[發明專利]用于處理無約束的便攜式導航裝置的垂直取向的方法和設備

有效

• 申請號: 201480005271.4
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN104937377B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: J·喬吉;Z·塞德
• 申請（專利權）人: 可信定位股份有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C9/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 浦易文

本公開涉及用于提高平臺(例如個人、車輛或船只)內的裝置的方航方案的方法和設備，其中所述裝置的移動性可以在所述平臺內受約束或不受約束，并且其中所述裝置可以傾斜到任何取向，包括垂直或接近垂直取向，同時提供無縫導航方案。不論是存在還是不存在絕對導航信息(例如，GNSS或WiFi定位)，該方法都可以使用來自傳感器(例如，加速度計、陀螺儀、磁力計等)的測量提供導航方案。

技術領域

本公開涉及用于提高平臺(例如個人、車輛或船只)內的裝置的導航方案的方法和設備，其中所述裝置的移動性可以在所述平臺內受約束或不受約束，并且其中所述裝置可以傾斜到任何取向，包括垂直或接近垂直取向，并且仍提供無縫的導航。

背景技術

平臺的慣性導航基于通過裝置的慣性傳感器(例如加速度計，陀螺儀)測量的比力與角速率的積分，該裝置含有傳感器并定位在支持運動的平臺內。在傳統系統中，裝置拴到平臺上。裝置的測量可以用來確定裝置和/或平臺的定位、速度和姿態。

對于傳統的慣性導航系統，平臺內的慣性傳感器的對準(即含有傳感器的裝置與平臺的后向、橫向和垂直軸的對準)通常是必需的。在慣性傳感器未適當對準的情況下，使用來自慣性傳感器的測量計算的定位和姿態將不能代表平臺的狀態。因此，為了實現高準確性的導航方案，慣性傳感器必須拴在平臺內，并且需要將裝置小心地手動安裝在平臺內。

然而，不論在平臺(例如個人、車輛或任何類型的船只)受約束還是不受約束，便攜式導航裝置(或支持導航的裝置)都不能移動，并且將裝置小心地安裝或拴到平臺都不是選擇。

由于支持導航的裝置(例如移動/智能電話)變得越來越流行，它們可以配備有輔助全球衛星定位系統(AGPS)芯片組，該輔助全球衛星定位系統(AGPS)芯片組具有高敏感性能力，即使在沒有到衛星信號的清晰瞄準線的環境中也能夠提供平臺(例如用戶)的絕對定位。在單獨的AGPS信息不足的情況下的環境中，諸如深遠的室內或在富有挑戰性的城鎮中心區導航或定域時，一種可能方案是加入手機塔識別，或如果可能的話，加入用于定位的手機塔的三邊測量(在AGPS方案不可用的情況下)。盡管這些兩種已知的定位方法在許多移動裝置中可用，準確的室內定位仍存在挑戰，并且不能滿足當前的基于位置服務(LBS)的準確性要求。此外，這些方法僅僅可以平臺的絕對航向，而無裝置的航向上的任何信息。

支持導航的移動裝置(例如移動/智能電話)可以配備有主要用于屏幕控制和娛樂應用的微機電系統(MEMS)傳感器。由于非常高的噪聲、較大的隨機偏移率和裝置相對于平臺的頻繁地改變的取向，這些傳感器未廣泛地用于導航目的。

移動裝置還可以配備有磁力計，并且在一些情況下，已經表明，如果用戶足夠小心以相對于其主體沿特定取向保持裝置，諸如當在校準磁力計之后小心地把持在用戶的前面，加速度計和磁力計的導航方案也許是可能的。

然而，存在對提供以下導航方案的方法的需要，該導航方案能夠準確地使用來自平臺內的支持導航的裝置的測量，并且由此在平臺(即在室內或室外環境中)或平臺內的裝置的移動性沒有約束的情況下確定裝置/平臺的導航狀態。平臺的定位和姿態的估計應當獨立裝置的使用(例如，用戶在導航期間把持或移動裝置的方式)。

還存在對這樣的方法的需要，以允許裝置傾斜到任何取向，包括垂直或接近垂直取向，同時仍提供無縫的導航信息，而無性能的退化。當支持導航的移動裝置變得垂直或接近垂直時會出現問題，這是因為裝置的方位(也稱為航向)和橫滾會具有較大變化，這也會引起平臺的方位判斷的較大變化。應理解，裝置的方位和橫滾的較大變化由俯仰、橫滾和方位的界定引起。俯仰角度從-90度到90度，而方位和橫滾均從-180度到180度。