一種定位的方法及裝置製造方法
2023-07-08 03:01:41 1
一種定位的方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種定位的方法及裝置，所述方法包括：獲得移動終端的瞬時加速度測量量；獲得移動終端的瞬時速度；接收GPS信號；獲得定位點軌跡；將接收到的GPS的信號強度與預設的閾值進行比較；當GPS的信號強度大於預設的閾值時，獲得瞬時速度計算調整參數以及位移計算調整參數；對移動終端的瞬時速度、瞬時速度計算調整參數以及位移的計算調整參數進行修正；判斷是否感知到地標信息；如果是，將感知到的地標信息與標準地圖信息進行校驗，對移動終端的定位軌跡進行修正。本發明提供的一種定位的方法及裝置，利用運動傳感器實時計算移動終端狀態，並通過感知行駛過程中的特殊地標，對定位精度進行實時調整，以滿足在城市中實時，精確定位車輛的需求。
【專利說明】一種定位的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及定位【技術領域】，尤其涉及一種定位的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]在過去幾年中，定位技術迅速的發展著，並且已經提出了許多技術來實現高精度定位。在室外的情況下，GPS及其改進的方案是最常見的定位技術，能夠為各種應用提供精確的位置。然而在城市中，存在著GPS信號不穩定，甚至沒有的情況，這將直接導致城市導航的不穩定。例如，在美國伊利諾州芝加哥市中心進行的實驗，對GPS在城市中的定位性能進行了評估。根據實驗結果，觀察到的GPS信號非常弱，一些道路周圍由於高樓的存在，導致GPS信號及其不穩定，甚至完全阻隔，特別是一些複雜的道路結構，如隧道和地下通路。根據實驗採集的數據，芝加哥城市中最大的定位誤差在地面上超過了 100米，而在地下通路則將近400米。
[0003]目前，有的現有技術已經使用運動傳感器用於室內定位、道路檢測、物品跟蹤以及室外定位。這些技術使用加速度傳感器來計算使用者的步行速度，和步長，並且結合行進方位來估計位置。
[0004]然而通過運動傳感器實時的用於室外定位，其難度在於被測物並沒有特定的行為規律，因此難以估計行駛速度和距離。例如，通過運動傳感器對車輛的定位，在車輛的行駛過程中會遇到不可預知的各種路段和複雜路況，因此傳統的通過加速度積分計算行駛實時速度和二次積分計算行進距離將會存在很大誤差。除此之外，由於運動傳感器本身的機械構造，傳感器本身將會包含很大的機械誤差和測量誤差，因此前述的積分方法求得的速度和距離的誤差將會累計。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種定位的方法及裝置，利用智慧型手機集成的運動傳感器，實時計算行車狀態，包括行車速度和行駛距離等，並且通過傳感器靜默感知行駛過程中的特殊地標，例如橋梁，隧道，紅綠燈等對定位精度進行實時調整，同時又通過自動學習的方法動態調整計算參數，從而保證行車狀況的準確性，以滿足在城市中實時，精確定位車輛的需求。所述技術方案如下:
[0006]一種定位的方法，包括:
[0007]實時的獲得移動終端的瞬時加速度測量量；
[0008]根據所述移動終端瞬時加速度測量量獲得所述移動終端的瞬時速度；
[0009]接收GPS信號；
[0010]根據所述GPS信號獲得的初步定位點以及所述移動終端的瞬時速度獲得所述移動終端的定位點軌跡；
[0011]將接收到的GPS的信號強度與預設的閾值進行比較；
[0012]當所述GPS的信號強度大於預設的閾值時，根據任意時間段內所述的GPS信號獲得所述移動終端的瞬時速度估算量，並根據預定時間段內至少三個任意時刻所述移動終端的瞬時速度估算量獲得瞬時速度計算調整參數；
[0013]根據所述GPS信號獲得所述移動終端在任意時間段內的位移估算量，並根據預定時間段內至少兩個不同時間段內所述移動終端的位移估算量、瞬時加速度測量量和瞬時速度估算量獲得所述移動終端的位移計算調整參數； [0014]根據通過GPS信號獲得的所述移動終端瞬時速度估算量和瞬時速度計算調整參數對所述移動終端的瞬時速度以及瞬時速度計算調整參數進行修正，並根據所述移動終端的位移計算調整參數對所述移動終端位移的計算調整參數進行修正；
[0015]判斷是否感知到地標信息；
[0016]如果是，將所述感知到的地標信息與標準地圖信息進行校驗，對所述移動終端的定位軌跡進行修正。
[0017]進一步的，所述實時的獲得移動終端的瞬時加速度測量量包括:
[0018]實時的獲取移動終端的運動參數；
[0019]根據所述移動終端的運動參數獲得所述移動終端的瞬時加速度測量量；
[0020]其中，所述移動終端的運動參數包括所述移動終端的線性加速度、轉動角速度以及所述移動終端在預設的三個相互垂直的方向上相對於地球北極的磁場強度。
[0021]進一步的，所述根據所述移動終端的瞬時加速度測量量獲得所述移動終端的瞬時速度包括:
[0022]根據公式
[0023]Ym+At, =Vm+β.Bni.At' +μ ,
[0024]求得第m+AC時刻的瞬時速度V111Mt,，其中，Vm為第m時刻的瞬時速度，am為所述移動終端在第m時刻的瞬時加速度測量量，At'為第m時刻與第m+Λ t'時刻之間的時間間隔，並且，第O時刻的瞬時速度Vtl=O, β為動態調整參數，μ為噪聲值。
[0025]進一步的，所述瞬時速度計算調整參數包括動態調整參數和噪聲值；
[0026]所述根據預定時間段內至少三個任意時刻所述移動終端的瞬時速度估算量獲得的瞬時速度計算調整參數，包括:
[0027]將預定時間段內至少三個任意時刻所述移動終端的瞬時速度估算量代入公式
[0028]Vi=Vi^Δ?+β ^ai* Δ t+μ i；
[0029]求得的動態調整參數β i和的噪聲值μ i，其中，Vi為在所述預定時間段內第i時刻的瞬時速度估計量，Vi^t為在所述預定時間段內第1-At時刻的瞬時速度估計量，Bi為所述移動終端在第i時刻的的瞬時加速度測量量，At為第i時刻與第1-At時刻之間的時間間隔；
[0030]所述根據預定時間段內至少兩個不同時間段內所述移動終端的位移估算量、瞬時加速度測量量和瞬時速度估算量獲得所述移動終端的位移計算調整參數，包括:
[0031]將預定時間段內至少兩個不同時間段內所述移動終端的位移估算量、瞬時加速度測量量和瞬時速度估算量代入公式
[0032]G(Ati) = A1.ν；_Δ?.Δ? + X2 ?af.Δ?2 +η
[0033]求得位移計算調整參數入1和λ2，其中，G(Ati)為在第i時刻與第1-At時刻之間所述移動終端的位移，Vbt為在所述預定時間段內第1-At時刻的瞬時速度估計量，At為第i時刻與第1-At時刻之間的時間間隔，η為高階小量；
[0034]Ui為所述移動終端在第i時刻的實際的加速度值，由公式
【權利要求】
1.一種定位的方法，其特徵在於，包括: 實時的獲得移動終端的瞬時加速度測量量； 根據所述移動終端瞬時加速度測量量獲得所述移動終端的瞬時速度； 接收GPS信號； 根據所述GPS信號獲得的初步定位點以及所述移動終端的瞬時速度獲得所述移動終端的定位點軌跡； 將接收到的GPS的信號強度與預設的閾值進行比較； 當所述GPS的信號強度大於預設的閾值時，根據任意時間段內所述的GPS信號獲得所述移動終端的瞬時速度估算量，並根據預定時間段內至少三個任意時刻所述移動終端的瞬時速度估算量獲得瞬時速度計算調整參數； 根據所述GPS信號獲得所述移動終端在任意時間段內的位移估算量，並根據預定時間段內至少兩個不同時間段內所述移動終端的位移估算量、瞬時加速度測量量和瞬時速度估算量獲得所述移動終端的位移計算調整參數； 根據通過GPS信號獲得的所述移動終端瞬時速度估算量和瞬時速度計算調整參數對所述移動終端的瞬時速度以及瞬時速度計算調整參數進行修正，並根據所述移動終端的位移計算調整參數對所述移動終端位移的計算調整參數進行修正； 判斷是否感知到地標信息； 如果是，將所述感知到的地標信息與標準地圖信息進行校驗，對所述移動終端的定位軌跡進行修正。`
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述實時的獲得移動終端的瞬時加速度測量量包括: 實時的獲取移動終端的運動參數； 根據所述移動終端的運動參數獲得所述移動終端的瞬時回速度測量量； 其中，所述移動終端的運動參數包括所述移動終端的線性加速度、轉動角速度以及所述移動終端在預設的三個相互垂直的方向上相對於地球北極的磁場強度。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據所述移動終端的瞬時加速度測量量獲得所述移動終端的瞬時速度包括: 根據公式
=V β * am.Δ t; +μ， 求得第m+At'時刻的瞬時速度￥?1+&，其中，Vm為第m時刻的瞬時速度，Ei111為所述移動終端在第m時刻的瞬時加速度測量量，At'為第m時刻與第m+Λ t'時刻之間的時間間隔，並且，第O時刻的瞬時速度Vtl=O, β為動態調整參數，μ為噪聲值。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述瞬時速度計算調整參數包括動態調整參數和噪聲值； 所述根據預定時間段內至少三個任意時刻所述移動終端的瞬時速度估算量獲得的瞬時速度計算調整參數，包括: 將預定時間段內至少三個任意時刻所述移動終端的瞬時速度估算量代入公式 Vi=Vi^t+β i.Bi.At+μ i； 求得的動態調整參數β i和的噪聲值μ i，其中，Vi為在所述預定時間段內第i時刻的瞬時速度估計量，Vi^t為在所述預定時間段內第1-At時刻的瞬時速度估計量，a,為所述移動終端在第i時刻的的瞬時加速度測量量，At為第i時刻與第1-At時刻之間的時間間隔； 所述根據預定時間段內至少兩個不同時間段內所述移動終端的位移估算量、瞬時加速度測量量和瞬時速度估算量獲得所述移動終端的位移計算調整參數，包括: 將預定時間段內至少兩個不同時間段內所述移動終端的位移估算量、瞬時加速度測量量和瞬時速度估算量代入公式
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述判斷是否感知到地標信息，包括:判斷是否感知到位於橋梁隧道的信息，判斷是否感知到遇到交通燈的信息以及判斷是否感知到轉彎的信息； 所述判斷是否感知到橋梁隧道的信息包括判斷是否感知到在重力方向上加速度瞬間減小再增大，如果是，則感知到橋梁隧道； 所述判斷是否感知到交通燈的信息包括判斷是否感知到加速度的大小先減小後增大，如果是，則感知到交通燈； 所述判斷是否感知到轉彎的信息包括判斷是否感知到角速度的大小瞬間增大，如果是，則感知到轉彎； 將所述感知到的地標信息與標準地圖信息進行校驗，對所述移動終端的定位軌跡進行修正，包括: 獲得標準地圖信息； 將所述移動終端的定位點與標準地圖的位置信息相對應，在標準地圖上獲得校驗定位佔.在距離校驗定位點不超過預設距離的區域內查找與所述感知到的地標信息相應的位置點作為標準定位點； 將當前所述移動終端的定位點修正為所述標準定位點。
6.一種定位的裝置，其特徵在於，包括: 瞬時加速度測量模塊，用於實時的獲得移動終端的瞬時加速度測量量； 瞬時速度計算模塊，用於根據所述移動終端瞬時加速度測量量獲得所述移動終端的瞬時速度； 接收模塊，用於接收GPS信號； 定位點軌跡獲得模塊，用於根據所述GPS信號獲得的初步定位點以及所述移動終端的瞬時速度獲得所述移動終端的定位點軌跡； 比較模塊，用於將接收到的GPS的信號強度與預設的閾值進行比較； 速度調整參數獲得模塊，用於在所述GPS的信號強度大於預設的閾值時，根據任意時間段內所述的GPS信號獲得所述移動終端的瞬時速度估算量，並根據預定時間段內至少三個任意時刻所述移動終端的瞬時速度估算量獲得瞬時速度計算調整參數； 位移調整參數獲得模塊，用於根據所述GPS信號獲得所述移動終端在任意時間段內的位移估算量，並根據預定時間段內至少兩個不同時間段內所述移動終端的位移估算量、瞬時加速度測量量和瞬時速度估算量獲得所述移動終端的位移計算調整參數； 參數修正模塊，用於根據通過GPS信號獲得的所述移動終端瞬時速度估算量和瞬時速度計算調整參數對所述移動終端的瞬時速度以及瞬時速度計算調整參數進行修正，並根據所述移動終端的位移計算調整參數對所述移動終端位移的計算調整參數進行修正； 判斷模塊，用於判斷是否感知到地標信息； 定位軌跡修正模塊，用於在感知到地標信息時，將所述感知到的地標信息與標準地圖信息進行校驗，對所述移動終端的定位軌跡進行修正。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述瞬時加速度測量模塊包括: 加速度傳感器，用於獲得所述移動終端的線性加速度； 陀螺儀傳感器，用於獲得所述移動終端的轉動角速度； 磁場傳感器，用於獲得所述移動終端在預設的三個相互垂直的方向上相對於地球北極的磁場強度； 瞬時加速度獲得單元，用於根據所述移動終端在預設的三個相互垂直的方向上相對於地球北極的磁場強度獲得所述移動終端相對於地球空間的相對姿態，並根據所述移動終端相對於地球空間的相對姿態以及所述移動終端的線性加速度和轉動角速度獲得所述移動終端的瞬時加速度測量量。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述瞬時速度計算模塊具體用於: 根據公式
=V β * am.Δ t; +μ， 求得第m+At'時刻的瞬時速度￥?1+&，其中，Vm為第m時刻的瞬時速度，Ei111為所述移動終端在第m時刻的瞬時加速度測量量，At'為第m時刻與第m+Λ t'時刻之間的時間間隔，並且，第O時刻的瞬時速度Vtl=O, β為動態調整參數，μ為噪聲值。
9.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述瞬時速度計算調整參數包括動態調整參數和噪聲值； 所述速度調整參數獲得模塊具體用於: 將預定時間段內至少三個任意時刻所述移動終端的瞬時速度估算量代入公式 Vi=Vi^t+β i.Bi.At+μ i； 求得的動態調整參數β i和的噪聲值μ i，其中，Vi為在所述預定時間段內第i時刻的瞬時速度估計量，Vi^t為在所述預定時間段內第1-At時刻的瞬時速度估計量，a,為所述移動終端在第i時刻的的瞬時加速度測量量，At為第i時刻與第1-At時刻之間的時間間隔； 位移調整參數獲得模塊具體用於:將預定時間段內至少兩個不同時間段內所述移動終端的位移估算量、瞬時加速度測量量和瞬時速度估算量代入公式 G(Atj) = XrVi^t-At + ^X2-H1-Ar + η 求得位移計算調整參數入1和λ2，其中，G(Ati)為在第i時刻與第i_At時刻之間所述移動終端的位移，Vbt為在所述預定時間段內第i_ Δ t時刻的瞬時速度估計量，Δ t為第i時刻與第1-At時刻之間的時間間隔，Π為1?階小量； α力所述移動終端在第i時刻的實際的加速度值，由公式
Cli — (I + ￡).(!丨 + S 求得，其中為所述移動終端在第i時刻的瞬時加速度測量量，δ為誤差量。
10.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述判斷模塊包括: 橋梁隧道檢測單元，分別與所述加速度傳感器和磁場傳感器相連接，用於判斷是否感知到位於橋梁隧道的信息； 交通燈檢測單元，與所述加速度傳感器相連接，用於判斷是否感知到遇到交通燈的信息； 轉彎檢測單元，分別與所述加速度傳感器、所述磁場傳感器以及所述陀螺儀傳感器相連接，用於判斷是否感知到轉彎的信息； 其中，所述橋梁隧道檢測單元具體用於:根據所述磁場傳感器獲得的所述移動終端在預設的三個相互垂直的方向上相對於地球北極的磁場強度獲得所述移動終端相對於地球空間的相對姿態，並根據所述移動`終端相對於地球空間的相對姿態以及所述加速度傳感器獲得的所述移動終端的加速度，判斷是否感知到在重力方向上加速度瞬間減小再增大，如果是，則感知到橋梁隧道； 所述交通燈檢測單元具體用於:根據所述加速度傳感器獲得的所述移動終端的加速度，判斷是否感知到加速度的大小先減小後增大，如果是，則感知到交通燈； 所述轉彎檢測單元具體用於:根據所述磁場傳感器獲得的所述移動終端在預設的三個相互垂直的方向上相對於地球北極的磁場強度獲得所述移動終端相對於地球空間的相對姿態，並根據所述移動終端相對於地球空間的相對姿態、所述陀螺儀傳感器獲得的所述移動終端的角速度以及所述加速度傳感器獲得的所述移動終端的向心加速度，判斷是否感知到角速度的大小瞬間增大，如果是，則感知到轉彎； 所述定位軌跡修正模塊包括: 標準地圖信息獲取單元，用於獲得標準地圖信息； 校驗定位點獲取單元，用於將所述移動終端的定位點與標準地圖的位置信息相對應，在標準地圖上獲得校驗定位點； 標準定位點獲取單元，用於在距離校驗定位點不超過預設距離的區域內查找與所述感知到的地標信息相應的位置點作為標準定位點； 定位點修正單元，用於將當前所述移動終端的定位點修正為所述標準定位點。
【文檔編號】G01S19/40GK103558617SQ201310530875
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】波澄, 其他發明人請求不公開姓名 申請人:無錫賽思匯智科技有限公司