专利名称：定位装置及定位方法
技术领域：
该发明涉及求出移动路径上的多个地点的位置信息的定位装置、定位方法及存储 程序的存储介质。
背景技术：
以往，具备自主导航功能的定位装置被人们所知。所谓自主导航功能是指例如使 用GPS(全球定位系统)等能测定绝对位置的定位手段进行基准地点的定位，然后使用加速 度传感器、方位传感器等自主导航用传感器，测量移动方向、移动量，并且对基准地点的位 置信息累加自主导航用传感器取得的位移信息，由此来计算移动路径上的各个地点的位置 fn息ο目前，关于以下的修正技术提出了几个方案(例如，特开2008-232771号公报、特 开平11-230772号公报)，该修正技术为在具备自主导航功能的定位装置中，在同时进行 自主导航功能的位置信息的计算和GPS的定位时，根据GPS的定位结果修正该地点的位置 信息、或根据GPS的定位结果修正自主导航用传感器的测量误差。一般来讲，当持续进行自主导航功能的位置信息的计算时，方位测定的误差、移动 量测定的误差被累积，因此，位置信息的误差逐渐变大。特别是在便携式的定位装置中附 加了自主导航功能的情况下，由于无法设置汽车的车轮速度传感器等检测正确速度的传感 器，因此移动量的测定误差也比较大。但是，在持续进行自主导航功能的位置信息的计算，同时在各个地点进行GPS定 位，修正进行了 GPS定位的地点的位置信息的现有修正技术中，在没有进行GPS定位的区 间，特别是在该区间的后端侧，误差的累积变大，存在无法获得准确位置信息的问题。另外，在上述的修正技术中，在间歇地进行GPS定位的地点，汇总直到其前段的地 点为止累积的误差来进行修正，因此，在通过一连串的位置信息表示移动轨迹的情况下，在 进行了误差修正的地点前后，位置信息的偏差变大，存在无法获得连续的移动轨迹的问题。
发明内容
该发明的目的在于结合使用自主导航功能的位置信息的计算以及使用GPS等定 位手段的绝对位置的测定，在进行移动路径上的多个地点的定位时，使最终取得的各个地 点的位置信息成为具有高精度的位置信息。为了达成上述目的，本发明的特征为在求出移动路径上的多个地点的位置信息 的定位装置中，具有定位单元，不需要成为基准的过去的位置信息地可执行当前位置的测 定；移动测量单元，进行相对的位置变动的测量；位置计算单元，根据第1基准地点的位置 信息和通过所述移动测量单元的测量取得的位置变动的信息，计算移动路径中的多个地点 的位置信息；以及修正单元，关于所述移动路径上的任意的第2基准地点，根据差异信息， 进行由所述位置计算单元计算出的所述移动路径上的其它地点的位置信息的修正，所述差 异信息表示由所述位置计算单元计算出的位置信息所表示的位置与所述定位单元的定位
4结果所表示的位置的差。另外，本发明的特征为在使用可以进行当前位置的测定的定位单元以及进行相 对的位置变动的测量的移动测量单元，来求出移动路径上的多个地点的位置信息的定位方 法中，包含位置计算步骤，根据第1基准地点的位置信息和通过所述移动测量单元的测量 取得的位置变动的信息，计算移动路径中的多个地点的位置信息；差异信息取得步骤，关于 所述移动路径上的任意的第2基准地点，求出表示通过所述位置计算步骤计算出的位置信 息所表示的位置与所述定位单元的定位结果所表示的位置的差的差异信息；以及修正步 骤，根据所述差异信息，修正通过所述位置计算步骤计算出的所述移动路径上的其它地点 的位置信息。
图1是表示本发明第1实施方式的导航装置的整体的框图。图2是表示移动履历数据的一个例子的数据表。图3是表示比较在本实施方式的导航装置中生成的修正前的移动轨迹Tl与修正 后的移动轨迹T2的说明图。图4是表示由CPU执行的移动定位处理的处理步骤的流程图。图5是说明在本发明第2实施方式的导航装置中的位置数据的修正方法的示意 图。图6是说明在本发明第3实施方式的导航装置中的位置数据修正方法的示意图。
具体实施例方式下面参照
本发明的实施方式。(第1实施方式)图1是表示本发明实施方式的定位装置的导航装置1的整体的框图。该实施方式的导航装置1能够依次进行当前位置的测定，将各个地点的位置信息 作为移动履历数据进行积蓄，并且当在移动中进行拍摄操作时，能够与拍摄地点的位置信 息对应地存储通过拍摄获得的图像数据。如图1所示，该导航装置1具有进行装置的整体控制的CPU(中央运算处理 器)10 ；对CPUlO提供作业用存储空间的RAMll ；存储CPUlO执行的控制程序、控制数据的 R0M12 ；用于接收从GPS (全球定位系统)卫星发送的信号的GPS接收天线13及GPS接收部 14 ；作为自主导航用传感器的3轴地磁传感器15、3轴加速度传感器16以及气压传感器17 ； 进行在使用自主导航用传感器(15、16、17)的定位中所需要的数据处理、运算处理的自主 导航控制处理部20 ；进行由自主导航控制处理部20获得的位置数据的修正运算的自主定 位数据修正处理部21 ；积蓄沿着移动路径的一连串的位置数据的移动履历数据存储部22 ； 进行拍摄的照相机装置23 ；存储有地图数据的地图数据库24 ；对当前时刻进行计时的计时 部25 ；以及从外部输入操作指令的操作部26等。GPS接收部14根据来自CPUlO的动作指令，进行经由GPS接收天线13接收的信号 的解调处理等，将GPS卫星的各种发送数据发送给CPU10。CPUlO根据这些GPS卫星的发送 数据，进行预定的定位运算，由此能够取得表示当前位置的位置数据。
3轴地磁传感器15是检测地磁的方向的传感器，3轴加速度传感器16是分别检测 3个轴向的加速度的传感器。自主导航控制处理部20按照预定的采样周期，经由CPUlO输 入3轴地磁传感器15与3轴加速度传感器16的检测数据，根据这些数据测量导航装置1 的移动方向、移动量。气压传感器17是为了求出在大厦、山中移动时的高低差而检测气压的传感器。与 上述的3轴地磁传感器15、3轴加速度传感器16的检测数据一起，由自主导航控制处理部 20读入该气压传感器器17的检测数据，关于高度方向的移动量，能够根据这些检测数据更 准确地进行测量。自主导航控制处理部20通过承担特定的运算处理来辅助CPUlO的运算处理。自 主导航控制处理部20根据CPUlO的指令，输入自主导航用传感器(15、16、17)的检测数据， 计算导航装置1的移动方向、移动量，并且通过对CPUlO提供的基准位置的位置数据累加由 上述计算出的移动方向及移动量构成的矢量数据来计算当前位置的位置数据，然后将计算 出的当前位置的位置数据提供给CPU10。自主定位数据修正处理部21针对由自主导航控制处理部20计算并存储在移动履 历数据存储部22中的1个或多个位置数据，进行用于修正为更加准确的位置数据的修正运 算。关于该修正运算的内容，将在下面进行详细说明。照相机装置23例如具有CMOS (互补型金属氧化物半导体)传感器或CCD (电荷耦 合器件)等摄像元件、使拍摄物的图像成像的镜头等，是按照CPUlO的指令，把在摄像元件 上成像的拍摄物的图像转换为数字信号并记录的装置。在该照相机装置23中，例如设置了 大容量的存储装置(记录介质)，通过拍摄获得的图像数据被保存在该存储装置中。图2是表示存储在移动履历数据存储部22中的移动履历数据的一个例子的数据 表。移动履历数据存储部22，例如由RAM或非易失性存储器等构成，记录图2所示的移 动履历数据。移动履历数据是依次登录通过装置移动过程中的移动定位处理取得的位置数 据的数据。另外，在移动履历数据中，跟随一连串的位置数据，分别登录表示位置数据的取 得顺序的指标数「No.」、表示取得位置数据时的时刻的时刻数据、以及表示位置数据是否已 修正的修正标志等。另外，上述的移动履历数据存储部22可以设置在RAMll的一部分的存储区域中， 也可以设置在在照相机装置23中记录图像数据的存储装置的一部分的存储区域中。在R0M12中存储有主控制处理的程序和移动定位处理的程序等，主控制处理的程 序按照来自操作部26的操作输入，使照相机装置23动作，或者切换显示部18的显示内容， 或者进行记录移动履历的移动定位处理的开始或停止的控制；移动定位处理的程序持续进 行当前位置的测量和位置信息的记录，生成移动履历数据。除了将这些程序存储在R0M12 中之外，例如还可以存储在经由数据读取装置CPUlO可读取的、例如光盘等可移动存储介 质、闪速存储器等非易失性存储器中。另外，还可以采用将载波作为介质，经由通信线路将 这样的程序下载到导航装置1中的方式。以下，把通过上述CPUlO的GPS定位运算求出当前位置的位置数据称为GPS定位， 将利用自主导航用传感器(15、16、17)求出当前位置的位置数据称为自主定位。下面说明上述结构的导航装置1执行的移动定位处理。
在图3中表示将本实施方式的导航装置1中的修正前的位置数据与修正后的位置 数据进行比较的说明图。在该图中，Tl是与修正前的一连串的位置数据对应的地图上的轨 迹，T2是与修正后的一连串的位置数据对应的地图上的轨迹。移动定位处理是持续地进行当前位置的测量和位置信息的记录，生成移动履历数 据的处理。在移动定位处理中，连续地进行自主定位，并且间歇地进行GPS定位，来取得移 动路径上的多个地点的位置数据。通过GPS定位间歇地获得的位置数据用于给予在自主定 位中所需要的基准地点的位置数据，并且用于修正通过自主定位计算出的其它地点的位置 数据。图3的例子表示用户沿着道路从第1基准地点A移动到第2基准地点B，并且在第 1基准地点A和第2基准地点B间歇地进行2次GPS定位期间的移动定位处理的例子。详 细地说，首先在作为移动路径的始端的第1基准地点A进行GPS定位，然后在持有导航装置 1的用户沿着道路行进，移动到第2基准地点B的期间连续地进行自主定位。把通过自主定 位计算出的一连串的位置数据作为修正前数据积蓄在移动履历数据存储部22中。把与该 一连串的位置数据对应的地点表示在地图上成为轨迹Tl。因为自主定位产生较大的误差， 并且在自主定位中误差被持续地累积，因此随着接近第2基准地点B，轨迹Tl的误差变大。在移动定位处理中，当经过预定的时间时，进行下一次的GPS定位。在图3的例子 中，在用户通过第2基准地点B的时刻进行了 GPS定位。另外，轨迹Tl的终端的地点Bl是 与在该时刻通过自主定位求出的位置数据对应的地点。另外，作为间歇地执行GPS定位的条件，除了经过预定时间之外，还可以采用移动 了预定距离、或者在进入到GPS卫星的电波无法到达的场所后又出现在电波能够到达的场 所的情况等各种条件。在移动定位处理中如果进行了间歇的GPS定位，则首先根据通过该GPS定位取得 的位置数据，对于在移动履历数据存储部22中记录的自主定位的位置数据中的与第2基准 地点B对应的位置数据进行修正处理。S卩，把表示地点Bl的自主定位的位置数据修正为表 示第2基准地点B的GPS定位的位置数据。并且，此时，由CPUlO求出作为表示这两个位置 数据的差的差异信息的矢量数据。在地图上表示该矢量数据是从地点Bl指向第2基准地 点B的矢量Vb。如果求出了矢量Vb的数据，则接下来进行从第1基准地点A到第2基准地点B通 过自主定位获得的一连串的位置数据(轨迹Tl的位置数据)的修正处理。例如，若说明移 动途中的地点Xl的位置数据，与该地点Xi对应的位置数据通过下面的运算式(1)向表示 地点X2的位置数据修正。X2 = Xl+(Lx/L0) XVb(1)在此，X2、X1是修正前和修正后的位置数据，与表示地点的记号(X2、X1)使用同一 记号。另外，LO是沿轨迹Tl的从第1基准地点A到第2基准地点B的移动轨迹长，Lx是沿 轨迹Tl的从第1基准地点A到修正对象地点X2的移动轨迹长。轨迹长L0、Lx可以通过在 自主定位时累积移动量来求出，使其与各位置数据对应地存储。或者，在以比较细小的间隔 取得沿移动路径的各位置数据时，也可以在修正运算时从一连串的位置数据开始累积各个 位置数据的前后的差分量来求出。这样的修正运算是针对从第1基准地点A到第2基准地点B通过自主定位求出的表示轨迹Tl的一连串的位置数据进行的。由此，获得从第1基准地点A到第2基准地点B 的修正后的位置数据。在图3中，将与该修正后的位置数据对应的地点表示在地图上成为 轨迹T2。与修正前的轨迹Tl相比，该轨迹T2是与沿着道路移动的实际移动路径接近的轨 迹。如果获得了修正后的位置数据，例如在移动履历数据存储部22中用修正后的位 置数据覆盖修正前的位置数据，并把与该位置数据对应的修正标志更新为表示修正完成的 值 “1”。另外，在用户移动，持续地进行上述的移动定位处理时，基准地点被逐一地移位， 即将第1基准地点重新定义为B，将下一进行GPS定位的地点重新定义为第2基准地点。然 后，重复进行与上述相同的自主定位以及修正处理。通过这样的处理，在移动履历数据存储 部22中积蓄沿着移动路径测定并且修正后的一连串的位置数据。最终获得的一连串的位 置数据，不会在间歇地进行GPS定位的各基准位置的前后表示出大的偏离，成为表示连续 并且自然的轨迹的一连串的位置数据。另外，任何的位置数据都具有平均来讲良好的精度。用户在移动过程中使用照相机装置23进行拍摄时，把通过该拍摄获得的图像数 据和修正后的位置数据对应地存储到存储装置中。位置数据的修正运算的内容并不限于上述的例子。例如，也可以采用下面的运算 式⑵。X2 = Xl+(Atx/Δ t0) XVb(2)在此，X2、Xl是表示地点X2、Xl的位置数据、Δ t0是从第1基准地点A移动到地 点B所花费的时间，Δ tx是从第1基准地点A移动到地点X2所花费的时间。通过这样的修正处理，当随着时间经过累积了测定误差时，能有效地修正该误差。另外，作为上述位置数据的修正处理的运算式，还可以采用下面的运算式(3)。X2 = Xl+gl (Lx/L0) X Vb+g2 ( Δ tx/ Δ t0) X Vb(3)在此，X2、Xl、L0、Lx、AtO、Atx是公式(1)、(2)中所示的变量，gl、g2 是以(gl+g2 =1)为条件的加权系数。通过这样的修正处理，当在位置数据中一同积蓄伴随时间经过的测定误差以及伴 随移动距离的测量误差时，能够有效修正该误差。进一步，如下面的公式(4)、(5)所示，还可以将上述的修正项目与其它的修正项 目进行合并来使用。X2 = Xl+gl (Lx/L0) X Vb+g2 ( Δ tx/ Δ t0) X Vb+g3 (其他修正项目) (4)在此，gl g3是加权系数，例如使第2基准地点B的修正后的位置数据与GPS定 位的位置数据为相同的值来设定gl g3。X2 = fl(f2(Xl))(5)在此，Π (χ)是针对位置数据χ的第1修正函数、f2 (χ)是针对位置数据χ的第2 修正函数，对修正函数fl(x)、f2(x)的一方采用上述公式(1) (4)的函数，对另一方采用 其它别的修正函数。通过使用了这样的运算式(4)、(5)的修正处理，能够进行与其它有用的修正项目 的运算相结合的修正处理，能获得更加准确的位置数据。下面，参照流程图详细说明上述的移动定位处理。
图4是表示由CPUlO执行的移动定位处理的处理顺序的流程图。例如，当通过操作部26从外部输入了移动定位处理的开始指令时，开始执行该移 动定位处理。当开始了移动定位处理时，CPUlO首先使GPS接收部14动作，进行来自GPS卫 星的信号的接收处理(步骤Si)。然后，CPUlO根据GPS卫星的发送数据进行定位运算，求 出基准地点的位置数据(步骤S2)。如果求出了基准地点的位置数据，首先判断在RAMll中设定的第2基准地点的位 置数据区域中是否存储了位置数据(步骤S3)，如果已存储，则将该第2基准地点的位置数 据存储到在RAMll中设定的第1基准地点的位置数据区域中(步骤S4)，转移到下一个步 骤S5。另一方面，如果在第2基准地点的位置数据区域中没有存储位置数据，直接跳到步骤 S5。在步骤S5，把在步骤S2中计算出的GPS定位的位置数据存储到在RAMll上设定的 第2基准地点的位置数据区域中。上述步骤S3 S5的处理是每当间歇地进行GPS定位时，将基准位置的位置数据 逐一地移位，即，把前一次执行的GPS定位的位置数据设为第1基准位置的位置数据，将此 次执行的GPS定位的位置数据设为第2基准位置的位置数据的处理。如果存储了 GPS定位的位置数据，接下来CPUlO判断在RAMll上设定的第1基准 地点的位置数据区域中是否存储了位置数据(步骤S6)。该步骤S6是用于判断在移动定位 处理刚刚开始后，是否只进行了第一次的GPS定位或者判断是否进行了第2次以后的GPS 定位的处理。结果，如果没有第1基准地点的位置数据，能够判断为只进行了第一次的GPS定 位，因此直接移到步骤S8。另一方面，如果具有第1基准地点的位置数据，则能够判断为进 行了第2次以后的GPS定位，因此，作为当前地点的位置数据，将移动履历数据存储部22中 存储的位置数据(在步骤S10、S11中不久前测量并存储的位置数据)修正为GPS定位结果 的位置数据。在修正时，将修正标志更新为修正完成的值。同时，计算表示这些位置数据的 差的矢量Vb的数据，并保存到RAMll中(步骤S7)。然后，转移到到步骤S8。在步骤S8中，判断在记录在移动履历数据存储部22中的一连串的位置数据中是 否具有修正前的位置数据，即，判断是否具有修正标志的值是表示修正前的值“0”的位置数 据。该步骤S8的判断处理判断是否为在移动定位处理刚刚开始后，只进行了第1次 GPS定位的状态，或者，判断是否为即使进行了第2次以后的GPS定位，但在间歇的GPS定位 期间没有导航装置1的移动，没有进行自主定位的状态。当进行了第2次以后的GPS定位， 并且在GPS定位期间还进行了自主定位的情况下，在步骤S8的判断处理中判断为具有修正 前的位置数据。作为步骤S8的判断处理的结果，如果具有修正前的位置数据，则CPUlO向自主定 位数据修正处理部21发出指令，针对在移动履历数据中登录的修正前的全部位置数据进 行上述公式(1)的修正运算(步骤S9:修正步骤)。另一方面，如果没有修正前的位置数 据，就直接转移到步骤S10。当转移到步骤S 10时，CPUlO通过步骤SlO S13的循环处理，重复进行自主定位 的处理。即，将自主导航用传感器(15、16、17)的检测数据发送给自主导航控制处理部20，进行自主定位的运算处理(步骤S10:位置计算步骤)。然后，将计算出的位置数据与时间 数据、修正标志的信息一起登录到存储部22的移动履历数据中(步骤Sll)。在没有一定以 上的移动时，可以省略向该移动履历数据的登录。如果从自主导航控制处理部20取得了位置数据，然后，对显示部18输出在地图 上显示与位置数据对应的点或显示移动轨迹的数据(步骤S12)，接着判断是否到达下一次 GPS定位的时间(步骤13)。然后，如果没有到达下一次GPS定位的时间，则返回到步骤S10， 重复步骤SlO S13的循环处理。另一方面，如果到达下一次的GPS定位的时间，跳过该步 骤SlO S13的循环处理，返回到步骤Si。通过这样的移动定位处理，通过步骤SlO S13的循环处理持续地进行自主定位 的处理，并且通过步骤Si、S2的处理间歇地执行GPS定位。并且，在执行了 GPS定位时，通 过步骤S8、S9的处理，采用上述的修正运算修正通过自主定位取得的位置数据，把修正后 的位置数据存储到移动履历数据存储部22中。如上所述，根据该实施方式的导航装置1、及其定位方法以及其移动定位处理的程 序，根据表示在第2基准地点的GPS定位和自主定位的各位置数据的差异的矢量数据(Vb)， 还修正移动路径上的其它地点的位置数据，因此，关于不进行GPS定位只进行了自主定位 的其它地点，也能够取得比较准确的位置信息。另外，在位置数据的修正运算中，对接近第1基准地点的地点的位置数据相加与 小的比例相乘后的矢量数据(Vb)，另一方面，沿着移动路径越是远离第1基准地点的地点， 对位置数据相加与越大的比率系数相乘后的矢量数据(Vb)，因此，能够针对累积了误差的 自主定位的位置数据进行恰当的修正。另外，由于确保了一连串的位置数据的连续性，因此 即使间隔比较长的期间通过GPS定位进行位置数据的修正的情况下，也能够通过一连串的 位置信息获得连续并自然的移动轨迹。另外，根据使矢量数据(Vb)乘以与移动距离几乎成比例的系数，然后使其与修正 前的位置数据相加的公式(1)的修正运算，在随着移动距离自主定位的误差变大的情况 下，能够有效地修正该误差。另外，根据使矢量数据(Vb)乘以与移动时间几乎成比例的系 数，然后使其与修正前的位置数据相加的公式(2)的修正运算，在随着时间的经过自主定 位的误差变大的情况下，能够有效地修正该误差。另外，根据将公式(1)和公式(2)双方以 适当的加权进行合成后的公式(3)的修正运算，能够有效地修正共同产生两者的误差的自 主定位的误差。另外，通过以适当的加权进行上述的修正运算，还能够实现与其他的有效修 正项目合成后的修正处理。另外，根据上述的修正处理，连续地进行自主定位，并且间歇地进行GPS定位，修 正之间的位置数据，由此能够获得比较正确的一连串的位置数据，因此，能够减少消耗功率 大的GPS定位的回数，大幅减低移动定位处理的总消耗功率。(第2实施方式)第2实施方式的导航装置，只是在通过自主定位求出的位置数据的修正方法这一 点上与第1实施方式不同，其他的诸如装置的结构、移动定位处理的位置数据的取得方法 等与第1实施方式基本相同。因此只详细说明不同的部分。图5是表示本发明第2实施方式的导航装置的位置数据的修正方法的说明图。图5的例子表示这样的情况用户从第1基准地点A到第2基准地点B沿着「-」字形的移动路径移动，并且通过自主定位取得轨迹Tl的位置数据，并且在该移动路径的终 端地点进行GPS定位取得了第2基准地点B的位置数据。该实施方式的修正方法，是在通过自主定位获得的移动量的测量值中始终以一定 的比率产生误差的情况下，能够有效地除去该误差的方法，例如，在自主定位中采用根据步 数和步幅测量步行体的移动量的方式的情况下，应用该修正方法。作为自主定位中的步行体的移动量的测量方式，一般来讲，应用如下的方式。艮口， 用户预先将步行体的步幅作为步幅数据登录到导航装置中，然后在自主定位时，自主导航 控制处理部20根据3轴加速度传感器16检测步行体的上下运动，据此来计算步数，通过将 该计算出的步数和上述的步幅数据相乘求出步行体的移动量。在这样的测量方式中，在由 用户预先设定的步幅数据与实际步幅偏离的情况下，在自主定位获得的移动量的测量值中 始终产生一致的误差。在第2实施方式的导航装置中，针对通过自主定位获得的位置数据进行如下修正 处理。即，如图5所示，用户从第1基准地点A移动，通过自主定位取得了沿着轨迹Tl的各 个地点的位置数据。另外，在终端地点Bl进行GPS定位，取得了第2基准地点B的位置数 据。此时，首先，导航装置的自主定位数据修正处理部21根据通过GPS定位获得的第2基 准地点B的位置数据修正终端地点Bl的位置数据。并且，求出作为该终端地点Bl的位置 数据与第2基准地点B的位置数据的差异信息的矢量Vb。然后，如果求出了该矢量Vb，则根据下面的公式(6)修正通过自主定位求出的轨 迹Tl的各个地点的位置数据。X2 = Xl+VxI Vx| = I Vb I X (LaxiZIabi)Vx的方向=Vb的方向+ θ χ(6)在此，Xl是轨迹Tl上的修正对象的位置数据、Χ2是修正后的位置数据、Vx是修 正对象地点的位移矢量、Labi是线段ABl的长、Laxi是线段AXl的长、θ χ是线段ABl和线段 AXl所成的角度。详细说明图5的地点Xl的位置数据。此时，首先，按照与从第1基准地点A到地 点Xl的直线距离(Laxi)对应的比率(LAX1/LAB1)，增大或减小表示第2基准地点B的差异量的 矢量Vb的大�。⑶遥垢檬噶縑b的朝向变化以第1基准地点A为中心的从地点Bl到地 点Xl的位移角度θ χ，求出与地点Xl对应的位移矢量Vx。然后，通过将该位移矢量Vx与 地点Xl的位置数据相加，计算修正后的地点X2的位置数据。导航装置的自主定位数据修正处理部21针对通过自主定位求出的轨迹Tl的全部 的位置数据进行这样的修正运算。由此获得修正后的轨迹T2的位置数据。根据该第2实施方式的修正方法，当通过自主定位获得的位置数据的误差不是随 机误差，在移动量的测量值中始终以一定的比率包含误差，并且在方位的测量值中始终包 含一定的偏置误差的情况下，能够正确地消除这些误差。例如，当在移动量的测量值中一致 地包含“_30%”的误差，在方位的测量值中包含3度的偏置的条件下，考察沿着轨迹T2移 动，并且在该移动中进行自主定位的情况。结果，能够确实地验证通过自主定位获得轨迹Tl 的位置数据。因此，可知根据该第2实施方式的修正方法，能够有效地消除上述的自主定位 的误差。
(第3实施方式)第3实施方式的导航装置，只在通过自主定位求出的位置数据的修正方法这一点 上与第1及第2实施方式不同，其它的诸如装置的结构、移动定位处理中的位置数据的获得 方法等与第1及第2实施方式基本相同。因此，只详细说明不同的部分。第3实施方式的位置数据的修正方法，是在自主定位中在移动量的测量值中始终 按照一定比率产生误差，并且在移动方向的测量值中随着移动累计了一定的方向误差的情 况下，能够有效地消除这些误差的修正方法。图6说明本发明第3实施方式的导航装置中的位置数据的修正方法。图6的例子 表示了这样的情况用户从第1基准地点A到第2基准地点B沿「二」字形的移动路径移 动，并且通过自主定位获得轨迹Tl(以粗点划线表示)的位置数据，并且在该移动路径的终 端地点进行了 GPS定位，取得了第2基准地点B的位置数据。在图6中，分别用符号Ml、m及Bl表示在自主定位中求出的位置数据所表示的 地点、用符号M、N及B表示修正后的位置数据所表示的地点。另外，分别用记号θ、Θ1 θ 3表示对应的2线段间的角度、记号L.I^pLla L3a、Llb L3b表示对应的线段的长度。在第3实施方式中，如果通过自主定位和GPS定位获得了上述地点A、Ml、Nl、Bl、 B的位置数据，首先，自主定位数据修正处理部21求出从第1基准地点A到自主定位的终 端地点Bl的长度Labi与从第1基准地点A到第2基准地点B的长度Lab的倍率(LabAabi)。 并且，求出以第1基准地点A为中心的从地点Bl到地点B的旋转角θ。接着，利用这些计算值，自主定位数据修正处理部21对在自主定位中获得的一连 串的地点Ml、Ni、Bl的位置数据如下地进行修正处理。即，在通过自主定位测量到的移动 量中，按照与上述的倍率(LAB/LAB1)对应的量，生成一定比例的误差，分别通过下面的公式 (7) (9)来求出修正后的各个线的长度Llb、L2b及L3b。Lib = LlaX (LabZLabi)(7)L2b = L2aX (‘/L·)(8)L3b = L3aX (LabZLabi)(9)并且，自主定位数据修正处理部21，假设在移动过程中在移动方向的测量值中累 积了一定的误差，最终的移动方向的误差成为角度θ，分别通过下面的公式(10) (13)来 求出通过自主定位测量到的各个移动方向的误差角度Θ1 Θ3。θ 1 = θ X {Lla/(Lla+L2a+L3a)}(10)θ 2 = θ X {L2a/(Lla+L2a+L3a)}(11)θ 3 = θ X {L3a/(Lla+L2a+L3a)}(12)然后，使用上述那样获得的修正后的各线段的长度Llb L3b以及误差角度 θ 1 θ 3，修正通过自主定位获得的各个地点Ml、Ni、Bl的位置数据。S卩，首先，把从第1基准地点A到作为下一自主定位点的地点Ml的线段AMl做成 以第1基准地点A为中心旋转误差角度θ 1，并且，将其线段的长度Lla增减为修正后的长 度Llb的线段AM。然后，使作为修正后的线段AM的端点的地点M的位置数据成为针对地点 Ml的修正后的位置数据。针对通过第2次的自主定位获得的地点m的位置数据，首先，由于成为处理对象
12的线段的始端由于前一次的修正处理而进行了位移，所以对其进行处置。即，作为该处置， 把表示通过第2次的自主定位测量到的移动量以及移动方向的线段Mmi进行平行移动，使 修正后的地点M成为始端，获得新的线段丽2 (图6中，用细点划线表示)。然后，针对该线段MN2，进行消除通过自主定位而附加的一致的误差的处理。即，作 成以地点M为中心，使该线段MN2旋转误差角度θ 2，并且使该线段的长度L2a增减为修正 后的长度L2b的线段MN。然后，把作为该修正后的线段MN的端点的地点N的位置数据，作 为针对地点m的修正后的位置数据。接着，对于通过第3次的自主定位获得的地点Bl的位置数据进行相同的处理，由 此能够获得与第2基准地点B几乎重叠的修正后的位置数据。导航装置的自主定位数据修正处理部21通过进行上述的修正运算，能够取得沿 图6的轨迹T2的各个地点A、M、N、B的位置数据。图6的例子表示了用户从第1基准地点 A直到移动到第2基准地点B，通过自主定位仅求出了 3个地点Ml、m及Bl的位置数据，但 是在从第1基准地点A直到移动到第2基准地点B，通过自主定位求出了多个地点的位置数 据的情况下，自主定位数据修正处理部21也可以从第1基准地点A —侧的地点开始，按顺 序重复进行同样的处理，由此来获得各个地点的修正后的位置数据。根据该第3实施方式的修正方法，通过自主定位获得的位置数据的误差不是随机 误差，当在移动量的测量值中始终按照一定的比例包含误差，并且在方位的测量值中与移 动量对应地累计了一定的角度误差的情况下，能够正确地消除这些误差。另外，本发明并不限于上述第1 第3实施方式，其可以进行各种各样的变更。例 如，在上述实施方式中表示了通过自主导航控制处理部20、自主定位数据修正处理部21执 行自主定位的运算、修正处理的运算的例子，但是也可以通过CPUlO的软件处理来实现这 些运算。另外，在上述第1 第3实施方式的移动定位处理中表示了间歇地重复进行GPS 定位以及基于GPS定位的修正处理的结构，但是还可以在一次的移动定位处理中，只进行 最后的一次或者最初和最后两次的GPS定位，根据最后的GPS定位的结果来修正在移动定 位处理期间进行的自主定位的位置数据。另外，在上述实施方式的移动定位处理中，表示了 根据第2基准地点的矢量Vb来修正第1基准地点和第2基准地点之间的地点的位置数据 的例子，但是例如，还可以根据第2基准地点的矢量Vb，通过相同的运算式来修正进一步超 过第2基准地点行进的移动路径上的位置数据。此外，在上述第1 第3实施方式的移动定位处理中，表示了通过GPS定位取得移 动开始的第1基准地点的位置数据的例子，但是，例如还可以在移动开始地点为已知的情 况下，通过外部输入等预先对装置赋予第1基准地点的位置数据。另外，在上述第1 第3实施方式中表示了作为定位单元，利用GPS进行定位的结 构的例子，但是，例如还可以应用通过移动电话与基站的通信进行定位的结构、或通过从外 部输入位置信息获得定位信息的结构等其它的各种各样的结构。另外，作为进行相对的位 置变动的测量的移动测量单元，表示了 3轴地磁传感器、3轴加速度传感器以及气压传感器 的例子，但如果只要能够获得2维方向的位置数据即可，则可以省略气压传感器，另外，如 果装置的上下方向恒定，也可以利用2轴的方位传感器或2轴的加速度传感器。另外，在上述第1 第3实施方式中表示了在便携式的导航装置1中应用了本发明的例子，但是也可以将本发明用于安装在移动体中的定位装置。另外，关于移动履历数据 的具体的内容也可以进行各种变更，照相机装置23的拍摄功能、地图显示、移动轨迹显示 的功能等并非必须的结构。另外，在不超出本发明的主旨的范围内，可以对在实施方式中具 体表示的细部进行适当的变更。
权利要求
一种定位装置，求出移动路径上的多个地点的位置信息，其特征在于，具有定位单元(13、14、10)，不需要成为基准的过去的位置信息地可执行当前位置的测定；移动测量单元(15、16、17)，进行相对的位置变动的测量；位置计算单元(10)，根据第1基准地点的位置信息和通过所述移动测量单元的测量取得的位置变动的信息，计算移动路径中的多个地点的位置信息；以及修正单元(12)，关于所述移动路径上的任意的第2基准地点，根据差异信息，进行由所述位置计算单元计算出的所述移动路径上的其它地点的位置信息的修正，所述差异信息表示由所述位置计算单元计算出的位置信息所表示的位置与所述定位单元的定位结果所表示的位置的差。
2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述修正单元，针对由所述位置计算单元计算出的一连串的位置信息，通过与该位置 信息对应的地点沿着所述移动路径的移动距离，距离所述第1基准点越远越大的比例，进 行对该位置信息附加所述差异信息表示的位移量的修正。
3.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述修正单元进行包含修正项目的修正运算，所述修正项目为根据由所述移动测量单 元测量到的从所述第一基准地点到所述第二基准地点的总路径长、从所述移动测量单元测 量到的所述第一基准地点到取得了修正对象的位置信息的地点的第1路径长、以及在所述 第二基准地点的所述差异信息，将所述第1路径长针对所述总路径长的比率作为系数，使 所述差异信息表示的位移量乘以该系数，对所述修正对象的位置信息附加通过该乘法得到 的位移量。
4.根据权利要求3所述的定位装置，其特征在于，所述修正单元，对通过所述乘法获得的位移量进行规定的加权，然后使其与所述修正 对象的位置信息相加。
5.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述修正单元进行包含修正项目的修正运算，所述修正项目为根据从所述第1基准地 点到所述第2基准地点的移动所花费的总时长、从所述第1基准地点到获得了修正对象的 位置信息的地点的移动所花费的第1时长、以及在所述第2基准地点的所述差异信息，将所 述第1时长针对所述总时长的比率作为系数，使所述差异信息表示的位移量乘以该系数， 对所述修正对象的位置信息附加通过该乘法得到的位移量。
6.根据权利要求3或者4所述的定位装置，其特征在于，所述修正单元，对通过所述乘法获得的位移量进行规定的加权，然后使其与所述修正 对象的位置信息相加。
7.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，在所述差异信息中，包含由2个位置信息表示的2个地点间的距离及方向信息。
8.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述修正单元进行以下的修正计算根据所述位置计算单元的位置信息求出的所述第 1基准地点到所述第2基准地点的距离与根据所述定位单元的定位结果求出的所述第1基 准地点到所述第2基准地点的距离的倍率，作为在根据所述位置计算单元计算出的所述移动路径上的多个地点的位置信息中的沿着所述移动路径的相邻的2个地点的位置信息求 出的该2个地点间距离中包含所述倍率量的误差，从所述多个地点的位置信息中消除该倍 率量的误差。
9.根据权利要求8所述的定位装置，其特征在于，所述修正单元进行以下的修正计算根据所述位置计算单元的位置信息求出的所述第 1基准地点到所述第2基准地点的方向与根据所述定位单元的定位结果求出的所述第1基 准地点到所述第2基准地点的方向的差异，作为在所述位置计算单元计算出的所述移动路 径上的多个地点的位置信息中相加了伴随移动量一致的方向误差，从所述多个地点的位置 信息中消除该方向误差。
10.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，在所述差异信息中包含朝向和大小的信息，所述修正单元计算根据所述位置计算单元的位置信息求出的第1基准地点到所述第 2基准地点的距离与根据所述定位单元的定位结果求出的所述第1基准地点到所述修正对 象的地点的距离的比率，并且计算以根据所述位置计算单元的位置信息求出的所述第1基 准地点为中心的从所述第2基准地点到所述修正对象地点的旋转角，对应所述比率计算单 元计算出的比率增减所述差异信息的大小的信息，并且，对应所述旋转角计算单元计算出 的旋转角使所述差异信息的朝向的信息变化，使该大小的信息进行了增减并且朝向信息进 行了变化的差异信息与所述位置计算单元计算出的所述修正对象地点的位置信息相加，由 此来进行该位置信息的修正。
11.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还具有存储单元(22)，其存储包含所述位置计算单元计算出的多个地点 的位置信息的移动履历信息，所述修正单元针对所述移动履历信息中包含的所述多个地点的位置信息进行修正运算。
12.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，连续地进行所述移动测量单元的测量及所述位置计算单元的位置信息的计算，另一方 面，间歇地进行所述定位单元的当前位置的测定，所述修正单元把所述定位单元间歇地测定到位置信息的2个地点作为所述第1基准地 点以及所述第2基准地点，进行所述位置计算单元计算出的位置信息的修正。
13.一种定位方法，使用可以进行当前位置的测定的定位单元(13、14、10)以及进行相 对的位置变动的测量的移动测量单元(15、16、17)，来求出移动路径上的多个地点的位置信 息，所述定位方法的特征在于，包含位置计算步骤，根据第1基准地点的位置信息和通过所述移动测量单元的测量取得的 位置变动的信息，计算移动路径中的多个地点的位置信息；差异信息取得步骤，关于所述移动路径上的任意的第2基准地点，求出表示通过所述 位置计算步骤计算出的位置信息所表示的位置与所述定位单元的定位结果所表示的位置 的差的差异信息；以及修正步骤，根据所述差异信息，修正通过所述位置计算步骤计算出的所述移动路径上 的其它地点的位置信息。
全文摘要
本发明提供一种定位装置及定位方法。该定位装置具备根据GPS卫星发送的信号，能够进行当前位置的定位的卫星导航功能和根据自主导航用传感器的测量数据，计算移动路径的位置信息的自主导航功能，关于移动路径上的第2基准地点(B)，根据表示通过自主导航功能计算出的位置信息所表示的位置(B1)与卫星导航功能的定位结果所表示的位置(B)的差的矢量(Vb)，把该矢量(Vb)乘以与从第1基准地点(A)开始的移动距离对应的系数后的修正矢量(Vx)，与通过自主导航功能计算出的移动轨迹(T1)相加，取得修正后的位置信息(T2)。
文档编号G01C21/00GK101922937SQ201010205258
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月13日 优先权日2009年6月16日
发明者三本木正雄 申请人:卡西欧计算机株式会社
专业数控铣床产品供应商
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