TWI557418B - 用於gnss使能設備之通用混合導航資訊計算方法及系統 - Google Patents

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Description

用於GNSS使能設備之通用混合導航資訊計算方法及系統
本發明涉及全球導航衛星系統(GNSS)的信號處理。更具體地，本發明涉及計算GNSS使能設備的通用混合導航資訊的方法及系統。
作為移動通信網路提供的新型增值服務，定位服務(location-based services，簡稱為LBS)正在崛起。定位服務是為了支援各種定位應用(例如，美國911緊急通報系統(E-911)(enhanced 911)、基於位置的電話查詢專線411(location-based 411)、定位資訊和/或定位找友服務(friend finding service))而使用用戶位置資訊的移動業務。
可以採用不同方式確定移動設備的位置，例如使用基於網路的技術、使用基於終端的技術和/或混合技術(以前技術的結合)。為支援LBS應用，許多定位技術，例如到達時間(TOA)、觀測到達時差(OTDOA)、增強時差檢測定位技術(E-OTD)以及全球導航衛星系統(GNSS)(例如GPS、GLONASS、伽利略衛星導航系統和/或輔助GNSS(A-GNSS))適用於估計移動設備的位置(經度和緯度)並將該位置轉換為有意義的X、Y座標。A-GNSS技術將衛星定位和通信網路(例如移動網路)相結合，從而達到允許定位服務的廣泛部署的性能水準。
比較本發明後續將要結合附圖介紹的系統，傳統技術的其他局限性和 弊端對於本領域的技術人員來說是顯而易見的。
如在申請專利範圍中更完整闡述，如至少一幅附圖所闡述和/或關於至少一幅附圖所描述，提供一種為GNSS使能設備(GNSS enabled device)計算通用混合導航資訊的系統和/或方法。
根據本發明的一個方面，提供一種處理信號的方法，所述方法包括：在用於處理多個感測器的全球導航衛星系統(GNSS)使能設備中：收集GNSS測量資料和導航相關的非-GNSS感測器資料；格式化所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料，使其與所述收集的GNSS測量資料的格式一致；以及利用所述收集的GNSS測量資料和所述格式化的非-GNSS感測器資料、通過單個功能模組(single function)計算所述GNSS使能設備的導航資訊。
優選地，所述多個感測器包括蜂窩式無線收發裝置(radio)、無線LAN(WiFi)無線收發裝置、藍牙無線收發裝置、FM無線收發裝置、磁性感測器、運動感測器、速率陀螺儀、壓力感測器、圖像感測器和/或聲納感測器中的至少兩個。
優選地，所述方法還包括估計所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中的測量誤差。
優選地，所述方法還包括基於所估計的測量誤差、確定所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料的測量精度。
優選地，所述方法還包括基於所述確定的測量精度、從所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中移除錯誤測量資料。
優選地，所述方法還包括基於所述確定的測量精度、選擇性地採用所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料。
優選地，所述方法還包括為所述採用的導航相關的非-GNSS感測器資料加上時間標記(time tagging)。
優選地，所述方法還包括將所述收集的GNSS測量資料與所述加上時間標記的導航相關的非-GNSS感測器資料相結合，以通過所述單個功能模組計算所述GNSS使能設備的所述導航資訊。
優選地，所述方法還包括基於所述GNSS使能設備的所述計算得到的導航資訊、校正所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料。
優選地，所述方法還包括基於所述GNSS使能設備的所述計算得到的導航資訊、校正所述多個感測器中的一個或多個。
根據本發明的一個方面，提供處理信號的系統，所述系統包括：在用於處理多個感測器的全球導航衛星系統(GNSS)使能設備中使用的一個或多個電路，所述一個或多個電路用於：收集GNSS測量資料和導航相關的非-GNSS感測器資料；格式化所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料，使其與所述收集的GNSS測量資料的格式一致；以及利用所述收集的GNSS測量資料和所述格式化的非-GNSS感測器資料、通過單個功能模組(single function)計算所述GNSS使能設備的導航資訊。
優選地，所述多個感測器包括蜂窩式無線收發裝置、無線LAN(WiFi)無線收發裝置、藍牙無線收發裝置、FM無線收發裝置、磁性感測器、運動感測器、速率陀螺儀、壓力感測器、圖像感測器和/或聲納感測器中的至少兩個。
優選地，所述一個或多個電路用於估計所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中的測量誤差。
優選地，所述一個或多個電路用於基於所估計的測量誤差、確定所述 收集的導航相關的非-GNSS感測器資料的測量精度。
優選地，所述一個或多個電路用於基於所述確定的測量精度、從所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中移除錯誤測量資料。
優選地，所述一個或多個電路用於基於所述確定的測量精度、選擇性地採用所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料。
優選地，所述一個或多個電路用於為所述採用的導航相關的非-GNSS感測器資料加上時間標記。
優選地，所述一個或多個電路用於將所述收集的GNSS測量資料與所述時間標記的導航相關的非-GNSS感測器資料相結合、以通過所述單個功能模組計算所述GNSS使能設備的所述導航資訊。
優選地，所述一個或多個電路用於基於所述GNSS使能設備的所述計算得到的導航資訊、校正所述收集的導航相關的非-GNSS感測器資料。
優選地，所述一個或多個電路用於基於所述GNSS使能設備的所述計算得到的導航資訊、校正所述多個感測器中的一個或多個。
本發明的各種優點、各個方面和創新特徵，以及其中所示例的實施例的細節，將在以下的描述和附圖中進行詳細介紹。
100‧‧‧通信系統
112-116‧‧‧全球導航衛星系統(GNSS)使能設備
120‧‧‧GNSS衛星
122-126‧‧‧GNSS衛星
132-136‧‧‧傳感器
140‧‧‧傳感器靶標
200‧‧‧GNSS使能設備
210‧‧‧GNSS無線收發裝置
222a-222c‧‧‧傳感器
230‧‧‧主機中央處理器(CPU)
232‧‧‧GNSS應用
240‧‧‧存儲器
300‧‧‧主機CPU
310‧‧‧主機內核模塊
312-316‧‧‧傳感器驅動
320‧‧‧用戶應用模塊
322‧‧‧一致性驅動器
324‧‧‧測量誤差估值器
326‧‧‧GNSS應用或功能
圖1是根據本發明實施例的、利用混合的導航相關的非-GNSS感測器資料計算GNSS使能設備的通用混合導航資訊的示例性通信系統的示意圖；圖2是根據本發明實施例的、用於合併混合的導航相關的非-GNSS感測器資料從而計算GNSS使能設備的通用混合導航資訊的示例性GNSS使能設備的示意圖；圖3是根據本發明實施例的、利用混合的導航相關的非-GNSS感測器資料計算GNSS使能設備的通用混合導航資訊的GNSS使能設備的示例性主機 CPU結構的示意圖；圖4是根據本發明實施例的、GNSS使能設備所執行的合併混合的導航相關的非-GNSS感測器資料以適於GNSS應用的示例性步驟的流程圖；圖5是根據本發明實施例的、GNSS使能設備利用GNSS使能設備的通用混合導航資訊所執行的校正收集的非-GNSS感測器資料的示例性步驟的流程圖。
本發明涉及計算GNSS使能設備的通用混合導航資訊的方法和系統。在本發明的各個實施例中，用於處理多個感測器的全球導航衛星系統(GNSS)使能設備可根據接收的GNSS信號獲得GNSS測量資料。可收集GNSS測量資料從而計算GNSS使能設備的導航資訊，例如位置、速度和/或時間。GNSS使能設備還可接收導航相關的非-GNSS感測器資料，所述導航相關的非-GNSS感測器資料被稱為非-GNSS測量資料，其是根據來自多個感測器中的至少兩個的非-GNSS信號而獲得的或檢測到的。可使收集的導航相關的非-GNSS感測器資料自動地格式化為與GNSS測量資料的格式相同或一致的資料格式。可將格式化的導航相關的非-GNSS感測器資料與GNSS測量資料相結合、從而通過單個功能模組(例如單個GNSS應用)計算導航資訊，而不管感測器配置或類型。可能以各種方式配置感測器，例如蜂窩式無線收發裝置、WiFi無線收發裝置的無線LAN(WLAN)、運動感測器和/或光感測器。GNSS使能設備可估計收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中的測量誤差、從而量化或確定相應的測量精度。可以放棄所收集的低測量精度(較大測量誤差)的導航相關的非-GNSS感測器資料，從而從收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中移除錯誤測量資料。可採用所收集的高測量精度(較小測量誤差)的導航相關的非-GNSS感測器資料，從而通過單一GNSS應用為 GNSS使能設備計算導航資訊。可在所採用的導航相關的非-GNSS感測器資料加上時間標記並將其與GNSS測量資料結合，從而計算GNSS使能設備的導航資訊。在適當的時候，可利用產生的、計算得到的導航資訊來校正收集的非-GNSS感測器資料和相應的感測器。
圖1是根據本發明實施例的、利用混合的導航相關的非-GNSS感測器資料計算GNSS使能設備的通用混合導航資訊的示例性通信系統的示意圖。參考圖1，示出了通信系統100。通信系統100包括GNSS使能設備112-116、GNSS衛星120、感測器132-136以及多個感測器靶標(sensor target)140。
GNSS使能設備(例如GNSS使能設備112)可與一個或多個感測器(例如感測器132-136)通信連接。GNSS使能設備112可包括合適的邏輯、電路、介面和/或代碼，其用於同時接收來自視野內的GNSS衛星(例如，GNSS衛星120)的GNSS衛星廣播信號、和通過感測器132-136收集的來自多個感測器靶標140的感測器資料。收集的感測器資料還可稱為非-GNSS測量資料或非-GNSS感測器資料，其是通過感測器132-136在適當的非-GNSS信號上獲得的或檢測到的。GNSS使能設備112可用於根據接收的GNSS信號獲得各種GNSS測量資料(例如偽距和/或載波相位)。可收集並存儲GNSS測量資料、從而計算GNSS使能設備112的導航資訊(例如，GNSS位置、速度和/或時間(PVT))。例如，GNSS使能設備112可利用存儲的用於導航資訊計算的GNSS測量資料、可操作地運行或執行單個功能模組(例如GNSS應用)。GNSS應用可包括軟體庫(可執行的)和/或代碼，對於依照GNSS測量資料的資料格式讀取的給定輸入，所述軟體庫和/或代碼可執行或運行。GNSS應用可提供或輸出GNSS使能設備112的導航資訊。
在本發明的示例性實施例中，GNSS使能設備112可利用相同的GNSS應用來合併或處理用於導航資訊計算的混合的導航相關的非-GNSS感測器資 料。GNSS應用可在沒有提前知道混合的導航相關的非-GNSS感測器資料可能起源的源頭的情況下、用於計算或確定GNSS使能設備112的導航資訊。可通過以各種方式配置的一個或多個感測器132-136收集導航相關的非-GNSS感測器資料。感測器132-136可包括合適的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於收集來自多個感測器靶標140的資料。感測器132-136可配置為例如蜂窩式無線收發裝置(radio)、無線LAN(WiFi)無線收發裝置、藍牙無線收發裝置、FM無線收發裝置、加速計、磁性羅盤、速率陀螺儀(rate gyro)、地形模型查閱表、高度計、攝像機和/或運動感測器。感測器靶標140可包括可由感測器132-136檢測的室外和/或室內物體、空間和/或其他東西。例如，感測器靶標可以是室內接入點、蜂窩基站、WiMAX基站、FM發射台、TV發射台、藍牙耳機、地圖、火車站、公車站、機場、光、聲音和/或可發送或指示相關導航資訊的設備。
在本發明的示例性實施例中，GNSS使能設備112可使收集的導航相關的非-GNSS感測器資料自動格式化或映射、以符合或適合GNSS應用所支援的資料格式(例如GNSS測量資料格式)。例如，在某些情況下，收集的導航相關的非-GNSS感測器資料可包含WiFi測量資料。GNSS使能設備112可將WiFi測量資料轉換為依照GNSS測量資料格式的位置資料、速度資料和/或時間資料。在這一點上，GNSS使能設備112可將GNSS應用的使用從底層的感測器軟體介面或基礎設施隔離或分離開。現在，格式化的、GNSS測量資料格式的導航相關的非-GNSS感測器資料可成為GNSS應用的輸入。GNSS使能設備112可不管相應的感測器配置或類型，通過(over)GNSS測量資料和/或非-GNSS感測器資料(例如收集的混合的導航相關的非-GNSS感測器資料)維持用於導航資訊計算的相同GNSS應用。因此，來自GNSS應用的、計算得到的導航資訊可稱為GNSS使能設備112的通用混合導航資訊。
在本發明的示例性實施例中，GNSS使能設備112可根據收集的導航相關的非-GNSS感測器資料量化測量精度。在這一點上，GNSS使能設備112可確定或估計收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中的測量誤差(例如均方根誤差(RMSE))。GNSS使能設備112可基於相應的測量誤差估計、確定收集的導航相關的非-GNSS感測器資料對導航資訊計算而言是否是好的或精確的。例如，收集的、具有大測量誤差的導航相關的非-GNSS感測器資料沒有收集的、具有較小測量誤差的導航相關的非-GNSS感測器資料精確。在這一點上，可放棄所收集的低測量精度的導航相關的非-GNSS感測器資料，從而從收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中移除錯誤測量資料。可採用所收集的高測量精度的導航相關的非-GNSS感測器資料來用於導航資訊計算。在這一點上，GNSS使能設備112可在所採用的導航相關的非-GNSS感測器資料上加上時間標記或時間戳。產生的加上時間標記或時間戳的導航相關的非-GNSS感測器資料可成為用於導航資訊計算的GNSS應用的輸入。在這一點上，GNSS應用可將加上時間標記的導航相關的非-GNSS感測器資料與GNSS測量資料結合起來、以計算GNSS使能設備112的通用混合導航資訊。
在本發明的示例性實施例中，GNSS使能設備112可利用GNSS應用所提供的通用混合導航資訊來校正收集的導航相關的非-GNSS感測器資料和/或相應的感測器。在這一點上，GNSS使能設備112可評估通用混合導航資訊的測量精度，從而確定是否採用或利用來自GNSS應用的導航資訊輸出進行感測器校正。具有高測量精度的通用混合導航資訊可用於校正收集的導航相關的非-GNSS感測器資料和/或相應的感測器。例如，在某些情況下，GNSS使能設備112可包括用作步進計數器(step counter)的加速計(感測器)。加速計所使用的步長初始可能是未知的。當GNSS使能設備112在室外且具有清晰 的空中視野時，GNSS使能設備112中來自GNSS應用的速度輸出可具有較小的測量誤差。然後，GNSS使能設備112可利用來自GNSS應用的速度輸出來校正加速計的步長。在GNSS使能設備112在室內且不具有清晰的空中視野的情況下，來自GNSS應用的速度輸出可具有大測量誤差。GNSS使能設備112可停止使用來自GNSS應用的速度輸出來校正加速計的步長。
GNSS衛星(例如GNSS衛星122)可包括合適的邏輯、電路、介面和/或代碼，其用於向地球上的各種GNSS接收器提供衛星導航資訊。GNSS衛星122可用於週期性地廣播它自身的星曆。例如，在GNSS衛星122是GPS衛星的情況下，GNSS衛星122可每30秒廣播一次GPS星曆，發射一次完整星曆總共花費18秒。廣播星曆可用於計算GNSS接收器(例如GNSS使能設備112)的導航資訊，例如，位置、速度和時鐘資訊。GNSS衛星122可用于更新星曆，例如每兩小時更新一次。廣播星曆在從廣播時間開始至將來的比如2至4小時的有限時間段內有效。
在示例性運行中，GNSS使能的移動設備(例如GNSS使能的移動設備112)可用於同時接收來自GNSS衛星120的GNSS衛星信號、以及通過感測器132-136收集的非-GNSS感測器資料。GNSS使能的移動設備112可根據接收的GNSS信號獲得GNSS測量資料。產生的GNSS測量資料可成為用於導航資訊計算的GNSS應用的輸入。GNSS應用可計算或輸出GNSS使能的移動設備112的導航資訊(例如位置、速度和/或時間(PVT))。在本發明的各個示例性實施例中，GNSS使能的移動設備112可通過感測器132-136追蹤和收集導航相關的非-GNSS感測器資料。可將收集的導航相關的非-GNSS感測器資料自動轉換為或格式化為與GNSS測量資料格式相配的格式。可確定或估計收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中的測量誤差(例如RMSE)，從而量化或確定相應的測量精度。GNSS使能的移動設備112可基於相應的測量精度、 確定收集的導航相關的非-GNSS感測器資料對導航資訊計算而言是可接受的或拒絕的。例如，可放棄收集的、具有低測量精度的導航相關的非-GNSS感測器資料，從而從導航資訊計算中移除測量誤差。可在收集的、具有高測量精度的導航相關的非-GNSS感測器資料中加上時間標記或時間戳。產生的帶有時間標記或時間戳的導航相關的非-GNSS感測器資料可成為用於導航資訊計算的GNSS應用的輸入。在這一點上，GNSS應用可採用非-GNSS測量資料(例如帶有時間標記的導航相關的非-GNSS感測器資料)用於通過相同的GNSS應用的導航資訊計算，而不管非-GNSS測量資料來自哪里。GNSS應用可將GNSS測量資料與非-GNSS測量資料(例如導航相關的非-GNSS感測器資料)相結合，從而增強或改進導航資訊計算的精度。在適當的時候，產生的、來自GNSS應用的導航資訊輸出可用於校正收集的非-GNSS感測器資料和/或感測器。例如，GNSS使能設備112可包括用作探向器的磁性羅盤(感測器)。在某些情況下，磁性羅盤存在偏差，來自GNSS應用的導航資訊可包括航向(heading)，所述航向是GNSS使能設備112當前正在移動的方向。在這一點上，使能設備112可利用來自GNSS應用的航向輸出、來校正或補償磁性羅盤的偏差，並因此改進磁性羅盤的航向精度。
圖2是根據本發明實施例的、用於合併混合的導航相關的非-GNSS感測器資料從而計算GNSS使能設備的通用混合導航資訊的示例性GNSS使能設備的示意圖。參考圖2，示出了GNSS使能設備200。GNSS使能設備200包括GNSS無線收發裝置210、多個感測器222a-222c、主機中央處理器230、GNSS應用232和記憶體240。
GNSS無線收發裝置210可包括合適的邏輯、電路、介面和/或代碼，其用於檢測和接收來自多個可視的GNSS衛星(例如GNSS衛星122-126)的GNSS信號。接收的GNSS信號可用於各種GNSS測量，例如相應的廣播GNSS 衛星的偽距和/或載波相位。GNSS無線收發裝置210可向主機CPU 230提供接收的GNSS信號、用於進一步分析。
感測器(例如感測器222a)可包括合適的邏輯、電路、介面和/或代碼，其用於接收或收集來自各種感測器靶標(例如感測器靶標140)的非-GNSS資料。收集的非-GNSS感測器資料可傳送至主機CPU 230、用於進一步分析。可以各種方式配置感測器222a。例如，感測器222a可配置為蜂窩式無線收發裝置、WiMAX無線收發裝置、藍牙無線收發裝置、WLAN無線收發裝置、圖像感測器、光感測器、音頻感測器和/或位置感測器。
主機CPU 230可包括合適的邏輯、電路、介面和/或代碼，其用於根據用途管理和/或操縱相關的設備元件(例如，GNSS無線收發裝置210、感測器222a-222c和/或GNSS應用232)的運行。例如，主機CPU 230可依照省電的需要、用於啟動或使一個或多個相關的設備元件(例如GNSS無線收發裝置210)無效。主機CPU 230可根據接收的GNSS信號執行各種GNSS測量(例如偽距和/或載波相位)。主機CPU 230可向用於GNSS使能設備220的導航資訊計算的GNSS應用232提供GNSS測量資料。
GNSS應用232可包括合適的邏輯、介面和/或代碼，其用於運行或執行代碼(例如軟體庫)，從而提供或輸出GNSS使能設備200的導航資訊。GNSS應用232的輸入可包括GNSS測量資料和非-GNSS測量資料，例如通過各種感測器(例如光感測器和蜂窩無線收發裝置)收集的混合的導航相關的非-GNSS感測器資料。在這一點上，可使收集的導航相關的非-GNSS感測器資料自動格式化為或轉換為GNSS應用232所支援的GNSS測量資料格式。格式化的導航相關的非-GNSS感測器資料不管相應的感測器配置或類型，都可以成為用於導航資訊計算的GNSS應用232的輸入。產生的、來自GNSS應用232的導航資訊輸出可用于支援各種應用(例如定位應用)、和/或校正收集的導 航相關的非-GNSS感測器資料和/或相應的感測器222a-222c。
記憶體240可包括合適的邏輯、電路、介面和/或代碼，其用於存儲可被主機CPU 230和/或其他相關元件單元(例如，GNSS無線收發裝置210和/或感測器222a-222c)使用的資訊(例如可執行指令和資料)。記憶體240可包括RAM、ROM、低延遲非易失性記憶體(例如快閃記憶體)和/或其他合適的電子資料存儲。
在示例性運行中，GNSS使能的移動設備200的主機CPU 230可用於根據GNSS無線收發裝置210接收的GNSS信號獲得GNSS測量資料。可收集GNSS測量資料，從而向GNSS應用232提供輸入，以計算GNSS使能設備200的導航資訊(例如，GNSS位置、速度和/或時間)。主機CPU 230還可接收通過感測器222a-222c收集的導航相關的非-GNSS感測器資料，可以各種方式配置所述感測器，例如攝像機、速率陀螺儀、地形模型查閱表和/或蜂窩式無線收發裝置。在這一點上，收集的導航相關的非-GNSS感測器資料可包括或指示以一種方式或另一方式與相應的感測器靶標相關聯的導航資訊(例如位置、速度和/或時間)。例如，收集的導航相關的非-GNSS感測器資料的信號強度可以指示GNSS使能設備200與相應的感測器靶標(例如WiFi接入點)之間的相對距離。在另一實例中，感測器(例如感測器222a)可配置為蜂窩式無線收發裝置。相應收集的非-GNSS感測器資料的蜂窩多普勒可指示或涉及與相應的感測器靶標(例如蜂窩基站)相關的速度和/或航向資訊。
為了量化或確定測量精度，可評估或估計收集的導航相關的非-GNSS感測器資料的測量誤差(例如RMSE)。在這一點上，GNSS應用232可放棄收集的、具有低測量精度(大測量誤差)的導航相關的非-GNSS感測器資料，從而從導航資訊計算中移除錯誤測量資料。GNSS應用232可採用或合併收集的、具有高測量精度(較小測量誤差)的導航相關的非-GNSS感測器資料、用 於導航資訊計算。可使採用的導航相關的非-GNSS感測器資料格式化為GNSS測量資料格式。在這一點上，可使收集自各種感測器靶標(例如，蜂窩基站、WiFi接入點、藍牙設備、自然地圖(physical map)和/或導航相關的發聲器)的非-GNSS資料自動格式化為用於導航資訊計算的GNSS應用232的輸入。在這一點上，主機CPU 230可通過GNSS測量資料和非-GNSS測量資料(例如格式化的導航相關的非-GNSS感測器資料)運行用於導航資訊計算的同一GNSS應用232、而不管輸入資料起源於哪里。另外，GNSS應用232可將GNSS測量資料和格式化的導航相關的非-GNSS感測器資料相結合，從而計算GNSS使能設備200的導航資訊。產生的計算得到的GNSS使能設備200的導航資訊可用於校正感測器和/或通過相應感測器222a-222c收集的非-GNSS感測器資料。
圖3是根據本發明實施例的、利用混合的導航相關的非-GNSS感測器資料計算GNSS使能設備的通用混合導航資訊的GNSS使能設備的示例性主機CPU結構的示意圖。參考圖3，示出了GNSS使能設備200的主機CPU結構300。主機CPU 300包括主機內核模組310和用戶應用模組320。
主機內核模組310包括合適的邏輯、介面和/或代碼，用於管理和/或控制主機CPU 300的資源。主機內核模組310可包括多個感測器驅動212-216。每個感測器驅動可分配有或關聯於特定感測器。感測器驅動(例如感測器驅動312)可包括合適的邏輯、介面和/或代碼，用於使能感測器(例如感測器222a)與主機CPU 300之間的通信。在這一點上，感測器驅動312可用於接收感測器222a收集的非-GNSS感測器資料。根據感測器配置，接收的非-GNSS感測器資料可起源於各種感測器靶標(例如蜂窩基站、WiFi接入點、藍牙設備和/或自然地圖)。感測器驅動312可向用於導航資訊計算的用戶應用模組320轉發或傳送接收的非-GNSS感測器資料。
用戶應用模組320可包括合適的邏輯、介面和/或代碼，用於控制和管理用戶應用(例如GNSS應用)。用戶應用模組320可包括一致性驅動器(conformance driver)322、測量誤差估值器324和GNSS應用或功能326。
一致性驅動器322可包括合適的邏輯、介面和/或代碼，用於使導航相關的非-GNSS感測器資料轉換為或格式化為與GNSS測量資料的格式相同或者一致的資料格式。一致性驅動器322也可用于接收GNSS應用或功能326所提供的、GNSS使能設備200的導航資訊。在適當的時候，一致性驅動器322可利用接收的導航資訊來校正一個或多個感測器312-316和/或相應的收集的導航相關的非-GNSS感測器資料。
測量誤差估值器324可包括合適的邏輯、介面和/或代碼，用於計算或評估收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中的測量誤差(例如RMSE)、從而量化或確定相應的測量精度。在這一點上，可放棄格式化的、具有低測量精度的導航相關的非-GNSS感測器資料，從而從導航資訊計算中移除錯誤測量資料。測量誤差估值器324可為格式化的、具有高測量精度的導航相關的非-GNSS感測器資料加上時間標記或時間戳。產生的帶有時間標記或時間戳的導航相關的非-GNSS感測器資料可成為GNSS應用或功能326的輸入。
GNSS應用或功能326可包括多個用於計算GNSS使能設備200的導航資訊的全球位置庫(GLL)和/或代碼。在這一點上，同一個GNSS應用或功能326可用於採用用於導航資訊計算的、在各種感測器配置中通過感測器收集的各種非-GNSS感測器資料，而不管感測器類型。在這一點上，GNSS應用或功能326可採用GNSS測量資料和非-GNSS測量資料(例如導航相關的非-GNSS感測器資料)計算GNSS使能設備200的導航資訊。為了改進或增強導航資訊計算的精度，GNSS應用或功能326可將GNSS測量資料與非-GNSS測量資料(例如收集的導航相關的非-GNSS感測器資料)結合起來計算GNSS使 能設備200的導航資訊。在適當的時候，可向一致性驅動器322提供或傳送產生的計算得到的導航資訊，用於校正感測器資料和/或感測器。
在示例性運行中，感測器驅動(例如感測器驅動312)可裝載在主機內核模組310上。裝載的感測器驅動312可接收來自適當感測器靶標的、相關感測器(例如感測器222a)所收集的非-GNSS感測器資料。可向一致性驅動器322傳送收集的非-GNSS感測器資料。一致性驅動器322可自動使收集的非-GNSS感測器資料轉換為或格式化為GNSS測量資料格式。可通過測量誤差估值器324評估或估計收集的非-GNSS感測器資料中的測量誤差。在這一點上，可實現各種度量(例如RMSE)從而量化或確定收集的非-GNSS感測器資料的測量精度。測量誤差估值器324可為格式化的、具有高測量精度的導航相關的非-GNSS感測器資料加上時間標記或時間戳。產生的帶有時間標記的非-GNSS感測器資料可成為GNSS應用或功能326的輸入。在這一點上，GNSS應用可結合GNSS測量資料和非-GNSS測量資料(例如來自測量誤差估值器324的、帶有時間標記的導航相關的非-GNSS感測器資料)，用於導航資訊計算。在這一點上，GNSS應用或功能326可合併非-GNSS測量資料來計算導航資訊，而不管非-GNSS測量資料來自哪里。可向一致性驅動器322提供來自GNSS應用或功能326的導航資訊輸出。在適當的時候，一致性驅動器322可利用來自GNSS應用或功能326的導航資訊、來校正感測器和/或收集的非-GNSS感測器資料。
圖4是根據本發明實施例的、GNSS使能設備所執行的合併混合的導航相關的非-GNSS感測器資料以適於GNSS應用的示例性步驟的流程圖。參考圖4，示例性步驟開始於步驟402，在步驟402中，GNSS使能設備200與GNSS無線收發裝置210以及各種感測器配置的感測器222a-222c通信連接。感測器驅動312-316可裝載在主機內核模組310上，從而使能主機CPU 300和相應的 感測器222a-222c之間的通信。在步驟404，一致性驅動器322可接收來自感測器驅動312-316的導航相關的非-GNSS感測器資料，所述導航相關的非-GNSS感測器資料可由相應的感測器222a-222c從適當的感測器靶標140收集得到。在步驟406，一致性驅動器322可使收集的導航相關的非-GNSS感測器資料自動格式化為或轉換為與GNSS應用或功能326所支援的GNSS測量資料的格式相符合的格式。在步驟408，測量誤差估值器324可用於估計或確定收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中的測量誤差(例如RMSE)。在步驟410，測量誤差估值器324可基於測量誤差估計，確定收集的導航相關的非-GNSS感測器資料對導航資訊計算而言是否是好的或精確的。
在收集的導航相關的非-GNSS感測器資料對導航資訊計算而言夠好的情況下，然後在步驟412，測量誤差估值器324可為相應的格式化的導航相關的非-GNSS感測器資料加上時間標記，並將產生的帶有時間標記的非-GNSS感測器資料登錄至GNSS應用或功能326中。在這一點上，主機CPU 300可給GNSS應用或功能326發信號，為導航資訊計算合併GNSS測量資料與帶有時間標記的導航相關的非-GNSS感測器資料。在步驟414，主機CPU 300可利用輸入資料控制GNSS應用或功能326的運行、來計算GNSS使能設備200的導航資訊(例如GNSS位置、速度和/或時間)。在步驟416，可向一致性驅動器322提供來自GNSS應用或功能326的產生的、計算得到的導航資訊。
在步驟410，在收集的導航相關的非-GNSS感測器資料對導航資訊計算而言不夠好或不夠精確的情況下，然後，在步驟418，放棄收集的導航相關的非-GNSS感測器資料，從而從導航資訊計算中移除錯誤測量資料。示例性步驟可返回至步驟404。
圖5是根據本發明實施例的、GNSS使能設備利用GNSS使能設備的通用 混合導航資訊所執行的校正收集的非-GNSS感測器資料的示例性步驟的流程圖。參考圖5，示例性步驟可開始於步驟502，在步驟502中，GNSS使能設備200與GNSS無線收發裝置210以及各種感測器配置的感測器222a-222c通信連接。GNSS應用或功能326可採用GNSS測量資料和非-GNSS測量資料(例如各種導航相關的非-GNSS感測器資料)，來計算GNSS使能設備200的(通用混合)導航資訊。一致性驅動器322可監控或追蹤來自GNSS應用或功能326的導航資訊輸出，例如位置、速度和時間(PVT)。在步驟504，一致性驅動器322可基於來自GNSS應用或功能326的導航資訊輸出、推斷或估計收集的非-GNSS感測器資料中所期望的導航資訊。在步驟506，一致性驅動器322可比較推斷的導航資訊與收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中表示的實際導航資訊。在步驟508，一致性驅動器322可確定對收集的導航相關的非-GNSS感測器資料而言，推斷的導航資訊是否與實際的導航資訊相符或相配。對收集的導航相關的非-GNSS感測器資料而言，在推斷的導航資訊與實際的導航資訊不相符或不相配的情況下，然後，在步驟510，一致性驅動器322可利用推斷的導航資訊來校正非-GNSS感測器資料和/或相應的感測器。示例性步驟可返回至步驟502。
在步驟508，對收集的導航相關的非-GNSS感測器資料而言，在推斷的導航資訊與實際的導航資訊相符或相配的情況下，然後，示例性步驟可返回至步驟502。
本發明提供計算GNSS使能設備的通用混合導航資訊的方法和系統的各個方面。在本發明的各個示例性實施例中，GNSS使能設備112可通過主機CPU 230管理或處理各種設備元件，例如GNSS無線收發裝置210和多個感測器222a-222c。GNSS使能設備112可根據GNSS無線收發裝置210所接收的GNSS信號獲得各種GNSS測量資料。GNSS測量資料可收集並存儲在記憶體 240中，用於通過單個功能模組(例如GNSS應用或功能326)計算GNSS使能設備112的導航資訊(例如，位置、速度和/或時間)。GNSS使能設備112也可接收來自感測器驅動312-316的導航相關的非-GNSS感測器資料，導航相關的非-GNSS感測器資料由至少兩個感測器222a-222c接收自相應的感測器靶標(例如蜂窩基站、速率陀螺儀和地形模型查閱表)。一致性驅動器322可使收集的導航相關的非-GNSS感測器資料格式化為GNSS測量資料的資料格式。產生的格式化的導航相關的非-GNSS感測器資料可與GNSS測量資料相結合，從而形成或成為單個功能模組，即GNSS應用或功能326的輸入。在這一點上，GNSS應用或功能326可合併收集的導航相關的非-GNSS感測器資料，來計算GNSS使能設備112的導航資訊、而不管感測器配置或類型。例如，感測器(例如感測器222)可配置為蜂窩式無線收發裝置、無線LAN(WLAN)或WiFi無線收發裝置、ZigBee無線收發裝置、藍牙無線收發裝置、FM無線收發裝置、磁性感測器、運動感測器、圖像感測器、聲納感測器、壓力感測器和/或速率陀螺儀。
GNSS使能設備112可通過測量誤差估值器324來估計收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中的測量誤差。各種度量(例如RMSE)可用於測量誤差估計。可基於測量誤差估計量化或確定收集的導航相關的非-GNSS感測器資料的測量精度。可放棄收集的、具有低測量精度(較大測量誤差)的導航相關的非-GNSS感測器資料，從而從收集的導航相關的非-GNSS感測器資料中移除錯誤測量資料。測量誤差估值器324可基於相應確定的測量精度、選擇性地採用格式化的導航相關的非-GNSS感測器資料。測量誤差估值器324可為採用的導航相關的非-GNSS感測器資料加上時間標記或時間戳，從而向GNSS應用或功能326提供產生的帶有時間標記的導航相關的非-GNSS感測器資料。GNSS應用或功能326可結合GNSS測量資料與帶有時間標記的導航 相關的非-GNSS感測器資料，來計算GNSS使能設備112的導航資訊。產生的GNSS使能設備的導航資訊可提供至一致性驅動器322。在這一點上，一致性驅動器322可校正感測器222a-222c收集的感測器資料、來改進導航資訊計算的精度。在適當的時候，一致性驅動器322也可基於計算得到的GNSS使能設備的導航資訊，來校正一個或多個感測器222a-222c。
本發明的其他實施例提供一種機器和/或電腦可讀記憶體和/或介質，其上存儲的機器代碼和/或電腦程式具有至少一個可由機器和/或電腦執行的代碼段，使得機器和/或電腦能夠實現本文所描述的計算GNSS使能設備的通用混合位置的步驟。
本發明可以通過硬體、軟體，或者軟、硬體結合來實現。本發明可以在至少一個電腦系統中以集中方式實現，或者由分佈在幾個互連的電腦系統中的不同部分以分散方式實現。任何可以實現所述方法的電腦系統或其他設備都是可適用的。常用軟硬體的結合可以是安裝有電腦程式的通用電腦系統，通過安裝和執行所述程式控制電腦系統，使其按所述方法運行。
本發明還可以通過電腦程式產品進行實施，所述套裝程式含能夠實現本發明方法的全部特徵，當其安裝到電腦系統中時，通過運行，可以實現本發明的方法。本申請文件中的電腦程式所指的是：可以採用任何程式語言、代碼或符號編寫的一組指令的任何運算式，該指令組使系統具有資訊處理能力，以直接實現特定功能，或在進行下述一個或兩個步驟之後，a)轉換成其他語言、代碼或符號；b)以不同的格式再現，實現特定功能。
本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當理解，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或具體情況，可以對本發明做各種修改，而不脫離本發明的範圍。因此，本發明不局限於所公開的具體實施例，而應當 包括落入本發明申請專利範圍範圍內的全部實施方式。
相關申請的交叉引用
本專利申請要求申請日為2010年10月25日、申請號為No.61/406,433的美國臨時申請的優先權，並參考和引用其全部內容。
圖4為流程圖，無元件符號說明。

Claims (10)

  1. 一種用於全球導航衛星系統(GNSS)使能設備中計算混合導航資訊的方法，其特徵在於，所述方法包括：基於GNSS無線收發裝置接收的GNSS信號，收集GNSS測量資料；基於非-GNSS感測器所接收的非-GNSS信號收集非-GNSS感測器資料；格式化所述收集的非-GNSS感測器資料，使其與所述收集的GNSS測量資料的格式一致；基於所述收集的GNSS測量資料和所述格式化的非GNSS感測器資料，計算所述混合導航資訊；基於所述混合導航資訊估計出期望的非-GNSS感測器資料；以及使用所述混合導航資訊校正所述非-GNSS感測器，以響應於所述期望的非-GNSS感測器資料不相配所述收集的非-GNSS感測器資料的決定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述非-GNSS感測器包括蜂窩式無線收發裝置、無線LAN(WiFi)無線收發裝置、藍牙無線收發裝置、FM無線收發裝置、磁性感測器、運動感測器、速率陀螺儀、壓力感測器、圖像感測器和/或聲納感測器中的至少一個。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述方法包括：估計所述收集的非-GNSS感測器資料中的測量誤差。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，所述方法包括：基於所估計的測量誤差，確定所述收集的非-GNSS感測器資料的測量精度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中，所述方法包括：基於所述確定的測量精度，從所述收集的非-GNSS感測器資料中移除錯誤測量資料。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中，所述方法包括：基於所述確定的測量精度，選擇性地採用所述收集的非-GNSS感測器資料。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，所述方法包括：為所述採用的非-GNSS感測器資料加上時間標記。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，將所述收集的GNSS測量資料與所述加上時間標記的非-GNSS感測器資料相結合，以計算所述混合導航資訊。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中，所述方法包括：基於所述混合導航資訊，校正所述收集的非-GNSS感測器資料。
  10. 一種用於全球導航衛星系統(GNSS)使能設備中計算混合導航資訊的系統，其特徵在於，所述系統包括：處理器，用於收集基於GNSS無線收發裝置接收的GNSS信號所產生的GNSS測量資料和基於非-GNSS感測器接收的非-GNSS信號產生的非-GNSS感測器資料，其中，所述GNSS無線收發裝置連接所述處理器；其中，所述處理器更用於：格式化所述收集的非-GNSS感測器資料，使其與所述收集的GNSS測量資料的格式一致；基於所述收集的GNSS測量資料和所述格式化的非-GNSS感測器資料，計算所述混合導航資訊； 基於所述混合導航資訊估計出期望的非-GNSS感測器資料；以及使用所述混合導航資訊校正所述非-GNSS感測器，以響應於所述期望的非-GNSS感測器資料不相配所述收集的非-GNSS感測器資料的決定。
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