TW202212777A - 提升的航位推算精度 - Google Patents

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阿卜杜勒莫纳姆 拉赫祖里
鄭波
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Abstract

給出用於車輛導航的方法、系統、計算機可讀媒體及器具。一些組態包括：計算車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態；基於來自車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，計算INS在第一曆元之後的第二曆元處的姿態；基於所計算的INS之姿態及所計算的車輛之第一姿態，計算車輛在第二曆元處的第二姿態；向所計算的車輛之第二姿態應用約束，以產生車輛之經更新的第二姿態；以及基於車輛之經更新的第二姿態，計算INS之經更新的姿態。描述與道路車輛（例如，汽車）使用有關的應用。

Description

提升的航位推算精度
本公開內容之各態樣係關於導航，包括車輛導航。
慣性導航系統（INS）可用來追蹤對象相對於起始的點、速度及/或方向的定位、速度及/或方向。INS可與全球導航衛星系統（GNSS）接收器協力使用，並且可在GNSS信號不可用時用於航位推算。
根據本公開內容，一種車輛導航之例示性方法可包含：決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態。該方法亦可包含：基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態。該方法亦可包含：基於所決定的該INS之姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態。該方法亦可包含：向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化。該方法亦可包含：基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態。
根據本公開內容，一種用於車輛導航的例示性裝置可包含慣性導航系統（INS）、記憶體、與該INS及該記憶體通信地耦合的一個或多個處理器，其中，該一個或多個處理器被組態以：決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態。該一個或多個處理器進一步可被組態以：基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態。該一個或多個處理器進一步可被組態以：基於所決定的該INS之姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態。該一個或多個處理器進一步可被組態以：向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化。該一個或多個處理器進一步可被組態以：基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態。
根據本公開內容，一種用於車輛導航的例示性器具可包含：用於決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態的構件。該器具進一步可包含：用於基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態的構件。該器具進一步可包含：用於基於所決定的該INS之姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態的構件。該器具進一步可包含：用於向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態的構件，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化。該器具進一步可包含：用於基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態的構件。
根據本公開內容，一種例示性非暫時性計算機可讀媒體儲存用於車輛導航的指令，該指令包含：用於決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態的代碼。該指令進一步可包含：用於基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態的代碼。該指令進一步可包含：用於基於所決定的該INS之姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態的代碼。該指令進一步可包含：用於向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態的代碼，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化。該指令進一步可包含：用於基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態的代碼。
本發明內容既不旨在識別所主張的技術主題之關鍵或基本特徵，也不旨在單獨用於決定所主張的技術主題之範疇。應當藉由參考本公開內容之整個說明書之適當部分、任何或所有圖式以及每個請求項來理解技術主題。下文將在以下說明書、申請專利範圍及隨附圖式中更詳細地描述前述內容以及其他特徵及實例。
現在將相對於構成本文之一部分的隨附圖式來描述若干說明性實施例。雖然下文描述了可在其中實作本公開內容之一個或多個態樣的特定實施例，但可使用其他實施例，以及可在不脫離本公開內容或所附申請專利範圍之範疇的情況下進行各種修改。
如本文中描述的，衛星接收器（比如全球導航衛星系統（GNSS）接收器）可整合到包含電子裝置或系統的移動裝置中。如是移動裝置可以包括例如消費者、工業及/或商業電子裝置、車輛、資產、船舶及相似者。如本文中描述的，對衛星接收器或衛星接收器被整合到其中的移動裝置的位置估計可稱為衛星接收器或移動裝置之位置（location）、位置估計（location estimate）、位置固定（location fix）、固定（fix）、定位（position）、定位估計（position estimate）或定位固定（position fix）。此外，位置估計可為測地的，因此提供針對移動裝置的位置坐標（例如，緯度及經度），其可包括或可不包括高度分量（例如，高於海平面的高度、高於地面高程、地板高程或地下室高程的高度或低於地面高程、地板高程或地下室高程的深度）。在一些實施例中，衛星接收器及/或包含衛星接收器的移動裝置之位置亦可表示為以某種機率或置信水準（例如，67%、95%等）期望衛星接收器位於其內的區域或體積（測地的或者以市政形式定義）。在本文中含有的描述中，除非另有指示，否則對術語位置的使用可包含此等變型之任何變型。當計算衛星接收器之位置時，如是計算可求解局部X、Y及可能的Z坐標，以及接著如果需要的話，則將坐標從一個坐標系轉換到另一坐標系。
慣性導航系統（INS）係相對定位系統，其用於追蹤對象相對於起始的點、速度及/或方向的定位、速度及/或方向。具體而言，INS指示相對於主體框架（亦稱為“主體坐標系”）的運動，典型地藉由提供相對於主體框架之軸的角運動速率及加速度。對相對運動的如是指示可藉由航位推算（DR）被使用於車輛導航（例如，位置估計、駕駛輔助及/或自動化）。如圖1所示，車輛框架110（INS位於其中的車輛之主體框架）相對於INS框架120（INS之主體框架）的方向可表示為從INS框架120到車輛框架110的旋轉矩陣
Figure 02_image001
（亦稱為方向餘弦矩陣或DCM），由箭頭125所繪示。對於INS不可移動地固定在車輛上或以其他方式保持在相對於車輛的固定定位的情況，此方向為恒定。車輛框架110之原點可決定為與車輛重心重合。
INS定位、速度及/或方向的變化係基於由INS之慣性測量單元（IMU）提供的測量。IMU典型地被實作為包括陀螺儀，其測量圍繞至少一個軸的旋轉速率（典型地，圍繞IMU之主體框架之三個正交軸之每一者的旋轉速率）。如是陀螺儀可為例如微機電系統（MEMS）陀螺儀。藉由舉例而非限制方式，MEMS陀螺儀可為振動質量陀螺儀、振動結構陀螺儀、音叉陀螺儀、振動環陀螺儀、壓電板陀螺儀或其任何組合。
IMU亦可包括加速度計，其測量沿著至少一個軸的加速度（典型地，沿著IMU之主體框架之三個正交軸之每一者的加速度）。如是加速度計可為例如MEMS加速度計。藉由舉例而非限制方式，MEMS加速度計可由電容式、可變電容式、電感式、壓電式或壓阻式組件或其任何組合構成。
IMU測量受白雜訊及偏差的影響，該白雜訊及偏差可能隨時間及溫度而變化。估計偏差（例如，使用卡爾曼濾波），並且從IMU測量中移除（例如，減去）所估計的偏差，以獲得角速率及加速度之經校正的測量。此等經校正的測量可用來藉由例如在每個測量/估計時段（稱為曆元）處更新或“傳播”定位狀態、速度狀態及姿態狀態來機械化定位、速度及裝置姿態。曆元可以定位估計所基於的基礎測量的速率及/或以卡爾曼濾波器或其他估計引擎正在操作的速率來週期性地重複。根據一些實施例，這可以每秒週期性地發生。取決於期望的功能及/或其他因素，其他實施例中的曆元可具有更長或更短的週期性。
經偏差校正的IMU測量仍可能受到誤差的污染，例如，由於積分、量化誤差、偏差估計誤差及/或雜訊建模。在某種程度上，可藉由應用非完整的約束來限制測量誤差：例如，運動中的車輛必須在路面邊界內；其必須為正在前進，而非正在後退；其定位不能突然滑到一邊或向上或向下。然而，一般而言，來自全球導航衛星系統（GNSS）接收器的測量可用來將感測器偏差校正到足以支持由DR繼續進行的導航的程度。
GNSS係用來指示GNSS接收器在空間中的定位的絕對定位系統。GNSS之實例包括美國之全球定位系統（GPS）、俄羅斯之全球導航衛星系統（GLONASS）、歐盟之伽利略系統及中國之北斗系統。如圖1所示，用來指示GNSS接收器之定位的導航框架130係世界參考框架，其可為例如地球中心地球固定（ECEF）坐標系、東-北-上（ENU）坐標系或北-東-下（NED）坐標系。
GNSS測量可用來藉由感測器融合來校正基於INS的姿態及PVT（定位、速度及時間）估計。例如，GNSS測量可用來校正基於INS的姿態、定位及速度狀態。然而，當GNSS信號降級（例如，藉由多路徑）或由其他方式不可用（例如，由於衛星之不可觀測性，比如當車輛在隧道中時）時，未校正的INS誤差累積並且導致姿態隨時間漂移。這如是姿態誤差可能導致較差的DR性能（例如，定位、速度及/或航向誤差）。例如，作為姿態漂移的一個後果，重力分量（如由IMU的加速度計測量的）可能開始洩漏到其他軸，從而導致對速度及/或定位估計的污染。
實施例藉由應用約束以基於已知的路況及/或其他資訊來修改經計算的車輛姿態之翻滾、俯仰及/或偏航角，來幫助減輕姿態漂移，從而解決此等及其他問題。可能期望在GNSS降級及/或不可用之時段期間獲得改善的DR性能。
現在將相對於構成本文之一部分的隨附圖式來描述若干說明性組態。儘管下文描述了可在其中實作本公開內容之一個或多個態樣的特定組態，但可以使用其他組態，並且可在不脫離本公開內容之範疇或所附申請專利範圍之精神的情況下進行各種修改。
雖然本文中討論的具體實例主要係關於乘用車，但應當理解，所揭示的原理、方法及器具更一般地係關於機動道路車輛，包括貨車（例如，卡車、牽引拖車）、摩托車及公共運輸車輛（例如，公共汽車），並且亦關於其他地面車輛（包括例如農用車輛），而且專門構思並且在此揭示了此等原理在如是上下文中的使用。
圖2A示出根據一般組態的用於車輛導航的方法200之流程圖，其包括操作210、220、230、240及250。用於履行方法200之操作之一者或多者的構件可包含例如可整合到車輛或其他移動裝置中的計算機系統之軟體及/或硬體組件。在圖6中繪示並且在下文中描述如是計算機系統之例示性硬體及/或軟體組件。
在操作210處，方法200包含：決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態。如圖1所繪示，第一參考框架可包含例如ECEF、ENU或NED坐標系。同樣地，取決於期望的功能性，曆元的速率或週期性可變化。在一個實例中，第二曆元係在第一曆元之後一秒（1 s）（例如，在GNSS時間中），但在其他實作方式中，第一曆元與第二曆元之間的時段可更大（例如，2 s、2.5 s、3 s、4 s或5 s等）或更小（例如，100 ms、50 ms、20 ms或10 ms等）。連續的曆元之間的時間之長度可例如由用於IMU偏差估計的卡爾曼濾波器正在被操作的頻率來決定。在一些情況中，連續的曆元之間的時間之長度可小至5 ms（例如，對於200赫茲的卡爾曼濾波器頻率），及/或可隨時間變化。
可實作操作210，以基於車輛之INS在第一曆元處相對於參考框架的姿態來決定車輛之第一姿態。例如，可實作操作210，以根據以下矩陣乘法表示式來決定車輛在第一曆元（
Figure 02_image003
）處相對於導航框架的第一姿態
Figure 02_image005
（如圖1之箭頭135所示）：
Figure 02_image007
，
其中，
Figure 02_image001
表示車輛之主體框架相對於INS框架的方向，如上文所記（例如，如圖1之箭頭125所記），並且
Figure 02_image009
表示INS在第一曆元處相對於參考（導航）框架的姿態，如圖1之箭頭140所示。
在操作220處，可基於來自車輛之INS的測量資料來決定INS在第一曆元之後的第二曆元處的姿態（例如，相對於參考框架的姿態）。可實作操作220，以基於INS在第一曆元處的姿態來計算INS在第二曆元處的姿態。例如，可實作操作220，以藉由根據以下矩陣乘法表示式傳播INS在第一曆元（
Figure 02_image003
）處的姿態來決定INS在第二曆元（
Figure 02_image011
）處的姿態：
Figure 02_image013
，
其中
Figure 02_image015
指示INS之姿態從第一曆元到第二曆元的相對變化，如藉由測量資料指示的，並且
Figure 02_image017
係對
Figure 02_image009
的轉置。
來自INS的測量資料可為基於來自INS之至少一個陀螺儀的資料。例如，測量資料可指示圍繞INS之陀螺儀之至少一個軸的旋轉速率。在一個實例中，
Figure 02_image015
係藉由將向量
Figure 02_image019
轉換為DCM形式而獲得的旋轉矩陣，其中
Figure 02_image019
表示角速度向量，其分量表示從第一曆元到第二曆元圍繞INS主體框架之三個軸之每一者的旋轉速率。
作為DCM形式的替代方案，可實作操作220，以決定依四元數形式的INS在第二曆元處的姿態。例如，可實作操作220，以藉由根據以下四元數乘法表示式傳播INS在第一曆元（
Figure 02_image003
）處的姿態來決定INS在第二曆元（
Figure 02_image011
）處的姿態：
Figure 02_image021
，
其中
Figure 02_image023
係可從向量
Figure 02_image025
及採樣週期
Figure 02_image027
（即，第一曆元與第二曆元之間的時間）獲得的狀態轉移矩陣，如下所示：
Figure 02_image029
。
以四元數形式而非DCM形式傳播INS姿態可能在例如降低計算複雜度方面為有利，雖然仍可能期望將所傳播的INS姿態轉換為DCM形式以便計算車輛姿態。在進一步的實例中，可實作操作220，以計算依羅德里格向量形式的INS在第二曆元處的姿態。此等各種形式（例如，DCM、四元數、歐拉角、羅德里格向量形式）之間的姿態表示之轉換在本領域中為眾所周知。
基於經決定的INS之姿態，操作230包含：決定車輛在第二曆元處的第二姿態。例如，可以實作操作230，以根據以下矩陣乘法表示式來計算INS在第二曆元（
Figure 02_image011
）處相對於參考框架的姿態：
Figure 02_image031
，
其中
Figure 02_image033
（指示INS在第二曆元處相對於參考（導航）框架的姿態）係對
Figure 02_image035
的轉置。
在操作240處，該功能性包含：向所決定的車輛之第二姿態應用約束，以產生車輛之經更新的第二姿態，其中，應用該約束限制所決定的車輛之姿態之一個或多個方面從第一曆元到第二曆元的變化。例如，可實作操作240，以對所決定的車輛姿態圍繞車輛主體框架之對應軸從第一曆元到第二曆元的旋轉施加約束。
圖2B示出坐標系之X、Y及Z軸與按圍繞此等軸之每一者的旋轉定義的運動之間的對應關係。如圖2B所示，翻滾260被定義為繞X軸旋轉，俯仰270被定義為繞Y軸旋轉，以及偏航280被定義為繞Z軸旋轉。圖4A繪示乘用車在側視圖中繞Y軸的不同旋轉410-1、410-2及410-3（即，不同的俯仰角），圖4B繪示乘用車在俯視圖中繞Z軸的不同旋轉420-1、420-2及420-3（即，不同的偏航角），以及圖4C繪示乘用車在後視圖中繞X軸的不同旋轉430-1、430-2及430-3（即，不同的翻滾角），其中車輛主體框架之X、Y及Z軸係如圖1中所示出。
可實作操作240，以藉由修改所決定的第二曆元處的車輛姿態之翻滾、俯仰及偏航角之一者或多者來應用約束。例如，可實作操作240，以約束所決定的車輛姿態之翻滾、俯仰及偏航角之一者或多者從第一曆元到第二曆元的變化。由於道路設計之性質，可假設未轉彎的車輛將不經歷翻滾角度的變化。對於在其中車輛從第一曆元到第二曆元未轉彎的情況（例如，在其中所決定的車輛姿態之偏航角從第一曆元到第二曆元的變化小於臨限值的情況），可能期望藉由約束翻滾角從第一曆元到第二曆元的變化來約束所決定的車輛姿態。操作240之如是實作方式可包括以下操作序列： 1） 將所決定的第一曆元處的車輛姿態轉換為翻滾角、俯仰角及偏航角（亦稱為“歐拉角”），並且將所決定的第二曆元處的車輛姿態轉換為翻滾角、俯仰角及偏航角； 2） 如果滿足車輛之姿態之偏航角之條件（例如，如果偏航角在第一曆元與第二曆元之間的絕對變化小於（或不超過）臨限值），則約束第二曆元處的車輛姿態之翻滾角（例如，藉由將第二曆元處的車輛姿態之翻滾角設定為等於第一曆元處的車輛姿態之翻滾角）；以及 3）如果第二曆元處的車輛姿態之翻滾角被約束，則將第二曆元處的車輛姿態（即，其中，翻滾角已經被約束）轉換回到例如DCM形式。
附加地或替代地，可實作操作240，以向所決定的車輛之第二姿態應用基於其他資訊的約束。例如，可假設車輛之俯仰角的變化將等於路面之傾斜角的變化。在一種如是情況中，實作操作240，以使用指示路面之傾斜角的地圖資料來約束車輛之俯仰角從第一曆元到第二曆元的變化（例如，等於所指示的傾斜角）。
基於車輛之經更新的第二姿態，操作250包含：決定INS之經更新的姿態。例如，可實作操作250，以根據以下矩陣乘法表示式來決定INS在第二曆元（
Figure 02_image011
）處相對於參考框架的經更新的姿態：
Figure 02_image037
，
其中
Figure 02_image039
係對
Figure 02_image001
的轉置，並且撇號指示轉置運算。
可在航位推算之時段期間的每個連續的曆元處迭代方法200。儘管本文中討論用於IMU感測器偏差校正的GNSS-INS融合作為用於航位推算的背景，但其他感測器測量亦可用於IMU感測器偏差校正。例如，除了GNSS測量之外或作為GNSS測量的替代方案，可使用來自一個或多個聲納感測器、雷達感測器、光達感測器及/或照相機（例如，可見光及/或紅外）的測量來履行感測器融合。在一個實例中，來自一個或多個照相機的測量與INS測量一起用以藉由視覺慣性里程計來決定車輛定位及方向。當來自如是其他感測器的測量降級或不可用時（例如，在雪地道路上沒有可追蹤的視覺特徵），可以根據如本文中描述的姿態約束原理來激活航位推算。例如，可響應於對航位推算的如是激活來履行方法200之個例。
取決於期望的功能性，方法200可包含一個或多個附加的功能。例如，根據一些實施例，方法200可進一步包含提供INS之經更新的姿態。根據一些實施例，提供INS之經更新的姿態向軟體應用、作業系統、用戶介面、車輛系統、或遠程裝置、或其組合提供指示經更新的姿態的資料。
圖3A示出根據一般組態的用於車輛導航的器具310之方塊圖，該器具310包括耦合到慣性導航系統（INS）330的處理器320。慣性導航系統330可包括測量圍繞至少一個軸的旋轉速率的陀螺儀。如是陀螺儀可為例如微機電系統（MEMS）陀螺儀。藉由舉例而非限制方式，MEMS陀螺儀可為振動質量陀螺儀、振動結構陀螺儀、音叉陀螺儀、振動環陀螺儀、壓電板陀螺儀或其任何組合。慣性導航系統330亦可以包括測量沿著至少一個軸的加速度的加速度計。如是加速度計可為例如MEMS加速度計。藉由舉例而非限制方式，MEMS加速度計可由電容式、可變電容式、電感式、壓電式或壓阻式組件或其任何組合構成。如本文中描述的，330之陀螺儀及/或加速度計可為330之IMU之一部分。處理器320（例如，一個或多個處理器）被組態以執行計算機可執行指令，以計算車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態；基於來自INS 330的測量資料，計算INS 330在第一曆元之後的第二曆元處的姿態；基於所計算的INS 330之姿態及所計算的車輛之第一姿態，計算車輛在第二曆元處的第二姿態；向所計算的車輛之第二姿態應用約束，以產生經更新的所計算的車輛之第二姿態；以及基於經更新的所計算的車輛之姿態，計算INS 330之經更新的姿態。INS 330可在一個或多個基板上實作，並且處理器320可至少部分地在與INS 330之至少一部分相同的基板上實作及/或在另一基板上實作。例如，對INS 330之姿態的計算（或“傳播”）可由處理器320之一部分履行，該處理器320之一部分在與INS 330之至少一部分相同的基板上實作。
圖3B示出器具310之實作方式340之方塊圖，其包括INS 330之實作方式350，其中INS 350包括IMU 360（例如，如本文中描述的IMU之個例）。慣性測量單元360可被實作以包括陀螺儀，其測量圍繞至少一個軸的旋轉速率（典型地，繞IMU之主體框架之三個正交軸之每一者的旋轉速率）。如是陀螺儀可為例如微機電系統（MEMS）陀螺儀。藉由舉例而非限制方式，MEMS陀螺儀可為振動質量陀螺儀、振動結構陀螺儀、音叉陀螺儀、振動環陀螺儀、壓電板陀螺儀或其任何組合。慣性測量單元360亦可以包括加速度計，其測量沿著至少一個軸的加速度（典型地，沿IMU之主體框架之三個正交軸之每一者的加速度）。如是加速度計可為例如MEMS加速度計。藉由舉例而非限制方式，MEMS加速度計可由電容式、可變電容式、電感式、壓電式、或壓阻式組件、或其任何組合構成。
器具310（例如，器具340）可安裝在包括一個或多個可支援車輛自動化的其他感測器的車輛中。圖5係包括INS 330的個例（未示出）（其可為如本文中描述的350之個例）的如是車輛500之透視圖。車輛500可包括一個或多個照相機，比如安裝在後視鏡上的照相機506、安裝在前擋泥板上的照相機（未示出）、安裝在側視鏡上的照相機（未示出）及後照相機（未示出，但典型地位於行李廂、尾門或後保險桿上）。車輛500亦可具有光達504，其用於檢測對象並且測量到彼等對象的距離；光達504通常安裝在車頂上，然而，如果有多個光達單元504，則它們可以圍繞車輛的前部、後部及側面定向。車輛500可具有其他各種位置相關的系統，比如GNSS接收器（典型地位於車頂後部的鯊魚鰭單元中，如所指示的）、各種無線通信介面（比如WAN、無線區域網路（WLAN）、車人及服務連結（V2X）；典型地（但不一定）位於車輛頂部的鯊魚鰭中）、雷達508（典型地位於前保險桿中）及聲納510（典型地位於車輛兩側，如果存在的話）。亦可能存在各種車輪感測器512（例如，車輪跳動感測器）及傳動系感測器，比如胎壓感測器、加速度計、陀螺儀及車輪旋轉檢測及/或計數器。在一實施例中，經由比如光達、雷達、照相機、GNSS及聲納的各種感測器決定的距離測量及相對位置可與汽車尺寸及形狀資訊以及關於感測器位置的資訊組合，以決定不同的車輛之表面之間的距離及相對位置，使得從感測器到另一車輛或兩個不同的感測器（比如兩個GNSS接收器）之間的距離或向量遞增地增加，以考慮每個車輛上的感測器之定位。因此，可能期望基於例如各種汽車表面相對於GNSS接收器的相對位置來修改兩個GNSS接收器之間的精確GNSS距離及向量。應當認識到，此列表不旨在進行限制，並且圖5旨在提供包含器具310之個例（例如，器具340之個例）的車輛之實施例中的各種感測器之例示性位置。
圖6繪示可與器具310及/或340（例如，INS 330（或350）、處理器320）之一個或多個電子組件一起利用及/或併入該一個或多個電子組件的例示性計算機系統600。在某些實施例中，計算機系統600部署在車輛（例如，車輛500）中。應當注意，圖6僅旨在提供對各種組件的一般性繪示，可酌情利用其中之任何或所有組件。因此，圖6廣義地繪示如何以相對分離或相對更整合的方式實作個別系統元件。
如圖6中描繪的，計算機系統600可包含可以經由匯流排605（或其他有線及/或無線通信基礎設施，視情況而定）通信地耦合的硬體元件。硬體元件可包括一個或多個處理器610，其可以包括但不限於一個或多個通用處理器、一個或多個專用處理器，比如數位信號處理器（DSP）、圖形加速處理器、特定應用積體電路（ASIC）及/或相似者。處理器610可履行車輛導航處理，包括例如估計定位、速度及/或姿態。處理器320可全部或部分地在處理器610內實作。
計算機系統600可包括一個或多個輸入裝置615，其可以包括但不受限於觸控屏、鍵盤、觸控板、照相機、麥克風及/或其他用戶輸入裝置、地圖資料（例如，地圖資料619）及/或相似者；以及一個或多個輸出裝置627，其可以包括但不受限於顯示裝置、揚聲器及/或相似者。
計算機系統600可進一步包括無線通信介面630，其可包括但不受限於網路卡、紅外通信裝置、無線通信介面633及/或晶片組（比如藍牙®裝置、電氣與電子工程師協會（IEEE）802.11裝置或蜂巢通信設施）及/或相似者，其可使得計算機系統600能夠與外部計算機系統或電子裝置進行通信。可以經由發送及/或接收無線信號的一個或多個無線通信天線（未示出）來實行通信。
輸入裝置615可進一步包括一個或多個感測器。如是感測器可包含但不受限於以下個例之一者或多者：INS 616（例如，INS 330及/或INS 350（包括例如加速度計、陀螺儀及/或IMU（例如，IMU 360）））、雷達608（例如，雷達508）、照相機606（例如，照相機506）、磁強計、光達604（例如，光達單元504）、高度計、麥克風、超聲波感測器、光感測器、車輪感測器612（例如，車輪感測器512）及相似者，其中一些可用來補充及/或促進本文中描述的導航相關的處理。
計算機系統600可進一步包括GNSS接收器602（例如，作為圖5之接收器502之一部分包括），其可操作來使用天線從一個或多個GNSS衛星接收信號。信號可以用來補充及/或併入本文中描述的技術（例如，以校正INS狀態，比如定位狀態、速度狀態及/或姿態狀態）。在某些實施例中，GNSS信號可用來決定計算機系統600之地理位置，例如，用於車輛導航。
計算機系統600可進一步包括記憶體635（例如，短期工作記憶體）及一個或多個儲存裝置625（例如，長期資料儲存）及/或與其進行通信。記憶體635及/或一個或多個儲存裝置625可以包括但不受限於本地及/或網路可存取儲存、磁碟機、磁碟陣列、光學儲存裝置、固態儲存裝置，比如隨機存取記憶體（“RAM”）及/或唯讀記憶體（“ROM”），其可為可程式、可快閃更新及/或相似者。如是儲存裝置可被組態以實作任何適當的資料儲存，包括但不受限於各種檔案系統、資料庫結構及/或相似者。在某些實施例中，記憶體635可儲存包含用於傳送波形的參數的碼本。
記憶體635可包含儲存可由計算機系統600之一個或多個處理器（例如，處理器610）執行的指令的非暫時性計算機可讀媒體。如是指令可被儲存為程式代碼，例如，作業系統640、裝置驅動程式、可執行庫或其他應用程式645。儲存在記憶體635中的指令可被組態以使得處理器履行本文中描述的雷達相關的處理。僅僅藉由舉例方式，相對於上文討論的圖2A之方法200描述的一個或多個程序可實作為可由處理器610執行的代碼及/或指令。然後，在一個態樣中，如是代碼及/或指令可以用來組態及/或適配通用計算機（或其他計算裝置）以根據本文中描述的技術履行一個或多個操作。
對於本領域技術人員來說將顯而易見，可根據特定的要求進行實質性的改變。例如，亦可以使用定製的硬體，及/或可以在硬體、軟體（包括可攜式軟體，比如小型應用程序等）或兩者中實作特定的元件。進一步地，可採用到比如網路輸入/輸出裝置的其他計算裝置的連接。
除非藉由其上下文明確地限制，否則本文中使用術語“信號”來指示其普通含義之任一者，包括在導線、匯流排或其他傳輸媒體上表示的記憶體位置（或記憶體位置集合）之狀態。除非藉由其上下文明確地限制，否則本文中使用術語“生成”來指示其普通含義之任一者，比如計算或以其他方式生成。除非藉由其上下文明確地限制，否則本文中使用術語“計算”來指示其普通含義之任一者，比如計算、評估、估計及/或從複數值中選擇。除非藉由其上下文明確地限制，否則使用術語“獲得”來指示其普通含義之任一者，比如計算、推導、接收（例如，從外部裝置）及/或檢索（例如，從儲存元件之陣列）。除非藉由其上下文明確地限制，否則使用術語“選擇”來指示其普通含義之任一者，比如識別、指示、應用及/或使用兩個或更多個之集合之至少一個以及少於全部。除非藉由其上下文明確地限制，否則使用術語“決定”來指示其普通含義之任一者，比如決定、建立、斷定、計算、選擇及/或評估。在本說明書及申請專利範圍中使用術語“包含”的情況下，其不排除其他元件或操作。術語“基於”（如在“A係基於B”中）係用來指示其普通含義之任一者，包括以下情況：（i）“從……推導”（例如，“B係A之前導”），（ii）“至少基於”（例如，“A係至少基於B”），並且如果在特定的上下文中適用的話，（iii）“等於”（例如，“A係等於B”）。類似地，術語“響應於”用來指示其普通含義之任一者，包括“至少響應於”。除非另有指示，否則術語“A、B及C之至少一者”、“A、B及C之一者或多者”、“A、B及C之中的至少一者”以及“A、B及C之中的一者或多者”指示“A及/或B及/或C”。除非另有指示，否則“A、B及C之每一者”及“A、B及C之中的每一者”指示“A、B及C”。
除非另有指示，否則對具有特定特徵的器具之操作之任何公開內容亦明確地旨在揭示具有類似特徵的方法（反之亦然），並且根據特定組態的器具之操作之任何公開內容亦明確地旨在揭示根據類似組態的方法（反之亦然）。術語“組態”可參照方法、器具及/或系統來使用，如藉由其特定的上下文指示的。除非藉由特定的上下文另有指示，否則術語“方法”、“過程”、“程序”及“技術”為一般性地並且可互換地使用。具有多個子任務的“任務”亦為一種方法。術語“器具”及“裝置”亦為一般性地並且可互換地使用，除非藉由特定的上下文另有指示。術語“元件”及“模組”典型地用來指示更大的組態之一部分。除非藉由其上下文明確地限制，否則本文中使用術語“系統”來指示其普通含義之任一者，包括“為共同目的而相互作用的一組元件”。
除非最初由定冠詞引入，否則用於修改請求項元件的序數術語（例如，“第一”、“第二”、“第三”等）本身並不指示請求項元件相對於另一請求項元件的任何優先級或順序，而僅為將所主張的元件與具有相同的名稱（除了使用序數術語）的另一所主張的元件區分開。除非藉由其上下文明確地限制，否則本文中使用術語“複數”及“集合”之每一者來指示大於一的整數量。
如本文中所揭示的器具或系統之實作方式之各種元件可體現在硬體與軟體及/或與韌體之任何組合，該組合被認為適合於預期的應用。例如，如是元件可被製造為電子及/或光學裝置，其例如駐留在相同的晶片上或晶片組中的兩個或更多個晶片之間。如是裝置之一個實例為比如電晶體或邏輯閘的邏輯元件之固定或可程式陣列，並且此等元件之任一者可被實作為一個或多個如是陣列。此等元件之任何兩個或更多個甚至全部可在相同的一個或多個陣列內實作。如是一個或多個陣列可在一個或多個晶片內（例如，在包括兩個或更多個晶片的晶片組內）實作。
如本文中所揭示的處理器或其他用於處理的構件可被製造為一個或多個電子及/或光學裝置，其例如駐留在相同的晶片上或晶片組之兩個或更多個晶片之中。如是裝置之一個實例為比如電晶體或邏輯閘的邏輯元件之固定可程式陣列，並且此等元件之任一者可實作為一個或多個如是陣列。如是一個或多個陣列可在一個或多個晶片內（例如，在包括兩個或更多個晶片的晶片組內）實作。如是陣列之實例包括邏輯元件之固定或可程式陣列，比如微處理器、嵌入式處理器、矽智產（IP）核、DSP（數位信號處理器）、FPGA（現場可程式閘陣列）、ASSP（特定應用標準產品）及ASIC（特定應用積體電路）。如本文中所揭示的處理器或其他用於處理的構件亦可體現為一個或多個計算機（例如，包括被編程來執行一個或多個指令集合或指令序列的一個或多個陣列的機器）或其他處理器。如本文中描述的處理器有可能用來履行與方法200（或參照本文中描述的器具或系統之操作而揭示的另一方法）之實作之程序不直接相關的操作或執行與方法200之實作之程序不直接相關的其他指令集合，比如與處理器被嵌入在其中的裝置或系統之另一操作有關的操作。亦有可能在一個或多個其他處理器之控制下履行如本文中所揭示的方法之一部分。
本文中所揭示的方法之操作之每一者可直接地體現在硬體、由處理器執行的軟體模組中或兩者之組合中。在如本文中所揭示的方法之實作之典型應用中，邏輯元件（例如，邏輯閘）之陣列被組態以履行該方法之各種操作之一個、一個以上或甚至全部操作。一個或多個（可能全部）操作亦可實作為代碼（例如，一個或多個指令集合），體現在計算機程式產品（例如，一個或多個資料儲存媒體，比如磁碟、快閃記憶體或其他非揮發性記憶卡、半導體記憶晶片等）中，該計算機程式產品係可由包括邏輯元件陣列（例如，處理器、微處理器、微控制器或其他有限狀態機）的機器（例如，計算機）讀取及/或執行。如本文中所揭示的方法之實作方式之操作亦可由一個以上的如是陣列或機器來履行。
在一個或多個例示性實施例中，本文中描述的操作可在硬體、軟體、韌體或其任何組合中實作。如果在軟體中實作，則如是操作可作為一個或多個指令或代碼儲存在計算機可讀媒體上或者藉由其進行傳送。術語“計算機可讀媒體”包括計算機可讀儲存媒體及通信（例如，傳輸）媒體兩者。藉由舉例而非限制方式，計算機可讀儲存媒體可以包含儲存元件陣列，比如半導體記憶體（其可包括但不受限於動態或靜態RAM、ROM、電可抹除可程式唯讀記憶體（EEPROM）及/或快閃RAM）或鐵電、磁阻、雙向、聚合物或相變記憶體；緊湊光碟唯讀記憶體（CD-ROM）或其他光碟儲存；及/或磁碟儲存或其他磁儲存裝置。如是儲存媒體可依可以由計算機存取的指令或資料結構之形式儲存資訊。通信媒體可以包含可以用來依指令或資料結構之形式攜帶期望的程式代碼並且可以由計算機存取的任何媒體，包括促進將計算機程式從一個地方轉移到另一地方的任何媒體。另外，任何連接適當地稱為計算機可讀媒體。例如，如果使用同軸電纜、光纖光纜、雙絞線、數位用戶線路（DSL）或無線技術（比如紅外線、無線電及/或微波）從網站、伺服器或其他遠程源傳輸軟體，那麼同軸電纜、光纖光纜、雙絞線、DSL或無線技術（比如紅外線、無線電及/或微波）被包括在媒體之定義中。如本文中所使用的，磁碟及光碟包括緊湊光碟（CD）、雷射光碟、光碟、數位多功能光碟（DVD）、軟碟及藍光光碟 TM（藍光光碟協會，加利福尼亞州環球市），其中，磁碟通常磁性地複製資料，而光利用雷射來光學地複製資料。上文之組合亦應當被包括在計算機可讀媒體之範疇內。
在一個實例中，非暫時性計算機可讀儲存媒體包含在由至少一個處理器執行時使得至少一個處理器履行如本文中描述的車輛導航之方法的代碼。
提供前面的實施方式，以使得本領域技術人員能夠實現或使用所揭示的實作方式。對於本領域技術人員而言，對此等實作方式的各種修改將為容易顯而易見，並且在不脫離本公開內容之範疇的情況下，本文中定義的原理可應用於其他實作方式。因此，本公開內容不旨在受限於本文中示出的實作方式，而應被賦予與由以下申請專利範圍所界定的原理及新穎特徵相一致的可能的最寬的範疇。
鑒於本實施方式，實施例可包括不同特徵之組合。在以下編號條款中描述實作方式實例： 條款1。一種車輛導航之方法，該方法包含：決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態；基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態；基於所決定的該INS之姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態；向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化；以及基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態。 條款2。根據條款1的方法，其中，決定該車輛之該第一姿態係至少部分地基於以下各項：該INS在該第一曆元處相對於該參考框架的姿態、或該INS之主體框架相對於該車輛之主體框架的方向、或其組合。 條款3。根據條款1-2之任何條款的方法，其中，該測量資料指示圍繞該INS之陀螺儀之至少一個軸的旋轉速率。 條款4。根據條款1-3之任何條款的方法，其中，該INS在該第二曆元處的該姿態係相對於該參考框架的姿態。 條款5。根據條款1-4之任何條款的方法，其中，該INS在該第二曆元處的該姿態係基於該INS在該第一曆元處的姿態。 條款6。根據條款1-5之任何條款的方法，其中，應用該約束包含：檢測該車輛之該姿態之偏航角之條件。 條款7。根據條款1-6之任何條款的方法，其中，應用約束包含：修改所決定的該車輛之第二姿態之翻滾角。 條款8。根據條款1-7之任何條款的方法，其中，該方法係在用於該車輛的航位推算之時段期間履行。 條款9。根據條款1-8中的任何條款的方法，進一步包含：提供該INS之該經更新的姿態。 條款10。根據條款9的方法，其中，提供該INS之該經更新的姿態包含：向軟體應用、作業系統、用戶介面、車輛系統、或遠程裝置、或其組合提供指示該經更新的姿態的資料。 條款11。一種用於車輛導航的裝置，該裝置包含：慣性導航系統（INS）；記憶體；以及與該INS及該記憶體通信地耦合的一個或多個處理器，其中，該一個或多個處理器被組態以：決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態；基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態；基於所決定的該INS之姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態；向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化；以及基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態。 條款12。如條款11之裝置，其中，該一個或多個處理器被組態以至少部分地基於以下各項來決定該車輛之第一姿態：該INS在該第一曆元處相對於該參考框架的姿態、或該INS之主體框架相對於該車輛之主體框架的方向、或其組合。 條款13。如條款11-12之任何條款之裝置，其中，該INS被組態以：在該測量資料中包括圍繞該INS之陀螺儀之至少一個軸的旋轉速率。 條款14。如條款11-13之任何條款之裝置，其中，為了決定該INS在該第二曆元處的該姿態，該一個或多個處理器被組態以：決定相對於該參考框架的姿態。 條款15。如條款11-14之任何條款之裝置，其中，該一個或多個處理器被組態以：基於該INS在該第一曆元處的姿態來決定該INS在該第二曆元處的該姿態。 條款16。如條款11-15之任何條款之裝置，其中，為了應用該約束，該一個或多個處理器被組態以：檢測該車輛之該姿態之偏航角之條件。 條款17。如條款11-16之任何條款之裝置，其中，為了應用該約束，該一個或多個處理器被組態以：修改所決定的該車輛之第二姿態之翻滾角。 條款18。如條款11-17之任何條款之裝置，其中，該一個或多個處理器被組態以：在用於該車輛的航位推算之時段期間決定該INS之該經更新的姿態。 條款19。如條款11-18之任何條款之裝置，其中，該一個或多個處理器進一步被組態以：提供該INS之該經更新的姿態。 條款20。如條款19之裝置，其中，為了提供該INS之該經更新的姿態，該一個或多個處理器被組態以：向軟體應用、作業系統、用戶介面、車輛系統、或遠程裝置、或其組合提供指示該經更新的姿態的資料。 條款21。一種用於車輛導航的器具，該器具包含：用於決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態的構件；用於基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態的構件；用於基於所決定的該INS之姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態的構件；用於向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態的構件，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化；以及用於基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態的構件。 條款22。如條款21之器具，其中，用於決定該車輛之該第一姿態的構件包含用於使決定該車輛之該第一姿態至少部分地基於以下各項的構件：該INS在該第一曆元處相對於該參考框架的姿態、或該INS之主體框架相對於該車輛之主體框架的方向、或其組合。 條款23。如條款21-22之任何條款之器具，其中，該用於決定該INS在該第二曆元處的該姿態的構件包含：用於決定相對於該參考框架的姿態的構件。 條款24。如條款21-23之任何條款之器具，其中，該用於決定該INS在該第二曆元處的該姿態的構件包含：用於使決定該INS在該第二曆元處的該姿態基於該INS在該第一曆元處的姿態的構件。 條款25。如條款21-24之任何條款之器具，其中，該用於應用該約束的構件包含：用於檢測該車輛之該姿態之偏航角之條件的構件。 條款26。如條款21-25之任何條款之器具，其中，該用於應用該約束的構件包含：用於修改所決定的該車輛之第二姿態之翻滾角的構件。 條款27。如條款21-26之任何條款之器具，進一步包含：用於提供該INS之該經更新的姿態的構件。 條款28。如條款27之器具，其中，該用於提供該INS之該經更新的姿態的構件包含：用於向軟體應用、作業系統、用戶介面、車輛系統、或遠程裝置、或其組合提供指示該經更新的姿態的資料的構件。 條款29。一種儲存用於車輛導航的指令的非暫時性計算機可讀媒體，該指令包含：用於決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態的代碼；用於基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態的代碼；用於基於所決定的該INS之姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態的代碼；用於向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態的代碼，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化；以及用於基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態的代碼。 條款30。如條款29之非暫時性計算機可讀媒體，其中，該用於決定該車輛之該第一姿態的代碼包含用於至少部分地基於以下各項來決定該車輛之該第一姿態的代碼：該INS在該第一曆元處相對於該參考框架的姿態、或該INS之主體框架相對於該車輛之主體框架的方向、或其組合。
110:車輛框架 120:INS框架 125、135、140:箭頭 130:導航框架 200:方法 210、220、230、240、250:操作 260:翻滾 270:俯仰 280:偏航 310、340 :器具 320:處理器 330、350 :慣性導航系統（INS） 360:慣性測量單元（IMU） 410-1、410-2、410-3:俯仰角側視圖 420-1、420-2、420-3:偏航角俯視圖 430-1、430-2、430-3:翻滾角後視圖 500:車輛 502:接收器 504:光達 506:照相機 508:雷達 510:聲納 512:車輪感測器 600:計算機系統 602:GNSS接收器 604:光達 605:匯流排 606:照相機 608:雷達 610:處理器 612:車輪感測器 615:輸入裝置 616:慣性導航系統（INS） 619:地圖資料 625:儲存裝置 627:輸出裝置 630:無線通信介面 633:無線通信介面 635:記憶體 640:作業系統 645:應用程式
藉由舉例方式繪示本公開內容之各態樣。在隨附圖式中，相似的符號指示類似的元件。
圖1示出INS主體框架、車輛主體框架及參考（導航）框架之間的關係之實例。
圖2A示出根據一般組態的用於車輛導航的方法200之流程圖。
圖2B示出坐標系之X、Y及Z軸與圍繞此等軸之每一者的旋轉之間的對應關係。
圖3A示出根據一般組態的用於車輛導航的器具310之方框圖。
圖3B示出圖3A之器具之實作方式之方框圖，其包括慣性導航系統之實作方式。
圖4A-4C示出圍繞不同的軸旋轉不同的角度的乘用車。
圖5係車輛之透視圖，其包括圖3A之器具之實作方式。
圖6示出可在其中實作一個或多個實施例的例示性計算機系統。
根據某些例示性實作方式，各種圖式中相似的符號指示相似的元件。此外，可藉由在用於元件的第一數字後面跟隨有字母或連字符以及第二數字來指示該元素之多個個例。例如，元件110之多個個例可指示為110-1、110-2、110-3等或110a、110b、110c等。當僅使用第一數字來指稱如是元件時，要理解為該元件之任何實例（例如，前面實例中的元件110將指稱元件110-1、110-2及110-3或元件110a、110b及110c）。
200:方法
210、220、230、240、250:操作

Claims (30)

  1. 一種車輛導航之方法，該方法包含： 決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態； 基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態； 基於所決定的該INS在該第二曆元處的姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態； 向所決定的該車輛的第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化；以及 基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態。
  2. 根據請求項1的方法，其中，決定該車輛之該第一姿態係至少部分地基於以下各項： 該INS在該第一曆元處相對於該參考框架的姿態、或 該INS之主體框架在該第一曆元處相對於該車輛之主體框架的方向、或 其組合。
  3. 根據請求項1的方法，其中，該測量資料指示繞該INS之陀螺儀之至少一個軸的旋轉速率。
  4. 根據請求項1的方法，其中，該INS在該第二曆元處的該姿態係相對於該參考框架的姿態。
  5. 根據請求項1的方法，其中，該INS在該第二曆元處的該姿態係基於該INS在該第一曆元處的姿態。
  6. 根據請求項1的方法，其中，應用該約束包含：檢測所決定的該車輛之第二姿態之偏航角之條件。
  7. 根據請求項1的方法，其中，該應用該約束包含：修改所決定的該車輛之第二姿態之翻滾角。
  8. 根據請求項1的方法，其中，該方法係在用於該車輛的航位推算之時段期間履行。
  9. 根據請求項1的方法，進一步包含：提供該INS之該經更新的姿態。
  10. 根據請求項9的方法，其中，提供該INS之該經更新的姿態包含：向軟體應用、作業系統、用戶介面、車輛系統、或遠程裝置、或其組合提供指示該INS之該經更新的姿態的資料。
  11. 一種用於車輛導航的裝置，該裝置包含： 慣性導航系統（INS）； 記憶體；以及 一個或多個處理器，其與該INS及該記憶體通信地耦合，其中，該一個或多個處理器被組態以進行以下操作： 決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態； 基於來自該INS的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態； 基於所決定的該INS在該第二曆元處的姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態； 向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化；以及 基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態。
  12. 如請求項11之裝置，其中，該一個或多個處理器被組態以至少部分地基於以下各項來決定該車輛之該第一姿態： 該INS在該第一曆元處相對於該參考框架的姿態、或 該INS之主體框架在該第一曆元處相對於該車輛之主體框架的方向、或 其組合。
  13. 如請求項11之裝置，其中，該INS被組態以：在該測量資料中包括繞該INS之陀螺儀之至少一個軸的旋轉速率。
  14. 如請求項11之裝置，其中，為了決定該INS在該第二曆元處的該姿態，該一個或多個處理器被組態以：決定相對於該參考框架的姿態。
  15. 如請求項11之裝置，其中，該一個或多個處理器被組態以：基於該INS在該第一曆元處的姿態來決定該INS在該第二曆元處的該姿態。
  16. 如請求項11之裝置，其中，為了應用該約束，該一個或多個處理器被組態以：檢測所決定的該車輛之第二姿態之偏航角之條件。
  17. 如請求項11之裝置，其中，為了應用該約束，該一個或多個處理器被組態以：修改所決定的該車輛之第二姿態之翻滾角。
  18. 如請求項11之裝置，其中，該一個或多個處理器被組態以：在用於該車輛的航位推算之時段期間決定該INS之該經更新的姿態。
  19. 如請求項11之裝置，其中，該一個或多個處理器進一步被組態以：提供該INS之該經更新的姿態。
  20. 如請求項19之裝置，其中，為了提供該INS之該經更新的姿態，該一個或多個處理器被組態以：向軟體應用、作業系統、用戶介面、車輛系統、或遠程裝置、或其組合提供指示該INS之該經更新的姿態的資料。
  21. 一種用於車輛導航的器具，該器具包含： 用於決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態的構件； 用於基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態的構件； 用於基於所決定的該INS在該第二曆元處的姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態的構件； 用於向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態的構件，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化；以及 用於基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態的構件。
  22. 如請求項21之器具，其中，用於決定該車輛之該第一姿態的構件包含用於使決定該車輛之該第一姿態至少部分地基於以下各項的構件： 該INS在該第一曆元處相對於該參考框架的姿態、或 該INS之主體框架在該第一曆元處相對於該車輛之主體框架的方向、或 其組合。
  23. 如請求項21之器具，其中，該用於決定該INS在該第二曆元處的該姿態的構件包含：用於決定相對於該參考框架的姿態的構件。
  24. 如請求項21之器具，其中，該用於決定該INS在該第二曆元處的該姿態的構件包含：用於使決定該INS在該第二曆元處的該姿態基於該INS在該第一曆元處的姿態的構件。
  25. 如請求項21之器具，其中，該用於應用該約束的構件包含：用於檢測所決定的該車輛之第二姿態之偏航角之條件的構件。
  26. 如請求項21之器具，其中，該用於應用該約束的構件包含：用於修改所決定的該車輛之第二姿態之翻滾角的構件。
  27. 如請求項21之器具，進一步包含：用於提供該INS之該經更新的姿態的構件。
  28. 如請求項27之器具，其中，該用於提供該INS之該經更新的姿態的構件包含：用於向軟體應用、作業系統、用戶介面、車輛系統、或遠程裝置、或其組合提供指示該INS之該經更新的姿態的資料的構件。
  29. 一種儲存用於車輛導航的指令的非暫時性計算機可讀媒體，該指令包含用於進行以下操作的代碼： 決定車輛在第一曆元處相對於參考框架的第一姿態； 基於來自該車輛之慣性導航系統（INS）的測量資料，決定該INS在該第一曆元之後的第二曆元處的姿態； 基於所決定的該INS在該第二曆元處的姿態，決定該車輛在該第二曆元處的第二姿態； 向所決定的該車輛之第二姿態應用約束，以產生該車輛之經更新的第二姿態，其中，應用該約束限制所決定的該車輛之第二姿態之一個或多個方面從該第一曆元到該第二曆元的變化；以及 基於該車輛之該經更新的第二姿態，決定該INS之經更新的姿態。
  30. 如請求項29之非暫時性計算機可讀媒體，其中，用於決定該車輛之該第一姿態的代碼包含用於至少部分地基於以下各項來決定該車輛之該第一姿態的代碼： 該INS在該第一曆元處相對於該參考框架的姿態、或 該INS之主體框架在該第一曆元處相對於該車輛之主體框架的方向、或 其組合。
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