[发明专利]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

说明书

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＝299.792.458m/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。