一种定位的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种定位的方法及装置，所述方法包括：获得移动终端的瞬时加速度测量量；获得移动终端的瞬时速度；接收GPS信号；获得定位点轨迹；将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较；当GPS的信号强度大于预设的阈值时，获得瞬时速度计算调整参数以及位移计算调整参数；对移动终端的瞬时速度、瞬时速度计算调整参数以及位移的计算调整参数进行修正；判断是否感知到地标信息；如果是，将感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对移动终端的定位轨迹进行修正。本发明提供的一种定位的方法及装置，利用运动传感器实时计算移动终端状态，并通过感知行驶过程中的特殊地标，对定位精度进行实时调整，以满足在城市中实时，精确定位车辆的需求。
【专利说明】一种定位的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及定位【技术领域】，尤其涉及一种定位的方法及装置。
【背景技术】
[0002]在过去几年中，定位技术迅速的发展着，并且已经提出了许多技术来实现高精度定位。在室外的情况下，GPS及其改进的方案是最常见的定位技术，能够为各种应用提供精确的位置。然而在城市中，存在着GPS信号不稳定，甚至没有的情况，这将直接导致城市导航的不稳定。例如，在美国伊利诺伊州芝加哥市中心进行的实验，对GPS在城市中的定位性能进行了评估。根据实验结果，观察到的GPS信号非常弱，一些道路周围由于高楼的存在，导致GPS信号及其不稳定，甚至完全阻隔，特别是一些复杂的道路结构，如隧道和地下通路。根据实验采集的数据，芝加哥城市中最大的定位误差在地面上超过了 100米，而在地下通路则将近400米。
[0003]目前，有的现有技术已经使用运动传感器用于室内定位、道路检测、物品跟踪以及室外定位。这些技术使用加速度传感器来计算使用者的步行速度，和步长，并且结合行进方位来估计位置。
[0004]然而通过运动传感器实时的用于室外定位，其难度在于被测物并没有特定的行为规律，因此难以估计行驶速度和距离。例如，通过运动传感器对车辆的定位，在车辆的行驶过程中会遇到不可预知的各种路段和复杂路况，因此传统的通过加速度积分计算行驶实时速度和二次积分计算行进距离将会存在很大误差。除此之外，由于运动传感器本身的机械构造，传感器本身将会包含很大的机械误差和测量误差，因此前述的积分方法求得的速度和距离的误差将会累计。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种定位的方法及装置，利用智能手机集成的运动传感器，实时计算行车状态，包括行车速度和行驶距离等，并且通过传感器静默感知行驶过程中的特殊地标，例如桥梁，隧道，红绿灯等对定位精度进行实时调整，同时又通过自动学习的方法动态调整计算参数，从而保证行车状况的准确性，以满足在城市中实时，精确定位车辆的需求。所述技术方案如下:
[0006]一种定位的方法，包括:
[0007]实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量；
[0008]根据所述移动终端瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度；
[0009]接收GPS信号；
[0010]根据所述GPS信号获得的初步定位点以及所述移动终端的瞬时速度获得所述移动终端的定位点轨迹；
[0011]将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较；
[0012]当所述GPS的信号强度大于预设的阈值时，根据任意时间段内所述的GPS信号获得所述移动终端的瞬时速度估算量，并根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得瞬时速度计算调整参数；
[0013]根据所述GPS信号获得所述移动终端在任意时间段内的位移估算量，并根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数； [0014]根据通过GPS信号获得的所述移动终端瞬时速度估算量和瞬时速度计算调整参数对所述移动终端的瞬时速度以及瞬时速度计算调整参数进行修正，并根据所述移动终端的位移计算调整参数对所述移动终端位移的计算调整参数进行修正；
[0015]判断是否感知到地标信息；
[0016]如果是，将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正。
[0017]进一步的，所述实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量包括:
[0018]实时的获取移动终端的运动参数；
[0019]根据所述移动终端的运动参数获得所述移动终端的瞬时加速度测量量；
[0020]其中，所述移动终端的运动参数包括所述移动终端的线性加速度、转动角速度以及所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度。
[0021]进一步的，所述根据所述移动终端的瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度包括:
[0022]根据公式
[0023]Ym+At, =Vm+β.Bni.At' +μ ,
[0024]求得第m+AC时刻的瞬时速度V111Mt,，其中，Vm为第m时刻的瞬时速度，am为所述移动终端在第m时刻的瞬时加速度测量量，At'为第m时刻与第m+Λ t'时刻之间的时间间隔，并且，第O时刻的瞬时速度Vtl=O, β为动态调整参数，μ为噪声值。
[0025]进一步的，所述瞬时速度计算调整参数包括动态调整参数和噪声值；
[0026]所述根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得的瞬时速度计算调整参数，包括:
[0027]将预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量代入公式
[0028]Vi=Vi^Δ?+β ^ai* Δ t+μ i；
[0029]求得的动态调整参数β i和的噪声值μ i，其中，Vi为在所述预定时间段内第i时刻的瞬时速度估计量，Vi^t为在所述预定时间段内第1-At时刻的瞬时速度估计量，Bi为所述移动终端在第i时刻的的瞬时加速度测量量，At为第i时刻与第1-At时刻之间的时间间隔；
[0030]所述根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数，包括:
[0031]将预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量代入公式
[0032]G(Ati) = A1.ν；_Δ?.Δ? + X2 ?af.Δ?2 +η
[0033]求得位移计算调整参数入1和λ2，其中，G(Ati)为在第i时刻与第1-At时刻之间所述移动终端的位移，Vbt为在所述预定时间段内第1-At时刻的瞬时速度估计量，At为第i时刻与第1-At时刻之间的时间间隔，η为高阶小量；
[0034]Ui为所述移动终端在第i时刻的实际的加速度值，由公式
【权利要求】
1.一种定位的方法，其特征在于，包括: 实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量； 根据所述移动终端瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度； 接收GPS信号； 根据所述GPS信号获得的初步定位点以及所述移动终端的瞬时速度获得所述移动终端的定位点轨迹； 将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较； 当所述GPS的信号强度大于预设的阈值时，根据任意时间段内所述的GPS信号获得所述移动终端的瞬时速度估算量，并根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得瞬时速度计算调整参数； 根据所述GPS信号获得所述移动终端在任意时间段内的位移估算量，并根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数； 根据通过GPS信号获得的所述移动终端瞬时速度估算量和瞬时速度计算调整参数对所述移动终端的瞬时速度以及瞬时速度计算调整参数进行修正，并根据所述移动终端的位移计算调整参数对所述移动终端位移的计算调整参数进行修正； 判断是否感知到地标信息； 如果是，将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正。`
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量包括: 实时的获取移动终端的运动参数； 根据所述移动终端的运动参数获得所述移动终端的瞬时回速度测量量； 其中，所述移动终端的运动参数包括所述移动终端的线性加速度、转动角速度以及所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述移动终端的瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度包括: 根据公式
=V β * am.Δ t; +μ， 求得第m+At'时刻的瞬时速度￥?1+&，其中，Vm为第m时刻的瞬时速度，Ei111为所述移动终端在第m时刻的瞬时加速度测量量，At'为第m时刻与第m+Λ t'时刻之间的时间间隔，并且，第O时刻的瞬时速度Vtl=O, β为动态调整参数，μ为噪声值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述瞬时速度计算调整参数包括动态调整参数和噪声值； 所述根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得的瞬时速度计算调整参数，包括: 将预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量代入公式 Vi=Vi^t+β i.Bi.At+μ i； 求得的动态调整参数β i和的噪声值μ i，其中，Vi为在所述预定时间段内第i时刻的瞬时速度估计量，Vi^t为在所述预定时间段内第1-At时刻的瞬时速度估计量，a,为所述移动终端在第i时刻的的瞬时加速度测量量，At为第i时刻与第1-At时刻之间的时间间隔； 所述根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数，包括: 将预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量代入公式
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断是否感知到地标信息，包括:判断是否感知到位于桥梁隧道的信息，判断是否感知到遇到交通灯的信息以及判断是否感知到转弯的信息； 所述判断是否感知到桥梁隧道的信息包括判断是否感知到在重力方向上加速度瞬间减小再增大，如果是，则感知到桥梁隧道； 所述判断是否感知到交通灯的信息包括判断是否感知到加速度的大小先减小后增大，如果是，则感知到交通灯； 所述判断是否感知到转弯的信息包括判断是否感知到角速度的大小瞬间增大，如果是，则感知到转弯； 将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正，包括: 获得标准地图信息； 将所述移动终端的定位点与标准地图的位置信息相对应，在标准地图上获得校验定位占.在距离校验定位点不超过预设距离的区域内查找与所述感知到的地标信息相应的位置点作为标准定位点； 将当前所述移动终端的定位点修正为所述标准定位点。
6.一种定位的装置，其特征在于，包括: 瞬时加速度测量模块，用于实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量； 瞬时速度计算模块，用于根据所述移动终端瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度； 接收模块，用于接收GPS信号； 定位点轨迹获得模块，用于根据所述GPS信号获得的初步定位点以及所述移动终端的瞬时速度获得所述移动终端的定位点轨迹； 比较模块，用于将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较； 速度调整参数获得模块，用于在所述GPS的信号强度大于预设的阈值时，根据任意时间段内所述的GPS信号获得所述移动终端的瞬时速度估算量，并根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得瞬时速度计算调整参数； 位移调整参数获得模块，用于根据所述GPS信号获得所述移动终端在任意时间段内的位移估算量，并根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数； 参数修正模块，用于根据通过GPS信号获得的所述移动终端瞬时速度估算量和瞬时速度计算调整参数对所述移动终端的瞬时速度以及瞬时速度计算调整参数进行修正，并根据所述移动终端的位移计算调整参数对所述移动终端位移的计算调整参数进行修正； 判断模块，用于判断是否感知到地标信息； 定位轨迹修正模块，用于在感知到地标信息时，将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述瞬时加速度测量模块包括: 加速度传感器，用于获得所述移动终端的线性加速度； 陀螺仪传感器，用于获得所述移动终端的转动角速度； 磁场传感器，用于获得所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度； 瞬时加速度获得单元，用于根据所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得所述移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据所述移动终端相对于地球空间的相对姿态以及所述移动终端的线性加速度和转动角速度获得所述移动终端的瞬时加速度测量量。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述瞬时速度计算模块具体用于: 根据公式
=V β * am.Δ t; +μ， 求得第m+At'时刻的瞬时速度￥?1+&，其中，Vm为第m时刻的瞬时速度，Ei111为所述移动终端在第m时刻的瞬时加速度测量量，At'为第m时刻与第m+Λ t'时刻之间的时间间隔，并且，第O时刻的瞬时速度Vtl=O, β为动态调整参数，μ为噪声值。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述瞬时速度计算调整参数包括动态调整参数和噪声值； 所述速度调整参数获得模块具体用于: 将预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量代入公式 Vi=Vi^t+β i.Bi.At+μ i； 求得的动态调整参数β i和的噪声值μ i，其中，Vi为在所述预定时间段内第i时刻的瞬时速度估计量，Vi^t为在所述预定时间段内第1-At时刻的瞬时速度估计量，a,为所述移动终端在第i时刻的的瞬时加速度测量量，At为第i时刻与第1-At时刻之间的时间间隔； 位移调整参数获得模块具体用于:将预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量代入公式 G(Atj) = XrVi^t-At + ^X2-H1-Ar + η 求得位移计算调整参数入1和λ2，其中，G(Ati)为在第i时刻与第i_At时刻之间所述移动终端的位移，Vbt为在所述预定时间段内第i_ Δ t时刻的瞬时速度估计量，Δ t为第i时刻与第1-At时刻之间的时间间隔，Π为1?阶小量； α力所述移动终端在第i时刻的实际的加速度值，由公式
Cli — (I + ￡).(!丨 + S 求得，其中为所述移动终端在第i时刻的瞬时加速度测量量，δ为误差量。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断模块包括: 桥梁隧道检测单元，分别与所述加速度传感器和磁场传感器相连接，用于判断是否感知到位于桥梁隧道的信息； 交通灯检测单元，与所述加速度传感器相连接，用于判断是否感知到遇到交通灯的信息； 转弯检测单元，分别与所述加速度传感器、所述磁场传感器以及所述陀螺仪传感器相连接，用于判断是否感知到转弯的信息； 其中，所述桥梁隧道检测单元具体用于:根据所述磁场传感器获得的所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得所述移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据所述移动`终端相对于地球空间的相对姿态以及所述加速度传感器获得的所述移动终端的加速度，判断是否感知到在重力方向上加速度瞬间减小再增大，如果是，则感知到桥梁隧道； 所述交通灯检测单元具体用于:根据所述加速度传感器获得的所述移动终端的加速度，判断是否感知到加速度的大小先减小后增大，如果是，则感知到交通灯； 所述转弯检测单元具体用于:根据所述磁场传感器获得的所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得所述移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据所述移动终端相对于地球空间的相对姿态、所述陀螺仪传感器获得的所述移动终端的角速度以及所述加速度传感器获得的所述移动终端的向心加速度，判断是否感知到角速度的大小瞬间增大，如果是，则感知到转弯； 所述定位轨迹修正模块包括: 标准地图信息获取单元，用于获得标准地图信息； 校验定位点获取单元，用于将所述移动终端的定位点与标准地图的位置信息相对应，在标准地图上获得校验定位点； 标准定位点获取单元，用于在距离校验定位点不超过预设距离的区域内查找与所述感知到的地标信息相应的位置点作为标准定位点； 定位点修正单元，用于将当前所述移动终端的定位点修正为所述标准定位点。
【文档编号】G01S19/40GK103558617SQ201310530875
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】波澄, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:无锡赛思汇智科技有限公司