[发明专利]使用车辆传感器、移动装置和GNSS输入进行前进方向、速度和位置估计

说明书

相关申请案的交叉引用

本专利申请案主张2013年3月22日申请的名为“使用车辆传感器、移动装置和GNSS输入进行前进方向、速度和位置估计”的美国临时申请案61/804,490的益处，所述申请案被让渡给本受让人并且全文以引用方式明确地并入本文中。

技术领域

所揭示的实施例涉及估计机动车辆的前进方向、速度和位置。更确切地说，例示性实施例是针对使用车辆传感器、移动装置和GNSS输入来估计前进方向、速度和位置。

背景技术

移动通信网络在提供与对移动装置的运动和/或位置定位感测相关联的越来越复杂的能力的过程中。新的软件应用(例如，与个人生产力、协作式通信、社交网络和/或数据采集相关的软件应用)可利用运动和/或位置传感器来将新的特征和服务提供给消费者。此外，各种管辖区的一些法规要求可需要网络运营商在移动装置向应急服务拨打呼叫(例如，美国的911呼叫)时报告移动装置的位置。

此类运动和/或位置确定能力已常规地使用数字蜂窝式定位技术和/或卫星定位系统(SPS)提供。另外，在小型化运动传感器(例如，简单交换机、加速度计、角度传感器等)不断激增的情况下，此类车载装置可用于提供相对位置、速度、加速度和/或定向信息。

在常规的数字蜂窝式网络中，位置定位能力可通过各种时间和/或相位测量技术提供。举例来说，在CDMA网络中，所使用的一种位置确定方法是高级前向链路三边测量(AFLT)。使用AFLT，移动装置可根据从多个基站发射的导频信号的相位测量值计算其位置。已通过利用混合式位置定位技术实现了对AFLT的改进，其中移动台可使用SPS接收器，所述SPS接收器可提供与从由基站发射的信号导出的信息无关的位置信息。此外，通过组合使用常规技术从SPS和AFLT系统两者导出的测量值，可改进位置准确性。

在常规的数字蜂窝式网络中，位置定位能力可通过各种时间和/或相位测量技术提供。举例来说，在CDMA网络中，所使用的一种位置确定方法是高级前向链路三边测量(AFLT)。使用AFLT，移动装置可根据从多个基站发射的导频信号的相位测量值计算其位置。已通过利用混合式位置定位技术实现了对AFLT的改进，其中移动台可使用SPS接收器，所述SPS接收器可提供与从由基站发射的信号导出的信息无关的位置信息。此外，通过组合使用常规技术从SPS和AFLT系统两者导出的测量值，可改进位置准确性。

此外，导航装置常常支持流行的且越来越重要的SPS无线技术，其可包含(例如)全球定位系统(GPS)和/或全球导航卫星系统(GNSS)。支持SPS的导航装置可获得作为从一或多个装备有发射器的卫星接收的无线发射的导航信号，所述卫星可用于估计地理位置和前进方向。一些导航装置可另外地或替代地获得作为从基于地面的发射器接收的无线发射的导航信号，以估计地理位置和前进方向和/或包含一或多个惯性传感器(例如，加速度计、陀螺仪等),所述惯性传感器车载地驻留在导航装置上以测量导航装置的惯性状态。从这些惯性传感器获得的惯性测量值可与从卫星和/或基于地面的发射器接收的导航信号组合或独立于所述导航信号而用于提供地理位置和前进方向的估计值。

当将GNSS导航系统与车辆中的基于传感器的导航组合时，产生了几个问题。一个此类问题在于导航滤波器中前进方向的重要性。就车辆模型来说，必须初始化并维持车辆前进方向以得到传感器的全部益处。前进方向初始化在低速和/或不良GNSS环境中可为困难的。

在初始化前进方向之后，在垂直方向上敏感的陀螺仪装置和里程计是可用于对车辆进行航位推算的传感器。这允许通过假定车辆横摇和纵摇两者接近0来进行航位推算(即，二维感测中的航位推算)。在GNSS数据和实境含有待估计的垂直维度的条件下，存在在导航系统中顾及此的必要性。

在导航期间的第二关注点是车辆中的里程计与存在于移动装置上的GNSS接收器之间的杠杆臂。当车辆执行转弯时，可见未知杠杆臂的效应。在这种情况下处理接收器数据就如同不存在杠杆臂一般，这导致基于载波相位的伪距率与基于航位推算的速度明显不一致。当进行航位推算时必须顾及这个未知量，以便允许GNSS测量值一致。

发明内容

本发明的例示性实施例是针对用于使用车辆传感器、移动装置和GNSS输入来估计前进方向、速度和位置的系统和方法。