专利名称：利用温度传感器的导航推测系统的操作方法
技术领域：
本发明涉及导航推测系统，尤其是使用温度传感器的导航推测系统，该系统在使用受温度影响的角度传感器时，根据温度变化使用可以防止发生位置错误的温度传感器。
背景技术：
为计算出绝对位置信息，目前开发的基本位置服务系统基本都使用了GPS系统接收机。在无法接收到GPS信号时，为生成位置信息，使用装有惯性传感器(速度/角度传感器)的导航推测系统。为弥补各自的不足，上述两种系统结合使用。目前提出的组合系统运算中导航推测是在使用角度传感器输出值时，不考虑温度，导致由初期角度误差引起的很大的初期位置错误，造成服务质量低下。
即使利用了GPS系统和导航推测组合系统，在无法接收GPS信号的地区，车辆出发时想得到行车路线帮助时，因惯性传感器的误差，初期出发角度和位置的准确性降低很多，无法为用户提供满意的服务。
例如，惯性传感器中的一种陀螺示波传感器的零点电压(没有角度旋转，处于静止情况下的输出电压)和角度换算系数变化，如图1至图4所示，受温度影响很大，这对导航推测运算的输出造成很大的影响。
图1所示为按照普通惯性传感器的温度，零点电压的输出变化特性。图2所示为按照普通惯性传感器的温度，零点电压的变化率特性。图3所示为按照普通惯性传感器的温度，角度换算系数的灵敏度特性。图4所示为按照普通惯性传感器的温度，角度换算系数的灵敏度变化率特性。
具体地说，在车辆停止运行后再次启动时，为获得车辆再起动时的初期出发角度、位置，GPS+DR组合系统存储了车辆位置和导航推测计算时所需的变数。但是在初期出发位置计算时，因为以前存储的角度传感器信息和最近启动时得到的角度传感器信息受到温度的影响，所以发生很大差异。特别是在大厦停车场、地下停车场、路边大树下、立交桥下等GPS信号盲区，因为无法获得GPS信息，所以无法通过GPS修正因角度传感器的温度影响产生的误差，会出现很大的出发角度错误及位置错误。
这对由角度和位置信息的准确性决定服务成功与否的基本位置服务系统来说，是一个很大的问题。特别是在支付信息使用费，收到包括交通信息的行车路线信息的远距离传送系统中，接收到错误行车路线信息，行驶到错误路线上时，损失了油料信息，出现重新请求油料信息的情况，这会对服务提供者造成很大的负担。
考虑到以上情况，在请求行车路线帮助时，提供准确的出发位置，减少角度误差，可以为用户提供高标准的基本位置服务。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种导航推测系统的操作方法，特别是使用温度传感器的导航推测系统，该系统在使用受温度影响的角度传感器时，根据温度变化使用可以防止发生位置错误的温度传感器。
为了实现上述目的，本发明中的利用温度传感器的导航推测系统的操作方法包括以下三个阶段如果启动车辆，驱动基本位置自动领航组合运算，为计算出车辆的出发位置、角度、速度，从存储器中调出有关数据的阶段；从温度传感器中获得系统的温度信息，从全球定位系统(GPS)接收机中获得角度传感器和速度传感器中分别计算出车辆的位置、车辆的角度变位量和车辆速度变位量的阶段；比较从存储器中调出的数据和上述计算出的数据间的差异，在其差异值比设定的比较值出现更大差异时，利用存储器中存储的数据，进行包括温度补偿的温度补偿导航推测组合运算的阶段。
依照本发明，上述调出数据的存储器是由非挥发性存储器构成。
在本发明中，比较从存储器中调出的数据和计算出的数据间的差异，其差异值与设定的比较值相比，在不出现更大差异的情况下，进行不包括温度补偿的一般导航推测运算。
在本发明中，上述存储部分中存储的数据包括车辆的位置、车辆方向角度和温度信息。
在本发明中，比较从存储器中调出的数据和计算出的数据间的差异，依照当前系统的温度，计算出的车辆方向角度信息和上述存储器中存储的现有的车辆方向角度信息进行比较。
本发明的优点是利用温度传感器的导航推测系统，在利用受温度影响的角度传感器时，按照温度变化，可以防止发生位置错误。
如上所述，本发明中的利用温度传感器的导航推测系统的操作方法具有在利用温度传感器的导航推测系统中，使用受温度影响的角度传感器时，根据温度变化可以防止发生位置错误的优点。
图1所示为按照普通惯性传感器的温度，零点电压的输出变化特性。
图2所示为按照普通惯性传感器的温度，零点电压的变化率特性。
图3所示为按照普通惯性传感器的温度，角度换算系数的灵敏度特性。
图4所示为按照普通惯性传感器的温度，角度换算系数的灵敏度变化率特性。
图5为对于普通导航推测坐标系，从车辆侧面观察到的导航推测坐标系。
图6为对于普通导航推测坐标系，从车辆上面观察到的导航推测坐标系。
图7所示为利用本发明中的温度传感器导航推测系统的操作方法，进行导航推测过程的流程图。
图8为普通GPS+DR组合系统的工作运行说明图。
图9所示为利用本发明中的温度传感器导航推测系统的操作方法，温度补偿进行过程的流程图。
图10所示为利用本发明中的温度传感器导航推测系统的操作方法，角度计算过程的流程图。
附图主要部分符号说明801GPS接收机802导航推测处理部分803卡尔曼滤波器具体实施方式
下面将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
首先，对温度补偿导航推测方程式进行说明。
图5为对于普通导航推测坐标系，从车辆侧面观察到的导航推测坐标系。图6为对于普通导航推测坐标系，从车辆上面观察到的导航推测坐标系。
参照图5和图6，导航推测坐标系中的车辆速度可用以下[数学式1]来表示。
数学式1v(k)=vE(k)vN(k)vU(k)=s(k)·cosθ(k)·sinψ(k)s(k)·cosθ(k)·cosψ(k)s(k)·sinψ(k)]]>在这里，s(k)表示车辆行进方向速度，ψ(k)表示车辆姿态角度，θ(k)表示车辆倾斜角度，v(k)表示速度矢量。另外，如果假设车辆在平坦路面上行驶，因为倾斜角等于0，所以可用下面的[数学式2]来表示。
数学式2v(k)=vE(k)vN(k)vU(k)=s(k)·sinψ(k)s(k)·cosψ(k)0]]>GPS+DR组合系统中的运算可以用以下[数学式3]来表示。
数学式3PDR(k)＝PDR(k-1)+v(k)·Δt另外，车辆姿态角度ψ(k)可以用以下[数学式4]至[数学式6]来表示。
数学式4ψ(k)=ψ(k-1)+ΔtM[Qi=1Mω(k+iM)]]]>在这里，Δt表示测定周期，M表示测定周期内的取样次数。
数学式5ψ(k)=ψ(k-1)+ΔtMSfG(k)[Qi=1MVg(k+iM)-Vnom(k)]]]>在这里，SfG(K)表示角度换算系数，Vnom(k)表示角度传感器偏压。
数学式6
ψ(k)＝ψ(k-1)+Δt·SfG(k)[Vg(k)-Vnom(k)]同上述[数学式6]中的角度推导式中所知，为计算出准确的角度，特别需要角度传感器的标准值，即零点电压和角度换算系数的准确值。
另外，温度补偿导航推测方程式可以用以下[数学式7]至[数学式11]来表示。
数学式7ψtemp(k)=ψtemp(k-1)+ΔtM[Qi=1Mω(k+iM)]]]>数学式8ψtemp(k)=ψtemp(k-1)+ΔtMSfG,temp(k)[Qi=1MVg(k+iM)-Vnom,nom(k)]]]>数学式9ψtemp(k)＝ψtemp(k-1)+Δt·SfG，temp(k)[Vg(k)-Vnom，temp(k)]数学式10vtemp(k)=vE,temp(k)vN,temp(k)vU,temp(k)=s(k)·sinψtemp(k)s(k)·cosψtemp(k)0]]>数学式11
PDR(k)＝PDR(k-1)+vtemp(k)·Δt因此，在变换时为计算角度，需要同上述[数学式9]一样的温度补偿，以此推导出和[数学式11]一样的温度补偿导航推测方程式。
导航推测的角度和位置之间有着十分密切的关系，如果使用初期出发角度错误设定的角度标准值，其角度偏离45度，如果行驶100米，就会发生100米的误差。所以，初期角度信息的错误会严重影响位置信息的准确性。
以下，对温度补偿导航推测的概念进行说明。
导航推测的概念很简单，它是将温度变化所产生的影响降到最低，计算出更准确的位置。以下通过中心流程图和细节流程图进行说明。在这里，导航推测是指GPS+DR组合运算中DR，GPS+DR运算变数值是指角度标称值，角度标度因子，速度标度因子，滤波器系数等。
下面，参照图7对本发明中的温度补偿中心流程图进行说明。
图7所示为利用本发明中的温度传感器导航推测系统的操作方法，进行导航推测过程的流程图。
首先，车辆上安装的基本位置系统通过启动车辆确认电源是否接通(阶段701)。如果车辆电源没有接通系统，导航推测程序则无法运行，需要继续确认；如果电源接通，如图8中的GPS+DR组合系统中所示，开始GPS+DR运算处理，在基本位置服务上提供所需的自差位置(阶段702，703)。
图8为普通GPS+DR组合系统的工作运行说明图。图中符号801为GPS接收机，802为导航推测处理部分，803为时钟滤波器。这时，将接收到的自差位置在数据地图上整合，路线帮助服务的处理部分在基本位置系统中将其处理成位置信息提供部分。
在上述703阶段以后，GPS+DR运算在车辆启动以前进行704阶段，如果车辆启动，GPS+DR运算为计算车辆再起动时当前的位置和角度信息，将GPS+DR运算变数(位置、角度、温度、各种变数值)存储在非挥发性存储装置中(阶段705)。
在这里，存储上述数据的目的是要在GPS接收盲区，即使车辆已经出发，可以利用最后存储位置、角度信息及GPS+DR变数信息和惯性传感器的输出，可连续计算出车辆的出发位置、行驶位置、车辆方向角、车辆速度等，要最大限度地提高基本位置服务的水平。
以下参照图9对补偿细节流程图进行说明。
图9所示为利用本发明中的温度传感器导航推测系统的操作方法，温度补偿进行过程的流程图。
首先，如果启动车辆，GPS+DR运算为计算出车辆的出发位置、车辆方向角度、车辆速度，从非挥发性存储器中读出以前存储的信息(阶段901)。另外，与此同时，从温度传感器获取系统的信息(阶段902)，从GPS接收机、角度传感器、速度传感器分别获取GPS基本车辆位置、角度变位量和速度变位量(阶段903)。
此后，从上述阶段901中读取到的以前存储信息中的角度数据，即角度标准值、角度换算系数和在上述阶段903中从传感器、角度传感器计算出的温度对比角度信息间的差异程度进行比较(阶段904)。
这时，将以前的和最近的角度相关信息进行比较，如果其差异小于试验值的标准值，则适用于导航推测方程式(阶段905，906)；如果大于标准值，则适用于温度补偿导航推测方程式(阶段907，906)。
在这里，温度补偿导航推测在进行GPS+DR运算处理时，如图1所示，以相应的温度方式，存储角度信息，将相应当前温度的角度信息和以前存储的信息相比较，其差异在标准值以上时，始终利用以前存储的信息，直到角度传感器运行平稳。即，因为车辆运行时和第二天启动时的角度信息需要温度变化平稳化时间，所以角度传感器需要进行温度补偿。
表1
以下参照图10对角度标准值计算方法进行说明。
图10所示为利用本发明中的温度传感器导航推测系统的操作方法，角度计算过程的流程图。
车辆角度计算是在车辆左右转向时，将角度传感器的物理量和标准值相比较，通过与角度换算系数相乘，得出计算后的变位量。因此，获取正确的角度传感器标准值是计算正确的车辆角度所必需的。
首先，如果车辆连续停止5秒以上，取移动平均数，计算角度标准值(阶段1001)。这时，如果满足不了这一条件，则初始化车辆停止系数(阶段1004)，当满足这一条件时，根据停止条件，计算获取的角度标准值(阶段1002)，更新和存储GPS+DR的运算变数值将温度对比角度信息也存储起来(阶段1003)。
在本发明中，GPS+DR变数信息在实施中需要快速更新信息，为使系统的超负荷减到最小，挥发性存储器每秒存储一次，在车辆启动时存储在非挥发性存储器中，当再次启动时就使用所存储的信息。
通过上述说明，可以想象对本发明进行发展完善的本领域技术人员获得角度标准值的方式及存储方法可以不同。
权利要求
1.利用温度传感器的导航推测系统的操作方法，其特征是，包括如果启动车辆，驱动基本位置自动领航组合运算，为计算出车辆的出发位置、角度、速度，从存储器中调出有关数据的阶段；从温度传感器中获得系统的温度信息，从全球定位系统(GPS)接收机中获得角度传感器和速度传感器中分别计算出车辆的位置、车辆的角度变位量和车辆速度变位量的阶段；比较从存储器中调出的数据和上述计算出的数据间的差异，在其差异值比设定的比较值出现更大差异时，利用存储器中存储的数据，进行包括温度补偿的温度补偿导航推测组合运算的阶段。
2.如权利要求1所述的利用温度传感器的导航推测系统的操作方法，其特征是，调出数据的存储器是由非挥发性存储器构成。
3.如权利要求1所述的利用温度传感器的导航推测系统的操作方法，其特征是，比较从存储器中调出的数据和计算出的数据间的差异，其差异值与设定的比较值相比，在不出现更大差异的情况下，进行不包括温度补偿的一般导航推测运算。
4.如权利要求1所述的利用温度传感器的导航推测系统的操作方法，其特征是，上述存储部分中存储的数据包括车辆的位置、车辆方向角度和温度信息。
5.如权利要求1所述的利用温度传感器的导航推测系统的操作方法，其特征是，比较从存储器中调出的数据和计算出的数据间的差异，依照当前系统的温度，将计算出的车辆方向角度信息和上述存储器中存储的现有的车辆方向角度信息进行比较。
全文摘要
本发明涉及利用温度传感器的导航推测系统操作方法。该操作方法包括如果启动车辆，驱动基本位置自动领航组合运算，调出存储器中计算车辆的出发位置、角度、速度数据的阶段；获得系统的温度信息，获得车辆的位置、角度变位量和速度变位量的阶段；比较从存储器中调出的数据和上述计算出的数据间的差异，在其差异值比比较值出现更大差异时，利用存储器中存储的数据，进行包括温度补偿的温度补偿导航推测组合运算的阶段，当不出现更大差异时，进行不包括温度补偿的一般导航推测运算。在本发明中，存储器中存储的数据包括车辆的位置、车辆方向角度和温度信息。
文档编号G01C21/26GK1924525SQ200510036888
公开日2007年3月7日 申请日期2005年8月31日 优先权日2005年8月31日
发明者曺一秀 申请人:乐金电子(惠州)有限公司