[实用新型]距离及方向校正的位置估测装置

说明书

技术领域

本实用新型是关于一种目标物的位置估测装置，尤指一种用于估算目标物航迹时，对目标物位置的距离及方向校正，以得到更准确的目标物所在位置的位置估测装置。

背景技术

一般常见的位置估测装置可通过全球卫星定位系统(Global Positioning System，GPS)于全天候、连续提供实时高精度的三维位置和速度信息计算而得，并可应用到估测移动目标物行进的轨迹路线。

然而，当使用者在高楼林立的市区、通过陆桥以及隧道使用位置估测装置时，卫星信号将容易受到遮挡，以致于无法提供使用者连续、准确、可靠的目标物所在位置。因此，越来越多的位置估测装置改用结合GPS系统以及惯性导航系统(inertial navigation system，INS)来进行航迹推算。INS系统利用加速度计、陀螺仪...等惯性感测单元(inertial measurement units，IMU)，其不会受到物体遮挡、且具有抗辐射性强、可全天候量测的优点。

此种目标物位置估算方法需要利用到GPS接收器每隔一段时间传回代表目标物位置的卫星信号来当作INS系统的初始位置，以便INS系统根据初始位置来进行后续位置推算。由上述可知，后续位置推算是通过惯性感测单元(IMU)中的距离感测元件、方位感测元件、及高度感测元件等感测元件来推得。感测元件在量测时，通常会受到外界噪声、亦或是装置本身噪声而使后续位置推算有误差。目前一般常用作法为透过扩展型卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter，EKF)来对后续位置推算作修正，但对于降低甚至排除感测元件在量测时会受到外界噪声及装置本身噪声的问题，仍有改善的空间。

创作人因于此，本于积极创作的精神，亟思一种距离及方向校正的位置估测装置，以根据GPS系统的精度因子(Dilution of Precision，DOP)来调整EKF滤波器，以进一步降低外界噪声及装置本身噪声的影响，进而推算出更准确的后续位置，几经研究实验终至完成本实用新型。

实用新型内容

鉴于现有技术中，感测元件在量测时会受到外界噪声、及装置本身噪声影响，而使后续位置推算有误差，本实用新型的目的是提供一种距离及方向校正的位置估测装置。

为达成上述目的，本实用新型提供了一种距离及方向校正的位置估测装置，并设置于一移动件上。该位置估测装置包括一惯性感测单元、一全球定位装置、及一微控制单元。其中，惯性感测单元具有一可量测该移动件移动距离的距离感测元件、一可量测该移动件所处方位的方位感测元件、及一可量测该移动件移动高度的高度感测元件。全球定位装置是每隔一第一时间输出一全球定位信息、及一误差信号。且该误差信号为一全球卫星定位系统的精度因子。

而微控制单元则耦接该惯性感测单元、及该全球定位装置。其中，该微控制单元包含一演算单元、及一距离及方向校正单元。演算单元耦接该惯性感测单元，并以每隔一第二时间输出一惯性定位信息。而距离及方向校正单元则耦接该演算单元及该全球定位装置之间。该距离及方向校正单元包括一扩展型卡尔曼滤波器。且此扩展型卡尔曼滤波器具有一代表装置噪声的装置协方差矩阵值、及一代表外界噪声的量测协方差矩阵值。其中，该距离及方向校正单元根据该惯性定位信息、该全球定位信息、及该误差信号来调整该装置协方差矩阵值、及该量测协方差矩阵值，并产生一位置修正信号至该演算单元。

此外，本实用新型的距离及方向校正单元可根据该惯性定位信息、及该全球定位信息产生一精确位置。当该距离及方向校正单元接收到该全球定位信息，以该全球定位信息作为该精确位置；反之，则以该惯性定位信息作为该精确位置。

再者，本实用新型还可包含一输出装置，耦接该微控制单元，以显示移动件目前所在位置，进而规划移动件行进的轨迹路线。其中，此输出装置可为一全球移动通信系统(GSM)。

再者，本实用新型的微控制单元还可包含一判断该全球定位信息是否为准确的有效位置判断单元。而有效位置判断单元接收该全球定位信息以及该误差信号。若该有效位置判断单元根据该误差信号判断该全球定位信息为准确，则该精确位置输出为该全球定位信息。

再者，本实用新型的距离感测元件可为一侦测该移动件加速度的加速度计。

再者，本实用新型的方位感测元件可包含一磁力方位感测元件、及一角度感测元件。其中，磁力方位感测元件可用来侦测移动件的方位角，而角度感测元件则可用来侦测移动件的角加速度。