CN101173860B - 车辆精确定位***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种车辆精确定位***及其方法，组设并使用于一车辆上，包括一全球定位装置、一陀螺仪侦测器、一车速量测装置、及一控制器。当全球定位装置输出下一全球定位坐标时，控制器便依据该车辆的陀螺仪侦测器及车速量测装置以计算出下一参考位置坐标，控制器并计算下一全球定位坐标与下一参考位置坐标的相隔距离，继而比较该相隔距离若大于一特定距离时，则该控制器便指定以该下一全球定位坐标作为下一精确位置坐标进而加以输出；反之，该控制器便指定以该下一参考位置坐标作为下一精确位置坐标进而加以输出。

Description

车辆精确定位***及方法

技术领域

本发明涉及一种车辆定位的技术，尤指一种适用于车辆精确定位***及方法。

背景技术

图1显示传统具有车辆导航***(Navigation System)功能的车辆，于车上设置一全球定位装置81(Global Position System，GPS)、及一导航装置82。已知GPS全球定位装置81随时接收太空中多个全球定位卫星9的信号，并随时运算出当时车辆坐标。导航装置82的微处理器821比对内建电子地图数据库822，并运算出当时车辆坐标在电子地图数据库822的一地图资料的对应位置，再将一代表该车辆的符号显示于该显示器83上。以便让驾驶者开车时，可即时了解车辆位置，并据此进行导航操作。

已知全球定位装置81接收太空中多个全球定位卫星9的信号，并每隔一秒钟输出当时车辆坐标。然而，当车辆高速行驶时，由于车速超快瞬息万变，故每隔一秒钟输出当时车辆位置坐标一次，恐因一秒钟的时间间隔过久而造成实际车辆位置坐标会产生极大的误差，该微处理器821若依据此不正确的当时车辆坐标比对其内建电子地图数据库822，该微处理器821会将代表该车辆的符号显示在错误位置处，进而进行错误的导航指引。同时，当车辆进入隧道时，由于无法接收该全球定位卫星9的信号，该全球定位装置81亦会产生有位置误差的讯号，导致车辆无法获得精确位置。因此，已知的车辆导航***仍有改进的必要。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种车辆精确定位***，该***能解决当车辆高速行驶时，全球定位装置因时间间隔过久才输出一次当时车辆坐标所产生极大误差的问题，使安装本发明的车辆精确定位***的车辆能得到最准确的位置。

本发明的另一目的在于提供一种车辆精确定位方法，该方法所提供的步骤能解决现有技术中无法接收全球定位卫星信号时，全球定位装置会产生位置误差的问题。

为达成上述目的，本发明提供一种车辆精确定位***，组设于一车辆上，包括一全球定位装置、一陀螺仪侦测器、一车速量测装置、及一控制器。该全球定位装置每隔一第一时间间隔便输出该车辆当时的全球定位坐标；该陀螺仪侦测器输出一车行方向角度，该车行方向角度代表该车辆当时的行进方向角度；该车速量测装置输出一车速讯号，该车速讯号代表该车辆当时的行车速率；该控制器分别电连接至该全球定位装置、该陀螺仪侦测器、及该车速量测装置；其特征在于：该控制器撷取该陀螺仪侦测器的该车行方向角度、及该车速量测装置的该车速讯号，并撷取该全球定位装置输出的该全球定位坐标，并据以计算出该车辆的参考位置坐标，该控制器并指定该参考位置坐标作为一当时的精确位置坐标进而加以输出；该控制器并每隔一第二时间间隔便撷取该陀螺仪侦测器的该车行方向角度、及该车速量测装置的该车速讯号，并读取前一精确位置坐标，并据以计算出该车辆的参考位置坐标，其中，该第二时间间隔短于该第一时间间隔，该控制器并指定该参考位置坐标作为当时的精确位置坐标进而加以输出；当该全球定位装置因该第一时间间隔届满而输出下一全球定位坐标后，该控制器便计算出该车辆下一参考位置坐标，并先计算该下一全球定位坐标、与该下一参考位置坐标的相隔距离，继而比较该相隔距离大于一特定距离时，该控制器便指定该下一全球定位坐标作为下一精确位置坐标进而加以输出；反之，该控制器便指定该下一参考位置坐标作为下一精确位置坐标进而加以输出。

为达成上述目的，本发明提供一种车辆精确定位方法，包括下列步骤：步骤A：撷取一车辆的车行方向角度、一车速讯号、及一全球定位坐标，其中，该车行方向角度由一组设于该车辆上的陀螺仪侦测器所输出，该车速讯号由一组设于该车辆上的车速量测装置所输出，该全球定位坐标由一组设于该车辆上的全球定位装置每隔一第一时间间隔所输出；步骤B：依据步骤A中该车辆的该车行方向角度、该车速讯号、及该全球定位坐标，计算该车辆的一参考位置坐标，并指定该参考位置坐标作为当时的精确位置坐标，并输出该精确位置坐标；步骤C：每隔一第二时间间隔撷取该陀螺仪侦测器的该车行方向角度、及该车速量测装置的该车速讯号，并读取前一精确位置坐标，其中，该第二时间间隔短于该第一时间间隔；步骤D：每隔该第二时间间隔，依据该车行方向角度、及该车速讯号、及该前一精确位置坐标，计算该车辆的参考位置坐标，并指定该参考位置坐标作为该当时的精确位置坐标，并输出该精确位置坐标；步骤E：当该全球定位装置因该第一时间间隔届满而输出下一全球定位坐标后，计算出该车辆下一参考位置坐标，并计算该下一全球定位坐标、与该下一参考位置坐标的相隔距离；步骤F：比较该相隔距离大于一特定距离时，指定该下一全球定位坐标作为下一精确位置坐标，并输出该下一精确位置坐标，当判定该相隔距离小于或等于该特定距离，则指定该下一参考位置坐标作为下一精确位置坐标，并输出该下一精确位置坐标。

附图说明

图1显示已知具有车辆导航***功能的车辆的示意图。

图2本发明一较佳实施例的***架构图。

图3本发明一较佳实施例的控制器于不同时间计算出车辆当时的精确位置坐标内容。

图4本发明一较佳实施例的流程图。

图5本发明的车辆位置示意图。

图中符号说明

81全球定位装置        82导航装置

9全球定位卫星         821微处理器

822电子地图数据库     83显示器

823输入装置

11全球定位装置        21陀螺仪侦测器

22车速量测装置        3控制器

51显示屏              12记忆装置

4调整装置             211模拟至数字转换器

23电子地图数据库

具体实施方式

本发明一种车辆精确定位***(an accurate positioning system for avehicle)，该车辆精确定位***组设于一车辆M上，俾对该车辆M即时提供精确定位。图2本发明的车辆精确定位***一较佳实施例的***架构图。如图所示，该车辆精确定位***包括一全球定位装置11(GPS，Global Positioning system)、一陀螺仪侦测器21(GYRO sensor)、一车速量测装置22(car speed meter)、一控制器3、一显示屏51、一记忆装置12、一调整装置4(adjusting device)、一模拟至数字转换器211(A/Dconverter)、及一电子地图数据库23。

本发明的全球定位装置11每隔一第一时间间隔T(first interval)便输出该车辆M当时的全球定位坐标P(GPS coordinates)。于本实施例中，该第一时间间隔T指一秒钟。

本发明的陀螺仪侦测器21随时(frequently)输出一车行方向角度θ。该车行方向角度θ代表该车辆M当时相对于地球经纬度坐标的行进方向角度。

本发明的模拟至数字转换器211电连接于该陀螺仪侦测器21与该控制器3之间，该模拟至数字转换器211将该陀螺仪侦测器21所输出的车行方向角度θ的模拟讯号转换成数字讯号，俾利于该控制器3中加以计算。

本发明的车速量测装置22随时(frequently)输出一车速讯号V，该车速讯号V代表该车辆M当时相对于地球经纬度坐标的行车速率。其中，该车速量测装置22的该车速讯号V包括有一列的脉冲讯号(a series ofpulse signals)，这些脉冲讯号的频率正比于该车辆M当时相对于地球经纬度坐标的行车速率。

本发明的控制器3分别电连接至该全球定位装置11、该陀螺仪侦测器21、及该车速量测装置22。该记忆装置12连接至该控制器3，用以储存有一后述的精确位置坐标A、及一特定距离r。该记忆装置12亦可内建于该控制器3中，例如较佳的一闪存。

本发明的调整装置4电连接至该控制器3、并用以编辑更改该记忆装置12内的该特定距离r，故能调整该车辆精确定位***的精密度。该调整装置4可以是有线输入、或无线输入皆可例如红外线，亦可以仅只是一输入端口例如USB插头、或是一外接的GPRS手机以无线接收更新资料。本发明的调整装置4采用一设置于车内仪表板上的输入键盘4。

本发明的显示屏51及电子地图数据库23均分别电连接至该控制器3。该电子地图数据库23储存有多个道路地图资料，该控制器3读取该电子地图数据库23中与该精确位置坐标A相关联的道路地图资料，并加以输出至该显示屏51加以显示。其中，该电子地图数据库23的道路地图资料包括有多个道路名称、及其分别对应的起点坐标、与终点坐标。这些道路地图资料更包括有这些道路名称所分别关联的多个道路连接(link)、及多个***设施。

图3为本发明中该控制器于不同时间(t0～t10)计算出该车辆M当时的精确位置坐标内容图。图4为本发明的车辆精确定位方法的流程图，图5为本发明的车辆位置示意图。首先，于时间t0时，由于刚开始计算该车辆M的一精确位置坐标，故以该全球定位装置11输出的该全球定位坐标Pm作为该车辆M当时的一精确位置坐标A0。于时间t1时，该控制器3撷取该陀螺仪侦测器21的该车行方向角度θ1、及该车速量测装置22的该车速讯号V1，并撷取该全球定位装置11输出的该全球定位坐标Pm(步骤A)，将模拟讯号的车行方向角度转换成数字讯号(步骤A1)，并依据公式G1＝Pm+f(V1，θ1)计算出该车辆M的参考位置坐标G1(步骤B)。该控制器3并指定该参考位置坐标G1作为一当时的精确位置坐标A1(accurate coordinates)进而加以输出。该控制器3依据当时的精确位置坐标A1读取电子地图数据库23中与该精确位置坐标A1相关联的道路地图资料，并加以输出(步骤B1)。

接着，该控制器3并每隔一第二时间间隔t(second interval)便撷取该陀螺仪侦测器21的该车行方向角度θi(i＝2，3，4...，j)、及该车速量测装置22的该车速讯号Vi，并读取前一精确位置坐标Ai-1(步骤C)，并依据公式Gi＝Ai-1+f(Vi，θi)(i＝2，3，4...，j)计算出该车辆M的参考位置坐标Gi(步骤D)，其中，该第二时间间隔t短于该第一时间间隔T。于本实施例中，该第二时间间隔t指0.25秒钟。该控制器3并指定该参考位置坐标Gi作为该当时的精确位置坐标Ai进而加以输出。亦即，于时间t2时，该控制器3撷取该陀螺仪侦测器21的该车行方向角度θ2、及该车速量测装置22的该车速讯号V2，并读取前一精确位置坐标A1，并依据公式G2＝A1+f(V2，θ2)计算出该车辆M的参考位置坐标G2。该控制器3并指定该参考位置坐标G2作为该当时的精确位置坐标A2进而加以输出。于时间t3时亦是如此，不再赘述。

于时间t4时，当该全球定位装置11因该第一时间间隔T届满(本例指1秒钟)而输出下一全球定位坐标Pm+1后，该控制器3便撷取该陀螺仪侦测器21的下一车行方向角度θ4、及该车速量测装置22的下一车速讯号V4，并读取前一精确位置坐标A3，并据以公式G4＝A3+f(V4，θ4)计算出该车辆M下一参考位置坐标G4，并先计算该下一全球定位坐标Pm+1与该下一参考位置坐标G4的相隔距离d(步骤E)，继而比较该相隔距离d若大于一特定距离r时(步骤F)，其意表示二者间的误差已超过容许半径r的外，为要避免误差，该控制器3便指定以该下一全球定位坐标Pm+1作为下一精确位置坐标A4以作校正并进而加以输出。在本实施例中，上述的特定距离r预设为25公尺，亦可利用调整装置4适时地调整至所需精确度，例如5公尺、10公尺、或50公尺皆可。

又于下一个第一时间间隔T届满的时间t8时，由于控制器3比较该相隔距离d小于或等于该特定距离r，其意表示二者间的误差还在容许半径r的内，故不必校正，该控制器3便直接指定该下一参考位置坐标G8作为下一精确位置坐标A8继续而加以输出。

图5中除显示全球定位装置11输出的该全球定位坐标Pm、Pm+1、及Pm+2，亦显示时间t0～t10的精确位置坐标A0～A8。由图5可知，已知的全球定位装置仅在t0、t4、t8输出全球定位坐标。而本发明藉由陀螺仪侦测器2及车速量测装置22，可在时间t0～t10均显示精确位置坐标A0～A8。

由上述说明可知，已知的全球定位装置必须每隔一秒钟才会输出当时车辆坐标。故当车辆高速行驶时，已知的每隔一秒钟输出当时车辆坐标将因时间间隔过久而会产生极大的误差。反观本发明利用陀螺仪侦测器21及车速量测装置22可以每隔0.25秒即计算并输出当时车辆坐标，可使得该车辆位置可更准确地显示在该显示屏51上。同时，本发明更可比较该全球定位装置11所输出的全球定位坐标、及依据该陀螺仪侦测器21的车行方向角度及该车速量测装置22的车速讯号所计算出的下一参考位置坐标，若二者间距离d超过容许半径r以外，则以该全球定位坐标校正成为下一精确位置坐标，因此本发明可随时校正车辆位置坐标，又可避免因车辆进入隧道所引起收不到全球定位卫星讯号的问题，亦可避免该陀螺仪侦测器21及该车速量测装置22因地球自转所引起的误差问题，而使安装本发明车辆精确定位***的车辆得到最准确的位置。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (14)

1.一种车辆精确定位***，组设于一车辆上，包括：

一全球定位装置，每隔一第一时间间隔便输出该车辆当时的全球定位坐标；

一陀螺仪侦测器，输出一车行方向角度，该车行方向角度代表该车辆当时的行进方向角度；

一车速量测装置，输出一车速讯号，该车速讯号代表该车辆当时的行车速率；以及

一控制器，分别电连接至该全球定位装置、该陀螺仪侦测器、及该车速量测装置；

其特征在于：

该控制器撷取该陀螺仪侦测器的该车行方向角度、及该车速量测装置的该车速讯号，并撷取该全球定位装置输出的该全球定位坐标，并据以计算出该车辆的参考位置坐标，该控制器并指定该参考位置坐标作为一当时的精确位置坐标进而加以输出；

该控制器并每隔一第二时间间隔便撷取该陀螺仪侦测器的该车行方向角度、及该车速量测装置的该车速讯号，并读取前一精确位置坐标，并据以计算出该车辆的参考位置坐标，其中，该第二时间间隔短于该第一时间间隔，该控制器并指定该参考位置坐标作为当时的精确位置坐标进而加以输出；

当该全球定位装置因该第一时间间隔届满而输出下一全球定位坐标后，该控制器便计算出该车辆下一参考位置坐标，并先计算该下一全球定位坐标、与该下一参考位置坐标的相隔距离，继而比较该相隔距离大于一特定距离时，该控制器便指定该下一全球定位坐标作为下一精确位置坐标进而加以输出；反之，该控制器便指定该下一参考位置坐标作为下一精确位置坐标进而加以输出。

2.如权利要求1所述的车辆精确定位***，其更包括有一模拟至数字转换器，其电连接于该陀螺仪侦测器与该控制器之间，该模拟至数字转换器将该陀螺仪侦测器所输出的车行方向角度的模拟讯号转换成数字讯号。

3.如权利要求1所述的车辆精确定位***，其中，该车速量测装置的该车速讯号包括有一列的脉冲讯号，这些脉冲讯号的频率正比于该车辆当时的行车速率。

4.如权利要求1所述的车辆精确定位***，其中，该控制器包括有一记忆装置以储存有该精确位置坐标、及该特定距离。

5.如权利要求4所述的车辆精确定位***，其更包括有一调整装置，该调整装置电连接至该控制器、并用以编辑更改该记忆装置内的该特定距离。

6.如权利要求5所述的车辆精确定位***，其中，该调整装置指一输入键盘。

7.如权利要求1所述的车辆精确定位***，其更包括有一显示屏、及一电子地图数据库均分别电连接至该控制器，该电子地图数据库储存有多个道路地图资料；其中，该控制器读取该电子地图数据库中与该精确位置坐标相关联的道路地图资料，并加以输出至该显示屏加以显示。

8.如权利要求7所述的车辆精确定位***，其中，该电子地图数据库的这些道路地图资料包括有多个道路名称、及其分别对应的起点坐标、与终点坐标。

9.如权利要求8所述的车辆精确定位***，其中，这些道路地图资料更包括有这些道路名称所分别关联的多个道路连接、及多个***设施。

10.如权利要求1所述的车辆精确定位***，其中，该第一时间间隔指一秒钟，该第二时间间隔指0.25秒钟。

11.一种车辆精确定位方法，包括下列步骤：

步骤A：撷取一车辆的车行方向角度、一车速讯号、及一全球定位坐标，其中，该车行方向角度由一组设于该车辆上的陀螺仪侦测器所输出，该车速讯号由一组设于该车辆上的车速量测装置所输出，该全球定位坐标由一组设于该车辆上的全球定位装置每隔一第一时间间隔所输出；

步骤B：依据步骤A中该车辆的该车行方向角度、该车速讯号、及该全球定位坐标，计算该车辆的一参考位置坐标，并指定该参考位置坐标作为当时的精确位置坐标，并输出该精确位置坐标；

步骤C：每隔一第二时间间隔撷取该陀螺仪侦测器的该车行方向角度、及该车速量测装置的该车速讯号，并读取前一精确位置坐标，其中，该第二时间间隔短于该第一时间间隔；

步骤D：每隔该第二时间间隔，依据该车行方向角度、及该车速讯号、及该前一精确位置坐标，计算该车辆的参考位置坐标，并指定该参考位置坐标作为该当时的精确位置坐标，并输出该当时的精确位置坐标；

步骤E：当该全球定位装置因该第一时间间隔届满而输出下一全球定位坐标后，计算出该车辆下一参考位置坐标，并计算该下一全球定位坐标、与该下一参考位置坐标的相隔距离；以及

步骤F：比较该相隔距离大于一特定距离时，指定该下一全球定位坐标作为下一精确位置坐标，并输出该下一精确位置坐标，当判定该相隔距离小于或等于该特定距离，则指定该下一参考位置坐标作为下一精确位置坐标，并输出该下一精确位置坐标。

12.如权利要求11所述的车辆精确定位方法，其中，于该步骤A之后更包括有一步骤A1：转换该车行方向角度的模拟讯号成数字讯号。

13.如权利要求12所述的车辆精确定位方法，其中，以一模拟至数字转换器转换该车行方向角度的模拟讯号成数字讯号。

14.如权利要求11所述的车辆精确定位方法，其中，于该步骤B之后更包括有一步骤B1；读取一电子地图数据库中与该精确位置坐标相关联的道路地图资料，并加以输出。

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