 2011-09-16 Menetelmä mitattavissa olevan kohdesuureen määrittämiseksi ja vastaava järjestelmä FI123761B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115910A FI123761B (fi) 2011-09-16 2011-09-16 Menetelmä mitattavissa olevan kohdesuureen määrittämiseksi ja vastaava järjestelmä
GB1215204.7A GB2497153B (en) 2011-09-16 2012-08-28 Method for determining a measurable target variable and a corresponding system
DE102012216194.5A DE102012216194B4 (de) 2011-09-16 2012-09-12 Verfahren und System zum Bestimmen einer Mess-Zielgrösse

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115910 2011-09-16
FI20115910A FI123761B (fi) 2011-09-16 2011-09-16 Menetelmä mitattavissa olevan kohdesuureen määrittämiseksi ja vastaava järjestelmä

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20115910A0 FI20115910A0 (fi) 2011-09-16
FI20115910L FI20115910L (fi) 2013-03-17
FI123761B true FI123761B (fi) 2013-10-31

Family

ID=44718816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20115910A FI123761B (fi) 2011-09-16 2011-09-16 Menetelmä mitattavissa olevan kohdesuureen määrittämiseksi ja vastaava järjestelmä

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE102012216194B4 (fi)
FI (1) FI123761B (fi)
GB (1) GB2497153B (fi)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013218043B4 (de) 2013-09-10 2024-06-20 Continental Automotive Technologies GmbH Verfahren zum Bereitstellen relativer Messdaten für einen Fusionssensor
WO2015039216A1 (en) 2013-09-17 2015-03-26 Invensense, Inc. Method and system for enhanced navigation with multiple sensors assemblies
US10641905B2 (en) * 2017-09-15 2020-05-05 Qualcomm Incorporated Velocity bias compensation for swimmer position tracking
US12177738B2 (en) 2017-10-31 2024-12-24 Suunto Oy Method and system for determining a direction of movement of an object
TWI680277B (zh) 2017-10-31 2019-12-21 芬蘭商亞瑪芬體育數字服務公司 用於確定物體的運動方向的方法和系統
GB2595065B (en) 2017-10-31 2022-05-11 Amer Sports Digital Services Oy Method and system for tracking and determining an indoor position of an object

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69420418T2 (de) * 1994-11-29 2000-05-25 Hitachi, Ltd. Navigationssystem mit Umschaltung, wenn ein Radiosignal nicht empfangen werden kann
US6145389A (en) * 1996-11-12 2000-11-14 Ebeling; W. H. Carl Pedometer effective for both walking and running
US6216064B1 (en) * 1998-02-24 2001-04-10 Alliedsignal Inc. Method and apparatus for determining altitude
US6408245B1 (en) * 2000-08-03 2002-06-18 American Gnc Corporation Filtering mechanization method of integrating global positioning system receiver with inertial measurement unit
US6970795B1 (en) * 2001-05-09 2005-11-29 Garmin Ltd. Method and apparatus for calculating altitude based on barometric and GPS measurements
US7643939B2 (en) * 2006-03-08 2010-01-05 Honeywell International Inc. Methods and systems for implementing an iterated extended Kalman filter within a navigation system
JP4941199B2 (ja) * 2007-09-25 2012-05-30 ヤマハ株式会社 ナビゲーション装置
JP5119967B2 (ja) * 2008-02-18 2013-01-16 セイコーエプソン株式会社 測位方法、プログラム及び測位装置
US8412456B2 (en) * 2008-11-06 2013-04-02 Texas Instruments Incorporated Loosely-coupled integration of global navigation satellite system and inertial navigation system: speed scale-factor and heading bias calibration
JP2010117148A (ja) * 2008-11-11 2010-05-27 Seiko Epson Corp 位置算出方法及び位置算出装置
US8164514B1 (en) * 2009-05-07 2012-04-24 Chun Yang Method and apparatus for fusing referenced and self-contained displacement measurements for positioning and navigation
JP2011080834A (ja) * 2009-10-06 2011-04-21 Clarion Co Ltd Ｇｐｓレシーバ及びナビゲーションシステム

Also Published As

Publication number Publication date
GB2497153A (en) 2013-06-05
GB201215204D0 (en) 2012-10-10
GB2497153B (en) 2018-10-24
DE102012216194B4 (de) 2021-05-27
DE102012216194A1 (de) 2013-03-21
FI20115910A0 (fi) 2011-09-16
FI20115910L (fi) 2013-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI123761B (fi) Menetelmä mitattavissa olevan kohdesuureen määrittämiseksi ja vastaava järjestelmä
CA2673795C (en) System and method for tracking a moving person
US10254379B2 (en) Systems and methods for estimating a position of a receiver
CN105021187B (zh) 低功耗室外定位方法
KR101555995B1 (ko) 다중 기준국 기반의 위성항법 기만신호의 검출 및 위치 추정 방법 및 장치
US10451437B2 (en) Method for determining a measurable target variable and corresponding system
JP2023503950A (ja) フロアの高さの推定およびモバイルデバイスの較正
WO2014210452A1 (en) Method and apparatus for ascertaining a location of a personal portable wireless communication device
CN112904390B (zh) 定位方法、装置、计算机设备和存储介质
US20140200847A1 (en) Wrist-based speed and distance monitoring
CN109196382A (zh) 使用速度积分和精确点定位的组合的改进gnss接收器
CN109725284B (zh) 用于确定物体的运动方向的方法和系统
WO2015035496A1 (en) Method and apparatus for determination of misalignment between device and vessel using acceleration/deceleration
US20230384097A1 (en) Calibrating A Pressure Sensor
Long et al. Single UWB anchor aided PDR heading and step length correcting indoor localization system
US20140159950A1 (en) Method, system, and apparatus for reducing inaccuracy in global navigation satellite system position and velocity solution
CN111380521B (zh) 一种gnss/mems惯性组合芯片定位算法中的多路径滤波方法
EP2946173A1 (en) Method and apparatus for handling vertical orientations of devices for constraint free portable navigation
WO2020172213A1 (en) Indoor positioning system
US20170123073A1 (en) Method and apparatus for saving power during synthetic positioning in gnss receivers
US11991605B2 (en) Methods for using a pressure sensor of a mobile device to improve the accuracy of determined contexts
CN113325455B (zh) 用于跟踪和确定物体的室内位置的方法和系统
US12061096B2 (en) Barometric pressure sensor calibration based on activity context
GB2567887A (en) Method and system for tracking and determining a position of an object
FI127639B (fi) Menetelmä ja järjestelmä esineen paikan määrittämiseksi

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 123761

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: AMER SPORTS DIGITAL SERVICES OY

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: SUUNTO OY