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輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)與方法，其主要由移動(dòng)載具、移動(dòng)載具訊號(hào)讀取單元、整合運(yùn)算單元及定位單元。本發(fā)明結(jié)合載具的方向盤角度感知與距離/速度感知訊號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后提供原(衛(wèi)星)定位裝置在收訊號(hào)不良或產(chǎn)生偏移的情況下，更可靠與準(zhǔn)確的定位信息。本發(fā)明可有效改善衛(wèi)星定位裝置的不足，使原(衛(wèi)星)定位裝置無(wú)法取得足夠的定位信息、失效或異常時(shí)仍提供一個(gè)可靠的參考位置信息。
【專利說(shuō)明】輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)與方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種定位的方法，特別是涉及一種輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)與方法。

【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星定位系統(tǒng)在應(yīng)用上無(wú)法克服因遮蔽(高架道路、隧道、行道樹、大樓等)所帶來(lái)定位失真的影響。專利《多用途輔助型GPS中繼系統(tǒng)》(公開(告)日期:2006/12/1，公開(告)號(hào):200641383),公開了多用途輔助型 GPS (Global Posit1ning System,全球定位系統(tǒng))中繼系統(tǒng)，使用行通訊系統(tǒng)傳遞輔助定位信息，僅能加強(qiáng)與增快衛(wèi)星定位能力。并無(wú)法在定位失效、受到干擾、飄移等情況發(fā)生輔助定位的作用。
[0003]專利《利用行動(dòng)通訊作為DGPS精密定位之架構(gòu)與方法》(公開(告)日期:2004/08/16，公開(告)號(hào):200415369)，公開了利用行動(dòng)通訊作為 DGPS(DifferentialGlobal Posit1ning System,差分全球定位系統(tǒng))精密定位之架構(gòu)與方法，以整合行動(dòng)通訊與DGPS作為精密定位的方法。僅能解決定位飄移的問題，無(wú)法在GPS不良時(shí)達(dá)到輔助定位的效果。
[0004]專利《運(yùn)用于定位服務(wù)之網(wǎng)絡(luò)輔助行動(dòng)定位系統(tǒng)方法》(公開(告)日期:2006/01/1，公開(告)號(hào):200601859)，公開了使用行動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)與基地臺(tái)等信息的方法輔助定位，精確度不若計(jì)算移動(dòng)載具的物理量的結(jié)果來(lái)的高。
[0005]專利《載具之整合定位系統(tǒng)與方法》(公開(告)日期:2005/10/16，公開(告)號(hào):200533945)，公開了使用慣性量測(cè)組件(加速計(jì))作為整合定位的方法，但該方法有不易實(shí)施、成本較高且易受載具非移動(dòng)性物理量的干擾等缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]由此可見，上述【背景技術(shù)】中慣用方式仍有諸多缺失，實(shí)非良善的設(shè)計(jì)，而亟待加以改良。
[0007]本案發(fā)明人鑒于上述慣用方式所衍生的各項(xiàng)缺點(diǎn)，乃亟思加以改良創(chuàng)新，并經(jīng)多年苦心孤詣潛心研究后，終于成功研發(fā)完成本件發(fā)明。
[0008]本發(fā)明為車載終端設(shè)備技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。本發(fā)明致力于車載終端設(shè)備研發(fā)已有多年，在通訊與定位技術(shù)上不斷提升技術(shù)層次，以提供客戶更好的服務(wù)質(zhì)量。在衛(wèi)星定位領(lǐng)域，更是領(lǐng)先業(yè)界采用SiRF第四代衛(wèi)星定位芯片，大幅改善收訊效果。
[0009]然而，衛(wèi)星定位芯片的發(fā)展趨勢(shì)是不斷提升靈敏度，使收訊微弱的條件下定位效果可得到改善，卻在遮蔽的環(huán)境下束手無(wú)策。換言之，此為衛(wèi)星定位唯一的缺憾。本發(fā)明是結(jié)合載具的方向盤感知與距離/速度感知訊號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算后，提供原(衛(wèi)星)定位失效下，更可靠與準(zhǔn)確的定位信息，可有效提升本車隊(duì)管理服務(wù)可靠度并更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0010]為達(dá)成上述發(fā)明目的輔助移動(dòng)載具定位的方法，利用移動(dòng)載具方向盤角度與取樣時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離而估算一個(gè)參考輔助定位坐標(biāo)，供原定位系統(tǒng)失效時(shí)取代。
[0011]其公式如下:
[0012]Xn+1 = Χη+ΔΧ……(I)
[0013]Υη+1 = Υη+ΔΥ……⑵
[0014]ΔΧ = S.sin δη......(3)
[0015]AY = S* cos δ η......(4)
[0016]其中，5……(5)
[0017]定義如下:
[0018]X1:橫(東西)向坐標(biāo)位置 Λ X:橫(東西)位移距離
[0019]Y1:縱(南北)向坐標(biāo)位置 Λ Y:縱(南北)位移距離
[0020]S:移動(dòng)距離
[0021]δη:方位角Qtl:輔助定位原點(diǎn)之方位角。
[0022]另外，該輔助助定位坐標(biāo)系統(tǒng)須要一個(gè)較精確且有參考意義的作為起始計(jì)算的原點(diǎn)(Xtl, Ytl),此原點(diǎn)來(lái)自于原定位系統(tǒng)系統(tǒng)尚未失去訊號(hào)或其定位狀態(tài)仍有效的情況下，再配合方向盤角度趨近0° 土誤差范圍內(nèi)且維持行駛一段距離(如:2倍移動(dòng)載具長(zhǎng)度)后，才為輔助定位系統(tǒng)坐標(biāo)的原點(diǎn)(Xci, Ytl)。載具移動(dòng)的過(guò)程中，在上述條件符合的情況下不斷更新輔助定位的原點(diǎn)坐標(biāo)(H)供輔助定位運(yùn)算每個(gè)取樣時(shí)間后的坐標(biāo)位置(Χη+1，Υη+1)。一旦定位系統(tǒng)失效或不可靠時(shí)，即采用輔助定位坐標(biāo)作為實(shí)際坐標(biāo)，而達(dá)到輔助該移動(dòng)載具定位的目的。
[0023]本發(fā)明所提供的輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)與方法，與其他慣用技術(shù)相互比較時(shí)，具備下列優(yōu)點(diǎn):
[0024]本發(fā)明利用移動(dòng)載具所提供的方位角與速度信息，可大幅簡(jiǎn)化安裝與使用的復(fù)雜度；
[0025]本發(fā)明直接利用移動(dòng)載具本身的方位角與速度參考值，噪聲干擾影像效較低、穩(wěn)定性高；
[0026]本發(fā)明無(wú)須安裝額外的傳感器與裝置，有效降低購(gòu)置成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明的輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)的示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明的輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)的實(shí)施例圖。
[0029]圖3為本發(fā)明的輔助移動(dòng)載具定位的方法的流程圖。
[0030]圖4為本發(fā)明的輔助移動(dòng)載具定位的方法的流程實(shí)施例圖。
[0031]符號(hào)說(shuō)明:
[0032]10移動(dòng)載具
[0033]11方向盤角度感知組件
[0034]12移動(dòng)距離感知組件
[0035]20移動(dòng)載具訊號(hào)讀取單元
[0036]21方向盤角度界面
[0037]22移動(dòng)距離接口
[0038]30整合運(yùn)算單元
[0039]40定位單元
[0040]10移動(dòng)載具
[0041]11方向盤角度感知組件
[0042]12移動(dòng)距離感知組件
[0043]20移動(dòng)載具訊號(hào)讀取單元
[0044]21方向盤角度界面
[0045]22移動(dòng)距離接口
[0046]30整合運(yùn)算單元
[0047]40定位單元
[0048]101汽車
[0049]111方向盤角度感知組件
[0050]121移動(dòng)距離感知組件
[0051]201CAN Bus 界面
[0052]211方向盤角度訊號(hào)
[0053]221移動(dòng)距離訊號(hào)
[0054]401GPS衛(wèi)星定位模塊
[0055]SlOO?S107:流程步驟
[0056]S200?S207:流程步驟

【具體實(shí)施方式】
[0057]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，但并不用于限定本發(fā)明。
[0058]以下，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:
[0059]本發(fā)明僅以移動(dòng)載具的方向盤角度與取樣時(shí)間內(nèi)所移動(dòng)的距離等2個(gè)信息，即可達(dá)到輔助定位的目的。在原定位系統(tǒng)不可靠或失效時(shí)取代原定位系統(tǒng)以彌補(bǔ)缺失，并持續(xù)至原定位系統(tǒng)恢復(fù)正常功能。如此，該移動(dòng)載具所屬的系統(tǒng)或定位相關(guān)的功能與服務(wù)，如:出租車派遣、車輛監(jiān)控、追蹤、導(dǎo)航等。將因此輔助定位的應(yīng)用，而無(wú)間斷地提供參考定位信息，使整體運(yùn)作達(dá)到更可靠、便利與實(shí)用的效果。
[0060]本發(fā)明所提出的輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)包括四大單元:(一)移動(dòng)載具、(二)移動(dòng)載具訊號(hào)讀取單元、(三)整合運(yùn)算單元、(四)定位單元。執(zhí)行此方法的運(yùn)算核心是(三)整合運(yùn)算單元；(三)整合運(yùn)算單元由(二)移動(dòng)載具訊號(hào)讀取單元，接收移動(dòng)載具的方向盤角度與移動(dòng)距離或速度信息后，在(四)定位單元訊號(hào)可靠的情況下，不斷計(jì)算更新原點(diǎn)位置，并持續(xù)計(jì)算輔助定位的位置。當(dāng)定位單元不可靠時(shí)，即可由整合運(yùn)算單元的定位數(shù)據(jù)作取代，達(dá)到輔助定位的功能以完成一套便利、準(zhǔn)確、完善的定位系統(tǒng)。
[0061]請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明的輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明應(yīng)用于結(jié)合車載裝置與智能型手機(jī)的出租車監(jiān)控派遣系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖，包括四大單元:(一)移動(dòng)載具10、(二)移動(dòng)載具訊號(hào)讀取單元20、(三)整合運(yùn)算單元30、(四)定位單元40。。
[0062]請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明的輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)的實(shí)施例圖。如圖2所示，以一實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，以汽車101說(shuō)明內(nèi)建方向盤角度感知組件111及移動(dòng)距離感知組件121,而該整合運(yùn)算單元30藉由CAN BUS (Controller Area Network-BUS,控制器局域網(wǎng)總線技術(shù))接口 201讀取車輛的方向盤角度訊號(hào)211與移動(dòng)距離訊號(hào)221并讀取GPS衛(wèi)星定位模塊401的位置、方向角與定位狀態(tài)。
[0063]其中整合運(yùn)算單元處理CAN Bus接口的移動(dòng)距離訊號(hào)與方向盤角度訊號(hào)的公式如下:
[0064]Xn+j = Xn+ Δ X......(I)
[0065]Yn+1 = Yn+ Δ Y……⑵
[0066]AX = S* sin δ η......(3)
[0067]AY = S* cos δ n......(4)
[0068]其中，久=慫+ΣΙ/?…(5)
[0069]定義如下:
[0070]X1:橫(東西)向坐標(biāo)位置
[0071]Λ X:橫(東西)位移距離
[0072]Y1:縱(南北)向坐標(biāo)位置
[0073]Λ Y:縱(南北)位移距離
[0074]S:移動(dòng)距離
[0075]δη:方位角
[0076]Θ。:輔助定位原點(diǎn)之方位角。
[0077]請(qǐng)參閱圖3，圖3為本發(fā)明的輔助移動(dòng)載具定位的方法的流程圖。如圖1及圖3所示，本發(fā)明的運(yùn)作流程其步驟至少可包含:
[0078]SlOO定位信息接收；
[0079]SlOl是否定位訊息正確；
[0080]S102若是，判斷是否滿足輔助定位原點(diǎn)條件；
[0081]S103若是，更新輔助定位原點(diǎn)；
[0082]S104更新定位點(diǎn)，且當(dāng)S102若否,更新定位點(diǎn)；
[0083]S105當(dāng)SlOl若否，判斷是否已取得輔助定位原點(diǎn)，若否，重回SlOO定位信息接收；
[0084]S106當(dāng)S105若是，輔助定位計(jì)算
[0085]S107更新輔助定位點(diǎn)；
[0086]請(qǐng)參閱圖4，圖4為本發(fā)明的輔助移動(dòng)載具定位的方法的流程實(shí)施例圖。如圖2及圖4所示，以汽車為實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明本發(fā)明的方法流程，其步驟至少可包含:
[0087]S200定位信息接收；
[0088]S201判斷GPS狀態(tài)為有效且位移計(jì)算距離介于與之間；
[0089]S202若是，判斷是否滿足方向盤角度趨近于O度、誤差5度內(nèi)且行駛移動(dòng)載具長(zhǎng)度；
[0090]S203若是，更新輔助定位原點(diǎn)；
[0091]S204更新定位點(diǎn)，當(dāng)S202若否，更新定位點(diǎn)；
[0092]S205當(dāng)S201若否，判斷是否已取得輔助定位原點(diǎn)，若否，重回S200定位信息接收；
[0093]S206若是，輔助定位計(jì)算；
[0094]S207更新輔助定位點(diǎn)。
[0095]上列詳細(xì)說(shuō)明乃針對(duì)本發(fā)明的可行實(shí)施例進(jìn)行具體說(shuō)明，惟該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
[0096]綜上所述，本案不僅于技術(shù)思想上確屬創(chuàng)新，并具備慣用的傳統(tǒng)方法所不及的上述多項(xiàng)功效，已充分符合新穎性及進(jìn)步性的法定發(fā)明專利要件，爰依法提出申請(qǐng)，懇請(qǐng)貴局核準(zhǔn)本件發(fā)明專利申請(qǐng)案，以勵(lì)發(fā)明，至感德便。
【權(quán)利要求】
1.一種輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)，其特征在于，至少包括: 移動(dòng)載具，包含方向盤角度感知組件及移動(dòng)距離感知組件，且感測(cè)方向盤角度變化的感知訊號(hào)及速度或固定移動(dòng)距離產(chǎn)生的感知訊號(hào)，并計(jì)算移動(dòng)距離； 移動(dòng)載具訊號(hào)讀取單元，包含移動(dòng)距離接口及方向盤角度接口，該方向盤角度接口讀取或偵測(cè)行車?yán)锍膛c行車速度，接收該移動(dòng)載具的感知訊號(hào)，并選擇直接讀取該些感知訊號(hào)或通過(guò)移動(dòng)載具的計(jì)算機(jī)診斷接口讀取該些感知訊號(hào)； 整合運(yùn)算單元，為中央處理器，接收該移動(dòng)載具訊號(hào)讀取單元與定位單元所輸入的訊號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理； 定位單元，取得定位位置與方位角度，并具該單元定位訊號(hào)可靠度指針的定位裝置，將取得的訊號(hào)傳送至該整合運(yùn)算單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)，其特征在于，該計(jì)算機(jī)診斷接口為OBDI1、CAN BUS、LIN BUS的通訊接口標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助移動(dòng)載具定位的系統(tǒng)，其特征在于，該定位裝置為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS。
4.一種輔助移動(dòng)載具定位的方法，其特征在于，至少包括步驟: A:接收定位信息并判斷是否定位正確； B:若是，判斷是否滿足輔助定位原點(diǎn)條件，若否，判斷是否取得輔助定位原點(diǎn)，若否，判斷是否已取得輔助定位原點(diǎn)； C:步驟B中，若是滿足輔助定位原點(diǎn)條件，更新輔助定位原點(diǎn)并更新定位點(diǎn)，若未滿足輔助定位原點(diǎn)條件，直接更新定位點(diǎn)； D:步驟B中，若已取得輔助定位原點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行輔助定位計(jì)算并更新輔助定位點(diǎn)，若未取得輔助定位原點(diǎn)重回步驟A重新定位信息接收。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助移動(dòng)載具定位的方法，其特征在于，判斷該步驟A定位正確，包括該定位單元狀態(tài)指示為有效且與上一個(gè)取樣定位的距離符合該移動(dòng)載具中移動(dòng)距離感知組件的位移計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助移動(dòng)載具定位的方法，其特征在于，判斷該步驟B是否滿足輔助定位原點(diǎn)條件，包括原定位點(diǎn)尚未失去訊號(hào)或其定位狀態(tài)仍有效的情況下，再配合該方向盤角度趨近0° 土誤差范圍內(nèi)且維持行駛一段距離后，才為輔助定位原點(diǎn)(H)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輔助移動(dòng)載具定位的方法，其特征在于，該段距離為該移動(dòng)載具的長(zhǎng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輔助移動(dòng)載具定位的方法，其特征在于，該步驟D輔助定位計(jì)算為下列公式:
Χη+1 = Χη+ΔΧ ……(1) Υη+ι = Υη+ΔΥ……⑵
Δ X = S.sin δ η......(3)
Δ Υ = S.cos δ η......(4) 其中，么……(5) 定義如下:X1:橫(東西)向坐標(biāo)位置ΛΧ:橫(東西)位移距離Y1:縱(南北)向坐標(biāo)位置ΔΥ:縱(南北)位移距離S:移動(dòng)距離sn:方位角θ 0:輔助定位原點(diǎn)之方位角。
【文檔編號(hào)】G01S19/48GK104280757SQ201410525034
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】邱佳禾, 李燿光 申請(qǐng)人:中華電信股份有限公司