專利名稱：：導航裝置及其定位方法
技術領域：
：本發明涉及一種用于導航裝置的定位方法。還涉及一種導航裝置。技術背景由于導航裝置可指引使用者依循正確道路行進，因此使用者可減少觀看地圖或隨時注意路標的負擔。然而，導航裝置所依賴的GPS訊號卻容易被建筑物和地形遮蔽，而導致在某些地域接收不良。尤其，當導航裝置可見的衛星低于四顆或位在訊號極弱的區域時，導航裝置便無法提供所需的定位信息。即使可接收到定位訊號，由GPS訊號所計算得出的定位值實際上會與實際的位置有一段差距，進而導致誤判目前所在位置。為了改善定位精確度，目前相關研究多針對差分定位(differentialGPS，DGPS)、推算定位(deadreckoning,DR)、慣性導航系統(inertialnavigationsystem,INS)及鎖路(mapmatching,MMT)等方式著手。其中，先前技術中的導航裝置如何利用鎖路功能來執行定位計算說明如下。如圖1所示，導航裝置1包含全球定位系統接收器(GPSreceiver)10、計算單元12、第一儲存媒體14、第二儲存媒體16以及顯示器18。GSP接收器10接收衛星定位訊號PI。第一儲存媒體14用以儲存先前定位參數P2(t-1)。第二儲存媒體16用以儲存地圖數據P4。計算單元12根據衛星定位訊號PI及先前定位參數P2(t-l)，計算得出目前定位參數P2(t)。接著，計算單元12根據地圖數據P4以及所計算的目前定位參數P2(t)，計算出目前鎖路參數P3(t)。此時，顯示器18就可顯示地圖(地圖數據P4)以及計算單元12所計算的目前鎖路參數P3(t)。需注意的是，定位參數可稱為PVT(position-velocity-time),包含位置(position)信息、速率(velocity)信息以及時間偏移(timebias)信息。鎖路系透過地圖數據P4以及目前定位參數P2(t)的比對，修正目前定位參數P2(t)至行駛道路上，而增進了定位精確度。然而，由于導航裝置l的定位運算仍只參考己有偏差的先前定位參數P2(t-1)及衛星定位訊號Pl，即使導航裝置1可透過鎖路運算來修正目前定位參數P2(t)，仍會因為引入參數的誤差過大，致使導航裝置1不容易修正目前定位參數P2(t)至正確的道路。此外，此次計算所得的目前定位參數P2(t)本來就有一些誤差，又會于下一次的計算中當作先前定位參數P2(t-1)來引入，進而導致誤差的累積。換言之，先前技術中的導航裝置1引入的計算參數的不夠精確且誤差會隨時間累積，而導致計算出的目前鎖路參數P3(t)不容易位于正確的行駛道路上。藉此，本發明提供一種導航裝置及其定位方法，能增進定位精確度，以解決上述問題。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種定位方法，讀入先前鎖路參數于目前定位參數的計算中，以得到較為準確的定位值。另外，本發明還要解決的另一個技術問題是提供一種可以得到較為準確的定位置的導航裝置。為了解決以上技術問題，本發明提供了如下技術方案首先，本發明提供了一種定位方法，用于一導航裝置，該方法包含下列步驟。首先，執行步驟(a)，儲存先前定位參數與先前鎖路參數。接著，執行步驟(b)，接收一衛星定位訊號。接著，執行步驟(c)，讀取該先前定位參數(PVT)及該先前鎖路(map-matching)參數。最后，執行步驟(d)，根據該先前定位參數以及該先前鎖路參數的至少一者，并根據該衛星定位訊號，計算出一目前定位參數。本發明另外還提供了一種導航裝置，讀入先前鎖路參數于目前定位參數的計算中，以得到較為準確的定位值。本發明的導航裝置包含第一儲存媒體、全球定位系統接收器以及計算單元。第一儲存媒體存有一先前定位參數及一先前鎖路參數。全球定位系統接收器用來接收一衛星定位訊號。計算單元耦接于該儲存媒體以及該全球定位系統接收器。該計算單元讀取該先前定位參數及該先前鎖路參數，并根據該衛星定位訊號、該先前定位參數以及該先前鎖路參數，計算出一目前定位參數。根據先前技術，由于目前定位參數的計算需引入先前定位參數與衛星定位訊號，若先前定位參數或衛星定位訊號已偏離了實際定位值，則計算所得的目前定位參數勢必更加偏離實際定位值(定位偏差累積)。綜上所述，由于鎖路參數是透過地圖數據以及執行修正比對運算的結果，因此本發明引入了鎖路參數，繼而與先前定位參數及衛星定位訊號一起綜合運算，進而可計算得出較為準確的目前定位參數。后續執行鎖路運算時，也可得出較為準確的鎖路參數，亦即較準確的定位值。此外，本發明是將此次時間點所計算得出的鎖路參數，導入下一次時間點的計算流程中。藉此，導航裝置可依據上個計算流程所得的鎖路參數來逐漸修正計算，進而不會產生定位偏差累積的問題。圖1是現有技術的導航裝置的功能方塊圖。圖2-1是本發明一具體實施例的導航裝置的功能方塊圖,圖2-2是圖2-1中的導航裝置的詳細功能方塊圖。圖3是本發明一具體實施例的定位方法的流程圖。圖4是圖3中步驟S18的詳細流程圖。圖5是圖4中步驟S187的詳細流程圖。圖6-1是對應圖5中的步驟S1870的示意圖。圖6-2是對應圖5中的步驟S1872的示意圖。主要組件符號說明1、3:導航裝置10、30:全球定位系統接收器12、32:計算單元16、36:第二儲存媒體14、34:第一儲存媒體18、38:顯示器Pl:衛星定位訊號P2(t-1)、P2'(t-l):先前定位參數P3(t-1)、P3'(t-1):先前鎖路參數P2(t)、P2'(t):目前定位參數P3(t)、P3'(t):目前鎖路參數P4:地圖數據Cl:涵蓋范圍AO:目前方向MO:目前位置P5:規劃道路C2:涵蓋方向范圍A廣A4:道路切線方向M1M4:位置R1R4:道路320:定位參數計算模塊322:鎖路模塊324:規劃道路模塊S08、S10S13、S17、S18、S140S144、S150、S160、S180S187、S1870S1878:步驟具體實施例方式請參閱圖2-1，圖2-1系繪示根據本發明一具體實施例的導航裝置3的功能方塊圖。如圖2-l所示，導航裝置3包含全球定位系統接收器30、計算單元32、第一儲存媒體34、第二儲存媒體36以及顯示器38。本發明的導航裝置3泛指具有導航功能的電子裝置，例如GPS手機或可攜式導航設備(portablenavigationdevice,PND)。然而，導航裝置3可為單獨的GPS接收器與具有處理數據能力的電子裝置所組成(即GPS接收器為外接式)，例如藍芽GPS接收器搭配具有藍芽功能的手機。手機可執行存于儲存媒體的導航軟件，繼而根據從藍芽GPS接收器所傳來的衛星定位訊號，以進行本發明的定位方法。其中，GSP接收器30接收衛星定位訊號P1。第一儲存媒體34用以儲存先前定位參數P2'(t-1)及先前鎖路參數P3'(t-l)。第二儲存媒體36用以儲存地圖數據P4。計算單元32根據衛星定位訊號P1、先前定位參數P2'(t-l)以及先前鎖路參數P3'(t-l)，計算得出目前定位參數P2'(t)。接著，計算單元32根據地圖數據P4以及所計算的目前定位參數P2'(t)，計算出目前鎖路參數P3'(t)，目前鎖路參數P3'(t)包含目前定位值以及目前方向(azimuth)值。此時，顯示器38就可顯示地圖(地圖數據P4)以及計算單元32所計算的目前鎖路參數P3'(t)。此外，若計算出的目前定位參數P2'(t)及目前鎖路參數P3'(t)有效，則計算單元32可將目前定位參數P2'(t)及目前鎖路參數P3'(t)回存到第一儲存媒體34，以作為下一次進行定位計算時所需的先前定位參數P2'(t-1)及先前鎖路參數P3'(t-l)。相較于先前技術(如圖l所示)，本發明計算目前定位參數P2'(t)時，參考了先前鎖路參數P3'(t-l)，因此可修正計算得出較接近道路的目前定位參數。進而，參考目前定位參數P2'(t)而計算得出的目前鎖路參數P3'(t)就能更接近正確的行駛道路，讓定位計算結果更為準確。此外，每次計算所得的鎖路參數都會被下次計算定位參數時所引入，進而能減少定位誤差，也避免了誤差的累積。請參閱圖2-2，圖2-2系繪示圖2-1中的導航裝置3的詳細功能方塊圖。如圖2-2所示，計算單元32包含定位參數計算模塊320以及鎖路模塊322。定位參數計算模塊320耦接于第一儲存媒體34及全球定位系統接收器30，用以根據衛星定位訊號Pl、先前定位參數P2，(t-l)以及先前鎖路參數P3'(t-l)，計算出目前定位參數P2'(t)。鎖路模塊322耦接于第二儲存媒體36及定位參數計算模塊320，用來根據目前定位參數P2'(t)以及地圖資料P4來計算出目前鎖路參數P3'(t)。此外，計算單元32還可包含道路規劃模塊324，耦接于第二儲存媒體36及鎖路模塊322。道路規劃模塊324根據使用者的設定(出發地、目的地及路徑規劃需求)及地圖數據P4產生規劃道路P5。若使用者設定導航裝置3規劃道路，則鎖路模塊322就可更依據規劃道路P5來計算出目前鎖路參數P3'(t)。為了清楚了解本發明的導航裝置3所使用的定位方法，請參閱圖3。圖3系繪示根據本發明一具體實施例的定位方法的流程圖。導航裝置3所用的定位方法，主要可分為兩個步驟。首先，計算單元32計算出一目前定位參數P2'(t)。接著，將目前定位參數P2'(t)代入鎖路算法，以求得目前鎖路參數P3，(t)。當然，導航裝置3的顯示器38即可顯示出目前鎖路參數P3'(t)中的目前定位值以及目前方向值。該目前定位參數的計算依據不同狀況而有不同的計算方法。計算方式分為三種第一，根據先前定位參數、鎖路參數及衛星定位訊號來計算目前定位參數；第二，根據先前定位參數及衛星定位訊號來計算目前定位參數；第三，根據衛星定位訊號來計算目前定位參數。然而，這些計算方法皆有各自的先決條件，先決條件成立后才會執行后續計算。請參閱圖3，本發明的計算目前定位參數方法包含下列步驟。首先，執行步驟S08，儲存先前定位參數與先前鎖路參數。接著，執行步驟SIO，接收衛星定位訊號。接著，執行步驟Sll，讀取先前定位參數(上一個時間點的計算流程中所得的定位參數)。接著，執行步驟S12,判斷先前定位參數是否有效。實際上，根據一方均根(Root-Mean-Square,RMS)限制及一接收機自主完善性監測(ReceiverAutonomousIntegrityMonitoring,RAIM)檢查，判斷該先前定位參數是否有效。若先前定位參數無效，則執行步驟S160，根據衛星定位訊號，計算得出目前定位參數，也就是上述第三種計算目前定位參數的方法。實際上系根據該衛星定位訊號且透過最小平方法(leastsquaremethod)，計算得出目前定位參數。若先前定位參數有效，則執行步驟S13，判斷先前鎖路參數是否存在，其中先前鎖路參數系上一個時間點的計算流程中所得的鎖路參數。若先前鎖路參數不存在(absent),則執行步驟S150，根據先前定位參數以及衛星定位訊號，計算出目前定位參數，也就是上述第二種計算目前定位參數的方法。于步驟S13中，若判斷先前鎖路參數存在，則執行步驟S140，讀取先前鎖路參數。接著，執行步驟S142，根據先前定位參數、先前鎖路參數以及衛星定位訊號，計算出目前定位參數，也就是上述第一種計算目前定位參數的方法。實際上系根據衛星定位訊號、先前定位參數的先前速率值及先前時間偏移值，以及先前鎖路參數的先前鎖路位置值及先前鎖路方向值，透過卡爾曼濾波法(Kalmanfilter)計算出目前定位參數。執行上述第二種及第三種計算目前定位參數的方法后(執行步驟S150或是步驟S160之后)，接著執行步驟S17，判斷該目前定位參數是否有效。等同于上述內容中提及的判斷先前定位參數是否有效的計算方式，根據RMS限制及RAIM檢查來判斷目前定位參數是否有效。若該目前定位參數無效，則回到步驟SIO，重新另一個計算流程，直到所計算得出的目前定位參數為有效的，才能進行鎖路運算。若該目前定位參數有效，則執行步驟S18，根據地圖資料以及目前定位參數，選擇性地計算出目前鎖路參數，亦即進行鎖路運算。此外，執行上述第一種計算目前定位參數的方法后(執行步驟S142之后)，接著執行步驟S144，判斷該目前定位參數是否有效。若該目前定位參數無效，則回到步驟S150，后續步驟不再贅述。若該目前定位參數有效，則執行步驟S18，根據地圖資料以及目前定位參數，選擇性地計算出目前鎖路參數，亦即進行鎖路運算。上述介紹了定位方法中關于目前定位參數的計算流程。接下來，為了計算出目前鎖路參數，也就是計算出最終定位結果，還需將目前定位參數代入鎖路運算中。以下說明中，將詳細介紹鎖路運算的流程，亦即步驟S18的詳細流程，如圖4所示。圖4系繪示圖3中步驟S18的詳細流程圖。于鎖路運算中，首先，執行步驟S180，判斷目前定位參數的目前速率值是否大于一預定速率。若判斷結果為否，亦即目前速率值太慢，則不計算出目前鎖路參數。于下一個時間點所進行的定位方法，就無法參考先前鎖路參數。于步驟S180中，若判斷目前定位參數的目前速率值大于一預定速率，則執行步驟S181，以目前位置及一預定半徑來定義出涵蓋范圍；接著執行S182，根據涵蓋范圍自地圖資料中挑選出復數個道路。該等道路會納入接下來的權重計算，考慮該等道路與目前位置的距離，該等道路方向與目前方向的差異，差距越小，表示目前位置越可能鎖定至該道路上。接著執行S183，判斷是否存在規劃道路，也就是判斷導航裝置1是否有依使用者的設定進行路徑規劃。若有，則將會存在有規劃道路。若判斷結果為否，則執行步驟S186，以目前方向值及第二角度值來定義出涵蓋方向范圍。若于步驟S183中判斷規劃道路存在，則執行步驟S184，逐一判斷該等道路是否為該規劃道路。若判斷結果為否，則回到步驟S186;若判斷結果為是，則執行步驟S185，以目前方向值及第一角度值來定義出涵蓋方向范圍，并將目前位置與該規劃道路的距離減去一預定長度。一般情況下，使用者會駕駛車輛依循導航裝置所提供的該規劃道路行進。為了使目前位置盡量鎖定至規劃道路上，所以將目前位置與該規劃道路的距離減去一預定長度，并加大目前方向的容錯范圍，使得在接下來的權重計算中，規劃道路能多占優勢。因此，于步驟S185及S186，第一角度值系大于第二角度值。于步驟S185或步驟S186之中，已找出目前位置與該等道路的距離及涵蓋方向范圍。接著執行步驟S187，根據目前位置與該等道路的距離、該涵蓋方向范圍及該等道路的道路方向，計算該目前鎖路參數，于此完成了鎖路運算。于鎖路運算中，如何根據目前位置與該等道路的距離、該涵蓋方向范圍及該等道路的道路方向，來計算得出該目前鎖路參數的詳細流程，請參閱圖5、圖6-1及圖6-2。圖5系繪示圖4中步驟S187的詳細流程圖。圖6-1系繪示對應圖5中的步驟S1870的示意圖。圖6-2系繪示對應圖5中的步驟S1872的示意圖。于步驟S182中，已根據涵蓋范圍C1自地圖資料中挑選出復數個道路，例如圖6-1中所示的道路R1、R2、R3及R4。首先，執行步驟S1870，依據該等道路與目前位置值的各別的最短距離，將該等道路各別標定第一權重。如圖6-1所示，亦即依據目前位置MO與分別位于該等道路上的位置M1、M2、M3以及M4的距離，將道路R1、R2、R3及R4各別標定第一權重，例如距離愈短的給予愈高的權重。假設道路R3為規劃道路。雖然于此例子中，位置M1與目前位置MO的距離最短，使道路R1起初具有最高的第一權重；但在步驟S185中，位置MO與位置M3的距離已被減去一預定長度，也就是說位置MO至位置M3的距離會減少，使得道路R3可獲得較高的第一權重。有可能因減去該預定長度后，使得道路R3具有較道路Rl更高的第一權重。接著，執行步驟S1872，判斷步驟S1870所找出的這些位置(M1M4)上的道路切線方向(A1A4)是否位于涵蓋方向范圍C2內，并根據道路切線方向(A1A4)與目前方向AO的差距，將該等道路(R1R4)各別標定一第二權重。如圖6-2所示，道路R1于M1點的道路切線方向為A1，道路R2于M2點的道路切線方向為A2，道路R3于M3點的道路切線方向為A3，道路R4于M4點的道路切線方向為A4。將涵蓋方向范圍C2與這些道路切線方向相比對，由于道路切線方向A2及A4皆未在涵蓋方向范圍C2內，因此排除道路Rl及R4(例如設定其第二權重為零)。接著，根據道路切線方向Al以及道路切線方向A3分別與目前方向A0的差距，將道路R1及道路R3分別標定第二權重。在此例子中，如圖6-2所示，道路切線方向Al與目前方向A0所指示的方向較接近，道路Rl會被給予較高的第二權重。接著，執行步驟S1874，根據該等第一權重及該等第二權重，從該等道路中尋找出權重最高的道路。將該第一權重與該第二權重綜合考慮，將道路R1、R2、R3及R4排序，并找出權重最高的道路。接著執行步驟S1876，判斷是否有兩條以上的道路具有最高權重。若判斷結果為是，則結束鎖路運算，換言之，寧可不在兩個道路之間作出選擇，以免鎖路到錯誤的道路。若判斷結果為否，亦即找出了權重最高的道路，就可接著執行步驟S1878，修正目前位置至權重最高的道路上。并以修正后的位置值作為目前鎖路參數的目前鎖路位置值，以道路的方向值作為目前鎖路參數的目前鎖路方向值，于此完成了鎖路運算。如圖6-2所示，假設道路R1具有最高的權重，因此目前位置可修正至位置M1。亦即，目前鎖路位置值修正至位置M1的經緯度，目前鎖路方向值修正至道路Rl于位置Ml上的道路切線方向Al。先前技術中，由于目前定位參數的計算需引入先前定位參數與衛星定位訊號，若先前定位參數或衛星定位訊號已偏離了實際定位值，則計算所得的目前定位參數勢必更加偏離實際定位值(定位偏差累積)。綜上所述，由于鎖路參數系透過地圖數據以及執行修正比對運算的結果，因此本發明引入了鎖路參數，繼而與先前定位參數及衛星定位訊號一起綜合運算，進而可計算得出較為準確的目前定位參數。后續執行鎖路運算時，也可得出較為準確的鎖路參數，亦即較準確的定位值。此外，本發明系將此次時間點所計算得出的鎖路參數，導入下一次時間點的計算流程中，藉此，導航裝置可依據上個計算流程所得的鎖路參數來逐漸修正計算，進而不會產生定位偏差累積的問題。藉由以上較佳具體實施例的詳述，系希望能更加清楚描述本發明的特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發明所欲申請的專利范圍的范疇內。因此，本發明所申請的專利范圍的范疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。權利要求1、一種定位方法，用于一導航裝置，其特征在于，它包含下列步驟(a)儲存一先前定位參數與一先前鎖路參數；(b)接收一衛星定位訊號；(c)讀取該先前定位參數與該先前鎖路參數；以及(d)根據該先前定位參數以及該先前鎖路參數的至少一者，并根據該衛星定位訊號，計算出一目前定位參數。2、如權利要求1所述的定位方法，其特征在于，其中步驟(d)是根據該衛星定位訊號、該先前定位參數的一先前速率值及一先前時間偏移值以及該先前鎖路參數的一先前鎖路位置值及一先前鎖路方向值，計算出該目前定位參數。3、如權利要求1所述的定位方法，其特征在于，其中步驟(c)進一步包含下列步驟(Cl)判斷該先前定位參數是否有效；其中，若該先前定位參數判斷為無效，則進行以下步驟(e)根據該導航裝置所接收的該衛星定位訊號，計算出一初始定位參數。4、如權利要求1所述的定位方法，其特征在于，其中步驟(c)進一步包含下列步驟(Cl)判斷該先前鎖路參數是否存在；其中，若該先前鎖路參數不存在，則該步驟(d)根據該先前定位參數以及該衛星定位訊號，計算出該目前定位參數。5、如權利要求1所述的定位方法，其特征在于，更包含有(f)判斷該目前定位參數是否有效；其中，若該目前定位參數判斷為無效，則該步驟(d)根據該先前定位參數以及該衛星定位訊號，計算出該目前定位參數。6、如權利要求1所述的定位方法，其特征在于，其中該導航裝置包含一地圖數據，該定位方法更包含-(g)根據該地圖資料以及該目前定位參數，選擇性地計算出該目前鎖路參數。7、如權利要求6所述的定位方法，其特征在于，其中若該目前定位參數的一目前速率值小于一預定速率，則停止執行步驟(g)。8、一種導航裝置，其特征在于，它包含一第一儲存媒體，存有一先前定位參數及一先前鎖路參數；一接收器，用來接收一衛星定位訊號；以及一計算單元，耦接于該第一儲存媒體以及該接收器，該計算單元讀取該先前定位參數及該先前鎖路參數，并根據該衛星定位訊號、該先前定位參數以及該先前鎖路參數，計算出一目前定位參數。9、如權利要求8所述的導航裝置，其特征在于，其中該計算單元根據該衛星定位訊號、該先前定位參數的一先前速率值及一先前時間偏移值，以及該先前鎖路參數的一先前鎖路位置值及一先前鎖路方向值，計算出該目前定位參數。10、如權利要求8所述的導航裝置，其特征在于，更包含有一第二儲存媒體，用來儲存一地圖數據，藉以由該計算單元根據該地圖數據以及該目前定位參數，選擇性地計算出該目前鎖路參數。11、如權要求IO所述的導航裝置，其特征在于，其中該計算單元包含有一定位參數計算模塊，耦接于該第一儲存媒體及該接收器，用以根據該衛星定位訊號、該先前定位參數以及該先前鎖路參數，計算出該目前定位參數；以及一鎖路模塊，耦接于該第二儲存媒體及該定位參數計算模塊，用來根據該目前定位參數以及該地圖資料來計算出該目前鎖路參數。12、如權利要求ll所述的導航裝置，其特征在于，其中該計算單元更包含有一道路規劃模塊，耦接于該第二儲存媒體及該鎖路模塊，用以產生一規劃道路；其中該鎖路模塊更依據該規劃道路來計算出該目前鎖路參數。13、如權利要求8所述的導航裝置，其特征在于，其中若該先前定位參數無效，則該計算單元根據該衛星定位訊號且透過一最小平方法，計算出一初始定位參數。全文摘要本發明公開了一種用于導航裝置及其定位方法。本發明的定位方法包含下列步驟首先，接收衛星定位訊號；讀取先前定位參數；讀取先前鎖路參數；以及根據先前定位參數以及先前鎖路參數的至少一者，計算得出目前定位參數。文檔編號G01C21/26GK101629828SQ20081013277公開日2010年1月20日申請日期2008年7月14日優先權日2008年7月14日發明者何建緯,劉盈詮,李孟書,許裕輝申請人:晨星軟件研發(深圳)有限公司;晨星半導體股份有限公司