(57)【要約】【課題】本発明は、ナビゲーション受信器を追跡するための装置及び方法を提供する。【解決手段】衛星測位構成要素は、第1の時刻におけるナビゲーション受信器に関連する第1の位置を計算する。慣性測位構成要素は、第1の時刻におけるナビゲーション受信器に関連する第2の位置を計算する。組合せ測位構成要素は、基準位置を提供し、第1の位置、第2の位置、及び基準に位置に基づいて、第1の位置と第2の位置を組み合わせて第3にするとともに、第3の位置に従ってナビゲーション受信器の位置を特定する。【選択図】図１
2014052365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナビゲーション受信器を追跡するための複数の機械実行可能な構成要素を格納する機械可読媒体であって、前記機械実行可能な構成要素は、
第1の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第1の位置を計算する衛星測位構成要素と、
前記第1の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第2の位置を計算する慣性測位構成要素と、
基準位置を提供し、前記第1の位置、前記第2の位置、及び前記基準位置の間の距離に基づいて、前記第1の位置と前記第2の位置を組み合わせて第3の位置にするとともに、前記第3の位置に従って前記ナビゲーション受信器の位置を特定する組合せ測位構成要素と
を具備することを特徴とする機械可読媒体。
【請求項２】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の位置及び前記第2の位置に対応する重み付けされた位置を取得するために、前記第1の位置及び前記第2の位置に重み付けするとともに、前記第3の位置を生成するために前記重み付けされた位置を組み合わせる組合せユニットをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の機械可読媒体。
【請求項３】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の位置及び前記第2の位置に重み付けするために使用される重みデータを提供する重みユニットをさらに具備し、
前記重みユニットは、前記第1の位置の有効性を示す衛星フラグにアクセスし、前記第2の位置の有効性を示す慣性フラグにアクセスするとともに、前記衛星フラグ及び前記慣性フラグに従って前記重みデータを決定することを特徴とする請求項２に記載の機械可読媒体。
【請求項４】
前記重みユニットは、前記第1の位置及び前記第2の位置の両方が無効である場合、前記第3の位置が無効であることを示す値に組合せフラグを設定することを特徴とする請求項３に記載の機械可読媒体。
【請求項５】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1と位置と前記基準位置の間の第1の距離をしきい値と比較し、前記第2の位置と前記基準位置の間の第2の距離を前記しきい値と比較するとともに、両方の前記比較の結果に従って前記第1の位置及び前記第2の位置を重み付けするために使用される重みデータを提供する重みユニットをさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の機械可読媒体。
【請求項６】
前記重みユニットは、前記両第1の距離が前記しきい値より大きい場合、前記第3の位置が無効であることを示す値に組合せフラグを設定することを特徴とする請求項５に記載の機械可読媒体。
【請求項７】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の位置と前記第2の位置の間の第1の距離を、前記第1の位置と前記基準位置の間の第2の距離と比較し、前記第1の距離を前記第2の位置と前記基準位置の間の第3の距離と比較するとともに、両方の前記比較の結果に従って前記第1の位置及び前記第2の位置を重み付けするために使用される重みデータを提供する重みユニットをさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の機械可読媒体。
【請求項８】
前記第1の距離が前記第2の距離より大きい場合、かつ前記前記第1の距離が前記第3の距離より大きい場合、前記第1の位置の重みは、前記第2の距離と第3の距離の合計によって割った前記第3の距離に等しいことを特徴とする請求項７に記載の機械可読媒体。
【請求項９】
前記第1の距離が前記第2の距離よりも大きい場合、かつ前記第1の距離が前記第3の距離より大きい場合、前記第2の位置の重みは、前記第2の距離と前記第3の距離の合計によって割った前記第2の距離に等しいことを特徴とする請求項７に記載の機械可読媒体。
【請求項１０】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の位置と前記基準位置の間の第1の距離を、前記第2の位置と前記基準位置の間の第2の距離と比較するとともに、前記比較の結果に従って前記第1の位置及び前記第2の位置に重み付けするために使用される重みデータを提供する重みユニットをさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の機械可読媒体。
【請求項１１】
前記機械実行可能な構成要素は、前記第3の位置が有効であるか否かを示す組合せフラグにアクセスするとともに、前記組合せフラグが前記第3の位置が有効であることを示す場合、前記第1の時刻における前記ナビゲーション受信器の前記ロケーションを取得するために前記第3の位置をフィルタリングするフィルタをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の機械可読媒体。
【請求項１２】
前記フィルタは、前記第1の時刻より前の第2の時刻における前記ナビゲーション受信器の以前のロケーションポイントを示すロケーションデータにアクセスするとともに、前記組合せフラグが前記第3の位置が無効であることを示す場合、前記以前のロケーションポイントに従って前記第1の時刻における前記ロケーションポイントを推定することを特徴とする請求項１１に記載の機械可読媒体。
【請求項１３】
前記慣性測位構成要素は、前記第2の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する速度及び向きをさらに計算し、前記フィルタは、前記組合せフラグが前記第3の位置が無効であることを示す場合、前記以前のロケーションポイント、前記速度、及び前記向きに従って前記第1の時刻における前記ロケーションポイントを推定することを特徴とする請求項１２に記載の機械可読媒体。
【請求項１４】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の時刻より前の第2の時刻における前記ナビゲーション受信器の以前のロケーションポイントを示すロケーションデータにアクセスするとともに、前記以前のロケーションポイントに従って前記基準位置を推定する基準推定器をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の機械可読媒体。
【請求項１５】
前記衛星測位構成要素は、前記第2の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第1の速度及び第1の向きをさらに計算し、前記慣性測位構成要素は、前記第2の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第2の速度及び第2の向きをさらに計算し、前記基準推定器は、前記第1の速度と第2の速度を組み合わせて第3の速度にし、前記第1の向きと第2の向きを組み合わせて第3の向きにするとともに、前記以前のロケーションポイント、前記第3の速度、及び前記第3の向きに基づいて、前記基準位置を推定することを特徴とする請求項１３に記載の機械可読媒体。
【請求項１６】
ナビゲーション装置であって、
複数の衛星信号を受信するように構成されたアンテナと、
前記ナビゲーション装置の速度及び向きを示すモーション信号を提供するように構成された複数のモーションセンサと、
前記ナビゲーション装置の位置を特定するために、機械可読媒体内に格納された複数の機械実行可能な構成要素を実行するプロセッサを有する受信器と、
を具備し、
前記機械実行可能な構成要素は、
前記衛星信号に従って第1の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第1の位置を計算する衛星測位構成要素と、
前記モーション信号に従って前記第1の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第2の位置を計算する慣性測位構成要素と、
基準位置を提供し、前記第1の位置、前記第2の位置、及び前記基準位置の間の距離に基づいて、前記第1の位置と前記第2の位置を組み合わせて前記第3の位置にするとともに、前記第3の位置に従って前記ナビゲーション装置の位置を特定する組合せ測位構成要素とを具備することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項１７】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の位置及び前記第2の位置に対応する重み付けされた位置を取得するために、前記第1の位置及び前記第2の位置を重み付けするとともに、前記第3の位置を生成するために、前記重み付けされた位置を組み合わせる組合せユニットを具備することを特徴とする請求項１６に記載のナビゲーション装置。
【請求項１８】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の位置の有効性を示す衛星フラグにアクセスし、前記第2の位置の有効性を示す慣性フラグにアクセスするとともに、前記衛星フラグ及び前記慣性フラグに従って前記第1の位置及び前記第2の位置に重み付けするために使用される重みデータを提供する重みユニットをさらに具備することを特徴とする請求項１７に記載のナビゲーション装置。
【請求項１９】
前記重みユニットは、前記第1の位置及び前記第2の位置の両方が無効である場合、前記第3の位置が無効であることを示す値に組合せフラグを設定することを特徴とする請求項１８に記載のナビゲーション装置。
【請求項２０】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の位置と前記基準位置の間の第1の距離をしきい値と比較し、前記第2の位置と前記基準位置の間の第2の距離を前記しきい値と比較するとともに、両方の前記比較の結果に従って前記第1の位置及び前記第2の位置を重み付けするために使用される重みデータを提供する重みユニットをさらに具備することを特徴とする請求項１７に記載のナビゲーション装置。
【請求項２１】
前記重みユニットは、前記第1の距離が第1のしきい値より大きい場合、かつ前記第2の距離が第2のしきい値より大きい場合、前記第3の位置が無効であることを示す値に組合せフラグを設定することを特徴とする請求項２０に記載のナビゲーション装置。
【請求項２２】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の位置と前記第2の位置の間の第1の距離を、前記第1の位置と前記基準位置の間の第2の距離と比較し、前記第1の距離を前記第2の位置と前記基準位置の間の第3の距離と比較するとともに、両方の前記比較の結果に従って前記第1の位置及び前記第2の位置を重み付けするために使用される重みデータを提供する重みユニットをさらに具備することを特徴とする請求項１８に記載のナビゲーション装置。
【請求項２３】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の位置と前記基準位置の間の第1の距離を、前記第2の位置と前記基準位置の間の第2の距離と比較するとともに、前記比較の結果に従って前記第1の位置及び前記第2の位置に重み付けするために使用される重みデータを提供する重みユニットをさらに具備することを特徴とする請求項１８に記載のナビゲーション装置。
【請求項２４】
前記機械実行可能な構成要素は、前記第3の位置が有効であるか否かを示す組合せフラグにアクセスし、前記組合せフラグが前記第3の位置が有効であることを示す場合、前記第1の時刻における前記ナビゲーション受信器の前記ロケーションを取得するために前記第3の位置をフィルタリングし、前記第1の時刻より前の第2の時刻における前記ナビゲーション受信器の以前のロケーションポイントを示すロケーションデータにアクセスし、前記組合せフラグが前記第3の位置が無効であることを示す場合、前記以前のロケーションポイントに従って前記第1の時刻における前記ロケーションを推定するフィルタをさらに具備することを特徴とする請求項１６に記載のナビゲーション装置。
【請求項２５】
前記組合せ測位構成要素は、前記第1の時刻より前の第2の時刻における前記ナビゲーション受信器の以前のロケーションポイントを示すロケーションデータにアクセスするとともに、前記第2の時刻における前記以前のロケーションポイントに従って前記基準位置を推定する基準推定器を具備することを特徴とする請求項１６に記載のナビゲーション装置。
【請求項２６】
前記衛星測位構成要素は、前記第2の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第1の速度及び第1の向きをさらに計算し、前記慣性測位構成要素は、前記第2の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第2の速度及び第2の向きをさらに計算し、前記基準推定器は、前記第1の速度と第2の速度を組み合わせて第3の速度にし、前記第1の向きと第2の向きを組み合わせて第3の向きにするとともに、前記以前のロケーションポイント、前記第3の速度、及び前記第3の向きに基づいて、前記基準位置を推定することを特徴とする請求項２５に記載のナビゲーション装置。
【請求項２７】
機械可読媒体に格納された機械実行可能な命令を実行するプロセッサを具備するナビゲーション受信器であって、前記命令は、実行時に、
複数の衛星信号に従って第1の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第1の位置を計算するステップと、
前記ナビゲーション受信器の速度及び向きを示す複数のモーション信号に従って、前記第1の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第2の位置を計算するステップと、
基準位置を提供するステップと、
前記第1の位置、前記第2の位置、及び前記基準位置の間の距離に基づいて、前記第1の位置と前記第2の位置を組み合わせて第3の位置にするステップと、
前記第3の位置に従って前記ナビゲーション受信器の位置を特定するステップと
を有する動作を実行することを特徴とするナビゲーション受信器。
【請求項２８】
前記動作は、
前記第1の位置及び前記第2の位置の重みを示す重みデータにアクセスするステップと、
前記第1の位置及び前記第2の位置に対応する重み付けされた位置を取得するために、前記重みデータに基づいて前記第1の位置及び前記第2の位置を重み付けするステップと、
前記第3の位置を生成するために前記重み付けされた位置を組み合わせるステップと
さらに有することを特徴とする請求項２７に記載のナビゲーション受信器。
【請求項２９】
前記動作は、
前記第1の位置の有効性を示す衛星フラグにアクセスするステップと、
前記第2の位置の有効性を示す慣性フラグにアクセスするステップと、
前記衛星フラグ及び前記慣性フラグに従って前記重みデータを決定するステップと
をさらに有する特徴とする請求項２８に記載のナビゲーション受信器。
【請求項３０】
前記動作は、前記第1の位置及び前記第2の位置の両方が無効である場合、前記第3の位置が無効であることを示す値に組合せフラグを設定するステップをさらに有することを特徴とする請求項２９に記載のナビゲーション受信器。
【請求項３１】
前記動作は、
前記第1の位置と前記基準位置の間の第1の距離をしきい値と比較するステップと、
前記第2の位置と前記基準位置の間の第2の距離を前記しきい値と比較するステップと、
両方の比較動作の結果に従って前記重みデータを決定するステップとさらに有することを特徴とする請求項２８に記載のナビゲーション受信器。
【請求項３２】
前記動作は、
前記第1の距離が第1のしきい値より大きい場合、かつ前記第2の距離が前記第2のしきい値より大きい場合、前記第3の位置が無効であることを示す値に組合せフラグを設定することを特徴とする請求項３１に記載のナビゲーション受信器。
【請求項３３】
前記動作は、
前記第1の位置と前記第2の位置の間の第1の距離を、前記第1の位置と前記基準位置の間の第2の距離と比較するステップと、
前記第1の距離を前記第2の位置と前記基準位置の間の第3の距離と比較するステップと、
両方の比較動作の結果に従って前記重みデータを決定するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項２８に記載のナビゲーション受信器。
【請求項３４】
前記動作は、
前記第1の位置と前記基準位置の間の第1の距離を、前記第2の位置と前記基準位置の間の前記第2の距離と比較するステップと、
比較動作の結果に従って前記重みデータを決定するステップと
をさらに有することを特徴とする請求項２８に記載のナビゲーション受信器。
【請求項３５】
前記動作は、
前記第3の位置が有効であるか否かを示す組合せフラグにアクセスするステップと、
前記組合せフラグが前記第3の位置が有効であることを示す場合、前記ナビゲーション受信器の前記ロケーションを取得するために前記第3の位置をフィルタリングするステップと、
前記第1の時刻より前の第2の時刻における前記ナビゲーション受信器の以前のロケーションポイントを示すロケーションデータにアクセスするステップと、
前記組合せフラグが前記第3の位置が無効であることを示す場合、前記以前のロケーションポイントに従って前記第1の時刻における前記ロケーションポイントを推定するフィルタをさらに具備することを特徴とする請求項２８に記載のナビゲーション受信器。
【請求項３６】
前記動作は、
前記第1の時刻より前の第2の時刻における前記ナビゲーション受信器の以前のロケーションポイントを示すロケーションデータにアクセスするステップと、
前記以前のロケーションポイントに従って前記基準位置を提供するステップと
をさらに有することを特徴とする請求項２７に記載のナビゲーション受信器。
【請求項３７】
前記動作は、
前記第2の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第1の速度及び第1の向きを計算するステップと、
前記第2の時刻における前記ナビゲーション受信器に関連する第2の速度及び第2の向きを計算するステップと、
前記第1の速度と第2の速度を組み合わせて第3の速度にするステップと、
前記第1の向きと第2の向きを組み合わせて第3の向きにするステップと、
前記以前のロケーションポイント、前記第3の速度、及び前記第3の向きに基づいて、前記基準位置を推定するステップと
をさらに有することを特徴とする請求項２７に記載のナビゲーション受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション受信器を追跡するための装置及び方法に関する。
【０００２】
この出願は、中華人民共和国の知識産権局に2012年9月10日に出願された中国特許出願201210333348.3号の優先権を請求するとともに、その内容は、この引用によって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
衛星ナビゲーションシステム、例えば、全地球測位システム(GPS)、は、衛星ナビゲーション受信器(例えば、GPS受信器)が衛星信号に基づいてその位置及び速度を決定することを可能にする。GPSは、地球軌道上のGPS衛星の集まりを含む。所与の時間及び地球表面の所与の場所で可視化する少なくとも4つのGPS衛星が存在しうる。各GPS衛星は、所定の周波数でGPS信号をブロードキャストし続けている。GPS信号は、衛星に対する時間及び軌道情報を含む。GPS受信器は、少なくとも4つのGPS衛星から送信されたGPS信号を同調して受信できる。少なくとも4つのGPS衛星からの時間及び軌道情報に基づいて、緯度、経度、及び高度を含むGPS受信器の地理的座標が計算されうる。
【０００４】
駐車場、トンネル、都市の谷間、及び樹木の近くのような場所では、衛星信号は、衛星への見通し線が遮られるため利用できなくなるか又は低下する場合がある。結果的に、GPS受信器によって計算された地理的座標は、不正確である場合がある。車両、個人情報端末(PDA)、又は携帯電話のようなデバイスは、GPS及び慣性測位システム(例えば、推測(DR:dead reckoning)システム)の両方を含むナビゲーションシステムを備えうる。DRシステムは、移動中のデバイスの速度及び向きを感知する速度計及びジャイロスコープを有する。以前に決定した位置、速度、及び向きに基づいて、DRシステムは、デバイスの現在の位置を推定する。しかしながら、DRシステムの精度は、時間とともに低下する。
【０００５】
従来のナビゲーションシステムは、GPSの位置精度低下率(PDOP:position dilution of precision)に基づいてGPS及びDRシステムの結果を組み合わせることができる。PDOP値は、GPS衛星ジオメトリの追加の乗法的効果を表し、さらにGPS測位の精度に影響を及ぼす。例えば、PDOP値がしきい値より大きい場合、GPSを使用して決定した位置が比較的低い精度であることを示し、ナビゲーションシステムは、車両の位置を特定するためにDRシステムによって計算された位置決定(position fix)を使用する。PDOP値がしきい値より小さい場合、GPSを使用して決定した位置が比較的高い精度であることを示し、ナビゲーションシステムは、車両の位置を特定するためにGPSによって計算された位置決定を使用する。
【０００６】
しかしながら、PDOP以外の要因は、GPSの精度を低下させる場合がある。いくつかの状況では、GPSに関連する疑似範囲内に発生する誤差は増加するが、PDOP値はしきい値より低いままである。言い換えると、GPS測位結果は比較的低い精度であるが、PDOP値はGPSの精度が良好であることを示す。故に、ナビゲーションシステムは、システムの位置を特定するためにGPSからの結果を依然として選択し、そのことはナビゲーションシステムの精度を低下させる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、衛星測位構成要素は、第1の時刻おけるナビゲーション受信器に関連する第1の位置を計算し、慣性測位構成要素は、第1の時刻におけるナビゲーション受信器に関連する第2の位置を計算し、組合せ測位構成要素は、基準位置を提供し、第1の位置、第2の位置、及び基準位置の間の距離に基づいて、第1の位置と第2の位置を組み合わせて第3の位置にし、第3の位置に従ってナビゲーション受信器の位置を特定する。
【０００８】
特許請求の範囲に記載された主要事項の実施形態の特徴及び利点は、下記の詳細な説明が進むにつれて、及び、同じ番号が同じ部分を示す以下の図面を参照して、明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による実施形態におけるナビゲーション装置のブロック図である。
【図２】本発明による実施形態におけるメモリのブロック図である。
【図３】本発明による実施形態におけるナビゲーション装置の移動軌跡の例を示す図である。
【図４】本発明による実施形態におけるナビゲーション装置の移動軌跡の別の例を示す図である。
【図５】本発明による実施形態における重みユニットによって実行される動作のフローチャートである。
【図６】本発明による実施形態における有効性チェックモジュールによって実行される動作のフローチャートである。
【図７】本発明による実施形態における特別状態(special condition)モジュールによって実行される動作のフローチャートである。
【図８】本発明による実施形態における距離モジュールによって実行される動作のフローチャートである。
【図９Ａ】本発明による実施形態における基準位置、位置P1、及び位置P2の例を示す図である。
【図９Ｂ】本発明による実施形態における基準位置、位置P1、及び位置P2の別の例を示す図である。
【図９Ｃ】本発明による実施形態における基準位置、位置P1、及び位置P2の別の例を示す図である。
【図１０】本発明による実施形態における基準位置、位置P1、及び位置P2の別の例を示す図である。
【図１１】本発明による実施形態における基準位置、位置P1、及び位置P2の別の例を示す図である。
【図１２】本発明による実施形態におけるフィルタによって実行される動作のフローチャートである。
【図１３】本発明による実施形態におけるナビゲーション装置によって実行される動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態の詳細が以下により説明される。本発明はこれらの実施形態とともに説明がなされるが、本発明をそれらの実施形態のみに限定する意図でないことは理解される。反対に、本発明は様々な他の変形例、改良型、その他均等なものに適応可能であることを意図しており、それは特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲、趣旨に含まれ得る。
【００１１】
本明細書中の実施形態は、プログラムモジュールのような、1又は複数のコンピュータ、又はデバイスによって実行されるコンピュータユーザブルメディア(computer-usable medium)のいくつかの形式に属するコンピュータ実行可能な命令の一般的な技術の下に説明がなされ得る。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行する又は抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。プログラムモジュールの機能は、様々な実施形態の要請に応じて組み合わせられる、又は分配され得る。
【００１２】
以下の詳細な説明の一部は、手順、ロジックブロック、処理、その他コンピュータメモリ内のビットデータに基づく動作の象徴的な表現の形で提示される。これらの説明及び表現は、作業の内容を他の当業者へ最も有効に伝えるために、データ処理技術の専門家によって使われる手段である。本明細書において、手順、ロジックブロック、プロセス、またそれに付随するものは、所望の結果につながるステップ、又は命令のセルフコンシステントシークエンス(self-consistent sequence)を想定している。これらのステップは物理的量の物理的な処理を必要とする。必須ではないが、一般にこれらの量は、コンピュータシステムにおいて、格納、伝送、組合せ、比較、かつ、その他の操作が可能な電気的、又は磁気的な信号の形をとる。
【００１３】
一方、これらすべて及びそれに似た表現は、適切な物理的量に関係付けられるべきであり、ただ単にこれらの量に対して便宜上使いやすい形になっているに過ぎないことを念頭に置く必要がある。以下の説明から明らかなように、特に明確な断りがない限り、本明細書全体に渡って、「計算(calculating)」、「提供(providing)」、「組合せ(combining)」、「配置(locating)」、「重み付け(weighting)」、「比較(comparing)」、「決定(determining)」、又はそれに類する用語を用いる説明は、コンピュータシステムのレジスタ、かつメモリ内で物理的(電気的)な量として表現されるデータの処理とともに、コンピュータシステムメモリ、レジスタ、その他情報記憶装置、送信部、又はディスプレイディバイス内で物理的量として表現される類似の量へ変換をするコンピュータシステム、又はそれに類似した電子コンピューティングデバイスの動作と、処理とを意味する。
【００１４】
本明細書内に記載される実施形態は、プログラムモジュールのような、1又は複数のコンピュータ又は他のデバイスによって実行される機械可読記憶媒体又はコンピュータ可読記憶媒体のある形態に属する機械実行可能な命令又はコンピュータ実行可能な命令の一般的な技術の下で説明がなされる。限定ではなく例として、機械/コンピュータ可読記憶媒体は、不揮発性の機械/コンピュータ可読記憶媒体及び通信媒体を有し、不揮発性の機械/コンピュータ可読媒体は、一時的な伝搬信号を除く全ての可読媒体を含む。一般的にプログラムモジュールは、特定のタスクを処理する、又は抽象データ型を実行するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。これらのモジュールの機能は、様々な実施形態の要請に応じて組み合わせられる、又は分配され得る。
【００１５】
非一時的機械/コンピュータ記憶媒体は、機械/コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又は他のデータなど、情報記憶のための任意の方法又は技術で実装された揮発性及び不揮発性、取り外し可能及び不可能な媒体を含む。限定を意味するものではないが、機械/コンピュータ記憶装置媒体は、RAM(random access memory)、ROM(read only memory)、EEPROM(electrically erasable programmable ROM)、フラッシュメモリ、又はその他のメモリ技術、CD-ROM(compact disk ROM)、DVDs(digital versatile disks)、又はその他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶デバイス、又はその他の磁気記憶デバイス、又は所望の情報を格納するために使用できるともに、その情報を抽出するためにアクセスできる他の任意の媒体を含む。
【００１６】
通信媒体は、機械/コンピュータ実行可能な命令、データ構造、プログラムモジュールを具現化することができ、任意の搬送媒体情報を含む。限定を意味するものではないが、例として、通信媒体は、有線ネットワーク又は直接有線接続(direct-wired connection)などの有線媒体、そして、音波(acoustic)、ラジオ周波数(RF)、赤外線、又はその他の無線媒体などの無線媒体を含む。上記の任意の組み合わせもまた、機械/コンピュータ可読媒体の範囲に含まれうる。
【００１７】
さらに、以下の本発明の詳細な説明において、様々な具体的な詳細は本発明の完全な理解を与えるために説明される。しかしながら、これらの具体的な詳細なしに、本発明を実施し得ることは、当業者によって認識されるであろう。
別の例では、すでによく知られている方法(methods)、手順(procedures)、要素(components)、及び回路(circuits)は、本発明の特徴を不必要に曖昧にさせないよう詳細に記載されない。
【００１８】
本発明に関連する実施形態は、ナビゲーション受信器を有するナビゲーション装置を提供する。ナビゲーション受信器は、ナビゲーション装置の位置を特定するために、機械可読媒体内に格納された機械実行可能な構成要素を実行するプロセッサを有する。機械実行可能な構成要素は、衛星信号に従って第1の時刻におけるナビゲーション受信器に関連する第1の位置を計算する衛星測位構成要素を有するとともに、ナビゲーション受信器の速度及び向きを示すモーション信号に従って、第1の時刻におけるナビゲーション受信器に関連する第2の位置を計算する慣性測位構成要素を有する。
【００１９】
有利には、機械実行可能な構成要素は、基準位置を提供し、第1の位置、第2の位置、及び基準位置の間の距離に基づいて、第1の位置及び第2の位置を組み合わせて第3の位置にするとともに、第3の位置に従ってナビゲーション装置の位置を特定する組合せ測位構成要素をさらに有する。基準位置、第1の位置、及び第2の位置の間の距離は、どんなことが第1の位置及び／又は第2の位置の不正確さを引き起こそうとも、衛星測位構成要素及び慣性測位構成要素に関連する高精度な測位結果を示す。例えば、GPSの比較的低い位置精度低下率(PDOP)値、又は疑似範囲の誤差のどちらでも、第1の位置と基準位置の間の差をしきい値より大きくなるようにでき、そのことは第1の位置が不正確であることを示す。この状況で、組合せ測位構成要素は、慣性測位構成要素に関連する第2の位置に完全に基づいて第3の位置を計算する。従って、従来のナビゲーションシステムに比べて、ナビゲーション装置の精度は向上する。
【００２０】
図1は、本発明による実施形態におけるナビゲーション装置100のブロック図を示す。一実施形態では、ナビゲーション装置100は、車両、携帯電話又はポータブルコンピュータなど、デバイスに利用される。図1の例では、ナビゲーション装置100は、受信器102、アンテナ104、及びモーションセンサ106を有する。アンテナ104は、例えば、全地球測位システム(GPS)衛星など、多数の衛星から送信された衛星信号103を受信する。モーションセンサ106は、ナビゲーション装置100のモーションを感知し、モーション信号105を提供する。一実施形態では、モーションセンサ106は、ナビゲーション装置100の速度と向きをそれぞれ感知する速度計及びジャイロスコープを有する。故に、モーション信号105は、ナビゲーション装置100の速度及び向きについての情報を含む。受信器102は、衛星信号103及びモーション信号105を受信するとともに、それに応じてナビゲーション装置100の位置を特定する。
【００２１】
一実施形態では、受信器102は、衛星信号受信器112、タイマ113、モーション信号受信器114、プロセッサ116、及びメモリ118を有する。タイマ113は、基準クロック信号136を提供する。モーション信号受信器114は、モーション信号105を受信するとともに、ナビゲーション装置100の速度及び向きを示すデジタルモーションデータ132を提供する。アンテナ104に接続された衛星信号受信器112は、衛星信号103を分析できるとともに、それに応じて捕捉及び追跡データ130を提供できる。より詳細には、一実施形態では、衛星信号受信器112は、1又は複数の対応する衛星が、受信器102の視界(可視)の範囲内であるか否かを決定するために、衛星信号103を分析する。衛星が捕捉される場合、衛星信号受信器112は、捕捉及び追跡データ130を提供するために衛星を追跡する。捕捉及び追跡データ130は、C/A(Coarse/Acquisition)コード、GPS日付及び時刻、人工衛星軌道暦(ephemeris)データなど、追跡される衛星についての情報を含む。捕捉及び追跡データ130とモーションデータ132とは、メモリ118内に格納されるとともに、ナビゲーション装置100を位置付けるために、プロセッサ116によってアクセスされうる。
【００２２】
プロセッサ116は、中央処理装置(CPU)、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、又はプログラミング命令を読み込むとともに実行する任意の他のデバイスでありうる。メモリ118は、プロセッサ116によって実行される多数の機械実行可能な構成要素を格納する。一実施形態では、機械実行可能な構成要素は、衛星測位構成要素122、慣性測位構成要素124、組合せ測位構成要素126、及びデータファイル128を有する。データファイル128は、プロセッサ116によって読み込み可能な、捕捉及び追跡データ130及びモーションデータ132など、多数の機械可読データセットを含む。
【００２３】
プロセッサ116によって実行されるとき、衛星測位構成要素122は、捕捉及び追跡データ130に従って、現在時刻t1におけるナビゲーション装置100に関連する位置P1を計算する。例えば、位置P1がGPS測位結果でありうる。慣性測位構成要素124は、モーションデータ132に従って現在時刻t1におけるナビゲーション装置100に関連する位置P2を計算する。例えば、位置P2は、推測(DR)測位結果でありうる。
【００２４】
有利には、組合せ測位構成要素126は、基準位置PREFを提供し、基準位置PREF、位置P1、及び位置P2の間の距離に基づいて、位置P1及び位置P2を組み合わせて位置P3にし、さらに位置P3に基づいて時刻t1におけるナビゲーション装置100の最終的なロケーションポイントLT1を決定する。図2及び図3に関してさらに記述されるように、どんなことが位置P1及び/又は位置P2の不正確さを引き起こそうとも、基準位置PREF、位置P1、及び位置P2の間の距離は、衛星測位構成要素122及び慣性測位構成要素124によって生成された高精度な測位結果を示す。例えば、GPSの比較的低い位置精度低下率(PDOP)値、又は疑似範囲の誤差のいずれかによって、位置P1及び基準位置PREFの間の距離がしきい値DTH1よりも大きくなり得、そのことは位置P1が不正確であることを示す。この状況で、組合せ位置P3は、位置P1よりむしろ位置P2に従って生成されうる。従って、従来のナビゲーションシステムと比べ、ナビゲーション装置の精度は向上する。
【００２５】
図2は、本発明に従う実施形態におけるメモリ118のブロック図を示す。図1中と同一にラベルされた要素は、同一の機能を有する。図2は、図1に組合せて説明される。
【００２６】
一実施形態では、メモリ118は、衛星測位構成要素122、慣性測位構成要素124、及び組合せ測位構成要素126を含む機械実行可能な構成要素を格納する。メモリ118は、機械可読なデータセットを含むデータファイル128をさらに格納する。図2の例に示されるように、データファイル128は、捕捉及び追跡データ130、信号強度データ232、モーションデータ132、GPS位置データ222、DR位置データ226、基準位置データ224、衛星フラグ238、慣性フラグ236、組合せフラグ234、重みデータ262、組合せ位置データ264、及びロケーションデータ268を含む。データファイル128は、他のデータセットを含むことができるとともに、図2の例に限定されない。プロセッサ116は、データファイル128内のデータセットにアクセスするとともに、ナビゲーション装置100の位置を特定するために機械実行可能な構成要素を実行する。
【００２７】
一実施形態では、衛星測位構成要素122は、GPSモジュール242及びフラグ設定モジュール244を有する。GPSモジュール242は、プロセッサ116によって実行されるとき、衛星信号103に従って現在時刻t1におけるナビゲーション装置100の位置P1を計算する。より詳細には、一実施形態では、GPSモジュール242は、データファイル128から捕捉及び追跡データ130を読み込むとともに、タイマ113によって生成された基準クロック信号136を受信する。
GPSモジュール242は、捕捉及び追跡データ130から測距コード(例えば、C/Aコード)及びナビゲーションデータを抽出するために基準クロック信号136を用いる。測距コードは、対応する衛星を識別する疑似ランダムノイズコード(PN又はPRNコード)を含む。各衛星は、一意の疑似ランダムノイズコードを有する。追跡されたGPS衛星とGPS装置100の間の疑似距離は、測距コードから取得されうる。ナビゲーションデータは、GPS日付及び時刻、対応する衛星の位置を示す人工衛星軌道暦データ、及び関連する全ての衛星の情報及び状態を示すアルマニャック(almanac)データを含む。追跡されたGPS衛星の地理的座標は、ナビゲーションデータから取得されうる。そのため、少なくとも4つのGPS衛星に関連する取得された疑似距離及び地理的座標に基づいて、GPSモジュール242は、例えば現在時刻t1におけるナビゲーション装置100の位置P1を計算する。例えば、P1は座標(x1 ,y1 ,z1)のセットによって表されうる。一実施形態では、データファイル128内のGPS位置データ222は、GPSモジュール242によって計算された位置決定を示す。故に、GPSモジュール242は、GPS位置データ222がGPSモジュール242によって計算された位置P1を示すデータを含むように、データファイル128内のGPS位置データ222を座標(x1 ,y1 ,z1)に更新する。
【００２８】
一実施形態では、フラグ設定モジュール244は、データファイル128内に含まれる衛星フラグ238及び信号強度データ232を制御するためにプロセッサ116によって実行される。衛星フラグ238は、位置P1の有効性を示す。信号強度データ232は、衛星信号103の強度レベルを示す。より詳細には、一実施形態では、フラグ設定モジュール244は、GPSモジュール242に関連する任意の異常な状態があるか否かをチェックするとともに、それに応じて衛星フラグ238を設定する。例えば、フラグ設定モジュール244は、捕捉及び追跡データ130に従って捕捉及び追跡された(例えば、時刻t1における)可視衛星の数を識別する。可視衛星の数が、所定の値(例えば、4)より少ないとき、フラグ設定モジュール244は、位置P1が無効であることを示すために、第1の値(例えば、デジタル0)に衛星フラグ238を設定する。
【００２９】
さらに、フラグ設定モジュール244は、位置P1がワイルドポイントであるか否かを識別する。ワイルドポイントは、装置100のトレースから明らかに離れた測位ポイントを表す。例えば、ナビゲーション装置100が山にあり、位置P1はナビゲーション装置100が海中にあることを示す場合、計算された位置P1は、ワイルドポイントである。フラグ設定モジュール244は、位置P1がワイルドポイントとして識別される場合、位置P1が無効であることを示す第1の値に衛星フラグ238を設定する。しかしながら、異常な状態が見つからない場合、フラグ設定モジュール244は、位置P1が有効であることを示す第2の値(例えば、デジタル1)に衛星フラグ238を設定する。
【００３０】
一実施形態では、フラグ設定モジュール244は、捕捉及び追跡データ130に従って衛星信号103の強度レベルを識別するとともに、強度レベルに従って信号強度データ232を設定する。例として、信号強度データ232は、衛星信号103の強度がそれぞれ弱い及び強いことを示す1及び2に設定されうる。衛星信号103の強度は、GPS測位結果P1の精度に影響を及ぼす。例えば、信号強度データ232が値1を有するときよりも信号強度データ232が値2を有するときに、位置P1はより正確になりうる。
【００３１】
一実施形態では、慣性測位構成要素124は、DRモジュール252及びフラグ設定モジュール254を有する。DRモジュール252は、プロセッサ116によって実行されるとき、モーションデータ132及び以前の位置決定(現在時刻t1より前の時間t0において計算された)に従って、現在時刻t1におけるナビゲーション装置100に関連する位置P2を推定する。一実施形態では、データファイル128内に格納されたDR位置データ226は、DRモジュール252によって計算された位置決定(例えば、位置P2)を示す。
【００３２】
一実施形態では、DRモジュール252は、信号強度データ232及び衛星フラグ238に従って、以前の位置を選択する。より詳細には、信号強度データ232は、衛星信号103の強度が時刻t0において強いことを示すとともに、衛星フラグ238は位置P1_T0が時刻t0において有効であることを示す場合、DRモジュール252は、位置決定P1_T0を取得するために、データファイル128からGPS位置データ222を読み取る。その後、DRモジュール252は、時刻t0におけるナビゲーション装置100の速度及び向きを取得するために、データファイル128からモーションデータ132を読み取る。速度、向き、及び位置決定P1_T0に基づいて、DRモジュール252は、時刻t1における位置P2_T1を計算する。
【００３３】
信号強度データ232が、衛星信号103の強度が時刻t0において弱いことを示す場合、又は衛星フラグ238が、位置P1_T0が時刻t0において無効であることを示す場合、DRモジュール252は、時刻t0においてDRモジュール252によって計算された位置決定P2_T0を取得するために、データファイル128からDR位置データ226を読み取る。さらに、DRモジュール252は、時刻t0におけるナビゲーション装置100の速度及び向きを取得するために、データファイル128からモーションデータ132を読み取る。速度、向き、及び位置決定P2_T0に基づいて、DRモジュール252は、時刻t1におけるナビゲーション装置100に関連する位置P2_T1を計算する。従って、衛星信号103が低い強度レベルのままであるか、又は位置P1が無効のままである場合、DRモジュール252は、時間が経過するにつれて、以前のDR測位結果に従ってDR測位結果を推定し続ける。速度計及びジャイロスコープに関連する誤差のために、DRモジュール252によって計算された位置の誤差が、そのような状況下では蓄積する。
【００３４】
両状況では、位置P2は、座標(x2, y2, z2)のセットによって表現されうる。一実施形態では、DRモジュール252は、DR位置データ226が時刻t1における位置P2を示すデータを有するように、DR位置データ226を座標(x2, y2, z2)に更新する。
【００３５】
フラグ設定モジュール254は、一実施形態では、データファイル128に含まれる慣性フラグ236を制御するために、プロセッサ116によって実行される。フラグ設定モジュール244と同様に、フラグ設定モジュール254は、異常な状態がモーションセンサ106に関連しているか否かをチェックするとともに、それに応じて慣性フラグ236を設定する。例として、センサ106が起動すると、速度計及びジャイロスコープを有するモーションセンサは自己検査を実行する。フラグ設定モジュール254は、自己検査が終了したか否かをチェックするためにモーションデータ132を分析する。速度計又はジャイロスコープのいずれかが自己検査を実行している場合、フラグ設定モジュール254は、位置P2が無効であることを示す一つの値(本明細書では、第3の値として参照される)、例えばデジタル0、に慣性フラグ236を設定する。自己検査が終了し、かつ他の異常な状態が見つからない場合、フラグ設定モジュール254は、位置P2が有効であることを示す慣性フラグ236を異なる値(本明細書では、第4の値として参照される)に設定する。
【００３６】
組合せ測位構成要素126は、位置P1と位置P2を組み合わせて位置P3にするように動作可能である。一実施形態では、組合せ測位構成要素126は、座標系変換器202を有する。一実施形態では、位置P1及び位置P2は、異なる座標系に従って生成される。例えば、座標(x1 ,y1 ,z1)は、ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)座標系でGPSモジュール242によって計算される。座標(x2 ,y2 ,z2)は、NEU(North East Up)座標系でDRモジュール252によって計算される。GPSモジュール242及びDRモジュール252からの測位結果が、異なる座標系で生成される場合、座標系変換器202は、ある系の座標を別の系の対応する座標に変換する。一実施形態では、座標系変換器202は、NEU系での座標(x2 ,y2 ,z2)をECEF系の対応する座標(x2' ,y2' ,z2')に変換する。あるいは、座標系変換器202は、ECEF系での座標(x1 ,y1 ,z1)をNEU系での対応する座標(x1' ,y1' ,z1')に変換する。そのため、位置P1及び位置P2は、同一座標系でラベルされ、そのことは組合せ動作をより好都合にする。
【００３７】
一実施形態では、組合せ測位構成要素126は、重みユニット204、組合せユニット206、基準推定器218、及びフィルタ220をさらに有する。重みユニット204は、位置P1及びP2に対する重みA1及びA2を示す重みデータ262を提供する。一実施形態では、重みA1又はA2は、0から100％の間の値であるとともに、重みA1及びA2の合計は1と等しい。重みA1及びA2は、組合せ位置P3を生成するとき、位置P1及びP2の相対的重要性を表すために使用される。
【００３８】
重みA1及びA2を取得するとき、組合せユニット206は、位置P1とP2を組み合わせて位置決定P3にする。一実施形態では、組合せユニット206は、位置P1及びP2に重み付けし、重み付けされた位置A1*P1及びA2＊P2を提供するとともに、位置P3を取得するために、重み付けされた位置を組み合わせる。組合せ動作がECEF座標系で実行されると仮定すると、位置P3は、式(1)：P3 = A1* P1 + A2 * P2 = (A1*x1+A2*x2’, A1*y1+A2*y2’, A1*z1+A2*z2’)に従って得ることができる。式(1)によれば、A1が100％に等しく、かつA2が0％に等しい場合、位置P3は、GPSモジュール242によって生成される位置P1に完全に依存して生成される。A1が0％に等しく、かつA2が100％に等しい場合、位置P3は、DRモジュール252によって生成された位置P2に完全に依存して生成される。さらに、A1及びA2の両方が、0％超100％未満である量と等しい場合、位置P3は、位置P1及び位置P2の両方に依存して生成される。この状況では、A1がA2より大きい場合、位置P3は、位置P2よりも位置P1により依存して生成される。逆もまた同様である。一実施形態では、組合せユニット206は、組合せ位置データ264が時刻t1での位置P3を示すデータを含むように、座標(A1*x1+A2*x2’, A1*y1+A2*y2’, A1*z1+A2*z2’)に組合せ位置データ264を更新する。
【００３９】
一実施形態では、重みユニット204は、有効性チェックモジュール212、特別状態モジュール214、及び距離モジュール216を有する。有効性チェックモジュール212は、位置P1及び位置P2の有効性をチェックするために衛星フラグ238及び慣性フラグ236にアクセスし、それに応じて重みA1及びA2を決定する。特別状態モジュール214は、ナビゲーション装置100が1又は複数の所定の状態に一致するか否かをチェックするとともに、それに応じて重みA1及びA2を決定する。距離モジュール216は、位置P1、位置P2、及び基準位置PREFの間の距離に従って重みA1及びA2を決定する。
【００４０】
一実施形態では、重みユニット204は、組合せ位置P3の有効性を示す組合せフラグ234を更新する。一実施形態では、組合せフラグ234がある値(本明細書では第5の値として参照される)、例えばデジタル1、を有する場合、位置P3が有効であることを示す。組合せフラグ234が別の値(本明細書では第6の値として参照される)、例えばデジタル0、を有する場合、位置P3が無効であることを示す。重みユニット204の動作は、図5〜図8に関してさらに記載される。
【００４１】
フィルタ220は、限定ではなく、カルマンフィルタであることができ、組合せフラグ234をチェックするとともに、組合せフラグ234が位置P3が有効であることを示す場合、時刻t1での最終ロケーションポイントPLOC_T1を取得するために、位置P3をフィルタリングする。より詳細には、一実施形態では、データファイル128中のロケーションデータ268は、各時刻ポイント(例えば、現在時刻t1より前の時刻tA、tB、及びt0)における最終ロケーションポイントを示す。フィルタ220は、以前の時刻tA、tB、及びt0でのロケーションポイントを取得するためにロケーションデータ268にアクセスするとともに、位置P3をフィルタリングし、それに応じて最終ロケーションポイントPLOC_T1を提供する。従って、時刻tA、tB、t0、及びt1におけるロケーションポイントを含むナビゲーション装置100の軌跡(track)は、平滑化されうる。組合せフラグ234が位置P3が無効であることを示す場合、フィルタ220は位置P3を使用しない。代わりに、フィルタ220が、図12に関してさらに記載されるように、以前の位置ポイントPLOC_T0に基づいてロケーションポイントPLOC_T1を推定する。さらに、フィルタ220は、ロケーションデータ268がロケーションポイントPLOC_T1を示すデータを含むように、ロケーションポイントPLOC_T1にロケーションデータ268を更新する。
【００４２】
一実施形態では、基準位置データ224は、基準位置PREFを示す。基準推定器218は、現在時刻t1でのナビゲーション装置100に関連する基準位置PREFを提供するとともに、それに応じて基準位置データ224を更新する。基準推定器218の動作は、図3に関してさらに記載される。
【００４３】
図3は、本発明による実施形態におけるナビゲーション装置100の移動軌跡(travel track)300の例を示す。図3は、図2に組み合わせて説明される。図3は、それぞれ時刻tB、tA、及びt0でのロケーションデータ268によって示されるロケーションポイントPLOC_TB、PLOC_TA、及びPLOC_T0を示す。ここで、tBはtAより前であり、tAはt0より前である。
図3は、時刻t1での基準位置PREF_T1の計算方法を記載する。
【００４４】
一実施形態では、基準推定器218は、以前のロケーションポイントPLOC_T0を取得するためにロケーションデータ268にアクセスするとともに、モーションセンサ106によって測定された速度VT0及び向きORT0を取得するためにモーションデータ132にアクセスする。次に、基準推定器218は、以前のロケーションポイントPLOC_T0、速度VT0、及び向きORT0に基づいて基準位置PREF_T1を推定する。
【００４５】
代替の実施形態では、速度VT0は組合せ速度であり、向きORT0は組合せ向きである。より詳細には、GPSモジュール242は、時刻t0でのナビゲーション装置100に対するGPS速度及びGPS向きを計算する。モーションセンサ106は、時刻t0でのナビゲーション装置100に対するDR速度及びDR向きを測定する。基準推定器218は、GPS速度とDR速度を組み合わせて速度VT0にし、GPS向きとDR向きを組み合わせて向きORT0にする。その後、基準推定器218は、以前のロケーションポイントPLOC_T0、速度VT0、及び向きORT0に基づいて基準位置PREF_T1を計算する。
【００４６】
有利には、基準位置PREF_T1が、以前の時刻t0での最終ロケーションポイント、速度、及び向きに従って推定されるので、正確なGPS又はDR測位結果が、基準位置PREF_T1から所定の距離以内であることが期待される。図3の例に示されるように、位置決定P1と基準位置PREFの間の距離DPREF-P1が、しきい値DTH1よりも大きい(例えば、位置決定P1が、衛星信号103の強度が弱いときに、範囲302の外にある)場合、位置決定P1は不正確であるとみなされうる。距離DPREF-P1がしきい値DTH1より小さい(例えば、位置決定P1が範囲302の内側にある)場合、位置決定P1は正確であるとみなされうる。同様に、位置決定P2と基準位置PREFの間の距離DPREF-P2が、しきい値DTH1よりも大きい場合、位置決定P2は不正確であるとみなされうる。距離DPREF-P2がしきい値DTH1より小さい場合、位置決定P2は正確であるとみなされうる。
【００４７】
図4は、本発明による実施形態におけるナビゲーション装置100の移動軌跡400の別の例を示す。図4は、図2及び図3に組み合わせて説明される。図4は、現在時刻t1でのロケーションポイントPLOC_T1の計算方法を記載する。
【００４８】
図3の移動軌跡300と同様に、基準推定器218は、以前のロケーションポイントPLOC_T0、速度VT0、及び向きORT0に基づいて時刻t1での基準位置PREFを提供する。GPSモジュール242は、捕捉及び追跡データ130に従って位置P1を計算する。DRモジュール252は、モーションデータ132に従って位置P2を計算する。組合せユニット206は、位置P1と位置P2を組み合わせて位置P3にする。フィルタ220は、位置PLOC_T1におけるナビゲーション装置100の位置を特定するために、以前のロケーションポイントPLOC_TB、PLOC_TA、及びPLOC_T0に基づいて位置P3をフィルタリングする。その結果、移動軌跡400が平滑化される。
【００４９】
図5は、本発明による実施形態における重みユニット204によって実行される動作のフローチャート500を示す。図5は、図2に組み合わせて説明される。図5は、位置P1及びP2の重みA1及びA2の決定方法を記載する。
【００５０】
ステップ502で、有効性チェックモジュール212は、衛星フラグ238及び慣性フラグ236に基づいて重みA1及びA2を決定する。ステップ504で、特別状態モジュール214はナビゲーション装置(例えば、図1の装置100)が、所定の状態にあるか否かをチェックするとともに、それに応じて重みA1及びA2を決定する。ステップ506で、距離モジュール216は、基準位置PREF、位置P1、及び位置P2の間の距離に基づいて、重みA1及びA2を決定する。ステップ502、504、及び506は、それぞれ図6、図7、及び図8に関してさらに記載される。
【００５１】
図6は、本発明による実施形態における有効性チェックモジュール212によって実行される動作のフローチャート502を示す。図6は、図2及び図5に組み合わせて説明される。フローチャート502は、図5のステップ502に関して示されるように、有効性チェックモジュール212が重みA1及びA2をどのように決定するかを記載する。
【００５２】
ステップ602で、有効性チェックモジュール212は、位置P1及びP2の重みA1及びA2を決定することを開始する。ステップ604で、有効性チェックモジュール212は衛星フラグ238及び慣性フラグ236にアクセスする。
【００５３】
ステップ606で、有効性チェックモジュール212は、衛星フラグ238に従って位置P1が有効であるか否かをチェックする。位置P1が有効である場合、フローチャート502はステップ608に進む。位置P1が無効である場合、フローチャート502はステップ616に進む。
【００５４】
ステップ608で、有効性チェックモジュール212は、慣性フラグ236に従って位置P2が有効であるか否かをチェックする。位置P2が有効である(P1及びP2の両方が有効)場合、有効性チェックモジュール212は、ステップ610で重みA1及びA2をデフォルト値(例えば、50％と50％)に設定する。その後、フローチャート502は、特別状態モジュール214及び距離モジュール216が重みA1及びA2を決定できるように、ステップ504に進む(図5又は図7)。位置P2が無効である(P1が有効かつP2が無効)場合、有効性チェックモジュール212は、ステップ612で重みA1を100％に設定し、重みA2を0％に設定する。加えて、有効性チェックモジュール212は、位置P3が有効であることを示す第5の値に組合せフラグ234を設定する。
【００５５】
ステップ616で、有効性チェックモジュール212は、慣性フラグ236に従って位置P2が有効であるか否かをチェックする。位置P2が有効である(P1が無効かつP2が有効)場合、有効性チェックモジュール212は、ステップ618で重みA1を0％に設定し、重みA2を100％に設定する。その後、有効性チェックモジュール212は、位置P3が有効であることを示す第5の値に組合せフラグ234を設定する。位置P2が無効である(P1及びP2の両方が無効)場合、有効性チェックモジュール212は、ステップ620で位置P3が無効であることを示す第6の値に組合せフラグ234を設定する。ステップ612及び618に示されるように、GPSモジュール242及びDRモジュール252が無効な測位結果を生成した場合、位置P3は、他のモジュールからの結果に完全に依存して生成される。どちらの場合も、組合せフラグ234は位置P3が有効であることを示す。
【００５６】
図7は、本発明による実施形態における特別状態モジュール214によって実行される動作のフローチャート504を示す。図7は、図2、図3、図5、及び図6に組み合わせて説明される。フローチャート504は、図5のステップ504に記載されるように、特別状態モジュール214が重みA1及びA2をどのように決定するかを記載する。図5及び図6に関して示されるように、フローチャート500は、一実施形態において、有効性チェックモジュール212が衛星フラグ238及び慣性フラグ236に従って位置P1及びP2の両方が有効であることを識別する場合、ステップ504に進む。
【００５７】
ステップ702で、特別状態モジュール214は、ナビゲーション装置100が複数の所定の状態のうちの一つにあるか否かをチェックすることによって、重みA1及びA2を決定することを開始する。一実施形態では、所定の状態は、GPS回復中状態(GPS recovering condition)、DR長期状態(DR long-term condition)、及びGPS強度の強い状態(GPS strong intensity condition)を含む。
【００５８】
ステップ704で、特別状態モジュール214は、おおよそ記述されたように、GPSが回復中状態にあるか否かをチェックする。ナビゲーション装置100が、駐車場、トンネル、都市の谷間、及び樹木の近くなどアクセス不可能な場所にある場合、衛星信号103は、利用不可又は低下している。衛星フラグ238は、位置P1が無効であることを示す値に設定される。図2及び図6に関して論じたように、有効性チェックモジュール212は、重みA1を0％に設定し、重みA2を100％に設定するとともに、組合せ結果は、DRモジュール252によって計算される位置P2に完全に依存して生成される。ナビゲーション装置100がアクセス不可能な場所のままである場合、DRモジュール252によって計算される位置P2の誤差は、時間とともに増加する。衛星信号103が可視になるとき、衛星フラグ238は、位置P1が再度有効になることを示す第2の値に切り替えられうる。DRモジュール252の誤差を訂正するために、特別状態モジュール214は、所定の期間TTH1の間GPS結果P1に完全に基づいて、位置P3を決定するために重みA1及びA2を設定することができる。
【００５９】
一実施形態では、特別状態モジュール214は、位置P1が有効になった後有効のままである間の期間T1を測定するために、衛星フラグ238が第1の値から第2の値に切り替えられると、基準クロック信号136に従って第1のタイマを初期化する。特別状態モジュール214はさらに所定の時間しきい値TTH1と期間T1を比較する。期間T1が時間しきい値TTH1より小さい場合、ナビゲーション装置100がGPS回復中状態にあることを示す。
【００６０】
従って、GPS回復中状態がステップ704で識別される場合、フローチャート504はステップ706に進む。そうでない場合、フローチャート504は、ステップ708に進む。ステップ706で、重みA1が100％に設定され、重みA2が0％に設定されるとともに、組合せフラグ234は位置P3が有効であることを示す第5の値に設定される。
【００６１】
ステップ708で、特別状態モジュール214はDR長期状態が存在するか否かをチェックする。図2及び図3に関して論じたように、弱い衛星信号103によって、位置P1が不正確になる。例えば、位置P1は図3に示されるように範囲302の外にある。その後、位置P3は、図8に関してさらに記載されるように、位置P2に完全に依存して計算される。位置P2は、時間とともに増加する誤差を有する。故に、そのような状態(位置P3が位置P2のみに完全に依存して計算される)が、比較的長時間(例えばTTH2より長く)維持される場合、衛星信号103の強度が強力になったか否か、かつGPSの精度が持ち直したか否かを決定するためにチェックが実行される。
【００６２】
一実施形態では、信号強度データ232が衛星信号103の強度が弱いことを示すとき、特別状態モジュール214は、期間T2を測定するために、基準クロック信号136に従って第2のタイマを初期化する。特別状態モジュール214はさらに、所定の期間しきい値TTH2と期間T2を比較する。時間T2がTTH2より大きい場合、ナビゲーション装置100がDR長期状態にあることを示す。一実施形態では、DR長期状態がステップ708で識別される場合、フローチャート504はステップ710に進む。そうでない場合、フローチャート504はステップ716に進む。
【００６３】
ステップ710で、特別状態モジュール214は、基準位置PREFと位置P1の間の距離DPREF-P1をしきい値DTH1と比較する。距離DPREF-P1がしきい値DTH1より大きい場合、位置P1は不正確なままであることを示す。よって、特別状態モジュール214は、ステップ712で重みA1を0％に設定し、重みA2を100％に設定するとともに、位置P3が有効であることを示す第5の値に組合せフラグ234を設定する。距離DPREF-P1がしきい値DTH1より小さい場合、位置P1がDR長期状態の下、現在正確であることを示す。よって、特別状態モジュール214は、ステップ714で重みA1を100％に設定し、重みA2を0％に設定するとともに、位置P3が有効であることを示す第5の値に組合せフラグ234を設定する。
【００６４】
ステップ716で、特別状態モジュール214は、GPS強度の強い状態が発生するか否かをチェックする。一実施形態では、信号強度データ232が衛星信号103の強度が強いことを示す場合、特別状態モジュール214はGPS強度の強い状態が存在することを決定する。その後、特別状態モジュール214は、ステップ718で重みA1を100％に設定し、重みA2を0％に設定するとともに、位置P3が有効であることを示す第5の値に組合せフラグ234を設定する。特別状態モジュール214によって何も特別な状態が識別されない場合、フローチャート504は、距離モジュール216が重みA1及びA2を決定できるように、ステップ506(例えば、フローチャート506)に進む。
【００６５】
図8は、本発明による実施形態における距離モジュール216によって実行される動作のフローチャート506を示す。フローチャート506は、図5のステップ506に記載されるように距離モジュール216が重みA1及びA2をどのように決定するかを記載する。図5〜図7に関して記載されるように、フローチャート500は、一実施形態において、有効性チェックモジュール212が位置P1及びP2が有効であることを識別し、かつ特別状態モジュール214が所定の状態を何も発見しなかった後に、フローチャート506に進む。図9A、図9B、図9C、図10、及び図11は、本発明による実施形態で、基準位置PREF、位置P1、及び位置P2の例を示す略図900、902、及び904である。図8は、図2、図5〜図7、及び図9〜図11に組み合わせて説明される。
【００６６】
ステップ802で、距離モジュール216は、重みA1及びA2を決定することを開始する。距離モジュール216は、現在時刻t1における位置P1、位置P2、及び基準位置PREFの間の距離に従って、重みA1及びA2を設定する。一実施形態では、距離モジュール216は、基準位置PREFと位置P1の間の距離DPREF-P1をしきい値DTH1と比較し、基準位置PREFと位置P2の間の距離DPREF-P2をしきい値DTH1と比較するとともに、比較結果に基づいて重みA1及びA2を設定する。一実施形態では、距離モジュール216は、位置P1と位置P2の間の距離DP1-P2を距離DPREF-P1と比較し、位置P1と位置P2の間の距離DP1-P2を距離DPREF-P2と比較するとともに、比較結果に基づいて重みA1及びA2を設定する。一実施形態では、距離モジュール216は、距離DPREF-P1を距離DPREF-P2と比較するとともに、比較結果に基づいて重みA1及びA2を設定する。
【００６７】
ステップ804で、距離モジュール216は、距離DPREF-P1をしきい値DTH1と比較する。距離DPREF-P1がしきい値DTH1より大きい場合、フローチャート506はステップ806に進む。そうでない場合、フローチャート506はステップ812に進む。ステップ806で、距離モジュール216は距離DPREF-P2をしきい値DTH1と比較する。距離DPREF-P2がしきい値DTH1より大きい場合、フローチャート506はステップ808に進み、距離DPREF-P2がしきい値DTH1より小さい場合、ステップ810に進む。ステップ812で、距離モジュール216は距離DPREF-P2をしきい値DTH1と比較する。距離DPREF-P2がしきい値DTH1より大きい場合、フローチャート506はステップ814に進み、距離DPREF-P2がしきい値DTH1より小さい場合、ステップ816に進む。
【００６８】
図9Aの略図900を参照すると、位置P1及びP2の両方が範囲302の外であり、すなわち、距離DPREF-P1がしきい値DTH1より大きく、かつ距離DPREF-P2がしきい値DTH1より大きい。そのため、位置P1及びP2の両方は、図3に関して論じたように、不正確である。従って、ステップ808で、距離モジュール216は、位置P3が無効であることを示すために、組合せフラグ234に第6の値を割り当てる。
【００６９】
図9Bの略図902を参照すると、位置P1は範囲302の外であり、位置P2は範囲302の内側である。言い換えると、距離DPREF-P1はしきい値DTH1より大きく、距離DPREF-P2はしきい値DTH1より小さい。そのため、位置P1は不正確であり、位置P2は正確である。従って、ステップ810で、距離モジュール216は、重みA1を0％に設定し、重みA2を100％に設定するとともに、位置P3が有効であることを示すために、組合せフラグ234に第5の値を割り当てる。
【００７０】
図9Cの略図904を参照すると、位置P1は範囲302の内であり、位置P2は範囲302の外である。言い換えると、距離DPREF-P1はしきい値DTH1より小さく、距離DPREF-P2はしきい値DTH1より大きい。そのため、位置P1は正確であり、位置P2は不正確である。従って、ステップ814で、距離モジュール216は、重みA1を100％に設定し、重みA2を0％に設定するとともに、位置P3が有効であることを示すために、組合せフラグ234を第5の値に割り当てる。
【００７１】
様々な望ましくない状態によって、いくつもの理由で、位置決定P1又はP2が範囲302の外になりうる。例えば、GPSの比較的低いPDOP値又は疑似範囲の誤差によって、位置P1が範囲302の外になりうる。有利には、全ての望ましくない状態が距離モジュール216によって検出されうる。従って、ナビゲーション装置100の精度が向上する。
【００７２】
図10及び図11中の略図1000及び1100は、位置P1及びP2が範囲302の内側であるとき、すなわち、位置P1及びP2の両方が基準位置PREFに関して正確であるときの状態を示す。そのような場合、距離モジュール216は、図8のステップ816〜824に従って、重みA1及びA2を決定する。
【００７３】
ステップ816で、距離モジュール216は、距離DP1-P2を距離DPREF-P1と比較するとともに、距離DP1-P2を距離DPREF-P2と比較する。距離DP1-P2が距離DPREF-P1より大きい場合、かつ距離DP1-P2が距離DPREF-P2より大きい場合、フローチャート506はステップ818にジャンプする。そうでない場合、フローチャート506はステップ820に進む。図10の略図1000を参照すると、距離DP1-P2は距離DPREF-P1より大きく、かつ距離DP1-P2は距離DPREF-P2より大きい。この状況では、位置P1及びP2の両方が正確である。また、位置P1及びP2は、基準位置PREFに関しておよそ反対方向に位置する。よって、位置P3は、位置P1及び位置P2の両方を考慮することによって提供される。従って、ステップ818で、重みA1は、距離DPREF-P1と距離DPREF-P2の合計で割った距離DPREF-P2と等しい量に設定される。重みA2は、距離DPREF-P1と距離DPREF-P2の合計で割った距離DPREF-P1と等しい量に設定される。加えて、距離モジュール216は、位置P3が有効であることを示すために、組合せフラグ234に第5の値を割り当てる。
【００７４】
有利には、ステップ818に従って、重みA1及びA2は0％超100％未満であり、そのことは位置P1及びP2の両方に依存して位置P3が生成されることを意味する。さらに、距離DPREF-P1が距離DPREF-P2より小さい場合、重みA1は重みA2より大きい。言い換えると、位置P1が位置P2と比べて基準位置PREFに近い場合、位置P3は、位置P2より位置P1により依存して計算されうる。同様に、距離DPREF-P1が距離DPREF-P2より大きい場合、重みA1は重みA2より小さく、その結果、位置P3は位置P1より位置P2により依存して計算されうる。従って、ナビゲーション装置100の精度はさらに向上する。
【００７５】
ステップ820で、距離モジュール216は、距離DPREF-P2と距離DPREF-P1を比較する。距離DPREF-P1が距離DPREF-P2より大きい場合、フローチャート506はステップ822に進む。距離DPREF-P1が距離DPREF-P2より小さい場合、フローチャート506はステップ824に進む。図11の略図1100を参照すると、距離DP1-P2は、距離DPREF-P1及び/又は距離DPREF-P2より小さい。すなわち、位置P1及び位置P2は基準位置PREFに関してほとんど同じ方向に位置する。従って、基準位置PREFにより近い位置P1又はP2が、より正確である。図11に示されるように、距離DPREF-P1は、距離DPREF-P2より大きい。よって、ステップ822に従って、距離モジュール216は、重みA1を0％に設定し、重みA2を100％に設定するとともに、位置P3が有効であることを示すために組合せフラグ234に第5の値を割り当てる。別の実施形態では、距離DPREF-P1は、距離DPREF-P2より小さい。よって、ステップ824に従って、距離モジュール216は、重みA1を100％に設定し、重みA2を0％に設定するとともに、位置P3が有効であることを示すために組合せフラグ234に第5の値を割り当てる。
【００７６】
有利には、図5〜図8のフローチャートに従って、ナビゲーション装置100がGPSモジュール242によって提供される位置P1と、DRモジュール252によって提供される位置P2とを組み合わせるための重みを決定するとき、様々な状況が考えられる。従来のナビゲーションシステムに比べて、ナビゲーション装置100の精度は高まっている。
【００７７】
図12は、本発明の実施形態におけるフィルタ220によって実行される動作のフローチャート1200を示す。フローチャート1200は、フィルタ220が最終ロケーションポイントPLOC_T1をどのように計算するかを記載する。図12は、図2、及び図6〜図8に組み合わせて説明される。
【００７８】
ステップ1202で、フィルタ220は、最終ロケーションポイントPLOC_T1を計算することを開始する。ステップ1204で、フィルタ220は組合せ位置P3の有効性を示す組合せフラグ234を読み取る。図6〜図8に関して記載したように、重みユニット204は、重みA1及びA2を決定するとき、組合せフラグ234に第5の値又は第6の値を割り当てる。重みユニット204が、位置P3が有効であることを示す第5の値を有する場合、フローチャート1200はステップ1206に進む。ステップ1206で、フィルタ220は、位置P3を取得するために組合せ位置データ264にアクセスするとともに、以前のロケーションポイントPLOC_TB、PLOC_TA、及びPLOC_T0に従って位置P3をフィルタリングする。その結果、ナビゲーション装置100の軌跡が平滑化される。
【００７９】
重みユニット204が、ステップ1204で位置P3が無効であることを示す第6の値を有する場合、フローチャート1200はステップ1208にジャンプする。ステップ1208で、フィルタ220は組合せ位置P3を使用しない。代わりに、フィルタ220は、以前のロケーションポイントPLOC_T0を取得するためにデータファイル128からロケーションデータ268を読み取るとともに、以前の時刻t0においてモーションセンサ106によって測定された速度VT0及び向きORT0を取得するために、データファイル128からモーションデータ132を読み取る。一実施形態では、ロケーションポイントPLOC_T0は、基準ポイントPREFと同一でありうる。従って、ロケーションポイントPLOC_T1は、現在時刻t1において測定された位置でありうる。有利には、GPS位置P1及びDR位置P2の両方が無効又は不正確であるときに位置P3が無効である場合(例えば、ステップ620又は808)でさえ、フィルタ220はロケーションポイントを出力できる。故に、ナビゲーション装置100は継続して測位ポイントを出力できる。
【００８０】
図13は、本発明よる実施形態におけるナビゲーション装置(例えば、ナビゲーション装置100)によって実行される動作の例のフローチャート1300を示す。図13は、図1〜図12に組み合わせて説明される。特定のステップが図13に記載されるが、そのようなステップは例である。すなわち、本発明は、様々な他のステップ、又は図13に記載されるステップの変形形態を実行するように適合される。
【００８１】
ブロック1302では、第1の時刻(例えば、現在時刻t1)におけるナビゲーション受信器(例えば、受信器102)に関連する第1の位置(例えば、位置P1)は、衛星信号に従って計算される。ブロック1304では、第1の時間におけるナビゲーション受信器に関連する第2の位置は、ナビゲーション受信器の速度及び向きを示すモーション信号に従って計算される。
【００８２】
ブロック1306では、基準位置(例えば、基準位置PREF)が提供される。一実施形態では、第1の時刻より前の第2の時刻でのナビゲーション受信器の以前のロケーションポイントを示すロケーションデータ(例えば、ロケーションデータ268)がアクセスされる。基準位置は、以前のロケーションポイントに従って生成される。一実施形態では、第2の時刻におけるナビゲーション受信器に関連する第1の速度及び第1の向きが衛星測位構成要素によって計算される。第2の時刻におけるナビゲーション受信器に関連する第2の速度及び第2の向きが、慣性測位構成要素によって生成される。第1の速度と第2の速度が組み合わせられ、第3の速度になる。第1の向きと第2の向きが組み合わせられ、第3の向きになる。基準位置は、以前のロケーションポイント、第3の速度、及び第3の向きに基づいて計算される。
【００８３】
ブロック1308で、第1の位置と第2の位置は、第1の位置、第2の位置、及び基準位置の間の距離に基づいて組み合わせられ、第3の位置(例えば、位置P3)になる。一実施形態では、第1の位置及び第2の位置の重みを示す重みデータ(例えば、重みA1及びA2)が提供される。第1の位置及び第2の位置は、第1の位置及び第2の位置に対応する重み付けされた位置を取得するために、重みデータに基づいて重み付けされる。重み付けされた位置は、第3の位置を生成するために組み合わせられる。
【００８４】
前述の記載及び図は、本発明の実施形態を示すが、様々な付加、改良、及び置換が添付の特許請求の範囲内で定められる本発明の原則となる趣旨及び範囲を逸脱することなく可能であることが理解される。当業者であれば、本発明が様々な形態、構造、構成、割合、材料、要素、及び構成要素の多くの変更とともに使用され、他の場合では本発明の実施に使用できることを認める。そのことは、本発明の原則から逸脱することのない範囲において、特定の環境や動作条件へ個別に適応される。従って、明細書において記載された実施形態は、記載したあらゆる点において考慮されるべきであり、添付の請求項及びそれと法的に均等なものによって示される本発明の範囲を制限するものではなく、上述の記載へ限定するものでもない。
【符号の説明】
【００８５】
104  アンテナ
106  モーションセンサ
112  衛星信号受信器
113  タイマ
114  モーション信号受信器
116  プロセッサ
122  衛星測位構成要素
124  慣性測位構成要素
126  組合せ測位構成要素
128  データファイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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