使用绝对定位系统及相对定位系统来确定位置的定位装置及方法、计算机程序及数据载体的制作方法

专利名称：使用绝对定位系统及相对定位系统来确定位置的定位装置及方法、计算机程序及数据载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及用以使用绝对定位系统及相对定位系统来确定位置的定位装置及方 法、计算机程序及数据载体。
背景技术：
全球导航卫星系统(GNSS)(例如全球定位系统(GPS系统))被世界范围内 的用户用来确定其在地球上的位置(经度、纬度、高度)。
GPS系统包括在地球轨道上运行的若干卫星，每一卫星均发射无线电信号，所述 无线电信号包括关于卫星发射所述无线电信号的时间的确切定时信息。所述无线电 信号还包括位置信息(轨道信息)，所述位置信息包括关于相应卫星的位置的信息 及对特定卫星唯一的卫星识别。
定位装置(例如GPS接收器)经布置以接收这些信号并基于所接收的信号计算 其位置。此类定位装置提供关于绝对参考帧的绝对定位信息且因此也可称为绝对定 位系统。
定位装置经布置以接收这些所发射的无线电信号，并基于此无线电信号所包括的 定时信息来计算所述无线电信号的行进时间且使用定位装置所包括的时钟来计算 所述无线电信号的经测量到达时间。所述行进时间通常为65 - 85毫秒。基于所述 行进时间，可仅通过将行进时间与光速(c = 299.792.458 m/s)相乘来计算定位装置 到卫星的距离。
基于无线电信号所包括的所接收轨道信息，定位装置可计算卫星的位置。通过将 到卫星的距离与卫星的位置的信息组合，将定位装置置于假想的球体上，所述球体 的半径等于所述距离且其中心为所述卫星。
通过针对至少四个卫星重复此计算过程，定位装置可计算此类假想球体中的四 者，从而界定一个交叉点，所述交叉点界定定位装置的位置。
定位装置通常用于包括数字地图数据的导航装置中。此类导航装置可经布置以使 用显示器来显示如数字地图上所确定的位置。此导航装置可称为地图显示装置，其 中所显示地图的部分由定位装置所确定的实际位置来确定。
此外，此类导航装置可经布置以计算从开始位置(例如当前位置)到目的地位置 的导航指令，以将用户指引到目的地地址。由于定位装置能够定位数字地图上的当前位置，因此导航装置能够提供详细的导航指令，例如"100米后左转"。应了解， 此类应用需要准确的位置信息以保证最优导航及最优用户舒适度。
为增加定位装置使用绝对定位系统确定的位置的准确度，定位装置可使用四个以 上卫星。
一般来说，定位装置使用来自其从中接收无线电信号的所有卫星的信息。 一般来说，使用越多的卫星，所确定的位置就越准确。
定位装置所确定的位置的准确度受若干因素影响，例如卫星的所计算位置、无线 电信号的所计算行进时间、定位装置的时钟所确定的当前时间。已知用以减小这些 系统错误的影响的若干技术，例如WAAS (广域增强系统)及DGPS (差分GPS)， 如所属领域的技术人员将知晓。
所确定位置的准确度可通过使用一种叫做地图匹配的技术来进一步增加。此技术 通过将所确定的位置映射到地图数据库中所存储的街道等等引起了所确定位置的 准确度的进一步增加。
然而，还可识别减少所确定位置的准确度的若干进一步外部错误，例如电离层效 应、卫星时钟的错误等等。 一种特殊类型的错误是所谓的多路径失真。
多路径在以下情况下发生卫星所发射的无线电信号由例如建筑物的对象反射且
在反射之后定位装置接收所述无线电信号(可能连同未经反射的无线电信号一起)。 因此，卫星与定位装置之间的所计算距离引起定位装置的所计算位置的错误。
定位装置还可包括相对定位系统或与相对定位系统交互作用以大体改善绝对定 位系统的定位准确度或在其中接收不到或接收不到足够的无线电信号的情况下确 定位置。相对定位系统提供本地及相对定位信息。
这些相对定位系统可以是(例如)陀螺仪、加速计、罗盘、测距仪(例如里程表)、 倾斜仪中的至少一者。在定位装置用于车辆(例如小汽车或摩托车)中的情况下， 相对定位装置还可以是距离/速度测量模块，所述距离/速度测量模块通常存在于检 测方向盘及/或车辆中可能存在的其它传感器的转向动作的此车辆及/或模块中。
其中可更着重于相对定位系统(即，更重地给来自相对定位系统的信息加权)的 情况是(例如)定位装置进入隧道或地下停车场时。定位装置将不再能够使用绝对 定位系统确定其位置，因为没有接收到足够的无线电信号。在隧道或地下停车场内 部，定位装置使用从相对定位系统接收或由相对定位系统获得的信息。
例如，陀螺仪提供关于相对旋转运动的信息。结合基于绝对定位系统及测距仪的 最后获得的位置，此可用于计算隧道或地下停车场内的当前位置。
美国5，311，195描述使用绝对定位系统(例如GPS接收器)与相对定位系统(例 如车载方向盘传感器及/或磁性罗盘)的组合的导航系统。根据美国5,311,195，在 相对定位系统所确定的位置的等概率曲线与绝对定位系统所确定的位置的等概率 曲线重叠的情况下，相对定位系统所确定的位置由绝对定位系统所确定的位置更 新。因此，在相对定位系统的准确度低的情况下，可使用绝对定位系统来更新相对 定位系统。根据现有技术，定位装置经布置以使用绝对定位系统及相对定位系统来确定位 置，且进一步经布置以
-在第一模式中工作，其中使用绝对定位系统且可能地使用相对定位系统来确定 所述位置，及
-在第二模式中工作，其中使用相对定位系统且可能地使用绝对定位系统来确定 所述位置，
其中在所述第一模式中比在所述第二模式中更重地给绝对定位系统加权以确定 所述位置。定位装置经布置以基于绝对及/或相对定位系统的所确定准确度从第一模 式切换到第二模式，且反之亦然。
基于上文，目标是提供一种提供更准确位置信息的定位装置及方法。

发明内容
根据一方面，提供定位装置，所述定位装置经布置以使用绝对定位系统及相对定 位系统来确定位置，且进一步经布置以
-在第一模式中工作，其中使用绝对定位系统且可能地使用相对定位系统来确定 所述位置，及
-在第二模式中工作，其中使用相对定位系统且可能地使用绝对定位系统来确定 所述位置，
在所述第一模式中比在所述第二模式中更重地给绝对定位系统加权以确定所述 位置，且定位装置经布置以从第一模式切换到第二模式，其特征在于，所述定位装 置包括或可接入数字地图数据库，且至少基于所确定的位置结合所述数字地图数据 库中所存储的信息来决定从第一模式到第二模式的切换。此定位装置提供更准确的 位置确定，因为从一个模式到另一模式的切换可在一个模式的质量己过分地恶化之 前做出。
根据实施例，绝对定位系统是基于卫星的定位系统及陆地定位系统中的一者。 根据实施例，相对定位系统是陀螺仪、加速计、罗盘、速度测量模块、测距仪、
倾斜仪及检测方向盘的转向动作的模块中的至少一者。
根据实施例，数字地图数据库中所存储的信息包括多个地理对象，所述地理对象
具有与其相关联的阈值距离。
根据实施例，定位装置经布置以计算从所确定位置到具有与其相关联的阈值距离 的所述多个地理对象的选集的至少一个距离，且从第一模式到第二模式的切换在所 计算距离中的至少一者低于相应的相关联阈值的情况下做出。
根据实施例，绝对定位系统经布置以基于从多个发射器接收的信号来确定位置， 所述发射器是所述基于卫星的定位系统或陆地定位系统的一部分。
根据实施例，数字地图数据库是三维数字地图数据库，且所述信息包括关于地理对象的三维信总，其中定位装置经布置以ii算由绝对定位系统基于所确定位置、发射器的位置及三维数字地图数据库中的至少一者所确定的位置的质量。
根据实施例，定位装置经布置以基于相应信号所包括的位置信息来确定发射器的相应位置。
根据实施例，从第二模式到第一模式的进一步切换是基于所确定位置结合数字地图数据库中所存储的信息来决定的。
根据实施例，定位装置经布置以保持包括先前确定的位置及根据绝对定位系统而确定的相关联准确度的历史文件，且当做出从第一模式到第二模式的切换时，定位装置经布置以从所述历史文件选择相对定位系统的开始位置。
根据实施例，定位装置经布置以在一个模式中确定所确定位置的准确度，将所确定的位置准确度与阈值比较，且在准确度低于所述阈值的情况下将这些位置存储为具有与其相关联的所建议模式的地理对象，所述所建议模式不同于所述一个模式。
根据一方面，提供一种方法，所述方法包括使用绝对定位系统及相对定位系统确定位置，所述位置可如下被确定
-在第一模式中，其中使用绝对定位系统且可能地使用相对定位系统来确定所述位置，及
-在第二模式中，其中使用相对定位系统且可能地使用绝对定位系统来确定所述位置，
在所述第--模式中比在第二模式中更重地给绝对定位系统加权以确定所述位置，且所述方法进一步包括从所述第一模式切换到所述第二模式，
其特征在于所述方法包括基于所确定位置结合数字地图数据库中所存储的信息来决定是不是要从第一模式切换到第二模式。
根据一方面，提供一种计算机程序，所述计算机程序在加载于计算机布置上时经布置以执行如上所述的方法中的任一者。
根据一方面，本发明提供一种数据载体，其包括如上所述的计算机程序。


现在将参照图式使用若干例示性实施例更详细地论述本发明，所述实施例仅意在图解说明本发明而不限定其范围，本发明的范围仅由所附权利要求书来限定图1示意性地描绘根据现有技术的定位装置，图2示意性地描绘与卫星进行交互作用的定位装置，且
图3、 4及5示意性地描绘根据实施例的流程图。
具体实施例方式
如上文已简要描述，定位装置可经布置以在第一模式中工作，其中使用绝对定
8位系统来确定位置；及在笫二模式中工作，其中使用相对定位系统來确定位置。此 定位装置可包括处理单元PU,处理单元PU包括此绝对及相对定位系统或与其进行 交互作用。处理单元PU还可经布置以从第一模式切换到第二模式且反之亦然。首 先更详细地描述此定位装置的处理单元PU。 处理单元
图1中示意性地显示处理单元PU，但应了解，处理单元PU可形成为计算机单 元，例如包括用于执行算术运算的处理器及存储器，所述存储器包括可由处理器读 取及执行以为定位装置PD提供本文描述的功能性的编程线。
所述存储器可以是磁带单元、硬盘、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只 读存储器(EEPROM)及随机存取存储器(RAM)。
处理单元PU可进一步包括以下装置或经布置以与其通信
—输入装置，例如键盘、鼠标、触摸屏、扬声器，
-输出装置，例如显示器、打印机，
-用以读取数据载体的装置，例如软盘、CDROM、 DVD的快闪卡、USB棒等
等，及
-通信装置，其经布置以经由通信网络与其它计算机系统通信，例如经由移动电 话网、GSM网、UMTS网、RF网、(无线)因特网等。
处理单元PU可经布置以从相对定位系统(也称为自主定位系统)接收信息，如 下文使用合适的输入装置或读取装置更详细解释。
然而，应了解，可提供所属领域的技术人员已知的更多及/或其它存储器、输入 装置、输出装置及读取装置。此外，其中的一者或--者以上可视需要远离处理器单 元PU物理地定位。处理器单元PU显示为一个方框，然而其可包括并行运转或由 一台主处理器单元控制的可远离彼此而定位的数个处理器单元，如所属领域的技术 人员已知。
处理单元PU可进一步包括时钟CL及天线AN或经布置以与其通信。所述时钟 CL可结合绝对定位系统使用。所述天线AN可用于从(例如)绝对定位系统的卫星 接收信号。
可观察到，不同硬件元件之间的连接可以是物理连接，而这些连接中的一者或一 者以上可以无线方式做出。
处理单元PU可以是计算机系统，但其可以是带有经布置以执行此处论述的功能
的模拟及/或数字及/或软件技术的任何信号处理系统。 绝对定位系统
图2显示如上文己述使用绝对定位系统来确定其位置的定位装置PD。所述定位 装置PD包括处理器单元PU、天线AN及时钟CL。天线AN经布置以接收卫星SA1、 SA2所发射的无线电信号并将这些所接收无线电信号发射到处理器单元PU。虽然 将天线AN描绘为从定位装置PD延伸的一部分，但应了解，天线AN还可形成于定位装置PD内部。时钟CL经布置以将准确的时间信息提识给处理器单元PU。
如上文已述，处理器单元PU可经布置以经由天线AN从卫星SA1、 SA2接收无 线电信号。处理器单元PU从这些无线电信号中收集信息，例如关于卫星发射无线 电信号的时间的定时信息、包括关于相应卫星的位置的信息及卫星SA1、 SA2的卫 星识别的轨道信息。
处理器单元PU可进一步经布置以使用从时钟CL接收的时间信息来确定无线电 信号的到达时间。基于关于卫星发射无线电信号的时间的时间信息及来自时钟CL 的时间信息，处理器单元PU可计算无线电信号的行进时间(由一个时间减去另一 个时间)及定位装置PD与相应卫星之间的距离(通过将行进时间与光速相乘)。
通过组合来自若干卫星(至少四个)的信息，可计算定位装置PD的位置。
图2进一步显示，定位装置PD位于隧道或地下停车场的入口附近。事实上，定 位装置PD可位于可阻挡卫星发射的无线电信号的任何种类的对象(例如建筑物、 树木、小山、山脉、高架桥等)附近。图2进一步示意性地显示在地球轨道上运行 的第一卫星SA1、第二卫星SA2及第三卫星SA3。应了解，虽然图2中仅显示了三 个卫星SA1、 SA2、 SA3,但通常将不止存在三个卫星SA1、 SA2、 SA3。
第一卫星SA1发射以虚线指示的无线电信号。图中可见，无线电信号可由定位 装置PD检测。处理器单元PU现在可计算从定位装置PD到第一卫星SA1的距离。
第二卫星SA2还发射同样以虚线指示的无线电信号。然而，当这些无线电信号 从第二卫星SA2直接地(参见图2中的无线电信号a)及间接地(参见无线电信号 b)(即，经由隧道TU的入口的反射)行进到定位装置PD的天线AN时，所述无 线电信号遭受多路径失真。
如果处理器单元PU现在通过计算行进时间来计算定位装置PD与第二卫星SA2 之间的距离，则应了解，将由于多路径失真而产生错误距离。此错误距离将导致错 误地确定的定位装置PD的位置，即使是在结合从多个卫星SA1、 SA2获得的信息
使用时。
来自第三卫星SA3的无线电信号根本不会由定位装置接收，因为其被隧道TU 完全阻挡。
应了解，本文描述的绝对定位系统的实例不限于GPS系统。所描述的实施例可 结合使用以无线方式从多个发射器发送到接收器(例如定位装置PD)的信号的任 何种类的绝对定位系统使用，从而使得接收器能够基于所接收信号计算其位置。
应了解，此类信号通常具有低功率强度，这使得其对于定位装置来说相对难以检
绝对定位系统可以是任何种类的基于卫星的定位系统或全球导航卫星系统 (GNSS)，例如GPS系统、GLONASS及伽俐略。 绝对定位系统还可以是陆地定位系统，其使用位于大陆或海洋上的信标，所述信 标发射包括可由接收器用来确定其位置的信息。此陆地系统的实例为LORAN (远程导航)。此系统的另一实例可为使用移动屯话杆(例如GSM杆)來作为信标的
陆地系统。
一般来说，绝对定位系统包括多个发射器，例如卫星或信标，其经布置以无线地 发射信号，例如可由接收器(例如经布置以基于所接收信号计算其位置的定位装置
PD)接收的无线电信号。 相对定位系统
根据本文所述实施例，定位装置PD可包括如图1中所示意性描绘的相对定位系 统RPS或与其交互作用。如上所述，此相对定位系统RPS可为(例如)陀螺仪、 加速计、罗盘、测距仪(例如里程表)、倾斜仪中的至少一者。在定位装置PD用 于车辆(例如小汽车或摩托车)中的情况下，相对定位系统RPS还可以是此车辆中 通常存在的距离/速度测量模块及/或检测车辆中可存在的方向盘及/或其它传感器的 转向动作的模块。
应了解，还可使用其它相对定位系统RPS。还可使用不同相对定位系统RPS的 组合。
例如，定位装置PD可经布置以接收来自速度测量模块及(n电子)罗盘的输入。 基于从这些模块接收的输入，定位装置PD的处理器单元PU可计算相对位置，因 为其能够计算出定位装置PD沿什么方向已行进了多远。
根据现有技术，定位装置PD可经布置以
-在第-模式中工作，其中使用绝对定位系统且可能地使用相对定位系统来确定 所述位置，及
-在第二模式中工作，其中使用相对定位系统且可能地使用绝对定位系统来确定 所述位置，
其中在所述第一模式中比在所述第二模式中更重地给绝对定位系统加权以确定 所述位置。可通过将两种系统所确定的位置的准确度的估计进行比较来触发从第一 模式到第二模式的切换。同样，当不可能确定绝对位置时，例如当定位装置PD进 入隧道或地下停车场时，定位装置可从第一模式转变到第二模式。
从上文将显而易见，在第一模式与第二模式中，可通过加权、过滤、混合等等对 从绝对及相对定位系统获得的位置信息进行组合以获得定位装置的确定位置。
当然，还可应用其它模式，使用不同于第一及第二模式中的给绝对定位系统及相 对定位系统的加权。此外，应了解，根据实施例，在第一模式中根本不考虑相对定 位系统且/或在第二模式中根本不考虑绝对定位系统。
在第二模式中，定位装置PD使用相对定位系统RPS所提供的相对定位信息。相 对定位信息结合开始位置(例如绝对定位系统或先前模式所确定的最新位置)使用 以确定当前位置。
然而，认为根据现有技术从第一到第二模式及/或从第二到第一模式的切换可导 致不准确的定位信息，因为所述切换通常是在根据初始模式确定的位置已相对不准TVi AA n二 *,| T7. n_fc ,JJr I I I
fl層、JB、J刘^cn、j mra 。
例如，在从第一到第二模式的切换之前通过第一模式确定的由相对定位系统RPS
使用开始位置的错误将影响在第二模式中确定的所有后续位置，因为开始位置是作 为这些位置的基础来使用的。因此，提供确保计算出更准确的定位信息的改善。 数字地图数据库
定位装置PD可包括或可接入数字地图数据库DMD。定位装置PD可经布置以 使用显示器将当前位置显示在数字地图上。然而，定位装置PD还可经布置以从开 始位置(例如当前位置)到目的地位置提供导航指令，以指引用户到达目的地地址。
应了解，如此处使用的术语数字地图数据库无需以传统方式指代数据库结构，即， 并不暗示数据库实体之间的关系结构或协调所述数据库的数据库管理器。如此处使 用的数字地图数据库指代任一组地理空间信息，而不管结构化所述信息的确切方式 如何。
如此处使用的术语地理对象可对应于现实生活对象，例如隧道、建筑物、树木、 小山等等，但一般来说也可对应于某一位置。
现有技术中已知数字地图数据库DMD (也称为地理空间数据库、导航地图或电 子地图)。现今共同使用的数字地图数据库DMD可包括与地理位置有关的地理对 象(也称为地理点)并可能并入有某一形式的地理相关信息，例如关注点(博物馆、 餐馆)、(地下)停车场、隧道、桥梁等等。在此应用中，使用术语数字地图数据 库DMD来表示所有种类的电子及数字地图。
数字地图数据库DMD可包括一组地理对象及--组向量，其表示连接地理空间对 象的道路(的若干部分)。数字地图数据库DMD可进一步包括额外信息，例如与 道路类型(公路、人行道)、可允许的最大速度(50km/h、 100km/h)、街道名称、 对象(例如，隧道及地下停车场等等)的存在有关的信息。数字地图数据库DMD 还可进一步包括关于环境类型(城市、农村、森林、农业)的信息等等。
数字地图数据库DMD可用于计算导航指令以指引用户到达目的地，如上所述。 根据定位装置所确定的用户当前位置，可将数字地图数据库DMD的一部分显示在 显示器上。
所述数字地图数据库可以是三维数字地图数据库3DMD，其包括例如关于地理对 象(例如，建筑物、树木、岩石、山脉、隧道、(地下)停车场等等)的三维信息。 所述三维数字地图数据库3DMD可进一步包括关于城市峡谷及/或都市模型的信息。
此三维数字地图数据库3DMD可包括关于对象的位置的信息，其中包含此类对 象的水平及垂直尺寸。所述三维数字地图数据库3DMD还可包括关于此类地理对象 的形状的信息，这在具有山墙(尖顶)的建筑物的情况下可(例如)是相关的。
实施例
根据实施例，定位装置PD经布置以使用来自数字地图数据库DMD或三维数字 地图数据库3DMD的信息从第一模式切换到第二模式。
12根据进步实施例，定位装置PD经布置以基于来自数宁地图数据库DMD或三 维数字地图数据库3DMD的信息从第二模式切换到第一模式。
应了解，第二模式还可专门地使用来自相对定位系统的信息且不使用来自绝对定 位系统的任何信息。例如，在其中小W能进行绝对定位的情形下(例如在隧道中等 等)，情况可能如此。在此情况下，当定位装置PD处于第二模式中时，可仅使用 在第一模式中或由绝对定位系统确定的上述开始位置(例如先前所确定的绝对位 置)将相对定位系统RPS确定的相对定位信息转换为绝对位置。
根据现有技术，从第一模式到第二模式的切换是基于识别到所确定位置的质量或 准确度相对较差(例如由于接收到较少无线电信号)而触发的。然而，当所确定位 置缺少准确度时从第一模式切换到第二模式的结果是，作为相对定位系统的基础而 使用的开始位置具有相对较低的质量或相对不准确。例如，情况可以是如此，因为 从第一到第二模式的切换是在定位装置PD已经进入隧道TU的时刻做出的。因此， 由于相对不准确的开始位置，使用相对定位系统所确定的所有位置均是相对不准确 的。
根据此处提供的实施例，从第一到第二模式的切换是以更复杂的方式完成的，即， 在以第一模式确定的位置的质量已降低过多之前。从第一到第二模式的切换是通过 使用来自数字地图数据库DMD或三维数字地图数据库3DMD来触发的。
同样，根据此处提供的实施例，从第二到第一模式的切换是在通过第一模式确定 的位置的质量足够高时完成的。从第二到第一模式的切换是通过使用来自数字地图 数据库DMD或三维数字地图数据库3DMD的信息而触发的。
通过使用来自地图数据库的信息，可更准确地为从一个模式到另一模式的切换的 定时来定时，从而形成更准确的定位信息。
实施例1
根据实施例，数字地图数据库DMD可包括地理对象，例如隧道TU的位置或树 木、建筑物、高架桥等的位置。可将阈值距离与此地理对象一起存储在数字地图数 据库DMD中，例如50米的阈值距离，其指示第一模式中的定位的质量在距隧道 TU的所述距离内较差，且定位装置PD应在距离隧道TU小于(例如)50米时从第 一模式切换到第二模式。
每一特定的地理对象均可具有其自己的与其相关联的阈值。此外，可针对特定类 型的地理对象提供标准阈值距离，例如针对隧道为50米且针对树木为30米。
根据此实施例，定位装置PD可接入数字地图数据库DMD。基于数字地图数据 库DMD中所存储的信息，对于定位装置PD的每一位置，定位装置PD可计算其是 否距离地理对象太近且在第一模式中确定的位置的质量将有可能恶化过多。当定位 装置PD确定其距离对象太近时，定位装置PD切换到第二模式。
此外，当定位装置PD处于第二模式中且定位装置PD检测到其距某一地理距离 不再处于阈值距离内时，其可从第二模式切换回到第一模式。当然，此实施例还可结合包括阈值距离的二维数字地图数据库3DMD工作。
流程图1
图3示意性地描绘了描绘根据实施例的处理装置PD或处理单元PU可能执行的 动作的流程图。
在第一动作100中，定位装置PD可开始执行如此处所述的流程图。所述开始可 由用户手动地触发或可(例如)通过接通定位装置PD来触发。
在第二动作101中，定位装置PD使用来自绝对定位系统APS且可能地来自相 对定位系统RPS的输入在第一模式中确定其位置。
一旦确定了位置，定位装置PD即可计算其到附近具有与其相关联的阈值的地理 对象(例如在100米范围内的所有此类地理对象)的距离。此在动作102中完成。 为执行此动作，使用来自数字地图数据库DMD的输入。
在下一动作103中，将到附近地理对象的所计算距离和与所述地理对象相关联的 适当距离阈值进行比较。
如果定位装置PD不距离地理对象太近，则在动作104中决定返回到动作101并 在第一模式中确定经更新位置。如果定位装置PD到地理对象太近，则在动作104 中决定继续进行到动作105并在第二模式中确定经更新位置。
在动作101及105之后，执行动作102、 103及104。此确保定位装置PD在必要 及可能时从第一模式自动切换到第二模式且反之亦然。
实施例2
根据进一步实施例，处理器单元PU可接入三维数字地图数据库3DMD。根据此 实施例，定位装置PD可基于关于针对处理器单元PU的每一位置的3D数字地图数 据库3DMD中所存储的地理对象的三维信息来计算是否绝对定位系统所确定的绝 对位置的质量将使得处理器单元PU应切换到第二模式(其中较轻地给绝对定位系 统APS加权)。
因此，根据第一实施例，当此实施例使用数字地图数据库或三维数字地图数据库 中所存储的预定阈值距离时，立即使用来自三维数字地图数据库的信息确定从一个 模式到另一模式的切换。
处理器单元PU可(例如)计算其何时将到达或已到达其中有可能发生多路径失 真的位置。应了解，处理器单元知晓从中接收信号的卫星SA1、 SA2、 SA3的当前 位置，因为信号中包括此信息(轨道信息)。通过使用此信息结合接近三维数字地 图数据库3DMD中所存储的最新确定的位置的地理对象的形状和大小，处理器单元 PU可通过应用直接几何方法来计算多路径失真可能针对哪些卫星发生。
根据替代方案，处理器单元PU可(例如)计算其何时将到达或已经到达其中可 从卫星SA1、 SA2、 SA3直接接收(即没有多路径失真)的信号太少的位置以便以 足够准确度计算位置。为此，处理器单元PU经布置以计算哪些卫星不遭受多路径 失真且哪些卫星的确遭受多路径失真。下文将更详细地解释此计算。基于结果，处理器单元PU可决定从第一模式切换到第二模式，其中更多地强调相对定位系统
RPS。
同样，处理器单元PU知晓从中接收信号(具有或不具有多路径失真)的卫星SA1、 SA2的当前位置，因为所述信号包括此信息(轨道信息)。通过使用此信息结合接 近三维数字地图数据库3DMD中所存储的最新确定的位置的地理对象的形状和大 小，处理器单元PU可通过应用直接几何方法来计算在没有多路径失真的情况下可 从哪些卫星接收信号。
因此，根据此实施例，定位装置PD可基于来自三维数字地图数据库3DMD的 信息来预测其将到达其中其有利地处于某一模式(第一模式或第二模式)屮的位置。 响应于此，当将要到达或已经达到此位置时，定位装置PD可切换模式。
确定信号的质量
如上所述，处理器单元PU可经布置以确定哪些卫星SA1是可视的且哪些卫星 SA3是不可视的或哪些卫星SA2可遭受多路径失真。处理器单元PU可使用关于如 下内容的信息对此加以计算
a) 定位装置PD的位置，
b) 相应卫星的位置，及
c) 三维数字地图数据库3DMD。
用于计算哪些卫星SA1、 SA2、 SA3是可见的、不可见的或遭受多路径失真的定 位装置PD的位置是定位装置PD在(例如)先前的位置确定中所确定的最新位置。 此位置还可以是估计位置，即，经估计以在一秒钟内到达的位置。此可基于对运动 的速度和方向的推断可能地结合地图匹配技术并使用关于所计划路线的信息来完 成。
可基于从相应卫星SA1、 SA2接收的轨道信息来计算相应卫星SA1、 SA2的位 置。通过使用此信息，可计算出仰角a，其指示在与水平面成什么角度可看见相应 卫星SA1、 SA2。还可确定在什么方向P上可看见相应卫星SA1、 SA2，例如沿向 西方向(与正北方向成270。)。
所述三维数字地图数据库3DMD取自如上文所述的存储器、数据载体等。
可使用所有此信息来计算定位装置PD与卫星SA1、 SA2之间的直接通信是否是 可能的且是否可使用基本测角数学发生多路径失真。应了解，在定位系统是陆地系 统的情况下，发射器的位置可是固定的且可由定位装置PD知晓。在这种情况下， 仅需要一次地而不是重复地确定其位置。
此外，三维数字地图数据库3DMD中所存储的对象(例如建筑物)的表面特性 可包括在三维数字地图数据库中且用于对所期待的多路径密集度做出决定。
基于此计算，可计算对绝对定位系统APS所确定的绝对位置的质量的测量并与 阈值质量比较。如果绝对定位系统APS所确定的绝对位置的质量低于所述阈值质 量，则位置装置PD可从第一模式切换到第二模式。如果处于第二模式中且绝对定
15位系统APS所确定的绝对位置的质量高于所述阈值质量，则位置装置PD可从第二 模式切换到第一模式。
可通过考虑以下因素来确定绝对定位系统APS的质量可从中接收直接信号的 卫星的数目、其在水平线上方的角度(低角度卫星通常提供相对较低质量信息)、 其在天空上的空间分布。
此信息可用于在第一模式所确定的位置的质量或准确度有可能降低得过多之前 (例如己降低到预定阈值以下)从第一模式切换到第二模式。此信息还可用于在可 能时从第二模式切换到第一模式。
流程图2
图4示意性地描绘了描绘根据实施例的处理装置PD或处理单元PU可能执行的
动作的流程图。
在第一动作200中，定位装置PD可开始执行此处所述的流程图。所述开始可由 用户手动地触发或可(例如)通过接通定位装置PD来触发。
在第二动作201中，定位装置PD在第一模式中确定其位置，如图4中示意性地 描绘。
一旦确定了位置，定位装置PD即可计算所述位置的绝对定位系统APS的质量。 此在动作202中完成。为执行此动作，通过应用直接数学使用来自地理对象的三维 数字地图数据库3DMD的输入与卫星SA1、 SA2的位置的组合。
在下一动作203中，将基于绝对定位系统APS确定的位置的所计算质量与阈值 质量进行比较。
如果质量足够高，则在动作204中决定返回到动作201并在第一模式中确定经更 新位置。如果质量过低，则在动作204中决定继续进行到动作205并在第二模式中 确定经更新位置。
在动作201及205之后，执行动作202、 203及204。此确保定位装置PD在必要 且可能时从第一模式自动地切换到第二模式且反之亦然。 实施例3
根据进一步实施例，定位装置PD可经布置以保持历史文档，所述历史文档包括 所确定位置及根据绝对定位系统APS所确定的相关联准确度以及由相对定位系统 RPS确定的测量。
例如，定位装置PD可经布置以保持某一距离内的历史文档，例如最后200米。 或者，定位装置PD可经布置以保持特定时间间隔期间的历史文档，例如上一分钟。
当从第一模式切换到第二模式时可使用此历史文档。由于第二模式更重地依赖于 来自相对定位系统RPS的信息，因此其准确度较重地取决于用作相对定位系统RPS
的开始位置的位置。
当从第一模式切换到第二模式时，定位装置PD可经布置以检查所述历史文件并 基于所述历史文件所包括的信息来选择将哪一位置用作第二模式的开始位置。例如，在切换之前50米确定的第一位置的准确度具有极高准确度且接近切换(例 如5米)时确定的第二位置具有极低准确度的情况下，将第一位置而不是第二位置 用作开始位置将更为准确，尽管此第二位置更接近于从第一到第二模式的切换时的 位置。
为将此第一位置用作开始位置，定位装置PD有必要也已将相对定位系统RPS
的测量存储在第一位置与切换的位置之间，从而能够在第二模式中计算进一步位 置。
应了解，定位装置PD可经布置以仅在接近可能导致切换的地理对象的情况下保 持历史文件。定位装置PD可基于对速度及方向的推断或基于所计划路线来计算是 否已接近此地理对象。
流程图3
图5示意性地描绘可由定位装置PD执行以执行此处描述的实施例的流程图。
在第一动作300中所述流程图开始。在下一动作301中，确定是否接近了可能导 致模式之间的切换的地理对象。如果没有，则定位装置PD返回到动作301。如果 已到达，则定位装置PD在动作302中开始保持历史文件。
在动作303中确定定位装置PD是否从第一模式切换到第二模式。如果预定时间 间隔或行进距离内未作出任何切换，则定位装置PD返回到动作303。
如果做出从第一到第二模式的切换，则在动作304中，定位装置PD确定相对定 位系统RPS的最佳开始位置是什么。
实施例4
如上所述，可使用地理对象来决定何时在第一与第二模式之间切换。这些地理对 象可对应于可影响绝对定位系统APS的现实生活对象，例如隧道、建筑物、树木、 小山等。
所述地理对象(还称为地理点)也可以是已知一个模式优选于另一模式的位置， 且所述位置不必一定与现实生活对象(例如隧道、建筑物、树木、小山等)相对应 或有联系。
根据实施例，定位装置PD经布置以基于绝对及相对定位系统所做出的测量及过 去的相关联的准确度向数字地图数据库DMD添加地理对象。根据此实施例，定位 装置PD经布置以计算所确定位置的准确度及用来确定所述位置的模式并将其记入 日志。
如果检测到(例如)第一模式中的所确定位置的准确度或位置范围(例如在隧道 中)低于特定阈值，则可将此位置存储为具有与其相关联的所建议模式(例如第二 模式)的地理对象。定位装置PD还可经布置以仅在一个模式中的所确定位置的所 确定准确度低于阈值多于预定倍数(例如5倍)或多于预定时间百分比(例如多于 确定位置的情况的50%)的情况下将此位置存储为具有指派给其的所建议模式的地 理对象。此实施例提供一种自教示定位装置PD，其可向数字地图数据库DMD或三维数 字地图数据库3DMD添加位置，其位置是基于在特定模式中确定位置将最有可能导 致相对较低准确度的先前测量而知晓的，且定位装置PD可因此在到达此位置之前 切换到另一模式。此可导致更准确的定位。
可将所测量的准确度信息与数字地图数据库DMD/3DMD联系起来并回馈到地 图提供商以包含在较新几代的数字地图数据库DMD/3DMD中或广播到服务提供商 以分发回给新用户。此外，可将信息直接广播给在驾驶员之间共享的附近区域的用 户。因此，没有意识到绝对定位系统(隧道、电力线)的未来退出的其它驾驶员可 知晓此情况并采取必要的预防措施切换到第二模式。
可由地图提供商将所述信息放回到数字地图数据库DMD中或在运行中分发给服 务中心，服务中心接着将其分发给其它驾驶员。同样，可将此信息直接广播给邻近 的车辆，所述车辆可将所述信息存储在其本地数字地图数据库DMD中以供如上所 述进一步使用。
进一步论述
在上述两个实施例中，基于先前确定位置结合数字地图数据库中所存储的信息来 决定从第一模式切换到第二模式，且反之亦然。根据实施例，还可使用关于卫星的
位置的信息。
应了解，虽然上述实施例描述了使用第一及第二模式的定位装置PD，但所述定 位装置PD可进一'歩经布置以在其它模式中工作，例如第三、第四等模式。在这些 其它模式中，给绝对及相对定位系统的加权可不同于在第一及第二模式中。同样， 模式的不同之处可在于，使用了不同组的相对定位系统RPS。例如，在第二模式中， 定位装置PD可使用罗盘及速度计，其中在第三模式中还使用加速计。应了解，所 有种类的变化都是可能的。
因此，应了解，定位装置PD还可经布置以基于所确定位置结合数字地图数据库 (DMD、 3DMD)中所存储的信息在第一、第二及其它模式之间切换。地理对象还 可具有与其相关联的所建议模式，其指示当到达此地理对象时定位装置PD应切换
到哪一模式。
数字地图数据库DMD、 3DMD中存储的触发从第一到第二模式或相反的切换的 信息还可包括指示所述切换应仅在特定时刻做出的时间参数。例如，树木上存在的 树叶可仅从春季到秋季或从春季到夏季阻挡供绝对定位系统APS使用的信号的接 收。
应了解，虽然上述实施例呈现为单独实施例，但实践中可采用其组合。
应了解，此处描述的实施例可提供为计算机程序，所述计算机程序在加载在计算
机布置上时经布置以执行上述实施例中的任一者。此计算机可提供于数据载体上，
例如计算机可读媒体，例如软盘、存储器卡、CD、 DVD等。
出于教示本发明的目的，描述了本发明方法及装置的优选实施例。所属领域的技
18术人员将明了，可构想本发明的替代和等效实施例并将其付诸实践而并不背离本发 明的真实精神，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
权利要求
1、一种定位装置(PD)，其经布置以使用绝对定位系统及相对定位系统确定位置，且进一步经布置以在第一模式中工作，其中使用所述绝对定位系统且可能地使用所述相对定位系统来确定所述位置，及在第二模式中工作，其中使用所述相对定位系统且可能地使用所述绝对定位系统来确定所述位置，在所述第一模式中比在所述第二模式中更重地给所述绝对定位系统加权以确定所述位置且所述定位装置经布置以从所述第一模式切换到所述第二模式，其特征在于，所述定位装置(PD)包括或可接入数字地图数据库(DMD、3DMD)，且至少基于所述所确定位置结合所述数字地图数据库(DMD、3DMD)中所存储的信息来决定从所述第一模式到所述第二模式的所述切换。
2、 根据权利要求1所述的定位装置(PD)，其中所述绝对定位系统(APS)是 基于卫星的定位系统(GNSS)及陆地定位系统中的一者。
3、 根据权利要求1到2中的任一权利要求所述的定位装置(PD)，其中所述相 对定位系统(RPS)是陀螺仪、加速计、罗盘、速度测量模块、测距仪、倾斜仪及 检测方向盘的转向动作的模块中的至少一者。
4、 根据权利要求1到3中的任一权利要求所述的定位装置(PD),其中所述数 字地图数据库(DMD、 3DMD)中所存储的所述信息包括具有与其相关联的阈值距 离的多个地理对象。
5、 根据权利要求4所述的定位装置(PD)，其中所述定位装置(PD)经布置以 计算从所述所确定位置到所述具有与其相关联的阈值距离的多个地理对象的选集 的至少一个距离，且从所述第一模式到所述第二模式的所述切换是在所述所计算距 离中的至少一者低于相应的相关联阈值的情况下进行的。
6、 根据权利要求2所述的定位装置(PD)，其中所述绝对定位系统(APS)经 布置以基于从多个发射器(SA1、 SA2、 SA3)接收的信号来确定位置，所述多个发 射器是所述基于卫星的定位系统(GNSS)或所述陆地定位系统的一部分。
7、 根据权利要求6所述的定位装置(PD)，其中所述数字地图数据库(3DMD) 是三维数字地图数据库(3DMD)，且所述信息包括关于地理对象的三维信息，其中所述定位装置(PD)经布置以计算由所述绝对定位系统(APS)基于所述 所确定位置、所述发射器(SA1、 SA2、 SA3)的所述位置及所述三维数字地图数据 库(3DMD)中的至少一者所确定的位置的质量。
8、 根据权利要求6到7中的任一权利要求所述的定位装置(PD)，其中所述定 位装置(PD)经布置以基于相应所述信号所包括的位置信息确定所述发射器(SA1、SA2、 SA3)的相应所述位置。
9、 根据前述权利要求中的任一权利要求所述的定位装置(PD)，其中从所述第 二模式到所述第一模式的进一步切换是基于所确定位置结合所述数字地图数据库 中所存储的信息来决定的。
10、 根据前述权利要求中的任一权利要求所述的定位装置(PD)，其中所述定 位装置(PD)经布置以保持包括先前确定的位置及根据所述绝对定位系统(APS) 所确定的相关联准确度的历史文件且，当进行从所述第一模式到所述第二模式的切 换时，所述定位装置(PD)经布置以从所述历史文件中选择所述相对定位系统(RPS) 的开始位置。
11、 根据前述权利要求中的任一权利要求所述的定位装置(PD)，所述定位装 置(PD)经布置以在一个模式中确定所确定位置的准确度，将所述所确定位置准确 度与阈值比较，且在所述准确度低于所述阈值的情况下，将这些位置存储为具有与 其相关联的所建议模式的地理对象，所述所建议模式不同于所述一个模式。
12、 一种用于确定位置的方法，其中所述方法包括使用绝对定位系统及相对定位 系统来确定位置，所述位置可以如下方式确定在第一模式中，其中使用所述绝对定位系统且可能地使用所述相对定位系统确定 所述位置，及在第二模式中，其中使用所述相对定位系统且可能地使用所述绝对定位系统确定 所述位置，在所述第一模式中比在所述第二模式中更重地给所述绝对定位系统加权以确定 所述位置且所述方法进一步包括从所述第一模式切换到所述第二模式，其特征在于，所述方法包括基于所述所确定位置结合数字地图数据库(DMD、 3DMD)中所存储的信息来决定是否从所述第一模式切换到所述第二模式的动作。
13、 根据权利要求12所述的方法，其中所述绝对定位系统(APS)是基于卫星 的定位系统(GNSS)及陆地定位系统中的一者。
14、 根据权利要求12到13中的任一权利要求所述的方法，其中所述相对定位系 统(RPS)是陀螺仪、加速计、罗盘、速度测量模块、测距仪、检测方向盘的转向 动作的模块及倾斜仪中的至少一者。
15、 根据权利要求12到14中的任一权利要求所述的方法，其中所述数字地图数 据库(DMD、 3DMD)中所存储的所述信息包括具有与其相关联的阈值距离的多个 地理对象。
16、 根据权利要求15所述的方法，其中所述方法包括计算从所述所确定位置到所述具有与其相关联的阈值距离的多个地理对象的选 集的至少一个距离且在所述所计算距离中的至少一者低于相应的所述相关联阈值 的情况下进行从所述第一模式到所述第二模式的所述切换。
17、 根据权利要求12到16中的任一权利要求所述的方法，其中所述绝对定位系统(APS)经布置以基于从多个发射器(SA1、 SA2、 SA3)接收的信号来确定位置， 所述多个发射器是所述基于卫星的定位系统(GNSS)或所述陆地定位系统的一部 分。
18、 根据权利要求17所述的方法，其中所述数字地图数据库(3DMD)是三维 数字地图数据库(3DMD)，且所述信息包括关于地理对象的三维信息，其中所述方法包括计算由所述绝对定位系统(APS)基于所述所确定位置、所述发射器(SA1、 SA2、 SA3)的所述位置及所述三维数字地图数据库(3DMD)中的至少一者确定 的位置的质量。
19、 根据权利要求17到18中的任一权利要求所述的方法，其中所述方法进一步 包括基于相应所述信号所包括的位置信息来确定所述发射器(SA1、 SA2、 SA3)的相应所述位置。
20、 根据权利要求12到19中的任一权利要求所述的方法，其中所述方法进一步 包括保持包括先前确定的位置及根据所述绝对定位系统(APS)及所述相对定位系统 (RPS〉所确定的相关联准确度的历史文件， 及当进行从所述第一模式到所述第二模式的切换时， 从所述历史文件选择所述相对定位系统(RPS)的开始位置。
21、 根据权利要求12到20中的任一权利要求所述的方法，所述方法进一步包括 在一个模式中确定所确定位置的准确度，将所述所确定位置准确度与阈值进行比较，且在所述准确度低于所述阈值的情况下，将这些位置存储为具有与其相关联的所建议模式的地理对象，所述所建议模式不 同于所述一个模式。
22、 一种计算机程序，其在加载于计算机布置上时经布置以执行根据权利要求 12到21所述的方法中的任一方法。
23、 一种数据载体，其包括根据权利要求22所述的计算机程序。
全文摘要
本发明涉及一种定位装置(PD)，其经布置以使用绝对定位系统及相对定位系统来确定位置。所述定位装置经布置以在第一模式中工作，其中使用所述绝对定位系统且可能地使用所述相对定位系统来确定所述位置；及在第二模式中工作，其中使用所述相对定位系统且可能地使用所述绝对定位系统来确定所述位置。在所述第一模式中比在所述第二模式中更重地给所述绝对定位系统加权且所述定位装置经布置以从所述第一模式切换到所述第二模式。所述定位装置(PD)可接入数字地图数据库(DMD、3DMD)且至少基于所述所确定位置结合所述数字地图数据库(DMD、3DMD)中所存储的信息来决定从所述第一到所述第二模式的所述切换。
文档编号G01C21/16GK101688910SQ200780053468
公开日2010年3月31日 申请日期2007年5月24日 优先权日2007年5月24日
发明者斯蒂芬·齐奥贝尔 申请人:电子地图有限公司