專(zhuān)利名稱(chēng)：基于衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)的車(chē)輛導(dǎo)航的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)案涉及ー種用于車(chē)輛導(dǎo)航的方法及一種對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在車(chē)輛導(dǎo)航中，根據(jù)衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)來(lái)確定車(chē)輛位置是已知的。例如，可以從全球定位系統(tǒng)(GPS)或其它基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)的衛(wèi)星定位信號(hào)來(lái)得到此類(lèi)衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)。另外，使用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)確定車(chē)輛位置也是已知的。例如，如果衛(wèi)星定位信號(hào)不能被接收(如處于隧道或其它建筑物中)，那么慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的使用可能是有用的。此外，將衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的測(cè)量值組合以進(jìn)而來(lái)改善位置估計(jì)的準(zhǔn)確性也是可能的。例如，可使用對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的卡爾曼濾波器使衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的測(cè)量值相組合。然而，使用衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的測(cè)量值兩者實(shí)施車(chē)輛位置估計(jì)可能需要使用相當(dāng)復(fù)雜的卡爾曼濾波器來(lái)使衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的測(cè)量值相組合。因此，需要允許使用衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)來(lái)有效地改善位置估計(jì)準(zhǔn)確性的技木。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)ー個(gè)實(shí)施方案，提供ー種用于車(chē)輛導(dǎo)航的方法。所述方法包括從車(chē)輛的衛(wèi)星定位裝置(例如GPS接收器)獲得衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)。此外，所述方法包括從車(chē)輛的若干傳感器獲得車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)。例如，此類(lèi)傳感器可以是測(cè)量車(chē)輛速度的測(cè)速儀和/或測(cè)量車(chē)輛偏航角速度的陀螺儀傳感器。此外，車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)也可以包括例如由車(chē)輛的動(dòng)カ轉(zhuǎn)向控制器測(cè)量的車(chē)輛的轉(zhuǎn)向角。所述方法進(jìn)ー步包括通過(guò)卡爾曼濾波器使衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)相組合來(lái)獲得組合的車(chē)輛狀態(tài)向量估計(jì)。通常，所述組合的狀態(tài)向量估計(jì)將包括例如由地理坐標(biāo)界定的車(chē)輛的位置，以及車(chē)輛的速度。根據(jù)所述方法，卡爾曼濾波器包括第一濾波器、第二濾波器以及第三濾波器。第一濾波器接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生車(chē)輛的第一狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。第二濾波器接收車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生車(chē)輛的第二狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第ニ狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。第三濾波器接收第一狀態(tài)向量估計(jì)、第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣、第ニ狀態(tài)向量估計(jì)和第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣，并且產(chǎn)生組合的狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。所述第三濾波器包括預(yù)測(cè)處理器，所述預(yù)測(cè)處理器基于組合的狀態(tài)向量估計(jì)產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)，并且基于組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣可以應(yīng)用于如卡爾曼濾波器的下一次迭代所預(yù)期的車(chē)輛的未來(lái)狀態(tài)。預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣被反饋至第一濾波器、第二濾波器和第三濾波器。在第一濾波器中，第一狀態(tài)向量估計(jì)可以因此通過(guò)用所接收的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)更新反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)來(lái)確定。此外，第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣可以基于反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差矩陣和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定。
在第二濾波器中，第二狀態(tài)向量估計(jì)可以通過(guò)用所接收的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)更新反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)來(lái)確定。此外，第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣可以基于反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣和車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定。在第三濾波器中，組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣可以基于反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定。此外，組合的狀態(tài)向量估計(jì)可以基于反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定。第三濾波器的預(yù)測(cè)處理器可以基于帶有線(xiàn)性狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型。根據(jù)另ー個(gè)實(shí)施方案，提供用于車(chē)輛的導(dǎo)航系統(tǒng)。所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括被配置成獲得衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的衛(wèi)星定位裝置，例如GPS接收器。此外，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括卡爾曼濾波器?？柭鼮V波器被配置成通過(guò)使衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和從車(chē)輛的若干車(chē)輛傳感器接收的車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)組合來(lái)獲得車(chē)輛的組合的狀態(tài)向量估計(jì)。所述卡爾曼濾波器包括第一濾波器、第ニ濾波器、第三濾波器以及反饋裝置。第一濾波器被配置成接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生車(chē)輛的第一狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。第二濾波器被配置成接收車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生車(chē)輛的第二狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。第三濾波器被配置成接收第一狀態(tài)向量估計(jì)、第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣、第二狀態(tài)向量估計(jì)和第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣，并且產(chǎn)生組合的狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。所述第三濾波器包括預(yù)測(cè)處理器，所述預(yù)測(cè)處理器被配置成基于組合的狀態(tài)向量估計(jì)產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)，并且基于組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣可以應(yīng)用于如卡爾曼濾波器的下一次迭代所預(yù)期的車(chē)輛的未來(lái)狀態(tài)?？柭鼮V波器的反饋裝置被配置成將預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣反饋至第一濾波器、第二濾波器和第三濾波器。導(dǎo)航系統(tǒng)可以被配置成根據(jù)以上所述的方法來(lái)執(zhí)行。根據(jù)另ー個(gè)實(shí)施方案，提供車(chē)輛。所述車(chē)輛包括如上所述的導(dǎo)航系統(tǒng)；以及被配置成提供車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)的若干車(chē)輛傳感器，例如被配置成測(cè)量車(chē)輛速度的測(cè)速儀、被配置成測(cè)量車(chē)輛偏航角速度的陀螺儀傳感器，和/或被配置成測(cè)量車(chē)輛轉(zhuǎn)向角的車(chē)輛動(dòng)カ轉(zhuǎn)向控制器。在以上實(shí)施方案中，基于衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的定位準(zhǔn)確性可以通過(guò)使衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)相組合而得到有效地改善。有可能重新使用由現(xiàn)有車(chē)輛傳感器(例如測(cè)速儀，或者在動(dòng)カ轉(zhuǎn)向控制器中提供的用于測(cè)量轉(zhuǎn)向盤(pán)角的傳感器)提供的車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)。另外，可以使用簡(jiǎn)單的陀螺儀傳感器，例如用于測(cè)量偏航角速度的陀螺儀傳感器?？柭鼮V波器的結(jié)構(gòu)允許有效地組合衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)。具體來(lái)說(shuō)，第一濾波器和第二濾波器不需要實(shí)施為預(yù)測(cè)未來(lái)狀態(tài)向量和對(duì)應(yīng)的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣的完整卡爾曼濾波器。另外，從第三濾波器到第一濾波器、第二濾波器以及第三濾波器的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣的反饋允許獲得組合的狀態(tài)向量估計(jì)的全局最優(yōu)值。從結(jié)合附圖進(jìn)行的實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述將顯而易見(jiàn)另ー些實(shí)施方案及其特征和伴隨的優(yōu)點(diǎn)。


圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的帶有導(dǎo)航系統(tǒng)的車(chē)輛的示意框圖。
圖2展示用于示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的方法的流程圖。圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的卡爾曼濾波器。圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的導(dǎo)航系統(tǒng)的示例性實(shí)施。·
具體實(shí)施例方式以下將參閱附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案。應(yīng)注意，本文描述的不同實(shí)施方案的特征在適當(dāng)時(shí)可以彼此組合。圖I示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的帶有導(dǎo)航系統(tǒng)20的車(chē)輛10。如所示，導(dǎo)航系統(tǒng)20包括衛(wèi)星定位裝置30，例如GPS接收器、卡爾曼濾波器40以及導(dǎo)航引擎50。車(chē)輛10進(jìn)ー步包括若干車(chē)輛傳感器60，車(chē)輛傳感器60在所示出的實(shí)施例中為測(cè)速儀62、陀螺儀傳感器64和動(dòng)カ轉(zhuǎn)向控制器66的轉(zhuǎn)向角傳感器。衛(wèi)星定位裝置30被配置成獲得衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)。例如，衛(wèi)星定位裝置30可以評(píng)估衛(wèi)星定位信號(hào)以便測(cè)量車(chē)輛的坐標(biāo)、車(chē)輛的速度和/或車(chē)輛的方位角。這些測(cè)量值可以按位置向量和速度向量的形式表示在衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)中。車(chē)輛傳感器被配置成獲得與車(chē)輛10的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)的各種測(cè)量值。例如，測(cè)速儀62可以被配置成測(cè)量車(chē)輛的速度。陀螺儀傳感器64可以被配置成測(cè)量車(chē)輛10的偏航角速度。此外，動(dòng)カ轉(zhuǎn)向控制器66的轉(zhuǎn)向角傳感器可以被配置成測(cè)量與車(chē)輛10的方位角有關(guān)的車(chē)輛10的轉(zhuǎn)向角。如圖I進(jìn)ー步所示，卡爾曼濾波器40接收來(lái)自衛(wèi)星定位裝置30的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，并且進(jìn)一步接收來(lái)自車(chē)輛傳感器60的車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)。卡爾曼濾波器40的目的在于使衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)相組合以獲得車(chē)輛10的組合的狀態(tài)向量估計(jì)。如圖I所示，由卡爾曼濾波器40獲得的組合的狀態(tài)向量估計(jì)可以供應(yīng)至導(dǎo)航系統(tǒng)20的導(dǎo)航引擎50。導(dǎo)航引擎50可以例如使用組合的狀態(tài)向量估計(jì)來(lái)向駕駛者顯示車(chē)輛10的位置、計(jì)算從車(chē)輛10目前的位置到希望目的地的路線(xiàn)或其它導(dǎo)航相關(guān)目的。因?yàn)榻M合的狀態(tài)向量估計(jì)是基于衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)兩者，與単獨(dú)基于衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的狀態(tài)向量估計(jì)相比改善了準(zhǔn)確性。圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的車(chē)輛導(dǎo)航的方法。例如，所述方法可以在如圖I所示的導(dǎo)航系統(tǒng)20中實(shí)施?；蛘撸龇椒ㄒ部梢元?dú)立實(shí)施或在其它系統(tǒng)中實(shí)施。在步驟210中，例如通過(guò)衛(wèi)星定位裝置，如圖I的衛(wèi)星定位裝置30，獲得衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)。衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)通常以地理坐標(biāo)的形式表示車(chē)輛的位置，并且也可以按如速度向量的形式包括車(chē)輛的速度和航向。在步驟220中，獲得車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)。例如，車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)可以從如圖I所示的車(chē)輛傳感器獲得，例如從測(cè)速儀、陀螺儀傳感器或動(dòng)カ轉(zhuǎn)向控制器的轉(zhuǎn)向角傳感器獲得。測(cè)速儀可以用來(lái)提供車(chē)輛的速度。陀螺儀傳感器可以用來(lái)測(cè)定車(chē)輛的偏航角速度。動(dòng)カ轉(zhuǎn)向控制器的轉(zhuǎn)向角傳感器可以用來(lái)提供車(chē)輛的轉(zhuǎn)向角。在步驟230中，通過(guò)卡爾曼濾波器使車(chē)輛定位數(shù)據(jù)與車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)相組合。在圖I的導(dǎo)航系統(tǒng)20和圖2的方法中使用的卡爾曼濾波器包括第一濾波器、第二濾波器和第三濾波器。第一濾波器接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生車(chē)輛的第一狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。第二濾波器接收車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生車(chē)輛的第ニ狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。第三濾波器接收第一狀態(tài)向量估計(jì)、第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣、第二狀態(tài)向量估計(jì)、第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣，并且自其產(chǎn)生組合的狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。所述第三濾波器包括基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型實(shí)施的預(yù)測(cè)處理器。預(yù)測(cè)處理器基于組合的狀態(tài)向量估計(jì)產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)。此外，預(yù)測(cè)處理器基于組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣被反饋至第一濾波器、第二濾波器和第三濾波器。相應(yīng)地，在此卡爾曼濾波器中，第一濾波器可以通過(guò)用所接收的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)更新反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)來(lái)確定第一狀態(tài)向量估計(jì)。此外，第一濾波器可以基于反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。類(lèi)似地，第二濾波器可以通過(guò)用所接收的車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)更新反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)來(lái)確定第二狀態(tài)向量估計(jì)。此外，第二濾波器可以基于反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣和車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。第三濾波器可以基于反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。此外，第三濾波器可以基于反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定組合的狀態(tài)向量估計(jì)。由預(yù)測(cè)處理器使用的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型可以基于線(xiàn)性狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣。以下將進(jìn)ー步解釋在圖I的導(dǎo)航系統(tǒng)20中使用的卡爾曼濾波器和圖2的車(chē)輛導(dǎo)航方法的進(jìn)ー步細(xì)節(jié)。為了這些解釋?zhuān)捎茅`個(gè)狀態(tài)空間模型，該空間模型中的狀態(tài)向量給出如下
X1ズ2 X y 人 ⑴相應(yīng)地,所述狀態(tài)向量包括在X方向上的由X表示的位置、在X方向上H、」由λ表示的速度、在I方向上的由I表示的位置以及在I方向上的由>表示的速度。所述狀態(tài)空間模型可以由以下連續(xù)形式表達(dá)x=F · x+G · u+w(2)或
X 0 10 0 X X 0 0 0 0 X y 0 0 0 1 V V 0 0 0 0 J \|/3/—■在方程式(2)中，矩陣F描述基于車(chē)輛運(yùn)動(dòng)物理模型的狀態(tài)向量的轉(zhuǎn)變。矩陣G描述由向量u表示的干擾的影響，且向量w描述噪音分量。從方程式(3)中可見(jiàn)，離散形式的狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣可以寫(xiě)為
9
權(quán)利要求
1.ー種用于車(chē)輛導(dǎo)航的方法，其包括 從車(chē)輛(10)的衛(wèi)星定位裝置(30)獲得衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)； 從所述車(chē)輛(10)的多個(gè)傳感器￠0)獲得車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)；以及通過(guò)卡爾曼濾波器(40)使所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)組合以獲得所述車(chē)輛的組合的狀態(tài)向量估計(jì)； 其中所述卡爾曼濾波器(40)包括 -第一濾波器(42)，其接收所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生所述車(chē)輛的第一狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣； -第二濾波器(44)，其接收所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生所述車(chē)輛的第二狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣；以及 -第三濾波器(46)，其接收所述第一狀態(tài)向量估計(jì)、所述第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣、所述第二狀態(tài)向量估計(jì)和所述第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣，并且產(chǎn)生所述組合的狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣， 其中所述第三濾波器(46)包括預(yù)測(cè)處理器(48)，所述預(yù)測(cè)處理器(48)基于所述組合的狀態(tài)向量估計(jì)產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)，并且基于所述組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣，且 其中所述預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和所述預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣被反饋至所述第一濾波器(42)、所述第二濾波器(44)和所述第三濾波器(46)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法， 其中所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)包括由所述車(chē)輛(10)的測(cè)速儀￠2)測(cè)量的速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法， 其中所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)包括由所述車(chē)輛(10)的陀螺儀傳感器￠4)測(cè)量的偏航角速度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)包括所述車(chē)輛(10)的轉(zhuǎn)向角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中所述轉(zhuǎn)向角是由所述車(chē)輛(10)的動(dòng)カ轉(zhuǎn)向控制器￠6)測(cè)量。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述第一濾波器(42)通過(guò)用所接收的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)更新所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)來(lái)確定所述第一狀態(tài)向量估計(jì)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述第一濾波器(42)基于所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差矩陣和所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定所述第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述第二濾波器(44)通過(guò)用所述所接收的車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)更新所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)來(lái)確定所述第ニ狀態(tài)向量估計(jì)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述第二濾波器(46)基于所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣和所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定所述第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述第三濾波器(46)基于所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定所述組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述第三濾波器(46)基于所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定所述組合的狀態(tài)向量估計(jì)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述第三濾波器(46)的所述預(yù)測(cè)處理器(48)是基于具有線(xiàn)性狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型。
13.ー種用于車(chē)輛(10)的導(dǎo)航系統(tǒng)(20)，其包括 衛(wèi)星定位裝置(30)，其被配置成獲得衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)；以及 卡爾曼濾波器(40)，其被配置成通過(guò)使所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與從所述車(chē)輛(10)的多個(gè)車(chē)輛傳感器￠0)接收的車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)相組合來(lái)獲得組合的狀態(tài)向量估計(jì)， 其中所述卡爾曼濾波器(40)包括 -第一濾波器(42)，其被配置成接收所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生所述車(chē)輛的第一狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣； -第二濾波器(44)，其被配置成接收所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生所述車(chē)輛的第二狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣；以及 -第三濾波器(46)，其被配置成接收所述第一狀態(tài)向量估計(jì)、所述第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣、所述第二狀態(tài)向量估計(jì)和所述第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣，并且產(chǎn)生所述組合的狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣， 其中所述第三濾波器(46)包括預(yù)測(cè)處理器(48)，所述預(yù)測(cè)處理器(48)被配置成基于所述組合的狀態(tài)向量估計(jì)產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)，并且基于所述組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣，且 其中所述卡爾曼濾波器(40)包括反饋裝置，所述反饋裝置被配置成將所述預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和所述預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣反饋至所述第一濾波器(42)、所述第二濾波器(44)和所述第三濾波器(46)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)包括由所述車(chē)輛(10)的測(cè)速儀￠2)測(cè)量的速度。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)包括由所述車(chē)輛(10)的陀螺儀傳感器￠4)測(cè)量的偏航角速度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)包括所述車(chē)輛(10)的轉(zhuǎn)向角。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述轉(zhuǎn)向角是由所述車(chē)輛(10)的動(dòng)カ轉(zhuǎn)向控制器￠6)測(cè)量。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述第一濾波器(42)被配置成通過(guò)用所述所接收的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)更新所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)來(lái)確定所述第一狀態(tài)向量估計(jì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至18中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述第一濾波器(42)被配置成基于所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差矩陣和所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定所述第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。
20.根據(jù)權(quán)利要求13至19中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述第二濾波器(44)被配置成通過(guò)用所述所接收的車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)更新所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)來(lái)確定所述第二狀態(tài)向量估計(jì)。
21.根據(jù)權(quán)利要求13至20中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述第二濾波器(46)被配置成基于所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣和所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定所述第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。
22.根據(jù)權(quán)利要求13至21中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述第三濾波器(46)被配置成基于所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定所述組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。
23.根據(jù)權(quán)利要求13至22中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述第三濾波器(46)被配置成基于所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和所述反饋回來(lái)的預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣來(lái)確定所述組合的狀態(tài)向量估計(jì)。
24.根據(jù)權(quán)利要求13至23中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其中所述第三濾波器(46)的所述預(yù)測(cè)處理器(48)是基于帶有線(xiàn)性狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型。
25.—種包括導(dǎo)航系統(tǒng)和提供車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)的多個(gè)車(chē)輛傳感器的車(chē)輛，所述導(dǎo)航系統(tǒng)(20)包括 衛(wèi)星定位裝置(30)，其被配置成獲得衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)；以及 卡爾曼濾波器(40)，其被配置成通過(guò)使所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與從所述車(chē)輛(10)的所述車(chē)輛傳感器￠0)接收的所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)相組合來(lái)獲得所述車(chē)輛的組合的狀態(tài)向量估計(jì)， 其中所述卡爾曼濾波器(40)包括 -第一濾波器(42)，其被配置成接收所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生所述車(chē)輛的第一狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣； -第二濾波器(44)，其被配置成接收所述車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生所述車(chē)輛的第二狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣；以及 -第三濾波器(46)，其被配置成接收所述第一狀態(tài)向量估計(jì)、所述第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣、所述第二狀態(tài)向量估計(jì)和所述第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣，并且產(chǎn)生所述組合的狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣， 其中所述第三濾波器(46)包括預(yù)測(cè)處理器(48)，所述預(yù)測(cè)處理器(48)被配置成基于所述組合的狀態(tài)向量估計(jì)產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)，并且基于所述組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣，且 其中所述卡爾曼濾波器(40)包括反饋裝置，所述反饋裝置被配置成將所述預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和所述預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣反饋至所述第一濾波器(42)、所述第二濾波器(44)和所述第三濾波器(46)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的車(chē)輛，其中所述導(dǎo)航系統(tǒng)(20)是根據(jù)權(quán)利要求13至24中的任一項(xiàng)進(jìn)行配置。
全文摘要
為改善基于衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的車(chē)輛導(dǎo)航的性能，使衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)相組合。所述組合通過(guò)使用卡爾曼濾波器(40)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？柭鼮V波器(40)包括接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的第一濾波器(42)、用于接收車(chē)輛傳感器數(shù)據(jù)的濾波器(44)。第一濾波器(42)產(chǎn)生車(chē)輛的第一狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。第二濾波器(44)產(chǎn)生車(chē)輛的第二狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。第三濾波器(46)接收來(lái)自第一和第二濾波器(42,44)的第一狀態(tài)向量估計(jì)、第一狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣、第二狀態(tài)向量估計(jì)和第二狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣，并且自其產(chǎn)生組合的狀態(tài)向量估計(jì)和對(duì)應(yīng)的組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。此外，第三濾波器(46)包括預(yù)測(cè)處理器(48)，所述預(yù)測(cè)處理器(48)從所述組合的狀態(tài)向量估計(jì)和組合的狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣產(chǎn)生預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣。所述預(yù)測(cè)狀態(tài)向量估計(jì)和所述預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差協(xié)方差矩陣被反饋至第一濾波器(42)、第二濾波器(44)和第三濾波器(46)。
文檔編號(hào)G01S19/48GK102914785SQ20121027456
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
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