[實用新型]距離及方向校正的位置估測裝置

有效

• 申請號: 201220228334.0
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN202837553U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 藍明傳;游凱綸
• 申請（專利權）人: 康訊科技股份有限公司
• 主分類號: G01S19/48
• 分類號: G01S19/48
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本實用新型是關于一種目標物的位置估測裝置，尤指一種用于估算目標物航跡時，對目標物位置的距離及方向校正，以得到更準確的目標物所在位置的位置估測裝置。

背景技術

一般常見的位置估測裝置可通過全球衛星定位系統(Global?Positioning?System，GPS)于全天候、連續提供實時高精度的三維位置和速度信息計算而得，并可應用到估測移動目標物行進的軌跡路線。

然而，當使用者在高樓林立的市區、通過陸橋以及隧道使用位置估測裝置時，衛星信號將容易受到遮擋，以致于無法提供使用者連續、準確、可靠的目標物所在位置。因此，越來越多的位置估測裝置改用結合GPS系統以及慣性導航系統(inertial?navigation?system，INS)來進行航跡推算。INS系統利用加速度計、陀螺儀...等慣性感測單元(inertial?measurement?units，IMU)，其不會受到物體遮擋、且具有抗輻射性強、可全天候量測的優點。

此種目標物位置估算方法需要利用到GPS接收器每隔一段時間傳回代表目標物位置的衛星信號來當作INS系統的初始位置，以便INS系統根據初始位置來進行后續位置推算。由上述可知，后續位置推算是通過慣性感測單元(IMU)中的距離感測元件、方位感測元件、及高度感測元件等感測元件來推得。感測元件在量測時，通常會受到外界噪聲、亦或是裝置本身噪聲而使后續位置推算有誤差。目前一般常用作法為透過擴展型卡爾曼濾波器(Extended?Kalman?Filter，EKF)來對后續位置推算作修正，但對于降低甚至排除感測元件在量測時會受到外界噪聲及裝置本身噪聲的問題，仍有改善的空間。

創作人因于此，本于積極創作的精神，亟思一種距離及方向校正的位置估測裝置，以根據GPS系統的精度因子(Dilution?of?Precision，DOP)來調整EKF濾波器，以進一步降低外界噪聲及裝置本身噪聲的影響，進而推算出更準確的后續位置，幾經研究實驗終至完成本實用新型。

實用新型內容

鑒于現有技術中，感測元件在量測時會受到外界噪聲、及裝置本身噪聲影響，而使后續位置推算有誤差，本實用新型的目的是提供一種距離及方向校正的位置估測裝置。

為達成上述目的，本實用新型提供了一種距離及方向校正的位置估測裝置，并設置于一移動件上。該位置估測裝置包括一慣性感測單元、一全球定位裝置、及一微控制單元。其中，慣性感測單元具有一可量測該移動件移動距離的距離感測元件、一可量測該移動件所處方位的方位感測元件、及一可量測該移動件移動高度的高度感測元件。全球定位裝置是每隔一第一時間輸出一全球定位信息、及一誤差信號。且該誤差信號為一全球衛星定位系統的精度因子。

而微控制單元則耦接該慣性感測單元、及該全球定位裝置。其中，該微控制單元包含一演算單元、及一距離及方向校正單元。演算單元耦接該慣性感測單元，并以每隔一第二時間輸出一慣性定位信息。而距離及方向校正單元則耦接該演算單元及該全球定位裝置之間。該距離及方向校正單元包括一擴展型卡爾曼濾波器。且此擴展型卡爾曼濾波器具有一代表裝置噪聲的裝置協方差矩陣值、及一代表外界噪聲的量測協方差矩陣值。其中，該距離及方向校正單元根據該慣性定位信息、該全球定位信息、及該誤差信號來調整該裝置協方差矩陣值、及該量測協方差矩陣值，并產生一位置修正信號至該演算單元。

此外，本實用新型的距離及方向校正單元可根據該慣性定位信息、及該全球定位信息產生一精確位置。當該距離及方向校正單元接收到該全球定位信息，以該全球定位信息作為該精確位置；反之，則以該慣性定位信息作為該精確位置。

再者，本實用新型還可包含一輸出裝置，耦接該微控制單元，以顯示移動件目前所在位置，進而規劃移動件行進的軌跡路線。其中，此輸出裝置可為一全球移動通信系統(GSM)。

再者，本實用新型的微控制單元還可包含一判斷該全球定位信息是否為準確的有效位置判斷單元。而有效位置判斷單元接收該全球定位信息以及該誤差信號。若該有效位置判斷單元根據該誤差信號判斷該全球定位信息為準確，則該精確位置輸出為該全球定位信息。

再者，本實用新型的距離感測元件可為一偵測該移動件加速度的加速度計。

再者，本實用新型的方位感測元件可包含一磁力方位感測元件、及一角度感測元件。其中，磁力方位感測元件可用來偵測移動件的方位角，而角度感測元件則可用來偵測移動件的角加速度。