TWI378223B - Navigation apparatus and positioning method thereof - Google Patents

Description

1378223 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明侧於-種定位方法，且特別是有關於 導航裝置的定位方法。 ^ 【先前技術】 § 由於導航裝置可指引使用者依循正確道路行進，因此 用者可減少觀看地圖鱗時注意路標的貞擔。然而 J所依賴的GPS訊號聽易被建築物和地形，而導致二 ，些，域接枚不良。尤其’當導航裝置可見的衛星低於四顆 =在_極弱的區域時，導織置便無法提供所需的定位 二二即使可接收到定位訊號’由GPS訊號所計算得出的定 所在ίϊί會與實際的位置有—段差距’㈣導致誤判 為了改善定位精確度，目前相關研究 GPS，DGPS)、推算定位_ _ ^疋= 性導航糸統(inertial navigation 1】)J貝 matching，MMT)等方式著手。 ）鎖路(map 定位置如何利用鎖路功能來執行 如圖—所示’導航裝置1包含全姑〜 14 12 ' 星定位訊號；〗第—體”:rsp接收_接收衛 -(Μ) 〇 12f猶蚊位訊號η及先前定位參° ![ίί元 及所計算的目前ί ^圖資料Ρ4以 数w冲异出目前鎖路參數P3(t)。 6 1,378223 此時，顯示器18就可顯示地圖(地圖資料j>4)以及計算單元 12所計算的目前鎖路參數p3(t)。 需注意的是，定位參數可稱為PVT(p〇Siti〇n-vel〇city-time)，包含位置(p〇siti〇n)資訊、逮率(vei〇c办)資訊以及時 偏移(time bias)資訊。 鎖路係透過地圖資料P4以及目前定位參數p2⑴的比 =修正目蚊位參數P2(t)至行駛道路上，而增進了定位精 而2於導裝置1的定位運算仍只參考已有偏差 P2㈣及衛星定位訊號ρι，即使導航裝置1 可透過鎖路運絲修正目蚊錄數 致使導航裝置1不容二:目=二 P2 t道路。此外，此次計算所得的目前定位參數 位參數P2㈣來引入，進而導致誤差的累= =先g =以導=置1引入的計算參數之不夠精確i誤差會ρΪ 確 參數ρ辦容易位於正 定位ϊί度本===航袭置及其定位方法，能增進 【發明内容】 本發明之一範疇在於提供— 參數於目前定位參數的計算申，叫^較方為法準;鎖路 用於一導航裝 置，實施例，本發明之定位方法， 位參數與先_路參數。接著，執==(a) ’儲存先前定 接者執灯步驟(c)，言買取該先前定位參數(岡及 7 前鎖路(map-niching)參數。最後，執行步驟⑼，根據該 ，，定位參數以及該妨斜參數之至少—者，並根據該衛 生疋位汛號，計算出一目前定位參數。 本發明之另一範疇在於提供一種導航装置，讀入先前 鎖 ^參數於目蚊位參數輯算巾，以得聰轉確的定位 ^:具體實施例，本侧之導織置包含第一儲 二先統接收f以及計#單元。第—儲存媒體存有 3收-衛星定位訊號。計算單元祕於 2定位系統接收器。該計算單元讀取 先則鎖路參數，並根據該衛星定位訊號 及該先前鎖路參數，計算出一目前定4數絲Μ位參數以 位參 偏離了實際定健，騎算所得的位位λ虓已 離實際定健(定位偏差累積）。綜 2勢必更加偏 i料θ及執行修正比對運算之結果，因 人；？路，數’繼而與先前定位參數及衛星定位气〆= 行鎖路運算時，也可得出較為的鎖路°後續執 參數，導入下-次時間點的計算流程中二斤:卜：出的鎖路 2上個計算流程所得的鎖路參數來逐漸^^航裝置可 會產生定位偏差累積的問題。 〆冲'^，進而不 附圖精神可以藉由以下的發明詳述及所 【實施方式】 請參閱圖二A，圖二a仫給· - t上 之導航裝置3之功能錄0 ㈣本發明—域實施例 含全球定位系統接;C ^ °、如^: A所示，_置3包 34、第二f轉媒體36以 兀32、弟-儲存媒體 泛指具有導航功能的電子置3 ^(portable navigation device It ί7 ^ ^獨的 GPS 接《與“ 2 GPS接收器為外接式），例如藍所組成 ㈣触騎触的魅定健號，以進行本 媒中^ GSP接收态30接收衛星定位訊號P1。第一儲在 ^體34 S儲存先敢位參數沒㈣及先前鎖路參數巧 據衛存地圖資料P4。計算單元^根 根據地圖t L 疋位參數卿）。接著，計算單元32 及:P3’(t) ’目前鎖路參數ρ3,⑴包含目前定位值Ξ 圖資ί Ρ4^Ζ職^值-。此時，顯示^ 38就可顯示地圖（地 外，'若f ^及計异單元32所計算的目前鎖路參數P3，(t)。此 效，則的目Q前定位參數P2,⑴及目前鎖路參數P3，(t)有 »(t)i存；;六可將目前定位參數P2,⑴及目前鎖路參數 所需齡儲存媒體34 ’以作為下—次進行定位計算時 則义位參數P2’(t-i)及先前鎖路參數P3，(m)。 輿^ p2,⑴日卞、"* ( 固 所示），本發明計算目前定位袁 ’參考了先前鎖路參數p3糾，因此可修正計& 1378223 得出較接近道路的目前定位參數。 1 Ρ2,(〇而計算得$的时鎖路麵 ς目w定位參數 道路，讓定位計算結果更為準雄 近正確的行駛 鎖 進而能減少定位 -數時所引 路參數都會被下次計算定位細往心外、，母:人計算所得的 誤差，也避免了誤差的累積。 Α B ’圖二B係營示圖二A中的導航F η _功能方塊圖。如圖二Β所示 ^^置3之 數計算模組320以及鎖路 十:::3= 定位參 耦接於第-儲存媒體34及全球定竹=立位參f叶异桓組32〇 據衛星_號？1用以根 P3，(M)，計算出目前定位參數p2,(t)。參， ，儲存媒體36及定位參數計算模組32。，用 ^弟 參數P2，_及地圖龍P4料算出目_路參數據朽目^位 第二道=組汹，·接於 用者的設定雞使 劃道路P5。若使用者設定導航裝置3規#彳道^抖2 ^組322就可更依據規劃道路p5來計算出目前鎖路# 為了清楚了解本發明之導織置3所· 三係繪示根據本發明-具體實施例之定:方 4 置H用的定位方法’主要可分為兩個步驟。首 先，汁r早兀32汁异出一目前定位參數p 前定位參數P2·人鎖路演算法， ^)。當然，導_置3的顯示器％即可顯=鎖^ 參數P3，(t)巾的目前定位值以及目前方向值。 ⑴鎖路 10 1378223 數的計算依據不同狀況而有不同的計曾方 定他號來計算目前定位參數；第三ί: 生疋位訊號來汁异目前定位參數。然而此 = ，先決條件成立後才會執行後以ii 閱圖二，本發明之計鼻目前定位參數方法包含下列步驟。月， 數。首先’執仃步驟SG8 ’儲存先前定位參數與先前鎖路參 接著，執行步驟S10,接收衛星定位訊號。 的計ίΪ程參數^個時間點 ^ Monit0^ 訊號:執行步驟_，根據衛星定位 定位參數的方法。據述第三種計算目前 平方雄—透過最小 參數是ίη⑵鎖:T:判斷先前鎖路 程中所得_路^數似—辦_的計算流 行步驟S150、，㈣春—先别鎖路蒼數不存在(abSen〇，則執 目前定位參數 法。 .也就疋上述苐二種計算目前定位參數的方 1.378223 於步驟S13 t，若判斷先前鎖路參數存在 取綠鎖路參數。接著，執行步驟驟 上“艮據ΐ 一種計算目前定位參數的方法。ΐΐ ^嫌據衛生疋位訊號、讀雜參數之 ， ==值秀以及先?鎖路參數之先前鎖路位置值及先ί: 參數。。’過卡爾曼遽波法(Kalman fllter)計算出目前定位 行步斟/目_位參_方法後(執 前定位參數是否有效料*方^^ ☆中提及的判斷先 檢查來判斷目前定位參 出的目前另—個計算流程，直到所計算得 心炎C為有效的，才能進行鎖路運算。若咳目於 算。、擇十π出目前鎖路參數，亦即進行鎖路運 步驟目蚊位參數的方法後(執行 是否有效。若ί目f44 ’判斷該目前定位參數 參數，亦位參數，選擇性地計算出目前鎖路 接下ί述:關於目前定位參數的計算流程。 結果，還需將目Ϊ定位:就是計算出最終定位 >數代入鎖路運算中。以下說明中， 12 1.378223 ⑽的一

係〜下it步驟S18的詳細流程圖。 於鎖路運算中，首I 數之目前速率值是否大於H si8〇，判斷目前定位參 即目前速率值太慢 結果為否’亦 間點所進行的定位方法，^參考=4數^下一個時 二預定逮率，步速ί值大於 :=數個道路；：會===料 前二置目，广該等道路方向與4;向 越]表不目驗置越可能鎖定至該道路上。 若於步驟S183中判斷規劃道路存在 以目前方向值及第一角度=;:：：甚=步驟_， 前位置與該規劃道路之距離減去—預“度===目 f用者會，車輛依循導航裴置所提供的該規劃道‘行 為了使目前位置盡量鎖定至規劃道路上，所崎 ^劃道路之距離減去—默長度，並加大目前方向的ί錯 跑圍，使得在接下來的權重計算中，規舰路能多 。 因此，於步驟S185及Sl86，第一角度值係大 1 13 1.378223 於步驟S185或步驟S186之中，p抽+ 道路的距離及涵蓋方向範圍。接絲 =立置與該等 位置盘料、f㈣二t接細步驟Sl87，根據目前 …Μ道路的_、該涵蓋方向範圍及 方向，計算該目前鎖路參數，於此完成了鎖路運算。、路 ^鎖路運n如何根據目前位置與轉道路的距離、 該涵盍方向範圍及該等道路的道路方向，來計嘗 t參數的詳細流程，請參閱圖五、圖六Α及^六二‘

===蝴。圖六b •會示對崎的 於步驟S182巾，已根據涵蓋範圍C1自 ^複數個道路，例如圖六A中所示的道路Rl^ =

以^，執行步驟S187G，依據該等道路與目前位置值之 各別的錄轉，將料道路各職定第—權重。如圖六A =不，亦即依據目前位置_與分別位於 ^碰…以及施的距離’將道路心仏们的及^ 權重，例如距離愈短的給予愈高的權重。假設 T的距離最短，使道路R1起初具有最高㈣ ^驟S185中’位置M0與位置M3 _離已被減去一預定長 f，也就是說位置M0至位置M3的距離會減少，使得道路 ^3可獲得較高的第—觀。有可能因減去該預定長度後，使 付道路R3具有較道路R1更高的第一權重。 接著，執行步驟S1872，判斷步驟S187()所找出的這些 =^(Ml〜]VI4)上的道路切線方向(A卜均是否位於涵蓋方向範 2内，並根據道路切線方向(A1〜A4)與目前方向A0的差 14 丄J/8223 ^，將該等道路(R1〜R4)各別標定—第二權重。如 辱的^於M1 *點的道路切線方向為A卜道路Um2 點的逼路切線方向為A2，道路幻 > ⑽針认於禮 為A3，道路R4於腿點的道路切緩方J 4、路切線方向 範圍C2與這4b道路方;為A4。將涵蓋方向 及A4皆耒在向相比對’由於道路切線方向A2 (例如iiii 内，因此排除道路R1及似 以及道路她ίf ^) °接著，根據道路切線方向A1 R1及道路R3分別標定第二權重。在此例子中^ 不，道路切線方向A1與目前方向 θ 斤 道物會被給予較高的第二權曰不的方向較接近， 與該第二權重綜合考^°將該第一權重 並找出權重最高之道路/ 、R3及R4排序， 最高Si執為6是判兩條以上的道路具有 路之間作出選擇，以免鎖路到錯誤的道路。； 步驟咖，修正就可接著執行 路運算亍數方向值，於此完成了鎖 位置Ml的經績庚，日目別鎖路位置值修正至 組上的道路切HI月/鎖路方向值修正至道㈣於位置 需引入先前定位 先別技術中，由於目前定位參數之計算 15 1378223 參數與衛星定位訊號，若先 離了實際定位值，則計算所或衛星定位訊號已偏 實際定位值(定位偏差累積數勢必更加偏離 過地圖資料以及執行修正比由，财數係透 了鎖路參數，繼而與先前定位因此本發明引人 鎖路運算時，也可得出參J。後續執行 蓋生定位偏差累積的問題，^雜正計算，進而不會 藉由以上較佳具體實施例之詳述， 述本發明之待徵與精神，而並非以上述船更加清楚描 施例來對本發明之範#加以限制。:，的較佳具體實 涵蓋改變及具相等性的安排於本翻所；:f的是希望能 圍的範彆内。因此，本發明所申請之專=申，之專利範 據上述的綱作最寬廣的解釋·以 巧的範_應該根 變以及具相等性的安排。 "、心盍所有可能的改 16 【圖式簡單說明】 θ系日π先前技術之導航裝置之功能方塊圖。

圖 1 夺 一 J 能方塊11。〜4根據本伽—具體實細之導航裝置之功 圖二圖二A中的導航裝置之詳細功能方塊圖。 圖。圖係'曰不根據本發明一具體實施例之定位方法之流程 圖四係會TFgJ三中步驟Sl8的詳細流程圖。 圖五係1 會示圖四中步驟S187的詳細流程圖。 圖^ A係繪示對應圖五中的步驟S1870之示意圖。 圖六B係繪示對應圖五中的步驟S1872之示意圖。 【主要元件符號說明】 1、3 :導航裝置 14、34 :第一儲存媒體 18、38 :顯示器 10、30 :全球定位系統接收器 12'32 :計算單元 16 ' 36 :第二儲存媒體 P1 :衛星定位訊號 p2(t~l)、P2'(t-1):先前定位參數 P3(t-1)、KXt-l):先前鎖路參數 17 Γ378223 P2⑴、P2明：目前定位參數 P3(t)、P3'(t):目前鎖路參數 P4 :地圖資料 P5 :規劃道路 C1 :涵蓋範圍 C2 :涵蓋方向範圍 A0 :目前方向 A1〜A4 :道路切線方向 M0 :目前位置 M1~M4 .位置 R1〜R4 :道路 320 :定位參數計算模組 322 :鎖路模組 324 :規劃道路模組 S08、S10〜S13、S17、S18、S140〜S144、S150、S160、 S180-S187、S1870〜S1878 :步驟 18

Claims (1)

101年04月03日庚正朝^頁I 2012/4/3沪申復&修正 、申請專利範圍： 種定位方法，用於-導航裝置，該定位方法包含下列步 驟 (a)儲存一先前定位參數與一先前鎖路參數； ❿）接收一衛星定位訊號； (c)績取該先前定位參數與該先前鎖路參數；以及 雜故據職技位峨，該先前枝她，以及該先前 鎖^參數之-先觸路位置及—料鎖路方向值，計算出一 目鈿定位參數。 2、 3、 4、 5、 範圍第1項所述之定位方法，其中°步_中該先 則疋位參敦包含-先前速率值及—先前時間偏移值。 =請專賴㈣1項所述之定财法，其 包含下列步驟： / / (cl)判iif該先前定位參數是否有效； 其中’若該先前定位參數判斷為無效，則進行以 驟： / 根據該導航裝㈣魏之_星定位 一初始定位參數。 ，升® 範圍第1項所述之定位方法，其中步驟⑹進-步 包含下列f驟： ^ (cl)判斷該先前鎖路參數是否存在； …Ϊ該先前鎖路參數不存在，赚卿先前定位來 數以及飾星定她號，計算出該目蚊位錄。 ， 如申圍第1項所述之定位方法，更包含有： (0判斷，目前定位參數是否有效； 其中：¾'該目則疋位參數判斷為無效，則根據該先前定 097123459 19 1013125903-0 6' 101年04月03日核正替換頁 2012/4/3_tsl 申復 &修正 位參數以衛星定祕號’計算出該目前定位參數 ^申，專魏撕述之粒方法，其巾該導航裝置包 3—地圖資料，該定位方法更包含： 执(g)根據該地圖資料以及該目前定位參數，選槔性地計 异出該目前鎖路參數》 7、 =請專職圍第6賴述之定位方法，其巾若該目前定位 參數之一目前速率值小於一預定速率，則停止執行步驟(g)。 =請專利細第6項所述之定位方法，其中該目前定位參 3 一自刖位置值及一目前方向值，該步驟(g)更包含下列 步驟： (gl)以該目f位置值及一預定半徑來定義出一涵蓋範 ，並根據該涵蓋範圍自該地圖資料中挑選出複數條道路； 、（g2)判斷是否存在一規劃道路； (g3)若該規劃道路存在，逐一判斷該等道路是否為該規 劃道路； (g4)若於該等道路中找出該規劃道路，則以該目前方向 值及一第一角度值來定義出一涵蓋方向範圍，並將該目前位 置值與遠規劃道路的距離減去一預定長度； 仏5)若該規劃道路不存在或未於該等道路中找出該規劃 道路，則以該目前方向值及一第二角度值來定義出一涵蓋方 向範圍；以及 · — (g6)根據該目前位置值、該等道路、該目前方向值及該 涵蓋方向範圍，計算該目前鎖路參數； 其中該第一角度值係大於該第二角度值。 9、 如申請專利範圍第8項所述之定位方法，其中步驟(g6)包含下 列步驟： (g6-l)根據該目前位置值、該目前方向值、該等道路及 097123459 20 1013125903-0 101年.04月03日俊正替換頁 兮3芏+人π m 2012/4/3-151申復&修正 =權該等道路之-《; 該道路上，並以修正後:位;修正該目前位置值至 命鋰枚从恶任 直值作為該目前鎖路參數之一目 目祕參數之一 如申請專圍第9項·之定位方法， 有兩條以上的道路具有最高㈣，聰止執行步驟(g6_2)。 ’其中步驟(g6-l)包含 如申請專利範圍第9項所述之定位方法 下列步驟： 刖位置值之距離，將該等 (g6-l-l)依據該等道路與該目 道路各別標定一第一權重； (g6-l-2)比對該等道路之方向值及該涵蓋方向範圍，並 依據該等道路之方向值與該目前方向_差距，將該等道路 各別標定一第二權重；以及 (g6-l-3)依據每一該等道路的該第一權重及該第二權 重，設定每一該等道路之該權重。 一種導航裝置，包含： 一第一儲存媒體，存有一先前定位參數及一先前鎖路參 數； 一接收器，用來接收一衛星定位訊號；以及 一計算單元，耦接於該第一儲存媒體以及該接收器，該 計算單元讀取該先前定位參數及該先前鎖路參數，並根據該 衛星定位訊號、該先前定位參數以及該先前鎖路參數，計算 出一目前定位參數。 如申請專利範圍第12項所述之導航裝置，其中該計算單元根 據該衛星定位訊號、該先前定位參數之一先前速率值及—先 前時間偏移值，以及該先前鎖路參數之一先前鎖路位置值及 1013125903-0 «. . · 21 459 101年04月03日孩正替換頁’ 2012/4/3_1sl 申複 & 修正 一先前鎖路方向值，計算出該目前定位參數。 、^申切專利靶圍第12項所述之導航裝置，其中該計算單元透 過—卡爾曼濾波法計算出該目前定位參數。 15、如申請專利範圍第12項所述之導航裝置，更包含有： 一第二儲存媒體，用來儲存一地圖資料，藉以由該計算 據該地圖倾以及該目前定位參數，選 該目耵鎖路參數。 Μ、專利範圍第Μ項所述之導航裝置，其中該計算單元係 考二定^數計算模組，耗接於該第一儲存媒體及該接收 ^路來^星定號紗前定位參數以及該先前 >數’ S十算出該目前定位參數；以及 -鎖，模組，祕於該第二儲存舰及該定位參數計算 目^鎖:ίί銳目奴财數从舰圖㈣來計算出該 17、 ΐΓί專利範圍第16項所述之導航裝置，其中該計算單元更 組，道路輕接於該第二儲存媒體及該鎖路模 參數r中闕路她更依據該簡道絲計算出該目前鎖路 18、 裝置’其中若該先前定位 平方;十开早兀根據該衛星定位訊號且透過一最小 十方法，計算出一初始定位參數。 峻、取j 22 097123459 1013125903-0