导航定位方法及装置制造方法及图纸

导航定位方法及装置，所述方法包括：当无法接收到四颗卫星的GPS信号时，获取车辆的初始位置的导航定位信息；采用三轴加速度传感器和三轴陀螺仪测量得到的测量数据，以及所述初始位置的导航定位信息，确定车辆的第一预测位置信息；采用接收到的N颗卫星的GPS信号和所述车辆的初始位置的导航定位信息，确定车辆的第二预测位置信息，其中，N为大于1小于4的整数；基于车辆的第一预测位置和第二预测位置，确定车辆的实时位置信息。上述的方案，可以在车辆无法接收到四颗卫星的GPS信号时对车辆进行导航定位。

【技术实现步骤摘要】
导航定位方法及装置
本专利技术涉及导航
，特别是涉及一种导航定位方法及装置。
技术介绍
现如今，全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)技术已经广泛应用于车辆的定位与导航。GPS定位系统可以确定地球上任一目标对象在任一时段的三维坐标、三维速度和准确时间。其中，在车辆上安装GPS接收机，便能获知车辆的位置、运行速度和运行方向。但是，车载GPS接收机的定位精度会受到卫星信号状况和道路环境的影响，在一天内，不同时间及不同地区的所接收的卫星信号也会存在很大的差别，有时甚至不能接收到正常的GPS信号。当车辆无法接收到四颗卫星的GPS信号时，将无法实现车辆的导航定位。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的技术问题是如何在车辆无法接收到四颗卫星的GPS信号时对车辆进行导航定位。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种导航定位方法，所述方法包括：当无法接收到四颗卫星的GPS信号时，获取车辆的初始位置的导航定位信息；采用三轴加速度传感器和三轴陀螺仪测量得到的测量数据，以及所述初始位置的导航定位信息，确定车辆的第一预测位置信息；采用接收到的N颗卫星的GPS信号和所述车辆的初始位置的导航定位信息，确定车辆的第二预测位置信息，其中，N为大于1小于4的整数；基于车辆的第一预测位置和第二预测位置，确定车辆的实时位置信息。可选地，所述车辆的初始位置的导航定位信息包括车辆的初始位置和初始航向角的信息，所述采用三轴加速度传感器和三轴陀螺仪测量得到的测量数据，以及所述初始位置的导航定位信息，确定车辆的第一预测位置信息，包括：获取车辆的初始位置和初始航向角的信息，以及三轴加速度传感器测量得到的三轴角速度信息和三轴陀螺仪测量得到的三轴加速度信息；根据车辆的初始位置和初始航向角的信息，以及三轴加速度传感器测量得到的三轴角速度信息和三轴陀螺仪测量得到的三轴加速度信息，计算得到所述车辆在第一坐标系的预测位置；将所述车辆在第一坐标系的预测位置信息进行坐标转换得到所述车辆在第二坐标系的预测位置，作为所述第一预测位置。可选地，所述根据车辆的初始位置信息和初始航向角的信息，以及三轴加速度传感器测量得到的三轴角速度信息和三轴陀螺仪测量得到的三轴加速度信息，计算得到所述车辆在第一坐标系的预测位置，包括：xn+1＝xn+ΔSx.n+1[sin(γV.n)+cos(αH.n)]yn+1＝yn+ΔSy.n+1[sin(αH.n)+cos(βW.n)]zn+1＝xn+ΔSz.n+1[sin(βW.n)+cos(γV.n)]；其中，xn+1、yn+1、zn+1分别表示第n+1时段车辆的三维位置坐标，xn、yn、zn分别表示第n时段车辆的三维位置坐标，ΔSx.n+1[sin(γV.n)+cos(αH.n)、ΔSy.n+1[sin(αH.n)+cos(βW.n)、ΔSz.n+1[sin(βW.n)+cos(γV.n)]分别表示第n+1时段车辆的三维位置坐标和第n时段车辆的三维位置坐标的三维位置差，Vx.n、Vy.n、Vz.n分别表示第n时段车辆的三维速度，ax，ay和az表示所述三轴加速计传感器测得的车辆在初始位置的三维加速度，αH.0、βW.0、γV.0分别表示车辆在初始位置的初始航向角，αH.n、βW.n、γV.n分别表示车辆在第n时段的三维航向角，T表示第n+1时段和第n时段之间的时间间隔、Ωx、Ωy、Ωz分别表示表示车辆在初始位置的三维角加速度。可选地，所述第一坐标系为东北天坐标系，所述第二坐标系为大地坐标系。可选地，所述将所述车辆在第一坐标系的实时位置信息进行坐标转换得到所述车辆在第二坐标系的实时位置信息，包括：L＝arctan(Y/X)H＝Z/sinB-N(l-e2)，其中，(X，Y，Z)表示东北天坐标系中的位置坐标，(L，B，H)表示大地坐标系中的位置坐标，e表示自然常数。可选地，所述将所述车辆在第一坐标系的实时位置信息进行坐标转换得到所述车辆在第二坐标系的实时位置信息，包括：其中，(XDi，YDi，ZDi)表示东北天坐标系中的位置坐标，(XGi，YGi，ZGi)表示大地坐标系中的位置坐标，(ΔX，ΔY，ΔZ)表示平移参数，εX、εY、εZ分别表示三维空间直角坐标转换的三个旋转角，k为预设的尺度变化参数。其中，当接收到两颗卫星的GPS信号时，所述采用接收到的N颗卫星的GPS信号和所述车辆的初始位置的导航定位信息，确定车辆的第二预测位置信息，包括：获取实时接收到的两颗卫星的GPS信号；采用所述两颗卫星中一颗卫星的GPS信号计算得到所述GPS信号的接收时刻与发射时刻之间的时间差；采用所述两颗卫星中另一颗卫星的GPS信号，确定所述车辆所在的球面；将所述车辆所在的球面与地球相交得到所述车辆所在的第一曲线，作为所述车辆的第二预测位置。可选地，所述基于车辆的第一预测位置和第二预测位置，确定车辆的实时位置信息，包括：将所述第二预测位置上与所述第一预测位置之间具有最短距离的点，作为所述车辆的实时位置信息。可选地，当接收到三颗卫星的GPS信号时，所述采用接收到的N颗卫星的GPS信号和所述车辆的初始位置的导航定位信息，确定车辆的第二预测位置信息，包括：采用所述三颗卫星中一颗卫星的GPS信号计算得到所述GPS信号的接收时刻与发射时刻之间的时间差；采用所述三颗卫星中剩余两颗卫星的GPS信号确定车辆所在的第一球面和第二球面；将所述第一球面与所述第二球面进行相交得到第二曲线；将所述第二曲线与地球相交得到车辆所在的两个交点的信息；从所述两个交点中选取与车辆在初始位置的地表形态相匹配的点，作为所述车辆的第二预测位置信息。可选地，所述基于车辆的第一预测位置和第二预测位置，确定车辆的实时位置信息，包括：将所述第二预测位置作为所述车辆的实时位置信息。可选地，所述方法还包括：将所述车辆的实时位置信息输出并显示在预设的地图上。本专利技术实施例还提供了一种导航定位装置，其特征在于，包括：获取单元，适于当无法接收到四颗卫星的GPS信号时，获取车辆的初始位置的导航定位信息；第一确定单元，适于采用三轴加速度传感器和三轴陀螺仪测量得到的测量数据，以及所述初始位置的导航定位信息，确定车辆的第一预测位置信息；第二确定单元，适于采用接收到的N颗卫星的GPS信号和所述车辆的初始位置的导航定位信息，确定车辆的第二预测位置信息，其中，N为大于1小于4的整数；定位单元，适于基于车辆的第一预测位置和第二预测位置，确定车辆的实时位置信息。可选地，所述车辆的初始位置的导航定位信息包括车辆的初始位置和初始航向角的信息，所述第一确定单元适于获取车辆的初始位置和初始航向角的信息，以及三轴加速度传感器测量得到的三轴角速度信息和三轴陀螺仪测量得到的三轴加速度信息；根据车辆的初始位置和初始航向角的信息，以及三轴加速度传感器测量得到的三轴角速度信息和三轴陀螺仪测量得到的三轴加速度信息，计算得到所述车辆在第一坐标系的预测位置；将所述车辆在第一坐标系的预测位置信息进行坐标转换得到所述车辆在第二坐标系的预测位置，作为所述第一预测位置。可选地，所述第一确定单元适于采用如下的公式根据车辆的初始位置信息和初始航向角的信息，以及三轴加速度传感器测量得到的三轴角速度信息和三轴陀螺仪测量得到的三轴加速度信息，计算得到所述车辆在第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导航定位方法，其特征在于，包括：当无法接收到四颗卫星的GPS信号时，获取车辆的初始位置的导航定位信息；采用三轴加速度传感器和三轴陀螺仪测量得到的测量数据，以及所述初始位置的导航定位信息，确定车辆的第一预测位置信息；采用接收到的N颗卫星的GPS信号和所述车辆的初始位置的导航定位信息，确定车辆的第二预测位置信息，其中，N为大于1小于4的整数；基于车辆的第一预测位置和第二预测位置，确定车辆的实时位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种导航定位方法，其特征在于，包括：当无法接收到四颗卫星的GPS信号时，获取车辆的初始位置的导航定位信息；采用三轴加速度传感器和三轴陀螺仪测量得到的测量数据，以及所述初始位置的导航定位信息，确定车辆的第一预测位置信息；采用接收到的N颗卫星的GPS信号和所述车辆的初始位置的导航定位信息，确定车辆的第二预测位置信息，其中，N为大于1小于4的整数；基于车辆的第一预测位置和第二预测位置，确定车辆的实时位置信息。2.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述车辆的初始位置的导航定位信息包括车辆的初始位置和初始航向角的信息，所述采用三轴加速度传感器和三轴陀螺仪测量得到的测量数据，以及所述初始位置的导航定位信息，确定车辆的第一预测位置信息，包括：获取车辆的初始位置和初始航向角的信息，以及三轴加速度传感器测量得到的三轴角速度信息和三轴陀螺仪测量得到的三轴加速度信息；根据车辆的初始位置和初始航向角的信息，以及三轴加速度传感器测量得到的三轴角速度信息和三轴陀螺仪测量得到的三轴加速度信息，计算得到所述车辆在第一坐标系的预测位置；将所述车辆在第一坐标系的预测位置信息进行坐标转换得到所述车辆在第二坐标系的预测位置，作为所述第一预测位置。3.根据权利要求2所述的导航定位方法，其特征在于，所述根据车辆的初始位置信息和初始航向角的信息，以及三轴加速度传感器测量得到的三轴角速度信息和三轴陀螺仪测量得到的三轴加速度信息，计算得到所述车辆在第一坐标系的预测位置，包括：xn+1＝xn+ΔSx.n+1[sin(γV.n)+cos(αH.n)]yn+1＝yn+ΔSy.n+1[sin(αH.n)+cos(βW.n)]zn+1＝xn+ΔSz.n+1[sin(βW.n)+cos(γV.n)]；其中，xn+1、yn+1、zn+1分别表示第n+1时段车辆的三维位置坐标，xn、yn、zn分别表示第n时段车辆的三维位置坐标，ΔSx.n+1[sin(γV.n)+cos(αH.n)、ΔSy.n+1[sin(αH.n)+cos(βW.n)、ΔSz.n+1[sin(βW.n)+cos(γV.n)]分别表示第n+1时段车辆的三维位置坐标和第n时段车辆的三维位置坐标的三维位置差，Vx.n、Vy.n、Vz.n分别表示第n时段车辆的三维速度，ax，ay和az表示所述三轴加速计传感器测得的车辆在初始位置的三维加速度，αH.0、βW.0、γV.0分别表示车辆在初始位置的初始航向角，αH.n、βW.n、γV.n分别表示车辆在第n时段的三维航向角，T表示第n+1时段和第n时段之间的时间间隔、Ωx、Ωy、Ωz分别表示表示车辆在初始位置的三维角加速度。4.根据权利要求2所述的导航定位方法，其特征在于，所述第一坐标系为东北天坐标系，所述第二坐标系为大地坐标系。5.根据权利要求4所述的导航定位方法，其特征在于，所述将所述车辆在第一坐标系的实时位置信息进行坐标转换得到所述车辆在第二坐标系的实时位置信息，包括：L＝arctan(Y/X)H＝Z/sinB-N(l-e2)，其中，(X，Y，Z)表示东北天坐标系中的位置坐标，(L，B，H)表示大地坐标系中的位置坐标，e表示自然常数。6.根据权利要求4所述的导航定位方法，其特征在于，所述将所述车辆在第一坐标系的实时位置信息进行坐标转换得到所述车辆在第二坐标系的实时位置信息，包括：其中，(XDi，YDi，ZDi)表示东北天坐标系中的位置坐标，(XGi，YGi，ZGi)表示大地坐标系中的位置坐标，(ΔX，ΔY，ΔZ)表示平移参数，εX、εY、εZ分别表示三维空间直角坐标转换的三个旋转角，k为预设的尺度变化参数。7.根据权利要求1-6任一项所述的导航定位方法，其特征在于，当接收到两颗卫星的GPS信号时，所述采用接收到的N颗卫星的GPS信号和所述车辆的初始位置的导航定位信息，确定车辆的第二预测位置信息，包括：获取实时接收到的两颗卫星的GPS信号；采用所述两颗卫星中一颗卫星的GPS信号计算得到所述GPS信号的接收时刻与发射时刻之间的时间差；采用所述两颗卫星中另一颗卫星的GPS信号，确定所述车辆所在的球面；将所述车辆所在的球面与地球相交得到所述车辆所在的第一曲线，作为所述车辆的第二预测位置。8.根据权利要求7所述的导航定位方法，其特征在于，所述基于车辆的第一预测位置和第二预测位置，确定车辆的实时位置信息，包括：将所述第二预测位置上与所述第一预测位置之间具有最短距离的点，作为所述车辆的实时位置信息。9.根据权利要求7所述的导航定位方法，其特征在于，当接收到三颗卫星的GPS信号时，所述采用接收到的N颗卫星的GPS信号和所述车辆的初始位置的导航定位信息，确定车辆的第二预测位置信息，包括：采用所述三颗卫星中一颗卫星的GPS信号计算得到所述GPS信号的接收时刻与发射时刻之间的时间差；采用所述三颗卫星中剩余两颗卫星的GPS信号确定车辆所在的第一球面和第二球面；将所述第一球面与所述第二球面进行相交得到第二曲线；将所述第二曲线与地球相交得到车辆所在的两个交点的信息；从所述两个交点中选取与车辆在初始位置的地表形态相匹配的点，作为所述车辆的第二预测位置信息。10.根据权利要求9所述的导航定位方法，其特征在于，所述基于车辆的第一预测位置和第二预测位置，确定车辆的实时位置信息，包括：将所述第二预测位置作为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦岭，邓思，
申请(专利权)人：宁波芯路通讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33