台湾专利TW201314240A 慣性導航系統之修正方法、裝置及系統

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本發明公開了一種慣性導航系統的修正方法、裝置及系統。該修正方法包括：根據一移動物件的一當前定位參數、一地圖參考定位參數和一全球定位系統參考定位參數確定一慣性導航系統的一工作狀態；以及若該工作狀態為異常，則使用該全球定位系統參考定位參數更新該慣性導航系統的一慣導初始參數，並重置該慣性導航系統為一初始狀態。
公开号:TW201314240A
申请号:TW101125134
申请日:2012-07-12
公开日:2013-04-01
发明作者:da-chun Zhang；Jing-Hua Zou
申请人:Maishi Electronic Shanghai Ltd；
IPC主号:G01C23-00

专利说明:
慣性導航系統之修正方法、裝置及系統
本發明係有關一種電子技術領域，特別關於一種慣性導航系統的修正方法、裝置及系統。
慣性導航系統或其同類設備也可稱為慣性引導系統、慣性參考平臺等。通常情況下，慣性導航系統包括一運算器和多個移動感應器(例如，陀螺儀和加速度器)，可持續地計算移動物件的位置、方向角、速度以及其他定位資訊。透過輸入初始導航資訊，並將移動感應器所測量的移動物件之移動資訊(例如，線速度和角速度)，累加至初始導航資訊，透過計算獲得更新的移動物件導航資訊。然而，移動感應器的精度誤差和測量誤差在計算過程中會逐漸累計。在經過一段相對較長的時間後，累計誤差將導致慣性導航系統所計算出的移動軌跡與移動物件的真實軌跡之間出現較大偏差。這樣，勢必會影響慣性導航系統的遞推性能。
現有的慣性導航系統中，引入了地圖輔助功能，根據導航地圖持續地修正導航定位資訊的誤差，進而提高導航系統的定位精度和可靠性。儘管透過地圖輔助，慣性導航系統能較大地提升慣性導航系統的遞推性能，但是，導航地圖路網資訊更新不及時或者測繪不準確等造成的地圖偏差，將導致慣性導航系統產生錯誤匹配，若不能及時甄別上述錯誤，則會大幅度降低導航的準確性。
本發明的目的為提供一種慣性導航系統之修正方法，包括：根據一移動物件的一當前定位參數、一地圖參考定位參數和一全球定位系統參考定位參數確定一慣性導航系統的一工作狀態；以及若該工作狀態為異常，則使用該全球定位系統參考定位參數更新該慣性導航系統的一慣導初始參數，並重置該慣性導航系統為一初始狀態。
本發明還提供一種慣性導航系統之修正裝置，包括：一工作狀態判斷模組，根據一移動物件之一當前定位參數、一地圖參考定位參數和一全球定位系統參考定位參數確定一慣性導航系統的一工作狀態；以及一狀態重置模組，若確定該慣性導航系統之該工作狀態為異常時，則用該全球定位系統參考定位參數更新該慣性導航系統的一慣導初始參數，並重置該慣性導航系統為一初始狀態。
本發明還提供一種慣性導航系統之修正系統，包括：一慣性導航系統，根據一導航地圖和一全球定位系統修正一移動物件的一定位參數以實現一慣導遞推；以及一修正裝置，根據獲取到的該移動物件之一當前定位參數、一地圖參考定位參數和一全球定位系統參考定位參數確定該慣性導航系統的一工作狀態；其中，若確定該慣性導航系統之該工作狀態為異常，則使用該全球定位系統參考定位參數更新該慣性導航系統的一慣導初始參數，並重置該慣性導航系統為一初始狀態。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
圖1所示為根據本發明一實施例之慣性導航系統修正方法流程圖，慣性導航系統基於一導航地圖和一GPS修正一移動物件的定位參數以實現一慣導遞推，修正方法包括以下步驟：步驟S101：根據獲取到的移動物件的一當前定位參數、一地圖參考定位參數和一GPS參考定位參數確定慣性導航系統的一工作狀態；其中，移動物件的當前定位參數，是指慣性導航系統確定的移動物件的定位參數。地圖參考定位參數是指，導航地圖向慣性導航系統提供的移動物件的參考定位參數，慣性導航系統可根據地圖參考定位參數修正移動物件行駛軌跡。GPS參考定位參數是指，GPS向慣性導航系統提供的移動物件的參考定位參數，慣性導航系統可根據GPS參考定位參數修正移動物件行駛軌跡。當前定位參數、地圖參考定位參數和GPS參考定位參數包括：一位置參數和/或一方向參數。工作狀態包括工作狀態良好和工作狀態異常。
步驟S102：若確定慣性導航系統工作狀態為異常，則使用GPS參考定位參數更新慣性導航系統的一慣導初始參數，並重置慣性導航系統為初始狀態。
本發明一實施例透過根據移動物件的當前定位參數、地圖參考定位參數GPS參考定位參數和一預設判斷條件，判斷慣性導航系統的工作狀態；並當判斷慣性導航系統工作狀態為異常時，使用GPS參數更新慣性導航系統的慣導初始參數，並重置慣性導航系統為初始狀態。減少了由導航地圖路網資訊更新不及時或者測繪不準確等造成的地圖偏差而導致的導航系統錯誤匹配，可大幅提升慣性導航的準確性。
圖2所示為根據本發明又一實施例之慣性導航系統修正方法流程圖，慣性導航系統基於一導航地圖和一GPS修正一移動物件的一定位參數以實現一慣導遞推，在步驟S201中，獲取移動物件的一當前定位參數、一地圖參考定位參數和一GPS參考定位參數；其中，地圖參考定位參數是指，導航地圖向慣性導航系統提供的移動物件的參考定位參數，慣性導航系統可根據地圖參考定位參數修正移動物件行駛軌跡。GPS參考定位參數是指，，GPS向慣性導航系統提供的移動物件的參考定位參數，慣性導航系統可根據GPS參考定位參數修正移動物件行駛軌跡。
其中，當前定位參數、地圖參考定位參數和GPS參考定位參數包括：一位置參數和/或一方向參數。
在步驟S202中，根據移動物件的當前定位參數和地圖參考定位參數，產生一地圖比較參數。例如，當前定位參數和地圖參考定位參數均包括一距離參數和一方向參數時，根據當前定位參數中的距離參數和地圖參考定位參數中的距離參數，計算一距離差參數；根據當前定位參數中的方向參數和地圖參考定位參數中的方向參數，計算一方向差參數。其中，地圖比較參數即為本步驟中的距離差參數和方向差參數。
在步驟S203中，判斷地圖比較參數是否滿足一第一預設判斷條件，如果滿足，則執行步驟S204，如果不滿足，則執行步驟S206。例如，在一實施例中，第一預設判斷條件可為地圖比較參數中的距離差參數小於30公尺且方向差參數小於5度。其中，30公尺和5度為優選值，也可以選擇其他合適的數值，本發明並不以此為限。
當地圖比較參數滿足第一預設判斷條件時，執行步驟S204。當地圖比較參數不滿足第一預設判斷條件時，判定慣性導航系統的工作狀態為異常，則執行步驟S206。
在步驟S204中，根據移動物件當前定位參數和GPS參考定位參數，產生一GPS比較參數。例如，在一實施例中，當前定位參數和GPS參考定位參數均包括一距離參數和一方向參數時，根據當前定位參數中的距離參數和GPS參考定位參數中的距離參數，計算一距離差參數；根據當前定位參數中的方向參數和GPS參考定位參數中的方向參數，計算一方向差參數。GPS比較參數即為本步驟中的距離差參數和方向差參數。
在步驟S205中，判斷GPS比較參數是否滿足一第二預設判斷條件，如果滿足，則結束導航，反之，則執行步驟S206。例如，在一實施例中，第二預設判斷條件可為GPS比較參數中的距離差參數小於30公尺且方向差參數小於5度。其中，30公尺和5度為優選值，也可以選擇其他合適的數值，本發明並不以此為限。
當GPS比較參數滿足第二預設判斷條件時，判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態良好，當GPS比較參數不滿足第二預設判斷條件時，判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常。
在步驟S206中，當判斷慣性導航系統工作狀態為異常時，使用GPS參考定位參數更新慣性導航系統的慣導初始參數，並重置慣性導航系統為初始狀態。例如，在一實施例中，可使用步驟S201中所獲取到的GPS參考定位參數更新慣性導航系統的慣導初始參數，並重置慣性導航系統為初始狀態。
透過圖2所示的步驟可校正慣性導航系統的一多叉路口錯誤。圖3所示為由多叉路錯誤造成的慣性導航系統的工作狀態異常示意圖。如圖3所示，多叉路口錯誤是指一移動物件在一條直線道路上行進遇到一叉路口時，如果移動物件實際位於P點，即處於兩條道路的中間，這時，慣性導航系統很可能錯誤地匹配道路到Q點，這將錯誤地改變行進路線而並無察覺，則此時慣性導航系統處於工作異常狀態。如果這種錯誤無法被察覺，最終將導致軌跡位置持續偏離，方向錯誤。透過本發明提供的修正方法，可識別出由多叉路錯誤造成的慣性導航系統的工作狀態異常，進而可有效地避免多叉路口錯誤，減少導航系統錯誤匹配，會大幅提升慣性導航的準確性。
透過圖2所示的步驟可校正慣性導航系統的一超前滯後錯誤。圖4所示為由超前滯後錯誤造成的慣性導航系統的工作狀態異常示意圖。如圖4所示，超前滯後錯誤是指，在慣性導航系統中由於慣導演算法、感測器測量、地圖輔助等誤差，經過長時間遞推後，雖然導航的方向和道路方向基本一致，只是行進方向上的距離有增加或者減少，如果對這種超前滯後不做處理和校正，在遇到一個轉彎路口時，慣導軌跡將偏離道路，則此時慣性導航系統處於工作異常狀態。透過本發明提供的修正方法，可識別出由超前滯後錯誤造成的慣性導航系統的工作狀態異常，進而可有效地避免超前滯後錯，減少導航系統錯誤匹配，會大幅提升慣性導航的準確性。
較佳的，在使用圖2所示實施例中提及的具體參數實現校正超前滯後以外，還可透過其他參數實現。圖5所示為超前滯後錯誤糾錯修正示意圖。如5所示，P點為當前慣性導航系統向一移動物件提供的一導航位置，Q點為移動物件的一GPS位置，則根據移動物件行進方向上的一距離差參數，也就是移動物件超前或滯後的一距離，以及垂直道路的一距離差參數；為了保證慣導性能，期望連續超前或滯後的行進方向上的距離差參數保持在一範圍(例如，大於或等於10公尺且小於或等於30公尺)。優選的，為避免GPS定位偏離道路，可僅當垂直道路上的距離差參數較小時，才做超前滯後修正，使用GPS參考定位參數來更新導航位置點P。
需要說明的是，本實施例中可供使用的參數並不僅局限於以上幾種參數，還可以是能夠實現判斷慣性導航系統工作狀態的其他參數，本發明並不以此為限。
本發明實施例首先根據移動物件的當前定位參數、地圖參考定位參數和第一預設判斷條件對慣性導航系統的工作狀態做第一次判斷；然後再根據移動物件的當前定位參數、GPS參考定位參數和第二預設判斷條件，對慣性導航系統的工作狀態做第二次判斷；並當判斷慣性導航系統為工作狀態異常時，使用GPS參數更新慣性導航系統的慣導初始參數，並重置慣性導航系統為初始狀態。減少了由導航地圖路網資訊更新不及時或者測繪不準確等造成的地圖偏差導致的導航系統錯誤匹配，會大幅提升慣性導航的準確性。
圖6所示為根據本發明又一實施例之慣性導航系統修正方法，其中，步驟S301~步驟S304與圖2中所示之步驟S201~步驟S204相同，且步驟S310與步驟S206相同，此處不再贅述。
在步驟S305中，判斷GPS比較參數是否滿足第二預設判斷條件，當GPS比較參數滿足第二預設判斷條件時，則執行步驟S306，如果不滿足，則執行步驟S307。
在步驟S306中，初始化一本地異常計數器為零，並結束導航。例如，在一實施例中，第一本地異常計數器的統計數值可表示為Cnta，則初始化第一本地異常計數器為零，即為Cnta=0。
在步驟S307中，獲取第一本地異常計數器統計的一第一統計數值，並將第一統計數值累加，得到一第一累加統計數值。例如，在一實施例中，獲取到Cnta值為3，則將第一統計數值累加可以表示為Cnta=Cnta+1，第一累加統計數值為4。
在步驟S308中，判斷第一累加統計數值是否大於或等於一第一預設計數臨限值，如果第一累加統計數值大於或等於第一預設計數臨限值，則執行步驟S309，如果第一累加統計數值小於第一預設計數臨限值，則結束導航。例如，在一實施例中，當第一預設計數臨限值為3時，若第一累加統計數值為4，則執行步驟S309，若第一累加統計數值為2，則結束導航。
在步驟S309中，判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常，並初始化第一本地的異常計數器為零。例如，在一實施例中，如步驟S308中示例所示，若第一累加統計數值為4，第一預設計數臨限值為3時，判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常，並初始化第一本地的異常計數器為零(例如，Cnta=0)。
本發明實施例透過統計GPS比較參數不滿足第二預設判斷條件的次數中的工作狀態異常的次數，當GPS比較參數多次不滿足第二預設判斷條件時，判定慣性導航系統為工作狀態異常次數，增加了判定慣性導航系統為工作狀態異常的準確性，進而減少了由導航地圖路網資訊更新不及時或者測繪不準確等造成的地圖偏差導致的導航系統錯誤匹配，會大幅提升慣性導航的準確性。
如圖7所示為根據本發明又一實施例提之慣性導航系統修正方法，本實施例之步驟S401~步驟S404與圖2中所示之步驟S201~步驟S204相同，步驟S411與步驟S206相同，此處不再贅述。
在步驟S405中，判斷GPS比較參數是否滿足第二預設判斷條件，如果滿足，則執行步驟S406，如果不滿足，則執行步驟S407。
在步驟S406中，初始化一第二本地異常計數器。例如，在一實施例中，第二本地異常計數器的統計數值可表示為Cntb，則初始化第二本地異常計數器為零(Cntb=0)。
其中，第二本地異常計數器可統計GPS比較參數不滿足第二預設判斷條件，且一當前GPS信號強度小於一預設信號強度臨限值時的一次數。
在步驟S407中獲取當前GPS信號強度。例如，在一實施例中，獲取到的當前GPS信號強度可用數值5表示，當前GPS信號強度是指提供GPS參考定位參數的GPS的信號強度。
在步驟S408中，判斷當前GPS信號強度是否大於或等於一預設信號強度臨限值。如果當前GPS信號強度大於或等於預設信號強度臨限值，則執行步驟S411，如果當前GPS信號強度小於預設信號強度臨限值，則執行步驟S409。
具體的，當當前信號大於或等於預設信號強度臨限值時，則執行步驟S411，並初始化第二本地異常計數器為零。若當前信號小於預設信號強度臨限值，則執行步驟S409。
例如，預設信號強度臨限值可以為10，若當前GPS信號強度為12時，執行步驟S411，且初始化第二本地異常計數器為零(例如Cntb=0)；則若當前GPS信號強度為5時，則執行步驟S409。
在步驟S409中，獲取第二本地異常計數器統計的一第二統計數值，並在第二統計數值上累加，得到一第二累加統計數值。例如，在一實施例中，獲取到Cntb值為5，則將第二統計數值累加可以表示為Cntb=Cntb+1，第二累加統計數值為6。
在步驟S410中，判斷第二累加統計數值是否大於或等於一第二預設計數臨限值，如果是，則執行步驟S411，如果否，則結束導航。
具體的，如果第二累加統計數值大於第二預設計數臨限值，則判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常，並初始化第二本地的異常計數器為零。
例如，若第二累加統計數值為13，第二預設計數臨限值為10時，判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常，並初始化第二本地的異常計數器為零(例如，Cntb=0)。
本發明實施例透過第二本地異常計數器統計GPS比較參數不滿足第二預設判斷條件，且當前GPS信號強度小於預設信號強度臨限值時的次數，增加了判定慣性導航系統為工作狀態異常的準確性，進而減少了由導航地圖路網資訊更新不及時或者測繪不準確等造成的地圖偏差導致的導航系統錯誤匹配，會大幅提升慣性導航的準確性。
如圖8所示為根據本發明又一實施例之慣性導航系統修正方法，在以上任意實施例基礎上，本實施例還包括：對導航地圖中的一地圖路網修正。
在步驟S501中，當移動物件行駛在導航地圖在地圖路網中標識為一單行道的道路上時，若慣性導航系統根據導航地圖為移動物件連續預設次數匹配不到道路，則向慣性導航系統發送一反向請求。其中，反向請求是指請求導航系統為移動物件提供方向相反、位置不變的一慣導遞推。
在步驟S502中，當慣性導航系統根據反向請求實現單行道的一道路匹配時，向慣性導航系統發送一方向還原請求，方向還原請求可請求慣性導航系統還原一導航方向，並使慣性導航系統根據還原後的方向為一移動終端提供慣性導航。
本實施例實現了由於地圖路網資訊更新不及時，實際為一雙向道路而地圖為單行道，在地圖中就可能看到逆向行駛的情況時，慣性導航系統的道路匹配，增加了判定慣性導航系統為工作狀態異常的準確性，進而減少了由導航地圖路網資訊更新不及時或者測繪不準確等造成的地圖偏差導致的導航系統錯誤匹配，可大幅提升慣性導航的準確性。
如圖9所示為根據本發明又一實施例之慣性導航系統修正方法，在以上任意實施例基礎上，本實施例還包括：對導航地圖中的地圖路網修正。
在步驟S601中，判斷移動物件是否行駛在地圖路網中標識為一隧道的道路上，如果是，則執行步驟S602，如果否，則執行步驟S603。
在步驟S602中，當移動物件行駛在標識為隧道的道路上時，慣性導航系統按地圖路網標識實現慣導遞推。
在步驟S603中，當移動物件行駛出隧道時，對慣性導航系統進行超前滯後修正。其中，超前滯後修正，是指對慣性導航系統超前滯後錯誤的校正。
本實施例可實現校正慣性導航系統的一隧道錯誤，圖10所示為由隧道錯誤造成的慣性導航系統的工作狀態異常示意圖。隧道錯誤是指(如圖10所示)當移動物件行駛至一隧道路段，實線為一實際隧道軌跡，虛線為一導航地圖隧道軌跡，如果慣導軌跡跟著實際隧道行進，將使得導航失敗。為保證導航性能，本實施例使慣性導航系統放棄對實際隧道軌跡的修正，而使用地圖隧道軌跡。雖然，這樣做就像走了一條捷徑，由於實際隧道長度與實際隧道長度不同長短，則在移動物件行駛當出隧道而恢復接收GPS信號時，慣性導航系統會產生超前滯後錯誤，進而對慣性導航系統進行超前滯後修正。超前滯後錯誤的校正可參考本發明其他實施例中修正方法，此處不再贅述。
如圖11所示為根據本發明一實施例之慣性導航系統修正裝置，慣性導航系統基於一導航地圖和一GPS修正一移動物件的一定位參數以實現一慣導遞推。如圖11所示，修正裝置包括一工作狀態判斷模組702，根據獲取到的移動物件的一當前定位參數、一地圖參考定位參數和一GPS參考定位參數確定慣性導航系統的一工作狀態；以及一狀態重置模組703，若確定慣性導航系統為工作狀態異常，則使用GPS參考定位參數更新慣性導航系統的一慣導初始參數，並重置慣性導航系統為初始狀態。
在另一實施例中，修正裝置可以包括一參數獲取模組701，獲取移動物件的當前定位參數、地圖參考定位參數和GPS參考定位參數。其中，移動物件的當前定位參數，是指慣性導航系統確定的移動物件的定位參數。地圖參考定位參數是指，導航地圖向慣性導航系統提供的移動物件的參考定位參數，慣性導航系統可根據地圖參考定位參數修正移動物件行駛軌跡。GPS參考定位參數是指，GPS向慣性導航系統提供的移動物件的參考定位參數，慣性導航系統可根據GPS參考定位參數修正移動物件行駛軌跡。當前定位參數、地圖參考定位參數和GPS參考定位參數包括：一位置參數和/或一方向參數。工作狀態包括工作狀態良好和工作狀態異常。
在本發明的另一實施例中，工作狀態判斷模組702可以根據移動物件的當前定位參數和地圖參考定位參數，產生一地圖比較參數。例如，當前定位參數和地圖參考定位參數均包括一距離參數和一方向參數時，根據當前定位參數中的距離參數和地圖參考定位參數中的距離參數，計算一距離差參數；根據當前定位參數中的方向參數和地圖參考定位參數中的方向參數，計算一方向差參數。其中，地圖比較參數即為本步驟中的距離差參數和方向差參數。當地圖比較參數不滿足一第一預設判斷條件時，判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常；當地圖比較參數滿足第一預設判斷條件時，根據移動物件的當前定位參數和GPS參考定位參數，產生一GPS比較參數。其中，第一預設判斷條件可為地圖比較參數中的距離差參數小於30公尺且方向差參數小於5度。其中，30公尺和5度為優選值，也可以選擇其他合適的數值，本發明並不以此為限。
當前定位參數和GPS參考定位參數均包括一距離參數和一方向參數時，根據當前定位參數中的距離參數和GPS參考定位參數中的距離參數，計算一距離差參數；根據當前定位參數中的方向參數和GPS參考定位參數中的方向參數，計算一方向差參數。GPS比較參數即為距離差參數和方向差參數。當GPS比較參數不滿足一第二預設判斷條件時，判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常。其中，第二預設判斷條件可以為：GPS比較參數中的距離差參數小於30公尺且方向差參數小於5度。其中，30公尺和5度為優選值，也可以選擇其他合適的數值，本發明並不以此為限。
本發明實施例根據移動物件的當前定位參數、地圖參考定位參數和GPS參考定位參數和一預設判斷條件，判斷慣性導航系統的工作狀態。並當判斷慣性導航系統為工作狀態異常時，使用GPS參數更新慣性導航系統的慣導初始參數，並重置慣性導航系統為初始狀態，減少了由導航地圖路網資訊更新不及時或者測繪不準確等造成的地圖偏差導致的導航系統錯誤匹配，可大幅提升慣性導航的準確性。
如圖12所示為根據本發明另一實施例之慣性導航系統修正裝置，慣性導航系統基於一導航地圖和一GPS修正一移動物件的一定位參數以實現一慣導遞推。
如圖12所示，在本發明的一實施例中，在圖11所示裝置實施例基礎上，當GPS比較參數滿足第二預設判斷條件時，修正裝置還包括一第一異常計數器初始模組704，用以初始化第一本地異常計數器為零，其中，第一本地異常計數器的統計數值可表示為Cnta，則初始化第一本地異常計數器為零，即為Cnta=0。一第一統計數值獲取模組705，獲取第一本地異常計數器統計的的一第一統計數值，並將第一統計數值累加，得到一第一累加統計數值，例如獲取到Cnta值為3，則將第一統計數值累加可以表示為Cnta=Cnta+1，第一累加統計數值為4。一第一工作狀態異常判斷模組706，判斷第一累加統計數值是否大於或等於一第一預設計數臨限值，如果第一累加統計數值大於或等於第一預設計數臨限值，則判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常，並初始化第一本地異常計數器為零。
本發明實施例透過統計GPS比較參數不滿足第二預設判斷條件的次數的工作狀態異常次數，當GPS比較參數多次不滿足第二預設判斷條件時，判定慣性導航系統為工作狀態異常次數，增加了判定慣性導航系統為工作狀態異常的準確性，進而減少了由導航地圖路網資訊更新不及時或者測繪不準確等造成的地圖偏差導致的導航系統錯誤匹配，可大幅提升慣性導航的準確性。
在本發明的另一實施例中，當GPS比較參數滿足第二預設判斷條件時，修正裝置還包括一第二異常計數器初始模組707，初始化第二本地異常計數器為零，例如，第二本地異常計數器的統計數值可表示為Cntb，則初始化第二本地異常計數器為零(Cntb=0)。一GPS信號強度獲取模組708，獲取一當前GPS信號強度，其中，當前GPS信號強度，是指提供GPS參考定位參數的GPS的信號強度。一第二工作狀態異常判斷模組709，判斷當前GPS信號強度是否大於或等於一預設信號強度臨限值，當當前GPS信號強度大於或等於預設信號強度臨限值時，則判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常，並初始化第二本地的異常計數器為零；當當前GPS信號強度小於預設信號強度臨限值時，獲取第二本地異常計數器統計的一第二統計數值，並在第二統計數值上累加，得到一累加後的統計數值；判斷第二累加統計數值是否大於或等於一第二預設計數臨限值，如果第二累加統計數值大於或等於第二預設計數臨限值，則判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常，並初始化第二本地的異常計數器為零。其中，當前定位參數、地圖參考定位參數和GPS參考定位參數包括一位置參數和/或一方向參數。
本發明實施例透過第二本地異常計數器統計GPS比較參數不滿足第二預設判斷條件，且當前GPS信號強度小於預設信號強度臨限值時的次數統計，增加了判定慣性導航系統為工作狀態異常的準確性，進而減少了由導航地圖路網資訊更新不及時或者測繪不準確等造成的地圖偏差導致的導航系統錯誤匹配，可大幅提升慣性導航的準確性。
在本發明的另一個實施例中，修正裝置還包括一地圖路網修正模組710，對導航地圖中的地圖路網修正。
在本發明的一實施例中，地圖路網修正模組710包括一反向請求發送單元7101，當移動物件在導航地圖在地圖路網中一道路標識為一單行道的道路上行駛時，若慣性導航系統根據導航地圖為移動物件連續預設次數匹配不到道路，則向慣性導航系統發送一反向請求；其中，反向請求是指請求導航系統為移動物件提供方向相反、位置不變的一慣導遞推。一第一地圖路網修正單元7102，當慣性導航系統根據反向請求實現單行道的道路匹配時，向慣性導航系統發送一方向還原請求。方向還原請求可請求慣性導航系統還原一導航方向，並使慣性導航系統根據還原後的方向為一移動終端提供慣性導航。
本實施例實現了由於地圖路網資訊更新不及時，實際為雙向道路而地圖為單行道，在地圖中就可能看到逆向行駛的情況時，慣性導航系統的道路匹配，增加了判定慣性導航系統為工作狀態異常的準確性，進而減少了由導航地圖路網資訊更新不及時或者測繪不準確等造成的地圖偏差導致的導航系統錯誤匹配，會大幅提升慣性導航的準確性。
在本發明的另一實施例中，地圖路網修正模組710包括一隧道道路判斷單元7103，當移動物件行駛在地圖路網中道路標識為一隧道的道路上時，慣性導航系統按地圖路網標識實現慣導遞推；一超前滯後修正單元7104，當移動物件行駛出隧道時，對慣性導航系統進行超前滯後修正。其中，超前滯後修正，是指對慣性導航系統超前滯後錯誤的校正。
本實施例可實現校正慣性導航系統的一隧道錯誤，如圖10所示，隧道錯誤是指當移動物件行駛至一隧道路段，實線為一實際隧道位置，虛線為一導航地圖隧道位置，如果慣導軌跡跟著實際隧道行進，將使得導航失敗。為保證導航性能，將放棄真實的軌跡，而使用地圖的實線軌跡。雖然，這樣做就像走了一條捷徑，由於實際隧道長度與實際隧道長度不同變短，則在移動物體行駛當出隧道而恢復接收有GPS信號時，慣性導航系統會產生超前滯後錯誤，則此時慣性導航系統處於工作異常狀態，進而對慣性導航系統進行超前滯後修正，進而識別出可識別出由隧道錯誤造成的慣性導航系統的工作狀態異常。超前滯後錯誤的校正可參考本發明其他實施例中修正方法，此處不再贅述。
如圖13所示為根據本發明一實施例之慣性導航系統修正系統，包括一慣性導航系統801，根據一導航地圖和GPS修正一移動物件的一定位參數以實現慣導遞推。一修正裝置802，根據獲取到的移動物件的一當前定位參數、一地圖參考定位參數、一GPS參考定位參數確定慣性導航系統的一工作狀態；若確定慣性導航系統為工作狀態異常，則使用GPS參考定位參數更新慣性導航系統的一慣導初始參數，並重置慣性導航系統為初始狀態。
其中，移動物件的當前定位參數，是指慣性導航系統確定的移動物件的定位參數。地圖參考定位參數是指，導航地圖向慣性導航系統提供的移動物件的參考定位參數，慣性導航系統可根據地圖參考定位參數修正移動物件行駛軌跡。GPS參考定位參數是指，GPS向慣性導航系統提供的移動物件的參考定位參數，慣性導航系統可根據GPS參考定位參數修正移動物件行駛軌跡。當前定位參數、地圖參考定位參數和GPS參考定位參數包括一位置參數和/或一方向參數。工作狀態包括工作狀態良好和工作狀態異常。
在本發明的另一實施例中，修正裝置802中能夠根據移動物件當前的定位參數、地圖參考定位參數、GPS參考定位參數和一預設判斷條件，判斷慣性導航系統的工作狀態之方法包括根據移動物件當前的定位參數和地圖參考定位參數，產生一地圖比較參數。例如，當前定位參數和地圖參考定位參數均包括一距離參數和一方向參數時，根據當前定位參數中的距離參數和地圖參考定位參數中的距離參數，計算一距離差參數；根據當前定位參數中的方向參數和地圖參考定位參數中的方向參數，計算一方向差參數。其中，地圖比較參數即為距離差參數和方向差參數。當地圖比較參數不滿足一第一預設判斷條件時，判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常。例如，第一預設判斷條件可以為：地圖比較參數中的距離差參數小於30公尺且方向差參數小於5度。其中，30公尺和5度為優選值，也可以選擇其他合適的數值，本發明並不以此為限。反之，當地圖比較參數滿足第一預設判斷條件時，根據移動物件當前的定位參數和GPS參考定位參數，產生一GPS比較參數。例如，當前定位參數和GPS參考定位參數均包括一距離參數和一方向參數時，根據當前定位參數中的距離參數和GPS參考定位參數中的距離參數，計算一距離差參數；根據當前定位參數中的方向參數和GPS參考定位參數中的方向參數，計算一方向差參數。GPS比較參數即為距離差參數和方向差參數。接著，判斷GPS比較參數是否滿足一第二預設判斷條件，若GPS比較參數不滿足第二預設判斷條件，則判定慣性導航系統的工作狀態為工作狀態異常。例如，第二預設判斷條件可為GPS比較參數中的距離差參數小於30公尺且方向差參數小於5度。其中，30公尺和5度為優選值，也可以選擇其他合適的數值，本發明並不以此為限。
本領域普通技術人員可以理解：實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以透過程式指令相關的硬體來完成，前述的程式可以儲存於一電腦可讀取儲存介質中，程式在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的儲存介質包括：ROM、RAM、磁碟或者光碟等各種可以儲存程式碼的介質。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離權利要求書所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附權利要求及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
S101、S102、S201~S206、S301~S310‧‧‧步驟
S401~S411、S501、S502、S601~S603‧‧‧步驟
701‧‧‧參數獲取模組
702‧‧‧工作狀態判斷模組
703‧‧‧狀態重置模組
704‧‧‧第一異常計數器初始模組
705‧‧‧第一統計數值獲取模組
706‧‧‧第一工作狀態異常判斷模組
707‧‧‧第二異常計數器初始模組
708‧‧‧GPS信號強度獲取模組
709‧‧‧第二工作狀態異常判斷模組
710‧‧‧地圖路網修正模組
7101‧‧‧反向請求發送單元
7102‧‧‧第一地圖路網修正單元
7103‧‧‧隧道道路判斷單元
7104‧‧‧超前滯後修正單元
801‧‧‧慣性導航系統
802‧‧‧修正裝置
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：圖1所示為根據本發明一實施例之慣性導航系統修正方法流程圖；圖2所示為根據本發明另一實施例之慣性導航系統修正方法流程圖；圖3所示為由多叉路錯誤造成的慣性導航系統的工作狀態異常示意圖；圖4所示為由超前滯後錯誤造成的慣性導航系統的工作狀態異常示意圖；圖5所示為超前滯後錯誤修正示意圖；圖6所示為根據本發明又一實施例之慣性導航系統修正方法流程圖；圖7所示為根據本發明又一實施例之慣性導航系統修正方法流程圖；圖8所示為根據本發明又一實施例之慣性導航系統修正方法流程圖；圖9所示為根據本發明又一實施例之慣性導航系統修正方法流程圖；圖10所示為由隧道錯誤造成的慣性導航系統的工作狀態異常示意圖；圖11所示為根據本發明一實施例之慣性導航系統的修正裝置結構示意圖；圖12所示為本發明另一實施例之慣性導航系統的修正裝置結構示意圖；以及圖13所示為本發明一實施例之慣性導航系統的修正系統結構示意圖。
S101、S102‧‧‧步驟

权利要求:
Claims (31)
[1] 一種慣性導航系統修正方法，包括：根據一移動物件的一當前定位參數、一地圖參考定位參數和一全球定位系統參考定位參數確定一慣性導航系統的一工作狀態；以及若該工作狀態為異常，則使用該全球定位系統參考定位參數更新該慣性導航系統的一慣導初始參數，並重置該慣性導航系統為一初始狀態。
[2] 如申請專利範圍第1項之修正方法，其中，該確定該慣性導航系統的該工作狀態的步驟包括：根據該移動物件的該當前定位參數和該地圖參考定位參數，產生一地圖比較參數；當該地圖比較參數不滿足一第一預設判斷條件時，判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常；以及當該地圖比較參數滿足該第一預設判斷條件時，根據該移動物件的該當前定位參數和該全球定位系統參考定位參數，產生一全球定位系統比較參數。
[3] 如申請專利範圍第2項之修正方法，其中，當該全球定位系統比較參數滿足該第二預設判斷條件時，該修正方法還包括：初始化一第一本地異常計數器為零。
[4] 如申請專利範圍第2項之修正方法，其中，該當該全球定位系統比較參數不滿足該第二預設判斷條件時，判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常。
[5] 如申請專利範圍第4項之修正方法，包括：獲取該第一本地異常計數器統計的的一第一統計數值，並累加該第一統計數值，得到一第一累加統計數值；以及判斷該第一累加統計數值是否大於或等於一第一預設計數臨限值；其中，如果該第一累加統計數值大於或等於該第一預設計數臨限值，則判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常，並初始化該第一本地異常計數器為零。
[6] 如申請專利範圍第4項之修正方法，包括：獲取一當前全球定位系統信號強度；比較該當前全球定位系統信號強度與一預設信號強度臨限值：當該當前全球定位系統信號強度大於或等於該預設信號強度臨限值時，判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常，並初始化一第二本地異常計數器為零；當該當前全球定位系統信號強度小於該預設信號強度臨限值時，獲取該第二本地異常計數器統計的一第二統計數值，並累加該第二統計數值，得到一第二累加統計數值；以及判斷該第二累加統計數值是否大於或等於一第二預設計數臨限值，如果該第二累加統計數值大於或等於該第二預設計數臨限值，則判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常，並初始化該第二本地異常計數器為零。
[7] 如申請專利範圍第2項之修正方法，其中，當該全球定位系統比較參數滿足該第二預設判斷條件時，該方法還包括：初始化一第二本地異常計數器為零。
[8] 如申請專利範圍第1至7中任一項之修正方法，其中，該移動物件之該當前定位參數、該地圖參考定位參數和該全球定位系統參考定位參數包括一位置定位參數和/或一方向定位參數。
[9] 如申請專利範圍第1項之修正方法，還包括：修正一導航地圖中的一地圖路網。
[10] 如申請專利範圍第9項之修正方法，包括：若該慣性導航系統根據該導航地圖為該移動物件連續預設次數匹配不到道路，則向該慣性導航系統發送一反向請求；以及當該慣性導航系統根據該反向請求實現道路匹配時，向該慣性導航系統發送一方向還原請求。
[11] 如申請專利範圍第10項之修正方法，其中，該方向還原請求係請求該慣性導航系統還原一導航方向，並使該慣性導航系統根據該還原後的方向為一移動終端提供一慣性導航。
[12] 如申請專利範圍第9項之修正方法，包括：當該移動物件在該導航地圖中的該地圖路網中道路標識為一隧道的道路上行駛時，該慣性導航系統按該地圖路網標識實現一慣導遞推；以及當該移動物件行駛出該隧道時，對該慣性導航系統進行超前滯後修正。
[13] 一種慣性導航系統的修正裝置，包括：一工作狀態判斷模組，根據一移動物件之一當前定位參數、一地圖參考定位參數和一全球定位系統參考定位參數確定一慣性導航系統的一工作狀態；以及一狀態重置模組，若確定該慣性導航系統之該工作狀態為異常時，則用該全球定位系統參考定位參數更新該慣性導航系統的一慣導初始參數，並重置該慣性導航系統為一初始狀態。
[14] 如申請專利範圍第13項之修正裝置，其中，該工作狀態判斷模組根據該移動物件之該當前定位參數和該地圖參考定位參數，產生一地圖比較參數。
[15] 如申請專利範圍第14項之修正裝置，其中，當該地圖比較參數不滿足一第一預設判斷條件時，判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常。
[16] 如申請專利範圍第14項之修正裝置，其中，當該地圖比較參數滿足該第一預設判斷條件時，根據該移動物件之該當前定位參數和該全球定位系統參考定位參數，產生一全球定位系統比較參數。
[17] 如申請專利範圍第16項之修正裝置，當該全球定位系統比較參數不滿足一第二預設判斷條件時，判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常。
[18] 如申請專利範圍第17項之修正裝置，還包括：一第一統計數值獲取模組，獲取一第一本地異常計數器統計的一第一統計數值，並累加該第一統計數值，得到一第一累加統計數值；以及一第一工作狀態異常判斷模組，判斷該第一累加統計數值是否大於或等於一第一預設計數臨限值，如果該第一累加統計數值大於或等於該第一預設計數臨限值，則判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常，並初始化該第一本地異常計數器為零。
[19] 如申請專利範圍第17項之修正裝置，還包括：一全球定位系統信號強度獲取模組，獲取一當前全球定位系統信號強度；以及一第二工作狀態異常判斷模組，判斷該當前全球定位系統信號強度是否大於或等於一預設信號強度臨限值，當該當前全球定位系統信號強度大於或等於該預設信號強度臨限值時，則判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常，並初始化一第二本地異常計數器為零；當該當前信號小於該預設全球定位系統信號強度強度臨限值時，獲取一第二本地異常計數器統計的一第二統計數值，並累加該第二統計數值，得到一第二累加統計數值；判斷該第二累加統計數值是否大於或等於一第二預設計數臨限值，如果該第二累加統計數值大於或等於該第二預設計數臨限值，則判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常，並初始化該第二本地異常計數器為零。
[20] 如申請專利範圍第16項之修正裝置，更包括：一第一異常計數器初始模組，用以初始劃該第一本地異常計數器。
[21] 如申請專利範圍第16項之修正裝置，更包括：一第二異常計數器初始模組，用以初始劃該第二本地異常計數器。
[22] 如申請專利範圍第13至21中任一項之修正裝置，其中，該當前定位參數、該地圖參考定位參數和該全球定位系統參考定位參數包括一位置參數和/或一方向參數。
[23] 如申請專利範圍第13項之修正裝置，還包括一地圖路網修正模組，修正一導航地圖中的一地圖路網。
[24] 如申請專利範圍第23項之修正裝置，其中，該地圖路網修正模組包括：一反向請求發送單元，若該慣性導航系統根據該導航地圖為該移動物件連續預設次數匹配不到道路，則向該慣性導航系統發送一反向請求；以及一第一地圖路網修正單元，當該慣性導航系統根據該反向請求實現該單行道的道路匹配時，向該慣性導航系統發送一方向還原請求。
[25] 如申請專利範圍第23項之修正裝置，其中，該方向還原請求係請求該慣性導航系統還原一導航方向，並使該慣性導航系統根據該還原後的方向為一移動終端提供慣性導航。
[26] 如申請專利範圍第23項之修正裝置，其中，該地圖路網修正模組包括：一隧道道路判斷單元，當該移動物件在該地圖路網中道路標識為一隧道的道路上行駛時，該慣性導航系統按該地圖路網標識實現一慣導遞推；以及一超前滯後修正單元，當該移動物件行駛出該隧道時，對該慣性導航系統進行超前滯後修正。
[27] 一種慣性導航系統的修正系統，包括：一慣性導航系統，根據一導航地圖和一全球定位系統修正一移動物件的一定位參數以實現一慣導遞推；以及一修正裝置，根據獲取到的該移動物件之一當前定位參數、一地圖參考定位參數和一全球定位系統參考定位參數確定該慣性導航系統的一工作狀態；其中，若確定該慣性導航系統之該工作狀態為異常，則使用該全球定位系統參考定位參數更新該慣性導航系統的一慣導初始參數，並重置該慣性導航系統為一初始狀態。
[28] 如申請專利範圍第27項之修正系統，其中，根據該移動物件之該當前的定位參數和該地圖參考定位參數，產生一地圖比較參數。
[29] 如申請專利範圍第28項之修正系統，其中，當該地圖比較參數不滿足一第一預設判斷條件時，判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常。
[30] 如申請專利範圍第28項之修正系統，其中，當該地圖比較參數滿足一第一預設判斷條件時，根據該移動物件之該當前定位參數和該全球定位系統參考定位參數，產生一全球定位系統比較參數。
[31] 如申請專利範圍第30項之修正系統，其中，當該全球定位系統比較參數不滿足一第二預設判斷條件時，判定該慣性導航系統的該工作狀態為異常。

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CN201110291594.2A|CN103033184B|2011-09-30|2011-09-30|用于惯性导航系统的纠错方法、装置和系统|

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