[发明专利]用于多通平滑的方法和系统

说明书

本发明涉及用于多通平滑的方法和系统。通过执行多通平滑，设备的导航解算可被增强。执行输入数据的前向和后向解算以获取临时导航解算。将临时导航解算的一个或多个物理量组合以平滑物理量。使用组合后的导航解算的物理量，执行至少一遍附加的前向和后向处理以增强临时导航解算。将来自增强的临时导航解算中的至少一个非组合物理量组合以获取增强的平滑后的导航解算。根据需要，可多次执行附加的处理以将导航解算的其他物理量组合。

相关专利的交叉引用

本发明权利要求优先于和受益于本发明的专利权人于2015年2月26日提交的美国专利申请号15/054,792、名为“多通平滑的方法和系统(METHOD AND SYSTEM FOR MULTIPLEPASS SMOOTHING)”的发明申请。

技术领域

本发明公开涉及用于增强设备的导航解算的方法和系统，并且更具体地涉及执行多通平滑的技术。

背景技术

便携式电子设备，例如那些配置为手持或其他与用户关联的设备，广泛地使用于不同的应用场景和环境中。越来越多地，此类设备装备有一个或多个传感器或其他用于确定便携式设备的位置或运动的系统。特别地，诸如智能手机、平板、智能手表的设备和其他便携式设备可具有诸如陀螺仪、加速计、磁力计和气压计的低成本的微电子机械系统(MEMS)传感器的特征。这些传感器尺寸小、重量轻、能耗低和极其低成本。由于这些优点，MEMS传感器已基本上成为运动跟踪和导航应用的合适备选。对于消费者可便携设备，惯性导航系统(INS)和航位推算例如步行者航位推算(PDR)可采用惯性传感器用于导航。PDR可以是采用惯性传感器在诸如行走或跑步等徒步运动情况下的导航算法，其他航位推算技术可用于车辆航位推算(当测量车辆的速度时)或循环航位推算(当检测周期性的运动时)。INS还用于车辆或其他船舶。惯性传感器不依赖于来自外部源信号的发送或接收，因而完全适宜于在室内/室外环境下提供连续信息。

然而，惯性传感器仅提供短期精度并且精度随时间而降低。虽然水平姿态(即，横滚和俯仰)误差可以由加速计测量控制，但当没有辅助信息时，航向误差显著地增加。更进一步，由于移动设备的朝向相对于平台或用户的身体移动方向持续变化，便携式导航应用(例如其中的步行者应用)存在对不准问题。为了校正持续增加的误差，需要诸如绝对导航信息的外部技术，例如，全球导航卫星系统(GNSS)或磁力计。此类技术无法提供足够的可靠性。特别地，通常GNSS信号太微弱而无法穿透室内环境；另外，在深度城市化区域存在显著地多径效应。而且，当使用磁力计时，本地磁场易受室内或城市环境的人造基础设施的干涉影响，从而使得磁力计航向角不可靠。

结果是，集成的多传感器导航效果并不能满足所有应用的需求，特别是对于便携式导航。因此，需要诸如平滑的其他方法来增强导航效果。当包含传感器的设备在受限于或不受限于平台(用户、车辆或任何类型的船舰)中移动，并且该设备的朝向相对于平台可以自由变化，以及该平台可以到达任何环境(即使没有可用的绝对导航信息)时，这样的便携式导航设备对平滑技术提出了挑战，现有的平滑技术可能无法提供期望的效果。因此，需要更为有效的平滑技术以应对所有的挑战，特别是针对便携式设备导航。正如下文所述，本公开满足这些和其他的需求。

发明内容

如下所详述的，本公开包括通过多通平滑增强设备和平台的导航解算的方法，其中设备的移动性受限于或不限于平台，并且其中设备可朝向任何方向。方法涉及获取包括表示设备运动的从第一瞬态到随后的第二瞬态的多个时段的传感器数据的输入数据，执行输入数据的前向处理从而为各时段获取临时前向导航解算，执行输入数据的后向处理从而为各时段获取临时后向导航解算，从临时前向导航解算和后向导航解算组合至少一个物理量的导航解算从而获得平滑后的至少一个组合物理量，执行输入数据和至少一个组合物理量的前向处理从而为各时段获取增强的临时前向导航解算，执行输入数据和至少一个组合物理量的后向处理从而为各时段获取增强的临时后向导航解算，从增强的临时前向导航解算和后向导航解算中组合至少一个非组合物理量以获取增强的平滑后的导航解算并提供该增强的平滑的导航解算。