TWI432701B - 速度計算裝置，速度計算方法，及導航裝置 - Google Patents

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Description

速度計算裝置，速度計算方法，及導航裝置
本發明係關於一種速度計算裝置、一種速度計算方法及一種導航裝置，其等適合於(例如)一可攜式導航裝置。
現有導航裝置自複數個全球定位系統(GPS)衛星接收位置信號(下文稱為GPS信號)並基於該等GPS信號計算一移動體(例如一車輛)之當前位置。
然而，當導航裝置放置於其中之一車輛係在一隧道或一地下停車場中時，導航裝置難以自GPS衛星接收GPS信號，且難以基於GPS信號計算當前位置。
甚至在難以接收GPS信號時，某些導航裝置在車輛轉彎時亦基於沿垂直於行進方向之一水平方向之加速度及圍繞垂直於行進方向之垂直軸之角速度計算沿車輛之行進方向之速度，且藉此基於沿行進方向之速度計算車輛之當前位置(例如，參見第2008-76389號日本未經審查專利申請公開案)。
此等導航裝置可在車輛轉彎時計算沿行進方向之速度，但難以在車輛線性地移動時計算沿行進方向之速度。因此，此等導航裝置難以在一行進表面(亦即，一道路或類似物)之所有條件下計算沿行進方向之速度。
本發明提供無論一行進表面之條件如何皆能夠精確地計算一移動體之速度的一速度計算裝置、一速度計算方法及一導航裝置。
根據本發明之一實施例，提供一速度計算裝置，該速度計算裝置包含：一垂直加速度偵測器，其安裝於在一預定行進表面上行進之一移動體上，該垂直加速度偵測器偵測因該行進表面之一起伏而產生之沿一垂直方向之一加速度；一水平角速度偵測器，其安裝於該移動體上，該水平角速度偵測器偵測圍繞垂直於該移動體之一行進方向的一水平軸之一角速度，該角速度係因該行進表面之該起伏而產生；一速度計算器，其基於沿該垂直方向之該加速度及圍繞該水平軸之該角速度計算該移動體之沿該移動體之該行進方向之一速度；及一速度校正器，其根據速度校正該速度。
根據本發明之一實施例，提供一種計算一速度之方法，該方法包含以下步驟：偵測因一預定行進表面之一起伏而在於該行進表面上行進之一移動體中產生之沿一垂直方向之一加速度；偵測圍繞垂直於該移動體之一行進方向的一水平軸之一角速度，該角速度係因該行進表面之該起伏而產生；基於沿該垂直方向之該加速度及圍繞該水平軸之該角速度計算該移動體之沿該移動體之該行進方向之一速度；及根據該速度校正該速度。
根據本發明之一實施例，提供包含以下裝置之一導航裝置：一垂直加速度偵測器，其安裝於在一預定行進表面上行進之一移動體上，該垂直加速度偵測器偵測因該行進表面之一起伏而產生之沿一垂直方向之一加速度；一水平角速度偵測器，其安裝於該移動體上，該水平角速度偵測器偵測圍繞垂直於該移動體之一行進方向的一水平軸之一角速度，該角速度係因該行進表面之該起伏而產生；一速度計算器，其基於沿該垂直方向之該加速度及圍繞該水平軸之該角速度計算該移動體之沿該移動體之該行進方向之一速度；一速度校正器，其根據該速度校正該速度；一垂直角速度偵測器，其計算圍繞垂直於行進方向之一垂直軸的一角速度；一角度計算器，其基於圍繞該垂直軸之該角速度計算該移動體已旋轉經過之一角度；及一位置計算器，其基於由該速度計算器計算之沿行進速度方向之該速度及由該角度計算器計算之該角度來計算該移動體之一位置。
因此，可偵測因一行進表面之一起伏而產生之沿一垂直方向之一加速度及圍繞垂直於一行進方向之一水平軸的一角速度，藉此可基於沿該垂直方向之該加速度及圍繞該水平軸之該角速度在所有道路條件下計算一移動體之沿該行進方向之該速度且可藉由根據該速度執行一校正過程來減小可根據該速度產生之一誤差。
根據本發明之實施例，可偵測因一行進表面之一起伏而產生之沿一垂直方向之一加速度及圍繞垂直於一行進方向之一水平軸的一角速度，藉此可基於沿一垂直方向之該加速度及圍繞一水平軸之該角速度在所有道路條件下計算該移動體之沿該行進方向之該速度且可藉由根據該速度執行一校正過程來減小可根據該速度產生之一誤差，以使得可實現無論一行進表面之條件如何皆能夠精確地計算一移動體之速度之一速度計算裝置、一速度計算方法及一導航裝置。
下文，將參考圖以以下次序來闡述用於執行本發明之實施例(下文稱為實施例)。
1.　一實施例(不校正速度V之一導航裝置)
2.　二實施例(藉由使用一校正因數來校正速度V之一導航裝置)
3.　三實施例(藉由使用一速度模型來校正速度V之一導航裝置)
4.　他實施例
1.　一實施例
1-1.　本原理
在以下說明中，將一個人導航裝置(下文稱為一PND)用作本發明之一第一實施例之一實例，且將闡述使用該PND來計算一車輛(其對應於一移動體)之速度及當前位置之基本原理。
1-1-1.　度計算原理
實務上，一車輛在其上行進之一道路(其對應於一行進表面)很少係平坦的，而係如圖1A中所圖解說明大體係凹的或如圖1B中所圖解說明之大體係凸的。
在與車輛相關聯之坐標系中，X軸沿前後方向延伸，Y軸沿垂直於X軸之一水平方向延伸，且Z軸沿垂直方向延伸。
PND係放置於(例如)車輛之儀錶盤上。當車輛在凹的道路上行進時(圖1A)，PND之一三軸加速度感測器以(例如)50 Hz之一取樣頻率偵測沿Z軸之一向下加速度αz 。
PND之一Y軸陀螺儀感測器以(例如)50 Hz之一取樣頻率偵測圍繞垂直於車輛行進方向之Y軸的一角速度ωy (下文稱為一俯仰率)。
對於PND，將沿Z軸之向下加速度αz 之符號定義為正。將沿係沿圖1A中所圖解說明之一凹的道路表面而形成之一假想圓相對於行進方向向上旋轉之俯仰率ωy 之符號定義為正。
PND使用由三軸加速度感測器偵測之加速度αz 及由Y軸陀螺儀感測器偵測之俯仰率ωy 根據以下方程式(1)每秒計算車輛之沿行進方向之速度V 50次。
當車輛在一凸的道路上行進時(圖1B)，PND之三軸加速度感測器以(例如)50 Hz之一取樣頻率偵測沿Z軸之一向上加速度αz' ，且PND之Y軸陀螺儀感測器以(例如)50 Hz之一取樣頻率偵測圍繞Y軸之一俯仰率ωy' 。
PND使用由三軸加速度感測器偵測之加速度αz' 及由Y軸陀螺儀感測器偵測之俯仰率ωy' 根據以下方程式(2)每秒計算車輛之沿行進方向之速度V' 50次。
本文為便於說明，將一負加速度闡述為加速度αz' 。實務上，三軸加速度感測器將加速度αz' 偵測為加速度αz 之一負值。同樣，將一負俯仰率闡述為俯仰率ωy' 。實務上，Y軸陀螺儀感測器將俯仰率ωy' 偵測為俯仰率ωy 之一負值。因此，實務上，速度V'亦計算為速度V。
1-1-2.　算當前位置之原理
接下來，將闡述基於已藉由使用上述速度計算原理計算之速度V及圍繞Z軸之角速度來計算當前位置之原理。
參照圖2，當車輛(例如)正向左轉向時，PND之一Z軸陀螺儀感測器以(例如)50 Hz之一取樣頻率來偵測圍繞Z軸之一角速度(下文稱為一偏航率)ωz 。
參照圖3，PND基於先前位置P0處之速度V及藉由將由陀螺儀感測器偵測之偏航率ωz 乘以一取樣週期(在此情形下，0.02 s)計算之一角度θ計算自一先前位置P0至一當前位置P1之移位。PND藉由將該移位加至先前位置P0來計算當前位置P1。
1-2.　PND之結構
下文將闡述使用上文所闡述之基本原理計算一車輛之速度的PND之具體結構。
1-2-1.　PND之外部結構
參照圖4，一PND 1具有位於其一前部表面上之一顯示器2。顯示器2可顯示對應於儲存於(例如)PND 1之一非揮發性記憶體(未顯示)中之地圖資料的一地圖影像。
PND 1係由一托架3支撐且以機械方式及電方式連接至托架3，該托架藉助一吸盤3A附接至一車輛之一儀錶盤。
因此，PND 1使用由車輛之一電池透過托架3供應之電力操作。當自托架3卸下PND 1時，PND 1使用由一內部電池供應之電力操作。
PND 1經設置以使得顯示器2垂直於車輛之行進方向延伸。圖5圖解說明與PND 1相關聯之坐標系。X軸沿車輛之前後方向延伸，Y軸沿垂直於X軸之一水平方向延伸，且Z軸沿垂直方向延伸。
在該坐標系中，車輛之行進方向係定義為沿X軸之正方向，向右方向係定義為沿Y軸之正方向且向下方向係定義為沿Z軸之正方向。
1-2-2. PND之感測器結構
參照圖6，PND 1包含一三軸加速度感測器4、一Y軸陀螺儀感測器5、一Z軸陀螺儀感測器6及一大氣壓力感測器7。
三軸加速度感測器4分別將沿X軸之一加速度αx 、沿Y軸之一加速度αy 及沿Z軸之加速度αz 偵測為電壓。
Y軸陀螺儀感測器5、Z軸陀螺儀感測器6及大氣壓力感測器7分別將圍繞Y軸之俯仰率ωy 、圍繞Z軸之偏航率ωz 及一環境壓力PR偵測為電壓。
1-2-3. PND之電路結構
參照圖7，PND 1之一控制器11(其係一中央處理單元(CPU))根據自包含一非揮發性記憶體之一記憶體12讀取之一操作系統控制PND 1。
在PND 1中，控制器11根據自記憶體12讀取之各種應用程式執行速度計算及下文所闡述之其他過程。
為執行速度計算及其他過程，作為功能塊，控制器11包含一GPS處理器21、一速度計算器22、一角度計算器23、一高度計算器24、一位置計算器25及一導航器26。
PND 1之一GPS天線ANT接收來自GPS衛星之GPS信號，並將該等GPS信號發送至控制器11之GPS處理器21。
GPS處理器21藉由基於藉由解調變GPS信號所獲得之軌道資料及關於GPS衛星與車輛之間的距離之資料精確地量測車輛之當前位置來獲得當前位置資料NPD 1，並將當前位置資料NPD1發送至導航器26。
導航器26基於當前位置資料NPD1自記憶體12讀取包含車輛之當前位置之一區之地圖資料，並產生包含當前位置之一地圖影像、將該地圖影像輸出至顯示器2，並藉此顯示該地圖影像。
三軸加速度感測器4以(例如)50 Hz之一取樣頻率偵測加速度αx 、αy 及αz ，並將表示加速度αz 之加速度資料AD發送至控制器11之速度計算器22。
Y軸陀螺儀感測器5(例如)以50 Hz之一取樣頻率偵測俯仰率ωy ，並將表示俯仰率ωy 之俯仰率資料PD發送至控制器11之速度計算器22。
速度計算器22使用加速度αz (其對應於由三軸加速度感測器4供應之加速度資料AD)及俯仰率ωy (其對應於由Y軸陀螺儀感測器5供應之俯仰率資料PD)根據方程式(1)每秒計算速度V 50次，並將表示速度V之速度資料VD發送至位置計算器25。
Z軸陀螺儀感測器6(例如)以50 Hz之一取樣頻率偵測偏航率ωz ，並將表示偏航率ωz 之偏航率資料YD發送至控制器11之角度計算器23。
角度計算器23藉由將對應於由Z軸陀螺儀感測器6供應之偏航率資料YD之偏航率ωz 乘以一取樣週期(在此情形下，0.02 s)來計算車輛向右或向左轉向情形下之角度θ，並將表示角度θ之角度資料DD發送至位置計算器25。
位置計算器25基於對應於由速度計算器22供應之速度資料VD之速度V及對應於由角度計算器23供應之角度資料DD之角度θ計算圖3中所圖解說明之自先前位置P0至當前位置P1之移位。位置計算器25藉由將移位加至先前位置P0來計算當前位置P1，並將表示當前位置P1之當前位置資料NPD2發送至導航器26。
大氣壓力感測器7(例如)以50 Hz之一取樣頻率偵測環境壓力PR，並將表示大氣壓力PR之大氣壓力資料PRD發送至高度計算器24。
高度計算器24基於對應於由大氣壓力感測器7供應之大氣壓力資料PRD之大氣壓力PR計算車輛之高度，並將表示車輛之高度的高度資料HD發送至導航器26。
導航器26基於由位置計算器25供應之當前位置資料NPD2及由高度計算器24供應之高度資料HD自記憶體12讀取包含車輛之當前位置之一區的地圖資料、產生包含當前位置之一地圖影像、將該地圖影像輸出至顯示器2，並藉此顯示該地圖影像。
1-3.　速度計算過程
接下來，將詳細地闡述由速度計算器22執行之一速度計算過程。在此過程中，速度計算器22基於對應於由三軸加速度感測器4供應之加速度資料AD之加速度αz 及對應於由Y軸陀螺儀感測器5供應之俯仰率資料PD之俯仰率ωy 計算速度V。
參照圖8，為執行速度計算，作為功能塊，速度計算器22包含一資料獲取器31、一高通濾波器32、一低通濾波器33、一速度計算區段34、一平滑器/雜訊濾波器35及一速度輸出區段36。
速度計算器22之資料獲取器31獲取由三軸加速度感測器4供應之加速度資料AD及由Y軸陀螺儀感測器5供應之俯仰率資料PD，並將加速度資料AD及俯仰率資料PD發送至高通濾波器32。
高通濾波器32自由資料獲取器31供應之加速度資料AD及俯仰率資料PD去除直流組份以產生加速度資料AD1及俯仰率資料PD1，並將加速度資料AD1及俯仰率資料PD1發送至低通濾波器33。
低通濾波器33對由高通濾波器32供應之加速度資料AD1及俯仰率資料PD1執行低通濾波(下文進行闡述)以產生加速度資料AD2及俯仰率資料PD2，並將加速度資料AD2及俯仰率資料PD2發送至速度計算區段34。
速度計算區段34使用由低通濾波器33供應之加速度資料AD2及俯仰率資料PD2執行速度計算(下文進行闡述)以產生速度資料VD1，並將速度資料VD1發送至平滑器/雜訊濾波器35。
平滑器/雜訊濾波器35對由速度計算區段34供應之速度資料VD1執行平滑及雜訊濾波(下文進行闡述)以產生速度資料VD，並將速度資料VD發送至速度輸出區段36。
速度輸出區段36將由平滑器/雜訊濾波器35供應且表示車輛之速度V的速度資料VD發送至位置計算器25。
因此，速度計算器22基於由三軸加速度感測器4供應之加速度資料AD及由Y軸陀螺儀感測器5供應之俯仰率資料PD計算車輛之速度V。
1-3-1.　低通濾波
接下來，將詳細地闡述由低通濾波器33對由高通濾波器32供應之加速度資料AD1及俯仰率資料PD1執行之低通濾波。
圖9圖解說明基於對應於由大氣壓力感測器7獲得之大氣壓力資料PRD的大氣壓力PR之一高度H與基於對應於由Y軸陀螺儀感測器5獲得之俯仰率資料PD的俯仰率ωy 之相對於一水平方向圍繞Y軸之一角度Φ之間的關係。關於角度Φ，將相對於行進方向(X軸)之向上方向定義為正。
參照圖9，如自當高度H自大約第12001個資料點(240 s)急劇下降時(亦即，當車輛向下行進時)角度Φ自約0.5 deg急劇降至約-2.5 deg之事實可發現，高度H與角度Φ之間存在一相關。
當高度H改變時，角度Φ根據高度H之改變而改變。因此，PND 1可使用Y軸陀螺儀感測器5偵測一道路表面之沿車輛之行進方向之起伏。
圖10A圖解說明圖9之角度Φ。圖10B圖解說明圖10A之自第5001個資料點至第6001個資料點之角度Φ。在此時間期間，車輛以低於20 km/h之一低速行進。如自圖10B可發現，角度Φ每秒振盪一次至兩次。
因此，當一車輛以低於20 km/h之一低速行進時，安裝於車輛上之PND 1偵測基於對應於由Y軸陀螺儀感測器5獲得之俯仰率資料PD的俯仰率ωy 之角度Φ為具有1至2 Hz之範圍中之一頻率的一振盪。
與圖10A一樣，圖11A圖解說明圖9之角度Φ。圖11B圖解說明圖11A之自第22001個資料點至第23001個資料點之角度Φ。在此時間期間，車輛以高於60 km/h之一高速行進。
如自圖11B可發現，當車輛以高於60 km/h之一高速行進時，PND 1亦偵測基於對應於由Y軸陀螺儀感測器5獲得之俯仰率資料PD的俯仰率ωy 之角度Φ為具有1至2 Hz之範圍中之一頻率的一振盪。
此外，如圖12中所圖解說明，當車輛以低於10 km/h之一極低速度行進時，PND 1亦偵測基於對應於由Y軸陀螺儀感測器5獲得之俯仰率資料PD的俯仰率ωy 之角度Φ為具有1至2 Hz之範圍中之一頻率的一振盪。
因此，使用Y軸陀螺儀感測器5，不論車輛之速度如何PND 1皆偵測俯仰率ωy 為具有1至2Hz之範圍中之一頻率的一振盪。
PND 1係由藉助吸盤3A附接至車輛之儀錶盤之托架3支撐。參照圖13，托架3包含設置於吸盤3A上之一本體3B及一PND支撐件3D。由本體3B於定位於一預定高度處之一支撐點3C處支撐PND支撐件3D之一個端，且由PND支撐件3D於PND支撐件3D之另一端處支撐PND 1。
因此，當車輛因一道路表面之起伏而振動時，PND 1圍繞PND支撐件3D之支撐點3C以(例如)一加速度αc 及一角速度ωc 上下振動。
因此，實務上，三軸加速度感測器4偵測以下一加速度(下文稱為一總加速度)αcz ：其係由因道路表面之起伏而引起之車輛振動產生之沿Z軸之加速度αz (圖1)與由PND 1之圍繞PND支撐件3D之支撐點3C之振動產生之加速度αc 的和。
Y軸陀螺儀感測器5偵測以下一角速度(下文稱為一總角速度)ωcy ：其係由因道路表面之起伏而引起之車輛振動產生之圍繞Y軸之俯仰率ωy (圖1)與由PND 1之圍繞PND支撐件3D之支撐點3C之振動產生之角速度ωc 的和。
因此，低通濾波器33透過資料獲取器31及高通濾波器32獲取表示總加速度αcz 之加速度資料AD1及表示總角速度ωcy 之俯仰率資料PD1。
圖14圖解說明分別對應於已由高通濾波器32進行高通濾波之加速度資料AD1及俯仰率資料PD1之總加速度αcz 及總角速度ωcy 。圖15A至15F係圖解說明圖14之已針對每4096個資料點進行傅立葉變換之總角速度ωcy 之曲線圖。
特定而言，圖15A係圖14之自第一個資料點至第4096個資料點之已進行傅立葉變換之總角速度ωcy 之一曲線圖。同樣，圖15B、圖15C及15D分別係圖14之自第4097個資料點至第8192個資料點、自第8193個資料點至第12288個資料點及自第12289個資料點至第16384個資料點之各自已進行傅立葉變換之總角速度ωcy 之曲線圖。
圖15E、圖15F、圖15G及圖15H分別係圖14之自第16385個資料點至第20480個資料點、自第20481個資料點至第24576個資料點、自第24577個資料點至第28672個資料點及自第28673個資料點至第32768個資料點之各自已進行傅立葉變換之總角速度ωcy 之曲線圖。
如自圖15C至15H可清晰地發現，1至2 Hz之範圍中之一頻率組份及約15 Hz之一頻率組份具有大值。
亦即，PND 1之Y軸陀螺儀感測器5偵測係因道路表面之前述起伏而以1至2 Hz之範圍中之一頻率振盪之俯仰率ωy 與因支撐PND 1之托架3而以約15 Hz之一頻率振盪之角速度ωc 之和的總角速度ωcy 。
圖16A至16H係圖解說明圖14之已針對每4096個資料點進行傅立葉變換之總加速度αcz 的曲線圖；
特定而言，圖16A係圖14之自第一個資料點至第4096個資料點之已進行傅立葉變換之總加速度αcz 之一曲線圖。同樣，圖16B、圖16C及16D分別係圖14之自第4097個資料點至第8192個資料點、自第8193個資料點至第12288個資料點及自第12289個資料點至第16384個資料點之各自已進行傅立葉變換之總加速度αcz 之曲線圖。
圖16E、圖16F、圖16G及圖16H分別係圖14之自第16385個資料點至第20480個資料點、自第20481個資料點至第24576個資料點、自第24577個資料點至第28672個資料點及自第28673個資料點至第32768個資料點之各自已進行傅立葉變換之總加速度αcz 之曲線圖。
考量總角速度ωcy (圖15C至15H)具有1至2 Hz之範圍中之頻率組份及約15 Hz之頻率組份之事實，據估計，總加速度αcz 亦具有1至2 Hz之範圍中之一頻率組份及約15 Hz之一頻率組份。
亦即，PND 1之三軸加速度感測器4偵測係因道路表面之前述起伏而以1至2 Hz之範圍中之一頻率振盪之加速度αz 與因支撐PND 1之托架3而以約15 Hz之一頻率振盪之加速度αc 之和的總加速度αcz 。
因此，低通濾波器33對由高通濾波器32供應之加速度資料AD1及俯仰率資料PD1執行低通濾波，以便去除約15 Hz之頻率組份，亦即，因支撐PND 1之托架3而產生之加速度αc 及角速度ωc 。
圖17A係與圖16H之資料相同之資料的一曲線圖，其繪示有一對數垂直軸。圖17B、17C及17D係自第28673個資料點至第32768個資料點之已分別對其執行具有2 Hz之一截止頻率之無限脈衝回應(IIR)濾波兩次、四次及六次且已對其執行傅立葉變換之總加速度αcz 之曲線圖。
圖18A係與圖15H之資料相同之資料的一曲線圖，其繪示有一對數垂直軸。圖18B、18C及18D係自第28673個資料點至第32768個資料點之已分別對其執行具有2 Hz之一截止頻率之無限脈衝回應(IIR)濾波兩次、四次及六次且已對其執行傅立葉變換之總角速度ωcy 之曲線圖。
如自圖17B至17D及圖18B至18D可發現，PND 1可藉由對加速度資料AD1及俯仰率資料PD1執行具有2 Hz之一截止頻率之IIR濾波四次或更多次而自由高通濾波器32供應之加速度資料AD1及俯仰率資料PD1去除約15 Hz之頻率組份。
因此，根據實施例之低通濾波器33對由高通濾波器32供應之加速度資料AD1及俯仰率資料PD1執行具有2 Hz之一截止頻率之IIR濾波四次以產生加速度資料AD2及俯仰率資料PD2，並將加速度資料AD2及俯仰率資料PD2發送至速度計算區段34。
因此，低通濾波器33自總加速度αcz 去除因PND支撐件3D之圍繞托架3之支撐點3C之振動而產生之加速度αc ，並藉此僅提取因道路表面之起伏而產生之加速度αz 。
此外，低通濾波器33自總角速度ωcy 去除因PND支撐件3D之圍繞托架3之支撐點3C之振動而產生之角速度ωc ，並藉此僅提取因道路表面之起伏而產生之俯仰率ωy 。
1-3-2.　速度計算
接下來，將詳細闡述由速度計算區段34執行之速度計算。速度計算區段34基於由低通濾波器33供應之加速度資料AD2及俯仰率資料PD2計算速度V。
圖19、20A及20B分別圖解說明當車輛正以低於20 km/h之一低速、以等於或高於20 km/h且低於60 km/h之一中間速度及以等於或高於60 km/h之一高速行進時所產生之對應於加速度資料AD2之加速度αz 。針對該等速度範圍中之每一者，圖解說明其中將PND 1放置於車輛之一前部部分中之儀錶盤上之一情形及其中接近車輛之一後部部分中之後窗放置PND 1之一情形。
在圖19、20A及20B中，由放置於車輛之前部部分中之PND1偵測之加速度αz 係稱為前部加速度且由放置於車輛之後部部分中之PND1偵測之加速度αz 係稱為後部加速度。
如自圖19、20A及20B可發現，無論車輛之速度如何，後部加速度之相位皆相對於前部加速度之相位延遲。此相位延遲大約等於用車輛之速度相除之輪距，該輪距係車輛之前輪軸與後輪軸之間的距離。
圖21A至21C分別圖解說明當PND1放置於儀錶盤上(在離前輪軸有輪距之30%遠的一位置處)、放置於中間位置處及放置於車輛之後輪軸上方之一位置處時表示對應於加速度資料AD2之加速度αz 與對應於俯仰率資料PD2之俯仰率ωy 之間的關係之一模擬結果之一實例。圖21D至21F圖解說明基於自圖21A至21C中所圖解說明之模擬結果所獲得之加速度αz 及俯仰率ωy 使用方程式(1)所計算之速度V。
在此模擬中，假定具有2.5 m之一輪距的一車輛於具有一具有0.1 m之一幅值及20 m之一波長之正弦曲線起伏的一道路表面上以5 m/s之一速度行進。
如自圖21A至21C可發現，當PND 1之位置向車輛之後部移動時，加速度αz 之相位延遲。相反，無論PND 1在車輛上之位置如何，俯仰率ωy 之相位皆不延遲。
因此，如圖21B中所圖解說明，當將PND 1放置於車輛之中間位置處時，加速度αz 與俯仰率ωy 之間的相位差係可忽略的。因此，如圖21E中所圖解說明，使用方程式(1)計算之速度V大致恆定。
然而，如圖21A及21C中所圖解說明，當自車輛之中間位置向前或向後移動PND 1之位置時，加速度αz 與俯仰率ωy 之間的相位差增加。因此，如圖21D及21F中所圖解說明，因加速度αz 與俯仰率ωy 之間的相位差，使用方程式(1)計算之速度V具有比在將PND 1放置於車輛之中間位置處(圖21E)時計算之速度V大之一誤差。
特定而言，當車輛之速度V低於20 km/h時，加速度αz 與俯仰率ωy 之間的相位差係大的，以使得速度V之計算誤差增加。
因此，參照圖22，速度計算區段34自圍繞一資料點Pm定中心之25或75個資料點之一範圍提取對應於由低通濾波器33供應之加速度資料AD2的加速度αz 之最大值及最小值，資料點Pm對應於先前位置P0(圖3)。該最大值及最小值將分別被稱為最大加速度αz,max 及最小加速度αz,min 。
此外，速度計算區段34自圍繞資料點Pm定中心之25或75個資料點之一範圍提取對應於由低通濾波器33供應之俯仰率資料PD2的俯仰率ωy 之最大值及最小值。該最大值及最小值將分別被稱為最大俯仰率ωy,max 及最小俯仰率ωy,min 。
亦即，速度計算區段34自比可在加速度αz 與俯仰率ωy 之間產生之最大可能相位差大之一範圍提取最大及最小加速度αz,max 及αz,min 以及最大及最小俯仰率ωy,max 及ωy,min 。
速度計算區段34使用自加速度資料AD2提取之最大及最小加速度αz,max 及αz,min 以及自俯仰率資料PD2提取之最大及最小俯仰率ωy,max 及ωy,min 根據自方程式(1)重寫之以下方程式(3)來計算先前位置P0(圖3)處之沿行進方向之速度V，以產生速度資料VD1，並將速度資料VD1發送至平滑器/雜訊濾波器35。
因此，甚至在加速度αz 與俯仰率ωy 之間存在一相位差時，速度計算區段34亦可藉由使用方程式(3)計算從中去除相位延遲之影響之速度V。
參照圖23，當計算先前位置P0處之沿行進方向之速度V時於車輛正在加速之時，速度計算區段34在第二先前位置(未顯示)處之速度Vn-1 (下文稱為一前一速度)係在0 km/h至35 km/h之範圍中之情形下使用25個資料點之一範圍，且速度計算區段34在前一速度Vn-1 高於35 km/h之情形下使用75個資料點之一範圍。
當計算先前位置P0處之沿行進方向之速度V時於車輛正在減速之時，速度計算區段34在前一速度Vn-1 等於或高於25 km/h之情形下使用75個資料點之一範圍，且速度計算區段34在前一速度Vn-1 低於25 km/h之情形下使用25個資料點之一範圍。
因此，速度計算區段34在提取最大及最小加速度αz,max 及αz,min 以及最大及最小俯仰率ωy,max 及ωy,min 時根據速度V在25個資料點與75個資料點之間切換資料範圍。
當車輛之速度V等於或低於(例如)25 km/h時，加速度αz 及俯仰率ωy 回應於道路表面之一細微改變而發生急劇改變。因此，速度計算區段34使用一窄資料範圍以應對一急劇改變。
當車輛之速度等於或高於35 km/h時，車輛之一懸掛系之影響較大且加速度αz 及俯仰率ωy 緩慢地改變。因此，速度計算區段34設定一寬資料範圍以應對一緩慢改變。
因此，速度計算區段34根據車輛之速度V來改變從中提取最大及最小加速度αz,max 及αz,min 以及最大及最小俯仰率ωy,max 及ωy,min 之資料範圍，以使得可考量根據速度V而改變之道路表面及車輛之條件，藉此可更精確地計算速度V。
此外，當計算最大及最小加速度αz,max 及αz,min 以及最大及最小俯仰率ωy,max 及ωy,min 時，速度計算區段34在存在車輛正加速時之情形與車輛正減速時之情形之間的一滯後之情形下改變資料範圍。
因此，與其中速度計算區段34藉由在不存在一滯後現象之情形下改變資料範圍來計算速度V之一情形相比，資料範圍圍繞一切換速度之改變頻率減小。因此，速度計算區段34可減小可因資料範圍之頻繁切換而發生之速度V之計算誤差，藉此可更精確地計算速度V。
1-3-3.　平滑及雜訊濾波
接下來，將詳細闡述由平滑器/雜訊濾波器35對已由速度計算區段34計算之速度資料VD1執行之平滑及雜訊濾波。
平滑器/雜訊濾波器35對由速度計算區段34供應之速度資料VD1執行低通濾波(其係具有一可變截止頻率之一級IIR)。
具體而言，當計算先前位置P0處之沿行進方向之速度V時，平滑器/雜訊濾波器35基於前一速度Vn-1 來確定該截止頻率。
當車輛之速度等於或高於(例如)60 km/h時，由PND 1之速度計算區段34計算之速度V包含大量雜訊，藉此速度V相當大程度地發生偏離。因此，當前一速度Vn-1 等於或高於60 km/h時，平滑器/雜訊濾波器35使用具有一低截止頻率之一低通濾波器。
相反，當前一速度Vn-1 低於60 km/h時，平滑器/雜訊濾波器35使用具有一高截止頻率之一低通濾波器。
當由速度計算區段34計算之速度V低於(例如)10 km/h時，係方程式(1)或(3)之分母值之俯仰率ωy 可較小，以使得使用方程式(1)或(3)計算之速度V可變得相當大程度地高於實際值。
因此，平滑器/雜訊濾波器35自低通濾波器33獲取已進行低通濾波之加速度資料AD2及俯仰率資料PD2。若對應於俯仰率資料PD2之俯仰率ωy 低於一預定臨限值，則平滑器/雜訊濾波器35確定速度V過高，並將速度V之值在進行低通濾波之後設定為0。
若一道路表面之起伏之一弧B1大於如圖24A中所圖解說明之車輛之輪距W，則PND 1可使用前述基本原理精確地計算速度V。
然而，若一道路表面之起伏之一弧B2小於如圖24B中所圖解說明之車輛之輪距W，則當車輛之前輪碾過該起伏時，產生集中於車輛之後輪上之沿車輛之一垂直方向之一加速度αb 及圍繞Y軸之一角速度ωb 。
此時，PND 1之三軸加速度感測器4及Y軸陀螺儀感測器5偵測加速度αb 及角速度ωb (圖24B)而不是偵測因具有1至2 Hz之範圍中之一頻率的一振動(其係因道路表面之起伏而引起)而產生之加速度αz 及俯仰率ωy (圖24A)。
在道路表面之起伏之弧B1大於車輛之輪距W時產生之加速度αb 大於加速度αz 。在道路表面之起伏之弧B1大於車輛之輪距W時產生之角速度ωb 高於俯仰率ωy 。
基於在道路表面之起伏之弧B2小於車輛之輪距W時產生之加速度αb 及角速度ωb 使用方程式(1)或(3)來計算一速度Vb (下文亦稱為一小弧速度)。
由於加速度αb 之改變大於角速度ωb ，因此速度Vb 相當大程度地高於基於在道路表面之起伏之弧B1大於車輛之輪距W時產生之加速度αz 及角速度ωy 使用方程式(1)或(3)所計算之速度V。
因此，當道路表面之起伏之弧B2小於車輛之輪距W時，PND 1之速度計算器22基於加速度αb 及角速度ωb 來計算小弧速度Vb ，此導致將速度V計算為一過高值。
平滑器/雜訊濾波器35自低通濾波器33獲取已進行低通濾波之加速度資料AD2及俯仰率資料PD2，並確定對應於加速度資料AD2之加速度αz 及對應於俯仰率資料PD2之俯仰率ωy 是否高於預定臨限值。
若對應於加速度資料AD2之加速度αz 及對應於俯仰率資料PD2之俯仰率ωy 高於預定臨限值，則平滑器/雜訊濾波器35確定速度V過高並使用前一速度Vn-1 而不是使用已進行低通濾波之速度V。亦即，若速度V在車輛之速度並非極低時過高，則平滑器/雜訊濾波器35使用前一速度Vn-1 ，此乃因有可能在此一情形下速度V係不精確的。
因此，若已進行低通濾波之速度V過高，則平滑器/雜訊濾波器35在車輛之速度極低時將速度V設定為0且在車輛之速度並不極低時將速度V設定為前一速度Vn-1 ，藉此可更精確地計算速度V。
1-4.　使用速度計算之位置計算過程
參照圖25之流程圖，將詳細闡述由PND 1之控制器11執行之使用前述速度計算之一位置計算過程。
控制器11自一常式RT1之一開始步驟開始該過程。在步驟SP1中，速度計算器22之資料獲取器31獲取由三軸加速度感測器4偵測之加速度資料AD及由Y軸陀螺儀感測器5偵測之俯仰率資料PD，且控制器11繼續進行步驟SP2。
在步驟SP2中，控制器11之速度計算器22之高通濾波器32對加速度資料AD及俯仰率資料PD執行高通濾波，且控制器11繼續進行步驟SP3。
在步驟SP3中，控制器11之速度計算器22之低通濾波器33對已進行高通濾波之加速度資料AD1及俯仰率資料PD1執行低通濾波(其係一截止頻率為(例如)1 Hz之四級IIR濾波)，且控制器11繼續進行步驟SP4。
在步驟SP4中，控制器11之速度計算器22之速度計算區段34基於已進行低通濾波的對應於加速度資料AD2之加速度αz 及對應於俯仰率資料PD2之俯仰率ωy 使用方程式(3)來計算速度V，且控制器11繼續進行步驟SP5。
在步驟SP5中，控制器11對表示在步驟SP4中已計算之速度V的速度資料VD執行平滑及雜訊濾波。
具體而言，控制器11對表示在步驟SP4中已計算之速度V的速度資料VD1執行具有一可變截止頻率之低通濾波。
若控制器11確定已進行低通濾波之速度V過高，則控制器11在車輛之速度低於(例如)10 km/h時將速度V設定為0且在車輛之速度等於或高於10 km/h時將速度V設定為前一速度Vn-1 ，且控制器11繼續進行步驟SP6。
在步驟SP6中，控制器11之角度計算器23獲取由Z軸陀螺儀感測器6偵測之偏航率資料YD，且控制器11繼續進行步驟SP7。
在步驟SP7中，控制器11之角度計算器23藉由將對應於偏航率資料YD之偏航率ωz 乘以取樣週期0.02 s來計算表示角度θ之角度資料DD，且控制器11繼續進行步驟SP8。
在步驟SP8中，控制器11基於已在步驟SP5中對其執行平滑及雜訊濾波之速度資料VD及已在步驟SP7中計算之角度資料DD來計算當前位置資料NPD2，且控制器11繼續進行步驟SP9。
在步驟SP9中，控制器11基於由位置計算器25供應之當前位置資料NPD2自記憶體12讀取包含車輛之當前位置的一地圖資料、產生包含當前位置之一地圖影像並將該地圖影像輸出至顯示器2，且控制器11繼續進行其中該過程完成之步驟SP10。
1-5.　量測結果
圖26至圖37圖解說明藉由前述速度計算所獲得之量測結果。圖26至圖35圖解說明在PND 1放置於一小轎車上時之量測結果。圖36及37分別圖解說明在PND 1分別放置於一輕型汽車及一小型貨車上時之量測結果。
圖26A圖解說明對應於由三軸加速度感測器4偵測之加速度資料AD之加速度αz 及對應於由Y軸陀螺儀感測器5偵測之俯仰率資料PD之俯仰率ωy 。圖26B圖解說明根據加速度αz 及俯仰率ωy 使用方程式(3)所計算之速度V。
如自圖26A及26B可發現，由PND 1量測之加速度αz 在車輛之速度V增加時增加，同時由PND 1量測之俯仰率ωy 保持大致恆定。
圖27A、28A、29A、30A及31A係圖解說明由PND 1藉由執行速度計算所計算之速度V及自速度V計算之距離D的曲線圖。圖27B、28B、29B、30B及31B係圖解說明自PND 1安裝於其上之車輛之速度脈衝計算之一參考速度Vref 及自參考速度Vref 計算之一參考距離Dref 之曲線圖。圖27A至31B圖解說明當PND 1放置於其上之車輛在不同道路上行進時之情形。
自車輛之速度脈衝計算之速度將係稱為一參考速度，且使用該參考速度計算之距離將係稱為一參考距離。
圖27A圖解說明使用根據實施例之速度計算所計算之速度V及自速度V計算之距離D。圖27B圖解說明欲與圖27A中所圖解說明之速度V及距離D進行比較之參考速度Vrer 及參考距離Dref 。
如圖27A及27B中所圖解說明，速度V之曲線圖大致類似於參考速度Vref 之曲線圖。基於速度V計算之距離D與參考距離Dref 之間的誤差小於10%。
圖28A圖解說明使用根據實施例之速度計算所計算之速度V及自速度V計算之距離D。圖28B圖解說明欲與圖28A中所圖解說明之速度V及距離D進行比較之參考速度Vref 及參考距離Dref 。
圖29A圖解說明使用根據實施例之速度計算所計算之速度V及自速度V計算之距離D。圖29B圖解說明欲與圖29A中所圖解說明之速度V及距離D進行比較之參考速度Vref 及參考距離Dref 。
圖30A圖解說明使用根據實施例之速度計算所計算之速度V及自速度V計算之距離D。圖30B圖解說明欲與圖30A中所圖解說明之速度V及距離D進行比較之參考速度Vref 及參考距離Dref 。
圖31A圖解說明使用根據實施例之速度計算所計算之速度V及自速度V計算之距離D。圖31B圖解說明欲與圖31A中所圖解說明之速度V及距離D進行比較之參考速度Vref 及參考距離Dref 。
如在圖26A之情形下，圖解說明車輛在不同道路上行進時之情形之圖27A、28A、29A、30A及31A中所圖解說明之速度V大致類似於分別在圖27B、28B、29B、30B及31B中圖解說明之參考速度Vref 。基於速度V計算之距離D與參考距離Dref 之間的誤差小於10%。
圖32A係由PND 1使用速度計算所計算之速度V及距離D之一曲線圖。圖32B係參考速度Vref 及自參考速度Vref 計算之參考距離Dref 之一曲線圖。圖32C係由PND 1之Z軸陀螺儀感測器6偵測之偏航率ωz 之一曲線圖。
參照圖32C，高於20 deg/s之偏航率ωz 指示車輛之一右轉向，且小於-20 deg/s之偏航率ωz 指示車輛之一左轉向。
如自圖32C可發現，甚至在車輛重複右轉向及左轉向時，由PND 1計算之速度V(圖32A)亦大致類似於參考速度Vref (圖32B)。基於速度V計算之距離D與參考距離Dref 之間的誤差小於10%。
圖33A係當車輛在不同於圖32A之道路的一道路上行進時由PND 1使用速度計算所計算之速度V及距離D之一曲線圖。圖33B係參考速度Vref 及自參考速度Vref 計算之參考距離Dref 之一曲線圖。圖33C係由Z軸陀螺儀感測器6偵測之偏航率ωz 之一曲線圖。
圖34A係當車輛在不同於圖32A及33A之彼等道路的一道路上行進時由PND 1使用速度計算所計算之速度V及距離D之一曲線圖。圖34B係參考速度Vref 及自參考速度Vref 計算之參考距離Dref 之一曲線圖。圖34C係由Z軸陀螺儀感測器6偵測之偏航率ωz 之一曲線圖。
如自此等結果可發現，當車輛沿大量曲線行進時，由PND 1計算之速度V大致類似於參考速度Vref ，且基於速度V計算之距離D與參考距離Dref 之間的誤差小於10%。
圖35A圖解說明包含一車輛之自一出發點S至一目的地G之一路線K的一地圖。圖35B圖解說明車輛之一行進路徑T，其係對由安裝於車輛上之PND 1計算之車輛之當前位置的一繪圖。
行進路徑T(圖35B)大致等大於車輛已沿其行進之路線K(圖35A)且與其類似。如自此事實可發現，PND 1可大致精確地計算當前位置。
圖36圖解說明由放置於一輕型汽車上之PND 1計算之速度V及距離D。為與速度V及距離D進行比較，圖36亦圖解說明基於藉助GPS天線ANT接收之GPS信號所計算之速度Vg 及自速度Vg 計算之距離Dg 。
下文，基於藉由GPS天線ANT接收之GPS信號所計算之速度將稱為GPS速度，且自GPS速度計算之距離將稱為GPS距離。
圖37圖解說明由放置於一小型貨車上之PND 1計算之速度V及距離D。為與速度V及距離D進行比較，圖37亦圖解說明基於藉由GPS天線ANT接收之GPS信號所計算之速度Vg 及自速度Vg 計算之距離Dg 。
如自圖36及37可發現，對於具有不同大小(亦即，輪距)之車輛，由PND 1根據本發明之實施例計算之速度V大致類似於GPS速度Vg ，且基於速度V計算之距離D與GPS距離Dg 之間的誤差小於10%。
在圖36及37中，當車輛係在一隧道等中且不接收GPS信號時，GPS速度Vg 係設定為0。
1-6.操作及效應
在具有上文所闡述之結構之PND 1中，三軸加速度感測器4偵測因一道路表面之起伏而產生之沿垂直於車輛之行進方向之Z軸的加速度αz ，且Y軸陀螺儀感測器5偵測因一道路表面之起伏而產生之圍繞垂直於車輛之行進方向之Y軸的俯仰率ωy 。
PND 1基於由三軸加速度感測器4偵測之加速度αz 及由Y軸陀螺儀感測器5偵測之俯仰率ωy 使用方程式(1)或(3)來計算速度V。
因此，具有包含三軸加速度感測器4及Y軸陀螺儀感測器5之一簡單結構之PND 1可在所有道路條件下(甚至在PND 1難以接收GPS信號時)精確地計算車輛之速度V。
由於PND 1可自車輛卸下且一使用者無需執行連接一電纜以自車輛接收速度脈衝信號之一繁瑣任務，因此PND 1具有一良好可用性。
PND 1之Z軸陀螺儀感測器6偵測圍繞垂直於車輛之行進方向之Z軸的偏航率ωz ，且PND 1基於速度V及偏航率ωz 來計算當前位置。
因此，具有包含三軸加速度感測器4、Y軸陀螺儀感測器5及Z軸陀螺儀感測器6之一簡單結構之PND 1可在所有道路條件下(甚至在PND 1難以接收GPS信號時)精確地計算車輛之當前位置。
當計算速度V時，PND 1對加速度資料AD1及俯仰率資料PD1執行低通濾波。因此，PND 1可自加速度αc 及角速度ωc 去除因托架3而產生且以(例如)約15 Hz之一頻率振盪的組份，其大致高於加速度αz 及俯仰率ωy 之因一道路表面之起伏而產生且以(例如)1至2 Hz之一頻率振盪的彼等組份。
因此，PND 1可使用從中去除因托架3而產生之振動組份之加速度αz 及俯仰率ωy 更精確地計算速度V。
PND 1自加速度αz 之圍繞資料點Pm 之25至75個資料點之範圍提取最大加速度αz,max 及最小加速度αz,min ，並自俯仰率ωy 之圍繞資料點Pm 之25至75個資料點之範圍提取最大俯仰率ωy,max 及最小俯仰率ωy,min 。
PND 1根據最大及最小加速度αz,max 及αz,min 以及最大及最小俯仰率ωy,max 及ωy,min 使用方程式(3)來計算速度V。
因此，PND 1使用比加速度αz 與俯仰率ωy 之間的相位差寬之一範圍中之資料點(該相位延遲可根據PND 1放置於車輛中之處的位置改變)，藉此去除加速度αz 與俯仰率ωy 之間的相位差之影響。
當基於加速度αz 及俯仰率ωy 使用方程式(3)計算之速度V過高時，PND 1在車輛以一極低速度行進時將速度V設定為0，否則PND 1將速度設定為前一速度Vn-1 ，藉此更精確地計算速度V。
在上述結構之情形下，根據第一實施例之PND 1偵測因一道路表面之起伏而產生之沿Z軸之加速度αz 及因道路表面之起伏而產生之圍繞Y軸之俯仰率ωy ，並使用加速度αz 及俯仰率ωy 計算速度V，藉此在所有道路條件下精確地計算速度V。
2.　第二實施例
2-1.PND之結構
根據一第二實施例之一PND 50(圖4至圖7)類似於根據第一實施例之PND 1，PND 50包含一控制器51而非控制器11除外。
圖38係其中由相同編號表示對應於圖7之彼等部分的部分之控制器51之一方塊圖。如圖38中所圖解說明，控制器51類似於控制器11(圖7)，控制器51包含一速度計算器52而非速度計算器22除外，GPS處理器21將一GPS速度VG供應至速度計算器52，且角度計算器23將一角度資料DD供應至速度計算器52。
2-2.速度計算
2-2-1.　校正速度之原理
在根據第一實施例之PND 1之情形下，由速度計算器22(圖8)計算之速度V(速度資料VD)可並不與車輛之真實速度相同。換言之，速度V可包含一誤差。當PND 1難以精確地偵測產生於一車輛中之一加速度及一角速度時(若(例如)托架3未適當地附接至車輛)可產生此一誤差。
當PND 1可接收GPS信號並產生當前位置資料NPD1時，PND 1可基於當前位置資料NPD1來計算速度(下文稱為一GPS速度VG)。基於一準確位置資料計算之GPS速度VG可視為車輛之真實速度。
圖39係圖解說明由速度計算器22計算之速度V與GPS速度VG之比(相對於GPS速度VG繪製)的一曲線圖。
理想地，由速度計算器22計算之速度V應與GPS速度VG相同。亦即，理想地，無論GPS速度VG如何，速度比RV皆應為如由圖39中之一線L0指示之「1」。
然而，實際上，如圖39中所圖解說明，速度比RV相當大程度地自線L0偏離且稀疏地分佈於其中GPS速度等於或低於約10 m/s之一低速度區中。速度比RV圍繞線L0密集地分佈於其中GPS速度等於或高於約10 m/s之一高速度區中。
自圖39可發現，速度比RV根據速度之範圍(下文稱為速度區)而具有不同分佈。
因此，藉由針對該等速度區中之每一者計算一校正因數並藉由使用該等校正因數校正速度V，可減小速度V之誤差且藉此可使速度V更接近真實速度。
2-2-2.　速度計算器之結構
藉由使用上文所闡述之速度校正原理，第二實施例之速度計算器52使用校正因數來校正速度V。
圖40係其中由相同編號表示對應於圖8之彼等部分的部分之速度計算器52之一方塊圖。當與速度計算器22進行比較時，速度計算器52進一步包含一因數計算器61及設置於平滑器/雜訊濾波器35與速度輸出區段36之間的一速度校正器63。
因數計算器61自GPS處理器21獲取GPS速度VG並自平滑器/雜訊濾波器35獲取速度資料VD。在獲取GPS速度VG之後，因數計算器61執行其中將GPS速度VG除以速度V之因數計算以根據以下方程式(4)計算一校正因數C。
校正因數C經使用以使得將速度V乘以校正因數C以使速度V更接近GPS速度VG。
因數計算器61根據速度V之等級(亦即，速度區)將校正因數C歸類至一低速校正因數C1及一高速校正因數C2中。
具體而言，因數計算器61在前一速度Vn-1 係在0 km/h至30 km/h之範圍中時將校正因數C歸類至一低速校正因數C1中且在前一速度Vn-1 高於30 km/h時將其歸類至一高速校正因數C2中。
當車輛正加速或正減速時，因計算原理而在速度V與GPS速度VG之間發生一時滯，以使得因數計算器61難以精確地計算校正因數C。因此，因數計算器61在車輛正加速或正減速時不計算校正因數C。因此，不同於根據車輛是正在加速還是正在減速而具有35及25 km/h之不同臨限值速度之速度計算區段34，因數計算器61具有30 km/h之一單個臨限值速度，其係35 km/h與25 km/h之平均值。
當車輛之定向正發生改變時，由三軸加速度感測器4供應之加速度資料AD包含因定向之改變而引起之一加速度組份。因此，由速度計算區段34計算之速度V包含因定向之改變而引起之一誤差。因此，當因數計算器61基於由角度計算器23計算之角度資料DD確定車輛之定向正發生改變時，因數計算器61不計算校正因數C。
因數計算器61儲存上一低速校正因數C1及高速校正因數C2之上一值(下文分別稱為一上一低速校正因數C1n-1 及一上一高速校正因數C2n-1 )。因數計算器61藉由使用低速校正因數C1及高速校正因數C2之最新值來標準化低速校正因數C1及高速校正因數C2(下文稱為一最新低速校正因數C1n 及一最新高速校正因數C2n )，並更新低速校正因數C1及高速校正因數C2。
具體而言，當因數計算器61已計算低速校正因數C1時，因數計算器61根據以下方程式(5)計算低速校正因數C1之一新值。當因數計算器61已計算高速校正因數C2時，因數計算器61根據以下方程式(6)計算高速校正因數C2之一新值。
方程式(5)及(6)中之大於1之常數M對應於一時間常數。
因數計算器61儲存低速校正因數C1及高速校正因數C2之已使方程式(5)或(6)更新之最新值。
當因數計算器61可獲取GPS速度VG時，因數計算器61計算校正因數C且必需更新校正因數C之平均值，藉此執行對校正因數C之知曉。
速度校正器63自平滑器/雜訊濾波器35獲取速度資料VD，自GPS處理器21獲取GPS速度VG，並自因數計算器61獲取最新校正因數C。最新校正因數C可係低速校正因數C1或高速校正因數C2。
當速度校正器63可自GPS處理器21獲取GPS速度VG時，速度校正器63直接將速度資料VD供應至速度輸出區段36。
當速度校正器63難以自GPS處理器21獲取GPS速度VG時，速度校正器63讀取校正因數C之對應於彼時之速度V的最新值(亦即，低速校正因數C1或高速校正因數C2)，並根據以下方程式(7)計算一經校正速度VC。
VC=V×C　…(7)
此時，與因數計算器61一樣，速度校正器63根據由速度計算區段34執行之對資料點範圍之選擇而選擇低速校正因數C1及高速校正因數C2中之一者作為校正因數C。
亦即，當車輛正加速時，若前一速度Vn-1 係在0至35 km/h之範圍中則速度校正器63選擇低速校正因數C1且若前一速度Vn-1 高於35 km/h則選擇高速校正因數C2。
當車輛正減速時，若前一速度Vn-1 等於或高於25 km/h則速度校正器63選擇高速校正因數C2且若前一速度Vn-1 低於25 km/h則選擇低速校正因數C1。
隨後，速度校正器63將經校正之速度VC作為速度資料VD供應至速度輸出區段36。作為回應，速度輸出區段36將速度資料VD輸出至位置計算器25(圖38)。
因此，當速度計算器52可獲取GPS速度VG時，速度計算器52執行知曉必需根據速度V更新校正因數C。當速度計算器52難以獲取GPS速度VG時，速度計算器52使用對應於速度V之校正因數C來校正速度V。
圖41係對應於圖39且其中相對於GPS速度VG繪製已校正之速度V(亦即，經校正之速度V)與GPS速度VG之速度比RV的一曲線圖。
如自圖41可發現，校正速度V之後的速度比RV比任一速度區中之校正(圖39)之前的速度比接近值「1」。自此事實可發現，當速度計算器52使用校正因數C校正速度V時，可使速度V更接近GPS速度VG且可減小速度V之誤差。
2-2-3.　速度校正過程
參照圖42之流程圖，將詳細闡述由PND 50之控制器51之速度計算器52執行之一速度校正過程RT2。
控制器51自一常式RT2之一開始步驟開始該過程，且在步驟SP21中，確定因數計算器61是否已自GPS處理器21獲取GPS速度VG。若該確定係是(此意味著將執行對校正因數C之知曉)，則控制器51繼續進行步驟SP22。
在步驟SP22中，控制器51藉由比較前一速度Vn-1 與速度V等來確定車輛是否正在加速或正在減速。若該確定係否(此意味著車輛既不加速亦不減速)，則控制器51繼續進行步驟SP23。
在步驟SP23中，控制器51基於由角度計算器23供應之角度資料DD來確定車輛之定向是否正發生改變。若該確定係否(此意味著車輛之定向不發生改變且可執行對校正因數C之知曉)，則控制器51繼續進行步驟SP24。
在步驟SP24中，控制器51之因數計算器61基於根據方程式(4)之速度V及GPS速度VG來計算校正因數C，且控制器51繼續進行步驟SP25。
在步驟SP25中，控制器51確定校正因數C是否係在一預定正常範圍內。若該確定係是(此意味著可使用校正因數C來校正速度V)，則控制器51繼續進行步驟SP26。
在步驟SP26中，控制器51根據速度V是否等於或高於30 km/h將校正因數C歸類至高速校正因數C2或低速校正因數C1中。
接下來，控制器51使用方程式(5)或(6)標準化高速校正因數C2或低速校正因數C1並更新高速校正因數C2或低速校正因數C1，且將已更新之高速校正因數C2或低速校正因數C1儲存為最新高速校正因數C2或最新低速校正因數C1。隨後，控制器51繼續進行步驟SP28並完成該過程。
若步驟SP22或步驟SP23中之確定係是，則此時之速度V不適合於計算校正因數C。因此，控制器51並不更新校正因數C，繼續進行步驟SP28，並完成該過程。
若步驟SP25中之確定係否，則此意味著已計算之校正因數C係一異常值，舉例而言，原因在於(例如)一使用者觸摸一觸摸面板時產生之一加速度組份係包含於速度V中。因此，控制器51並不使用已計算之校正因數C，繼續進行步驟SP28，並完成該過程。
若步驟SP21中之確定係否(此意味著難以自GPS衛星接收GPS信號且必需基於由速度計算器52計算之速度V來計算車輛之當前位置等)，則控制器51繼續進行步驟SP27。
在步驟SP27中，控制器51之速度校正器63自因數計算器61獲取對應於對應於速度V之最新校正因數C(亦即，低速校正因數C1或高速校正因數C2)，並藉由根據方程式(7)將速度V乘以校正因數C來計算經校正之速度VC。接下來，控制器51將經校正之速度VC作為速度V之一新值供應至速度輸出區段36，繼續進行步驟SP28，並完成該過程。
2-3.　操作及效應
在根據第二實施例且具有上文所闡述之結構之PND 50中，三軸加速度感測器4偵測因一道路表面之起伏而產生之沿垂直於車輛之行進方向之Z軸的加速度αz ，且Y軸陀螺儀感測器5偵測因一道路表面之起伏而產生之圍繞垂直於車輛之行進方向之Y軸的俯仰率ωy 。
PND 50基於由三軸加速度感測器4偵測之加速度αz 及由Y軸陀螺儀感測器5偵測之俯仰率ωy 使用方程式(1)或(3)來計算速度V。
當PND 50可獲取GPS速度VG時，PND 50之因數計算器61根據方程式(4)計算對應於速度V之校正因數C。當PND 50難以獲得GPS速度VG時，PND 50之速度校正器63根據方程式(7)使用校正因數C來校正速度V。
因此，與第一實施例一樣，具有包含三軸加速度感測器4及Y軸陀螺儀感測器5之一簡單結構之PND 50可在所有道路條件下(甚至在PND 50難以接收GPS信號時)精確地計算車輛之速度V。
此外，PND 50可藉由使用比較精確之GPS速度VG來適當地計算校正因數C，藉此可減小包含於速度V中之一誤差。
此外，PND 50將速度V劃分成兩個速度區並針對各別區將低速校正因數C1及高速校正因數C2計算為校正因數C。因此，PND 50可根據速度區中之每一者中之速度V之誤差之分佈適當地校正速度V，藉此可相當大程度地減小包含於速度V中之誤差。
在其他方面中，根據第二實施例之PND 50具有與第一實施例之PND 1相同之操作效應。
在上述結構之情形下，PND 50偵測因一道路表面之起伏而產生之沿Z軸之加速度αz 及因道路表面之起伏而產生之圍繞Y軸之俯仰率ωy ，並使用加速度αz 及俯仰率ωy 計算速度V，藉此在所有道路條件下精確地計算速度V。此外，PND 50使用對應於包含速度V之速度區的校正因數C來校正速度V，藉此可相當大程度地減小包含於速度V中之誤差。
3.　第三實施例
3-1. PND之結構
根據一第三實施例之一PND 70(圖4至圖7)類似於根據第一實施例之PND 1，PND 70包含一控制器71而非控制器11除外。
圖43係其中由相同編號表示對應於圖7之彼等部分的部分之控制器71之一方塊圖。如圖43中所圖解說明，控制器71類似於控制器11(圖7)，控制器71包含一速度計算器72而非速度計算器22除外，且GPS處理器21將一GPS速度VG供應至速度計算器72。
3-2.　速度計算
與第二實施例之PND 50一樣，根據第三實施例之PND 70亦校正速度V。然而，校正方法不同於第二實施例之校正方法。
3-2-1.　使用速度模型校正速度之原理
在第三實施例中，構造表示GPS速度VG與基於加速度αz 及俯仰率ωy 產生之速度V之間的關係之一速度模型，並藉由使用該速度模型來校正速度V。
首先，假定俯仰率ωy 包含因一偏移等而引起之一誤差，且假定係由Y軸陀螺儀感測器5獲得之一經量測值的俯仰率ωy 係真實俯仰率ωy T與量測誤差Δωy 之和。
同樣，假定加速度αz 包含因一偏移等而引起之一誤差，且假定係由三軸加速度感測器4獲得之一經量測值的加速度αz 係真實加速度αz T與量測誤差Δαz 之和。
如圖44A中所圖解說明，假定車輛正在具有一曲率半徑R m之一大致弧形道路表面上以一真實速度VT m/s且以一真實俯仰率(亦即，一角速度)ωy T度/秒行進。在圖44A中，一點P表示車輛之位置。
在此情形下，可藉由以下方程式(8)至(11)來表示真實俯仰率ωy T、包含一誤差之俯仰率ωy 、真實加速度αz T及包含一誤差之加速度αz 。
如上文所闡述，速度計算區段34使用方程式(3)來計算速度V。類似地，使用最大及最小加速度αz,max 及αz,min 以及最大及最小俯仰率ωy,max 及ωy,min 來對速度V建立模型。
一實際道路表面幾乎很少係具有一恆定曲率半徑之大致弧形且實際上可被視為具有不同曲率半徑之一系列大致弧形表面。因此，如圖44B中所圖解說明，假定道路表面之曲率半徑自R1 m至R2 m改變。
假定R2 >R1 ，則在道路表面之具有曲率半徑R1 之一部分上獲得方程式(3)之最大加速度αz,max 及最大俯仰率ωy,max ，且在道路表面之具有曲率半徑R2 之一部分上獲得最小加速度αz,min 及最小俯仰率ωy,min 。
藉由使用方程式(8)至(11)，可將方程式(3)重寫為以下方程式(12)。
使用由以下方程式(13)表示之一常數K，可將方程式(12)重寫為以下方程式(14)。
方程式(14)指示可自真實速度VT、加速度之量測誤差Δαz 、俯仰率之量測誤差Δωy 及常數K獲得速度V。由方程式(14)表示之速度V係前述速度模型。
可藉由關於VT求解方程式(14)而由以下方程式(15)來表示真實速度VT。
方程式(15)顯示可自速度V、加速度之量測誤差Δαz 、俯仰率之量測誤差Δωy 及常數K獲得真實速度VT。
當車輛靜止時，真實加速度αz T及真實俯仰率ωy T係「0」。因此，當車輛靜止時，亦即，當可獲得GPS速度VG且GPS速度VG之值係約0 km/h時，此時之加速度αz 及俯仰率ωy可分別被視為加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 。
理想地，當車輛之速度係約0 km/h時，加速度αz 及俯仰率ωy 應係大約「0」之一常數。然而，實務上，其等並不恆定且具有圍繞「0」之某些分佈。可由加速度αz 及俯仰率ωy 之標準偏差表示圍繞「0」之分佈。
加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 應約為「0」。因此，可分別由加速度αz 及俯仰率ωy 之標準偏差與預定常數之乘積來近似表示加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 。
可藉由關於常數K求解方程式(14)而由以下方程式(16)來表示常數K。
方程式(16)顯示可自速度V、真實速度VT、加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 計算常數K。如上文所闡述，當車輛靜止時可獲得加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 。可將GPS速度VG用作真實速度VT。
因此，當可獲得GPS速度VG時，可使用加速度之量測誤差Δαz 之最新值及俯仰率之量測誤差Δωy 之最新值將常數K更新為最新值。
圖45圖解說明速度V與速度比RV之間的關係。當常數K改變時，表示該關係之曲線相當大程度地發生變化。當常數K係在1.00×10-6 至3.00×10-6 之範圍內時，曲線具有產生一良好校正結果之一形狀。
因此，當PND 70可接收GPS信號並產生GPS速度VG時，PND 70可使用方程式(16)計算最新常數K，亦即，PND 70可知曉常數K。
當PND 70難以接收GPS信號並產生GPS速度VG時，PND 70可根據方程式(15)自最新常數K計算真實速度VT，亦即，PND 70可校正速度V。
3-2-2.　加速及減速期間之速度校正之原理
圖46係對應於圖39且圖解說明GPS速度VG與速度比RV之間的關係(包含車輛正在加速及減速時之情形)之一曲線圖。如自圖46可發現，存在圍繞一線L1之一分佈及圍繞一線L2之一分佈。
下文將闡述圍繞線L2之分佈。如上文所闡述，PND 70使用資料點之某一範圍中之加速度αz 之最大值與最小值之間的差及俯仰率ωy 之最大值與最小值之間的差根據自方程式(1)重寫之方程式(3)來計算速度V。
首先，將闡述其中因該範圍中之曲率半徑R之一改變而產生資料點之該範圍中之最大值及最小值且其中速度V在該範圍中不發生改變之一情形。
圖47A圖解說明其中一道路表面之曲率半徑在一連接點Q1處自R1 改變至R2 (或自R2 改變至R1 )同時該道路表面之形狀保持凹(或凸)之一情形。假定R2 >R1 。在此情形下，可將方程式(3)重寫為以下方程式(17)。
圖47B圖解說明其中一道路表面之曲率半徑在一連接點Q2處自R1 改變至R2 (或自R2 改變至R1 )同時該道路表面之形狀自凹改變至凸(或自凸改變至凹)之一情形。在此情形下，可將方程式(3)重寫為以下方程式(18)。
如自方程式(17)及(18)可發現，甚至當曲率半徑在資料點之該範圍中發生改變時，亦可使用方程式(3)精確地計算速度V而無論道路表面之形狀是否自凹改變至凸(或自凸改變至凹)。
接下來，將闡述其中曲率半徑R不發生改變而車輛之速度V在資料點之該範圍中發生改變之一情形。
圖48圖解說明其中速度V在具有一曲率半徑R之一道路表面上於一移位點Q3處自V1 改變至V2 (或自V2 改變至V1 )之一情形。假定V2 >V1 。在此情形下，可將方程式(3)重寫為以下方程式(19)。
如自方程式(19)可發現，在圖48中所圖解說明之情形下難以使用方程式(3)精確地計算速度V。
接下來，將闡述其中曲率半徑R發生改變且速度在資料點之該範圍中發生改變之一情形。圖49A圖解說明其中一道路表面之曲率半徑在一連接點Q4處自R1 改變至R2 同時該道路表面保持凹(或凸)且車輛之速度V自V1 改變至V2 (或自V1 改變至V2 )之一情形。
假定R2 >R1 且V2 >V1 。為便於計算，假定R1 =R、R2 =R+ΔR、V1 =V，且V2 =V+ΔV。
在此情形下，可將方程式(3)重寫為以下方程式(20)。
在方程式(20)中，當R‧ΔV=V‧ΔR時，亦即，當(ΔR/R)=(ΔV/V)時，誤差項係無窮大的。
可藉由重寫方程式(13)而由以下方程式(21)表示常數K。
方程式(21)顯示(ΔR/R)具有1.0×10-6 之一數量級。因此，可藉由重寫方程式(20)而由方程式(22)近似表示速度V。
如自方程式(22)可發現，在圖49A中所圖解說明之情形下，亦即，當加速度αz 之最大值及最小值具有相同符號且俯仰率ωy 之最大值及最小值具有相同符號時，速度V大約被加倍，且難以精確地計算速度V。
另外，方程式(22)支援線L2之斜率約係圖46中之線L1之斜率之一半的事實。
圖49B圖解說明其中一道路表面之曲率半徑在一連接點Q5處自R1 改變至R2 同時該道路表面之形狀自凸改變至凹(或自凹改變至凸)且車輛之速度V自V1 改變至V2 之一情形。在此情形下，可將方程式(3)重寫為以下方程式(23)。
在方程式(23)中，當R‧ΔV=V‧ΔR時，亦即，當(ΔR/R)=(ΔV/V)時，誤差項大約為「0」。在此情形下，可精確地計算速度V。
如方程式(21)中所顯示，(ΔR/R)具有1.0×10-6 之一數量級且遠遠小於(ΔV/V)。因此，可藉由重寫方程式(23)而如在以下方程式(24)中所顯示近似表示速度V。
如自方程式(24)可發現，在圖49B中所圖解說明之情形下，車輛之速度越低且速度之改變(亦即，ΔV之值)越大，誤差項亦越大。
因此，當速度V在資料點之該範圍中發生改變時，使用方程式(3)計算速度V之PND 70在加速度αz 之最大值及最小值具有不同符號且俯仰率ωy 之最大值及最小值具有不同符號時可精確地計算速度V，但在加速度αz 之最大值及最小值具有相同符號且俯仰率ωy 之最大值及最小值具有相同符號時計算出約係真實速度兩倍之速度V。
3-2-3.　速度計算器之結構
根據前述速度校正原理，根據第三實施例之速度計算器72藉由使用速度模型來校正速度V，並根據加速度αz 及俯仰率ωy 之最大值及最小值之符號來校正速度V。
圖50係其中由相同編號表示對應於圖8之彼等部分的部分之速度計算器72之一方塊圖。如圖50中所圖解說明，與速度計算器22相比，速度計算器72進一步包含一量測誤差計算器81、一常數計算器82及間置於平滑器/雜訊濾波器35與速度輸出區段36之間的一速度校正器83。
量測誤差計算器81自低通濾波器33獲取加速度資料AD2及俯仰率資料PD2並自GPS處理器21(圖43)獲取GPS速度VG。
當GPS速度VG係在可視為「0」之一範圍(例如，低於0.1 m/s)內時，量測誤差計算器81計算最後一秒作為加速度資料AD2及俯仰率資料PD2獲得之加速度αz 及俯仰率ωy 之標準偏差。
量測誤差計算器81將加速度αz 及俯仰率ωy 之標準偏差中之每一者乘以一預定因數以產生加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy ，並將量測誤差Δαz 及Δωy 供應至常數計算器82及速度校正器83。
常數校正器82自GPS處理器21獲取GPS速度VG、自平滑器/雜訊濾波器35獲取速度資料VD，並自量測誤差計算器81獲取加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 。
當常數計算器82可獲得GPS速度VG且車輛不靜止時(舉例而言，當速度等於或高於0.1 m/s時)，常數計算器82使用方程式(16)計算常數K以便執行常數計算。
如在第二實施例中之校正因數C之情形下，常數計算器82儲存上一常數K(下文稱為一上一常數Kn-1 )，並更新常數K同時使用最新常數K(下文稱為一最新常數Kn )來標準化常數K。
具體而言，常數計算器82根據係一時間常數之一常數M使用以下方程式(25)來計算最新常數K，並將最新常數K供應至速度校正器83。
速度校正器83自速度計算區段34獲取最大加速度αz,max 、最小加速度αz,min 、最大俯仰率ωy,max 及最小俯仰率ωy,min ，並自平滑器/雜訊濾波器35獲取速度資料VD。速度校正器83自量測誤差計算器81獲取加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy ，自常數計算器82獲取常數K並自GPS處理器21獲取GPS速度VG。
速度校正器83至少在最大加速度αz,max 與最小加速度αz,min 具有相同符號時或在最大俯仰率ωy,max 與最小俯仰率ωy,min 具有相同符號時將速度V二等分。
接下來，當速度校正器83可自GPS處理器21獲得GPS速度VG時，速度校正器83直接將速度資料VD供應至速度輸出區段36。
當速度校正器83難以自GPS處理器21獲取GPS速度VG時，速度校正器83根據加速度之量測誤差Δαz 、俯仰率之量測誤差Δωy 及常數K使用方程式(15)來計算真實速度VT。在此情形下，速度校正器83使用方程式(15)來校正速度V。
隨後，速度校正器83將真實速度VT(亦即，已校正之速度V)作為速度資料VD供應至速度輸出區段36，且速度輸出區段36將速度資料VD輸出至位置計算器25(圖43)。
因此，當速度計算器72獲取GPS速度VG時，當車輛靜止時，速度計算器72更新加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy ，且當車輛正移動時，速度計算器72更新常數K。當速度計算器72難以獲取GPS速度VG時，速度計算器72使用常數K來校正速度V。
3-2-4.　速度校正過程
參照圖51之流程圖，將闡述由PND 70之控制器71之速度計算器72執行之一速度校正過程RT3。
控制器71自一常式RT3之一開始步驟開始該過程，且在步驟SP31中，控制器71之速度校正器83確定是否至少最大及最小加速度αz,max 及αz,min 具有相同符號或最大及最小俯仰率ωy,max 及ωy,min 具有相同符號。若該確定係是(此意味著已計算之速度V係真實速度V之兩倍)，則控制器71繼續進行步驟SP32。
在步驟SP32中，控制器71之速度校正器83將速度V二等分，且控制器71繼續進行步驟SP33。
若步驟SP31中之確定係否(此意味著速度V係精確的且無需將速度V二等分)，則控制器71繼續進行步驟SP33。
在步驟SP33中，控制器71之平滑器/雜訊濾波器35執行平滑及雜訊濾波，且控制器71確定是否已自GPS處理器21獲取GPS速度VG。若該確定係是(此意味著必需執行對加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 之知曉或對常數K之知曉)，則控制器71繼續進行步驟SP34。
在步驟SP34中，控制器71藉由比較GPS速度VG與一預定臨限值來確定車輛是否係靜止的。若該確定係是(此意味著必需計算加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy )，則控制器71繼續進行步驟SP35。
在步驟SP35中，控制器71之量測誤差計算器81計算最後一秒獲得之加速度αz 及俯仰率ωy 之標準偏差。量測誤差計算器81將加速度αz 及俯仰率ωy 之標準偏差中之每一者乘以一預定因數以產生加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy ，且控制器71繼續進行步驟SP40並完成該過程。
若步驟SP34中之確定係否(此意味著車輛正在移動且必需計算常數K)，則控制器71繼續進行步驟SP36。
在步驟SP36中，控制器71之常數計算器82根據速度V、GPS速度VG、加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 使用方程式(16)來計算常數K，且控制器71繼續進行步驟SP37。
在步驟SP37中，控制器71確定常數K是否係在一預定正常範圍內。若該確定係是(此意味著可使用常數K來校正速度V)，則控制器71繼續進行步驟SP38。
在步驟SP38中，控制器71使用方程式(25)來標準化常數K並更新常數K，且將已更新至常數K儲存為最新常數K。隨後，控制器71繼續進行步驟SP40並完成該過程。
若步驟SP37中之確定係否，則此意味著已計算之常數K係一異常值，舉例而言，原因在於(例如)一使用者觸摸一觸摸面板時產生之一使用者加速度組份係包含於速度V中。因此，控制器71不使用已計算之常數K，繼續進行步驟SP40並完成該過程。
若步驟SP33中之確定係否(此意味著難以自GPS衛星接收GPS信號且必需基於由速度計算器72計算之速度V來計算車輛之當前位置等)，則控制器71繼續進行步驟SP39。
在步驟SP39中，控制器71之速度校正器83藉由根據速度V、最新常數K、加速度之最新量測誤差Δαz 及俯仰率之最新量測誤差Δωy 使用方程式(15)計算真實速度VT來校正速度V。接下來，控制器71將真實速度VT作為速度V之一新值供應至速度輸出區段36，繼續進行步驟SP40並完成該過程。
3-3.　操作及效應
在根據第二實施例且具有上文所闡述之結構之PND 70中，三軸加速度感測器4偵測因一道路表面之起伏而產生之沿垂直於車輛之行進方向之Z軸的加速度αz ，且Y軸陀螺儀感測器5偵測因一道路表面之起伏而產生之圍繞垂直於車輛之行進方向之Y軸的俯仰率ωy 。
PND 70基於由三軸加速度感測器4偵測之加速度αz 及由Y軸陀螺儀感測器5偵測之俯仰率ωy 使用方程式(1)或(3)來計算速度V。
當PND 70難以獲取GPS速度VG時，PND 70之速度校正器83根據方程式(15)自常數K將真實速度VT計算為校正之後的速度V。
因此，與第一實施例一樣，具有包含三軸加速度感測器4及Y軸陀螺儀感測器5之一簡單結構之PND 70可在所有道路條件下(甚至在PND 70難以接收GPS信號時)精確地計算車輛之速度V。
此外，當PND 70難以接收GPS速度VG時，PND 70可藉由使用根據速度V之速度模型來適當地校正速度V，藉此可相當大程度地減小包含於校正後之速度V中之一誤差。
當PND 70可獲取GPS速度VG且車輛正在移動時，常數計算器82根據速度V來計算常數K。因此，PND 70可藉由使用比較精確之GPS速度VG來適當地計算常數K，以使得PND 70在難以獲取GPS速度VG時可使用最新常數K來校正速度V。
當PND 70可獲取GPS速度VG時，PND 70之量測誤差計算器81在車輛靜止時計算加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 。因此，PND 70可更新可在任何時間發生改變之加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 。
PND 70在加速度αz 之最大值與最小值具有相同符號時且俯仰率ωy 之最大值與最小值具有相同符號時將速度V二等分，以使得PND 70可適當地校正可因計算速度V之原理而產生之一誤差。
在其他方面中，根據第三實施例之PND 70具有與第一實施例之PND 1相同之操作效應。
在上述結構之情形下，PND 70偵測因一道路表面之起伏而產生之沿Z軸之加速度αz 及因道路表面之起伏而產生之圍繞Y軸之俯仰率ωy ，並使用加速度αz 及俯仰率ωy 計算速度V，藉此在所有道路條件下精確地計算速度V。此外，PND 70使用速度模型來校正速度V以便根據速度V來校正速度V，藉此可相當大程度地減小包含於速度V中之誤差。
4.　其他實施例
在第二實施例中，將速度V之速度區劃分成高速度區及低速度區，且針對各別速度區使用包含低速校正因數C1及高速校正因數C2之兩個校正因數C。
然而，本發明並不限於此。舉例而言，可針對所有速度區使用一共同校正因數C。另一選擇為，可將速度V之速度區劃分成三個或更多個區且可針對各別速度區使用不同校正因數。作為一又一選擇，在某些區中可不校正速度V。可根據(例如)速度V與包含於速度V中之一誤差之間的關係適當地確定速度區之間的邊界值。
在第二實施例中，藉由根據方程式(7)將速度V乘以各別速度區之校正因數C來校正速度V。
然而，本發明並不限於此。舉例而言，可藉由使用由(例如)具有一常數項之一線性函數、一第二或一更高數量級之一多項式函數或者一指數函數表示之另一計算方法來校正速度V。在此情形下，因數及常數可根據速度區而不同，或該等函數可根據速度區而不同。
在第二實施例中，當可獲取GPS速度VG時，在車輛正加速或減速時不計算亦不更新校正因數C。
然而，本發明並不限於此。當可獲得GPS速度VG時，可相依於其他條件不計算及更新校正因數C。另一選擇為，當(例如)預先已明瞭因加速、減速及定向改變而產生之誤差大致較小且可忽略不計時，可在車輛正加速或減速時計算並更新校正因數C。
在第二實施例中，使用方程式(5)及(6)來標準化低速校正因數C1及高速校正因數C2並對其等進行更新。
然而，本發明並不限於此。可使用另一計算方法來更新低速校正因數C1及高速校正因數C2，例如求最後五分鐘所計算之值的平均值並將該平均值用作經更新之值。另一選擇為，可在不進行更新之情形下固定低速校正因數C1及高速校正因數C2。
在第三實施例中，使用由方程式(14)表示之一速度模型來對速度V建立模型，並使用方程式(15)來校正速度V。
本發明並不限於此。可使用由包含真實速度(亦即，GPS速度VG)之另一方程式表示之一速度模型來對速度V建立模型，並關於真實速度求解該方程式，且可使用該方程式來計算真實速度(亦即，校正之後的速度V)。
在第三實施例中，當可獲取GPS速度VG，使用方程式(16)來計算常數K，並使用方程式(25)來標準化常數K且對其進行更新。
然而，本發明並不限於此。可藉由針對一適當週期使用另一計算方法來計算常數K，例如求最後十分鐘計算之常數K之值的平均值並將該平均值用作經更新之常數K。另一選擇為，可預先計算一最佳常數K並在不進行更新之情形下將其固定。
在第三實施例中，分別將最後一秒獲得之加速度αz 及俯仰率ωy 之標準偏差乘以預定因數以產生加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 。
然而，本發明並不限於此，且可使用另一計算方法，例如求最後五秒計算之加速度αz 及俯仰率ωy 之平均值並將該等平均值用作加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 之經更新值。另一選擇為，可預先計算加速度之量測誤差Δαz 及俯仰率之量測誤差Δωy 之精確值並可在不進行更新之情形下將其固定。
在第三實施例中，無論速度V之值如何皆根據方程式(15)自常數K校正速度V。然而，本發明並不限於此。舉例而言，可在速度V係在一預定速度區內時校正速度V。
在第三實施例中，當加速度αz 之最大值及最小值具有相同符號且俯仰率ωy 之最大值及最小值具有相同符號時，將速度V二等分。然而，本發明並不限於此。舉例而言，當加速度αz 之最大值及最小值具有相同符號且俯仰率ωy 之最大值及最小值具有相同符號係極為不可能時，可不將速度V二等分且可僅執行使用方程式(15)之校正。另一選擇為，在第二實施例中，可當加速度αz 之最大值及最小值具有相同符號且俯仰率ωy 之最大值及最小值具有相同符號時將速度V二等分。
在上述實施例中，基於自對應於加速度資料AD2之加速度αz 提取之最大及最小加速度αz,min 及αz,max 以及自對應於角速度資料DD2之俯仰率ωy 提取之最大及最小角速度ωy,max 及ωy,min 使用方程式(3)來計算速度V。
然而，本發明並不限於此。速度計算區段34可針對(例如)圍繞資料點Pm (其對應於先前位置P0)之25個資料點或75個資料點之一範圍計算對應於加速度資料AD2之加速度αz 及對應於俯仰率資料PD2之俯仰率ωy 的方差(該等資料係由低通濾波器33供應)。然後，速度計算區段34可藉由將加速度αz 之方差除以俯仰率ωy 之方差來計算速度V。
另一選擇為，速度計算區段34可針對(例如)圍繞資料點Pm (其對應於先前位置P0)的25個資料點或75個資料點之一範圍計算對應於加速度資料AD2之加速度αz 及對應於俯仰率資料PD2之俯仰率ωy 的偏差(該等資料係由低通濾波器33供應)。然後，速度計算區段34可藉由將加速度αz 之偏差除以俯仰率ωy 之偏差來計算速度V。在此等情形下，可藉由使用對應於速度V之一方程式來對第三實施例之速度模型建立模型。
在上述實施例中，三軸加速度感測器4、Y軸陀螺儀感測器5及Z軸陀螺儀感測器6分別以50 Hz之一取樣頻率量測加速度αx 、αy 及αz 、俯仰率ωy 及偏航率ωz 。然而，本發明並不限於此。三軸加速度感測器4、Y軸陀螺儀感測器5及Z軸陀螺儀感測器6可分別以(例如)10 Hz(而非50 Hz)之一取樣頻率量測加速度αx 、αy 、αz 、俯仰率ωy 及偏航率ωz 。
在上述實施例中，使用以50 Hz之一取樣頻率偵測之加速度αz 及俯仰率ωy 來計算速度V。然而，本發明並不限於此。速度計算器22、52及72可針對(例如)每25個資料點計算以50 Hz之一取樣頻率偵測之加速度αz 及俯仰率ωy 的平均值且可根據加速度αz 及俯仰率ωy 之平均值來計算速度V。
在此情形下，速度計算器22、52及72可針對(例如)每25個資料點計算以50 Hz之一取樣頻率偵測之加速度αz 及俯仰率ωy 的平均值，藉此每秒計算速度V兩次。因此，可減小控制器11、51及71之因速度計算而引起之一處理負載。
在上述實施例中，高通濾波器32對已由三軸加速度感測器4及Y軸陀螺儀感測器5偵測之加速度資料AD及俯仰率資料PD執行高通濾波。然而，本發明並不限於此。PND 1、50及70可不對已由三軸加速度感測器4及Y軸陀螺儀感測器5偵測之加速度資料AD及俯仰率資料PD執行高通濾波。
在上述實施例中，高通濾波器32及低通濾波器33對已由三軸加速度感測器4及Y軸陀螺儀感測器5偵測之加速度資料AD及俯仰率資料PD執行高通濾波及低通濾波。然而，本發明並不限於此。除高通濾波及低通濾波以外，PND 1、50及70可對加速度資料AD及俯仰率資料PD執行移動平均值濾波。PND 1、50及70可對加速度資料AD及俯仰率資料PD執行係高通濾波、低通濾波及移動平均值濾波之一適當組合的濾波。
在上述實施例中，PND 1、50及70在PND 1、50及70被供應電力時執行導航。然而，本發明並不限於此。當按下一電源按鈕(未顯示)且使PND 1、50及70關閉電源時，PND 1、50及70可將按下電源按鈕時之當前位置、高度等儲存於記憶體12中。當再次按下該電源按鈕且使PND 1、50及70接通電源時，PND 1、50及70可自記憶體12讀取當前位置、高度等且可根據計算當前位置之過程基於當前位置、高度等執行導航。
在上述實施例中，PND 1、50及70在PND 1、50及70係支撐於托架3(其放置於車輛之儀錶盤上)上時計算速度V。然而，本發明並不限於此。當偵測到PND 1、50及70已以機械方式或電方式自托架3去連接時，可將速度V設定為0或維持在前一速度Vn-1 處。
在上述實施例中，PND 1、50及70係用於一橫向位置中。然而，本發明並不限於此。如圖52中所圖解說明，PND 1、50及70可用於一縱向位置中。在此位置中，PND 1、50及70可藉助Y軸陀螺儀感測器5偵測圍繞Z軸之偏航率ωz 並藉助Z軸陀螺儀感測器6偵測圍繞Y軸之俯仰率ωy 。
在上述實施例中，三軸加速度感測器4、Y軸陀螺儀感測器5、Z軸陀螺儀感測器6及大氣壓力感測器7係設置於PND 1、50及70內部。然而，本發明並不限於此。三軸加速度感測器4、Y軸陀螺儀感測器5、Z軸陀螺儀感測器6及大氣壓力感測器7可設置於PND 1、50及70外部。
PND 1、50及70可包含一調整機制，其設置於其該情形之一側上以使得一使用者可調整三軸加速度感測器4、Y軸陀螺儀感測器5、Z軸陀螺儀感測器6及大氣壓力感測器7之附接角度。
在此情形下，PND 1、50及70允許一使用者調整該調整機制以使得(例如)甚至在顯示器2並不大致垂直於車輛之行進方向時Y軸陀螺儀感測器5之旋轉軸亦沿相對於車輛之垂直方向對準。
在上述實施例中，若對應於俯仰率資料PD2之俯仰率ωy 低於一預定臨限值且若對應於加速度資料AD2之加速度αz 及對應於俯仰率資料PD2之俯仰率ωy 高於預定臨限值，則確定速度V為過高。然而，本發明並不限於此。控制器11、51及71可確定，若由速度計算區段34計算之速度V高於前一速度Vn-1 一預定值，則速度V過高。
在此情形下，平滑器/雜訊濾波器35可在由速度計算區段34計算之速度V高於前一速度Vn-1 一預定值時且在前一速度係處於低於(例如)10 km/h之一低速時將速度V設定為0。平滑器/雜訊濾波器35可在由速度計算區段34計算之速度V高於前一速度Vn-1 一預定值且前一速度等於或高於(例如)10 km/h時將速度V設定為前一速度Vn-1 。
在上述實施例中，PND 1、50及70可放置於係一汽車之車輛上。然而，本發明並不限於此。PND 1、50及70可放置於(例如)在水域上移動之一船上。
在上述實施例中，PND 1、50及70之控制器11、51及71根據儲存於記憶體12中之應用程式分別執行常式RT1、RT2及RT3之過程。然而，本發明並不限於此。PND 1、50及70之控制器11、51及71可根據自儲存媒體安裝、自網際網路下載或藉由使用其他方法安裝之應用程式執行該等過程。
在第二實施例中，作為一速度計算裝置，PND 50包含充當一垂直加速度偵測器之三軸加速度感測器4、充當一水平角速度偵測器之Y軸陀螺儀感測器5、充當一速度計算器之速度計算器52及充當一速度校正器之速度校正器63。
本發明並不限於此。速度計算裝置可包含具有不同結構之一垂直加速度偵測器、一水平角速度偵測器、一速度計算器及一速度校正器。
本申請案含有與以全文引用方式併入本文中之於2009年9月14日在日本專利局申請之日本優先權專利申請案JP 2009-211997中所揭示之標的物相關之標的物。
熟習此項技術者應理解，可視設計需求及其他因素而作出各種修改、組合、子組合及變更，只要其在隨附申請專利範圍及其等效範圍之範疇內。
1,50,70．．．個人導航裝置
2．．．顯示器
3．．．托架
3A．．．吸盤
3B．．．本體
3C．．．支撐點
3D．．．PND支撐件
4．．．三軸加速度感測器
5．．．Y軸陀螺儀感測器
6．．．Z軸陀螺儀感測器
7．．．大氣壓力感測器
11．．．控制器
12．．．記憶體
21．．．GPS處理器
22,52．．．速度計算器
23．．．角度計算器
24．．．高度計算器
25．．．位置計算器
26．．．導航器
31．．．資料獲取器
32．．．高通濾波器
33．．．低通濾波器
34．．．速度計算區段
35．．．平滑器/雜訊濾波器
36．．．速度輸出區段
51．．．控制器
52．．．速度計算器
61．．．因數計算器
63．．．速度校正器
71．．．控制器
72．．．速度計算器
81．．．量測誤差計算器
82．．．常數計算器
83．．．速度校正器
圖1A係圖解說明在一凹道路表面上行進之一車輛之一圖式，且圖1B係圖解說明在一凸道路表面上行進之車輛之一圖式；
圖2係圖解說明沿一曲線行進之一車輛之一圖式；
圖3係圖解說明使用一速度及一角度計算當前位置之一方法的一圖式；
圖4係圖解說明一PND之總體結構之一圖式；
圖5係圖解說明與PND相關聯之坐標系之定義之一圖式；
圖6係圖解說明包含於PND中之感測器之一圖式；
圖7係圖解說明PND之電路結構之一方塊圖；
圖8係圖解說明一速度計算器之結構之一方塊圖；
圖9係圖解說明一高度與一角度之間的關係之曲線圖；
圖10A及10B係圖解說明當一車輛以一低速行進時一道路表面之角度的曲線圖；
圖11A及11B係圖解說明當一車輛以一高速行進時一道路表面之角度的曲線圖；
圖12係圖解說明當一車輛以一極低速度行進時一道路表面之角度的一曲線圖；
圖13係圖解說明因一托架而引起之一振動的一圖式。
圖14係圖解說明經高通濾波之後的一總加速度及一總角速度之一曲線圖；
圖15A至15H係圖解說明已針對每4096個資料點進行傅立葉變換之總角速度的曲線圖；
圖16A至16H係圖解說明已針對每4096個資料點進行傅立葉變換之總加速度的曲線圖；
圖17A至17D係圖解說明對總加速度執行之低通濾波之一比較的曲線圖；
圖18A至18D係圖解說明對總角速度執行之低通濾波之一比較的曲線圖；
圖19係圖解說明當車輛以一低速行進時一前加速度與一後加速度之間的關係之一曲線圖；
圖20A及20B係圖解說明當車輛以一中間速度及以一高速行進時前加速度與後加速度之間的關係之曲線圖；
圖21A至21F係圖解說明當將PND放置於三種不同安裝位置處時對加速度、俯仰率及速度之一模擬結果的曲線圖；
圖22係圖解說明最大值與最小值之間的關係之一曲線圖；
圖23係圖解說明速度與資料點之數目之間的關係之一曲線圖；
圖24A及24B係圖解說明針對具有不同長度之弧之加速度及俯仰率的圖式；
圖25係圖解說明使用速度計算來計算當前位置之一過程的一流程圖；
圖26A及26B係圖解說明加速度、角速度及速度之量測結果之實例的曲線圖；
圖27A及27B係圖解說明量測結果與參考值之間的一第一比較之曲線圖；
圖28A及28B係圖解說明量測結果與參考值之間的一第二比較之曲線圖；
圖29A及29B係圖解說明量測結果與參考值之間的一第三比較之曲線圖；
圖30A及30B係圖解說明量測結果與參考值之間的一第四比較之曲線圖；
圖31A及31B係圖解說明量測結果與參考值之間的一第五比較之曲線圖；
圖32A至32C係圖解說明當車輛沿一曲線行進時量測結果與參考值之間的一第一比較之曲線圖；
圖33A至33C係圖解說明當車輛沿一曲線行進時量測結果與參考值之間的一第二比較之曲線圖；
圖34A至34C係圖解說明當車輛沿一曲線行進時量測結果與參考值之間的一第三比較之曲線圖；
圖35A及35B係圖解說明一地圖上之一路線與車輛之一行進路徑之間的一比較之曲線圖；
圖36係圖解說明藉助放置於一輕型汽車上之一PND所量測之速度及距離與基於GPS信號所計算之速度及距離之間的一比較之一曲線圖；
圖37係圖解說明藉助放置於一小型貨車上之一PND所量測之速度及距離與基於GPS信號所計算之速度及距離之間的一比較之一曲線圖；
圖38係圖解說明根據一第二實施例之一PND之電路結構的一方塊圖；
圖39係GPS速度與速度比之間的一第一關係之一曲線圖；
圖40係圖解說明根據一第二實施例之一速度計算器之結構的一方塊圖；
圖41係GPS速度與速度比之間的一第二關係之一曲線圖；
圖42係圖解說明根據第二實施例之一速度校正過程之一流程圖；
圖43係圖解說明根據一第三實施例之一PND之電路結構的一方塊圖；
圖44A及44B係圖解說明弧、速度與角速度之間的關係之圖式；
圖45係圖解說明當改變一常數時速度與速度比之間的關係之一圖式；
圖46係圖解說明GPS速度與速度比之間的一第三關係之一曲線圖；
圖47A及47B係圖解說明曲率半徑之改變的圖式；
圖48係圖解說明速度之一改變的一圖式；
圖49A及49B係圖解說明曲率半徑及速度之改變的圖式；
圖50係圖解說明根據一第三實施例之一速度計算器之結構的一方塊圖；
圖51係圖解說明根據第三實施例之一速度校正過程之一流程圖；且
圖52係圖解說明根據另一實施例使用PND之方式之一實例的一圖式。
(無元件符號說明)

Claims (10)

  1. 一種速度計算裝置，其包括：一垂直加速度偵測器，其安裝於在一預定行進表面上行進之一移動體上，該垂直加速度偵測器偵測因該行進表面之一起伏而產生之沿一垂直方向之一加速度；一水平角速度偵測器，其安裝於該移動體上，該水平角速度偵測器偵測圍繞垂直於該移動體之一行進方向的一水平軸之一角速度，該角速度係因該行進表面之該起伏而產生；一速度計算器，其基於沿該垂直方向之該加速度及圍繞該水平軸之該角速度來計算該移動體之沿該移動體之該行進方向之一速度；及一速度校正器，其根據該速度校正該速度。
  2. 如請求項1之速度計算裝置，其中該速度校正器根據該速度所屬於之一速度區來校正該速度，該速度區係藉由將該速度劃分成複數個速度範圍而獲得之複數個速度區中之一個速度區。
  3. 如請求項2之速度計算裝置，其中該速度校正器使用對應於該等速度區中之每一者之一校正因數來校正該速度。
  4. 如請求項3之速度計算裝置，其進一步包括：一速度偵測器，其偵測該移動體之沿該移動體之該行進方向之該速度並將該速度設定為一參考速度；及一校正因數更新器，其在該參考速度可偵測時基於該參考速度及該速度來更新用於該等速度區中之每一者之該校正因數，其中，當該參考速度不可偵測時，該速度校正器使用由該校正因數更新器更新之該校正因數來校正該速度。
  5. 如請求項1之速度計算裝置，其中該速度校正器藉由將該速度輸入至具有該速度作為一變量且具有一預定常數的一函數來校正該速度。
  6. 如請求項5之速度計算裝置，其進一步包括：一速度偵測器，其偵測該移動體之沿該移動體之該行進方向之該速度並將該速度設定為一參考速度；及一常數更新器，其在該參考速度可偵測時基於該參考速度及該速度來更新該常數，其中，當該參考速度不可偵測時，該速度校正器藉由將該速度輸入至具有由該常數更新器更新之該常數的該函數來校正該速度。
  7. 如請求項5之速度計算裝置，其進一步包括：一速度偵測器，其偵測該移動體之沿該移動體之該行進方向之該速度並將該速度設定為一參考速度，其中該速度計算器提取一預定週期中沿該垂直方向之該加速度之一最大值及一最小值分別作為一最大加速度及一最小加速度，提取該預定週期中圍繞該水平軸之該角速度之一最大值及一最小值分別作為一最大角速度及一最小角速度，並藉由將該最大加速度與該最小加速度之間的一差除以該最大角速度與該最小角速度之間的一差來計算該速度，且其中該函數係藉由用包含用於計算該速度之一方程式中之該行進表面之該起伏之曲率半徑及該參考速度的變量代替該最大加速度、該最小加速度、該最大角速度及該最小角速度並藉由關於該參考速度求解該方程式來獲得。
  8. 如請求項1之速度計算裝置，其中該速度計算器提取一預定週期中沿該垂直方向之該加速度之一最大值及一最小值分別作為一最大加速度及一最小加速度，提取該預定週期中圍繞該水平軸之該角速度之一最大值及一最小值分別作為一最大角速度及一最小角速度，並藉由將該最大加速度與該最小加速度之間的一差除以該最大角速度與該最小角速度之間的一差來計算該速度，且其中該速度校正器至少在該最大加速度與該最小加速度具有相同符號或在該最大角速度與該最小角速度具有相同符號時將該速度二等分。
  9. 一種計算一速度之方法，該方法包括以下步驟：偵測因一預定行進表面之一起伏而在於該行進表面上行進之一移動體中產生之沿一垂直方向之一加速度；偵測圍繞垂直於該移動體之一行進方向的一水平軸之一角速度，該角速度係因該行進表面之該起伏而產生；基於沿該垂直方向之該加速度及圍繞該水平軸之該角速度計算該移動體之沿該移動體之該行進方向之一速度；及根據該速度校正該速度。
  10. 一種導航裝置，其包括：一垂直加速度偵測器，其安裝於在一預定行進表面上行進之一移動體上，該垂直加速度偵測器偵測因該行進表面之一起伏而產生之沿一垂直方向之一加速度；一水平角速度偵測器，其安裝於該移動體上，該水平角速度偵測器偵測圍繞垂直於該移動體之一行進方向的一水平軸之一角速度，該角速度係因該行進表面之該起伏而產生；一速度計算器，其基於沿該垂直方向之該加速度及圍繞該水平軸之該角速度計算該移動體之沿該移動體之該行進方向之一速度；一速度校正器，其根據該速度校正該速度；一垂直角速度偵測器，其計算圍繞垂直於該行進方向之一垂直軸的一角速度；一角度計算器，其基於圍繞該垂直軸之該角速度來計算該移動體已旋轉經過之一角度；及一位置計算器，其基於由該速度計算器計算之沿該行進速度方向之該速度及由該角度計算器計算之該角度來計算該移動體之一位置。
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