卫星导航接收机、设备和用于定位卫星导航接收机的方法

卫星导航接收机、设备和用于定位卫星导航接收机的方法
【专利摘要】本发明提供了一种卫星导航接收机、设备和用于定位卫星导航接收机的方法。该卫星导航接收机包含卫星定位模块、惯性定位模块和融合定位模块。卫星定位模块在第一时间计算卫星导航接收机的第一位置。惯性定位模块在第一时间计算卫星导航接收机的第二位置。融合定位模块提供参考位置，并基于第一位置、第二位置和参考位置三者之间的距离，将第一位置和第二位置融合成为第三位置，并根据第三位置定位卫星导航接收机。本发明的卫星导航接收机、设备和用于定位卫星导航接收机的方法，提供了对应于第一位置和第二位置的权重数据，可以有效提高卫星导航设备的定位精度。
【专利说明】卫星导航接收机、设备和用于定位卫星导航接收机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种卫星导航设备，尤其涉及一种卫星导航接收机、设备和用于定位卫星导航接收机的方法。
【背景技术】
[0002]卫星导航系统(例如，全球定位系统(Global Positioning System, GPS))使卫星导航接收机(例如，GPS接收机)能够基于卫星信号确定其位置和速度。全球定位系统可以包括在环绕地球的轨道上运行的GPS卫星群。在地球表面的特定时间和特定地点，至少有四颗GPS卫星可见。每颗GPS卫星以预定频率连续广播GPS信号。GPS信号包含卫星的时间和绕轨道运行的信息。GPS接收机可同步接收来自至少四颗GPS卫星传输的GPS信号，基于至少四颗GPS卫星的时间和绕轨道运行的信息，可以计算出GPS接收机的地理坐标，例如，经度、纬度和海拔高度。
[0003]在例如停车场、隧道、城市峡谷和树木附近的地方，由于卫星的视线被阻挡，使卫星信号可能难以获得或被削弱。因此，计算的GPS接收机的地理坐标可能不准确。例如车辆、掌上电脑(Personal Digital Assistant, PDA)或手机等设备,可配备包含全球定位系统和惯性定位系统(例如，航位推算(Dead Reckoning，DR)系统)的导航系统。DR系统包含能够感应移动设备速度和方向的里程表和陀螺仪。基于先前确定的位置、速度和方向，DR系统预测出该设备的当前位置。然而，随着时间的推移DR系统的定位精度会降低。
[0004]现有技术中的导航系统能够基于GPS的位置精度衰减因子(Position Dilutionof Precision,GPS和DR系统的定位结果结合起来。HXff值代表了 GPS卫星几何分布对GPS定位精度的影响，其将进一步影响GPS定位的精度。例如，如果HXff值大于一个阈值，表明利用GPS确定的位置精度相对较低，那么导航系统使用由DR系统计算的位置对车辆进行定位。如果HXff值小于这个阈值，表明利用GPS确定的位置精度相对较高，那么导航系统使用由GPS计算出的位置对车辆进行定位。
[0005]然而，除了 roop值，其他因素也可能会降低GPS的定位精度。在某些情况下，GPS的伪距误差增加，但roop值仍低于阈值。换言之，GPS定位结果的精度较低，但roop值却表明GPS的定位精度较高。因此，该导航系统仍然会选择GPS的定位结果来定位系统，从而降低了导航系统的定位精度。

【发明内容】

[0006]本发明提供一种卫星导航接收机、卫星导航设备和用于定位卫星导航接收机的方法，以提高卫星导航设备的定位精度。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供了一种卫星导航接收机，该卫星导航接收机包括:
[0008]卫星定位模块，用于在第一时间计算所述卫星导航接收机的第一位置；
[0009]惯性定位模块，用于在所述第一时间计算所述卫星导航接收机的第二位置；及[0010]融合定位模块，用于提供参考位置，并基于所述第一位置、所述第二位置和所述参考位置三者之间的距离，将所述第一位置和所述第二位置融合成为第三位置，以及根据所述第三位置定位所述卫星导航接收机。
[0011]本发明还提供了一种卫星导航设备，该卫星导航设备包括:
[0012]天线，用于接收多个卫星信号；
[0013]多个运动传感器，用于提供指示所述卫星导航设备的速度和方向的运动信号；及
[0014]卫星导航接收机，耦合于所述天线和所述多个运动传感器，所述卫星导航接收机包括:
[0015]导航模块，所述导航模块进一步包括:
[0016]卫星定位模块，用于根据所述卫星信号在第一时间计算所述卫星导航接收机的第一位置；
[0017]惯性定位模块，用于根据所述运动信号在所述第一时间计算所述卫星导航接收机的第二位置 '及
[0018]融合定位模块，用于提供参考位置，并基于所述第一位置、所述第二位置和所述参考位置三者之间的距离，将所述第一位置和所述第二位置融合成为第三位置，并根据所述第三位置定位所述卫星导航接收机。
[0019]本发明还提供了一种用于定位卫星导航接收机的方法，其中，该用于定位卫星导航接收机的方法包括:
[0020]在第一时间根据多个卫星信号计算所述卫星导航接收机的第一位置；
[0021]在所述第一时间根据指示所述卫星导航接收机的速度和方向的运动信号计算所述卫星导航接收机的第二位置；
[0022]提供参考位置；
[0023]基于所述第一位置、所述第二位置和所述参考位置三者之间的距离，将所述第一位置和所述第二位置融合成为第三位置；及
[0024]根据所述第三位置定位所述卫星导航接收机。
[0025]本发明提供的一种卫星导航接收机、卫星导航设备和用于定位卫星导航接收机的方法，不仅提供了对应于第一位置和第二位置的权重数据，且通过滤波器计算最终位置点，从而有效提高了卫星导航设备的定位精度。
【专利附图】

【附图说明】
[0026]以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
[0027]图1所示为根据本发明一个实施例的卫星导航设备的方框图；
[0028]图2所示为根据本发明一个实施例的导航模块的方框图；
[0029]图3所示为根据本发明一个实施例的卫星导航设备的移动轨迹图；
[0030]图4所示为根据本发明另一个实施例的卫星导航设备的移动轨迹图；
[0031]图5所示为根据本发明一个实施例的权重单元的操作流程图；
[0032]图6所示为根据本发明一个实施例的有效性检查单元的操作流程图；
[0033]图7所示为根据本发明一个实施例的特殊状态单元的操作流程图；[0034]图8所示为根据本发明一个实施例的距离单元的操作流程图；
[0035]图9A所示为根据本发明一个实施例的参考位置、位置Pl和位置P2的简图；
[0036]图9B所示为根据本发明另一个实施例的参考位置、位置Pl和位置P2的简图；
[0037]图9C所示为根据本发明再一个实施例的参考位置、位置Pl和位置P2的简图；
[0038]图10所示为根据本发明又另一个实施例的参考位置、位置Pl和位置P2的简图；
[0039]图11所示为根据本发明又再一个实施例的参考位置、位置Pl和位置P2的简图；
[0040]图12所示为根据本发明一个实施例的滤波器的操作流程图；
[0041]图13所示为根据本发明一个实施例的用于定位卫星导航接收机的方法流程图。
【具体实施方式】
[0042]以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
[0043]另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0044]本发明实施例提供了一种卫星导航接收机、包含卫星导航接收机的卫星导航设备以及用于定位卫星导航接收机的方法。卫星导航接收机包括导航模块，该导航模块进一步包括:卫星定位模块、惯性定位模块、融合定位模块；通过卫星导航接收机来定位卫星导航设备。进一步地，卫星定位模块根据卫星信号在第一时间计算卫星导航接收机的第一位置；惯性定位模块根据指示卫星导航接收机速度和方向的运动信号，在第一时间计算卫星导航接收机的第二位置。
[0045]有利的是，融合定位模块提供了参考位置，并基于第一位置、第二位置和参考位置三者之间的距离，将第一位置和第二位置融合成第三位置，并根据第三位置定位卫星导航设备。无论导致第一位置和/或第二位置不准确的原因是什么，参考位置、第一位置和第二位置三者之间的距离能够指示卫星定位模块和惯性定位模块定位结果的准确度。例如，GPS较差的roop值或伪距误差会导致第一位置与参考位置之间的距离大于一个阈值，这表明第一位置是不准确的。在这种情况下，融合定位模块根据与惯性定位模块相关的第二位置来计算第三位置。因此，相比于现有技术中的导航系统，本发明实施例提供的卫星导航接收机提高了卫星导航设备的定位精度。
[0046]图1所示为根据本发明一个实施例的卫星导航设备100的方框图。在一个实施例中，卫星导航设备100被用在例如汽车、移动电话或便携式计算机等设备中。在图1所示实施例中，卫星导航设备100包含卫星导航接收机102、天线104和运动传感器106。天线104接收由多颗卫星(例如，GPS卫星)传输的卫星信号103，并将卫星信号103发送给卫星导航接收机102。运动传感器106感应卫星导航设备100的运动，并为卫星导航接收机102提供运动信号105。在一个实施例中，运动传感器106包含能够分别感应卫星导航设备100的速度和方向的里程表和陀螺仪。因此，运动信号105包括卫星导航设备100的速度信息和方向信息。卫星导航接收机102接收卫星信号103和运动信号105，并据此定位卫星导航设备100。[0047]在一个实施例中，卫星导航接收机102包括:卫星信号接收机112、计时器113、运动信号接收机114、处理器116和导航模块118。计时器113提供参考时钟信号136。运动信号接收机114接收运动信号105，并提供用于指示卫星导航设备100的速度和方向的运动数据132。卫星信号接收机112与天线104耦合，用于分析卫星信号103，并相应地提供捕获和跟踪数据130。更具体的，在一个实施例中，卫星信号接收机112分析卫星信号103，以确定一颗或多颗相应的卫星是否在卫星导航接收机102的视野内。如果捕获到一颗卫星，卫星信号接收机112则跟踪这颗卫星以提供捕获和跟踪数据130。捕获和跟踪数据130包括所跟踪卫星的信息，例如粗/捕获(Coarse/Acquisition, C/A)码、GPS的日期和时间、星历数据等。捕获和跟踪数据130和运动数据132存储在导航模块118中，并能被处理器116获取以定位卫星导航设备100。
[0048]处理器116可以是中央处理单兀(Central Processing Unit, CPU)、微处理器、数字信号处理器或任何其他处理器设备。处理器116可执行导航模块118以定位卫星导航设备100。在一个实施例中，导航模块118可为机器可执行模块。在另一个实施例中，导航模块118在权利要求的精神和范围内可为其他类型的模块，例如:硬件模块，比如:集成电路或嵌入式系统。在一个实施例中，导航模块118包括:卫星定位模块122、惯性定位模块124、融合定位模块126和存储模块128。存储模块128包含能够被处理器116读取的多个数据集，例如捕获和跟踪数据130以及运动数据132等。
[0049]当处理器116执行卫星定位模块122时，卫星定位模块122根据捕获和跟踪数据130，在当前tl时刻(tl时刻可以认为是本发明实施例的第一时间)计算卫星导航设备100的位置Pl(位置Pl可以认为是本发明实施例的卫星导航接收机的第一位置)，其中，位置Pl表示GPS的定位结果。惯性定位模块124根据运动数据132，在当前tl时刻计算卫星导航设备100的位置P2 (位置P2可以认为是本发明实施例的卫星导航接收机的第二位置)，其中，位置P2表示DR系统的定位结果。
[0050]有利的是，融合定位模块126提供参考位置PKEF，并基于参考位置Pkef、位置Pl和位置P2三者之间的距离，将位置Pl和位置P2融合成为位置P3 (位置P3可以认为是本发明实施例的卫星导航接收机的第三位置)，并在tl时刻基于位置P3进一步确定卫星导航设备100的最终位置点LT1。图2和图3将进一步描述，无论导致位置Pl和/或位置P2不准确的原因是什么，参考位置Pkef、位置Pl和位置P2三者之间的距离能够指示卫星定位模块122和惯性定位模块124产生的定位结果的准确度。例如，GPS较差的HXff值或伪距误差会导致位置Pl与参考位置Pkef之间的距离DPKEF_P1 (距离DPKEF_P1可以认为是本发明实施例的第一距离)大于阈值Dthi，这表明位置Pl是不准确的。在这种情况下，融合定位模块126根据位置P2而不是位置Pl来产生融合位置P3。因此，相比于现有技术中的导航系统，本发明实施例提供的卫星导航接收机102提高了卫星导航设备100的定位精度。
[0051]图2所示为根据本发明一个实施例的导航模块118的方框图。图2中与图1标号相同的部件具有类似的功能。图2将结合图1进行描述。
[0052]在一个实施例中，导航模块118包括:卫星定位模块122、惯性定位模块124和融合定位模块126。导航模块118还包含存储模块128。如图2所示，存储模块128用于存储捕获和跟踪数据130、信号强度数据232、运动数据132、GPS位置数据222、DR位置数据226、参考位置数据224、卫星标志位238、惯性标志位236、融合标志位234、权重数据262、融合位置数据264和位置数据268。本领域技术人员可以理解的是，存储模块128还可以存储其他数据集，并不仅限于图2所示实施例描述的数据集。处理器116能够访问存储模块128中存储的数据集，并执行卫星定位模块122、惯性定位模块124以及融合定位模块126，以定位卫星导航设备100。
[0053]在一个实施例中，卫星定位模块122包括GPS单元242和标志位设置单元244。当处理器116执行GPS单元242时，GPS单元242根据卫星信号103计算在当前tl时刻的卫星导航设备100的位置P1。更具体的，在一个实施例中，GPS单元242从存储模块128中读取捕获和跟踪数据130，并接收计时器113产生的参考时钟信号136。GPS单元242采用参考时钟信号136，从捕获和跟踪数据130中提取测距码(例如，粗/捕获码)和导航数据。测距码包含伪随机噪声码(pseudorandom noise code, PN或PRN码),用于识别对应的卫星。每颗卫星都有唯一的伪随机噪声码。被跟踪的GPS卫星和卫星导航设备100之间的伪距可以从测距码中获得。导航数据包含GPS的日期和时间、表示相应卫星位置的星历数据以及表示相关所有卫星信息和状态的历书数据。被跟踪的GPS卫星的地理坐标可以从导航数据中获得。如此，基于获得的至少4颗GPS卫星的伪距和地理坐标，GPS单元242在当前tl时刻计算卫星导航设备100的位置Pl。例如，位置Pl可以由一组坐标(xl，yl，zl)表示。在一个实施例中，存储模块128中的GPS位置数据222表示由GPS单元242计算出的定位结果。因此，GPS单元242用坐标(xl，yl，zl)更新存储模块128中的GPS位置数据222，使得该GPS位置数据222包含指示由GPS单元242计算出的位置Pl的数据。
[0054]在一个实施例中，处理器116执行标志位设置单元244，以控制存储模块128中的卫星标志位238和信号强度数据232。卫星标志位238指示位置Pl的有效性。信号强度数据232指示卫星信号103的强度等级。更具体的，在一个实施例中，标志位设置单元244检查GPS单元242是否有任何异常情况，并相应的设置卫星标志位238。例如，标志位设置单元244根据捕获和跟踪数据130确定(例如在tl时刻)被捕获和跟踪的可见卫星数量。如果可见卫星数量少于预定值(例如，4个)时，标志位设置单元244将卫星标志位238设置为第一数值(例如，数字0)，表明位置Pl是无效的。
[0055]此外，标志位设置单元244确认位置Pl是否是一个野点。野点表示定位点明显偏离卫星导航设备100的轨迹。例如，如果卫星导航设备100在山上，而位置Pl指示卫星导航设备100在海洋中，那么计算出的位置Pl就是一个野点。标志位设置单元244将卫星标志位238设置为第一数值，该第一数值表示如果位置Pl被确定为野点则位置Pl是无效的。但是，如果没有发现异常情况，标志位设置单元244将卫星标志位238设置为第二数值(例如，数字1)，该第二数值表明位置Pl是有效的。
[0056]在一个实施例中，标志位设置单元244根据捕获和跟踪数据130识别卫星信号103的强度等级，并根据该强度等级设置信号强度数据232。例如，信号强度数据232可以设置为I和2，分别指示卫星信号103的强度为弱和强。卫星信号103的强度会影响GPS位置Pl的定位精度。例如，当信号强度数据232的值为2时比信号强度数据232的值为I时所得到的位置Pl更准确。
[0057]在一个实施例中，惯性定位模块124包括DR单元252和标志位设置单元254。当处理器116执行DR单元252时，DR单元252根据运动数据132和先前的定位结果(例如，在当前tl时刻之前的to时刻计算出的定位结果，其中，to时刻可以认为是本发明实施例的第二时间)，在当前tl时刻预计卫星导航设备100的位置P2。在一个实施例中，存储于存储模块128中的DR位置数据226表示由DR单元252计算的定位结果(例如，位置P2)。
[0058]在一个实施例中，DR单元252根据信号强度数据232和卫星标志位238选择先前的位置。更具体的，如果信号强度数据232指示在t0时刻卫星信号103的强度为强，且卫星标志位238指示在t0时刻位置P1 TQ是有效的，DR单元252从存储模块128中读取GPS位置数据222以获得位置P1 TO。然后，DR单元252从存储模块128中读取运动数据132以获得在t0时刻卫星导航设备100的速度Vtq和方向ORto。基于t0时刻的速度Vtq、方向ORtq和位置P1 TQ，DR单元252计算出在tl时刻卫星导航设备100的位置P2 T1。
[0059]如果信号强度数据232指示在t0时刻卫星信号103的强度为弱，或者卫星标志位238指示在t0时刻位置P1 TQ是无效的，DR单元252从存储模块128中读取DR位置数据226，以获得在t0时刻由DR单元252计算的位置P2 T(l。此外，DR单元252从存储模块128中读取运动数据132，以获得在t0时刻卫星导航设备100的速度Vtq和方向0Rtq。基于t0时刻的速度Vtc、方向ORto和位置P2 to，DR单元252计算出在11时刻卫星导航设备100的位置P2 n。因此，如果卫星信号103维持在低强度等级或位置Pl仍然无效，则DR单元252随着时间地推移，继续根据先前的DR定位结果预计随后的DR定位结果。由于里程表和陀螺仪存在误差，则由DR单元252计算出的位置误差会在这些情况下累积。
[0060]在上述两种情况下，位置P2可以由一组坐标(x2，y2, z2)来表示。在一个实施例中，DR单元252用坐标(x2，y2, z2)更新DR位置数据226，使得该DR位置数据226包含指示在11时刻位置P2的数据。
[0061]在一个实施例中， 处理器116执行标志位设置单元254以控制存储模块128中的惯性标志位236。与标志位设置单兀244类似,标志位设置单兀254检查运动传感器106是否有异常情况，并设置相应的惯性标志位236。例如，一旦运动传感器106通电，包含里程表和陀螺仪的运动传感器106进行自检。标志位设置单元254分析运动数据132以检查自检是否已完成。如果包含里程表或陀螺仪的运动传感器106正在进行自检，标志位设置单元254将惯性标志位236设置为第三数值(例如，数字0)，第三数值表明位置P2是无效的。如果运动传感器106自检已完成且没有其他异常情况出现，那么标志位设置单元254将惯性标志位236设置为第四数值(例如，数字1)，第四数值表明位置P2是有效的。
[0062]融合定位模块126用于将位置Pl和位置P2融合成为位置P3。在一个实施例中，融合定位模块126包含坐标系转换器202。在一个实施例中，位置Pl和位置P2是依据不同的坐标系产生的。例如，GPS单元242在地心地固(Earth-Centered Earth-Fixed, ECEF)坐标系中计算出坐标(xl，yl，zl),DR单元252在北东天(North East Up，NEU)坐标系中计算出坐标(x2，y2，z2)。如果GPS单元242和DR单元252的定位结果在不同的坐标系中产生，坐标系转换器202将一个坐标系中的坐标转换成另一个坐标系中的相应坐标。在一个实施例中，坐标系转换器202将NEU坐标系中的坐标(x2，y2, z2)转换成ECEF坐标系中的相应坐标(x2’，y2’，z2’)，或者，坐标系转换器202将ECEF坐标系中的坐标(xl，y Ι,ζ?)转换成NEU坐标系中的相应坐标(xl’，yl’，zl’)。如此,位置Pl和位置Ρ2就标记在了同一坐标系中，使得融合操作更为方便。
[0063]在一个实施例中，融合定位模块126还包括:权重单元204、融合单元206、参考估计单元218和滤波器220。权重单元204提供表示位置Pl和位置Ρ2各自对应的权重Al和权重A2的权重数据262。在一个实施例中，权重Al或权重A2取介于O到100%之间的值，且权重Al和权重A2的和等于I。其中，权重Al和权重A2表示位置Pl和位置P2对位置P3的融合比重。
[0064]获得权重Al和权重A2后，融合单元206将位置Pl和位置P2融合成位置P3。在一个实施例中，融合单元206加权位置Pl和位置P2以提供第一加权位置Al XPl和第二加权位置A2XP2，并融合第一加权位置41\?1和第二加权位置42乂？2以获得位置P3。假设在ECEF坐标系中进行融合操作，位置P3可以由等式(I)得出:
[0065]P3=A1XP1+A2XP2
[0066]= (AlXxl+A2Xx2，，Al X yl+A2 X y2，，Al X zl+A2 X z2，)(I)
[0067]根据等式(I)，如果权重Al等于100 %且权重A2等于O %，则位置P3完全依靠由GPS单元242所产生的位置Pl产生。如果权重Al等于0%且权重A2等于100%，则位置P3完全依靠由DR单元252所产生的位置P2产生。此外，如果权重Al和权重A2都等于大于0%且小于100%的值，则位置P3的产生由位置Pl和位置P2共同决定。在这种情况下，如果权重Al大于权重A2，则位置P3的产生依靠位置Pl的程度多于位置P2，反之亦然。在一个实施例中，融合单元 206 ffi*#(AlXxl+A2Xx2，，AlXyl+A2Xy2，，AlXzl+A2Xz2，)更新融合位置数据264，使得该融合位置数据264包括指示在tl时刻位置P3的数据。
[0068]在一个实施例中，权重单元204包含有效性检查单元212、特殊状态单元214和距离单元216。有效性检查单元212用于访问卫星标志位238和惯性标志位236，以检查位置Pl和位置P2的有效性，并确定相应的权重Al和权重A2。特殊状态单元214用于检查卫星导航设备100是否与一个或多个预定的状态匹配，并确定相应的权重Al和权重A2。距离单元216根据位置P1、位置P2和参考位置Pkef三者之间的距离确定权重Al和权重A2。
[0069]在一个实施例中，权重单元204更新用于指示融合位置P3有效性的融合标志位234。在一个实施例中，如果融合标志位234具有第五数值(例如，数字1)，该第五数值表示位置P3是有效的。如果融合标志位234具有第六数值(例如，数字0)，该第六数值表明位置P3是无效的。权重单元204的操作流程将在图5-图8中进一步描述。
[0070]滤波器220具体可以是(但不局限于)卡尔曼滤波器。滤波器220用于检查融合标志位234，如果融合标志位234指示位置P3是有效的，则过滤位置P3以获得在tl时刻的最终位置点T1。更具体的，在一个实施例中，存储模块128中的位置数据268表示在每个时间点(例如，在tB时刻、tA时刻和先于当前tl时刻的to时刻)的最终位置点。滤波器220访问位置数据268，以获得先前的tB时刻、tA时刻和t0时刻的位置点，并相应的过滤位置P3以提供最终位置点Pu因此，包含tB时亥lj、tA时亥lj、t0时刻和tl时刻位置点的卫星导航设备100的轨迹能够变得平滑。如果融合标志位234指示位置P3是无效的，那么滤波器220不使用位置P3。取而代之,滤波器220基于先前位置点Pukjo预计位置点Ρι—n，这在图12中将做进一步说明。此外，滤波器220用位置点Puk T1更新位置数据268，使得该位置数据268包含指示位置点P^1的数据。
[0071]在一个实施例中，参考位置数据224表示参考位置PKEF。参考估计单元218提供卫星导航设备100在当前tl时刻的参考位置PKEF，并相应的更新参考位置数据224。参考估计单元218的操作将在图3中进一步说明。
[0072]图3所示为根据本发明一个实施例的卫星导航设备100的移动轨迹300。图3将结合图2进行描述。图3显示了位置数据268指示的在tB时刻、tA时刻和tO时刻各自对应的位置点Pm PL0C_TA和Pu，其中，tB时刻先于tA时刻，tA时刻先于tO时刻。图3描述了如何计算t时刻的参考位置PKEF—T1。
[0073]在一个实施例中，参考估计单元218可以访问位置数据268以获得先前的位置点Pu，并且能够访问运动数据132以获得由运动传感器106测量的tO时刻的速度Vtq和方向0RT(I。然后,参考估计单元218基于先前的位置点Pi—T(l、速度Vio和方向ORtci预计参考位
直 PrEF—Tl。 [0074]在另一个实施例中，速度Vtc是融合速度(该融合速度可以认为是本发明实施例的第三速度)，且方向ORtq是融合方向(该融合方向可以认为是本发明实施例的第三方向)。更具体的，GPS单元242计算卫星导航设备100在tO时刻的GPS速度(GPS速度可以认为是本发明实施例的第一速度)和GPS方向(GPS方向可以认为是本发明实施例的第一方向)。运动传感器106测量卫星导航设备100在tO时刻的DR速度(DR速度可以认为是本发明实施例的第二速度)和DR方向(DR方向可以认为是本发明实施例的第二方向)。参考估计单元218将GPS速度和DR速度融合成速度Vtq，且将GP S方向和DR方向融合成方向0RT(I。然后，参考估计单元218基于先前的位置点Ρω。—T(l、速度Vto和方向ORtci计算参考位置PKEF—T1。
[0075]有利的是，由于参考位置Pkef T1是根据先前tO时刻的最终位置点、速度和方向估计得到的，则在参考位置PKEF—?预定的距离范围内，从而可以获得准确的GPS定位结果或DR定位结果。如图3实施例所示，如果位置Pl和参考位置Pkef之间的距离DPKEF_P1大于阈值Dthi(例如，当卫星信号103的强度较弱时，位置Pl会在范围302之外)，那么位置Pl可被视为不准确的。如果位置Pl和参考位置Pkef之间的距离DPKEF_P1不大于阈值Dthi (例如,位置Pl在范围302之内)，那么位置Pl可被视为准确的。同样，如果位置P2和参考位置Pkef之间的距离DPKEF-P2 (距离DPKEF_P2可以认为是本发明实施例的第二距离)大于阈值Dthi，那么位置P2可被视为不准确的。如果位置P2和参考位置PREF之间的距离DPKEF_P2不大于阈值Dthi，那么位置P2可被视为准确的。
[0076]图4所示为根据本发明另一个实施例的卫星导航设备100的移动轨迹400。图4将结合图2和图3进行描述。图4描述了如何计算当前tl时刻的位置点Pu
[0077]与图3中的移动轨迹300类似，参考估计单元218基于先前的位置点T(l、速度Vto和方向ORtci,提供tl时刻的参考位置PKEF。GPS单元242根据捕获和跟踪数据130计算位置PI。DR单元244根据运动数据132计算位置P2。融合单元206将位置Pl和位置P2融合成位置P3。滤波器220基于先前的位置点Pu、位置Pu和位置Pu过滤位置P3,以将卫星导航设备100定位在P^1位置，从而使得移动轨迹400变得平滑。
[0078]图5所示为根据本发明一个实施例的权重单元204的操作流程图500。图5将结合图2进行描述。图5说明了如何确定位置Pl和位置P2的权重Al和权重A2。
[0079]在步骤502中，有效性检查单元212基于卫星标志位238和惯性标志位236来确定位置Pl和位置P2各自对应的权重Al和权重A2。
[0080]在步骤504中，特殊状态单元214检查卫星导航设备(例如，图1中的卫星导航设备100)是否在预定的状态，并确定位置Pl和位置P2各自对应的权重Al和权重A2。
[0081]在步骤506中，距离单元216基于参考位置Pkef、位置Pl和位置P2三者之间的距离确定位置Pl和位置P2各自对应的权重Al和权重A2。[0082]此外，图5所示实施例中的步骤502、步骤504和步骤506将分别在图6所示的流程图502、图7所示的流程图504和图8所示的流程图506中进一步说明。
[0083]图6所示为根据本发明一个实施例的有效性检查单元212的操作流程图502。图6将结合图2和图5进行描述。流程图502详细说明了在图5的步骤502中，有效性检查单元212如何确定位置Pl和位置P2的权重Al和权重A2。
[0084]在步骤602中，有效性检查单元212开始确定位置Pl和位置P2各自对应的权重Al和权重A2。
[0085]在步骤604中，有效性检查单元212访问卫星标志位238和惯性标志位236。
[0086]在步骤606中，有效性检查单元212根据卫星标志位238检查位置Pl是否有效。如果位置Pl是有效的，有效性检查单元212执行步骤608。如果位置Pl是无效的，有效性检查单元212执行步骤616。
[0087]在步骤608中，有效性检查单元212根据惯性标志位236检查位置P2是否有效。如果位置P2是有效的(即位置Pl和位置P2均有效)，则有效性检查单元212执行步骤610。如果位置P2是无效的(即位置Pl有效，位置P2无效)，则有效性检查单元212执行步骤612。
[0088]在步骤610中，有效性检查单元212将权重Al和权重A2设置为默认值(例如，权重Al为50%、权重A2为50%)。然后，流程图502跳转到步骤504 (步骤504对应图5中的步骤504或图7的流程图504)，这样特殊状态单元214和距离单元216就可以确定权重Al和权重A2。
[0089]在步骤612中，有效性检查单元212将权重Al设置为100%，并将权重A2设置为O %。此外，有效性检查单元212将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。
[0090]在步骤616中，有效性检查单元212根据惯性标志位236检查位置P2是否有效。如果位置P2是有效的(即位置Pl无效，位置P2有效)，则有效性检查单元212执行步骤618。如果位置P2是无效的(即位置Pl和位置P2均无效)，则有效性检查单元212执行步骤620。在步骤618中，有效性检查单元212将权重Al设置为0%，并将权重A2设置为100%。然后，有效性检查单元212将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。在步骤620中，有效性检查单元212将融合标志位234设置为第六数值，表明位置P3是无效的。
[0091]如步骤612和步骤618所示，如果GPS单元242和DR单元252中的一个单元产生了一个无效定位结果，则将完全依靠另一个单元的定位结果产生位置P3。在这两种情况下，融合标志位234均表明位置P3是有效的。
[0092]图7所示为根据本发明一个实施例的特殊状态单元214的操作流程图504。图7将结合图2、图3、图5和图6进行描述。流程图504详细说明了在图5的步骤504中，特殊状态单元214如何确定位置Pl和位置P2的权重Al和权重A2。如图5和图6中所描述的，在一个实施例中，如果有效性检查单元212根据卫星标志位238和惯性标志位236检测出位置Pl和位置P2均有效，则流程图500转到步骤504。
[0093]在步骤702中，特殊状态单元214通过检查卫星导航设备100是否处于多个预定状态之一，从而开始确定权重Al和权重A2。在一个实施例中，预定状态包括GPS恢复定位状态、DR长期定位状态和GPS信号高强度状态。
[0094]在步骤704中，特殊状态单元214检查卫星导航设备100是否处于恢复定位状态。当卫星导航设备100在卫星信号难以到达的地方，例如，停车场、隧道、城市峡谷以及树木附近，卫星信号103可能难以获得或被削弱。卫星标志位238设置为第一数值，表明位置Pl是无效的。如图2和图6所描述的，有效性检查单元212将权重Al设置为0%，并将权重A2设置为100%，则将完全依靠由DR单元252计算出的位置P2产生融合结果。如果卫星导航设备100停留在卫星信号难以到达的地方，随着时间的推移，由DR单元252计算出的位置P2的误差将增加。当卫星信号103再次被获得，则卫星标志位238切换到第二数值，表明位置Pl再次变为有效。为了纠正DR单元252的误差，特殊状态单元214用于设置权重Al和权重A2，使得在一个预定时间段Tthi内，完全基于GPS的定位结果Pl确定位置P3。
[0095]在一个实施例中，一旦卫星标志位238从第一数值切换到第二数值，特殊状态单元214则根据参考时钟信号136启动第一计时器，从而测量时间段Tl，在Tl期间位置Pl保持有效状态。特殊状态单元214进一步比较时间段Tl和预定的时间阈值Tthi (时间阈值Tthi可以认为是本发明实施例的第一时间阈值)。如果时间段Tl小于时间阈值Tthi，表明卫星导航设备100处于GPS恢复定位状态。
[0096]因此，如果在步骤704中检测到卫星导航设备100处于GPS恢复定位状态，那么特殊状态单元214执行步骤706。否则，特殊状态单元214执行步骤708。
[0097]在步骤706中，权重Al被设置为100 %，权重A2被设置为O %，且融合标志位234被设置为第五数值，表明位置P3是有效的。
[0098]在步骤708中，特殊状态单元214检查卫星导航设备100是否处于DR长期定位状态。如图2和图3所示，较弱的卫星信号103可能会使位置Pl变得不准确(例如，图3中所示的位置Pl在范围302之外)。那么，位置P3的计算完全依靠位置P2，这将在图8中做进一步说明。随着时间的推移，位置P2的误差将增加。因此，如果完全只依靠位置P2来计算位置P3的状态维持一段较长的时间(例如，该时间段大于时间阈值TTH2，该时间阈值Tth2可以认为是本发明实施例的第二时间阈值)，则卫星导航设备100检查卫星标志位238以及信号强度数据232，以确定卫星信号103的强度是否有加强，从而，GPS的精度得到提高。
[0099]在一个实施例中，当信号强度数据232指示卫星信号103的强度较弱时，特殊状态单元214根据参考时钟信号136启动第二计时器，以测量时间段Τ2。特殊状态单元214进一步比较时间段Τ2和预定的时间阈值ΤΤΗ2。如果时间段Τ2大于时间阈值Tth2，表明卫星导航设备100处于DR长期定位状态。在一个实施例中，如果在步骤708中检测到卫星导航设备100处于DR长期定位状态，流程图504转到步骤710。否则，流程图504转到步骤716。
[0100]在步骤710中，特殊状态单元214将参考位置Pkef和位置Pl之间的距离DPKEF_P1与阈值Dthi进行比较。如果距离DPKEF_P1大于阈值Dthi，表明位置Pl仍然是不准确的，则流程图504转到步骤712。如果距离DPKEF_P1不大于阈值Dthi，表明在DR长期定位状态下位置Pl是准确的，则流程图504转到步骤714。
[0101]在步骤712中，特殊状态单元214将权重Al设置为O 0Z0，将权重A2设置为100 %，并将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。在步骤714中，特殊状态单元214将权重Al设置为100%,将权重A2设置为0%,并将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。
[0102]在步骤716中，特殊状态单元214检查卫星导航设备100是否处于GPS信号高强度状态。在一个实施例中，如果信号强度数据232指示卫星信号103的强度强，那么特殊状态单元214确定卫星导航设备100处于GPS信号高强度状态。于是，特殊状态单元214执行步骤718。如果特殊状态单元214没有检测到特殊状态，则流程图504转到步骤506 (步骤506对应图5中的步骤506或图8的流程图506)，使得距离单元216能够确定权重Al和权重A2。
[0103]在步骤718中，特殊状态单元214将权重Al设置为100 %，将权重A2设置为O 0Z0，并将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。
[0104]图8所示为根据本发明一个实施例的距离单元216的操作流程图506。流程图506描述了在图5的步骤506中，距离单元216如何确定位置Pl和位置P2的权重Al和权重A2。如图5-图7所描述的，在一个实施例中，在有效性检查单元212检测到位置Pl和位置P2均有效，且特殊状态单元214发现没有预定的状态之后，流程图500进入流程图506。图9A、图9B、图9C、图10和图11所示为根据本发明实施例的用来说明参考位置Pkef、位置Pl和位置P2的距离的简图900、简图902、简图904、简图1000和简图1100。本发明可以包含其他简图说明参考位置Pkef、位置Pl和位置P2的距离，并不仅限于图9A、图9B、图9C、图10和图11的实施例。图8将结合图2、图5-图7和图9-图11进行描述。
[0105]在步骤802中，距离单元216开始确定权重Al和权重A2。距离单元216在当前tl时刻根据位置P1、位置P2和参考位置Pkef三者之间的距离设置权重Al和权重A2。在一个实施例中，距离单元216将参考位置Pkef和位置Pl之间的距离DPKEF_P1与阈值Dthi进行比较，将参考位置Pkef和位置P2之间的距离DPKEF_P2与阈值Dthi进行比较，并基于比较结果来设置权重Al和权重A2。在一个实施例中，距离单元216将位置Pl和位置P2之间的距离DP1_P2(距离DP1_P2可以认为是本发明实施例的第三距离)与距离DPKEF_P1进行比较，将位置Pl和位置P2之间的距离DP1_P2与距离DPKEF_P2进行比较,并基于比较结果来设置权重Al和权重A2。在一个实施例中，距离单元216将距离DPKEF_P1与距离DPKEF_P2进行比较，并基于比较结果来设置权重Al和权重A2。
[0106]在步骤804中，距离单元216将距离DPKEF_P1与阈值Dthi进行比较。如果距离Dpkef,大于阈值Dthi，则距离单元216执行步骤806。否则，距离单元216执行步骤812。
[0107]在步骤806中，距离单元216将距离DPKEF_P2与阈值Dthi进行比较。如果距离DPKEF_P2大于阈值Dthi,则距离单元216执行步骤808，如果距离DPKEF_P2不大于阈值Dthi,则距离单元216执行步骤810。
[0108]在步骤808中，距离单元216将融合标志位234设置为第六数值，表明位置P3是无效的；在图9A的简图900中，位置Pl和位置P2均在范围302之外，即距离DPKEF_P1大于阈值Dthi，且距离DPKEF_P2大于阈值DTm。因此，如在图3中所描述的，位置Pl和位置P2均不准确。因此距离单元216将融合标志位234设置为第六数值，表明位置P3是无效的。
[0109]在步骤810中，距离单元216将权重Al设置为O %，将权重A2设置为100 %，并将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。在图9B的简图902中，位置Pl在范围302之外而位置P2在范围302之内。换言之,距离Dpkef_Pi大于阈值Dthi,而距离DPKEF_P2小于阈值01111。因此,位置Pl是不准确的而位置P2是准确的。因此距离单元216将权重Al设置为0%，将权重A2设置为100%,并将融合标志位234设置为第五数值,表明位置P3是有效的。
[0110]在步骤812中，距离单元216将距离DPKEF_P2与阈值Dthi进行比较。如果距离DPKEF_P2大于阈值Dthi,则距离单元216执行步骤814，如果距离DPKEF_P2不大于阈值Dthi,则距离单元216执行步骤816。
[0111]在步骤814中，距离单元216将权重Al设置为100 %，将权重A2设置为O 0Z0，并将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。
[0112]在图9C的简图904中，位置Pl在范围302之内而位置P2在范围302之外。换言之，距离DPKEF_P1小于阈值Dthi ,而距离DPKEF_P2大于阈值Dthi。因此,位置PI是准确的而位置P2是不准确的。因此距离单元216将权重Al设置为100%,将权重A2设置为0%,并将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。
[0113]此外，由于许多原因，一些不利情况可能会导致位置Pl或位置P2在范围302之夕卜。例如，GPS较差的roop值或伪距的误差会导致位置Pl在范围302之外。有利的是，距离单元216能够检测出所有的不利情况。因此，卫星导航设备100的定位精度得到提高。
[0114]图10和图11的简图1000和1100显示了位置Pl和位置P2均在范围302之内的情况，即与参考位置Pkef相关的位置Pl和位置P2均是准确的。在这种情况下，距离单元216根据图8中的步骤816-步骤824确定权重Al和权重A2。
[0115]在步骤816中，距离单元216将距离DP1_P2与距离DPKEF_P1进行比较，且将距离DP1_P2与距离DPKEF_P2进行比较。如果距离DP1_P2既大于距离Dpkef_pi又大于距离DPKEF_P2，则距离单元216执行步骤818。否则，距离单元216执行步骤820。
[0116]在步骤818中，权重Al被设置为距离DPKEF_P2除以距离DPKEF_P1与距离DPKEF_P2两者之和，权重A2被设置为距离DPKEF_P1除以距离Dpkef_Pi与距离DPKEF_P2两者之和,距离单元216将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。如图10中的简图1000所示，距离DP1_P2既大于距离DPKEF_P1又大于距离DPKEF_P2。在这种情况下，位置Pl和位置P2均是准确的。同时，位置Pl和位置P2位于相对参考位置Pkef而言近似相反的方向上。于是，综合考虑位置Pl和位置P2得到位置P3。因此权重Al被设置为距离DPKEF_P2除以距离DPKEF_P1与距离DPKEF-P2两者之和，权重A2被设置为距离DPKEF_P1除以距离DPKEF_P1与距离DPKEF_P2两者之和，此外，距离单元216将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。
[0117]有利的是，根据步骤818，权值A I和权重A2均大于0%且小于100%，这意味着位置P3的产生既依靠位置Pl又依靠位置P2。而且，如果距离DPKEF_P1小于距离DPKEF_P2，那么权重Al大于权重A2。换言之，与位置P2相比，如果位置Pl更靠近参考位置PREF，则位置P3的计算依靠位置Pl的程度多于依靠位置P2。同样，如果距离DPKEF_P1大于距离DPKEF_P2，那么权重Al小于权重A2，则位置P3的计算依靠位置P2的程度多于依靠位置Pl。因此，卫星导航设备100的定位精度得到进一步提高。
[0118]在步骤820中，距离单元216将距离Dpkef,与距离DPKEF_P2进行比较。如果距离DPEEF_P1大于距离DPKEF_P2，距离单元216执行步骤822。如果距离DPKEF_P1不大于距离DPKEF_P2，距离单元216执行步骤824。
[0119]在步骤822中，距离单元216将权重Al设置为O 0Z0，将权重A2设置为100 %，并将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。如图11中的简图1100所示，距离DP1_P2小于距离DPKEF_P1和/或距离DPKEF_P2。换言之,位置Pl和位置P2位于相对参考位置Peef而言近似相同的方向上。那么，位置Pl或位置P2中更接近参考位置Pkef的点应该更准确。如图11所示，距离DPKEF_P1大于距离DPKEF_P2。因此，根据步骤822，距离单元216将权重Al设置为0% ,将权重A2设置为100%,并将融合标志位234设置为第五数值,表明位置P3是有效的。
[0120]在步骤824中，距离Dpkef_p1不大于距离DPKEF_P2，距离单元216将权重Al设置为100 %，将权重A2设置为O %，并将融合标志位234设置为第五数值，表明位置P3是有效的。
[0121]有利的是，根据图5-图8中的流程图，卫星导航设备100为了融合GPS单元242提供的位置Pl和DR单元252提供的位置P2而确定权重时，考虑到了各种情况。与现有技术中的导航系统相比，本发明实施例提高了卫星导航设备100的定位精度。
[0122]图12所示为根据本发明一个实施例的滤波器220的操作流程图1200。流程图1200描述了滤波器220如何计算最终位置点Ρωτ T1。图12将结合图2以及图6-图8进行描述。
[0123]在步骤1202中，滤波器220开始计算最终位置点Ρωτ η。
[0124]在步骤1204中，滤波器220读取指示融合位置Ρ3有效性的融合标志位234。如图6-图8实施例所述，当确定权重Al和权重Α2时，权重单元204将融合标志位234设置为第五数值或第六数值。如果融合标志位234具有第五数值，表明位置Ρ3是有效的，则滤波器220执行步骤1206。如果融合标志位234具有第六数值，表明位置Ρ3是无效的，则滤波器220执行步骤1208。
[0125]在步骤1206中，滤波器220访问融合位置数据264以获得位置Ρ3，并根据先前的位置点Plo:—tb、位置点Pl。。—M和位置点Pl。。—TO过滤位置P3,这样卫星导航设备100的轨迹会变得平滑。
[0126]在步骤1208中，滤波器220不使用融合位置P3。相反，滤波器220从存储模块128中读取位置数据268，以获得先前的位置点Pu，并从存储模块128中读取运动数据132，以获得在先前tO时刻由运动传感器106测得的速度Vtq和方向0Rtq。在一个实施例中，位置点Pu可能会与参考点Pref相同。在当前tl时刻的位置点Puk n是一个估计位置。有利的是，即使GPS的位置Pl和和DR的位置P2均无效或不准确使得位置P3无效，滤波器220仍然可以根据先前的位置点Pu、速度Vtc和方向ORtc估算tl时刻的位置点Pujc T1。因此，卫星导航设备100能够连续输出定位点。
[0127]图13所示为根据本发明一个实施例的用于定位卫星导航接收机(该卫星导航接收机可以设置在卫星导航设备100内)的方法流程图1300。图13将结合图1-图12进行描述。本领域技术人员可以理解的是，图13所涵盖的具体步骤仅作为示例，也就是说，本发明也适用于执行其他合理的步骤或对图13进行改进的步骤。
[0128]在步骤1302中，在第一时间(例如，当前时刻tl)，根据卫星信号计算卫星导航接收机(例如，卫星导航接收机102)的第一位置(例如，位置P1)。
[0129]在步骤1304中，卫星导航接收机在第一时间，根据指示卫星导航接收机速度和方向的运动信号计算卫星导航接收机的第二位置(例如，位置P2)。
[0130]在步骤1306中，提供参考位置(例如，参考位置PKEF)。在一个实施例中，访问位置数据(例如，位置数据268)，该位置数据指示早于第一时间的第二时间的卫星导航接收机的先前位置点。根据先前位置点产生参考位置。在一个实施例中，通过卫星定位模块，计算卫星导航接收机在第二时间的第一速度和第一方向。通过运动传感器106，产生卫星导航接收机在第二时间的第二速度和第二方向。第一速度和第二速度融合成为第三速度。第一方向和第二方向融合成为第三方向。基于先前位置点、第三速度和第三方向计算参考位置。[0131]在步骤1308中，基于第一位置、第二位置和参考位置三者之间的距离，将第一位置和第二位置融合成第三位置(例如，位置P3 )。在一个实施例中，提供了指示第一位置和第二位置的权重数据(例如，权重Al和权重A2)。基于权重数据对第一位置和第二位置进行加权，以获得对应于第一位置的第一加权位置(例如，第一加权位置A1XP1)和对应于第二位置的第二加权位置(例如，第二加权位置A2XP2)。融合第一加权位置和第二加权位置以产生第三位置。
[0132]在步骤1310中，根据第三位置定位卫星导航设备。在一个实施例中，滤波器220基于先前的位置Plo。—TB、位置Pl。。—M和位置Pl。。—TCI过滤位置P3，以将卫星导航设备100定位在Ploc ti 位置。
[0133]本领域技术人员可以理解的是，本发明的方法和设备中的全部或者任何模块、单元，可以以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，本领域技术人员在阅读本发明的说明书记载的内容后，能够运用他们的基本知识和技能实现本发明。
[0134]上文【具体实施方式】和附图仅为本发明的常用实施例。显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。
【权利要求】
1.一种卫星导航接收机，其特征在于，所述卫星导航接收机包括: 卫星定位模块，用于在第一时间计算所述卫星导航接收机的第一位置； 惯性定位模块，用于在所述第一时间计算所述卫星导航接收机的第二位置；及 融合定位模块，用于提供参考位置，并基于所述第一位置、所述第二位置和所述参考位置三者之间的距离，将所述第一位置和所述第二位置融合成为第三位置，以及根据所述第三位置定位所述卫星导航接收机。
2.根据权利要求1所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述融合定位模块包括: 融合单元，用于加权所述第一位置和所述第二位置，以获得对应于所述第一位置的第一加权位置和对应于所述第二位置的第二加权位置，并融合所述第一加权位置和所述第二加权位置，以产生所述第三位置。
3.根据权利要求2所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述融合定位模块还包括: 权重单元，提供用于加权所述第一位置和所述第二位置的权重数据，其中，所述权重单元访问指示所述第一位置有效性的卫星标志位和指示所述第二位置有效性的惯性标志位，并根据所述卫星标志位和所述惯性标志位确定所述权重数据。
4.根据权利要求3所述的卫星导航接收机，其特征在于，如果所述第一位置或所述第二位置有效，则所述权重单元将融合标志位设置为第五数值，其中，所述第五数值表示所述第三位置是有效的。
5.根据权利要求3所述的卫星导航接收机，其特征在于，如果所述第一位置和所述第二位置均无效，则所述权重单元将融合标志位设置为第六数值，其中，所述第六数值表示所述第三位置是无效的。
6.根据权利要求2所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述融合定位模块还包括: 权重单元，用于将所述第一位置和所述参考位置之间的第一距离与阈值进行比较，以及将所述第二位置和所述参考位置之间的第二距离与所述阈值进行比较，根据两个比较结果提供用于加权所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
7.根据权利要求6所述的卫星导航接收机，其特征在于，如果所述第一距离和所述第二距离均大于所述阈值，则所述权重单元将融合标志位设置为第六数值，其中，所述第六数值表示所述第三位置是无效的。
8.根据权利要求6所述的卫星导航接收机，其特征在于， 如果所述第一距离大于所述阈值，且所述第二距离不大于所述阈值，则所述第一位置的权重等于O，所述第二位置的权重等于I ; 如果所述第一距离不大于所述阈值，且所述第二距离大于所述阈值，则所述第一位置的权重等于1，所述第二位置的权重等于O。
9.根据权利要求6所述的卫星导航接收机，其特征在于， 如果所述第一距离和所述第二距离均不大于所述阈值，则所述权重单元将所述第一位置和所述第二位置之间的第三距离与所述第一距离进行比较，以及将所述第三距离与所述第二距离进行比较，并根据两个比较结果提供用于加权所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
10.根据权利要求9所述的卫星导航接收机，其特征在于， 如果所述第三距离大于所述第一距离，且所述第三距离大于所述第二距离，则所述第一位置的权重等于所述第二距离除以所述第一距离和所述第二距离两者之和； 如果所述第三距离大于所述第一距离，且所述第三距离大于所述第二距离，则所述第二位置的权重等于所述第一距离除以所述第一距离和所述第二距离两者之和。
11.根据权利要求9所述的卫星导航接收机，其特征在于， 如果所述第三距离不大于所述第一距离和/或所述第三距离不大于所述第二距离，则所述权重单元将所述第一距离与所述第二距离进行比较，并根据比较结果提供用于加权所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
12.根据权利要求2所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述融合定位模块还包括: 权重单元，用于检查所述卫星导航接收机的状态，并基于检查结果确定用于加权所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
13.根据权利要求12所述的卫星导航接收机，其特征在于，当卫星标志位从第一数值切换到第二数值起，且保持第一位置有效的时间段小于第一时间阈值，表明所述卫星导航接收机处于GPS恢复定位状态，则所述权重单元确定所述第一位置的权重等于1，所述第二位置的权重等于O。
14.根据权利要求12所述的卫星导航接收机，其特征在于，如果从卫星信号的强度较弱起至卫星信号的强度较强的时间段大于第二时间阈值，表明所述卫星导航接收机处于DR长期定位状态，则所述权重单元将所述第一位置与所述参考位置之间的第一距离与阈值进行比较，并根据比较结果确定用于加权所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
15.根据权利要求12所述的卫星导航接收机，其特征在于，如果卫星信号的强度较强，则表明所述卫星导航接收机处于GPS信号高强度状态，则所述权重单元确定所述第一位置的权重等于1，所述第二位置的权重等于O。
16.根据权利要求1所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述卫星导航接收机还包括: 滤波器，用于访问指示所述第三位置有效性的融合标志位，其中，如果所述融合标志位指示所述第三位置有效，则所述滤波器过滤所述第三位置，以在所述第一时间获得所述卫星导航接收机的位置。
17.根据权利要求16所述的卫星导航接收机，其特征在于，如果所述融合标志位指示所述第三位置无效，则所述滤波器访问指示在所述第一时间之前的第二时间的所述卫星导航接收机的先前位置，并根据所述先前位置预计在所述第一时间的所述卫星导航接收机的所述位置。
18.根据权利要求17所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述滤波器还获取在所述第二时间的所述卫星导航接收机的速度和方向，其中，如果所述融合标志位指示所述第三位置无效，则所述滤波器根据所述先前位置、所述速度和所述方向预计在所述第一时间的所述卫星导航接收机的所述位置。
19.根据权利要求1所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述融合定位模块包括: 参考估计单元，用于访问指示在所述第一时间之前的第二时间的所述卫星导航接收机的先前位置，并根据所述先前位置以及在所述第二时间的所述卫星导航接收机的速度和方向，预计所述参考位置。
20.根据权利要求19所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述卫星定位模块还在所述第二时间计算所述卫星导航接收机的第一速度和第一方向；所述参考估计单元还获取在所述第二时间的所述卫星导航接收机的第二速度和第二方向；所述参考估计单元将所述第一速度和所述第二速度融合成第三速度，将所述第一方向和所述第二方向融合成第三方向，基于所述先前位置、所述第三速度和所述第三方向预计所述参考位置。
21.—种卫星导航设备，其特征在于，所述卫星导航设备包括: 天线，用于接收多个卫星信号； 多个运动传感器，用于提供指示所述卫星导航设备的速度和方向的运动信号；及 卫星导航接收机，耦合于所述天线和所述多个运动传感器，所述卫星导航接收机包括: 导航模块，所述导航模块进一步包括: 卫星定位模块，用于根据所述卫星信号在第一时间计算所述卫星导航接收机的第一位置； 惯性定位模块，用于根据所述运动信号在所述第一时间计算所述卫星导航接收机的第二位置；及 融合定位模块，用于提供参考位置，并基于所述第一位置、所述第二位置和所述参考位置三者之间的距离，将所述第一位置和所述第二位置融合成为第三位置，并根据所述第三位置定位所述卫星导航接收机。
22.根据权利要求21所述的卫星导航设备，其特征在于，所述融合定位模块包括: 融合单元，用于加权所述第一位置和所述第二位置，以获得对应于所述第一位置的第一加权位置和对应于所述第二位置的第二加权位置，并融合所述第一加权位置和所述第二加权位置，以产生所述第三位置。
23.根据权利要求22所述的卫星导航设备，其特征在于，所述融合定位模块还包括: 权重单元，用于访问指示所述第一位置有效性的卫星标志位和指示所述第二位置有效性的惯性标志位，并根据所述卫星标志位和所述惯性标志位提供用于加权所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
24.根据权利要求23所述的卫星导航设备，其特征在于，如果所述第一位置或所述第二位置有效，则所述权重单元将融合标志位设置为第五数值，其中，所述第五数值表示所述第三位置是有效的。
25.根据权利要求23所述的卫星导航设备，其特征在于，如果所述第一位置和所述第二位置均无效，则所述权重单元将融合标志位设置为第六数值，其中，所述第六数值表示所述第三位置是无效的。
26.根据权利要求22所述的卫星导航设备，其特征在于，所述融合定位模块还包括: 权重单元，用于将所述第一位置和所述参考位置之间的第一距离与阈值进行比较，将所述第二位置和所述参考位置之间的第二距离与所述阈值进行比较，并根据两个比较结果提供用于加权所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
27.根据权利要求26所述的卫星导航设备，其特征在于，如果所述第一距离和所述第二距离均大于所述阈值，则所述权重单元将融合标志位设置为第六数值，其中，所述第六数值表示所述第三位置是无效的。
28.根据权利要求26所述的卫星导航设备，其特征在于，如果所述第一距离大于所述阈值，且所述第二距离不大于所述阈值，则所述第一位置的权重等于O，所述第二位置的权重等于I ; 如果所述第一距离不大于所述阈值，且所述第二距离大于所述阈值，则所述第一位置的权重等于1，所述第二位置的权重等于O。
29.根据权利要求26所述的卫星导航设备，其特征在于， 如果所述第一距离和所述第二距离均不大于所述阈值，则所述权重单元将所述第一位置和所述第二位置之间的第三距离与所述第一距离进行比较，以及将所述第三距离与所述第二距离进行比较，并根据两个比较结果提供用于加权所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
30.根据权利要求29所述的卫星导航设备，其特征在于， 如果所述第三距离不大于所述第一距离和/或所述第三距离不大于所述第二距离，则所述权重单元将所述第一距离与所述第二距离进行比较，并根据比较结果提供用于加权所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
31.根据权利要求22所述的卫星导航设备，其特征在于，所述融合定位模块还包括: 权重单元，用于检查所述卫星导航设备的状态，并基于检查结果确定所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
32.根据权利要求21所述的卫星导航设备，其特征在于，所述卫星导航设备还包括: 滤波器，用于访问指示所述第三位置有效性的融合标志位，如果所述融合标志位指示所述第三位置有效，则所述滤波器过滤所述第三位置，以在所述第一时间获得所述卫星导航接收机的位置；如果所述融`合标志位指示所述第三位置无效，则所述滤波器访问指示在所述第一时间之前的第二时间的所述卫星导航接收机的先前位置，并根据所述先前位置以及在所述第二时间的所述卫星导航接收机的速度和方向，预计在所述第一时间的所述卫星导航接收机的所述位置。
33.根据权利要求21所述的卫星导航设备，其特征在于，所述融合定位模块还包括: 参考估计单元，用于访问指示在所述第一时间之前的第二时间的所述卫星导航接收机的先前位置，并根据在所述第二时间的所述先前位置以及在所述第二时间的所述卫星导航接收机的速度和方向，预计所述参考位置。
34.根据权利要求33所述的卫星导航设备，其特征在于，所述卫星定位模块还在所述第二时间计算所述卫星导航接收机的第一速度和第一方向，所述参考估计单元还获取在所述第二时间的所述卫星导航接收机的第二速度和第二方向，所述参考估计单元将所述第一速度和所述第二速度融合成第三速度，将所述第一方向和所述第二方向融合成第三方向，且基于所述先前位置、所述第三速度和所述第三方向预计所述参考位置。
35.一种用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法包括: 在第一时间根据多个卫星信号计算所述卫星导航接收机的第一位置； 在所述第一时间根据指示所述卫星导航接收机的速度和方向的运动信号计算所述卫星导航接收机的第二位置； 提供参考位置； 基于所述第一位置、所述第二位置和所述参考位置三者之间的距离，将所述第一位置和所述第二位置融合成为第三位置；及 根据所述第三位置定位所述卫星导航接收机。
36.根据权利要求35所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 访问指示所述第一位置和所述第二位置的权重的权重数据； 基于所述权重数据加权所述第一位置和所述第二位置，以获得对应于所述第一位置的第一加权位置和对应于所述第二位置的第二加权位置；及 融合所述第一加权 位置和所述第二加权位置，以产生所述第三位置。
37.根据权利要求36所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 访问指示所述第一位置有效性的卫星标志位； 访问指示所述第二位置有效性的惯性标志位；及 根据所述卫星标志位和所述惯性标志位确定所述权重数据。
38.根据权利要求37所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 如果所述第一位置或所述第二位置有效，则将融合标志位设置为第五数值，其中，所述第五数值表示所述第三位置是有效的。
39.根据权利要求37所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 如果所述第一位置和所述第二位置均无效，则将融合标志位设置为第六数值，其中，所述第六数值表示所述第三位置是无效的。
40.根据权利要求36所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 将所述第一位置和所述参考位置之间的第一距离与阈值进行比较； 将所述第二位置和所述参考位置之间的第二距离与所述阈值进行比较；及 根据两个比较结果确定所述权重数据。
41.根据权利要求40所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 如果所述第一距离大于所述阈值，且所述第二距离大于所述阈值，则将融合标志位设置为第六数值，其中，所述第六数值表示所述第三位置是无效的。
42.根据权利要求40所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 如果所述第一距离大于所述阈值，且所述第二距离不大于所述阈值，则所述第一位置的权重等于0，所述第二位置的权重等于I ; 如果所述第一距离不大于所述阈值，且所述第二距离大于所述阈值，则所述第一位置的权重等于1，所述第二位置的权重等于O。
43.根据权利要求40所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 如果所述第一距离和所述第二距离均不大于所述阈值，则将所述第一位置和所述第二位置之间的第三距离与所述第一距离进行比较； 将所述第三距离与所述第二距离进行比较；及 根据两个比较结果确定所述权重数据。
44.根据权利要求43所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 如果所述第三距离不大于所述第一距离和/或所述第三距离不大于所述第二距离，则将所述第一距离与所述第二距离进行比较；及根据比较的结果确定所述权重数据。
45.根据权利要求36所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 检查所述卫星导航接收机的状态，并基于检查结果确定所述第一位置和所述第二位置的权重数据。
46.根据权利要求36所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 访问指示所述第三位置有效性的融合标志位； 如果所述融合标志位指示所述第三位置有效，则过滤所述第三位置，以获得所述卫星导航接收机的位置； 如果所述融合标志位指示所述第三位置无效，则访问指示在所述第一时间之前的第二时间的所述卫星导航接收机的先前位置，以及在所述第二时间的所述卫星导航接收机的速度和方向，并根据所述先前位置、所述速度和所述方向预计在所述第一时间的所述卫星导航接收机的所述位置。
47.根据权利要求35所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 访问指示在所述第一时间之前的第二时间的所述卫星导航接收机的先前位置； 获取在所述第二时间的所述卫星导航接收机的速度和方向；及 根据所述先前位置、所述速度和所述方向提供所述参考位置。
48.根据权利要求47所述的用于定位卫星导航接收机的方法，其特征在于，所述用于定位卫星导航接收机的方法还包括: 计算在所述第二时间的所述卫星导航接收机的第一速度和第一方向； 获取在所述第二时间的所述卫星导航接收机的第二速度和第二方向； 将所述第一速度和所述第二速度融合成第三速度； 将所述第一方向和所述第二方向融合成第三方向；及 基于所述先前位置、所述第三速度和所述第三方向预计所述参考位置。
【文档编号】G01S19/35GK103675859SQ201210333348
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月10日 优先权日:2012年9月10日
【发明者】高科, 邹景华, 何小勇, 卢胜洪 申请人:迈实电子(上海)有限公司