使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和gnss輸入進(jìn)行前進(jìn)方向、速度和位置估計(jì)的制作方法
【專利說(shuō)明】使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入進(jìn)行前進(jìn)方向、速度和位置估計(jì)
[0001]相關(guān)串請(qǐng)案的交叉引用
[0002]本專利申請(qǐng)案主張2013年3月22日申請(qǐng)的名為“使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入進(jìn)行前進(jìn)方向、速度和位置估計(jì)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案61/804，490的益處，所述申請(qǐng)案被讓渡給本受讓人并且全文以引用方式明確地并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]所揭示的實(shí)施例涉及估計(jì)機(jī)動(dòng)車輛的前進(jìn)方向、速度和位置。更確切地說(shuō)，例示性實(shí)施例是針對(duì)使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入來(lái)估計(jì)前進(jìn)方向、速度和位置。
【背景技術(shù)】
[0004]移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在提供與對(duì)移動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和/或位置定位感測(cè)相關(guān)聯(lián)的越來(lái)越復(fù)雜的能力的過(guò)程中。新的軟件應(yīng)用(例如，與個(gè)人生產(chǎn)力、協(xié)作式通信、社交網(wǎng)絡(luò)和/或數(shù)據(jù)采集相關(guān)的軟件應(yīng)用)可利用運(yùn)動(dòng)和/或位置傳感器來(lái)將新的特征和服務(wù)提供給消費(fèi)者。此外，各種管轄區(qū)的一些法規(guī)要求可需要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在移動(dòng)裝置向應(yīng)急服務(wù)撥打呼叫(例如，美國(guó)的911呼叫)時(shí)報(bào)告移動(dòng)裝置的位置。
[0005]此類運(yùn)動(dòng)和/或位置確定能力已常規(guī)地使用數(shù)字蜂窩式定位技術(shù)和/或衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)提供。另外，在小型化運(yùn)動(dòng)傳感器(例如，簡(jiǎn)單交換機(jī)、加速度計(jì)、角度傳感器等)不斷激增的情況下，此類車載裝置可用于提供相對(duì)位置、速度、加速度和/或定向信息。
[0006]在常規(guī)的數(shù)字蜂窩式網(wǎng)絡(luò)中，位置定位能力可通過(guò)各種時(shí)間和/或相位測(cè)量技術(shù)提供。舉例來(lái)說(shuō)，在CDMA網(wǎng)絡(luò)中，所使用的一種位置確定方法是高級(jí)前向鏈路三邊測(cè)量(AFLT) ο使用AFLT，移動(dòng)裝置可根據(jù)從多個(gè)基站發(fā)射的導(dǎo)頻信號(hào)的相位測(cè)量值計(jì)算其位置。已通過(guò)利用混合式位置定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)AFLT的改進(jìn)，其中移動(dòng)臺(tái)可使用SPS接收器，所述SPS接收器可提供與從由基站發(fā)射的信號(hào)導(dǎo)出的信息無(wú)關(guān)的位置信息。此外，通過(guò)組合使用常規(guī)技術(shù)從SPS和AFLT系統(tǒng)兩者導(dǎo)出的測(cè)量值，可改進(jìn)位置準(zhǔn)確性。
[0007]在常規(guī)的數(shù)字蜂窩式網(wǎng)絡(luò)中，位置定位能力可通過(guò)各種時(shí)間和/或相位測(cè)量技術(shù)提供。舉例來(lái)說(shuō)，在CDMA網(wǎng)絡(luò)中，所使用的一種位置確定方法是高級(jí)前向鏈路三邊測(cè)量(AFLT) ο使用AFLT，移動(dòng)裝置可根據(jù)從多個(gè)基站發(fā)射的導(dǎo)頻信號(hào)的相位測(cè)量值計(jì)算其位置。已通過(guò)利用混合式位置定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)AFLT的改進(jìn)，其中移動(dòng)臺(tái)可使用SPS接收器，所述SPS接收器可提供與從由基站發(fā)射的信號(hào)導(dǎo)出的信息無(wú)關(guān)的位置信息。此外，通過(guò)組合使用常規(guī)技術(shù)從SPS和AFLT系統(tǒng)兩者導(dǎo)出的測(cè)量值，可改進(jìn)位置準(zhǔn)確性。
[0008]此外，導(dǎo)航裝置常常支持流行的且越來(lái)越重要的SPS無(wú)線技術(shù)，其可包含(例如)全球定位系統(tǒng)(GPS)和/或全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)。支持SPS的導(dǎo)航裝置可獲得作為從一或多個(gè)裝備有發(fā)射器的衛(wèi)星接收的無(wú)線發(fā)射的導(dǎo)航信號(hào)，所述衛(wèi)星可用于估計(jì)地理位置和前進(jìn)方向。一些導(dǎo)航裝置可另外地或替代地獲得作為從基于地面的發(fā)射器接收的無(wú)線發(fā)射的導(dǎo)航信號(hào)，以估計(jì)地理位置和前進(jìn)方向和/或包含一或多個(gè)慣性傳感器(例如，加速度計(jì)、陀螺儀等)，所述慣性傳感器車載地駐留在導(dǎo)航裝置上以測(cè)量導(dǎo)航裝置的慣性狀態(tài)。從這些慣性傳感器獲得的慣性測(cè)量值可與從衛(wèi)星和/或基于地面的發(fā)射器接收的導(dǎo)航信號(hào)組合或獨(dú)立于所述導(dǎo)航信號(hào)而用于提供地理位置和前進(jìn)方向的估計(jì)值。
[0009]當(dāng)將GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)與車輛中的基于傳感器的導(dǎo)航組合時(shí)，產(chǎn)生了幾個(gè)問(wèn)題。一個(gè)此類問(wèn)題在于導(dǎo)航濾波器中前進(jìn)方向的重要性。就車輛模型來(lái)說(shuō)，必須初始化并維持車輛前進(jìn)方向以得到傳感器的全部益處。前進(jìn)方向初始化在低速和/或不良GNSS環(huán)境中可為困難的。
[0010]在初始化前進(jìn)方向之后，在垂直方向上敏感的陀螺儀裝置和里程計(jì)是可用于對(duì)車輛進(jìn)行航位推算的傳感器。這允許通過(guò)假定車輛橫搖和縱搖兩者接近O來(lái)進(jìn)行航位推算(即，二維感測(cè)中的航位推算)。在GNSS數(shù)據(jù)和實(shí)境含有待估計(jì)的垂直維度的條件下，存在在導(dǎo)航系統(tǒng)中顧及此的必要性。
[0011]在導(dǎo)航期間的第二關(guān)注點(diǎn)是車輛中的里程計(jì)與存在于移動(dòng)裝置上的GNSS接收器之間的杠桿臂。當(dāng)車輛執(zhí)行轉(zhuǎn)彎時(shí)，可見(jiàn)未知杠桿臂的效應(yīng)。在這種情況下處理接收器數(shù)據(jù)就如同不存在杠桿臂一般，這導(dǎo)致基于載波相位的偽距率與基于航位推算的速度明顯不一致。當(dāng)進(jìn)行航位推算時(shí)必須顧及這個(gè)未知量，以便允許GNSS測(cè)量值一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的例示性實(shí)施例是針對(duì)用于使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入來(lái)估計(jì)前進(jìn)方向、速度和位置的系統(tǒng)和方法。
[0013]舉例來(lái)說(shuō)，例示性實(shí)施例是針對(duì)一種用于使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入來(lái)估計(jì)前進(jìn)方向、速度和位置的方法，一種方法包括:接收絕對(duì)定位數(shù)據(jù)；從移動(dòng)裝置接收陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)中的至少一者；從車輛接收陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)中的至少一者；初始化至少前進(jìn)方向以確定相對(duì)路徑，其中所述相對(duì)路徑是至少部分地基于從移動(dòng)裝置和車輛接收到的數(shù)據(jù)，其中接收到的數(shù)據(jù)包括陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)；以及將相對(duì)路徑移位到所估計(jì)路徑，其中所述所估計(jì)路徑是至少部分地基于絕對(duì)定位數(shù)據(jù)。
[0014]另一例示性實(shí)施例是針對(duì)一種使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入來(lái)估計(jì)前進(jìn)方向、速度和位置的設(shè)備，所述設(shè)備包括:位置/運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)模塊，其經(jīng)配置以接收絕對(duì)定位數(shù)據(jù)；基于無(wú)線的定位模塊，其經(jīng)配置以從移動(dòng)裝置接收陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)中的至少一者；車輛數(shù)據(jù)傳感器，其經(jīng)配置以從車輛接收陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)中的至少一者；應(yīng)用程序模塊，其經(jīng)配置以初始化至少前進(jìn)方向從而確定相對(duì)路徑，其中所述相對(duì)路徑是至少部分地基于從移動(dòng)裝置和車輛接收到的數(shù)據(jù)，其中接收到的數(shù)據(jù)包括陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)；以及定位模塊，其經(jīng)配置以將相對(duì)路徑移位到所估計(jì)路徑，其中所述所估計(jì)路徑是至少部分地基于絕對(duì)定位數(shù)據(jù)。
[0015]另一例示性實(shí)施例是針對(duì)一種使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入來(lái)估計(jì)前進(jìn)方向、速度和位置的設(shè)備，所述設(shè)備包括:用于接收絕對(duì)定位數(shù)據(jù)的裝置；用于從移動(dòng)裝置接收陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)中的至少一者的裝置；用于從車輛接收陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)中的至少一者的裝置；用于初始化至少前進(jìn)方向以確定相對(duì)路徑的裝置，其中所述相對(duì)路徑是至少部分地基于從移動(dòng)裝置和車輛接收到的數(shù)據(jù)，其中接收到的數(shù)據(jù)包括陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)；以及用于將相對(duì)路徑移位到所估計(jì)路徑的裝置，其中所述所估計(jì)路徑是至少部分地基于絕對(duì)定位數(shù)據(jù)。
[0016]又另一例示性實(shí)施例是針對(duì)一種其上記錄有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，其中使用無(wú)線技術(shù)在設(shè)備上執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以用于確定車輛的位置，所述非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體包括:用于接收絕對(duì)定位數(shù)據(jù)的代碼；用于從移動(dòng)裝置接收陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)中的至少一者的代碼；用于從車輛接收陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)中的至少一者的代碼；用于初始化至少前進(jìn)方向以確定相對(duì)路徑的代碼，其中所述相對(duì)路徑是至少部分地基于從移動(dòng)裝置和車輛接收到的數(shù)據(jù)，其中接收到的數(shù)據(jù)包括陀螺儀數(shù)據(jù)和里程計(jì)數(shù)據(jù)；以及用于將相對(duì)路徑移位到所估計(jì)路徑的代碼，其中所述所估計(jì)路徑是至少部分地基于絕對(duì)定位數(shù)據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]隨著在結(jié)合附圖考慮時(shí)通過(guò)參考以下詳細(xì)描述更好地理解本發(fā)明的方面及其許多附帶優(yōu)點(diǎn)，將容易獲得對(duì)本發(fā)明的方面及其許多附帶優(yōu)點(diǎn)的更全面了解，附圖只是為了說(shuō)明而不是限制本發(fā)明而呈現(xiàn)，并且其中:
[0018]圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的可使用無(wú)線技術(shù)來(lái)確定位置的移動(dòng)臺(tái)的例示性操作環(huán)境。
[0019]圖2說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的可用于操作環(huán)境中的例示性移動(dòng)臺(tái)，其可使用無(wú)線技術(shù)來(lái)確定位置。
[0020]圖3說(shuō)明車輛的例示性路徑，其中所述車輛內(nèi)的裝置可使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入來(lái)估計(jì)前進(jìn)方向、速度和位置。
[0021]圖4說(shuō)明用于使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入來(lái)估計(jì)前進(jìn)方向、速度和位置的例示性系統(tǒng)。
[0022]圖5說(shuō)明用于使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入來(lái)估計(jì)前進(jìn)方向、速度和位置的另一例示性系統(tǒng)。
[0023]圖6說(shuō)明用于使用車輛傳感器、移動(dòng)裝置和GNSS輸入來(lái)估計(jì)前進(jìn)方向、速度和位置的例示性系統(tǒng)。
[0024]圖7說(shuō)明根據(jù)例示性實(shí)施例的用于使用無(wú)線技術(shù)來(lái)確定位置的方法的操作流程。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下描述和相關(guān)圖式中揭示了各種方面。可在不脫離本發(fā)明的范圍的情