Патент на изобретение №2311690
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА В НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ
(57) Реферат:
Группа изобретений относится к области регулирования движения транспортных средств. Способ определения местоположения движущегося объекта в навигационной системе включает операции: (а) получение данных GPS о местоположении от движущегося объекта; (b) определение зоны отсутствия приема сигналов GPS с использованием полученных данных GPS о местоположении; (с) вычисление дистанции прямолинейного перемещения движущегося объекта относительно последних данных GPS о местоположении в зонах приема сигналов, когда движущийся объект находится в зоне отсутствия приема сигналов GPS; (d) вычисление данных виртуального местоположения с использованием вычисленной дистанции прямолинейного перемещения движущегося объекта; и (е) вычисление на цифровой карте расчетного местоположения, ближайшего по своим данным к виртуальному положению, и осуществление согласования с картой для навигационного обеспечения. Группа изобретений позволяет точно определить местоположение объекта в зоне отсутствия приема сигналов GPS при осуществлении навигационного обеспечения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.1 для Р1) Широта = широта Р1+10 м·sin( где [0046] Следует отметить, что уравнение 2 аналогично уравнению 1. [0047] Если вычисляют данные о местоположении для произвольно определенного местоположения, то второе местоположение Р2 на цифровой карте, то есть кратчайшее расстояние Min D (мин. D) от местоположения, упомянутого первым, является согласованным с картой местоположением, и уже согласованное с картой местоположение Р2 определяют как местоположение, к которому движущийся объект перемещался за расчетную единицу времени. [0048] Принимая согласованное с картой второе местоположение Р2 в качестве исходного, определяют третье местоположение, используя координаты второго местоположения, дистанцию прямолинейного перемещения, пройденную за расчетное время, и угол наклона хорды второго местоположения относительно направления точно на север. Эту операцию осуществляют шаг за шагом в соответствии с кодом ГФСТ, передаваемым от спутника GPS до тех пор, пока движущийся объект не распознает зону С надежного приема данных о местоположении со спутников GPS. [0049] <Второй пример осуществления изобретения> [0050] Фиг.4-6 иллюстрируют второй пример осуществления настоящего изобретения. [0051] Как показано на фиг.4, движущийся объект в основном получает данные GPS о местоположении от множества спутников GPS (S200) и определяет, находится ли движущийся объект в зоне приема сигналов или в зоне отсутствия приема сигналов с использованием полученных данных GPS о местоположении (S202). [0052] В данном примере осуществления изобретения реализован способ движения с целью установления нахождения движущегося объекта в зоне приема сигналов или в зоне отсутствия приема сигналов путем использования данных GPS о местоположении, полученных от GPS. Например, код ГФСТ (горизонтального фактора снижения точности) вычисляют с помощью расчетного алгоритма в формате NMEA-0283. Если ГФСТ меньше заданной величины, считают, что движущийся объект находится в зоне приема сигналов. Если ГФСТ больше или равно заданной величине, считают, что движущийся объект находится в зоне отсутствия приема сигналов. [0053] Если движущийся объект находится в зоне приема сигналов GPS о местоположении, местоположение движущегося объекта фиксируют на улице, показанной на цифровой карте, с использованием данных о местоположении, полученных от GPS и методом счисления пути, и осуществляют навигационное обеспечение (S204). Если пользователь вводит сообщение об окончании работы, навигационное обеспечение прекращается (S206). [0054] С другой стороны, если движущийся объект находится в зоне отсутствия приема сигналов GPS о местоположении, как это было определено на шаге S202, то получают последние согласованные с картой значения данных GPS о местоположении (S208). Здесь последними согласованными с картой величинами являются координаты (долгота, широта), соответствующие данным GPS о местоположении, и взятый относительно направления точно на север угол наклона соответствующей согласованной с картой хорды, по которому можно установить направление движения движущегося объекта. [0055] Последнее согласованное с картой местоположение для данных GPS о местоположении в зоне приема сигналов принимают в качестве исходного для определения местоположения движущегося объекта в зоне отсутствия приема сигналов (S210). [0056] Затем измеряют скорость движущегося объекта и определяют, равна ли текущая скорость движущегося объекта нулю (S214). Если согласно результату определения скорость движущегося объекта равна нулю, считают, что движущийся объект остановился, и процесс завершают. Однако, если скорость движущегося объекта не равна нулю, то вычисляют дистанцию прямолинейного перемещения в течение заданной расчетной единицы времени (S216). Находят и, соответственно, определяют интерполированную точку и хорду на вычисленной дистанции прямолинейного перемещения и находят остаток длины хорды (S218). [0057] В частности, как показано на фиг.5, если движущийся объект М перемещается через зону приема сигналов А, зону отсутствия приема сигналов В и зону приема сигналов С в направлении движения движущегося объекта, вычисляют длину (d1+d2=Ld1) хорды L1 между произвольными интерполированными точками Ра и Pb, расположенными в направлении движения движущегося объекта (Pm->Pm [0058] Определяют, находится ли движущийся объект Pm’, перемещающийся в зоне В, на хорде L1 (S220). Иначе говоря, остаток длины d2 хорды сравнивают с дистанцией прямолинейного перемещения d2+d3 движущегося объекта. Если остаток длины d2 хорды больше или равен дистанции прямолинейного перемещения d2+d3 движущегося объекта, считают, что движущийся объект М находится на соответствующей хорде L1. Если остаток длины d2 хорды меньше дистанции прямолинейного перемещения d2+d3 движущегося объекта, считают, что движущийся объект М находится не на соответствующей хорде L1, а на другой хорде, то есть L2, или используют другие интерполированные точки, Pb и Рс, чтобы можно было четко определить, находится ли движущийся объект на следующей хорде L2. [0059] Если движущийся объект не находится на хорде, величину, получаемую вычитанием остатка длины d2 хорды из дистанции прямолинейного перемещения (=d2+d3), принимают в качестве остатка дистанции прямолинейного перемещения (=d3) движущегося объекта (S222). Иначе говоря, вычисляют дистанцию прямолинейного перемещения (= дистанция прямолинейного перемещения – остаток длины хорды) и осуществляют переход к шагу S218. Определяют интерполированные точки Pb и Рс в вычисленном остатке дистанции прямолинейного перемещения d3 и другую хорду L2 и находят расстояние до интерполированных точек Pb и Рс (S218). Расстояние до следующей интерполированной точки соответствует длине (Ld2) хорды, соединяющей интерполированные точки Pb и Рс, которые не являются исходными точками. [0060] Определяют, находится ли движущийся объект на следующей хорде L2 (S220). Другими словами, остаток дистанции прямолинейного перемещения (d3) движущегося объекта сравнивают с длиной (Ld2) новой хорды. Если длина (Ld2) следующей хорды больше или равна остатку дистанции прямолинейного перемещения (d3) движущегося объекта, считают, что движущийся объект находится на соответствующей хорде. Однако, если движущийся объект не находится на соответствующей хорде, то вновь определяют, находится ли движущийся объект на другой хорде в остатке дистанции прямолинейного перемещения движущегося объекта, т.е. полученном путем вычитания остатка длины соответствующей хорды, как описано выше. [0061] Если установлено, что движущийся объект находится на определяемой хорде L2, то находят данные о местоположении (координаты) интерполированных точек Pb и Рс, принадлежащих соответствующей хорде Ld2, и вычисляют координаты найденных интерполированных точек и угла наклона определяемой хорды (S216). [0062] Находят две интерполированные точки Pb и Рс, принадлежащие хорде L2, на которой определяют местоположение движущегося объекта, например, предыдущую интерполированную точку Pb, лежащую на переднем конце хорды в направлении движения движущегося объекта, и последующую интерполированную точку Рс, лежащую на заднем конце хорды в направлении передвижения движущегося объекта. Вычисляют соответствующие данные о местоположении (долготу, широту) по уравнению 3 с использованием соответствующих координат положения предыдущей и последующей интерполированных точек, угол наклона хорды и скорость движущегося объекта. [0063] [Уравнение 3] Долгота = долгота предыдущей интерполированной точки + скорость движущегося объекта · sin (угол наклона хорды) · время (с) Широта = широта предыдущей интерполированной точки+скорость движущегося объекта · cos (угол наклона хорды) · время (с), где долготу и широту в определяемых данных можно получить из долготы и широты последующей интерполированной точки при движении в обратном направлении. [0064] Данные движущегося объекта о местоположении в движении в зоне отсутствия приема сигналов можно рассчитать, используя координаты интерполированных точек, остаток дистанции прямолинейного перемещения (d3) движущегося объекта, длины (Ld2) хорды и угла наклона ( [0065] Более подробно настоящее изобретение будет описано ниже со ссылками на фиг.5 и 6. [0066] Как показано на фиг.5 и 6, если движущийся объект М перемещается из зоны приема сигналов А в зону отсутствия приема сигналов В, первая интерполированная точка Ра находится в зоне приема сигналов А, а вторая интерполированная точка Pb находится в зоне отсутствия приема сигналов В. Третья интерполированная точка Рс находится в зоне приема сигналов С. Это тот случай, когда движущийся объект перемещается в зону отсутствия приема сигналов (Pm->Pm [0067] Следовательно, когда движущийся объект попадает в зону отсутствия приема сигналов В, получают последнее согласованное с картой местоположение Pm в зоне приема сигналов и принимают его в качестве исходной точки. Определяют дистанцию прямолинейного перемещения, которую может пройти движущийся объект (Pm->Pm’) за единицу времени. Часть длины хорды (d1) от исходной точки Pm движущегося объекта до первой интерполированной точки Ра вычитают из длины (Ld1) первой хорды L1 для получения остатка длины (d2) первой хорды. Остаток длины (d2) первой хорды сравнивают с дистанцией прямолинейного перемещения (d2+d3) движущегося объекта, так что можно определить, находится ли расчетное местоположение движущегося объекта на первой хорде. [0068] Если движущийся объект не находится на первой хорде, остаток длины (d2) первой хорды вычитают из дистанции прямолинейного перемещения (d2+d3) движущегося объекта, чтобы получить остаток дистанции прямолинейного перемещения (d3). Получают вторую хорду Ld2, соединенную со второй интерполированной точкой Pb, и третью интерполированную точку Рс, являющуюся концом второй хорды Ld2. Остаток дистанции прямолинейного перемещения (d3) сравнивают с длиной (Ld2) второй хорды L2. Если длина (Ld2) второй хорды L2 больше или равна остатку дистанции прямолинейного перемещения (d3), считают, что движущийся объект Pm’ находится на второй хорде L2. [0069] Затем данные о местоположении движущегося объекта вычисляют, используя остаток дистанции (d3) движения движущегося объекта Pm’, длину (Ld2) расчетной второй хорды, координаты второй и третьей интерполированных точек Pb и Рс и угол наклона второй хорды относительно направления точно на север, как показано на фиг.6. Теперь расчетное местоположение принимают за исходную точку. [0070] Иными словами, если предположить, что длина первой хорды, длина второй хорды и расстояние от первой интерполированной точки до последнего согласованного с картой местоположения равны 5 м, 8 м и 2 м соответственно, а скорость движущегося объекта равна 10 м/с, то расстояние между последним согласованным с картой местоположением и второй интерполированной точкой равно d2=5м-2м=3м. Поскольку d2 (=3 м) меньше, чем дистанция прямолинейного перемещения (10 м), определяют, находится ли движущийся объект на другой хорде с остатком дистанции прямолинейного перемещения (=d3), полученным путем вычитания остатка длины (d2) первой хорды L1. [0071] Поскольку остаток дистанции перемещения (d3=7 м) меньше, чем длина (8 м) второй хорды, определяют, находится ли движущийся объект Pm’ на второй хорде. Для этого находят координаты соответствующих интерполированных точек, а именно второй интерполированной точки Pb и третьей интерполированной точки Рс, принадлежащих второй хорде L2. Вычисляют соответствующие данные о местоположении (долготу, широту) движущегося объекта, используя соответствующие координаты найденных интерполированных точек, угол наклона второй хорды L2 и скорость движущегося объекта. Метод вычисления будет описан подробно со ссылкой на фиг.6. [0072] Как показано на фиг.6, остаток дистанции (d3), который движущийся объект проходит от второй интерполированной точки Pb, вычисляют, используя скорость движущегося объекта во второй интерполированной точке Pb. Вычисляют угол [0073] [Уравнение 4] Долгота = долгота Pb + дистанция перемещения (d3)·cos( Широта = широта Рс + дистанция перемещения (d3)·sin( причем расчет можно осуществлять относительно третьей интерполированной точки Рс, имеющей иные данные и местоположение по сравнению со второй интерполированной точкой Pb. [0074] Аналогичным образом в настоящем изобретении при расчете местоположения движущегося объекта в процессе его перемещения из зоны приема сигналов в зону отсутствия приема сигналов местоположение движущегося объекта, перемещающегося в зону отсутствия приема сигналов, можно рассчитать поэтапно, используя такие параметры, как данные о последнем согласованном с картой местоположении в зоне приема сигналов, угол наклона хорды, скорость движущегося объекта, интерполированные точки и длина хорды. [0075] Как изложено выше, согласно способу по настоящему изобретению местоположение движущегося объекта рассчитывают, используя такие параметры, как дистанция перемещения согласно скорости, длина хорды, угол наклона, интерполированные точки относительно данных о последнем согласованном с картой местоположении в зоне отсутствия приема сигналов, вследствие чего может быть улучшена надежность работы навигационной системы. [0076] Местоположение движущегося объекта в зоне отсутствия приема сигналов можно точно рассчитать, используя скорость движущегося объекта и цифровую карту. Для недорогого движущегося объекта, не имеющего датчика направления, например гироскопического или электронного компаса для счисления пути в зоне отсутствия приема сигналов, можно точно рассчитать местоположение движущегося объекта, используя скорость движущегося объекта. [0077] Специалистам очевидно, что настоящее изобретение может иметь различные доработки и изменения. Поэтому предполагается, что настоящее изобретение охватывает различные доработки и изменения, если они входят в объем нижеприведенной формулы изобретения или эквивалентных признаков.
Формула изобретения
1. Способ определения местоположения движущегося объекта в навигационной системе, включающий следующие операции: (a) получение данных GPS о местоположении от движущегося объекта; (b) определение зоны отсутствия приема сигналов GPS с использованием полученных данных GPS о местоположении; (c) вычисление дистанции прямолинейного перемещения движущегося объекта относительно последних данных GPS о местоположении в зоне приема сигналов, когда движущийся объект находится в зоне отсутствия приема сигналов GPS; (d) вычисление данных о виртуальном местоположении с использованием вычисленной дистанции прямолинейного перемещения движущегося объекта; (e) вычисление на цифровой карте расчетного местоположения, ближайшего по своим данным к виртуальному местоположению, и осуществление согласования с картой для навигационного обеспечения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что операция (b) включает следующие шаги: (b-1) вычисление значения, идентифицирующего достоверность данных GPS о местоположении с использованием данных GPS о местоположении от множества спутников GPS; (b-2) сравнение вычисленного идентифицирующего значения с заданным значением; (b-3) если идентифицирующее значение больше или равно заданному значению, считают, что местоположение движущегося объекта находится в зоне отсутствия приема сигналов, а если идентифицирующее значение меньше заданного значения, считают, что движущийся объект находится в зоне приема сигналов. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на шаге (b-1) значение, идентифицирующее достоверность данных GPS о местоположении, представляет собой горизонтальный фактор снижения точности (ГФСТ). 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что на шаге (b-3) местоположение движущегося объекта определяют, используя данные GPS о местоположении или метод счисления пути, когда местоположение движущегося объекта в зоне приема сигналов считают находящимся в зоне приема сигналов с использованием данных GPS о местоположении. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе операции (е) вычисляют данные о виртуальном местоположении, используя исходную точку по любым последним данным GPS о местоположении в зоне приема сигналов и расчетные данные о местоположении движущегося объекта в зоне отсутствия приема сигналов, дистанцию прямолинейного перемещения, а также взятый относительно направления точно на север угол наклона линии прямолинейного перемещения или хорды. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе операции (е) координаты (долготу, широту) данных о виртуальном местоположении получают следующим образом: долгота = долгота предыдущего согласованного с картой местоположения + скорость движущегося объекта · cos (угол наклона предыдущего согласованного с картой местоположения) · время (с), и широта = широта предыдущего согласованного с картой местоположения + скорость движущегося объекта · sin (угол наклона предыдущего согласованного с картой местоположения) · время (с). 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что взятый от направления точно на север угол наклона хорды представляет собой взятый от направления точно на север угол наклона хорды, расположенной на продолжении направления движения относительно предыдущего согласованного с картой местоположения по данным GPS. 8. Способ по п.5, отличающийся тем, что если расчетное местоположение движущегося объекта представляет собой местоположение, согласованное на цифровой карте, то после операции (е) дополнительно осуществляют операцию (f), заключающуюся в получении данных следующего виртуального местоположения движущегося объекта с использованием дистанции прямолинейного перемещения движущегося объекта и взятого от направления точно на север угла наклона соответствующей хорды относительно согласованного с картой местоположения и вычислении следующего расчетного местоположения путем согласования с картой данных следующего виртуального местоположения на кратчайшем расстоянии по цифровой карте. 9. Способ определения местоположения движущегося объекта с помощью навигационной системы, включающий следующие операции: (a) получение данных GPS о местоположении; (b) определение зоны отсутствия приема сигналов GPS с использованием полученных данных GPS о местоположении; (c) получение согласованных с картой значений последних данных GPS о местоположении в зонах приема сигналов, когда движущийся объект находится в зоне отсутствия приема сигналов GPS, и вычисление дистанции прямолинейного перемещения движущегося объекта относительно согласованных с картой значений; (d) нахождение интерполированных точек и хорды расчетного местоположения с использованием вычисленной дистанции прямолинейного перемещения движущегося объекта; (e) уточнение нахождения движущегося объекта на найденной хорде; (f) определение местоположения в движении с использованием остатка длины хорды, координат интерполированной точки, скорости движущегося объекта и длины хорды, если движущийся объект находится на найденной хорде. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в процессе операции (d) на цифровой карте находят хорду направления движения и интерполированные точки на хорде с использованием дистанции прямолинейного перемещения, вычисленной с использованием скорости и времени движения движущегося объекта, и данных предыдущего согласованного с картой местоположения. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что операция (е) включает следующие шаги: (е-1) вычисление остатка длины хорды с использованием расстояния до следующих интерполированных точек от последней согласованной с картой исходной точки; (е-2) сравнение остатка длины хорды с дистанцией перемещения движущегося объекта, если вычисляют остаток длины хорды, установление нахождения движущегося объекта на соответствующей хорде, если остаток длины хорды больше или равен дистанции перемещения движущегося объекта, и установление нахождения движущегося объекта на другой хорде, если дистанция перемещения движущегося объекта больше остатка длины хорды; (е-3) если движущийся объект находится на другой хорде, то вычитание остатка длины хорды из дистанции прямолинейного перемещения движущегося объекта, сравнение полученного в результате вычитания остатка дистанции прямолинейного перемещения с длиной другой хорды, и установление нахождения движущегося объекта на другой хорде. 12. Способ по п.9, отличающийся тем, что последующее местоположение движущегося объекта в зоне отсутствия приема сигналов определяют с использованием дистанции прямолинейного перемещения (или остатка дистанции прямолинейного перемещения) движущегося объекта, координат интерполированных точек на концах хорды на цифровой карте, длины хорды и взятого от направления точно на север угла наклона хорды. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что данные о местоположении в зоне отсутствия приема сигналов получают следующим образом: долгота = долгота предыдущей интерполированной точки + скорость движущегося объекта · cos (расчетное направление хорды) · время (с), и широта = широта предыдущей интерполированной точки + скорость движущегося объекта · sin (расчетное направление хорды) · время (с), где расчетное направление хорды представляет собой взятый от направления точно на север угол наклона хорды. 14. Способ по п.12, отличающийся тем, что данные о местоположении (долгота, широта) движущегося объекта в зоне отсутствия приема сигналов можно вычислить, используя скорость и время движения движущегося объекта, расчетное направление хорды и координаты (долгота, широта) последней интерполированной точки.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
1 для Р1)
), и расстояние между предыдущей интерполированной точкой Ра и исходной точкой Pm вычитают (Ld1-d1=d2) из длины (d1+d2) хорды, чтобы получить остаток длины (d2) хорды. В данном случае остаток длины (d2) хорды представляет собой расстояние от опорной точки Pm до интерполированной точки Pb и служит критерием для определения, находится ли движущийся объект на хорде L1 или между двумя интерполированными точками Ра и Pb. Здесь две интерполированные точки соединены хордой, а интерполированная точка – это точка, принадлежащая двум хордам. Длина хорды – это расстояние между интерполированными точками, а остаток длины хорды равен расстоянию между интерполированными точками, или может быть как больше нуля, так и равен нулю.