專利名稱：用于確定位置的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定位置的方法、一種定位裝置、一種計算機程序、一種數(shù)據(jù)
載體及一種數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(GPS系統(tǒng)))在世界范圍內(nèi)被用戶用來確定其在地球上的位置(經(jīng) 度、緯度、高度)。 GPS系統(tǒng)包括在地球軌道上運行的若干衛(wèi)星，每一衛(wèi)星均發(fā)射無線電信號，所述無 線電信號包括關(guān)于衛(wèi)星發(fā)射所述無線電信號的時間的精確定時信息。所述無線電信號還包 括關(guān)于相應(yīng)衛(wèi)星的衛(wèi)星位置(或發(fā)射器位置)的(軌道)信息及對于特定衛(wèi)星來說是唯一 的衛(wèi)星識別。 定位裝置(例如GPS接收器)經(jīng)布置以接收這些信號并基于所接收的信號計算其 位置。 定位裝置經(jīng)布置以接收這些所發(fā)射的無線電信號并計算此無線電信號的行進時 間。所述行進時間通常為65到85毫秒?；谒鲂羞M時間，可僅通過將行進時間與光速 (c = 299. 792. 458m/s)相乘來計算定位裝置到衛(wèi)星的距離。 基于無線電信號所包括的所接收軌道信息，定位裝置可計算衛(wèi)星的位置。通過將 到衛(wèi)星的距離與衛(wèi)星的位置的信息組合，將定位裝置置于假想的球體上，所述球體的半徑 等于所述距離且其中心為所述衛(wèi)星。 通過針對若干衛(wèi)星重復(fù)此計算過程，定位裝置可計算定位裝置的位置。為這樣做， 計算空間位置需要三個衛(wèi)星且使時鐘同步需要第四衛(wèi)星。當然，可使用更多衛(wèi)星以增加準 確度。 將理解，還使用或正在開發(fā)其它使用衛(wèi)星的定位系統(tǒng)。此處這些定位系統(tǒng)將稱為 絕對定位系統(tǒng)。此絕對定位系統(tǒng)可以是任何種類的基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)或全球?qū)Ш叫l(wèi)星系 統(tǒng)(GNSS)，例如GPS系統(tǒng)、歐洲伽俐略系統(tǒng)、俄羅斯GL0NASS、日本QSSZ及中國BNS。
定位裝置通常用于包括數(shù)字地圖數(shù)據(jù)的導(dǎo)航裝置中或用作包括數(shù)字地圖數(shù)據(jù)的 導(dǎo)航裝置。此類導(dǎo)航裝置可經(jīng)布置以使用顯示器來顯示如數(shù)字地圖上所確定的位置。此導(dǎo) 航裝置可稱為地圖顯示裝置，其中所顯示地圖的部分由定位裝置使用絕對定位系統(tǒng)所確定 的實際位置來確定。 此外，此類導(dǎo)航裝置可經(jīng)布置以計算從開始位置(例如當前位置)到目的地位置 的導(dǎo)航指令，以將用戶指引到目的地地址。由于定位裝置能夠在數(shù)字地圖上定位當前位置， 因此導(dǎo)航裝置能夠提供詳細的導(dǎo)航指令，例如"100米后左轉(zhuǎn)"。應(yīng)理解，此類應(yīng)用需要準 確的位置信息以保證最優(yōu)導(dǎo)航及最優(yōu)用戶舒適度。 為增加由定位裝置使用絕對定位系統(tǒng)確定的位置的準確度，定位裝置可使用更多 衛(wèi)星。 一般來說，定位裝置使用來自其從中接收無線電信號的所有衛(wèi)星的信息。使用越多 的衛(wèi)星，所確定的位置就越準確。
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定位裝置使用絕對定位系統(tǒng)所確定的位置的準確度受若干因素影響，例如衛(wèi)星的 所計算位置、無線電信號的所計算行進時間等等。已知用以減小系統(tǒng)錯誤的影響的若干技 術(shù)。然而，還可識別減少所確定位置的準確度的若干進一步外部錯誤，例如電離層效應(yīng)、衛(wèi) 星時鐘的錯誤等等。 一種特殊類型的錯誤是所謂的多路徑失真。 多路徑可在以下情形下發(fā)生衛(wèi)星所發(fā)射的無線電信號在到達定位裝置之前首先 由例如建筑物的對象反射。因此，定位裝置可接收相同無線電信號的一個或一個以上版本， 可能包含直接信號(即，未經(jīng)反射)。實際上，反射可從數(shù)個建筑物或相同建筑物的一部分 而來(均以不同路徑)。因此，衛(wèi)星與定位裝置之間的所計算距離可能是不正確的，從而導(dǎo) 致定位裝置的所計算位置的錯誤。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，多路徑失真問題通過研究以下各項來解決(l)衛(wèi)星信號本身的 特性(信噪比)，(2)天線的設(shè)計及放置，以及(3)專用濾波器的使用。
目標是提供一種多路徑失真問題的替代解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于確定位置的方法，所述方法包括 從多個發(fā)射器接收信號，所述發(fā)射器是絕對定位系統(tǒng)的一部分， 確定每一發(fā)射器的發(fā)射器位置， 基于先前所確定的位置、相應(yīng)發(fā)射器位置及多路徑信息計算有可能從哪些發(fā)射器 直接接收信號，及 確定位置。通過使用可用多路徑信息，可確定有可能從哪些發(fā)射器直接接收信號 及不可能從哪些發(fā)射器直接接收信號。此使得僅使用直接所接收信號確定位置成為可能， 從而產(chǎn)生較準確的所確定位置。 根據(jù)實施例，基于所述信號所包括的信息或通過從存儲器檢索發(fā)射器位置來確定 發(fā)射器位置。 根據(jù)實施例，所述多路徑信息存儲于數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫中。此為一種用以提供多路 徑信息的容易且有效的方式。 根據(jù)實施例，所述數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫是三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫?？蓮拇巳S數(shù)字地圖 數(shù)據(jù)庫容易地推斷出多路徑信息。 根據(jù)實施例，所述三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫包括呈例如建筑物、樹木、巖石、山脈等三 維對象形式的多路徑信息。 根據(jù)實施例，通過以下各項中的一者提供多路徑信息 對象的高度信息及所述對象相對于道路的距離， 某一位置或道路的仰角a '， 某一位置的仰角a '與方向角|3 '的組合， 類似樹木覆蓋的環(huán)境因素， —組仰角a '及方向角|3 '或沿著所述道路的建筑物的高度以及立面相對于所述 道路的位置。 根據(jù)實施例，使用傳感器在運行中確定所述多路徑信息。此提供最新的多路徑信 息，包含移動對象，如卡車等。
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根據(jù)實施例，所述傳感器可以是相機、魚眼相機、激光掃描儀中的一者。
根據(jù)實施例，所述先前位置是預(yù)測位置。 根據(jù)實施例，從另一定位源獲得所述先前位置。此可以是(例如)相對定位系統(tǒng)。
根據(jù)實施例，所述方法進一步包括 基于從有可能直接接收的發(fā)射器所接收的所述信號計算所述位置。
根據(jù)實施例，以下動作 基于先前所確定的位置、所述相應(yīng)發(fā)射器位置及多路徑信息計算有可能從哪些發(fā) 射器直接接收信號，及 基于從有可能直接接收的發(fā)射器所接收的所述信號計算所述位置，
在反復(fù)過程中被重復(fù)地執(zhí)行以確定位置。
根據(jù)實施例，可以如下模式確定所述位置 第一模式，其中使用所述絕對定位系統(tǒng)且可能地使用相對定位系統(tǒng)來確定所述位 置，及 第二模式，其中使用所述相對定位系統(tǒng)且可能地使用所述絕對定位系統(tǒng)來確定所 述位置，且 在所述第一模式中所述絕對定位系統(tǒng)比在所述第二模式中被更重地加權(quán)，所述方 法進一步包括 確定從其直接接收信號是可能的發(fā)射器的數(shù)目，及 在發(fā)射器的所述數(shù)目低于預(yù)定閾值的情況下，從第一模式切換到所述第二模式。
根據(jù)實施例，所述方法進一步包括在發(fā)射器的所述數(shù)目高于預(yù)定閾值的情況下， 從所述第二模式切換到所述第一模式。 根據(jù)實施例，通過使用加權(quán)因數(shù)對絕對定位系統(tǒng)與相對定位系統(tǒng)進行加權(quán)組合來 確定所述位置，所述方法進一步包括 確定從其直接接收信號是可能的發(fā)射器的所述數(shù)目，及 基于從其直接接收信號是可能的發(fā)射器的所述數(shù)目調(diào)整所述加權(quán)因數(shù)。 根據(jù)實施例，計算有可能從哪些發(fā)射器直接接收信號包括使用所述多路徑信息來
確定每一相應(yīng)發(fā)射器(SA1、SA2)相對于所述先前所確定的位置的仰角(a)及方向(e)。 根據(jù)實施例，計算有可能從哪些發(fā)射器直接接收信號進一步包括計算連接所述定
位裝置和相應(yīng)發(fā)射器的線是否與所述多路徑信息所包括的障礙物相交。 根據(jù)實施例，所述多個發(fā)射器是作為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的一部分的衛(wèi)星。 根據(jù)實施例，相對于所述多路徑信息使用容限確保在所述多路徑信息與連接所述
定位裝置和所述發(fā)射器的視線之間提供間隙。此容限考慮了建筑物高度、先前所確定的位
置等的不準確度。 提供一種定位裝置，其包括 接收裝置，其用以從多個發(fā)射器接收信號，所述發(fā)射器是絕對定位系統(tǒng)的一部分，
所述定位裝置經(jīng)布置以確定每一發(fā)射器的發(fā)射器位置并基于先前所確定的位置、 相應(yīng)發(fā)射器位置及多路徑信息計算有可能從哪些發(fā)射器直接接收信號且所述定位裝置進 一步經(jīng)布置以確定位置。 提供一種計算機程序，當所述計算機程序被加載到計算機布置上時其經(jīng)布置以執(zhí)
8行如上所述的方法中的任一方法。 提供一種數(shù)據(jù)載體，其包括根據(jù)上文的計算機程序。 提供一種數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫，其包括多路徑信息。 根據(jù)實施例，所述多路徑信息是以下各項中的至少一者 對象的高度信息及所述對象相對于道路的距離， 某一位置或道路的仰角a ， 某一位置的仰角a與方向角|3的組合， 類似樹木覆蓋的環(huán)境因素。


現(xiàn)在將參照圖式使用若干例示性實施例更詳細地論述本發(fā)明，所述實施例僅意在 圖解說明本發(fā)明而不限定其范圍，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書來限定
圖1示意性地描繪根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的定位于現(xiàn)實世界中的定位裝置，
圖2示意性地描繪根據(jù)實施例的定位裝置， 圖3示意性地描繪根據(jù)實施例的可由定位裝置使用的三維地圖數(shù)據(jù)庫， 圖4示意性地描繪定位于現(xiàn)實世界中的定位裝置， 圖5示意性地描繪根據(jù)實施例的流程圖， 圖6示意性地描繪根據(jù)實施例的定位裝置， 圖7示意性地描繪根據(jù)實施例的流程圖， 圖8a及8b示意性地描繪進一步實施例，且 圖9a及9b示意性地描繪進一步實施例。
具體實施例方式
圖1顯示上文已描述的定位裝置PD。下文將參照圖2進一步詳細地解釋定位裝 置PD。定位裝置PD包括接收裝置，例如天線AN。所述接收裝置經(jīng)布置以接收由衛(wèi)星SAl、 SA2發(fā)射的無線電信號并將這些所接收的無線電信號發(fā)射到定位裝置PD。雖然將所述接收 裝置描繪為從定位裝置PD延伸的天線AN，但將理解還可使所述接收裝置位于定位裝置PD 內(nèi)側(cè)。根據(jù)實施例，還可提供時鐘CL以提供準確的時間信息。 如上文已描述，定位裝置PD可經(jīng)布置以經(jīng)由天線AN從衛(wèi)星SA1、 SA2接收無線電 信號。依據(jù)這些無線電信號，可計算定位裝置PD的位置，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解。
圖1進一步顯示定位裝置PD定位于第一建筑物BUI與第二建筑物BU2之間。
圖1進一步示意性地顯示在地球軌道上運行的第一衛(wèi)星SA1及第二衛(wèi)星SA2。將 理解，雖然圖1中僅顯示了兩個衛(wèi)星SA1、SA2，但實際上通常將存在多于兩個衛(wèi)星SA1、SA2。
第一衛(wèi)星SA1發(fā)射以虛線指示的無線電信號。圖中可見，所述無線電信號可由定 位裝置PD檢測。定位裝置PD現(xiàn)在可計算從定位裝置PD到第一衛(wèi)星SA1的距離。
第二衛(wèi)星SA2還發(fā)射同樣以虛線指示的無線電信號。然而，這些無線電信號無法 直接行進到定位裝置PD的天線AN，因為第二建筑物BU2阻擋所述無線電信號的直接接收。 所述無線電信號可僅在由第一建筑物BUI反射之后間接到達定位裝置PD的天線AN。
將理解，所述圖僅顯示多路徑的可能實例且實際上可發(fā)生許多其它情形。所述無線電信號在到達定位裝置PD之前可經(jīng)由一個或一個以上建筑物及/或地面反射。定位裝 置PD可接收相同無線電信號的多個版本，所有版本均經(jīng)由不同路線到達定位裝置PD。
多路徑錯誤將導(dǎo)致定位裝置PD的錯誤的所確定位置，即使在結(jié)合從多個衛(wèi)星 SA1、SA2獲得的信息使用時。 用于定位的衛(wèi)星信號非常弱且當由定位裝置PD拾取時，其可能反彈到墻壁或其 它對象上，從而導(dǎo)致錯誤的距離測量及后續(xù)錯誤的空間中位置(多路徑效應(yīng))。此多路徑問 題是基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)中總體位置錯誤的重要促成因素。減輕或避免此多路徑效應(yīng)可導(dǎo) 致更準確的定位。
定位裝置 圖2中更詳細地顯示定位裝置PD。僅示意性地顯示定位裝置PD，但將理解定位裝 置PD可形成為(例如)包括用于執(zhí)行算術(shù)運算的處理器或處理器單元PU及存儲器ME的 計算機單元。處理器PU可接入存儲器ME，存儲器ME包括對可由處理器PU讀取及執(zhí)行的線 進行編程以給定位裝置PD提供此處所描述的功能性。存儲器ME可進一步包括如下文所解 釋的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫DMD。 存儲器ME可以是磁帶單元、硬盤、只讀存儲器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲器 (EEPROM)及隨機存取存儲器(RAM)。 處理單元PU可進一步包括以下裝置或經(jīng)布置以與其通信
輸入裝置，例如鍵盤、鼠標、觸摸屏、麥克風，
輸出裝置，例如顯示器、打印機、揚聲器， 用以讀取數(shù)據(jù)載體的裝置，例如軟盤、CD R0M、DVD的快閃卡、USB棒等等，及
通信裝置，其經(jīng)布置以經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)與其它計算機系統(tǒng)通信，例如經(jīng)由移動電話 網(wǎng)、GSM網(wǎng)、UMTS網(wǎng)、RF網(wǎng)、(無線)因特網(wǎng)等。 然而，應(yīng)理解，可提供所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的更多及/或其它存儲器、輸入裝 置、輸出裝置及讀取裝置。此外，其中的一者或一者以上可視需要遠離處理器單元PU物理 地設(shè)置。處理器單元PU顯示為一個方框，然而其可包括平行運轉(zhuǎn)或由一個主處理器單元控 制的可彼此遠離地設(shè)置的數(shù)個處理器單元，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知。
定位裝置PD可進一步包括時鐘CL及天線AN或經(jīng)布置以與其通信。時鐘CL可結(jié) 合絕對定位系統(tǒng)使用。天線AN可用于從(例如)絕對定位系統(tǒng)的衛(wèi)星SA1、SA2接收信號。
觀察到，不同硬件元件之間的連接可以是物理連接，而這些連接中的一者或一者 以上可以無線方式做出。 定位裝置PD可以是計算機系統(tǒng)，但其可以是帶有模擬及/或數(shù)字及/或軟件技術(shù)
的經(jīng)布置以執(zhí)行此處所論述的功能的任一信號處理系統(tǒng)。 絕對定位系統(tǒng) 將理解，此處所描述的實施例不限于結(jié)合GPS系統(tǒng)的使用。所描述的實施例可結(jié) 合使用從發(fā)射器以無線方式發(fā)送到接收器(例如定位裝置PD)的信號的任何種類的絕對定 位系統(tǒng)使用，從而使得所述接收器能夠基于所接收的信號計算其位置。 絕對定位系統(tǒng)可以是任何種類的基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)或全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)
(GNSS)，例如GPS系統(tǒng)、歐洲伽俐略系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS、日本QSSZ及中國BNS。 絕對定位系統(tǒng)還可以是使用定位于大陸或海洋上的信標的陸地定位系統(tǒng)，所述信標發(fā)射可用來確定位置。 —般來說，絕對定位系統(tǒng)包括多個發(fā)射器，例如衛(wèi)星或信標，其經(jīng)布置以無線地發(fā) 射信號，例如可由接收器(例如經(jīng)布置以基于所接收信號計算其位置的定位裝置PD)接收 的無線電信號。 絕對定位系統(tǒng)還可使用一個或一個以上廣播站(例如GSM桿或數(shù)字電視)的信號 強度來確定其位置。 根據(jù)替代方案，通過使用用于調(diào)制及形成上文所描述的無線電信號的載波的信息 來確定位置。根據(jù)此替代方案，不使用通過使用載波發(fā)射的信息，而使用載波本身來確定位 置。此稱為載波相位測量且為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所知曉。由于不使用經(jīng)調(diào)制信息，因此 難以在不同的無線電信號之間進行區(qū)別并確定哪一無線電信號由哪一發(fā)射器發(fā)送。然而， 一旦知曉此，即可確定位置。 在針對運動中的接收器于運行中進行載波相位測量時，信號阻擋可導(dǎo)致循環(huán)滑 動。此為所測量(集成)載波相位中的整數(shù)個循環(huán)的不連續(xù)性。其可毀壞載波相位測量， 從而致使未知的多義性值與其在循環(huán)滑動前的值相比在滑動后不同。多義性(其對于每一 衛(wèi)星-接收器對而不同)反映接收器-衛(wèi)星距離中的初始數(shù)目的全部(整數(shù))波長。循環(huán) 滑動修復(fù)恢復(fù)載波循環(huán)計數(shù)的連續(xù)性且確保對于每一衛(wèi)星_接收器對僅存在一個多義性。 在實時及動態(tài)條件中，可預(yù)知的信號阻擋的預(yù)先知識可有助于減輕循環(huán)滑動的影響。
數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫 現(xiàn)有技術(shù)中已知數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫DMD(也稱作地理空間數(shù)據(jù)庫或電子地圖)?，F(xiàn)今 常用的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫匿D包括與一個或多個地理位置相關(guān)的信息且可能并入有某一形 式的地理相關(guān)信息，例如景點(例如，博物館、餐館)。在此應(yīng)用中，使用術(shù)語數(shù)字地圖數(shù)據(jù) 庫DMD來表示所有種類的電子及數(shù)字地圖。 數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫DMD可包括一組地理空間點及一組向量，其表示連接地理空間點 的道路(的若干部分)。數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫匿D可進一步包括額外信息，例如與道路類型(公 路、人行道)、可允許的最大速度(50km/h、100km/h)、街道名稱、對象(例如，隧道及地下停 車場)的存在、車輛車道信息(舉例來說，車道數(shù)目、車道寬度、車道分隔帶類型、停車線標 記)等等有關(guān)的信息。數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫匿D還可進一步包括關(guān)于環(huán)境類型(城市、農(nóng)村、森 林、農(nóng)業(yè))的信息等等。 數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫匿D可用于計算導(dǎo)航指令以指引用戶到達目的地，如上所述。根 據(jù)定位裝置所確定的用戶當前位置，可將數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫匿D的一部分顯示在顯示器上。
此外，可進一步提供3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD，其包括例如關(guān)于對象(例如，建筑 物、樹木、巖石、山脈、道路、人行道等等)的三維信息。 此3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD可包括關(guān)于建筑物的位置的信息，包含此類建筑物的 水平及垂直尺寸。3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3匿D還可包括關(guān)于建筑物的形狀的信息，這在具有人 字屋頂(尖屋頂)的建筑物的情況下可(例如)是相關(guān)的。 圖3示意性地描繪此可由定位裝置PD在顯示器上顯示的3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫 3匿D。所述圖描繪了若干道路及建筑物以及指示符I，其指示定位裝置PD所確定的定位裝 置PD的位置。 3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD可包括對(舉例來說)建筑物的屋頂類型、建筑物立面的反射性質(zhì)、現(xiàn)場電力線及植物的準確描述。定位裝置PD內(nèi)所使用的定位算法可經(jīng)布置以實 時地考慮此3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)。 數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫DMD (未必是三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD)還可包括額外信息，例如 樹木覆蓋及建筑物平均高度的評估。下文將進一步對此進行解釋。
實施例1 根據(jù)實施例，定位裝置PD可接入三維(3D)數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD，如下文所解釋。
根據(jù)實施例，3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD存儲于存儲器ME中。 根據(jù)替代實施例，定位裝置PD可經(jīng)由經(jīng)布置以讀取數(shù)據(jù)載體(例如軟盤、CDR0M、 DVD的快閃卡、USB棒等等)的讀取裝置接入3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD。
根據(jù)替代實施例，定位裝置PD可經(jīng)由如上文所描述的通信裝置接入3D數(shù)字地圖 數(shù)據(jù)庫3DMD，從而允許定位裝置PD經(jīng)由通信鏈路接入遠程3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD，例如 經(jīng)由移動電話網(wǎng)、GSM網(wǎng)、UMTS網(wǎng)、RF網(wǎng)、(無線)因特網(wǎng)等。 圖4示意性地描繪實際情形，其再次顯示所述道路及建筑物以及定位裝置PD的位 置。進一步顯示的是第一及第二衛(wèi)星SA1、 SA2。圖4還顯示為定位裝置PD僅看見天空的 一部分，因為其"視界"被第一及第二建筑物BU1、 BU2部分地阻擋。定位裝置PD從第一衛(wèi) 星SA1直接接收無線電信號，但不從第二衛(wèi)星SA2直接接收無線電信號而僅接收反射。
根據(jù)實施例，三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3匿D中所存儲的三維信息用作多路徑信息，其 可由處理器單元PU用來計算天空的哪一部分是可見的及天空的哪一部分是不可見的(即， 被阻擋)。基于此計算的結(jié)果，可忽略來自某些衛(wèi)星SA1、 SA2的無線電信號，因為可假定， 如果無線電信號是從此被阻擋衛(wèi)星接收的，那么這些無線電信號不是直接接收的，而是間 接接收的(即，經(jīng)由反射等等)。 或者，換句話說，處理器單元PU計算哪些無線電信號是從可見衛(wèi)星接收(即，直接 接收)的。僅使用直接接收的信號來計算位置。 圖5示意性地描繪根據(jù)本發(fā)明實施例的可由處理器單元PU執(zhí)行的流程圖。
在第一動作101中，定位裝置PD開始實施執(zhí)行如參照圖5所述的過程。此開始動 作101可由用戶或通過接通定位裝置PD來起始。 在第二動作102中，定位裝置PD經(jīng)由天線AN從多個衛(wèi)星SA1、 SA2接收無線電信 號。應(yīng)理解，雖然僅描繪了兩個衛(wèi)星SA1、SA2，但實際上可從更多的衛(wèi)星(例如，最多20個 衛(wèi)星)接收無線電信號。實際上，可不斷地接收無線電信號并將其存儲于緩沖器存儲器中， 定位裝置PD有時從所述緩沖器存儲器讀出信息，例如當執(zhí)行動作102時。
在下一動作103中，定位裝置PD可基于所接收的無線電信號確定定位裝置PD的 當前位置。應(yīng)理解，此時可考慮所接收的所有無線電信號，因為尚未知曉定位裝置PD的當 前位置?；谑褂脕碜砸岩蚨嗦窂蕉д娴男l(wèi)星的無線電信號，所計算的位置可為錯誤的。
或者，可經(jīng)由輸入裝置從另一定位源獲得定位裝置的位置的第一估計，例如，經(jīng) 由與提供定位的另一服務(wù)的無線鏈路，所述另一服務(wù)可使用一個或一個以上不同廣播站 (GSM、數(shù)字TV等)的信號強度或這些技術(shù)的任一組合。 如上文所解釋，當確定定位裝置PD的位置時，使用來自衛(wèi)星SA1、 SA2的軌道信息 來確定衛(wèi)星SA1、SA2的位置。因此，在動作103之后，已知從其接收(經(jīng)由反射或不經(jīng)由反 射)無線電信號的衛(wèi)星SA1、 SA2的位置且所述位置可由定位裝置PD存儲。
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在確定當前位置之后，在動作104中，定位裝置PD確定哪些衛(wèi)星是可見的(衛(wèi)星 SA1)及哪些衛(wèi)星是不可見的，S卩，定位裝置PD可未從哪些衛(wèi)星(衛(wèi)星SA2)接收任何直接無 線電信號，因為從所述衛(wèi)星到定位裝置PD的直接通信被例如第二建筑物BU2的對象阻擋。 定位裝置PD接合先前的所確定位置(在先前動作103中)使用與無線電信號一起接收的 衛(wèi)星(SA1、SA2)的位置信息及三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3匿D中所存儲的多路徑信息。下文將 更詳細地解釋此動作104。 根據(jù)替代方案，動作104及106可形成反復(fù)過程。在動作103中確定第一位置且在 動作104中忽略若干衛(wèi)星。此后，定位裝置PD繼續(xù)進行動作106以再次計算所述位置，其 僅使用未被忽略的衛(wèi)星。此后，定位裝置PD返回到動作104且再次選擇將忽略哪些衛(wèi)星， 之后是動作106等。 第一次執(zhí)行動作104時，可使用保守容限，因此僅使用確實未遭受多路徑問題的 衛(wèi)星。例如，所述容限可以是5。的角度，從而確保針對最近的對象(例如建筑物)在定位 裝置PD與衛(wèi)星的視線之間提供5。的間隙。此容限考慮了以下事實尚未非常準確地知曉 定位裝置PD的位置及/或未非常準確地知曉建筑物的高度等等，因此無法以極大的準確度 計算將忽略哪些衛(wèi)星。 可以反復(fù)過程重復(fù)動作103及104，直到在連續(xù)反復(fù)之間定位裝置PD的所確定位 置不再改變很多。 所述容限可以角度來表達，但當然還可以另一方式來表達。所述容限還可通過人 為地使例如建筑物的對象的尺寸增加預(yù)定長度(例如5米)來表達。在所述反復(fù)過程期間， 可減小所述容限，因為在所述反復(fù)過程期間準確度增加。 當然，如上所述的流程圖可考慮可用衛(wèi)星的數(shù)目。在無線電信號是從少量衛(wèi)星 (例如四個或五個)接收的情況下，可跳過動作104及106。在此情況下，忽略衛(wèi)星將對準 確度具有負面影響，因為保留了太少衛(wèi)星來用于(準確)定位。 在動作106中，定位裝置PD可開始重復(fù)地確定位置，以提供關(guān)于定位裝置PD的位 置的最新信息。可能地，在動作104與106之間，定位裝置PD可再一次經(jīng)由天線AN從衛(wèi)星 SA1、SA2接收無線電信號，類似于動作102。 在動作106中，定位裝置PD可確定當前位置同時忽略來自在動作104中確定可未 接收到其任何直接無線電信號的衛(wèi)星(衛(wèi)星SA2)的無線電信號。 在動作106之后，定位裝置PD可重復(fù)地確定定位裝置PD的位置。在動作106之 后，所述定位裝置可(例如)跳回到動作102。 基于圖5的解釋，將理解，根據(jù)實施例，僅使用來自可直接接收(即，未被例如建筑 物的對象阻擋且因此經(jīng)受多路徑)其無線電信號的衛(wèi)星的無線電信號來確定定位裝置PD 的位置。此可基于用作多路徑信息的3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)3匿D來計算。還可理解，忽略衛(wèi)星 僅在定位裝置PD依據(jù)先前的位置確定知曉其位置時是可能的。因此，定位裝置PD在第一 次確定其位置時無法忽略衛(wèi)星。然而，在第一次確定位置之后，可針對下一位置確定而忽略 衛(wèi)星。 當評估將忽略哪些衛(wèi)星時，可基于當前速度及方位預(yù)測定位裝置PD的下一位置 (可能地使用預(yù)測濾波器或相對定位系統(tǒng)(RPS))。 headingRPS可以是航位推算系統(tǒng)(距離 及方位傳感器)或INS(慣性導(dǎo)航系統(tǒng))(陀螺儀及加速計)或其組合。此外，在定位裝置PD用于沿著預(yù)定路線指引定位裝置PD的情況下，可使用此路線的信息來預(yù)測下一位置。
當?shù)谝淮未_定其位置時，定位裝置PD不忽略衛(wèi)星，因此第一位置確定可由于多路 徑失真而為錯誤的。基于此第一錯誤位置確定，定位裝置PD可能忽略了錯誤的衛(wèi)星。然而， 當定位裝置PD在使用中且移動時，一旦已(例如)對其中不存在多路徑失真的位置做出正 確的位置確定，此錯誤便將消失。
石角飾隨柳鵬白勺下屋 如上文所描述，在動作104中，定位裝置PD確定哪些衛(wèi)星SA1、 SA2是可見的及哪 些衛(wèi)星是不可見的。定位裝置PD可計算衛(wèi)星是可見還是不可見，此使用關(guān)于以下各項的信 息 a)定位裝置PD的位置，
b)相應(yīng)衛(wèi)星的位置，及 c)多路徑信息，例如3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD。 用于計算哪些衛(wèi)星是可見的及哪些衛(wèi)星是不可見的定位裝置PD的位置是由定位 裝置PD確定的最近位置，例如在先前位置確定或預(yù)測位置中。如果未知曉最近位置，那么 根據(jù)參照圖5所述的程序不可忽略任何衛(wèi)星。 可基于從相應(yīng)衛(wèi)星SA1、SA2接收的軌道信息來計算相應(yīng)衛(wèi)星SA1、SA2的位置。通 過使用此信息，可計算出仰角a ，其指示在與水平面成什么角度可看見相應(yīng)衛(wèi)星SA1、 SA2。 還可確定沿著什么方向P :方向角)可看見相應(yīng)衛(wèi)星SA1、SA2，例如沿著向西方向(與 正北方向成270。)。圖4中針對衛(wèi)星SA2指示兩個角。 3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD中所包括的多路徑信息取自如上文所述的存儲器ME、數(shù) 據(jù)載體等。 所有此信息可用于使用基本測角數(shù)學(xué)來計算定位裝置PD與衛(wèi)星SA1、 SA2之間的
直接通信是否是可能的。 將理解，在定位系統(tǒng)是陸地系統(tǒng)的情況下，發(fā)射器的位置是固定的且可由定位裝 置PD知曉。在所述情況下，僅需要一次地而不是重復(fù)地確定其位置。 如上文所描述，可使用容限以確保無線電信號的直接接收的確是可能的，從而考
慮了至今所確定的定位裝置PD的位置的不準確度。所述容限還可考慮(三維)數(shù)字地圖
數(shù)據(jù)庫3DMD、DMD上的不準確度。例如，對象的高度及寬度可能不非常準確。 所述容限可以角度來表達，從而確保定位裝置PD與衛(wèi)星的視線(例如)具有5°
間隙。所述容限還可通過人為地增加所存儲對象的高度及/或?qū)挾葋硖峁?相對定位系統(tǒng) 定位裝置PD還可包括如圖6中所示意性描繪的相對定位系統(tǒng)RPS或與其相互作 用。圖6示意性地描繪根據(jù)圖2的定位裝置PD，其進一步包括經(jīng)布置以向處理單元PU提供 關(guān)于相對移動的信息的相對定位系統(tǒng)RPS。 此相對定位系統(tǒng)RPS可以是(例如)陀螺儀、加速計、羅盤中的至少一者。在定位 裝置PD用于車輛(例如汽車或摩托車)中的情況下，相對定位系統(tǒng)RPS還可以是此車輛中 通常存在的速度測量模塊及/或檢測轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向動作的模塊。應(yīng)理解，還可使用其它相對定位系統(tǒng)RPS。還可使用不同相對定位系統(tǒng)RPS的組
例如，定位裝置PD可經(jīng)布置以從速度測量模塊及(n電子)羅盤接收輸入。基于 從這些模塊接收的輸入，定位裝置PD的處理器單元PU可計算相對位置，因為其能夠計算出 定位裝置PD沿著什么方向已行進了多遠。 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，定位裝置PD可經(jīng)布置以在絕對位置確定為不可能時(例如在定位
裝置PD進入隧道或地下停車場時)從基于絕對定位系統(tǒng)確定位置切換到基于相對定位裝
置確定位置。從那一刻起，定位裝置PD使用相對定位系統(tǒng)RPS所提供的相對定位信息。結(jié)
合絕對定位系統(tǒng)所確定的最近絕對位置使用相對定位信息以確定當前位置。 此外，混合定位是可能的，其中定位裝置使用來自絕對定位系統(tǒng)以及相對定位系
統(tǒng)RPS的輸入。 根據(jù)實施例，通過給絕對定位系統(tǒng)及相對定位系統(tǒng)的組合的加權(quán)來確定位置，其 中加權(quán)因數(shù)可為取決于絕對定位系統(tǒng)及相對定位系統(tǒng)的準確度的變量。因此，根據(jù)實施例， 定位裝置PD經(jīng)布置以使用絕對定位系統(tǒng)及相對定位系統(tǒng)來確定位置。所述定位裝置可經(jīng) 布置以以第一模式工作，其中使用所述絕對定位系統(tǒng)且可能地使用所述相對定位系統(tǒng)來 確定所述位置；及以第二模式工作，其中使用所述相對定位系統(tǒng)且可能地使用所述絕對定 位系統(tǒng)來確定所述位置。在所述第一模式中所述絕對定位系統(tǒng)比在所述第二模式中被更重 地加權(quán)且所述定位裝置經(jīng)布置以從所述第一模式切換到所述第二模式。
實施例2 根據(jù)進一步實施例，定位裝置PD包括如上文所描繪的相對定位系統(tǒng)或與其相互 作用。根據(jù)此實施例，定位裝置PD經(jīng)布置以如上文所描述從第一模式切換到第二模式。此 外，定位裝置PD可經(jīng)布置以從第二模式切換到第一模式。 根據(jù)此實施例，定位裝置PD經(jīng)布置以在其確定不足夠的衛(wèi)星為可見(即，可未從
衛(wèi)星SA1、 SA2等直接接收足夠的信號)時從第一模式切換到第二模式。 因此，雖然接收了足夠的信號(例如，從七個不同衛(wèi)星SA1、SA2)，但在計算出僅三
個衛(wèi)星為可見且對于其它四個衛(wèi)星直接接收信號為不可能時定位裝置PD決定從第一模式
切換到第二模式。 定位裝置PD可使用預(yù)定閾值來決定是否可直接接收足夠的信號。圖7示意性地 顯示解釋可由處理單元PU采取的動作的流程圖。 在第一動作200中，定位裝置PD可開始執(zhí)行此處所述的流程圖。所述開始可由用 戶手動地觸發(fā)或可(例如)通過接通定位裝置PD來觸發(fā)。 在第二動作201中，定位裝置PD以第一模式確定其位置。在圖3中，絕對定位系 統(tǒng)由方框APS描繪?？筛鶕?jù)圖5的流程圖來確定絕對位置。 在動作202中，定位裝置PD確定多少個衛(wèi)星SA1、SA2是可見的，即，可直接接收多 少個信號。 在動作203中，定位裝置PD決定是否足夠的衛(wèi)星是可見的。此可通過將可見衛(wèi)星 的所確定數(shù)目與預(yù)定閾值(例如5個衛(wèi)星)進行比較來完成。如果足夠的衛(wèi)星是可見的， 那么定位裝置PD返回到動作201 。如果不足夠的衛(wèi)星是可見的，那么定位裝置PD繼續(xù)進行 動作204。 如在圖7中可見，在動作201及204之后，執(zhí)行動作202及203。此確保定位裝置 PD在必要且可能時從第一模式自動地切換到第二模式且反之亦然。
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根據(jù)此實施例，所述定位從第一模式自動地切換到第二模式，且反之亦然。此實施 例提供對總體定位的改進。因此，通過使用所提供的多路徑信息，可實現(xiàn)對定位準確度的總 體改進。 實施例3 上文實施例描述多路徑信息(例如，三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD中所存儲的建筑物 及樹木)的使用。然而，還可提供其它多路徑信息。 根據(jù)實施例，可提供二維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫匿D，其包括描述特定位置周圍的被阻擋 天空視域的多路徑信息。所述多路徑信息可通過用關(guān)于可能多路徑問題或被阻擋信號的多 路徑信息代表區(qū)域或道路段來提供，所述可能多路徑問題或被阻擋信號對于所述區(qū)域或沿 著所述道路段是特有的。 此多路徑信息可包含樹木覆蓋及建筑物的平均高度的評估。其可包括一組仰角 a'、方向角P'及對應(yīng)于阻擋視界的對象的距離。所述角度可由定位裝置PD用來執(zhí)行上 文所描述的實施例。此外，可針對某一道路或道路的某一部分提供仰角a'，其中假定對應(yīng) 方向角P '大致垂直于所述道路。 將理解，與多路徑信息相關(guān)聯(lián)的仰角a '及方向角|3 '可僅同與相應(yīng)衛(wèi)星SA1、SA2 相關(guān)聯(lián)的仰角a及方向角13進行比較以確定衛(wèi)星SA1、SA2是否為可見或是否被阻擋。
因此，替代存儲計算多路徑信息可依據(jù)的建筑物及對象尺寸，數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫匿D 可包括可用作多路徑信息的角度信息。 數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫DMD還可包括關(guān)于沿著道路的建筑物的高度及立面相對于(例 如)所述道路的中心線的位置的多路徑信息。以此方式，可計算準確的仰角a'，假定其中 定位裝置PD在其距所述中心線的距離中。此多路徑信息還可稱為開放天空信息或局部地 平面信息。 基于此實施例，將理解，多路徑信息還可包括于并非三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫DMD的 數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫DMD中。 因此，根據(jù)實施例，提供一種不包括關(guān)于建筑物的全3D信息但提供是高度及位置 信息或角度信息的多路徑信息的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫以允許定位裝置PD計算衛(wèi)星是否被阻擋 而不能進行直接接收。 因此，數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫匿D (例如，是二維地圖數(shù)據(jù)庫)可包括多路徑信息，其可以 是以下各項中的至少一者 對象的高度、形狀及/或定向信息，以及所述對象相對于道路的距離，
某一位置或道路的一個仰角a '，其指示高于此值即滿足開放天空條件，
某一位置或道路的一個或一組仰角a '及方向角|3 '， 某一位置或道路的一個或一組仰角a '及方向角|3 '，對于每一對，均包含以所述
定向發(fā)現(xiàn)的對象的一個或一個以上特定性質(zhì) 某一位置的仰角a '與方向角|3 '的組合， 樹木覆蓋信息。 將理解，在信號是經(jīng)由樹木接收的程度上，所述樹木實際上并不形成幾何多路徑 條件。然而，樹木可阻擋或減弱直接路徑，使得所述直接路徑變得更弱，且其它多路徑信號 開始影響接收并產(chǎn)生錯誤。
實施例4 根據(jù)進一步實施例，計算有可能從哪些衛(wèi)星SA1、 SA2直接接收信號不基于來自數(shù) 字地圖數(shù)據(jù)庫DMD、3DMD的信息，而是基于(例如)通過使用相機或激光掃描儀在飛向中 (實時地)確定的多路徑信息。此實施例可在無可用的其中存儲多路徑信息的(三維)數(shù) 字地圖數(shù)據(jù)庫(3)匿D時使用。除了使用來自(三維)數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(3)匿D的多路徑信 息以外，還可使用此實施例。 此實施例考慮了靜態(tài)對象(例如建筑物等)以及動態(tài)及/或暫時對象(例如定位 于附近或在附近移動(例如，在交通堵塞中)的卡車，其阻擋在定位裝置PD附近的天空部 分)。還可考慮其它動態(tài)對象，例如與秋季及冬季相比在春季及夏季期間更多地覆蓋天空的 樹木。 圖8a顯示此實施例的實例，描繪了汽車VE，其包括定位裝置PD及用于感測對象的 傳感器，例如(魚眼)相機CA、激光掃描儀等。在所述傳感器是魚眼相機CA的情況下，可 將其定位成其光學(xué)軸筆直指向(極點)，使得捕獲到環(huán)繞視域。圖8b顯示可由魚眼相機CA 捕獲的圖像。 在所述傳感器是'正常'相機的情況下，可將所述相機安裝于使所述相機旋轉(zhuǎn)以獲 得環(huán)繞視域的致動器上。此外，可提供多于一個相機。 所述傳感器還可是激光掃描儀。激光掃描儀可包括安裝于致動器上的激光束形成 器。所述激光掃描儀發(fā)射激光束且所述致動器以所述激光束掃描其周圍環(huán)境的方式來致 動?；谒邮盏姆瓷?，獲得關(guān)于對象的位置、大小及特性的信息。如果未接收到任何反射， 則假定對于所述特定方向天空是可見的。所述激光掃描儀可提供關(guān)于測量角度及到以所述 特定角度為可見的最近立體對象的距離的信息。 所述一個或多個激光掃描儀可(舉例來說)經(jīng)布置以產(chǎn)生具有最小50Hz及l(fā)deg 分辨率的輸出以產(chǎn)生足夠密集的輸出。 所述傳感器可連接到定位裝置PD以處理所捕獲的圖像。例如，當所述傳感器是 (魚眼)相機時，定位裝置PD可分析所捕獲的圖像并依賴于所述圖像中的對比差、對象的所 識別形狀(不間斷的線)等來確定如建筑物及樹木的對象的輪廓。 所述傳感器可定位于定位裝置PD的附近，使得所述傳感器的可見天空與定位裝
置PD的可見天空大致相同。當然，可知曉所述傳感器及定位裝置PD的相對定向以能夠從
所述傳感器所捕獲的圖像推斷出對于定位裝置PD為可見的天空部分。 在所述傳感器及定位裝置PD彼此相距某一距離地定位時，可考慮相對位置(距
離、方位)以從所述傳感器所捕獲的圖像推斷出對于定位裝置PD為可見的天空部分。這可
為(例如)當所述傳感器安裝于汽車VE的頂上時的情況(如圖8a中所示)。 因此，在此實施例中，校準傳感器(例如激光掃描儀或(魚眼)相機，其相對于定
位裝置PD的位置及定向已知)從距離測量及/或照明條件確定對于直接接收無線電信號
來說天空的哪一部分被阻礙。傳感器系統(tǒng)的一個此種實例是具有安裝于車輛VE的車頂頂
部上指向天空的魚眼鏡頭的光學(xué)相機。 實施例5 可使用容限信息確保的確有可能直接接收無線電信號，從而考慮了不準確度，例 如定位裝置PD所確定的位置、地形高度等的不準確度。還可提供容限信息以考慮(三維)
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所述容限可表達為角度，從而確保定位裝置PD與發(fā)射器SA1、SA2之間的視線與對 象具有(例如)5°間隙。所述容限還可表達為尺寸誤差Eh(例如3米)或表達為對象的高 度/寬度的百分比(例如，建筑物的總高度的4% )。 數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫或3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD可包括容限信息(例如，表達為角度 百分比或尺寸誤差Eh)。 可給個別對象指派容限信息。還可給一群組對象指派容限信息。 一群組對象可由 其類型(例如公寓樓、教堂等)界定。還可基于用于在數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫匿D或3D數(shù)字地圖 數(shù)據(jù)庫3匿D中創(chuàng)建一對象或一群組對象的過程給所述對象指派容限信息，例如將成對的 航拍立體照片、激光雷達(lidar)/干涉合成孔徑雷達(ifsar)數(shù)據(jù)與已知的(不)準確度 值一起使用。 可基于對象的類型、用于創(chuàng)建所述對象的過程等手動地指派或可自動地指派容限 信息。 可使用所述容限信息計算其中對于定位裝置PD的特定位置V來說發(fā)射器SA1 、SA2 可或可不被掩蔽的容限區(qū)域。雖然所述容限區(qū)域未必完全地被阻擋，但將其視為被阻擋以 確保不存在任何多路徑問題。 此容限區(qū)域可由角度M界定。當計算此容限區(qū)域時，需要考慮位置V與建筑物SA3 之間的距離d。 此顯示于圖9a中，其顯示了位置V、建筑物BU3、建筑物BU3的高度的尺寸誤差Eh 及角度M，對于所述角度M不確定定位裝置PD與發(fā)射器SA1、SA2之間的直接視線是否為可 能的。 因此，所述容限信息轉(zhuǎn)換為界定容限區(qū)域的角度M，對于特定位置V所述容限區(qū)域 內(nèi)的發(fā)射器SA1、 SA2可或可不被掩蔽。此容限區(qū)域MA可以天空標繪圖表示，如圖9b中所 示灰色陰影。字母N、 E、 S、 W分別指代北、東、南及西。 為簡化計算過程，可通過僅使用最高掩蔽高程(圖9中的Amax)作為所有方向的 相關(guān)值來簡化天空標繪。 在并不準確地知曉道路或地形的確切高度或所述高度在短距離內(nèi)變化(粗糙地 形)的情況下，還可給所述道路或地形指派容限信息。 可將上述容限信息或其的其它可能簡化的表示(天空標繪)存儲于數(shù)字地圖數(shù)據(jù) 庫DMD或3D數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫3DMD中。 因此，根據(jù)實施例，提供一種其中使用容限信息計算有可能從哪些發(fā)射器SA1、SA2
直接接收信號的方法。使用所述容限信息確保在多路徑信息與連接定位裝置PD和發(fā)射器
的視線之間提供間隙。 因此，提供一種方法，其包括 從多個發(fā)射器接收信號，所述發(fā)射器是絕對定位系統(tǒng)的一部分，
確定每一發(fā)射器的發(fā)射器位置， 基于先前所確定的位置、相應(yīng)發(fā)射器位置、容限信息及多路徑信息計算有可能從 哪些發(fā)射器直接接收信號，及
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確定位置。 根據(jù)進一步實施例，提供一種定位，其中使用容限信息計算有可能從哪些發(fā)射器 SA1、 SA2直接接收信號。使用所述容限信息確保在多路徑信息與連接定位裝置PD和發(fā)射 器的視線之間提供間隙。 此外，提供一種數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫，其包括與一個或多個地理位置及若干對象相關(guān) 的信息，其中所述數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫進一步包括容限信息，所述容限信息可用于確保在所述 多路徑信息與連接所述定位裝置PD和發(fā)射器的視線之間提供間隙。 總之，容限信息可用于確定多路徑信息(例如建筑物)與連接定位裝置PD和發(fā)射 器的視線之間的容限(或間隙)。在特定發(fā)射器的視線處于所述容限中的情況下，當確定位 置時不使用所述特定發(fā)射器以減少可能的多路徑問題。
講一歩論沭 上述實施例提供一種用以通過使用(三維)數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫、二維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)
庫中所存儲的或在運行中確定的多路徑信息(描述開放天空地平面)除去不良衛(wèi)星信號來
改進基于衛(wèi)星的定位的方式。所述多路徑信息是可用于確定天空的哪一部分被例如建筑物
的對象阻擋及天空的哪一部分是可見的信息。所述多路徑信息可存儲于三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)
庫3DMD或數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫DMD中，或者可使用適當傳感器在運行中來確定。 通過天線的近似位置的知識(例如從先前定位確定導(dǎo)出)、多路徑信息及關(guān)于空
間中衛(wèi)星SA1、 SA2的位置的信息，可通過計算衛(wèi)星高程及方向角確定信號是否為直接接收
的。所述多路徑信息允許在計算位置中明智地除去無線電信號。此外，可決定給來自未被
直接接收的衛(wèi)星的位置信息施加加權(quán)因數(shù)，以便減少其對所確定的位置的影響或者決定從
第一模式切換到第二模式。 在存在許多衛(wèi)星SA1、SA2的情形下此處所描述的實施例將尤其有用。今后將有大
量的導(dǎo)航衛(wèi)星(歐洲伽俐略系統(tǒng)、復(fù)興俄羅斯GLONASS、日本QSSZ、中國BNS)。如此處所描
述，選擇從其接收直接信號的衛(wèi)星將有益于定位且明確地說有益于3D定位。 在上述實施例中，描述了定位裝置PD可從第一模式切換到第二模式。當然，還可
界定多于兩種模式，每一模式具有一組不同的絕對定位裝置及相對定位裝置的加權(quán)因數(shù)。
此外，所述加權(quán)因數(shù)可為現(xiàn)場確定的變量。 應(yīng)理解，此處描述的實施例可提供為計算機程序，所述計算機程序在加載在計算 機布置上時經(jīng)布置以執(zhí)行上述實施例中的任一者。此計算機程序可由若干指令形成，所述 指令可由處理器PU讀取并執(zhí)行以實施上文實施例中的至少一者。所述計算機可提供于數(shù) 據(jù)載體上，例如計算機可讀媒體，例如軟盤、存儲器卡、CD、 DVD等。 本文中，使用術(shù)語多路徑信息指代可用于計算有可能或不可能從哪些發(fā)射器直接 接收信號的所有種類的信息。所述多路徑信息可以是可從其推斷出此的三維信息(間接信 息)或還可以是在運行中獲得的直接信息或者可以是數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫中所存儲的角度信 息等。因此，可用于計算有可能從哪些發(fā)射器直接接收信號的所有種類的信息均稱為多路 徑信息。 將理解，上文實施例還可結(jié)合載波相位測量技術(shù)使用來確定位置。通過知曉哪些 發(fā)射器可遭受多路徑問題，可預(yù)期循環(huán)滑動的問題。 出于教示本發(fā)明的目的，描述了本發(fā)明方法及裝置的優(yōu)選實施例。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了，可構(gòu)想本發(fā)明的其它替代和等效實施例并將其付諸實踐而并不背離本發(fā)明 的真實精神，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
一種用于確定位置的方法，所述方法包括從多個發(fā)射器(SA1、SA2)接收信號，所述發(fā)射器是絕對定位系統(tǒng)的一部分，確定每一發(fā)射器(SA1、SA2)的發(fā)射器位置，基于先前所確定的位置、相應(yīng)發(fā)射器位置及多路徑信息計算有可能從哪些發(fā)射器(SA1、SA2)直接接收信號，及確定位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于所述信號所包括的信息或通過從存儲器檢索 發(fā)射器位置確定所述發(fā)射器位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1到2中任一權(quán)利要求所述的方法，其中將所述多路徑信息存儲于數(shù) 字地圖數(shù)據(jù)庫(DMD、3DMD)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫是三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫 (3DMD)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述三維地圖數(shù)據(jù)庫(3匿D)包括呈例如建筑物、 樹木、巖石、山脈等三維對象形式的多路徑信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中通過以下各項中的一者提供多路徑信息 對象的高度信息及所述對象相對于道路的距離， 某一位置或道路的仰角a '，某一位置的仰角a '與方向角|3 '的組合， 類似樹木覆蓋的環(huán)境因素，一組仰角a'及方向角P'或沿著所述道路的建筑物的高度以及立面相對于所述道路 的位置。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中使用傳感器在運行中確定所述 多路徑信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述傳感器可以是相機、魚眼相機、激光掃描儀中的一者。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述先前位置是預(yù)測位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的方法，其中從另一定位源獲得所述先前 位置。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述方法進一步包括 基于從有可能直接接收的發(fā)射器所接收的所述信號計算所述位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中以下動作基于先前所確定的位置、所述相應(yīng)發(fā)射器位置及多路徑信息計算有可能從哪些發(fā)射器 (SA1、SA2)直接接收信號，及基于從有可能直接接收的發(fā)射器所接收的所述信號計算所述位置， 在反復(fù)過程中被重復(fù)地執(zhí)行以確定位置。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中可以如下模式確定所述位置 第一模式，其中使用所述絕對定位系統(tǒng)且可能地使用相對定位系統(tǒng)來確定所述位置，及第二模式，其中使用所述相對定位系統(tǒng)且可能地使用所述絕對定位系統(tǒng)來確定所述位置，且在所述第一模式中所述絕對定位系統(tǒng)比在所述第二模式中被更重地加權(quán)，所述方法進 一步包括確定從其直接接收信號是可能的發(fā)射器(SA1、SA2)的數(shù)目，及在發(fā)射器(SA1、 SA2)的所述數(shù)目低于預(yù)定閾值的情況下，從第一模式切換到所述第二 模式。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述方法進一步包括在發(fā)射器(SA1、SA2)的所 述數(shù)目高于預(yù)定閾值的情況下，從所述第二模式切換到所述第一模式。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中通過使用加權(quán)因數(shù)對絕對定 位系統(tǒng)與相對定位系統(tǒng)進行加權(quán)組合來確定所述位置，所述方法進一步包括確定從其直接接收信號是可能的發(fā)射器(SA1、SA2)的所述數(shù)目，及 基于從其直接接收信號是可能的發(fā)射器(SA1、SA2)的所述數(shù)目調(diào)整所述加權(quán)因數(shù)。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中計算有可能從哪些發(fā)射器 (SA1、SA2)直接接收信號包括使用所述多路徑信息來確定每一相應(yīng)發(fā)射器(SA1、SA2)相對 于所述先前所確定的位置的仰角(a)及方向(e)。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中計算有可能從哪些發(fā)射器 (SA1、SA2)直接接收信號進一步包括計算連接所述定位裝置(PD)和相應(yīng)發(fā)射器(SA1、S2) 的線是否與所述多路徑信息所包括的障礙物相交。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述多個發(fā)射器(SA1、SA2) 是作為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的一部分的衛(wèi)星。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中使用容限信息來計算有可能 從哪些發(fā)射器(SA1、SA2)直接接收信號。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中使用容限信息確保在所述多路徑信息與連接所 述定位裝置PD和所述發(fā)射器(SA1、SA2)的視線之間提供間隙。
21. —種定位裝置(PD)，其包括接收裝置(AN)，其用以從多個發(fā)射器(SA1、 SA2)接收信號，所述發(fā)射器是絕對定位系 統(tǒng)的一部分，所述定位裝置(PD)經(jīng)布置以確定每一發(fā)射器(SA1、 SA2)的發(fā)射器位置并基于先前所 確定的位置、相應(yīng)發(fā)射器位置及多路徑信息計算有可能從哪些發(fā)射器(SA1、 SA2)直接接收 信號，且所述定位裝置進一步經(jīng)布置以確定位置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的定位裝置，其中所述發(fā)射器位置是基于所述信號所包括的 信息或通過從所述定位裝置可接入的存儲器檢索發(fā)射器位置確定的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21到22中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中所述多路徑信息存儲 于數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(DMD、3DMD)中。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的定位裝置，其中所述數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫是三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù) 庫(3DMD)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的定位裝置，其中所述三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(3匿D)包括呈例 如建筑物、樹木、巖石、山脈等三維對象形式的多路徑信息。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的定位裝置，其中多路徑信息通過以下各項中的一者提供對象的高度信息及所述對象相對于道路的距離， 某一位置或道路的仰角a '， 某一位置的仰角a '與方向角|3 '的組合， 類似樹木覆蓋的環(huán)境因素。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21到26中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中所述多路徑信息是使 用傳感器在運行中確定的。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的定位裝置，其中所述傳感器可以是相機、魚眼相機、激光掃 描儀中的一者。
29. 根據(jù)權(quán)利要求21到28中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中所述先前位置是預(yù)測 位置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求21到28中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中所述先前位置是從另 一定位源獲得的。
31. 根據(jù)權(quán)利要求21到30中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中所述定位裝置經(jīng)布置 以基于從有可能直接接收的發(fā)射器所接收的所述信號計算所述位置。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的定位裝置，其中定位裝置經(jīng)布置以重復(fù)地執(zhí)行反復(fù)過程， 所述反復(fù)過程包括基于先前所確定的位置、所述相應(yīng)發(fā)射器位置及多路徑信息計算有可能從哪些發(fā)射器 (SA1、SA2)直接接收信號，及基于從有可能直接接收的發(fā)射器所接收的所述信號計算所述位置。
33. 根據(jù)權(quán)利要求21到32中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中所述位置可以如下模 式確定第一模式，其中使用所述絕對定位系統(tǒng)且可能地使用相對定位系統(tǒng)來確定所述位置，及第二模式，其中使用所述相對定位系統(tǒng)且可能地使用所述絕對定位系統(tǒng)來確定所述位 置，且在所述第一模式中所述絕對定位系統(tǒng)比在所述第二模式中被更重地加權(quán)，方法進一步包括確定從其直接接收信號是可能的發(fā)射器(SA1、SA2)的數(shù)目，及在發(fā)射器(SA1、 SA2)的所述數(shù)目低于預(yù)定閾值的情況下，從第一模式切換到所述第二 模式。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的定位裝置，其中所述定位裝置經(jīng)布置以在發(fā)射器(SA1、 SA2)的所述數(shù)目高于預(yù)定閾值的情況下從所述第二模式切換到所述第一模式。
35. 根據(jù)權(quán)利要求21到34中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中所述位置是通過使用 加權(quán)因數(shù)對絕對定位系統(tǒng)與相對定位系統(tǒng)進行加權(quán)組合確定的，方法進一步包括確定從其直接接收信號是可能的發(fā)射器(SA1、SA2)的所述數(shù)目，及 基于從其直接接收信號是可能的發(fā)射器(SA1、SA2)的所述數(shù)目調(diào)整所述加權(quán)因數(shù)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求21到35中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中計算有可能從哪些發(fā) 射器(SA1、SA2)直接接收信號包括使用所述多路徑信息來確定每一相應(yīng)發(fā)射器(SA1、SA2) 相對于所述先前所確定的位置的仰角(a)及方向(e)。
37. 根據(jù)權(quán)利要求21到36中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中計算有可能從哪些發(fā) 射器(SA1、SA2)直接接收信號進一步包括計算連接所述定位裝置(PD)和相應(yīng)發(fā)射器(SA1、 S2)的線是否與所述多路徑信息所包括的障礙物相交。
38. 根據(jù)權(quán)利要求21到37中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中所述多個發(fā)射器 (SA1、SA2)是作為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的一部分的衛(wèi)星。
39. 根據(jù)權(quán)利要求21到38中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中容限是針對所述多路 徑信息使用以確保在所述多路徑信息與連接所述定位裝置PD和所述發(fā)射器(SA1、SA2)的 視線之間提供間隙。
40. 根據(jù)權(quán)利要求21到39中任一權(quán)利要求所述的定位裝置，其中容限信息用于計算有 可能從哪些發(fā)射器(SA1、SA2)直接接收信號。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的定位裝置，其中容限信息用于確保在所述多路徑信息與連 接所述定位裝置PD和所述發(fā)射器(SA1、SA2)的所述視線之間提供間隙。
42. —種計算機程序，當所述計算機程序被加載到計算機布置上時其經(jīng)布置以執(zhí)行根 據(jù)權(quán)利要求1到20所述的方法中的任一方法。
43. —種數(shù)據(jù)載體，其包括根據(jù)權(quán)利要求42所述的計算機程序。
44. 一種數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫，其包括多路徑信息。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫，其中所述多路徑信息是以下各項中的至 少一者對象的高度信息及所述對象相對于道路的距離， 某一位置或道路的仰角a ， 某一位置的仰角a與方向角|3的組合， 類似樹木覆蓋的環(huán)境因素。
46. 根據(jù)權(quán)利要求44到45中任一權(quán)利要求所述的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫，其包括與一個或多 個地理位置及若干對象相關(guān)的信息，其中所述數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫進一步包括容限信息，所述 容限信息可用于確保在所述多路徑信息與連接所述定位裝置PD和所述發(fā)射器(SA1、 SA2) 的視線之間提供間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種定位裝置(PD)，其包括用以從多個發(fā)射器(SA1、SA2)接收信號的接收裝置(AN)，所述發(fā)射器是絕對定位系統(tǒng)的一部分。所述定位裝置進一步經(jīng)布置以確定每一發(fā)射器(SA1、SA2)的發(fā)射器位置并基于先前所確定的位置、相應(yīng)發(fā)射器位置及多路徑信息計算有可能從哪些發(fā)射器(SA1、SA2)直接接收信號。所述定位裝置進一步經(jīng)布置以確定位置。
文檔編號G01S19/35GK101772710SQ200880101192
公開日2010年7月7日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者斯蒂芬·齊奧貝爾 申請人:電子地圖有限公司