有相机辅助的全球导航卫星系统方法和接收器技术方案

本发明专利技术提供一种在便携式装置中计算导航信息的方法，所述便携式装置包括经布置以从多个导航卫星接收导航信号的ＧＮＳＳ接收器，和用以从所述导航信号中提取ＧＮＳＳ位置信息的ＧＮＳＳ处理器。所述ＧＮＳＳ接收器还经布置以从相机模块获得图像数据。所述方法包括以下步骤：从所述相机模块导出一组位置信息；将所述相机导出的位置信息提供到导航处理器；使用所述组相机导出的位置信息和所述导航信号产生所述ＧＮＳＳ接收器的位置确定；基于所述产生的位置确定计算导航信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种便携式信号无线电定位接收器，其集成到另一主机系统(如，例 如通用计算机、PDA或手机)中，所述主机系统使用由相机提供的数据以便帮助定位过程。
技术介绍
全球导航卫星系统(GNSS)，例如GPS (全球定位系统)、GL0NASS或伽利略依赖于 接收从多个绕轨道运行的卫星广播的无线电信号，且使用这些信号中含有的信息来确定从 接收器到所接收的卫星中的每一者的距离或范围。在已知卫星的轨道的情况下，于是可用 几何方式确定GPS接收器的绝对时间和位置。与GNSS无线电定位系统相反，已开发出惯性导航系统(INS)以便用独立的方式基 于允许导出速度方向和速度的嵌入式传感器信息来提供定位信息。INS系统通常包含专用 惯性测量单元(IMU)，例如加速计和螺旋仪。通常，INS系统能够提供更加可靠的定位信息， 但也相当昂贵且需要较高的处理能力。以下描述主要涉及GPS全球定位系统，如GNSS系统。然而，本专利技术不限于此特定 系统，而是也可在基于相同原理的无线电定位系统(例如，GL0NASS系统或GALILEO系统) 的接收器中使用，且可延伸到本专利技术可适用于的其它未来无线电定位系统。在原始GPS无线电定位系统的情况下，操作GPS卫星(也指示为宇宙飞船或SV) 中的每一者在分别参考为“Li”和“L2”且位于1572. 42MHz和1227. 60MHz的两个载波频率 下发射导航无线电信号。Ll和L2载波由两个数字测距代码序列调制，所述两个数字测距代 码序列称为C/A(粗捕获)代码和P(Y)代码，后者主要限于美国政府和军队。由商用GPS接收器使用的C/A代码在Ll和L2载波中调制。对于每一 GPS卫星 唯一的C/A代码是伪随机Gold代码，其包括1023个位或“码片”的重复，其中转变速率为 1.023MHz，且所述代码通常简称为PRN。C/A代码因此每毫秒自身重复。测距代码序列与共 用精确时间参考(由每一卫星上装载的精确时钟保持且与主时钟同步的“GPS时间”)同步。 使用C/A代码的PSK调制的效果是在IMHz的带宽上扩展经调制的信号的频谱。Ll和L2载波两者进一步携载50bps导航消息——NAV代码。所述导航消息含有 GPS卫星的坐标(作为时间的函数)、时钟校正和大气数据，以及其它信息。通过每当NAV 位为“1”时反转C/A代码的逻辑值且否则使其保持不变来对NAV消息进行编码。为了捕获这些代码和执行位置确定，GPS接收器针对每一所接收的卫星产生C/A 代码的一局部复本——PRN代码，其被调整为在接近于1. 023MHz的频率下运行的局部NC0。 随后将所述代码时间移位、在接收器的相关引擎中与接收到的信号相关，且在可根据噪声 电平而或长或短的时间内集成，直到针对特定值的时间移位获得相关值的峰值为止，所述 特定值的时间移位取决于接收器与卫星之间的距离。实现最优相关所需的时间移位量(或伪距离)是卫星与GPS接收器之间的距离的 指示。GPS的内部时钟通常受到相对于GPS卫星时钟的较大误差的影响。为了解决此误差， GPS接收器必须捕获至少四个卫星以提供位置确定，包括三个空间坐标χ、y、ζ和时间t。GPS接收器试图在不太清楚或不知道卫星信号的位置的情况下在相位偏移-多普 勒位移空间中定位足够数目的卫星信号的阶段通常称为“捕获”状态。由于宇宙飞船和接收 器的运动的缘故，所以一旦找到峰值，其多普勒频率和相位偏移便不断改变。在“追踪”状 态下，系统必须跟随相关峰值的漂移，以便提供有效的位置确定。随GPS和其它GNSS系统出现的一个问题是信号强度(其对于地球表面上的GPS 信号通常为_130dBmW)在每当天空的视线受到阻碍时(且特别是在建筑物内)进一步衰减 时变得过弱。所达到的电平远远低于噪声底限，因此只能通过使用统计技术来接收所述信 号，且因此需要更多处理能力。在GPS信号接收质量较差且因此信噪比(SNR)过高的区域 (也叫做城市峡谷)中，GPS信号可能丢失。为了克服此问题，已提出无缝导航系统，以便处理暂时无法获得GPS信号的情况。第W02004/070号国际专利申请案揭示了一种基于紧密GPS/INS集成的导航解决 方案，其中卡尔曼(Kalman)滤波器处理来自相关传感器系统(例如惯性测量单元或IMU) 和GPS的数据，所述数据先前已通过共用时钟单元同步。此解决方案确实提供了导航的更 好的准确性和弹性，但另一方面其内在地意味着用于同步的大量硬件额外开销，且需要大 量处理能力。此解决方案因此不适合处理能力和空间有限的小型便携式装置。第US6876945号美国专利申请案提供了集成INS/GPS系统的另一实例，其中惯性 测量单元(IMU)与超声波多普勒速度测量传感器(UVM)之间的耦合在无法获得GPS信号时 提供了改进的无缝导航能力。UVM用以在GPS信号丧失期间辅助IMU,以便跟上集成导航系 统的准确性水平。此解决方案然而未使用任何视觉装置作为用于GPS辅助的备用数据供应ο因此需要提供一种导航系统和方法，其在效率方面克服了上文提及的现有技术的 问题，且使用视觉装置。
技术实现思路
本专利技术的目标是充分利用可用资源为导航方法和系统提供更好的弹性。本专利技术的另一目标是提供一种使用从相机导出的位置数据的导航方法和系统。根据本专利技术，借助于在便携式装置中计算导航信息的方法来实现这些目标，所述 便携式装置包括经布置以从多个导航卫星接收导航信号的GNSS接收器，且包括用以从所 述导航信号中提取GNSS位置信息的GNSS处理器。所述GNSS接收器还经布置以从相机模 块获得图像数据。所述方法包括以下步骤-从相机模块导出一组位置信息；-将相机导出的位置信息提供到导航处理器；-使用所述组相机导出的位置信息和所述导航信号来产生GNSS接收器的位置确 定；-基于所述产生的位置确定来计算导航信息。还通过用于相机辅助的GNSS导航的装置来实现这些目标，所述装置包括相机模 块和GNSS模块，其通过接口连接到导航软件使用的导航备用模块。根据本专利技术的装置和方法提供一种无缝导航系统，其在GPS信号较弱或无法获得 时具备备用位置信息供应器，且其在处理能力方面的要求有限。其可容易地在现有的具备4相机的便携式装置(如新一代移动电话)中集成和使用。 附图说明将借助对实施例的描述来更好地理解本专利技术，所述描述是以实例方式给出且由图 式加以说明，图式中图1展示根据本专利技术的包括GNSS、相机和补充导航模块的系统的逻辑视图；图2展示根据本专利技术常规和相机辅助的导航阶段的状态图。具体实施例方式本专利技术是指一种在如图1上描述的便携式装置或主机系统101上运行的导航系统 和相关导航方法。主机系统101含有GNSS接收器104，优选为GPS接收器104，其集成RF 前端106 (其接收由卫星发送的导航信号112)和GNSS处理器105。GNSS接收器104可为 蜂窝式电话、PDA(便携式数字助理)等等中的模块；然而其也可以是可插拔模块中，所述可 插拔模块可借助于适当的总线连接到代管装置101，例如为GPS PC卡。根据图1上说明的优选实施例，“GPS接收器” 104通过通信接口 107耦合到主机 系统的相机模块102。将相机模块102描绘为具有其镜头113 ；其还含有传感器103，例如 CXD图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在便携式装置（１０１）中计算导航信息的方法，所述装置（１０１）包括ＧＮＳＳ接收器（１０４），其中所述ＧＮＳＳ接收器（１０４）经布置以从多个导航卫星接收导航信号（１１２），且包括ＧＮＳＳ处理器（１０５），用以从所述导航信号（１１２）中提取ＧＮＳＳ位置信息，所述ＧＮＳＳ接收器（１０４）进一步经布置以从相机模块（１０２）获得数据，所述方法包括以下步骤：从所述相机模块（１０２）导出一组位置信息（２０５）；将所述组相机导出的位置信息提供到导航处理器；使用所述组相机导出的位置信息和所述导航信号来产生所述ＧＮＳＳ接收器（１０４）的位置确定；基于所述产生的位置确定来计算导航信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利安比勒什，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]