本公開(kāi)涉及導(dǎo)航系統(tǒng)和方法，且更具體地涉及用于陸地車(chē)輛的高精度導(dǎo)航的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

本文中所提供的背景技術(shù)描述旨在大體介紹本公開(kāi)的背景。目前署名的發(fā)明人在該背景技術(shù)部分中描述的所做的工作以及本說(shuō)明書(shū)在提交時(shí)不以其他方式算作現(xiàn)有技術(shù)的方面既沒(méi)有明確地也沒(méi)有隱含地被承認(rèn)為本公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)。

在諸如農(nóng)業(yè)和采礦業(yè)的一些行業(yè)中，可能期望的是為陸地車(chē)輛提供精確的導(dǎo)航引導(dǎo)。僅例如，拖拉機(jī)或其他農(nóng)用車(chē)輛可能在田地里進(jìn)行翻耕、犁地、播種、收獲或另外的工作。為了以最有效的方式來(lái)提供對(duì)田地的完全覆蓋，車(chē)輛可以使用沿著期望路徑引導(dǎo)車(chē)輛的導(dǎo)航系統(tǒng)。在又一示例中，采礦車(chē)輛可能期望沿著期望路徑穿過(guò)采礦位置以及/或者往返于采礦位置，可以使用導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)這樣做。這樣的導(dǎo)航系統(tǒng)可以使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(“gnss”)或類(lèi)似系統(tǒng)來(lái)幫助定位和引導(dǎo)服務(wù)。gnss是向接收器或接收器組提供地理空間定位的衛(wèi)星系統(tǒng)。

目前用于陸地車(chē)輛(拖拉機(jī)、采礦車(chē)輛等)的導(dǎo)航系統(tǒng)和方法可能會(huì)受到一些限制，影響導(dǎo)航的精度或其他性能，仍然需要改進(jìn)用于陸地車(chē)輛的導(dǎo)航系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開(kāi)的各個(gè)方面，公開(kāi)了一種用于沿著期望路徑引導(dǎo)陸地車(chē)輛的方法。該方法可以包括：從安裝在陸地車(chē)輛上的第一個(gè)位置處的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)天線接收位置信號(hào)。位置信號(hào)可以指示由gnss指示的gnss天線的空間位置。該方法進(jìn)一步可以包括：從陀螺儀傳感器接收陀螺儀信號(hào)，其中，陀螺儀信號(hào)指示：(i)陸地車(chē)輛的俯仰和橫滾中的至少一個(gè)；以及(ii)基于陀螺儀的航向。另外，該方法可以包括：基于位置信號(hào)、陀螺儀信號(hào)以及第一個(gè)位置與不同于第一個(gè)位置的第二個(gè)位置之間的位置關(guān)系來(lái)確定在第二個(gè)位置處的陸地車(chē)輛的興趣點(diǎn)的位置。陸地車(chē)輛的興趣點(diǎn)的位置可以關(guān)于陸地車(chē)輛所位于的表面來(lái)被確定，并且可以針對(duì)陸地車(chē)輛的俯仰和橫滾中的至少一個(gè)來(lái)被校正。該方法進(jìn)一步可以包括：基于所確定的興趣點(diǎn)的位置和至少一個(gè)先前確定的興趣點(diǎn)的位置來(lái)確定陸地車(chē)輛的興趣點(diǎn)的基于位置的航向，以及基于基于陀螺儀的航向和基于位置的航向的組合來(lái)確定經(jīng)校準(zhǔn)的航向。方法還可以包括：基于興趣點(diǎn)的位置、經(jīng)校準(zhǔn)的航向和期望路徑來(lái)輸出控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)可以被配置成用于幫助引導(dǎo)陸地車(chē)輛，使得興趣點(diǎn)的位置在期望路徑上。

根據(jù)本公開(kāi)的另外的方面，公開(kāi)了一種用于陸地車(chē)輛的導(dǎo)航系統(tǒng)。該導(dǎo)航系統(tǒng)可以包括：一個(gè)或多個(gè)處理器；以及其上存儲(chǔ)有多個(gè)指令的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該多個(gè)指令在由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使得一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行各種操作。這些操作可以包括：從安裝在陸地車(chē)輛上的第一個(gè)位置處的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)天線接收位置信號(hào)。位置信號(hào)可以指示由gnss指示的gnss天線的空間位置。操作進(jìn)一步可以包括：從陀螺儀傳感器接收陀螺儀信號(hào)，其中，陀螺儀信號(hào)指示：(i)陸地車(chē)輛的俯仰和橫滾中的至少一個(gè)；以及(ii)基于陀螺儀的航向。另外，操作可以包括：基于位置信號(hào)、陀螺儀信號(hào)以及第一個(gè)位置與不同于第一個(gè)位置的第二個(gè)位置之間的位置關(guān)系來(lái)確定在第二個(gè)位置處的陸地車(chē)輛的興趣點(diǎn)的位置。陸地車(chē)輛的興趣點(diǎn)的位置可以關(guān)于陸地車(chē)輛所位于的表面來(lái)被確定，并且可以針對(duì)陸地車(chē)輛的俯仰和橫滾中的至少一個(gè)來(lái)被校正。操作進(jìn)一步可以包括：基于所確定的興趣點(diǎn)的位置和至少一個(gè)先前確定的興趣點(diǎn)的位置來(lái)確定陸地車(chē)輛的興趣點(diǎn)的基于位置的航向，以及基于基于陀螺儀的航向和基于位置的航向的組合來(lái)確定經(jīng)校準(zhǔn)的航向。操作還可以包括：基于興趣點(diǎn)的位置、經(jīng)校準(zhǔn)的航向和期望路徑來(lái)輸出控制信號(hào)。控制信號(hào)可以被配置成用于幫助引導(dǎo)陸地車(chē)輛，使得興趣點(diǎn)的位置在期望路徑上。

本公開(kāi)的進(jìn)一步的適用領(lǐng)域根據(jù)下文提供的詳細(xì)描述將變得明顯。應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)描述和具體示例僅意在進(jìn)行說(shuō)明，而非意在限制本公開(kāi)的范圍。

附圖說(shuō)明

根據(jù)詳細(xì)描述和附圖將更全面地理解本公開(kāi)，在附圖中：

圖1a是示例性陸地車(chē)輛的俯視示意圖，其包括根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施方式的示例導(dǎo)航系統(tǒng)；

圖1b是圖1a的示例性陸地車(chē)輛的俯視示意圖，示出了陸地車(chē)輛上的興趣點(diǎn)的期望路徑與陸地車(chē)輛的實(shí)際路徑之間的差異；

圖2是圖1a的示例性陸地車(chē)輛的后視示意圖，示出了陸地車(chē)輛所位于的表面。

圖3是圖1a的示例性陸地車(chē)輛和導(dǎo)航系統(tǒng)的功能框圖；以及

圖4是根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)現(xiàn)方式的用于沿著期望路徑引導(dǎo)陸地車(chē)輛的示例性方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

如上文所簡(jiǎn)述的，陸地車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)和方法仍然有改進(jìn)的需要。僅例如，在一些情況下陸地車(chē)輛可能包括自推進(jìn)部分(例如，拖拉機(jī))和非自動(dòng)推進(jìn)部分(例如，受牽引的工具)。在這樣的情況下，操作員可能期望沿著期望路徑來(lái)引導(dǎo)非自動(dòng)推進(jìn)部分(或者，非自動(dòng)推進(jìn)部分的特定位置)。典型的導(dǎo)航系統(tǒng)將使用由位于自推進(jìn)部分上的gnss接收器確定的位置來(lái)在期望路徑上引導(dǎo)車(chē)輛。在接收器位置不同于操作員的興趣位置(例如，接收器被定位成離開(kāi)受牽引的工具)的情況下，導(dǎo)航系統(tǒng)可能缺乏期望的精度并且車(chē)輛的實(shí)際行進(jìn)路徑可能不同于期望路徑。

在又一示例中，陸地車(chē)輛的期望路徑可能跨越不平坦和/或傾斜地形，該不平坦和/或傾斜地形可以引起車(chē)輛(或車(chē)輛上的興趣點(diǎn))實(shí)際位置相比較gnss接收器感測(cè)位置的誤差或偏移。僅例如，包括牽引式播種機(jī)附件的拖拉機(jī)的操作員可能期望在田地里的特定位置處播種，例如成排地播種。田地可能是高低不平和不平坦的，這使得拖拉機(jī)在穿過(guò)田地時(shí)顛跳和搖擺，從而引起車(chē)輛的俯仰和橫滾的變化。接收器的感測(cè)位置可能與牽引式播種機(jī)附件的實(shí)際位置大不相同，部分原因是由于車(chē)輛的俯仰和橫滾的變化。這在接收器位于車(chē)輛的高點(diǎn)(例如，在車(chē)頂上)而受牽引的部件接近地平面或在地平面上的常見(jiàn)情況下尤其如此。因此，利用感測(cè)到的拖拉機(jī)上的接收器的位置會(huì)導(dǎo)致偏離于期望的種植位置，從而導(dǎo)致沿著期望路徑的次優(yōu)引導(dǎo)。

本公開(kāi)針對(duì)的是解決上述一個(gè)或多個(gè)缺陷的陸地車(chē)輛導(dǎo)航的系統(tǒng)和方法。更具體地，本公開(kāi)針對(duì)用于引導(dǎo)陸地車(chē)輛解決感測(cè)到的接收器的位置與車(chē)輛上的興趣點(diǎn)的位置之間存在任何差異的系統(tǒng)和方法，其中，所述差異是由例如俯仰、橫滾以及/或者沿著期望路徑行進(jìn)時(shí)遇到的其他未預(yù)見(jiàn)到的因素而引起。

該系統(tǒng)和方法可以包括：使用感測(cè)的gnss接收器的位置、從附接至車(chē)輛的一個(gè)或多個(gè)陀螺儀傳感器接收到的陀螺儀信號(hào)以及接收器位置和車(chē)輛上的興趣點(diǎn)的位置之間的位置關(guān)系來(lái)確定興趣點(diǎn)的補(bǔ)償位置。進(jìn)一步地，可以使用補(bǔ)償位置以及過(guò)去的補(bǔ)償位置來(lái)確定興趣點(diǎn)的實(shí)際航向?？梢员容^補(bǔ)償位置、航向和期望路徑來(lái)確定用于車(chē)輛的控制信號(hào)。該控制信號(hào)可以向自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和/或車(chē)輛的操作員提供引導(dǎo)控制信號(hào)以幫助沿著期望路徑引導(dǎo)車(chē)輛。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1a和圖1b，示出了陸地車(chē)輛10，包括根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)現(xiàn)方式的導(dǎo)航系統(tǒng)100。如上所述，陸地車(chē)輛10可以采取任何形式，但是被示出為包括正牽引可牽引工具10b的拖拉機(jī)10a的兩部分車(chē)輛。導(dǎo)航系統(tǒng)100可以包括一個(gè)或多個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(“gnss”)天線110和一個(gè)或多個(gè)陀螺儀傳感器120。如下文更充分地描述的，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以幫助沿著期望路徑20引導(dǎo)陸地車(chē)輛10。

進(jìn)一步參照?qǐng)D2，陸地車(chē)輛10可以沿著諸如泥路、田地或其他形式地面的表面200行進(jìn)。表面200可以是不平坦的、起伏的和/或在其他方面不同于理論平面210。在圖2所示的示例中，表面200被示為相對(duì)于理論平面210成角度θ。由于實(shí)際表面200與理論平面210的偏差，感測(cè)位置220(由gnss傳感器110感測(cè))將關(guān)于表面200與陸地車(chē)輛100的實(shí)際位置225相差誤差e。另外或替選地，該誤差可以由當(dāng)陸地車(chē)輛10沿著表面200行進(jìn)時(shí)陸地車(chē)輛10的俯仰和/或橫滾而引起。僅例如，當(dāng)陸地車(chē)輛10正沿著表面200行進(jìn)時(shí)，障礙物(巖石、車(chē)轍等)會(huì)使得車(chē)輛10發(fā)生俯仰和/或橫滾，從而使得gnss天線110感測(cè)到不同于實(shí)際位置225的位置220。這在典型地gnss天線110安裝在陸地車(chē)輛10的最高點(diǎn)處例如在拖拉機(jī)10a的車(chē)頂上的配置中尤其如此。

此外，除了例如由于表面不平整而引起的感測(cè)位置220從實(shí)際位置225的偏離之外，感測(cè)位置220與gnss天線110的位置有關(guān)，而非與陸地車(chē)輛10的實(shí)際興趣點(diǎn)的位置有關(guān)。僅例如，操作員可能意圖沿著期望路徑20(例如，農(nóng)田里的行)引導(dǎo)車(chē)輛10的興趣點(diǎn)15(例如，播種種子的播種機(jī))，在gnss天線110位于第一個(gè)位置處(例如，在拖拉機(jī)10a上)而興趣點(diǎn)15位于不同于第一個(gè)位置的第二個(gè)位置處(例如，在受牽引的工具10b上)的情況下，在期望路徑20與車(chē)輛10的實(shí)際路徑之間可能會(huì)有誤差。在導(dǎo)航系統(tǒng)100使用感測(cè)位置220來(lái)引導(dǎo)陸地車(chē)輛100的情況下，可能興趣點(diǎn)15的位置將不會(huì)沿著期望路徑20行進(jìn)，例如，興趣點(diǎn)15的航向17將偏離于期望路徑20。僅例如，并且參照?qǐng)D1b，為了使興趣點(diǎn)15沿著期望路徑20行進(jìn)，可能的情況是陸地車(chē)輛10(例如，gnss天線110)將需要沿著不同路徑25行進(jìn)并且興趣點(diǎn)15的航向17將不同于陸地車(chē)輛10(例如，gnss天線110)的航向19。

為了提供改進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)和方法，本公開(kāi)描述了：將gnss傳感器110和陀螺儀傳感器120的功能融合到集成導(dǎo)航系統(tǒng)100中，可以使用該集成導(dǎo)航系統(tǒng)100來(lái)確定陸地車(chē)輛10上的興趣點(diǎn)15的位置和/或航向。參照?qǐng)D3，導(dǎo)航系統(tǒng)100的示例可以包括至少一個(gè)gnss天線110、一個(gè)或多個(gè)陀螺儀傳感器120、一個(gè)或多個(gè)處理器130以及存儲(chǔ)器140?？梢詫?dǎo)航系統(tǒng)100和陸地車(chē)輛10結(jié)合使用，例如上文描述的示例。

gnss天線110可以包括單個(gè)gnss接收器，該gnss接收器被配置成從多個(gè)衛(wèi)星300接收信號(hào)306?；谛盘?hào)306，gnss天線110可以輸出指示gnss天線110的空間位置的位置信號(hào)。替選地，在多天線gnss天線系統(tǒng)中g(shù)nss天線110可以包括多個(gè)gnss接收器。在這樣的多天線gnss天線系統(tǒng)中，gnss天線110不僅可以確定空間位置并輸出位置信號(hào)，其還有可能確定航向和/或取向(俯仰、橫滾等)。應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)可以在細(xì)節(jié)上作必要更改的情況下均等地適用于單天線gnss系統(tǒng)或多天線gnss系統(tǒng)。

陀螺儀傳感器120可以安裝在陸地車(chē)輛10上，或者另外被布置成感測(cè)陸地車(chē)輛10的各個(gè)方面。通常，陀螺儀傳感器120可以輸出指示陸地車(chē)輛10的俯仰、橫滾和/或基于陀螺儀的航向(偏航)的陀螺儀信號(hào)。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，陀螺儀傳感器120可以輸出下述陀螺儀信號(hào)，該陀螺儀信號(hào)指示：(i)陸地車(chē)輛10的俯仰和橫滾中的至少一個(gè)；以及(ii)基于陀螺儀的航向。

在一些方面中，陀螺儀傳感器120可以包括俯仰陀螺儀、橫滾陀螺儀、偏航陀螺儀和多個(gè)加速度計(jì)。俯仰陀螺儀可以確定并且輸出指示陸地車(chē)輛10的俯仰的信號(hào)。類(lèi)似地，橫滾陀螺儀可以確定并且輸出指示陸地車(chē)輛10的橫滾的信號(hào)，以及偏航陀螺儀可以確定并且輸出指示陸地車(chē)輛10的偏航的信號(hào)。

針對(duì)俯仰陀螺儀、橫滾陀螺儀和偏航陀螺儀中的每一個(gè)，可以使用一個(gè)或多個(gè)加速度計(jì)來(lái)校準(zhǔn)由陀螺儀輸出的原始信號(hào)。僅例如，可以使用一個(gè)或多個(gè)加速度計(jì)信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)俯仰陀螺儀和橫滾陀螺儀以確定陸地車(chē)輛10的俯仰和橫滾中的每一個(gè)的絕對(duì)值。然而，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，偏航陀螺儀將輸出指示車(chē)輛10的偏航的變化的信號(hào)。在這樣的實(shí)現(xiàn)方式中，不能使用加速度計(jì)來(lái)校準(zhǔn)偏航陀螺儀的輸出以確定陸地車(chē)輛10的偏航的絕對(duì)值，而是能夠校準(zhǔn)偏航陀螺儀的輸出以確定車(chē)輛10的偏航的更精確的變化。如下文進(jìn)一步所述，可以將所述偏航的更精確的變化與先前確定的航向組合。

處理器130可以是任何形式的被編程以執(zhí)行操作的電路。僅例如，處理器130可以被配置成執(zhí)行使得處理器130執(zhí)行本文所述的導(dǎo)航方法的各個(gè)操作的指令。本文使用的術(shù)語(yǔ)“處理器”可以指代單個(gè)處理器和在并行或分布式架構(gòu)中操作的多個(gè)處理器。處理器130也可以被配置成控制導(dǎo)航系統(tǒng)100的操作，包括執(zhí)行/加載操作系統(tǒng)以及訪問(wèn)或操作存儲(chǔ)器140。處理器130也可以被配置成執(zhí)行本公開(kāi)的在下文中更詳細(xì)討論的操作中的至少一部分。

存儲(chǔ)器140可以是被配置成存儲(chǔ)信息的任何合適的存儲(chǔ)介質(zhì)(閃存、硬盤(pán)等)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，存儲(chǔ)器140可以采取具有存儲(chǔ)于其上的指令的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的形式。這些指令在由處理器130執(zhí)行時(shí)，可以使得處理器執(zhí)行本文所述的導(dǎo)航技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)操作。

在一些方面，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以耦接至陸地車(chē)輛10的另外的部件，或者另外地與陸地車(chē)輛10的另外的部件通信。僅例如，以及如圖3所示，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以與自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)320通信，該自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)320可以用于引導(dǎo)陸地車(chē)輛10。在所示示例中，自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)320包括與車(chē)輛10的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)向輪相關(guān)聯(lián)的輪角度傳感器325。替選地或另外地，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以與陸地車(chē)輛10中的顯示器330通信。顯示器330可以例如向陸地車(chē)輛10的駕駛員輸出用戶界面。用戶界面(未示出)可以幫助駕駛員沿著期望路徑引導(dǎo)陸地車(chē)輛10，例如通過(guò)向用戶輸出一系列命令(右拐、左拐、轉(zhuǎn)彎等)。

如上所述，由gnss天線110感測(cè)到的空間位置與陸地車(chē)輛10上的興趣點(diǎn)15的實(shí)際位置之間可能存在差異或誤差。在一些方面，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以補(bǔ)償或校正該差異并且確定興趣點(diǎn)15的實(shí)際位置。僅例如，存儲(chǔ)器140可以存儲(chǔ)gnss天線110的位置(“第一個(gè)位置”)與興趣點(diǎn)15的位置(“第二個(gè)位置”)之間的位置關(guān)系。該位置關(guān)系可以包括與gnss天線110和興趣點(diǎn)15的位置之間的偏移(例如，方向和距離)有關(guān)的信息。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，gnss天線110和興趣點(diǎn)15的位置之間的位置關(guān)系可能不是恒定的，而是在陸地車(chē)輛10移動(dòng)時(shí)可以變化。僅例如，如果興趣點(diǎn)15位于正被牽引的工具(例如，可牽引工具10b)上，則gnss天線110與興趣點(diǎn)15之間的位置關(guān)系在受牽引的工具關(guān)于gnss天線110樞轉(zhuǎn)或移動(dòng)時(shí)(例如，在轉(zhuǎn)彎期間)可能變化。為了解決位置關(guān)系的該變化，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以進(jìn)一步包括與興趣點(diǎn)15相關(guān)聯(lián)的另外的傳感器115。傳感器115可以生成指示gnss天線110與興趣點(diǎn)15之間的位置關(guān)系的偏移信號(hào)。傳感器115的示例包括但不限于位于興趣點(diǎn)15處的另外的gnss傳感器、能夠確定偏移(距離和角度)的跟蹤傳感器(例如，在gnss天線110的位置處的激光雷達(dá)以及在興趣點(diǎn)15處的反射器)、雷達(dá)傳感器和無(wú)線電傳感器。

基于位置關(guān)系以及從gnss天線110輸出的位置信號(hào)和由陀螺儀傳感器120輸出的陀螺儀信號(hào)，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以確定陸地車(chē)輛10上的興趣點(diǎn)15的實(shí)際空間位置。興趣點(diǎn)15的實(shí)際位置可以關(guān)于陸地車(chē)輛10所位于的表面200來(lái)被確定，并且針對(duì)車(chē)輛10的俯仰和/或橫滾來(lái)被校正。以該方式，可以將興趣點(diǎn)15的實(shí)際位置與期望路徑20相比較以幫助引導(dǎo)陸地車(chē)輛10。

如上所述，陀螺儀傳感器120可以輸出指示基于陀螺儀的航向的陀螺儀信號(hào)。通常，與絕對(duì)航向相對(duì)，這樣的基于陀螺儀的航向指示陸地車(chē)輛10的航向的變化。因此，在缺少初始絕對(duì)航向的情況下，指示航向的變化的基于陀螺儀的航向無(wú)助于提供可用的用于引導(dǎo)車(chē)輛10的航向。

此外，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，gnss天線10可以提供指示由gnss天線110感測(cè)的航向的基于gnss的航向。然而，這樣的基于gnss的航向?qū)τ趯?dǎo)航系統(tǒng)110而言可能具有有限的效用，因?yàn)榛趃nss的航向與gnss天線110的航向而非與興趣點(diǎn)15的航向有關(guān)。此外，gnss天線110在基于gnss的航向的確定中對(duì)由于車(chē)輛10的俯仰/橫滾(特別是在低速下和/或在gnss天線110位于經(jīng)歷最大搖擺/搖晃的車(chē)輛10的最高點(diǎn)處(例如在車(chē)頂上)的實(shí)現(xiàn)中)而引起的誤差可能特別敏感。

為了解決以上問(wèn)題，在一些方面，導(dǎo)航系統(tǒng)100還可以確定興趣點(diǎn)15的基于位置的航向?；谖恢玫暮较蚩梢杂蓪?dǎo)航系統(tǒng)100基于所確定的位置和至少一個(gè)先前確定的興趣點(diǎn)15的位置來(lái)確定。在一些方面，導(dǎo)航系統(tǒng)100針對(duì)與興趣點(diǎn)15的當(dāng)前位置和一個(gè)或多個(gè)先前位置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)空間點(diǎn)來(lái)擬合直線或曲線(例如，通過(guò)曲線擬合算法)。然后，可以對(duì)曲線進(jìn)行延伸以預(yù)測(cè)陸地車(chē)輛10的基于位置的航向。

為了獲得陸地車(chē)輛10的更精確的航向，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以進(jìn)一步基于以下二者的組合來(lái)確定經(jīng)校準(zhǔn)的航向：基于陀螺儀的航向和基于位置的航向。僅例如，可以通過(guò)基于陀螺儀的航向(基于陀螺儀的航向提供了對(duì)航向的變化的指示)來(lái)校準(zhǔn)所確定的基于位置的航向(基于位置的航向提供了絕對(duì)航向)以提供陸地車(chē)輛10的潛在更精確的航向。該潛在更精確的航向在本文中將被稱(chēng)為經(jīng)校準(zhǔn)的航向，而且，如下面更充分地討論的，可以由導(dǎo)航系統(tǒng)100使用。

導(dǎo)航系統(tǒng)100可以進(jìn)一步基于興趣點(diǎn)的位置、經(jīng)校準(zhǔn)的航向和期望路徑20來(lái)確定并輸出控制信號(hào)。控制信號(hào)可以被配置成用于幫助沿著期望路徑20引導(dǎo)陸地車(chē)輛10，使得興趣點(diǎn)15的實(shí)際位置在期望路徑20上。以該方式，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以為陸地車(chē)輛10以及潛在特別重要地為興趣點(diǎn)15提供精確引導(dǎo)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以向沿著期望路徑20引導(dǎo)陸地車(chē)輛10的自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)320輸出控制信號(hào)。在一些這樣的實(shí)現(xiàn)方式中，導(dǎo)航系統(tǒng)100還可以從與陸地車(chē)輛10的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)向輪相關(guān)聯(lián)的輪角度傳感器325接收輪角度信號(hào)。輪角度信號(hào)可以指示由輪角度傳感器325感測(cè)的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)向輪的角度。在各個(gè)方面，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以進(jìn)一步地不僅基于興趣點(diǎn)15的位置、經(jīng)校準(zhǔn)的航向和期望路徑而且基于輪角度信號(hào)來(lái)確定控制信號(hào)。

另外，導(dǎo)航系統(tǒng)100還可以基于所接收到的輪角度信號(hào)和經(jīng)校準(zhǔn)的航向來(lái)確定一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)向輪的經(jīng)校準(zhǔn)的角度。在陸地車(chē)輛10沿著期望路徑20行進(jìn)時(shí)，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以基于輪角度信號(hào)來(lái)確定車(chē)輛正在以不能預(yù)期的方式偏離路徑。以該方式，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以確定轉(zhuǎn)向輪的角度的誤差或偏移并且補(bǔ)償(或校準(zhǔn))輪角度信號(hào)。在這樣的實(shí)現(xiàn)方式中，控制信號(hào)可以基于興趣點(diǎn)15的位置、經(jīng)校準(zhǔn)的航向、期望路徑20和經(jīng)校準(zhǔn)的角度(與原始輪角度信號(hào)相對(duì))。

在其他或另外的實(shí)施方式中，控制信號(hào)可以被輸出到陸地車(chē)輛10中的顯示器330以幫助駕駛員(未示出)沿著期望路徑20引導(dǎo)陸地車(chē)輛10。如上所述，顯示器330可以例如向陸地車(chē)輛10的駕駛員輸出用戶界面。用戶界面(未示出)可以幫助駕駛員沿著期望路徑引導(dǎo)陸地車(chē)輛10，例如通過(guò)向用戶輸出一系列命令(右拐、左拐、轉(zhuǎn)彎等)。應(yīng)當(dāng)理解，用戶界面可以采取任何形式來(lái)幫助駕駛員引導(dǎo)陸地車(chē)輛10。

如上所述，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以包括多天線gnss天線系統(tǒng)110，該多天線gnss天線系統(tǒng)110可以確定基于gnss的航向。在這樣的實(shí)現(xiàn)方式中，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以使用基于gnss的航向來(lái)校準(zhǔn)從陀螺儀傳感器120接收到的基于陀螺儀的航向。僅例如，當(dāng)陸地車(chē)輛10被首次初始化并且尚未開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，因?yàn)椴淮嬖谙惹按_定的興趣點(diǎn)15的位置，所以可能不能確定基于位置的航向。然而，如果車(chē)輛10包括多天線gnss天線系統(tǒng)110，則可以確定初始的基于gnss的航向。初始的基于gnss的航向可以用于校準(zhǔn)如上所述僅可以指示車(chē)輛10的航向(偏航)的變化的基于陀螺儀的航向。

在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，可能期望的是進(jìn)一步整合經(jīng)校準(zhǔn)的航向(由導(dǎo)航系統(tǒng)100確定)以校準(zhǔn)、校正或別的方式改進(jìn)陀螺儀傳感器120的性能。僅例如，以及如上所述，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以基于興趣點(diǎn)15的當(dāng)前位置和先前位置來(lái)確定車(chē)輛10的興趣點(diǎn)15的基于位置的航向。進(jìn)一步地，也可以組合或者別的方式使用基于陀螺儀的航向來(lái)校準(zhǔn)基于位置的航向以確定興趣點(diǎn)15的經(jīng)校準(zhǔn)的航向。在這些實(shí)現(xiàn)方式中，經(jīng)校準(zhǔn)的航向然后可以用于校準(zhǔn)基于陀螺儀的航向以獲得經(jīng)校準(zhǔn)的基于陀螺儀的航向。以該方式，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以遞歸地優(yōu)化其對(duì)興趣點(diǎn)15的位置和/或航向的確定。

作為示例，對(duì)車(chē)輛10的興趣點(diǎn)15的位置的確定可以基于位置信號(hào)(來(lái)自gnss天線110)、gnss天線110和興趣點(diǎn)15的位置之間的位置關(guān)系以及經(jīng)校準(zhǔn)的基于陀螺儀的航向(相對(duì)于根據(jù)陀螺儀信號(hào)確定的原始的基于陀螺儀的航向)。應(yīng)當(dāng)理解，在位置關(guān)系可以變化的實(shí)現(xiàn)方式(例如，興趣點(diǎn)15位于受牽引的工具上的那些實(shí)現(xiàn)方式)中，對(duì)興趣點(diǎn)15的位置的確定可以進(jìn)一步基于從如上所述與興趣點(diǎn)15相關(guān)聯(lián)的傳感器115接收到的偏移信號(hào)。該反饋過(guò)程可以提供對(duì)興趣點(diǎn)15的位置和航向的更精確的確定。

在陸地車(chē)輛10沿著期望路徑20行進(jìn)時(shí)車(chē)輛可能開(kāi)始和停止移動(dòng)。當(dāng)車(chē)輛10停止移動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，因?yàn)殛懙剀?chē)輛10在不移動(dòng)的情況下可能無(wú)法在表面200上轉(zhuǎn)動(dòng)，所以車(chē)輛10的實(shí)際航向?qū)⒉粫?huì)變化。然而，由于各種因素(傳感器漂移、由于發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)而引起的振動(dòng)等)，來(lái)自gnss天線110的位置信號(hào)和/或基于gnss的航向以及/或者來(lái)自陀螺儀傳感器120的陀螺儀信號(hào)可能指示錯(cuò)誤的陸地車(chē)輛10的航向。

為了解決這些誤差，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以“鎖定”或者另外地保持先前確定的航向作為當(dāng)前航向，而不管來(lái)自gnss天線110和/或陀螺儀傳感器120的任何信號(hào)。僅例如，當(dāng)陸地車(chē)輛10在停止時(shí)間停止時(shí)，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以存儲(chǔ)在停止時(shí)間處的基于陀螺儀的航向作為所存儲(chǔ)的基于陀螺儀的航向。然后，當(dāng)陸地車(chē)輛10在停止時(shí)間之后的起動(dòng)時(shí)間處再次開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以將基于陀螺儀的航向初始化為所存儲(chǔ)的基于陀螺儀的航向。以該方式，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以補(bǔ)償陀螺儀傳感器120的漂移。在另一示例中，導(dǎo)航系統(tǒng)100還可以或者替選地在車(chē)輛10未移動(dòng)時(shí)(例如，當(dāng)車(chē)輛速度為零時(shí))忽略來(lái)自gnss天線110的位置信號(hào)和/或基于gnss的航向的變化。以該方式，基于位置的航向在車(chē)輛10停止時(shí)將保持不變。這還可以提供進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)：不需要代價(jià)高的(在計(jì)算上或在其他方面)過(guò)濾器來(lái)從位置信號(hào)和基于gnss的航向信號(hào)中移除噪聲(如振動(dòng))。

根據(jù)一些方面，導(dǎo)航系統(tǒng)100還可以基于上述確定的位置來(lái)確定陸地車(chē)輛10的行進(jìn)距離和/或地面速度。僅例如，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以將興趣點(diǎn)15的多個(gè)所確定的位置存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器140中。所確定的位置中的每個(gè)位置可以具有與其關(guān)聯(lián)的時(shí)間戳或者指示在各個(gè)位置之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間的其他信息。導(dǎo)航系統(tǒng)100可以通過(guò)計(jì)算所確定的位置之間的距離來(lái)確定行進(jìn)距離。為了計(jì)算地面速度，例如，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以將行進(jìn)距離除以經(jīng)過(guò)的時(shí)間。應(yīng)當(dāng)理解，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以使用任意時(shí)間段來(lái)計(jì)算車(chē)輛10的精確的地面速度，例如，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以通過(guò)使用兩個(gè)或多個(gè)最近確定的位置來(lái)確定車(chē)輛10的“當(dāng)前”地面速度，以及/或者確定在給定時(shí)間段內(nèi)的“平均”地面速度。

圖4示出了以下流程圖：該流程圖詳細(xì)說(shuō)明了用于沿著期望路徑20引導(dǎo)陸地車(chē)輛10的示例性方法400。將在上文所述的陸地車(chē)輛10和導(dǎo)航系統(tǒng)100的背景下來(lái)描述方法400。在410處，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以從安裝在陸地車(chē)輛10上的第一個(gè)位置處的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)天線110接收位置信號(hào)。如上所述，位置信號(hào)可以指示通過(guò)gnss(例如，經(jīng)由衛(wèi)星300)指示的gnss天線110的空間位置。進(jìn)一步地，在420處，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以從陀螺儀傳感器120接收陀螺儀信號(hào)，該陀螺儀信號(hào)指示：(i)陸地車(chē)輛10的俯仰和橫滾中的至少一個(gè)；以及(ii)基于陀螺儀的航向。

導(dǎo)航系統(tǒng)100還可以存儲(chǔ)(例如存儲(chǔ)器140中)gnss天線110和陸地車(chē)輛10上的興趣點(diǎn)15的位置之間的位置關(guān)系。在430處，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以基于位置信號(hào)、陀螺儀信號(hào)以及第一個(gè)位置與不同于第一個(gè)位置的第二個(gè)位置之間的位置關(guān)系來(lái)確定在第二個(gè)位置處的陸地車(chē)輛10的興趣點(diǎn)15的位置。陸地車(chē)輛10的興趣點(diǎn)15的位置可以關(guān)于陸地車(chē)輛10所位于的表面200來(lái)被確定，并且針對(duì)陸地車(chē)輛10的俯仰和橫滾中的至少一個(gè)來(lái)被校正。

此外，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以基于所確定的興趣點(diǎn)15的位置和至少一個(gè)先前確定的興趣點(diǎn)15的位置來(lái)確定陸地車(chē)輛10的興趣點(diǎn)15的基于位置的航向(在440處)。在450處，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以基于以下二者的組合來(lái)確定經(jīng)校準(zhǔn)的航向：基于陀螺儀的航向和基于位置的航向。在460處，導(dǎo)航系統(tǒng)100可以基于興趣點(diǎn)15的位置、經(jīng)校準(zhǔn)的航向和期望路徑20來(lái)輸出控制信號(hào)。控制信號(hào)可以被配置成用于幫助引導(dǎo)陸地車(chē)輛10，使得興趣點(diǎn)15的位置在期望路徑20上。如上所述，控制信號(hào)可以被輸出到例如陸地車(chē)輛10中的自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)320或顯示器330。方法400可以結(jié)束或返回至410。

提供了示例性實(shí)施方式以使得本公開(kāi)將是充分的并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)范圍。提出了若干具體細(xì)節(jié)，例如特定部件、設(shè)備和方法的示例，以提供對(duì)本公開(kāi)的實(shí)施方式的透徹的理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯然的是：不需要采用具體細(xì)節(jié)；可以以許多不同形式來(lái)實(shí)施示例性實(shí)施方式；以及具體細(xì)節(jié)和示例性實(shí)施方式均不應(yīng)被理解為限制本公開(kāi)的范圍。在一些示例性實(shí)施方式中，未詳細(xì)描述眾所周知的程序、眾所周知的設(shè)備結(jié)構(gòu)和眾所周知的技術(shù)。

本文使用的術(shù)語(yǔ)僅旨在描述特定示例性實(shí)施方式，而非意圖進(jìn)行限制。如本文所使用的，除非上下文清楚指示，否則單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”也許意在也包括復(fù)數(shù)形式。術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的任意組合和所有組合。術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”是包括性的并且因此指定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或它們的組的存在或添加。除非明確確定為執(zhí)行順序，否則本文所述的方法步驟、過(guò)程和操作不應(yīng)被理解為必須要求它們的執(zhí)行按照所討論或示出的特定順序。還要理解，可以采用另外的或替選的步驟。

雖然術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等在本文中可以用于描述各個(gè)元素、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元素、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)可以?xún)H用于將一個(gè)元素、部件、區(qū)域、層或部分與另一區(qū)域、層或部分相區(qū)分。除非上下文清楚的指示，否則諸如“第一”、“第二”等術(shù)語(yǔ)和其他數(shù)值術(shù)語(yǔ)在本文中使用時(shí)并不暗示序列或順序。因此，下文討論的第一元素、部件、區(qū)域、層和部分可以被稱(chēng)為第二元素、部件、區(qū)域、層或部分，而不會(huì)偏離示例性實(shí)施方式的教示。

本文中描述的技術(shù)可以通過(guò)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)程序包括存儲(chǔ)在非暫態(tài)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行的指令。計(jì)算機(jī)程序還可以包括所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。非暫態(tài)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性示例為非易失性存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)裝置和光存儲(chǔ)裝置。

上文描述中的一些部分按照關(guān)于信息的操作的算法和符號(hào)表示來(lái)呈現(xiàn)本文所述的技術(shù)。這些算法式描述和表示是由數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中的技術(shù)人員用來(lái)向領(lǐng)域中其他技術(shù)人員最有效地傳達(dá)他們的工作的實(shí)質(zhì)的手段。這些操作雖然在功能上或邏輯上進(jìn)行了描述，但是應(yīng)被理解為通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，時(shí)常還被證明是方便的是：將操作的這些布置稱(chēng)為模塊或者通過(guò)功能名稱(chēng)來(lái)指稱(chēng)操作的這些布置，而不會(huì)失去一般性。

除非特別聲明，否則根據(jù)上文中討論明顯的是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到貫穿本文描述，使用諸如“處理”或“計(jì)算”或“確定”或“顯示”等的術(shù)語(yǔ)的討論指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類(lèi)似電子計(jì)算設(shè)備的在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器或寄存器或其他這樣的信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示設(shè)備中對(duì)表示為物理(電學(xué))量的數(shù)據(jù)進(jìn)行操縱和變形的動(dòng)作和過(guò)程。

所述技術(shù)的某些方面包括本文以算法的形式描述的過(guò)程步驟和指令。應(yīng)當(dāng)注意，所述過(guò)程步驟和指令可以以軟件、固件或硬件來(lái)實(shí)施，以及當(dāng)以軟件實(shí)施時(shí)可以被下載以駐留在由實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)使用的不同平臺(tái)上并且從不同平臺(tái)進(jìn)行操作。

本公開(kāi)還涉及用于執(zhí)行本文中的操作的裝置。該裝置可以是為了所需目的而專(zhuān)門(mén)構(gòu)造的，或者該裝置可以包括通過(guò)存儲(chǔ)在可由計(jì)算機(jī)訪問(wèn)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序來(lái)選擇性激活或重新配置的通用計(jì)算機(jī)。這樣的計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)例如但不限于：任何類(lèi)型的盤(pán)，包括軟盤(pán)、光盤(pán)、cd-rom、磁光盤(pán)；只讀存儲(chǔ)器(rom)；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)；eprom；eeprom；磁卡或光卡；專(zhuān)用集成電路(asic)；現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(fpga)；或者適合于存儲(chǔ)電子指令并且每一者均耦接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線的任何類(lèi)型的媒介。此外，本說(shuō)明書(shū)中所提及的計(jì)算機(jī)可以包括單個(gè)處理器或者可以是采用用于增加計(jì)算能力的多處理器設(shè)計(jì)的架構(gòu)。

本文所呈現(xiàn)的算法和操作并不內(nèi)在地涉及任何特定計(jì)算機(jī)或其他裝置。也可以將各種通用系統(tǒng)與根據(jù)本文的教示的程序結(jié)合使用，或者構(gòu)造用于執(zhí)行所需方法步驟的更加專(zhuān)業(yè)的裝置可以證明是方便的。各種這些系統(tǒng)所需的結(jié)構(gòu)以及等價(jià)變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是明顯的。另外，本公開(kāi)并非參考任何特定編程語(yǔ)言來(lái)描述的。要理解，可以使用各種編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)本文所述的本公開(kāi)的教示，并且任何對(duì)特定語(yǔ)言的提及均被提供用來(lái)公開(kāi)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)和最佳模式。

本公開(kāi)很適合于在許多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的各種各樣的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在該領(lǐng)域中，大型網(wǎng)絡(luò)的配置和管理包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)例如因特網(wǎng)通信地耦接至不同的計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)設(shè)備和計(jì)算機(jī)。

出于說(shuō)明和描述的目的而已經(jīng)提供了對(duì)實(shí)施方式的前面的描述。該描述并非意在為窮盡的或限制本公開(kāi)。特定實(shí)施方式的特有的元素和特征通常并不限于該特定實(shí)施方式，而是在適用的情況下，即使未具體示出或描述，也是可互換的并且可以用于選擇的實(shí)施方式中。特定實(shí)施方式的特有的元素和特征還可以在許多方面變化。這樣的變型不應(yīng)為視為偏離本公開(kāi)，而且所有這樣的修改意在包括在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。