[发明专利]用加速度/减速度确定设备和船只间的错位的方法和装置

说明书

本公开涉及一种使用平台的加速度和/或减速度，用于确定设备和平台(诸如例如船只或车辆)之间错位的方法和设备，其中设备可以被捆绑或非捆绑至该平台，并且其中在非捆绑的情况中，设备的移动性可以被约束或非约束在平台中。在非捆绑的情况中，设备可以在平台内移动或向任何方向倾斜，且仍然提供无缝导航解决方案而不降低此导航解决方案的性能。当设备在平台中的支托物中，仍然认为是非捆绑的，因为它可能相对于平台移动。本方法可以利用来自传感器(诸如例如加速度计、里程计/车轮编码器、陀螺仪等)的测量(读数)，不论导航信息的更新(诸如，例如，全球导航卫星系统(GNSS)或WiFi定位)存在或缺失。

相关申请

本申请要求2013年9月16日提交的美国临时专利申请No.61/878,520的权益，该专利申请的公开内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本公开涉及一种用于确定设备和平台(诸如例如船只或车辆)之间错位的方法和设备，其中设备可以被捆绑(strapped)或非捆绑(non-strapped)至该平台，并且其中在非捆绑的情况中，设备的移动性可以被约束或非约束在平台中。

背景技术

平台的惯性导航是基于比力(specific force)和角速度的集成，该力和角速度由惯性传感器(例如，加速度计、陀螺仪)和包含该传感器的设备所测量。一般地，该设备被置于平台内部，并通常捆绑至该平台。来自设备的此种测量可以用来确定该设备和/或平台的位置、速度和姿态。

该平台可以是可能临时静止的能够运动的平台。一些平台的示例可以是任何类型的车辆或船只。该船只可以是基于陆地上的、海上的或空中的。

平台内的惯性传感器的对齐(与该平台的前向、横向和垂直轴)对惯性导航是关键的。如果惯性传感器(如加速度计和陀螺仪)没有与该平台完全对齐，使用惯性传感器的读数所计算的位置和姿态将不能代表平台。因而，修理平台内的惯性传感器是提供高精准导航解决方案的导航系统的要求。

对于捆绑系统，用于确保最优导航解决方案的一个已知手段是利用在平台内惯性传感器的仔细地手动安装。然而，便携式导航设备(或具有导航能力的设备)能够移动，不论是在平台中(诸如例如在船只或车辆)被约束或非约束，所以仔细安装绝非良策。

现有便携式导航设备(或具有导航能力的设备)不能获得平台的准确姿态和位置，除非已知下列三个条件中的至少一个：

1)设备和平台的绝对姿态角；

2)设备的绝对姿态角、以及设备与平台之间的错位；

3)平台的绝对姿态角、以及设备与平台之间的错位。

上述第一条件至少需要两个传感器组件，一个在设备上和一个在平台上，因而错位的了解是在没有先前提到的约束的情况下启用便携式导航设备的关键因素。

对于导航，手机/智能电话由于配备了辅助全球定位系统(AGPS)芯片组，变得十分流行，该芯片组(在通过利用网络连接，显著提高启动性能的基础上)进一步使用高灵敏度能力来提供平台的绝对位置，即便在一些对于卫星信号不能保证清晰视线的环境中。深户内或挑战的户外(不能利用AGPS解决方案的地方)导航或定位包括蜂窝塔架ID或(如果可能的话)用于定位的塔架三边测量。尽管这两种已经出现在很多移动设备的定位方法中，单准确的室内定位仍提出挑战并且未能满足当今的基于位置的服务(LBS)的准确度要求。此外，这些方法仅可提供平台的绝对航向(heading)而没有关于设备的航向的任何信息。

许多移动设备(诸如，移动电话)配备有主要用于屏幕控制和娱乐应用的微机电系统(MEMS)传感器。这些传感器，由于非常高的噪声、大的随机漂移率和相对于承载平台的频繁改变的取向，目前还没有被广泛用于导航目的。