发明名称 载具之整合定位系统与方法
摘要 一种载具之整合定位系统与方法,其INS定位方法仅使用加速度计,而无须使用昂贵之陀螺仪。在本方法中,利用GPS提供初始之载具位置、速度大小与方向,以供INS下一时刻之定位输出。而当GPS再次定位后,便利用GPS定位资料来校正INS的定位输出。因此,可修正INS之累积误差,并可利用INS来弥补GPS定位输出之不连续性。
申请公布号 TWI250303 申请公布日期 2006.03.01
申请号 TW093110021 申请日期 2004.04.09
申请人 国立虎尾科技大学 发明人 林焕荣;罗智豪
分类号 G01S5/14;G01C21/16 主分类号 G01S5/14
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 1.一种载具之整合定位系统,适用以定位一载具,且 该整合定位系统至少包括: 一微控制器,该微控制器至少包括二个类比/数位(A /D)输入及一RX接脚; 一卫星定位系统,该卫星定位系统与该微控制器之 该RX接脚连接,以透过该RX接脚将该载具之一卫星 定位资料传送至该微控制器;以及 一惯性定位系统,该惯性定位系统具有一双轴加速 计,而适用以测量该载具之二轴加速度资料,其中 该双轴加速计与该些类比/数位输入连接,该微控 制器分别透过该些类比/数位接脚,对该载具之该 些轴加速度资料进行取样。 2.如申请专利范围第1项所述载具之整合定位系统, 其中该卫星定位资料之输出周期为1秒。 3.如申请专利范围第1项所述载具之整合定位系统, 其中该徵控制器更至少包括一输出介面,以输出该 载具之一GPS/INS整合定位资料。 4.如申请专利范围第1项所述载具之整合定位系统, 其中该微控制器更至少包括一TX接脚,适用以输出 该载具经整合后之一惯性定位资料。 5.如申请专利范围第4项所述载具之整合定位系统, 其中该惯性定位资料之输出周期为0.1秒。 6.如申请专利范围第4项所述载具之整合定位系统, 其中该卫星定位系统更至少包括一输出端,以输出 该载具之一卫星定位资料。 7.一种载具之整合定位方法,适用以定位一载具,且 该无陀螺仪之GPS/INS整合定位方法至少包括: 启动一GPS/INS整合模组,其中该GPS/INS整合模组至少 包括一微控制器、一卫星定位系统以及一惯性定 位系统; 取样与记录该载具之加速度资料; 判断该卫星定位系统是否有效定位; 当该卫星定位系统为有效定位时,设定该惯性定位 系统之一第一起始条件( ),并利用该惯性定位系统 之该第一起始条件( )反推该惯性定位系统之一前 时刻INS定位资料( ),从k-1到k=1; 输出该卫星定位系统定位前该前时刻INS定位资料( ),从k-1到k=1; 记录且输出k时刻之该卫星定位系统的GPS定位资料 ; 设定该惯性定位系统之一第二起始条件( ); 判断是否已达该惯性定位系统之一取样周期; 当位于该惯性定位系统之该取样周期时,取样该载 具之加速度资料; 计算该惯性定位系统之一此时刻之定位资料( ); 输出该此时刻定位资料( ); 判断该卫星定位系统是否有效定位,其中当该卫星 定位系统并未有效定位时,回到判断是否已达该惯 性定位系统之该取样周期的步骤,等到该惯性定位 系统之该取样周期到了,取样该载具之加速度値, 并以该此时刻定位资料( )为起始条件,计算该取样 周期的INS定位输出;以及 判断该卫星定位系统是否有效定位,其中当该卫星 定位系统为有效定位时,以卫星定位资料输出,并 做为下一时刻INS定位之起始位置。 8.如申请专利范围第7项所述载具之整合定位方法, 其中该惯性定位系统之该取样周期为0.1秒。 9.如申请专利范围第7项所述载具之整合定位方法, 其中该惯性定位系统具有一加速度计。 10.如申请专利范围第9项所述载具之整合定位方法 ,其中该加速度计测量该载具之x轴与y轴加速度。 11.如申请专利范围第7项所述载具之整合定位方法 ,其中该卫星定位系统之定位资料的输出周期为1 秒。 12.如申请专利范围第7项所述载具之整合定位方法 ,其中当该卫星定位系统有效定位时,则记录和输 出该卫星定位系统之GPS定位资料,并设定该惯性定 位系统之一第三起始条件( )。 13.如申请专利范围第7项所述载具之整合定位方法 ,其中反推该惯性定位系统之该前时刻INS定位资料 ( )时,至少包括利用方程式 14.如申请专利范围第7项所述载具之整合定位方法 ,其中计算该惯性定位系统之该此时刻之定位资料 ( )时,至少包括利用方程式 图式简单说明: 第1图系绘示导航座标系(N,E,D)与载体座标系(x,y,z) 在地球座标系统之示意图。 第2图系绘示平面运动之INS载体座标系(x,y)与导航 座标系(N,E)之关系图。 第3图系绘示汽车在导航座标系下的速度向量三角 形之示意图。 第4图系绘示假设ay在Vk-1之轴向上之示意图。 第5图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种GPS/ INS整合系统之示意图。 第6图系绘示第5图之GPS/INS整合系统之定位输出的 资料格式示意图。 第7图系绘示依照本发明另一较佳实施例的一种GPS /INS整合系统之示意图。 第8图系绘示第7图之GPS/INS整合系统之定位输出的 资料格式示意图。 第9图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种无陀 螺仪之GPS/INS整合定位方法之流程图。 第10图系绘示在WGS-84座标系统下之INS每五秒受GPS 校正一次的定位输出结果。 第11图系绘示在WGS-84座标系统下之INS每秒受GPS校 正一次的定位输出结果。
地址 云林县虎尾镇文化路64号
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