[发明专利]用于使用地图信息辅助的增强型便携式导航的方法和装置

说明书

本公开涉及使用地图信息来增强便携式设备的导航解决方案。所述便携式设备的传感器数据可以用于导出导航解决方案。可以使用所述导航解决方案来估计所述设备的位置信息。还可以获得包含用户的当前位置的区域的地图信息。可以使用所述估计位置信息和所述地图信息来生成关于所述便携式设备的可能位置的多个假设。通过管理和处理所述假设，可以提供更新的估计位置信息。可以将所述更新的估计位置信息提供作为输出或反馈以便增强所述导航解决方案。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月4日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR USING MAPINFORMATION AIDED ENHANCED PORTABLE NAVIGATION(用于使用地图信息辅助的增强型便携式导航的方法和装置)”的美国专利申请序列号14/845,903以及于2014年9月8日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR USING MAP MATCHING AND CONSTRAINING FORENHANCED PORTABLE NAVIGATION(用于使用地图匹配和约束进行增强型便携式导航的方法和装置)”的美国临时专利申请序列号62/047,511的优先权和权益，所述专利申请两者均通过引用以其全文被结合。

技术领域

本公开涉及一种用于通过使用地图辅助和/或地图约束导航解决方案来增强平台(如例如，人、车辆、或船舶)内的设备的导航解决方案的方法和装置，其中，设备可以捆绑或不捆绑到平台上，并且其中，在不捆绑的情况下，设备的移动性可以约束或不约束在平台内，并且其中，设备可以倾斜至任何取向并且仍提供无缝导航。

背景技术

在各种各样的应用和环境中采用如被配置成是手持式的或以其他方式与用户相关联的便携式电子设备等便携式电子设备。这种设备越来越多地配备有一个或多个传感器或其他用于确定便携式设备的位置或运动的系统。显著地，如智能电话、平板计算机、智能手表或其他便携式设备等设备可以以全球导航卫星系统(GNSS)接收器、低成本微机电系统(MEMS)惯性传感器和磁强计为特征。可以集成GNSS和多个传感器以便在大多数室外环境中提供良好的定位结果。然而，一些大众市场应用在如商场、办公室或地下停车场等所有种类的环境中需要无缝定位能力。在室内环境中不存在GNSS信号的情况下，使用低成本惯性传感器的常规捷联式惯性导航系统(SINS)由于累积的传感器漂移和偏差而遭受显著的性能退化。如此，仅依赖于运动传感器的定位技术可能并不满足对无缝室内和室外导航应用的所有要求。

行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning，PDR)是便携式设备室内/室外定位技术的示例，并且最近已经变成了工业和学术研究的焦点。类似于SINS，PDR累积从已知起点的连续位移以便导出位置。可以使用惯性传感器测量，利用在一定精确度内的各种算法来估计这种位移(步长)。相比于来自SINS的加速度计导出的位移的位置误差，使用来自PDR的步长的位置误差累积得更慢。相比于不具有GNSS更新的SINS，PDR显示出了改善的性能。然而，PDR由于累积的航向误差而仍缺乏稳健性。这种缺点可能随着时间而引起歪斜的路径并且产生可能与建筑物布局不一致的位置估计。因此，所产生的导航轨迹可能穿过墙、地板或其他障碍物。为了避免这些类型的导航轨迹与建筑物布局不一致，可以使用地图信息来约束对被指示为可能路线的区域的PDR解决方案，并且可以更新所确定的位置以便与从地图信息中导出的假定位置相匹配。如本文中所使用的，本公开的地图辅助技术包括约束所导出的用户位置或将所导出的位置更新为从地图信息中确定的位置中的任一者或两者。

如所提及的，地图信息可以用于提高导航系统的可靠性和定位准确度两者。为了在导航系统中使用地图信息，已经提出了并在现有技术中应用了各种地图辅助算法。地图辅助算法通常可以被分类成四个种类：几何技术、拓扑技术、概率技术以及其他高级技术。