TWI403694B - 導航系統及導航方法 - Google Patents

Description

導航系統及導航方法

本發明係關於一種導航系統，特別是一種可修正導航系統中位置之系統及其方法。

慣性導航系統包括一運算器和多個移動感應器，用於持續地計算移動物件的位置、方位角(heading angle)、速度以及其他定位資訊，且不需額外的參考數值。慣性導航系統或類似的設備也可被稱為慣性引導系統、慣性參考平臺等等。

慣性導航系統從其他來源(例如，人工操作或全球定位系統接收器等)提供移動物件之初始導航資訊(例如，位置和方向)，隨後，透過整合來自移動感應器之移動物件之移動資訊(例如，線速度和角速度)計算移動物件的更新導航資訊。然而，移動感應器(例如，陀螺儀和加速器)的精準度誤差和測量誤差在計算過程中會逐漸累計。當經過一段相對較長的時間後，所累計之誤差將導致慣性導航系統所計算出的軌跡路線與移動物件的真實移動路線之間的相對較大且無法被忽視的偏差。

圖1所示為現有技術的慣性導航系統由於累計誤差而導致軌跡偏差的示意圖100。路線102係為慣性導航系統所計算而得之移動物件的軌跡路線。路線104係為移動物件的真實移動路線。

現有技術的慣性導航系統中的運算器可根據測量而得之移動物件的線速度和角速度等測量資訊計算移動物件的軌跡路線。由於移動感應器的精準度誤差和測量誤差，移動感應器所量測到的線速度和角速度可能與真實數值不同。因此，當移動物件由東向西直線行駛，並且在十字路口轉彎向北時，如果測量到的線速度大於移動物件的真實線速度，那麼相對於真實軌跡路線104，計算而得的軌跡路線102會向西偏移。此外，如果測量到的角速度小於移動物件的真實角速度，那麼相對於真實軌跡路線104，計算而得的軌跡路線102的方向會逆時針偏移角度θ。

因此，現有技術的慣性導航系統所計算而得的軌跡路線102與移動物件的真實軌跡路線104之間的差異會影響導航系統的性能。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種導航系統，包括：一軌跡運算器，基於一移動物件的一移動資訊計算該移動物件的一位置和一方向；一誤差修正單元，耦接至該軌跡運算器，基於一參考道路資訊修正該移動物件的該位置和該方向；以及一儲存單元，耦接至該誤差修正單元，儲存一道路網路的一地理資訊，並根據該道路網路的該地理資訊提供該參考道路資訊。

本發明還提供了一種導航方法，包括：基於一移動物件的一移動資訊，利用一軌跡運算器計算該移動物件的一位置和一方向；基於一參考道路資訊，利用一誤差修正單元修正該移動物件的該位置和該方向；以及根據儲存於該儲存單元的一道路網路的一地理資訊，利用一儲存單元提供該參考道路資訊。

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。

本發明根據由一導航地圖指示的參考道路資訊降低慣性導航系統的累計誤差，進而改善導航系統的精確度。圖2所示為根據本發明一實施例基於一導航地圖進行誤差修正的慣性導航系統200的結構示意圖。慣性導航系統200可與其他導航系統整合。例如，慣性導航系統200可與全球定位系統(GPS)整合以追蹤移動物件，進而改善現有導航系統的精確度和性能。

如圖2所示，慣性導航系統200包括多個耦接於移動物件(例如，車輛)的移動感應器，以提供移動物件的移動資訊。移動感應器包括基於來自車輛的輸入信號以測量及提供車輛角速度的陀螺儀202，以及基於來自車輛的輸入信號以測量及提供車輛線速度的里程表204。

慣性導航系統200還包括一處理器210，用於計算車輛的軌跡路線，並根據地圖儲存單元212所提供的參考道路資訊修正車輛的軌跡路線。在一實施例中，處理器210可基於儲存於地圖儲存單元212中的導航地圖取得參考道路資訊。其中，導航地圖指示道路網路中的地理資料。在另一實施例中，導航地圖中的各條道路都可被看作是具有起點和終點的線段。導航地圖可指示各條道路的位置資訊和方向資訊。在處理器210中，軌跡運算器208可基於分別來自陀螺儀202和里程表204的角速度和線速度計算車輛的軌跡路線。

當慣性導航系統200啟動時，軌跡運算器208可透過整合現在所測量到的車輛線速度和角速度與之前所測量到的位置和方向，週期性地更新車輛的當前位置和方向。

在一實施例中，慣性導航系統200採用世界大地測量系統(World Geodetic System，WGS)。世界大地測量系統是一個用於導航定位的標準規範，其定義了地球的標準座標。在地球的標準座標中，車輛的位置由經度分量和緯度分量所組成。透過分別更新經度分量和緯度分量，即可更新車輛的具體位置。根據下列方程式(1)，基於車輛當前的線速度、以及之前之經度分量和緯度分量，經度分量和緯度分量可被週期性地更新：

其中，newLon表示車輛當前位置的經度分量；newLat表示車輛當前位置的緯度分量；oldLon表示車輛之前位置的經度分量；oldLat表示車輛之前位置的緯度分量；V_E 表示車輛線速度的東向分量；V_N 表示車輛線速度的北向分量；T表示線速度V_DR 的單位時間(例如，1秒)；R表示車輛之前的位置離地球標準座標原點的距離。

根據下列方程式(2)，車輛的方向可被更新：

newOri =oldOri +V _A *T -----(2)

其中，newOri表示車輛的當前方向；oldOri表示車輛之前的方向；V_A 表示陀螺儀202所測量到的車輛當前角速度；T表示車輛角速度的單位時間(例如，1秒)。

此外，當慣性導航系統200啟動時，可由其他來源(例如，人工操作或全球定位系統接收器等)向軌跡運算器208提供包括車輛的初始位置和初始方向等的初始資訊。軌跡運算器208可透過整合初始資訊、車輛線速度和角速度，計算得到車輛的第一位置和方向。

因此，軌跡運算器208可透過週期性地更新車輛的位置和方向進而確定車輛的軌跡路線，並將車輛的軌跡路線發送至顯示螢幕214。顯示螢幕214還可從地圖儲存單元212中取得導航地圖，匹配車輛的軌跡路線與導航地圖，並在顯示螢幕214上結合導航地圖顯示車輛的軌跡路線。

處理器210還包括一誤差修正單元206，用於基於儲存於地圖儲存單元212內的導航地圖修正軌跡運算器208所計算出之車輛位置和方向。在一實施例中，當車輛在路口處轉彎或在道路上直行時，誤差修正單元206可修正車輛的位置和方向。為了監視車輛在路口處轉彎或在道路上直行等移動狀態，誤差修正單元206根據陀螺儀202測量到的車輛角速度週期性地計算得到車輛的轉向角。車輛的轉向角表示當前的車輛方向與一預設時間段(例如，5秒)之前的車輛方向之間的方向角度差值。

如果車輛的轉向角在一預定範圍內(例如，60度至120度之間)，誤差修正單元206則認定車輛正在路口處轉彎。如果車輛的轉向角小於一預設值(例如，20度)，誤差修正單元206則認定車輛正在道路上直行。

請同時參閱圖4，如果車輛在路口轉向行駛道路R₁ ，誤差修正單元206將記錄車輛在路口處計算而得的位置，並基於地圖儲存單元212中的導航地圖取得路口的參考位置。隨後，如果車輛繼續在道路R₁ 上直行，誤差修正單元206比較車輛在路口處計算而得的位置和路口的參考位置。如果車輛在路口處計算而得的位置和路口的參考位置之間的差值大於一預定臨限值P_THR ，誤差修正單元206可指示軌跡運算器208根據導航地圖修正計算車輛的當前位置。

請繼續參閱圖4，如果車輛在道路R₂ 上直行，誤差修正單元206可從軌跡運算器208取得計算而得之車輛當前方向，並基於地圖儲存單元212中的導航地圖獲得道路R₂ 的參考方向。隨後，誤差修正單元206可比較車輛的當前方向和道路R₂ 的參考方向。如果車輛的當前方向和道路R₂ 的參考方向之間的差值大於一預定臨限值O_THR ，誤差修正單元206則指示軌跡運算器208根據導航地圖修正車輛的當前方向。

此外，如果車輛在道路R₂ 上直行，並且車輛的當前方向與道路R₂ 的參考方向間的差值小於預定臨限值O_THR ，誤差修正單元206則週期性地計算車輛的當前位置距離目標道路路線之間的垂直距離。如上所述，導航地圖中所顯示的各條道路皆可被視為一單一路線。如果此垂直距離大於一預設臨限值D_THR ，誤差修正單元206則指示軌跡運算器208修正車輛的當前位置至目標道路路線上的對應位置。

因此，軌跡運算器208可基於修正後的位置和方向計算車輛的下一個位置和方向。

圖3所示為根據本發明一實施例基於導航地圖修正誤差的慣性導航系統300的示意圖。與圖2中標記相同的元件具有相似的功能，為了簡明起見，在此不再贅述。圖3將結合圖2進行描述。

在誤差修正單元206中，轉向角計算器302基於陀螺儀202測量到的角速度，週期性地計算移動物件(例如，車輛)的轉向角。一控制器304根據車輛的轉向角監視車輛的移動狀態，並根據車輛相應的移動狀態控制軌跡運算器208修正車輛的位置和方向。車輛的移動狀態包括在路口處轉彎和在道路上直行。

在操作過程中，轉向角計算器302週期性地接收來自陀螺儀202的角速度，並根據角速度計算車輛的轉向角。更確切地說，陀螺儀202可產生車輛的角速度並週期性地將角速度提供給轉向角計算器302。轉向角計算器302可以依序將來自陀螺儀之一定數量的角速度值儲存在一儲存單元(圖中未示)中。轉向角計算器302可根據下列方程式(3)計算車輛的當前轉向角：

θ=V _{A 1} *T ₁ +V _{A 2} *T ₂ +V _{A 3} *T ₃ +....+V _An *T _n -----(3)

其中，θ表示車輛的轉向角；V_A1 、V_A2 …和V_An 表示儲存於儲存單元中的車輛角速度值；T₁ 、T₂ …和T_n 分別表示測量角速度值V_A1 、V_A2 …和V_An 的時間間隔。角速度值V_A1 、V_A2 …和V_An 係依序測量而得的。

舉例而言，陀螺儀202每秒鐘測量一次車輛的角速度。轉向角計算器302按順序將五個來自陀螺儀202的角速度V_A1 、V_A2 、V_A3 、V_A4 和V_A5 存入儲存單元中。隨後，可以根據方程式(4)計算車輛的轉向角：

θ=V _{A 1} +V _{A 2} +V _{A 3} +V _{A 4} +V _{A 5} -----(4)

待計算出車輛的轉向角之後，轉向角計算器302可根據新的一組角速度值繼續計算下一個車輛轉向角。為了得到新的一組角速度值，轉向角計算器302可將儲存單元中最早測量到的角速度值(例如，方程式(3)中所述之角速度V_A1 )刪除，並將最新的角速度值V_A(N+1) 存入儲存單元中。這樣，下一個轉向角即可基於新的一組角速度值V_A2 、V_A3 、V_A4 …和V_A(N+1) 根據方程式(3)計算得之。

在一實施例中，轉向角計算器302週期性產生車輛角速度給控制器304。控制器304可根據轉向角確定車輛是否在一特定時間內於路口處轉彎或是在道路上直行。如果轉向角介於一預設範圍內(例如，60度至120度)，則控制器304可判斷車輛在路口處轉彎。如果轉向角小於一預設值(例如，20度)，則控制器304可判斷車輛在道路上直行。

根據車輛相應的移動狀態，控制器304可從軌跡運算器208獲取計算而得的車輛位置和方向。控制器304也可基於地圖儲存單元212中的導航地圖獲得相應道路的參考位置和方向。隨後，控制器304可分別比較計算而得的車輛位置和方向與參考位置和方向，並根據比較結果指示軌跡運算器208修正計算而得的車輛位置和方向。

圖4所示為根據本發明一實施例基於導航地圖修正移動物件位置的示意圖400。圖4將結合圖2和圖3進行描述。

如圖4所示，路線402和路線406表示由慣性導航系統200中的軌跡運算器208計算而得的移動物件(例如，車輛)移動軌跡。虛線404表示道路R₂ 的路線。如上所述，儲存於地圖儲存單元212的導航地圖上的道路，可被視為具有起始點和結束點的單一路線。

當車輛在道路R₁ 上從東向西行駛，並在轉角C₁ 處北向轉至道路R₂ 。隨後，車輛在道路R₂ 上直行。當車輛在轉角C₁ 處轉彎後，如果里程表204所測量出之線速度大於移動物件之真實線速度，則軌跡運算器208所計算出之路線402相對於虛線404(車輛的真實移動軌跡)為西向偏移。

為了降低路線402的位置偏移，誤差修正單元206可監視車輛的移動狀態，且如果車輛在轉角C₁ 處轉向道路R₂ 後在道路R2上直行，則基於儲存於地圖儲存單元212中的導航地圖修正計算而得的車輛位置。

在一實施例中，控制器304根據來自轉向角計算器302的車輛轉向角週期性地監測車輛的移動狀態。如果車輛在轉角C₁ 處轉向道路R₂ ，由轉向角計算器304輸出的轉向角將介於一預設範圍內(例如，60度至120度)。因此，控制器304可從軌跡運算器208取得車輛的位置O_V ，並將之儲存於一儲存單元中(圖中未示)。控制器304也可從地圖儲存單元212取得道路R₂ 的起始點的參考位置O_REF ，參考位置O_REF 同時也是轉角C₁ 的位置，並將參考位置O_REF 儲存於儲存單元中。

當車輛在轉角C₁ 處轉彎後，控制器304將在一預定時間內持續地監視車輛的移動狀態。如果在預定時間內，轉向角計算器302測量到的車輛轉向角小於一預設值(例如20度)，控制器304則可判斷車輛在轉角C₁ 處轉向道路R₂ 後，在道路R₂ 上直行。因此，控制器304可比較車輛位置O_V 和參考位置O_REF 。車輛位置O_V 和參考位置O_REF 皆已儲存於儲存單元中。經過預定時間後，車輛行駛至位置P₁ 。

如果車輛位置O_V 和參考位置O_REF 間的差值大於一預設值，軌跡運算器208修正車輛的當前位置P₁ 至虛線404上的位置P₂ 。在一實施例中，軌跡運算器208可計算位置P₁ 與參考位置O_V 間的距離。隨後，由於位置P₂ 和參考位置O_REF 間的距離應與位置P₁ 和參考位置O_V 間的距離相同，進而確定P₂ 在虛線404上的位置。軌跡運算器208可基於修正後的位置P₂ 更新車輛的移動軌跡406。因此，即使里程表204中存在累計誤差，也可基於導航地圖修正車輛的移動軌跡。

若來自轉向角計算器302的任一個轉向角在一預定時間內大於預設值，控制器304可認定當車輛在轉角C₁ 處轉彎後，在預定時間內，沒有在道路R₂ 上直線行駛。因此，控制器304從儲存單元中移除所記錄的車輛位置O_V 和參考位置O_REF 。控制器304持續地監視車輛的移動狀態。當車輛在其他轉角處轉彎並直行一段預定時間，軌跡運算器208所計算而得的車輛位置即可被相應修正。

圖5所示為根據本發明一實施例基於導航地圖修正計算而得之移動物件的方向的示意圖500。圖5將結合圖2和圖3進行描述。

如圖5所示，路線502和506表示軌跡運算器208計算而得的車輛移動軌跡。虛線504表示道路R₁ 的路線，即車輛的真實移動軌跡。當車輛在道路R₁ 上直線行駛時，陀螺儀202的累計誤差將導致計算而得的移動軌跡502相對於車輛的真實移動軌跡504，具有方向上的偏移。

為了降低一動軌跡502的方向偏移量，當車輛在道路R₁ 上直線行駛時，誤差修正單元206可基於儲存於地圖儲存單元212內的導航地圖修正計算而得的車輛方向。

在一實施例中，控制器304根據來自轉向角計算器302的車輛轉向角週期性地測量車輛的移動狀態。在一實施例中，控制器304從車輛在位置O_V 時即開始監視車輛的移動狀態。如果在預定時間內，轉向角計算器302計算而得的轉向角都小於一預設值，控制器304則可認為車輛在道路R₁ 上直線行駛。因此，控制器304從軌跡運算器208處獲取計算而得之車輛方向，並從地圖儲存單元212獲取車輛真實移動軌跡504的參考方向。隨後，控制器304比較車輛方向和參考方向。經過預定時間之後，車輛到達位置P₁ 。

如果車輛方向和參考方向之間的方向差值θ大於一預設臨限值O_THR ，則軌跡運算器208將計算而得的車輛的當前方向修正為參考方向。軌跡運算器208可基於修正後方向自位置P₁ 開始更新車輛的移動軌跡506。因此，即使陀螺儀202存在累計誤差，也可基於導航地圖修正移動軌跡。

圖6所示為根據本發明一實施例基於導航地圖修正計算而得的移動物件的位置的示意圖600。圖6將結合圖2和圖3進行描述。

如圖6所示，路線602、606和608表示軌跡運算器208計算而得的車輛移動軌跡。虛線604表示道路R₁ 的路線，即車輛的真實移動軌跡。當車輛在道路R₁ 上直行時，移動軌跡602和車輛的真實移動軌跡604之間的方向差值可能小於預設臨限值O_THR ，因此無須修正計算而得的移動軌跡602的方向。然而，此方向差值可能導致移動軌跡602相對於移動軌跡604有位置偏差且逐漸增大。如果位置偏差增加至大於一臨限值，將會影響慣性導航系統200的定位精確度。

為了降低移動軌跡602相對於車輛的真實移動軌跡604的位置偏差，當車輛在道路R₁ 上直線行駛時，誤差修正單元206可基於儲存於地圖儲存單元212中的導航地圖修正所計算的車輛位置。

控制器304根據來自轉向角計算器302的車輛轉向角週期性地監測車輛的移動狀態。在一實施例中，控制器304從車輛在位置O_V 時開始監視車輛的移動狀態。如果在預定時間內，轉向角計算器302所計算而得的車輛轉向角都小於一預設值，控制器304則可認定車輛在道路R₁ 上直線行駛。

隨後，控制器304週期性地從軌跡運算器208處取得計算而得的車輛位置，並計算由車輛位置到車輛的真實移動軌跡604之間的垂直距離。當車輛運行至位置P₁ 時，若垂直距離D₁ 大於一預設臨限值D_THR ，此時，軌跡運算器208修正車輛的當前位置至車輛的真實移動軌跡604上的位置P₂ 處。位置P₁ 與位置P₂ 之間的連線垂直於車輛的真實移動軌跡604。

軌跡運算器208可基於修正後的位置P₂ 更新車輛的移動軌跡606。控制器304將繼續計算車輛的位置到車輛的真實移動軌跡604的垂直距離。若移動軌跡606上的位置P₃ 到車輛的真實移動軌跡604的垂直距離大於預設臨限值D_THR ，軌跡運算器208則將車輛的當前位置P₃ 修正至真實移動軌跡604上的位置P₄ 。位置P₃ 與位置P₄ 間的連線垂直於車輛的真實移動軌跡604。由此可見，即使計算而得的車輛的移動軌跡與真實移動軌跡之間的方向差值小於預設臨限值O_THR ，也可根據導航地圖修正車輛的移動軌跡。

圖7所示為根據本發明一實施例慣性導航系統(例如，圖2所示慣性導航系統200)基於導航地圖修正誤差的方法流程700。圖7將結合圖2進行描述。在步驟702中，啟動慣性導航系統200。在步驟704中，軌跡運算器208可基於移動物件的移動資訊計算移動物件的位置和方向。在一實施例中，移動資訊可包括由陀螺儀202和里程表204分別測量到的移動物件的線速度和角速度。在步驟706中，地圖儲存單元212可儲存一指示道路網路的地理資訊的導航地圖，並根據導航地圖提供參考道路資訊。

在步驟708中，誤差修正單元206可基於參考道路資訊修正軌跡運算器208所計算而得的移動物件的位置和方向。在一實施例中，根據移動物件的不同移動狀態，誤差修正單元206可分別比較移動物件的位置和/或方向以及由參考道路資訊指示的參考位置和/或方向。移動狀態包括在路口處轉彎和在道路上直行。隨後，誤差修正單元206將基於比較結果，根據導航地圖修正計算而得的移動物件的位置和方向。

在步驟710中，將移動物件的位置和方向顯示於顯示螢幕214上。

圖8所示為根據本發明一實施例基於一導航地圖修正慣性導航系統(例如，圖2所示慣性導航系統200)所產生的導航資訊的方法流程800。圖8將結合圖2和圖3進行描述。

在步驟802中，轉向角計算器302基於移動資訊計算一預設時間內移動物件的轉向角θ。在一實施例中，根據陀螺儀202持續測量到且依序送出的一預設數量的角速度值計算轉向角θ。可根據下列方程式(5)計算轉向角θ：

θ=V _{A 1} *T ₁ +V _{A 2} *T ₂ +V _{A 3} *T ₃ +....+V _An *T _n -----(5)

其中，V_A1 、V_A2 …和V_An 表示預設數量的角速度值；T₁ 、T₂ …和T_n 分別表示測量角速度值V_A1 、V_A2 …和V_An 的時間間隔。其中，角速度值V_A1 、V_A2 …和V_An 是依序測量得到的。

在步驟804中，如果轉向角θ介於一預設範圍(θ1,θ2)內(例如，60度至120度)，表示移動物件在路口處轉向道路R₁ ，則流程800移至步驟806。在步驟806中，控制器304從軌跡運算器208取得移動物件的當前位置P₁ 並將之儲存於一儲存單元中。控制器304也可根據儲存於地圖儲存單元212中的導航地圖取得相對應路口的參考位置P_REF ，並將其儲存於儲存單元中。隨後，控制器304持續地監視移動物件的移動狀態。

在步驟808中，轉向角計算器302計算下一個預設時間內移動物件的下一個轉向角θ’。在步驟810中，如果移動物件的下一個轉向角θ’小於一預設臨限值θ_THR ，表示移動物件在路口處轉彎後即在道路R₁ 上直線行駛。在步驟812中，控制器304比較所儲存的位置P₁ 與參考位置P_REF 。

在步驟810中，如果移動物件的下一個轉向角θ’不小於預設臨限值θ_THR ，表示移動物件在路口處轉彎後並沒有在道路R₁ 上保持直線行駛，則流程800返回至步驟802。之後，控制器304透過週期性地判斷由轉向角計算器302所計算的移動物件的轉向角，進而持續地監視移動物件的移動狀態。

在步驟814中，如果所儲存的位置P₁ 與參考位置P_REF 之間的差值大於一預定臨限值P_THR ，則在步驟816中，控制器304指示軌跡運算器208修正移動物件的當前位置為道路R₁ 的參考路線上的對應位置。因此，相應地降低軌跡運算器208的位置偏差。在步驟814中，如果所儲存的位置P₁ 與參考位置P_REF 之間的差值不大於預定臨限值P_THR ，則流程800返回至步驟802。

在步驟804中，如果轉向角θ沒有介於預設範圍(θ1,θ2)內，流程800進行至步驟818。在步驟818中，如果轉向角θ小於一預設臨限值θ3(例如，20度)，則表示移動物件在道路R₂ 上直線行駛，流程800進至步驟820。在步驟820中，基於由參考道路資訊所指示的參考方向修正由軌跡運算器208計算而得的移動物件的方向。在一實施例中，控制器304可比較由軌跡運算器208計算而得的當前方向與道路R₂ 的參考方向。如果當前方向與參考方向之間的差值大於一預設臨限值，控制器304則指示軌跡運算器208修正移動物件的方向至參考方向。

在步驟822中，當移動物件在道路R₂ 上直線行駛時，可基於由參考道路資訊所指示的道路R₂ 的相對應參考路線，修正由軌跡運算器208所計算而得的位置。在一實施例中，控制器304取得由軌跡運算器208所計算而得的移動物件的當前位置，並計算從移動物件的當前位置到道路R₂ 的參考路線的垂直距離。如果垂直距離大於一預設臨限值，控制器304可指示軌跡運算器208修正移動物件的當前位置至道路R₂ 的參考路線上的對應位置。

在步驟818中，如果轉向角θ不小於預設臨限值θ3，則流程800返回至步驟802。隨後，控制器304將透過週期性地判斷轉向角計算器302所計算而得的移動物件的轉向角，進而持續地監視移動物件的移動狀態。

綜上所述，本發明提供了一種基於導航地圖進行誤差修正的慣性導航系統以及方法。慣性導航系統包括多個耦接於移動物件的移動感應器，測量移動物件的移動資訊；耦接至多個移動感應器的軌跡運算器，基於移動物件的移動資訊計算移動物件的位置和方向；耦接至軌跡運算器的誤差修正單元，基於根據參考道路資訊修正移動物件的位置和方向；以及耦接至誤差修正單元的儲存單元，儲存道路網路的地理資訊，並根據道路網路的地理資訊提供參考道路資訊。

為了減少累計誤差，當移動物件在路口處轉彎時，誤差修正單元可比較移動物件的位置與由參考道路資訊所指示的路口參考位置，並根據比較結果指示軌跡運算器基於參考道路資訊修正移動物件的位置。此外，當移動物件在道路上直線行駛時，誤差修正單元可比較計算而得的移動物件的方向與由參考道路資訊所指示的道路的參考方向，並根據比較結果指示軌跡運算器修正移動物件的方向為參考方向。此外，當移動物件在道路上直線行駛時，誤差修正單元可計算從計算而得的移動物件的位置到該道路的參考路線的垂直距離，並根據計算結果指示軌跡運算器修正移動物件的位置至道路參考路線上的對應參考位置。

上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離後附申請專利範圍所界定的本發明精神和保護範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本技術領域中具有通常知識者應該理解，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申請專利範圍及其合法均等物界定，而不限於先前之描述。

100．．．示意圖

102．．．路線

104．．．路線

200．．．慣性導航系統

202．．．陀螺儀

204．．．里程表

206．．．誤差修正單元

208．．．軌跡運算器

210．．．處理器

212．．．地圖儲存單元

214．．．顯示螢幕

300．．．慣性導航系統

302．．．轉向角計算器

304．．．控制器

400．．．示意圖

402．．．路線/移動軌跡

404．．．虛線

406．．．路線/移動軌跡

500．．．示意圖

502．．．路線/移動軌跡

504．．．虛線/移動軌跡

506．．．路線/移動軌跡

600．．．示意圖

602．．．路線/移動軌跡

604．．．虛線/移動軌跡

606．．．路線/移動軌跡

608．．．路線/移動軌跡

700．．．流程

702～710．．．步驟

800．．．流程

802～822．．．步驟

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所示為現有技術的慣性導航系統由於累計誤差而導致軌跡偏差的示意圖。

圖2所示為根據本發明一實施例基於一導航地圖進行誤差修正的慣性導航系統的結構示意圖。

圖3所示為根據本發明一實施例基於導航地圖進行誤差修正的慣性導航系統的示意圖。

圖4所示為根據本發明一實施例基於導航地圖修正移動物件位置的示意圖。

圖5所示為根據本發明一實施例基於導航地圖修正計算而得之移動物件的方向的示意圖。

圖6所示為根據本發明一實施例基於導航地圖修正計算而得的移動物件的位置的示意圖。

圖7所示為根據本發明一實施例慣性導航系統基於導航地圖修正誤差的方法流程。

圖8所示為根據本發明一實施例基於一導航地圖修正慣性導航系統所產生的導航資訊的方法流程。

200．．．慣性導航系統

202．．．陀螺儀

204．．．里程表

206．．．誤差修正單元

208．．．軌跡運算器

210．．．處理器

212．．．地圖儲存單元

214．．．顯示螢幕

Claims (16)

1. 一種導航系統，包括：一軌跡運算器，基於一移動物件的一移動資訊計算該移動物件的一位置和一方向；一誤差修正單元，耦接該軌跡運算器，該誤差修正單元包括：一控制器，基於一參考道路資訊修正該移動物件的該位置和該方向，其中，如果該移動物件的一轉向角介於一預設範圍內，則該控制器計算該移動物件的該位置與由該參考道路資訊所指示的一參考位置之間的一差值，如果該差值大於一預設臨限值，則該控制器指示該軌跡運算器根據該參考道路資訊修正該移動物件的該位置；以及一儲存單元，耦接該誤差修正單元，儲存一道路網路的一地理資訊，並根據該道路網路的該地理資訊提供該參考道路資訊。
2. 如申請專利範圍第1項的導航系統，進一步包括：多個移動感應器，耦接該移動物件，測量該移動物件的該移動資訊。
3. 如申請專利範圍第2項的導航系統，其中，該多個移動感應器包括：一陀螺儀，耦接該移動物件，測量該移動物件的一角速度；以及一里程表，耦接該移動物件，測量該移動物件的一線速度。
4. 如申請專利範圍第1項的導航系統，其中，該儲存單元儲存該道路網路的一導航地圖，並基於該道路網路的該導航地圖提供該參考道路資訊。
5. 如申請專利範圍第1項的導航系統，其中，該誤差修正單元進一步包括：一轉向角計算器，基於該移動資訊，計算該移動物件的該轉向角。
6. 如申請專利範圍第1項的導航系統，其中，如果該轉向角小於一預設臨限值，則該控制器計算該移動物件的該方向與由該參考道路資訊所指示的一參考方向之間的一差值，如果該差值大於一預設臨限值，則該控制器指示該軌跡運算器修正該移動物件的該方向為該參考方向。
7. 如申請專利範圍第1項的導航系統，其中，如果該轉向角小於一預設臨限值，則該控制器計算從該移動物件的該位置到該參考道路資訊所指示的一參考道路路線的一距離，如果該距離大於一預設臨限值，則該控制器指示該軌跡運算器修正該移動物件的該位置為該參考道路路線上的一相應位置。
8. 如申請專利範圍第1項的導航系統，進一步包括：一顯示螢幕，顯示該移動物件的該位置和該方向。
9. 一種導航方法，包括：基於一移動物件的一移動資訊，利用一軌跡運算器計算該移動物件的一位置和一方向；基於一參考道路資訊，利用一誤差修正單元修正該移 動物件的該位置和該方向，其中，如果該移動物件的一轉向角介於一預設範圍內，則計算該移動物件的該位置與該參考道路資訊所指示的一參考位置之間的一差值，如果該差值大於一預設臨限值，則跟據該參考道路資訊修正該移動物件的該位置；以及根據儲存於該儲存單元的一道路網路的一地理資訊，利用一儲存單元提供該參考道路資訊。
10. 如申請專利範圍第9項的方法，進一步包括：利用一耦接該移動物件的多個移動感應器測量該移動物件的該移動資訊。
11. 如申請專利範圍第10項的方法，測量該移動物件的該移動資訊的步驟包括：利用一陀螺儀測量該移動物件的一角速度；以及利用一耦接該移動物件的里程表測量該移動物件的一線速度。
12. 如申請專利範圍第9項的方法，進一步包括：將表示該道路網路的該地理資訊的一導航地圖存入該儲存單元中。
13. 如申請專利範圍第9項的方法，進一步包括：利用一轉向角計算器基於該移動資訊計算該移動物件的該轉向角；以及利用一控制器根據該轉向角且依據該參考道路資訊，修正該移動物件的該位置和該方向。
14. 如申請專利範圍第9項的方法，進一步包括：如果該轉向角小於一預設臨限值，則計算該移動物件 的該方向與該參考道路資訊所指示的一參考方向之間的一差值；以及如果該差值大於一預設臨限值，則修正該移動物件的該方向修正為該參考方向。
15. 如申請專利範圍第9項的方法，進一步包括：如果該轉向角小於一預設臨限值，則計算從該移動物件的該位置到該參考道路資訊所指示的一參考道路路線的一距離；以及如果該距離大於一預設臨限值，則修正該移動物件的該位置為該參考道路路線上的一相應位置。
16. 如申請專利範圍第9項的方法，進一步包括：將該移動物件的該位置和該方向顯示於一顯示螢幕上。