相關(guān)專利的交叉引用

本發(fā)明權(quán)利要求優(yōu)先于和受益于本發(fā)明的專利權(quán)人于2015年2月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?5/054,792、名為“多通平滑的方法和系統(tǒng)(methodandsystemformultiplepasssmoothing)”的發(fā)明申請(qǐng)。

本發(fā)明公開(kāi)涉及用于增強(qiáng)設(shè)備的導(dǎo)航解算的方法和系統(tǒng)，并且更具體地涉及執(zhí)行多通平滑的技術(shù)。

背景技術(shù)：

便攜式電子設(shè)備，例如那些配置為手持或其他與用戶關(guān)聯(lián)的設(shè)備，廣泛地使用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景和環(huán)境中。越來(lái)越多地，此類設(shè)備裝備有一個(gè)或多個(gè)傳感器或其他用于確定便攜式設(shè)備的位置或運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。特別地，諸如智能手機(jī)、平板、智能手表的設(shè)備和其他便攜式設(shè)備可具有諸如陀螺儀、加速計(jì)、磁力計(jì)和氣壓計(jì)的低成本的微電子機(jī)械系統(tǒng)(mems)傳感器的特征。這些傳感器尺寸小、重量輕、能耗低和極其低成本。由于這些優(yōu)點(diǎn)，mems傳感器已基本上成為運(yùn)動(dòng)跟蹤和導(dǎo)航應(yīng)用的合適備選。對(duì)于消費(fèi)者可便攜設(shè)備，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(ins)和航位推算例如步行者航位推算(pdr)可采用慣性傳感器用于導(dǎo)航。pdr可以是采用慣性傳感器在諸如行走或跑步等徒步運(yùn)動(dòng)情況下的導(dǎo)航算法，其他航位推算技術(shù)可用于車輛航位推算(當(dāng)測(cè)量車輛的速度時(shí))或循環(huán)航位推算(當(dāng)檢測(cè)周期性的運(yùn)動(dòng)時(shí))。ins還用于車輛或其他船舶。慣性傳感器不依賴于來(lái)自外部源信號(hào)的發(fā)送或接收，因而完全適宜于在室內(nèi)/室外環(huán)境下提供連續(xù)信息。

然而，慣性傳感器僅提供短期精度并且精度隨時(shí)間而降低。雖然水平姿態(tài)(即，橫滾和俯仰)誤差可以由加速計(jì)測(cè)量控制，但當(dāng)沒(méi)有輔助信息時(shí)，航向誤差顯著地增加。更進(jìn)一步，由于移動(dòng)設(shè)備的朝向相對(duì)于平臺(tái)或用戶的身體移動(dòng)方向持續(xù)變化，便攜式導(dǎo)航應(yīng)用(例如其中的步行者應(yīng)用)存在對(duì)不準(zhǔn)問(wèn)題。為了校正持續(xù)增加的誤差，需要諸如絕對(duì)導(dǎo)航信息的外部技術(shù)，例如，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)或磁力計(jì)。此類技術(shù)無(wú)法提供足夠的可靠性。特別地，通常gnss信號(hào)太微弱而無(wú)法穿透室內(nèi)環(huán)境；另外，在深度城市化區(qū)域存在顯著地多徑效應(yīng)。而且，當(dāng)使用磁力計(jì)時(shí)，本地磁場(chǎng)易受室內(nèi)或城市環(huán)境的人造基礎(chǔ)設(shè)施的干涉影響，從而使得磁力計(jì)航向角不可靠。

結(jié)果是，集成的多傳感器導(dǎo)航效果并不能滿足所有應(yīng)用的需求，特別是對(duì)于便攜式導(dǎo)航。因此，需要諸如平滑的其他方法來(lái)增強(qiáng)導(dǎo)航效果。當(dāng)包含傳感器的設(shè)備在受限于或不受限于平臺(tái)(用戶、車輛或任何類型的船艦)中移動(dòng)，并且該設(shè)備的朝向相對(duì)于平臺(tái)可以自由變化，以及該平臺(tái)可以到達(dá)任何環(huán)境(即使沒(méi)有可用的絕對(duì)導(dǎo)航信息)時(shí)，這樣的便攜式導(dǎo)航設(shè)備對(duì)平滑技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的平滑技術(shù)可能無(wú)法提供期望的效果。因此，需要更為有效的平滑技術(shù)以應(yīng)對(duì)所有的挑戰(zhàn)，特別是針對(duì)便攜式設(shè)備導(dǎo)航。正如下文所述，本公開(kāi)滿足這些和其他的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

如下所詳述的，本公開(kāi)包括通過(guò)多通平滑增強(qiáng)設(shè)備和平臺(tái)的導(dǎo)航解算的方法，其中設(shè)備的移動(dòng)性受限于或不限于平臺(tái)，并且其中設(shè)備可朝向任何方向。方法涉及獲取包括表示設(shè)備運(yùn)動(dòng)的從第一瞬態(tài)到隨后的第二瞬態(tài)的多個(gè)時(shí)段的傳感器數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)，執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)的前向處理從而為各時(shí)段獲取臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑悖瑘?zhí)行輸入數(shù)據(jù)的后向處理從而為各時(shí)段獲取臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑?，從臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愫秃笙驅(qū)Ш浇馑憬M合至少一個(gè)物理量的導(dǎo)航解算從而獲得平滑后的至少一個(gè)組合物理量，執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)和至少一個(gè)組合物理量的前向處理從而為各時(shí)段獲取增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?，?zhí)行輸入數(shù)據(jù)和至少一個(gè)組合物理量的后向處理從而為各時(shí)段獲取增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑?，從增?qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愫秃笙驅(qū)Ш浇馑阒薪M合至少一個(gè)非組合物理量以獲取增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算并提供該增強(qiáng)的平滑的導(dǎo)航解算。

進(jìn)一步，本公開(kāi)的技術(shù)可使用設(shè)備實(shí)現(xiàn)。該設(shè)備具有集成的傳感器組件，配置為，為設(shè)備在從第一瞬態(tài)到隨后的第二瞬態(tài)的多個(gè)時(shí)段輸出表示設(shè)備運(yùn)動(dòng)的傳感器數(shù)據(jù)，和處理器，配置為，通過(guò)獲取包括傳感器數(shù)據(jù)在內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)、執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)的前向處理從而為各時(shí)段獲取臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?、?zhí)行輸入數(shù)據(jù)的后向處理從而為各時(shí)段獲取臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑恪呐R時(shí)前向?qū)Ш浇馑愫秃笙驅(qū)Ш浇馑憬M成至少一個(gè)物理量的導(dǎo)航解算從而獲得平滑后的至少一個(gè)組合物理量、執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)和至少一個(gè)組合物理量的前向處理從而為各時(shí)段獲取增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?、?zhí)行輸入數(shù)據(jù)和至少一個(gè)組合物理量的后向處理從而為各時(shí)段獲取增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑?、從增?qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愫秃笙驅(qū)Ш浇馑阒薪M合至少一個(gè)非組合物理量以獲取增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算并提供該增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算，執(zhí)行mps導(dǎo)航模塊從而為設(shè)備獲取優(yōu)化的平滑后的導(dǎo)航解算。

本公開(kāi)還包括用于增強(qiáng)設(shè)備的導(dǎo)航解算的服務(wù)器和多通平滑平臺(tái)。服務(wù)器具有用于接收設(shè)備提供的輸入數(shù)據(jù)的通信模塊，其中輸入數(shù)據(jù)包括在從第一瞬態(tài)到隨后的第二瞬態(tài)的多個(gè)時(shí)段的表示設(shè)備運(yùn)動(dòng)的傳感器數(shù)據(jù)，和處理器配置為，通過(guò)為各時(shí)段獲取臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?、?zhí)行輸入數(shù)據(jù)的后向處理從而為各時(shí)段獲取臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑恪呐R時(shí)后向?qū)Ш浇馑愫颓跋驅(qū)Ш浇馑憬M成至少一個(gè)數(shù)量的導(dǎo)航解算從而獲得平滑后的至少一個(gè)數(shù)量的組合導(dǎo)航解算、執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)和至少一個(gè)組合數(shù)量的前向處理從而為各時(shí)段獲取增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑恪?zhí)行輸入數(shù)據(jù)和至少一個(gè)組合數(shù)量的后向處理從而為各時(shí)段獲取增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑?、從增?qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愫秃笙驅(qū)Ш浇馑阒薪M合至少一個(gè)非組合數(shù)量的導(dǎo)航解算以獲取增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算并提供該增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算，執(zhí)行mps導(dǎo)航模塊從而為設(shè)備獲取優(yōu)化的平滑后的導(dǎo)航解算。

還進(jìn)一步，本公開(kāi)包括通過(guò)多通平滑提供增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括具有集成傳感器組件的設(shè)備，配置為，提供在從第一瞬態(tài)到隨后的第二瞬態(tài)的多個(gè)時(shí)段的表示設(shè)備運(yùn)動(dòng)的傳感器數(shù)據(jù)，和用于發(fā)送輸入數(shù)據(jù)的通信模塊和配置為從設(shè)備接收輸入數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程處理資源，和包括處理器，配置為通過(guò)為各時(shí)段獲取臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?、?zhí)行輸入數(shù)據(jù)的后向處理從而為各時(shí)段獲取臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑?、從臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愫秃笙驅(qū)Ш浇馑憬M合至少一個(gè)物理量的導(dǎo)航解算從而獲得平滑后的至少一個(gè)物理量的組合導(dǎo)航解算、執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)和至少一個(gè)組合物理量的前向處理從而為各時(shí)段獲取增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?、?zhí)行輸入數(shù)據(jù)和至少一個(gè)組合物理量的后向處理從而為各時(shí)段獲取增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑?、從增?qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愫秃笙驅(qū)Ш浇馑阒薪M合至少一個(gè)非組合物理量以獲取增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算并提供該增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算，執(zhí)行mps導(dǎo)航模塊從而為設(shè)備獲取優(yōu)化的、平滑后的導(dǎo)航解算。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)一實(shí)施例的通過(guò)多通平滑增強(qiáng)導(dǎo)航解算的系統(tǒng)的原理圖。

圖2是根據(jù)一實(shí)施例的通過(guò)多通平滑增強(qiáng)導(dǎo)航解算的設(shè)備的原理圖。

圖3是根據(jù)一實(shí)施例的通過(guò)多通平滑增強(qiáng)導(dǎo)航解算的例程的流程圖。

圖4a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在手持使用情形下包含第一偏離角的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖5a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在手持使用情形下包含第二偏離角的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖6a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在手持使用情形下包含第三偏離角的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖7a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在耳中使用情形下包含第一方向的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖8a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在耳中使用情形下包含第二方向的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖9a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在耳中使用情形下包含第三方向的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖10a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在搖晃使用情形下包含第一方向的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖11a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在搖晃使用情形下包含第二方向的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖12a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在搖晃使用情形下包含第三方向的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖13a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在口袋中使用情形下包含第一方向的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖14a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在口袋中使用情形下包含第二方向的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖15a-d描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在口袋中使用情形下包含第三方向的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖16a和b描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在第一直線軌跡中的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖17a和b描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在第二直線軌跡中的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖18a和b描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在具有單一轉(zhuǎn)向的軌跡中的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖19a和b描繪了根據(jù)一實(shí)施例的便攜式設(shè)備在具有兩個(gè)轉(zhuǎn)向的軌跡中的導(dǎo)航解算多通平滑結(jié)果。

圖20a和b描繪了根據(jù)一實(shí)施例的在第一測(cè)試中導(dǎo)航解算的高度平滑結(jié)果。

圖21描繪了根據(jù)一實(shí)施例的在第二測(cè)試中導(dǎo)航解算的高度平滑結(jié)果。

圖22描繪了根據(jù)一實(shí)施例的在第一測(cè)試中導(dǎo)航解算的速度平滑結(jié)果。

圖23描繪了根據(jù)一實(shí)施例的在第二測(cè)試中導(dǎo)航解算的速度平滑結(jié)果。

圖24描繪了根據(jù)一實(shí)施例的在第三測(cè)試中導(dǎo)航解算的速度平滑結(jié)果。

具體實(shí)施方式

從一開(kāi)始應(yīng)理解的是，本公開(kāi)并不局限于特定的示例性的材料、構(gòu)造、例程、方法或結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@些是可變化的。因而，雖然有許多此類的可選的、相似的或相同的材料和方法可用于本公開(kāi)的實(shí)踐或?qū)嵤├校@里僅說(shuō)明選優(yōu)的材料和方法。

還應(yīng)理解的是所使用的術(shù)語(yǔ)僅出于說(shuō)明本發(fā)明的典型實(shí)施例的目的，因而并不局限于此范圍。

與附圖關(guān)聯(lián)的下面提出的詳細(xì)描述目的是作為本發(fā)明公開(kāi)的示例實(shí)施例的描述，并不是本發(fā)明公開(kāi)實(shí)際應(yīng)用的唯一示例實(shí)施例。本文中的術(shù)語(yǔ)“示例的”指的是“作為舉例、實(shí)例或說(shuō)明”，不應(yīng)理解為比其他實(shí)施例更優(yōu)選或更有益。詳細(xì)地描述包括具體的細(xì)節(jié)目的是提供對(duì)說(shuō)明書中的示例實(shí)施例的完全理解。說(shuō)明書中的實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。在一些實(shí)施例中，眾所周知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖顯示從而避免影響對(duì)本發(fā)明示例實(shí)施例的創(chuàng)新展現(xiàn)。

僅為了方便和清晰的目的，方向性術(shù)語(yǔ)，例如頂部、底部、左、右、上、下、上面、下面、上部、下部、在下面、后面、后部和前面，與相關(guān)的附圖或芯片實(shí)施例中使用。這些相似的方向性術(shù)語(yǔ)不應(yīng)理解為限制本公開(kāi)的范圍。

在此說(shuō)明書和權(quán)利要求中，應(yīng)理解的是當(dāng)元件說(shuō)明為“連接到”或“耦合于”另一元件，其可以是直接連接到或耦合于其他元件或是存在通過(guò)其他中間元件。與此相反，當(dāng)元件說(shuō)明為“直接連接到”或“直接耦合于”另一元件時(shí)，不存在其他中間元件。

部分的詳細(xì)描述方式展現(xiàn)為程序、邏輯塊、進(jìn)程和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)塊操作。這些描述和展現(xiàn)是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員向本領(lǐng)域其他技術(shù)人員有效表達(dá)他們主要工作的方式。在本專利申請(qǐng)中，程序、邏輯塊、進(jìn)程等自洽為產(chǎn)生期望結(jié)果的步驟或指令。步驟是那些要求物理量的物理操作。通常地，雖然不是必須的，這些物理量表現(xiàn)為可以存儲(chǔ)、傳輸、組合、對(duì)比和在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中操縱的電信號(hào)或磁信號(hào)。

然而，應(yīng)理解的是，所有這些相似的術(shù)語(yǔ)可關(guān)聯(lián)于合適的物理量和僅僅應(yīng)用于這些物理量的便利的標(biāo)簽。除非特殊地陳述，否則在下列討論中將是明顯的，在整個(gè)本申請(qǐng)中，使用如“存取”、“接收”、“發(fā)送”、“使用”、“選擇”、“確定”、“標(biāo)準(zhǔn)化”、“乘”、“除”、“監(jiān)控”、“比較”、“應(yīng)用”、“更新”、“測(cè)量”、“導(dǎo)出”等的術(shù)語(yǔ)指代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，或類似電子計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作進(jìn)行的討論將是可以理解的，它們把表示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)的物理(電子)量的數(shù)據(jù)操作和變換乘其他的相似的表示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器或寄存器或其他這些信息存儲(chǔ)器、發(fā)射器或顯示設(shè)備內(nèi)的物理量的數(shù)據(jù)。

本文描述的實(shí)施例將會(huì)在一般背景的可執(zhí)行程序指令內(nèi)進(jìn)行討論，這些指令位于某些形式的非瞬態(tài)處理器可讀介質(zhì)內(nèi)，如程序模塊，由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備進(jìn)行執(zhí)行。通常，程序模塊包括例程，程序，對(duì)象，組件，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，其執(zhí)行特殊任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特殊抽象數(shù)據(jù)類型。程序模塊的功能可以根據(jù)需要在不同實(shí)施例中被組合或分開(kāi)。

在各附圖中，單個(gè)塊可被描述為執(zhí)行一個(gè)功能或多個(gè)功能；然而，在實(shí)際實(shí)踐中，由該塊執(zhí)行的這一個(gè)功能或多個(gè)功能可在單個(gè)組件中或者跨多個(gè)組件執(zhí)行、和/或可使用硬件、使用軟件、或者使用硬件和軟件的組合來(lái)執(zhí)行。為清楚地解說(shuō)硬件與軟件的這一可互換性，各種解說(shuō)性組件、塊、模塊、電路、和步驟在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此類功能性是被實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件取決于具體應(yīng)用和施加于整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束。技術(shù)人員對(duì)于每種特定應(yīng)用可用不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能性，但這樣的實(shí)現(xiàn)決策不應(yīng)被解讀成導(dǎo)致脫離了本發(fā)明的范圍。此外，示例性無(wú)線通信設(shè)備可包括不同于所示出的那些的組件，包括諸如處理器、存儲(chǔ)器、以及類似組件的眾所周知的組件。

本文中所描述的技術(shù)可以在硬件、軟件、固件、或其任何組合中實(shí)現(xiàn)，除非被具體描述為以特定方式實(shí)現(xiàn)。描述為模塊或組件的任何特征也可一起實(shí)現(xiàn)在集成邏輯器件中或者分開(kāi)地實(shí)現(xiàn)為分立但可互操作的邏輯器件。如果在軟件中實(shí)現(xiàn)，這些技術(shù)可至少部分地由包括指令的非瞬態(tài)處理器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些指令在被執(zhí)行時(shí)執(zhí)行以上所描述的一種或多種方法。非瞬態(tài)處理器可讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)可構(gòu)成可包括包裝材料的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的一部分。

非易失的處理器可讀存儲(chǔ)媒介包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)，例如同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(sdram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、非易失隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(nvram)、電可擦除只讀存儲(chǔ)器(eeprom)、閃速存儲(chǔ)器以及其他所知的存儲(chǔ)介質(zhì)。另外的或可選地，技術(shù)可至少部分地由處理器可讀取通信媒介實(shí)現(xiàn)。處理器可讀取通信媒介加載或傳輸指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的編碼并由計(jì)算機(jī)或其他處理器訪問(wèn)、讀取和/或執(zhí)行。例如，載波可應(yīng)用于攜帶計(jì)算機(jī)可讀取電子數(shù)據(jù)從而可用于發(fā)送和接收電子郵件或在諸如互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)(lan)等網(wǎng)絡(luò)中訪問(wèn)。當(dāng)然，在不背離本發(fā)明權(quán)利要求范圍能有各種配置修改和變化。

本公開(kāi)中與實(shí)施例關(guān)聯(lián)的各種說(shuō)明性的邏輯塊、模塊、電路和指令可以由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，例如一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)處理單元(mpu)、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、專用指令集處理器(asip)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)和其他相同的集成或離散的邏輯電路。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“處理器”，指的是任何前面提到的架構(gòu)或任何其他適宜于實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)的架構(gòu)。另外，在一些方面，這里所述的功能可由如所述配置的專用軟件模塊或硬件模塊提供。另外，技術(shù)可完全在一個(gè)或多個(gè)電路或邏輯元件中實(shí)現(xiàn)。通過(guò)處理器可以是微處理器，但可選地，處理器可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。處理器還可以由計(jì)算設(shè)備的組合實(shí)現(xiàn)，例如mpu和微處理器的組合、多個(gè)微處理器、一個(gè)或多個(gè)微處理器與mpu核心的結(jié)合或任何其他的配置。

除另外定義以外，這里所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)含義與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的意思相同。

最后，正如本說(shuō)明書和后面的權(quán)利要求中所使用的，除清楚地指示以外，冠詞“a”、“an”和“the”包含復(fù)數(shù)的指代。

本公開(kāi)的技術(shù)指的是通過(guò)執(zhí)行多通平滑(mps)的設(shè)備增強(qiáng)導(dǎo)航解算。多通平滑(mps)即前向和后向處理包含例如陀螺儀數(shù)據(jù)和加速計(jì)數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)包括來(lái)自其他可用的源的信息，例如絕對(duì)導(dǎo)航信息、用戶動(dòng)力學(xué)模型(例如，步長(zhǎng)估算)、傳感器性能特征(舉例來(lái)說(shuō))、增補(bǔ)的傳感器數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)。增強(qiáng)的導(dǎo)航解算包括任何適合的有關(guān)設(shè)備的位置、運(yùn)動(dòng)和/或方向的信息。例如，導(dǎo)航解算可能包括位置、速率和姿態(tài)、位置和姿態(tài)、位置和速率、位置和速度、姿態(tài)自身或這些物理量的其他組合。導(dǎo)航解算還包括其他相關(guān)的物理量，例如用于輸入數(shù)據(jù)誤差的物理量。本發(fā)明中的術(shù)語(yǔ)“導(dǎo)航”不限于在線或?qū)崟r(shí)導(dǎo)航解算，還包括離線或其中其他的后處理解算。

通常來(lái)說(shuō)，執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)的前向處理和后向處理以獲取臨時(shí)導(dǎo)航解算。通過(guò)組合臨時(shí)導(dǎo)航解算的一個(gè)或多個(gè)物理量以平滑物理量。使用導(dǎo)航解算的物理量執(zhí)行前向和后向處理的至少一個(gè)附加的遍歷從而增強(qiáng)臨時(shí)導(dǎo)航解算。然后，組合來(lái)自臨時(shí)導(dǎo)航解算的增強(qiáng)導(dǎo)航解算的至少一個(gè)未組合物理量從而提供增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算。根據(jù)需要，可以執(zhí)行另外的遍歷以組合導(dǎo)航解算的其他物理量。

本公開(kāi)的mps技術(shù)可用于任何應(yīng)用，例如步行、跑步、騎自行車和乘汽車或任何類型的船艦，和用于任何使用情形，例如手持、在耳中、搖晃、在口袋中、在座位上、在搖籃中以及除此之外的情況。另外，這些mps技術(shù)還應(yīng)用于使用任何導(dǎo)航技術(shù)，例如pdr、ins、gnss或集成的導(dǎo)航解算，獲取導(dǎo)航解算。進(jìn)一步，這些mps技術(shù)還單獨(dú)應(yīng)用于慣性傳感數(shù)據(jù)(例如，陀螺儀和加速計(jì))以及當(dāng)來(lái)自包括其他傳感器(例如，磁力計(jì)和氣壓計(jì))、技術(shù)(例如，gnss、wifi和里程計(jì))或更新(例如，步行運(yùn)動(dòng)模塊)在內(nèi)的其他源信息可用時(shí)的輸入數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，這些mps技術(shù)可連同任何類型的狀態(tài)估計(jì)協(xié)同獲取導(dǎo)航估算，包括卡爾曼濾波、粒子濾波以及除此之外的其他濾波。更進(jìn)一步，無(wú)論測(cè)程儀傳感器數(shù)據(jù)是否可用，這些mps技術(shù)可被采用。因此，技術(shù)可用于(i)任務(wù)之后(即，完成數(shù)據(jù)記錄和前向的導(dǎo)航解算之后)而無(wú)論現(xiàn)場(chǎng)或之后的任何時(shí)間；或(ii)在任務(wù)中，具有大塊的測(cè)程儀傳感器數(shù)據(jù)讀取和前向?yàn)V波結(jié)果，以及或者在運(yùn)行后向平滑(a)在后向例程或在另一處理器或核心內(nèi)，或者(b)在有目的的、允許執(zhí)行后向處理的停止階段。

為了幫助說(shuō)明這些方面，圖1描述了通過(guò)mps增強(qiáng)用于設(shè)備的導(dǎo)航解算的典型系統(tǒng)，其中設(shè)備100以高階示意塊表示。可以理解的，設(shè)備100可實(shí)現(xiàn)為設(shè)備或裝置，例如可由用戶和其運(yùn)動(dòng)在空間中移動(dòng)的便攜式設(shè)備或手持設(shè)備，因而可檢測(cè)在空間中的位置和/或方向。例如，此便攜式設(shè)備可以是移動(dòng)電話(例如，智能手機(jī)、移動(dòng)電話、運(yùn)行在本地網(wǎng)的電話或任何其他手持電話)、平板電腦、掌上電腦(pda)、電子游戲機(jī)、視頻游戲控制器、導(dǎo)航設(shè)備、可穿戴設(shè)備(例如，眼鏡、手表、皮帶夾)、健身追蹤器、虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)裝備、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(mid)、便攜式導(dǎo)航儀(pnd)、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、雙筒望遠(yuǎn)鏡、遠(yuǎn)攝鏡頭、隨身音樂(lè)播放器、視頻或媒體播放器、遠(yuǎn)程控制器或其他手持設(shè)備，或一個(gè)或多個(gè)這些設(shè)備的組合。除了這些示例的便攜式設(shè)備之外，設(shè)備100還包括其他類型的非手持設(shè)備，包括自主車或飛行器或無(wú)論陸基的、空中的或水下的車輛或設(shè)備。僅作為說(shuō)明和并不限制于此，車輛可以是無(wú)人飛機(jī)(drone)的，也就是熟知的無(wú)人機(jī)(uav)。

如圖所示，設(shè)備100包括主處理器102。主處理器102可能是處理存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器104中的、與設(shè)備100的功能相關(guān)聯(lián)的軟件程序的一個(gè)或多個(gè)微處理器、中央處理器(cpu)或其他處理器?？蔀橹魈幚砥?02提供多層級(jí)軟件的存儲(chǔ)器104可以是任何計(jì)算機(jī)可讀取媒介的組合，例如電子存儲(chǔ)器或其他存儲(chǔ)媒介，例如硬盤、光盤等。例如，操作系統(tǒng)層可為設(shè)備100實(shí)時(shí)控制和管理系統(tǒng)資源，使應(yīng)用軟件和其他層的功能可用，和為應(yīng)用程序和設(shè)備100的其他軟件和功能交互。相似地，還可提供不同的軟件應(yīng)用程序，例如菜單導(dǎo)航軟件、游戲、攝像機(jī)功能控制、導(dǎo)航軟件、通信軟件例如電話或無(wú)線局域網(wǎng)(wlan)軟件，以及其他更多不同種類的軟件和功能接口。在一些實(shí)施例中，單一設(shè)備100上提供多個(gè)不同的應(yīng)用程序，并且在一些實(shí)施例中，多個(gè)應(yīng)用程序可以同時(shí)運(yùn)行。

設(shè)備100包括至少一個(gè)傳感器組件，如圖中所示的集成運(yùn)動(dòng)處理單元(mpu^tm)106，典型特征包括處理器108、存儲(chǔ)器110和慣性傳感器112。傳感器處理器108的控制器使用存儲(chǔ)器110存儲(chǔ)的算法、例程或其他指令，處理慣性傳感器112和/或如下所述的其他傳感器的輸出數(shù)據(jù)，以及存儲(chǔ)慣性傳感器112或其他傳感器輸出的原始數(shù)據(jù)和/或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。慣性傳感器112可以是用于測(cè)量設(shè)備100在空間中運(yùn)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)傳感器。相應(yīng)地，來(lái)自慣性傳感器112的傳感器數(shù)據(jù)代表了設(shè)備從第一瞬態(tài)到隨后的第二瞬態(tài)的多個(gè)時(shí)段的運(yùn)動(dòng)。依賴于配置，mpu106測(cè)量了設(shè)備一個(gè)或多個(gè)軸線上的旋轉(zhuǎn)和/或一個(gè)或多個(gè)軸線上的加速度。在一實(shí)施例中，慣性傳感器112包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器或線性運(yùn)動(dòng)傳感器。例如，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器可能是陀螺儀以測(cè)量沿一個(gè)或多個(gè)正交軸上的角速度，以及線性運(yùn)動(dòng)傳感器可能是加速度計(jì)以測(cè)量沿一個(gè)或多個(gè)正交軸上的線性加速度。在一個(gè)方面，可采用三個(gè)陀螺儀和三個(gè)加速度計(jì)，從而由傳感器處理器108或設(shè)備100的其他處理資源所執(zhí)行的傳感器融合操作，將來(lái)自慣性傳感器112的數(shù)據(jù)組合，以確定六個(gè)軸線上的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)需要，慣性傳感器112可使用微電子機(jī)械系統(tǒng)(mems)實(shí)現(xiàn)，并與mpu106集成在一個(gè)包內(nèi)。有關(guān)適合主處理器102和mpu106的示例性配置詳情可在待審查的2007年7月6日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1/774,488和2008年4月11日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/106,921獲取，這里以引用方式全部合并于此。設(shè)備100的mpu106的合適實(shí)現(xiàn)可從加利福尼亞州森尼韋爾市的應(yīng)美盛公司獲取。

可選地或附加的，設(shè)備100還可以外部傳感器114的方式實(shí)現(xiàn)傳感器組裝。這是可選的并不強(qiáng)制在所有的實(shí)施例中。外部傳感器可替代上述的一個(gè)或多個(gè)傳感器，例如加速度計(jì)和/或陀螺儀，其輸出數(shù)據(jù)用于獲取導(dǎo)航解算。在某實(shí)施例中，外部傳感器114可能是里程計(jì)。這里所使用的“外部”意味著傳感器不與mpu106整合并且相對(duì)于設(shè)備100是遠(yuǎn)程的或本地的。還是可選的或附加的，附加的傳感器116配置為測(cè)量有關(guān)設(shè)備100周圍環(huán)境的一個(gè)或多個(gè)方面，mpu106接收來(lái)自附加的傳感器116的數(shù)據(jù)。這是可選的并不強(qiáng)制在所有的實(shí)施例中。例如，氣壓計(jì)和/或磁力計(jì)可用于改善使用慣性傳感器112進(jìn)行的位置確定。在一實(shí)施例中，附加的傳感器116具有沿三個(gè)正交軸線測(cè)量的磁力計(jì)并輸出數(shù)據(jù)以與陀螺儀和加速計(jì)慣性測(cè)量數(shù)據(jù)融合從而提供了九個(gè)軸上的運(yùn)行確定。在另一實(shí)施例中，附加的傳感器116還具有壓力計(jì)以提供了海拔確定，并與其他傳感器數(shù)據(jù)融合從而提供了十個(gè)軸上的運(yùn)動(dòng)確定。雖然上下文中所述的一個(gè)或多個(gè)傳感器基于mems，本公開(kāi)中的技術(shù)能夠應(yīng)用于任何的傳感器設(shè)計(jì)或?qū)崿F(xiàn)。

在所示實(shí)施例中，設(shè)備100的主處理器102、存儲(chǔ)器104、mpu106和其他組件可通過(guò)總線118耦合，總線118可能是任何適合的總線或接口，例如總線和接口標(biāo)準(zhǔn)(pcie)總線、通用串行總線(usb)、通用異步收發(fā)傳輸器(uart)串行總線、適宜的高級(jí)微控制器總線結(jié)構(gòu)(amba)接口、內(nèi)部整合電路(i2c)總線、串行數(shù)字輸入輸出(sdio)總線、串行外設(shè)接口(spi)或其他同等的接口。依賴于架構(gòu)，可根據(jù)需要，使用不同的總線配置。例如，附加的總線可用于耦合設(shè)備100的各種組件，例如在主處理器102和存儲(chǔ)器104之間使用專用總線。

在一方面，本公開(kāi)的用于獲取設(shè)備100的導(dǎo)航解算的各種操作可通過(guò)作為存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器104內(nèi)的、可由主處理器102讀取和執(zhí)行的一系列適合的指令的導(dǎo)航模塊120實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)航模塊120應(yīng)用基于引用的策略、自足的策略或任何策略的組合以提供任何滿足需要程度的位置感知能力。例如，導(dǎo)航模塊120利用傳感器數(shù)據(jù)，例如來(lái)自慣性傳感器112和/或外部傳感器114，作為已獲取的當(dāng)前傳感器時(shí)刻的導(dǎo)航解算，應(yīng)用慣性導(dǎo)航技術(shù)獲得該時(shí)刻的導(dǎo)航解算。此技術(shù)涉及航位推算，和確定設(shè)備100的方向，包括諸如橫滾角、俯仰角和方位(航向)角值。從導(dǎo)航模塊120獲取的導(dǎo)航解算代表為設(shè)備100同時(shí)期確定的位置信息，和同樣地，代表輸入數(shù)據(jù)的前向處理，其中輸入數(shù)據(jù)至少包括傳感器數(shù)據(jù)。雖然需要一些傳輸、一些可能的緩沖和處理時(shí)間，結(jié)果至少是近似實(shí)時(shí)的(可能存在一些延遲)和在導(dǎo)航解算被獲取之前，使用任何可用的信息。更進(jìn)一步，導(dǎo)航模塊120還可配置為，確定運(yùn)動(dòng)形式，運(yùn)動(dòng)形式指示了用戶的運(yùn)動(dòng)模式，包括但不限于步行、駕駛、奔跑、上/下樓梯、乘電梯、行走/站立在自動(dòng)扶梯和其他相似的運(yùn)動(dòng)模式。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)航模塊120使用實(shí)時(shí)地圖匹配例程以因果推理的方式幫助獲取導(dǎo)航解算。通過(guò)執(zhí)行對(duì)從第一瞬態(tài)到第二瞬態(tài)的輸入數(shù)據(jù)的前向處理，使得整個(gè)軌跡、存儲(chǔ)空間可更有效地分配。進(jìn)一步，實(shí)施偏離角確定或使用情況確定可被做出以有利于后續(xù)的操作，或可用于保證mps過(guò)程中獲取特定物理量。

當(dāng)獲取導(dǎo)航解算時(shí)，導(dǎo)航模塊120還可使用絕對(duì)導(dǎo)航信息122的信息源，例如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)接收機(jī)，包括但不限于全球定位系統(tǒng)(gps)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(glonass)、伽利略定位系統(tǒng)和/或北斗，還有wifi^tm定位、蜂窩塔定位、藍(lán)牙^tm定位信標(biāo)或其他相似的方法。這是可選的并不強(qiáng)制在所有實(shí)施例中。導(dǎo)航模塊120還可配置為，利用無(wú)線通信協(xié)議的信息使用信號(hào)三邊測(cè)量法確定位置?？墒褂萌魏芜m用的協(xié)議，包括基于手機(jī)和無(wú)線局域網(wǎng)(wlan)的技術(shù)，例如通用陸地?zé)o線接入(utra)、碼分多址(cdma)網(wǎng)絡(luò)、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(gsm)、電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(ieee)802.16(wimax)、長(zhǎng)期演進(jìn)(lte)、ieee802.11(wifi^tm)和其他技術(shù)等。進(jìn)一步，設(shè)備100還可能包括通信模塊124用于發(fā)送和/或接收信息，包括由導(dǎo)航模塊120獲取的導(dǎo)航解算。

根據(jù)需要可使用多層次的軟件并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器104、存儲(chǔ)器110或其他合適的位置及其組合。例如，運(yùn)動(dòng)算法層為來(lái)自運(yùn)動(dòng)傳感器和其他傳感器的原始傳感器數(shù)據(jù)提供了低級(jí)別的處理。傳感器設(shè)備驅(qū)動(dòng)層為設(shè)備100的硬件傳感器提供了軟件接口。進(jìn)一步，提供了合適的應(yīng)用程序接口(api)以便于主處理器102和mpu106中間的通信，例如，傳輸期望的傳感器處理任務(wù)。

在本示例系統(tǒng)中，設(shè)備100將原始傳感器數(shù)據(jù)或在從第一瞬態(tài)到隨后的第二瞬態(tài)的多個(gè)時(shí)段獲取的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑銈魉偷竭h(yuǎn)程處理資源，例如服務(wù)器126。在第二瞬態(tài)之后，根據(jù)本公開(kāi)的技術(shù)，服務(wù)器126使用來(lái)自設(shè)備100的導(dǎo)航解算來(lái)執(zhí)行mps處理，從而提供針對(duì)至少一個(gè)傳感器時(shí)刻的增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算。服務(wù)器126的一個(gè)合理的架構(gòu)在圖1中以高階原理圖說(shuō)明。服務(wù)器126包括通過(guò)總線132與存儲(chǔ)器130通信的服務(wù)器處理器128。如下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述的，服務(wù)器處理器128執(zhí)行存儲(chǔ)器130中存儲(chǔ)的指令，圖中以功能塊表示，還包括mps導(dǎo)航模塊134。導(dǎo)航模塊120和mps導(dǎo)航模塊134其中之一或兩者都確定了運(yùn)動(dòng)模式，但是服務(wù)器126的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)于確定給定時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)具有可用的過(guò)去和未來(lái)的信息，和/或具有更大的處理資源以執(zhí)行更復(fù)雜的算法，從而相應(yīng)地如果存在沖突檢測(cè)，應(yīng)給與更大的權(quán)重。

通過(guò)將來(lái)自多遍次前向和后向處理獲取的導(dǎo)航解算的物理量組合，物理量被平滑并用于后續(xù)的前向和后向處理操作和/或合并于增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算。根據(jù)需要，增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算反饋至導(dǎo)航模塊120。因而，服務(wù)器126還包括通信模塊136用于接收原始傳感數(shù)據(jù)或由導(dǎo)航模塊120獲取的設(shè)備100的導(dǎo)航解算，和如果需要，傳送增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算相關(guān)的信息至設(shè)備100或其他目的地。設(shè)備100和服務(wù)器126之間的通信可采用任何合適的協(xié)議。例如，短距離、低功耗通信協(xié)議，例如無(wú)線個(gè)ant或使用有線通信，或長(zhǎng)距離的通信協(xié)議，例如基于傳輸控制協(xié)議、網(wǎng)際協(xié)議(tcp/ip)包通信，使用無(wú)線局域網(wǎng)(wlan)訪問(wèn)、使用移動(dòng)電話協(xié)議等。通常來(lái)說(shuō)，圖1中說(shuō)明的系統(tǒng)可具體體現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)或分布式計(jì)算環(huán)境方面。設(shè)備100和服務(wù)器126可直接或間接通信，例如通過(guò)多個(gè)相互連接的網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)意識(shí)到，各種不同的系統(tǒng)、組件和網(wǎng)絡(luò)配置、協(xié)議和基礎(chǔ)設(shè)施，例如客戶端/服務(wù)器、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或混合式體系結(jié)構(gòu)，可用于支持分布式計(jì)算環(huán)境。例如，計(jì)算系統(tǒng)可通過(guò)有線或無(wú)線系統(tǒng)、局域網(wǎng)或廣泛分布的網(wǎng)絡(luò)連接在一起。當(dāng)前，許多網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成了大范圍分布式計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施和構(gòu)建了許多不同的網(wǎng)絡(luò)，任何網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施都可用于示例的通信從而使得所述各種實(shí)施例的技術(shù)成為可能。

正如提到的，設(shè)備100獲取臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?，并且服?wù)器126實(shí)施mps技術(shù)，包括獲取臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑阋约霸鰪?qiáng)的臨時(shí)的前向和后向?qū)Ш浇馑銖亩交瑢?dǎo)航解算的物理量和提供增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算。然而，所述的與mps過(guò)程相關(guān)的任何或所有功能可由相互通信的多個(gè)對(duì)立設(shè)備實(shí)現(xiàn)，或者由設(shè)備100自身在其他合適的架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。例如，在一非限制性的實(shí)施例中，導(dǎo)航模塊120可省略或處于非操作或折算功率狀態(tài)，從而設(shè)備100將原始傳感器數(shù)據(jù)和任何其他可用的輸入數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器126，服務(wù)器126依次獲取臨時(shí)導(dǎo)航解算以及執(zhí)行本公開(kāi)的mps技術(shù)相關(guān)的其他操作。因此，應(yīng)意識(shí)到，可采用任何合理的處理資源的分離，不論是否在一個(gè)設(shè)備內(nèi)或在多個(gè)設(shè)備之間。進(jìn)一步，軟件實(shí)現(xiàn)的方面包括但不限于應(yīng)用軟件、固件、常駐軟件、微碼等，并且表現(xiàn)以計(jì)算機(jī)可使用或計(jì)算機(jī)可讀取媒介為載體的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，以供關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用，例如設(shè)備100、服務(wù)器126或其他遠(yuǎn)程處理資源的主處理器102、傳感器處理器108、服務(wù)器處理器128、專用處理器或任何其他處理資源，或由軟件、硬件和固件的任何期望的組合執(zhí)行。

正如另一說(shuō)明性的示例，但不限于示例，圖2概要描述的實(shí)施例代表了在其中實(shí)現(xiàn)的mps處理以提供增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航計(jì)算的設(shè)備。例如，在獲取傳感器數(shù)據(jù)的同時(shí)，獲取臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?，而在隨后的時(shí)間，執(zhí)行后向處理以獲取臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑悴⑶覉?zhí)行前向和后向處理以獲取增強(qiáng)的臨時(shí)導(dǎo)航解算，例如，在后臺(tái)進(jìn)程或當(dāng)另外的動(dòng)力或計(jì)算資源可用時(shí)。相似地組件具有相對(duì)應(yīng)的編號(hào)(例如，圖1的設(shè)備100對(duì)應(yīng)圖2的設(shè)備200)。相應(yīng)地，設(shè)備200包括主處理器202。主處理器202可能是一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行軟件程序的微處理器、中央處理單元(cpu)或其他處理器。軟件程序存儲(chǔ)于設(shè)備200的功能相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器204中。存儲(chǔ)器204可提供多層次的軟件。設(shè)備200包括至少一個(gè)傳感器組件。這里顯示為集成運(yùn)動(dòng)處理單元(mpu^tm)206，典型特征包括傳感器處理器208、存儲(chǔ)器210和慣性傳感器212。傳感器處理器208的邏輯控制器使用存儲(chǔ)器210存儲(chǔ)的算法、例程或其他指令，處理慣性傳感器212和/或如下所述的其他傳感器的輸出數(shù)據(jù)，以及存儲(chǔ)慣性傳感器212或其他傳感器輸出的原始數(shù)據(jù)和/或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。慣性傳感器212可以是用于測(cè)量設(shè)備200在空間中運(yùn)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)傳感器，例如上述的陀螺儀和/或加速計(jì)。設(shè)備200還可能是以外部傳感器214的方式實(shí)現(xiàn)傳感器組裝，這是可選的并不強(qiáng)制在所有的實(shí)施例中。還是可選的或附加的，附加的傳感器216配置為測(cè)量有關(guān)設(shè)備200周圍環(huán)境的一個(gè)或多個(gè)方面，mpu206接收來(lái)自附加的傳感器216的數(shù)據(jù)。這是可選的并不強(qiáng)制在所有的實(shí)施例中。在所示實(shí)施例中，設(shè)備200的主處理器202、存儲(chǔ)器204、mpu206和其他組件通過(guò)總線218耦合，總線218可以使任何適宜的總線或接口。設(shè)備200還可能具有絕對(duì)導(dǎo)航信息222的信息源，這是可選的并不強(qiáng)制在所有的實(shí)施例中。

在本實(shí)施例中，設(shè)備200具有mps導(dǎo)航模塊220，代表存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器204的指令。主處理器202執(zhí)行指令處理每一時(shí)刻的傳感器數(shù)據(jù)和其他輸入數(shù)據(jù)從而獲取設(shè)備200的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?。隨后的第一瞬態(tài)，mps導(dǎo)航模塊220執(zhí)行本公開(kāi)中所述的mps相關(guān)的其他操作，包括獲取臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑阋约霸鰪?qiáng)的臨時(shí)的前向和后向?qū)Ш浇馑銖亩交瑢?dǎo)航解算的物理量和提供增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算。

圖3說(shuō)明了涉及本公開(kāi)技術(shù)的典型例程。從方框300開(kāi)始，獲取輸入數(shù)據(jù)，包括傳感器數(shù)據(jù)以及來(lái)自其他可用源的信息。在302中，對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行前向處理操作，從第一瞬態(tài)開(kāi)始并進(jìn)行至第二瞬態(tài)以獲取304中的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?。正如上面提到的，此方面可在設(shè)備本地執(zhí)行或相對(duì)于設(shè)備遠(yuǎn)程執(zhí)行。如下面將描述的，輸入數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)變換在306中執(zhí)行以生成308中的后向輸入數(shù)據(jù)。變換將傳感器數(shù)據(jù)和其他輸入數(shù)據(jù)變換成對(duì)應(yīng)于起點(diǎn)的軌跡是在第二瞬態(tài)以及終點(diǎn)的軌跡是在第一瞬態(tài)的格式。相應(yīng)地，變換后的輸入數(shù)據(jù)在310中后向處理從而獲得312中的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑?。在此操作過(guò)程中，可使用來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑阈畔?。在這一實(shí)施例中，輸入數(shù)據(jù)的變換使得后向處理過(guò)程可采用與前向處理過(guò)程采用同樣的算法。在其他實(shí)施例中，可能是對(duì)后向處理采用不同的算法。取決于算法的性質(zhì)，可避免對(duì)輸入數(shù)據(jù)的變換。

314組合了臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愫团R時(shí)后向?qū)Ш浇馑阒械闹辽僖粋€(gè)物理量從而生成的導(dǎo)航解算中包含了平滑后的物理量。此處理階段可組合多個(gè)物理量，前提是該多個(gè)物理量相互獨(dú)立。然后，318使用輸入數(shù)據(jù)和314組合操作中產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)平滑后的物理量，執(zhí)行另一前向處理操作，從而獲取320中的增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑恪Ｏ嗨频兀?22使用314組合操作產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)平滑后的物理量，執(zhí)行另一后向處理操作，從而獲取324中的增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑?。如果使用的是與前向處理操作相同的算法，322的后向處理可與308的后向輸入數(shù)據(jù)共同執(zhí)行。否則，取決于算法的性質(zhì)，322的后向處理可使用300的輸入數(shù)據(jù)或308的后向輸入數(shù)據(jù)。

在326中，導(dǎo)航解算的至少一個(gè)物理量已由增強(qiáng)后的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愫驮鰪?qiáng)后的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑阃ㄟ^(guò)組合方式平滑。正如先前的組合，此處理階段可組合多個(gè)物理量，前提是該多個(gè)物理量相互獨(dú)立。在每一階段，來(lái)自以前迭代的平滑后的一個(gè)或多個(gè)物理量可用于前向和后向處理操作以更新增強(qiáng)后的臨時(shí)導(dǎo)航解算。因而，來(lái)自326的輸出是328中的增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算，并已包含了314和326中所有平滑的物理量。

如果導(dǎo)航解算的物理量不是相互獨(dú)立的，318至326的操作需要反復(fù)執(zhí)行直至導(dǎo)航解算的許多相關(guān)的物理量已通過(guò)組合而被平滑，諸如通過(guò)將來(lái)自增強(qiáng)的中間前向和后向?qū)Ш浇馑愕闹辽僖粋€(gè)另外的物理量組合來(lái)執(zhí)行至少一遍另外的平滑，從而獲取至少一個(gè)額外的組合后的物理量的平滑后版本，并且通過(guò)執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)和組合后的物理量的前向和后向處理來(lái)獲取上一次的平滑操作使用的增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑恪?/p>

在一方面，執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)的前向處理從而為各時(shí)段獲取臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑悖ㄊ褂们跋蛱幚硭惴ê?，正如提到的，?zhí)行輸入數(shù)據(jù)的后向處理從而為各時(shí)段獲取臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑悖ㄞD(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)和為轉(zhuǎn)換后的從第二瞬態(tài)到第一瞬態(tài)的傳感器數(shù)據(jù)使用前向處理算法。同樣地，轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)可能涉及轉(zhuǎn)換加速計(jì)和陀螺儀數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換傳感器數(shù)據(jù)還可能涉及轉(zhuǎn)換從由加速計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、氣壓計(jì)和里程計(jì)數(shù)據(jù)組成的集合中選出的可用的傳感器數(shù)據(jù)。

在一方面，輸入數(shù)據(jù)可能包括絕對(duì)導(dǎo)航信息。絕對(duì)導(dǎo)航信息至少是如下集合之一：(i)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)；(ii)基于格網(wǎng)的導(dǎo)航信息；(iii)基于wifi的導(dǎo)航信息；和(iv)其他基于無(wú)線的導(dǎo)航信息。

在一方面，輸入數(shù)據(jù)包括絕對(duì)導(dǎo)航信息，和轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)涉及變換絕對(duì)導(dǎo)航信息。變換絕對(duì)導(dǎo)航信息可能涉及轉(zhuǎn)換從如下集合中選取的任何可用的物理量：(i)絕對(duì)位置；(ii)絕對(duì)速率；(iii)絕對(duì)姿態(tài)角；和(iv)絕對(duì)航向角。轉(zhuǎn)換絕對(duì)導(dǎo)航信息可能涉及轉(zhuǎn)換從如下集合中選取的任何可用的信息：(i)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)；(ii)基于格網(wǎng)的導(dǎo)航信息；(iii)基于wifi的導(dǎo)航信息；和(iv)其他基于無(wú)線的導(dǎo)航信息。

在一方面，執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)的后向處理從而為各時(shí)段獲取臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑?，可能涉及?duì)輸入數(shù)據(jù)使用后向處理算法而無(wú)需對(duì)輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

在一方面，來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愫秃笙驅(qū)Ш浇馑愕膶?dǎo)航解算的多個(gè)不相互依賴的物理量可同時(shí)組合。多個(gè)物理量可包括航向角和偏離角。

在一方面，組合導(dǎo)航解算的物理量涉及確定從前向和后向處理獲取的物理量的權(quán)重。確定物理量的權(quán)重涉及評(píng)估前向和后向的精度。例如，評(píng)估前向和后向的精度可至少部分地基于解算誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差。確定從前向和后向處理獲取的物理量的權(quán)重還可能涉及線性組合。

在一方面，輸入數(shù)據(jù)中的誤差可表征從而方法包括在至少執(zhí)行前向和后向處理之一之前補(bǔ)償此誤差。在一個(gè)可能的示例中，檢測(cè)到設(shè)備預(yù)定義的運(yùn)動(dòng)模式從而輸入數(shù)據(jù)中的誤差可至少部分地在檢測(cè)預(yù)定義的運(yùn)動(dòng)階段表征。正如進(jìn)一步的、僅為了典型說(shuō)明的示例中，預(yù)定義運(yùn)動(dòng)模式可能是靜態(tài)的時(shí)期和誤差可能是陀螺儀偏差。相應(yīng)地，在上一示例中，陀螺儀偏差可能發(fā)生變換從而后向處理操作可能采用變換后的陀螺儀偏差。

在一方面，可以識(shí)別錨點(diǎn)從而第一瞬態(tài)和第二瞬態(tài)的至少其一對(duì)應(yīng)于設(shè)備在已識(shí)別的錨點(diǎn)?？梢宰R(shí)別多個(gè)錨點(diǎn)從而第一瞬態(tài)和第二瞬態(tài)對(duì)應(yīng)于設(shè)備在已識(shí)別的錨點(diǎn)。

在一方面，輸入數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括來(lái)自氣壓計(jì)、磁力計(jì)、里程計(jì)、速度計(jì)和行人運(yùn)動(dòng)模型中至少其一的設(shè)備相關(guān)的補(bǔ)充導(dǎo)航信息。

在一方面，可為導(dǎo)航解算的至少一個(gè)物理量執(zhí)行至少一個(gè)基于時(shí)間的平滑處理?；跁r(shí)間的平滑處理可以是非因果關(guān)聯(lián)的處理?；跁r(shí)間的平滑處理可以為高度、緯度、精度、速率和/或速度。

在一方面，平滑導(dǎo)航解算的高度值可通過(guò)獲取氣壓計(jì)數(shù)據(jù)、獲取絕對(duì)導(dǎo)航信息、至少部分地基于絕對(duì)導(dǎo)航信息確定氣壓計(jì)數(shù)據(jù)的偏差、至少部分地基于已確定的偏差校正氣壓計(jì)數(shù)據(jù)和平滑氣壓計(jì)數(shù)據(jù)。

在一方面，獲取輸入數(shù)據(jù)可在設(shè)備本地實(shí)現(xiàn)，其他的操作可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)。

在一方面，獲取輸入數(shù)據(jù)和獲得臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑憧稍谠O(shè)備本地實(shí)現(xiàn)，其他的操作可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)。

在一方面，所有的操作可在設(shè)備本地實(shí)現(xiàn)。

正如提到的，本公開(kāi)的技術(shù)可使用設(shè)備實(shí)現(xiàn)，例如上述的設(shè)備200。在一方面，設(shè)備還可有絕對(duì)導(dǎo)航信息源。絕對(duì)導(dǎo)航信息源可從至少其中之一獲?。?i)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)；(ii)基于格網(wǎng)的導(dǎo)航信息；(iii)基于wifi的導(dǎo)航信息；和(iv)其他基于無(wú)線的定位。

在一方面，傳感器組件包括加速計(jì)和陀螺儀。例如，傳感器組件包括加速計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)和氣壓計(jì)。傳感器組件可能包括由微電子機(jī)械系統(tǒng)(mems)實(shí)現(xiàn)的慣性傳感器。

在一方面，設(shè)備還具有至少一個(gè)能夠獲取補(bǔ)充導(dǎo)航信息的氣壓計(jì)、磁力計(jì)、里程計(jì)、速度計(jì)和/或行人運(yùn)動(dòng)模型，從而輸入數(shù)據(jù)還包括補(bǔ)充導(dǎo)航信息。

本公開(kāi)還包括通過(guò)上述提到的多通平滑增強(qiáng)設(shè)備和平臺(tái)的導(dǎo)航解算的服務(wù)器。在一方面，從設(shè)備接收的輸入數(shù)據(jù)還包括臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?。可選地，服務(wù)器的mps導(dǎo)航模塊可配置為，通過(guò)執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)的前向處理，獲取臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑恪?/p>

進(jìn)一步，本公開(kāi)包括通過(guò)上述提到的多同平滑提供增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括設(shè)備和遠(yuǎn)程處理資源，例如上述的服務(wù)器。在一方面，設(shè)備還具有導(dǎo)航模塊，通過(guò)執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)的前向處理以獲取臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑?，從而由通信模塊傳輸?shù)妮斎霐?shù)據(jù)還包括臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑??？蛇x地，遠(yuǎn)程處理資源的mps導(dǎo)航模塊可配置為，通過(guò)執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)的前向處理獲取臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑恪?/p>

示例

如上所示，本公開(kāi)的技術(shù)涉及通過(guò)多通平滑增強(qiáng)導(dǎo)航解算。提供的如下示例用于說(shuō)明適宜于實(shí)現(xiàn)上述操作的技術(shù)，但應(yīng)理解的是示例是代表性的和根據(jù)需要可以有其他合適的替代。

根據(jù)應(yīng)用的導(dǎo)航算法，一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換可應(yīng)用于輸入數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)的格式從開(kāi)始在第一瞬態(tài)和結(jié)束在第二瞬態(tài)轉(zhuǎn)換為開(kāi)始在第二瞬態(tài)和結(jié)束在第一瞬態(tài)以便在后向處理中使用。根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的性質(zhì)，可應(yīng)用不同的變換。應(yīng)注意的是，取決于實(shí)施例，便攜式設(shè)備，例如便攜式設(shè)備100，可能有不同的輸入信息。正如所述的，輸入信息包括來(lái)自慣性傳感器的運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)，例如陀螺儀或加速計(jì)。當(dāng)絕對(duì)導(dǎo)航信息源可用和便攜式設(shè)備配置為接收此信息時(shí)，輸入信息還包括絕對(duì)導(dǎo)航信息。更進(jìn)一步，輸入數(shù)據(jù)包括補(bǔ)充的導(dǎo)航信息，例如氣壓計(jì)、磁力計(jì)、里程計(jì)和用戶動(dòng)態(tài)(例如，行人運(yùn)動(dòng)模型)。用于前向處理的任何可用的輸入數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)換為適用于應(yīng)用前向處理算法進(jìn)行后向處理的數(shù)據(jù)?？蛇x地，如上面提到的，可應(yīng)用后向處理算法從而不要求對(duì)一些或所有的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

對(duì)于加速計(jì)數(shù)據(jù)，初始化操作涉及去除測(cè)量中的重力組分。相似地，屬于地球旋轉(zhuǎn)的任何組分都應(yīng)去除。然而，加速計(jì)數(shù)據(jù)在每一時(shí)段都是取相反值的。取相反值之后，任何移除的組分都被恢復(fù)。

在一實(shí)施例中，身體坐標(biāo)系(b-frame，即，由測(cè)量中心和傳感器的x-、y-和z-軸確定的框架)中的重力組分可由公式(1)計(jì)算，其中g(shù)ⁿ＝[00g]^t是導(dǎo)航坐標(biāo)系(n-frame，即，由傳感器的測(cè)量中心和北、東和下方向確定的框架)中的重力矢量和g是本地重力值：

是方向余弦矩陣(dcm)，可由公式(2)中的橫滾角、俯仰角和航向角值表示，其中φ、θ和ψ是歐拉角(即，橫滾角、俯仰角和航向角)，s·和c·分別是sin(·)和cos(·)的縮寫：

因而，b-frame中的重力矢量可由公式(3)表示：

(3)g^b＝[-gsθgsφcθgcφcθ]^t

橫滾角、俯仰角可根據(jù)加速計(jì)的讀取值分別使用公式(4)和(5)計(jì)算，其中fi(i＝x，y，z)是加速計(jì)測(cè)量的沿第i軸方向的比力：

航向角可從導(dǎo)航算法中獲得，或從其他傳感器如磁力計(jì)中獲得，或手工設(shè)定。

下面，歸因于地球旋轉(zhuǎn)速率的比力測(cè)量可從公式(6)和(7)計(jì)算，其中和是歸因于地球旋轉(zhuǎn)速率分別測(cè)量的b-frame和n-frame的比力，vⁿ是平臺(tái)的速率，和和分別是地球旋轉(zhuǎn)速率和由平臺(tái)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速率：

因而，獨(dú)立于重力和地球旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)加速度，可通過(guò)移除從公式(1)、(6)和(7)中獲取的物理量確定，如公式(8)所示，其中a^b是平臺(tái)的加速度和是前向加速計(jì)讀取的矢量：

假設(shè)平臺(tái)的速度大約10⁰～10¹米/秒，那么大約10^-7～10^-6弧度/秒。還假設(shè)大約10^-5弧度/秒，大約10^-5～10^-4米每平方秒。根據(jù)需要，當(dāng)使用低精度加速計(jì)時(shí)，在公式(8)中可忽略，因?yàn)槠浯笮∠啾燃铀儆?jì)誤差小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。相應(yīng)地，忽略公式(8)中計(jì)算的平臺(tái)加速度和恢復(fù)公式(1)、(6)和(7)中去除的組分，后向加速計(jì)讀取的矢量可如公式(9)表達(dá)為：

相似地，對(duì)于陀螺儀數(shù)據(jù)，適合的轉(zhuǎn)換包括去除地區(qū)旋轉(zhuǎn)相關(guān)的組分，取消對(duì)每一臨時(shí)的測(cè)量，和恢復(fù)去除的組分。重力不影響陀螺儀，從而不需要去除重力組分。例如，在b-frame上的地球旋轉(zhuǎn)速率可由公式(10)計(jì)算：

以與加速計(jì)轉(zhuǎn)換相似的方式，后向陀螺儀讀取的矢量可使用公式(11)計(jì)算，其中和分別是后向和強(qiáng)向陀螺儀讀取的矢量：

對(duì)于低精度陀螺儀，地球旋轉(zhuǎn)速率的大小相比傳感器誤差小幾個(gè)數(shù)量級(jí)并且其中的根據(jù)需要可忽略。

對(duì)于磁力計(jì)數(shù)據(jù)讀取，合適的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的程序包括按照公式(12)計(jì)算n-frame上的磁場(chǎng)組分，其中mⁿ和m^b分別是n-frame和b-frame上的磁場(chǎng)矢量，和符號(hào)(·)^t代表矩陣轉(zhuǎn)置：

水平磁場(chǎng)組分可忽略，同時(shí)對(duì)于矩陣mⁿ＝[mnmemd]^t維持垂直組分的符號(hào)如公式(13)所示，其中是n-frame上轉(zhuǎn)換后的磁場(chǎng)矢量：

相應(yīng)地，轉(zhuǎn)換后的磁場(chǎng)讀取矢量可按照公式(14)計(jì)算：

進(jìn)一步，如果使用了由磁力計(jì)獲取的方位角，方位角的轉(zhuǎn)換是通過(guò)對(duì)其加180度。

對(duì)于絕對(duì)導(dǎo)航信息，還可在后向處理之前應(yīng)用合適的轉(zhuǎn)換。例如，位置確定，例如來(lái)自gnss或wifi，保持相同。進(jìn)一步，沿朝北方向和朝東方向的速度組分可能取相反值，但是垂直組分保持相同。來(lái)自里程計(jì)或行人運(yùn)動(dòng)模型或任何其他源的任何可選的平臺(tái)速率讀取值還保持相同。如果速率讀取值而不是速度是可用的，以與速度相似的方式，水平方向的組分是相反值。另外，如果氣壓計(jì)讀取值可用，也保持相同。

對(duì)于所有的輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)后向處理時(shí)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)可用作開(kāi)始是在第二瞬態(tài)和結(jié)束是在第一瞬態(tài)。相應(yīng)地，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)的任何時(shí)間戳是反轉(zhuǎn)的。作為說(shuō)明，第k時(shí)刻的時(shí)間戳可由公式(15)確定，其中t′k和tk分別是后向數(shù)據(jù)和前向數(shù)據(jù)在第k時(shí)刻的時(shí)間戳，和tes和tee分別是第一和第二瞬態(tài)的時(shí)間戳：

(15)t′k＝tes+tee-tk

為了保持不同傳感器的時(shí)間戳整齊一致，相同的tes和tee可用于反轉(zhuǎn)所有傳感器的時(shí)間戳。

正如上面提到的，轉(zhuǎn)換后的輸入數(shù)據(jù)用于執(zhí)行后向處理操作，例如圖3中對(duì)應(yīng)的310和/或322。后向?qū)Ш浇馑憧赏ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)換后的輸入數(shù)據(jù)和前向?qū)Ш剿惴ǐ@取。在其他實(shí)施例中，前向輸入數(shù)據(jù)可用于單獨(dú)的后向?qū)Ш剿惴?。因而，后向處理包括?shù)據(jù)的輸入、視情況是否對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、變量的設(shè)定、傳感器誤差的補(bǔ)償和其他方面。

例如，對(duì)應(yīng)于310的后向處理涉及使用轉(zhuǎn)換后的陀螺儀和加速計(jì)數(shù)據(jù)，以及如果存在可用的gnss、wifi、磁力計(jì)、氣壓計(jì)、其他測(cè)量或更新，或其他源的輸入數(shù)據(jù)。

在后向處理過(guò)程中，輸入數(shù)據(jù)的處理是從第二瞬態(tài)到第一瞬態(tài)。同樣地，初始導(dǎo)航狀態(tài)(即，位置、速率和姿態(tài))可根據(jù)平滑后數(shù)據(jù)的最后一個(gè)時(shí)刻的導(dǎo)航狀態(tài)設(shè)定。如果存在可用的gnss、wifi或其他測(cè)量或更新，初始導(dǎo)航狀態(tài)可根據(jù)測(cè)量或更新設(shè)定。另外，初始導(dǎo)航狀態(tài)可手工設(shè)定或基于前向?qū)Ш浇馑阍O(shè)定。如果在一個(gè)時(shí)刻(例如，第二瞬態(tài))的前向?qū)Ш浇馑慊蛘咴谝粋€(gè)時(shí)間階段過(guò)程中的前向?qū)Ш浇馑愕慕M合(例如，平均化)，用于設(shè)定初始導(dǎo)航狀態(tài)，位置可保持相同。如上所述，沿朝北方向和朝東方向的速度組分可能取相反值，但是垂直組分保持相同。進(jìn)一步，水平姿態(tài)保持相同，和方位角的轉(zhuǎn)換是通過(guò)對(duì)其加180度。水平組分還可使用公式(4)從加速計(jì)數(shù)據(jù)中計(jì)算。

為后向處理的陀螺儀和加速計(jì)偏差的初始值可通過(guò)公式(16)指示的對(duì)前向偏差的取反設(shè)定，其中b′代表后向陀螺儀或加速計(jì)偏差的初始值和b代表對(duì)應(yīng)的前向偏差：

(16)b′＝-b

前向偏差可從前向?qū)Ш浇馑阒蝎@取，可手工設(shè)定，或是通過(guò)使用其他方法。在一方面，陀螺儀偏差可在足夠的、持續(xù)靜止的時(shí)間階段內(nèi)確定。其他的運(yùn)動(dòng)模式也可用于確定傳感器的其他特性。后向處理的陀螺儀和加速計(jì)偏差的標(biāo)度因數(shù)誤差和非正交性保持與前向處理相同。

依賴于使用的導(dǎo)航算法，后向處理中可使用其他的策略。例如，后向使用的情況可變化為與前向中相同從而使得前向和后向傳感器的軸心相互一致。

正如314和326中指示的，導(dǎo)航解算的一個(gè)或多個(gè)物理量的平滑可通過(guò)組合來(lái)自前向和后向處理獲取的導(dǎo)航解算的值實(shí)現(xiàn)。組合前向和后向結(jié)果涉及為每一值設(shè)定相應(yīng)的權(quán)重。例如，權(quán)重的使用可基于前向和后向?qū)Ш骄鹊淖兓浞催^(guò)來(lái)可由執(zhí)行對(duì)解算誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差分析實(shí)現(xiàn)?？蛇x的或附加的，也可使用線性組合技術(shù)。

下面的例子是在314中組合航向和不對(duì)準(zhǔn)的情況下平滑這些物理量，從而在326中組合以提供增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算的一個(gè)或多個(gè)物理量，例如位置、速率和/或姿態(tài)，至少部分地基于平滑后的額航向和不對(duì)準(zhǔn)。然而，這些原則可擴(kuò)展至導(dǎo)航解算相關(guān)的任何物理量。因而，分別來(lái)自304和312中的臨時(shí)的前向和后向?qū)Ш浇馑愕钠钪担苫谇跋蚝秃笙驅(qū)Ш骄鹊淖兓?即，解算誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差)。下面的材料討論了朝北方向位置精度的變化并可進(jìn)行相應(yīng)的修改。在第k時(shí)刻的前向或后向精度變化可由公式(17)計(jì)算，其中σn，k+1和σn，k分別是在(k+1)時(shí)刻和k時(shí)刻的朝北方向位置精度，和δn，k是精度變化：

(17)δn，k＝σn，k+1-σn，k

另外，第k時(shí)刻的精度變化可與鄰近時(shí)刻的精度變化按照公式(18)組合從而獲得基于時(shí)間的平滑后的精度變化，其中是在第k時(shí)刻的平滑后精度變化，n1和n2是用于平滑的在第k時(shí)刻前和第k時(shí)刻后的時(shí)刻數(shù)量：

通過(guò)使用計(jì)算后的前向和后向精度變化，和相對(duì)權(quán)重ζm，k可由公式(19)確定：

當(dāng)計(jì)算如果使用閾值以避免潛在的數(shù)值問(wèn)題；和相同的方法可用于

然后，平滑后的不對(duì)準(zhǔn)可使用公式(20)計(jì)算，其中mk，sm，mk，f和mk，b分別是第k時(shí)刻平滑后、前向和后向的不對(duì)準(zhǔn)：

(20)mk，，sm＝mk，f+ζm，k(mk，b-mk，f)

正如期望的，可在執(zhí)行公式(20)的計(jì)算之前，通過(guò)應(yīng)用公式(21)，將δmk＝mk，b-mk，f值集中：

正如提到的，使用前向和后向?qū)Ш浇馑愕闹到M合物理量可能涉及線性組合。在不對(duì)準(zhǔn)情況下，組合后，平滑后的不對(duì)準(zhǔn)由公式(22)表示，其中n是平滑中使用的數(shù)據(jù)時(shí)期數(shù)：

(22)mk，sm＝mk，f+k/n·δmk

同樣地，前向和后向航向角的組合可使用與不對(duì)準(zhǔn)相關(guān)描述中相似的策略。當(dāng)使用線性組合方法時(shí)，平滑后的航向角由公式(23)表示，其中n是平滑中使用的數(shù)據(jù)時(shí)期數(shù)，ψk，sm，ψk，f和ψk，b分別是平滑后、前向和后向航向角和δψk＝ψk，b-ψk，f：

(23)ψk，sm＝ψk，f+k/n·δψk

此外，計(jì)算的δψk在應(yīng)用于公式(23)之前可能進(jìn)行集中化。

平滑后的航向角精度可按照公式(24)通過(guò)對(duì)前向和后向航向精度的線性組合計(jì)算得到，其中σψ，k，sm、σψ，k，f和σψ，k，b分別是平滑后的、前向和后向航向的精度：

(24)σψ，k，sm＝σψ，k，f+k/n·(σψ，k，b-σψ，k，f)

取決于使用的算法，可對(duì)此公式進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)正。例如，如公式(25)所示，需要比例因子sψ，b2f以將后向航向精度調(diào)整至與前向航線精度相同：

(25)σψ，k，sm＝(1-k/n)σψ，k，f+sψ，b2f·k/n·σψ，k，b

由于平滑后的航向?qū)⒈惹跋蚝秃笙蚝较蚋_，比例因子sψ(sψ≤1)可用于衡量平滑后的航向精度。因而，平滑后的航向精度可使用公式(26)計(jì)算：

(26)σψ，k，sm＝sψ·((1-k/n)σψ，k，f+sψ，b2f·k/n·σψ，k，b)

然后，平滑后的航向和不對(duì)準(zhǔn)值可用于執(zhí)行另外的前向和后向處理過(guò)程，例如，在318和322中，產(chǎn)生的增強(qiáng)的臨時(shí)導(dǎo)航解算結(jié)果可在326中組合，以提供328中的增強(qiáng)的平滑的導(dǎo)航解算。如有需要，314中組合的導(dǎo)航解算的一個(gè)或多個(gè)物理量可酌情使用上述技術(shù)在下次后向處理之前轉(zhuǎn)換。例如，平滑后的航向可通過(guò)增加180度轉(zhuǎn)換。

再一次，下面是在使用平滑后的航向和不對(duì)準(zhǔn)以提供增強(qiáng)的平滑后的導(dǎo)航解算的情況下，例如位置、速度和/或姿態(tài)，但是這些原則可擴(kuò)展至涉及導(dǎo)航解算的任何物理量。增強(qiáng)的臨時(shí)導(dǎo)航解算的組合涉及平滑導(dǎo)航解算中任何合適的物理量。

例如，位置信息，可基于位置精度按照公式(27)和(28)組合，其中l(wèi)atk，sm、latk，f和latk，b分別是平滑后的、前向的和后向的緯度，和σk，f和σk，b分別是前向的和后向的朝北方向位置精度：

(27)latk，sm＝latk，f+ζlat，k(latk，b-latk，f)

(28)ζlat，k＝σk，f/(σk，f+σk，b)

相似地，平滑后的經(jīng)度可基于朝東方向位置精度通過(guò)組合前向和后向的經(jīng)度結(jié)果計(jì)算。進(jìn)一步，平滑后的高度可按照垂直位置精度通過(guò)組合前向和后向的高度獲取。

速率和水平姿態(tài)角可通過(guò)平均前向和后向解算組合。在組合之前，后向速率的水平組分可使用公式(29)和(30)計(jì)算，其中vn′k，b和ve′k，b分別是用于組合的朝北方向和朝東方向速率，和vnk，b和vek，b分別是來(lái)自后向解算的朝北方向和朝東方向速率：

(29)vn′k，b＝-vnk，b

(30)ve′k，b＝-vek，b

平滑后的朝北方向速率可使用公式(31)計(jì)算，其中vnk，sm和vnk，f分別是平滑后的和前向的朝北方向速率：

(31)vnk，sm＝(vnk，f+vn′k，b)/2

同樣地，平滑后的朝東方向和垂直方向速率，和平滑后的水平姿態(tài)角通過(guò)與前向和后向解算對(duì)應(yīng)的平均化方式計(jì)算。

合適的平滑后的水平位置的精度計(jì)算方法與航向角所使用的方法類似。平滑后的位置精度在朝北方向是由公式(32)確定，其中σn，k，sm、σn，k，f和σn，k，b分別是第k時(shí)刻的平滑后的、前向和后向在朝北方向的位置精度，和sn，b2f和sn是比例因子：

(32)σn，k，sm＝sn·((1-k/n)σn，，k，f+sn，b2f·k/n·σn，k，b)

同樣地，平滑后的朝東方向位置精度可通過(guò)使用等效的過(guò)程獲取。

平滑后的高度、速率和水平姿態(tài)角的計(jì)算可通過(guò)平均對(duì)應(yīng)的前向和后向精度。例如，平滑后的朝北方向速率可使用公式(33)計(jì)算，其中σvn，k，sm、σvn，k，f和σvn，k，b分別是平滑后的、前向和后向在朝北方向的速率：

(33)σvn，k，sm＝(σvn，k，f+σvn，k，b)/2

同樣地，在朝東方向和垂直方向的平滑后的速率精度、水平姿態(tài)角和高度可通過(guò)平均對(duì)應(yīng)的前向和后向精度計(jì)算。

可選地，任何合適的技術(shù)可應(yīng)用于描繪輸入數(shù)據(jù)的誤差特征。因而，在執(zhí)行任一前向和后向處理操作或前向和后向兩個(gè)處理操作之前，可使用誤差特征補(bǔ)償輸入數(shù)據(jù)。尤其地，輸入數(shù)據(jù)的補(bǔ)償可在用于后向處理的轉(zhuǎn)換之前。

作為某一實(shí)施例的說(shuō)明，可檢測(cè)設(shè)備的預(yù)定義運(yùn)動(dòng)模式并用于表征輸入數(shù)據(jù)的誤差。已檢測(cè)到的預(yù)定義運(yùn)動(dòng)模式可幫助估量輸入數(shù)據(jù)誤差。隨后，在執(zhí)行任一前向和后向處理操作或前向和后向兩個(gè)處理操作之前，可補(bǔ)償誤差。

例如，預(yù)定義運(yùn)動(dòng)模式可以是一段足夠長(zhǎng)的靜態(tài)時(shí)期從而可表征陀螺儀偏差。合適的例程涉及在輸入軌跡中檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)時(shí)期。然后將任何已檢測(cè)的靜態(tài)周期的持續(xù)時(shí)間與閾值比較以確定設(shè)備在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是靜止的。如果超過(guò)閾值，陀螺儀偏差可計(jì)算，例如通過(guò)對(duì)靜止時(shí)期期間的陀螺儀數(shù)據(jù)的平均或加權(quán)平均。然后計(jì)算所得的陀螺儀偏差用于補(bǔ)償輸入數(shù)據(jù)。根據(jù)需要，陀螺儀偏差可轉(zhuǎn)換和用于執(zhí)行后向處理時(shí)。陀螺儀偏差的確定是典型的可執(zhí)行的誤差補(bǔ)償類型和對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行多個(gè)方面校正。

如果可利用，一個(gè)或多個(gè)錨點(diǎn)可與本公開(kāi)的mps技術(shù)整合。錨點(diǎn)可識(shí)別為已知的位置或?qū)Ш浇馑愕钠渌锢砹俊Ｔ谝恍?shí)施例中，錨點(diǎn)用于建立便攜式設(shè)備的給定軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)中的一個(gè)或兩個(gè)。同樣地，第一和/或第二瞬態(tài)可對(duì)應(yīng)于當(dāng)便攜式設(shè)備在已識(shí)別的錨點(diǎn)。還可期望的是，識(shí)別多個(gè)錨點(diǎn)以使得重疊軌跡的構(gòu)建成為可能。前向和后向算法的初始位置獲取可以從軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)其中之一中選取，或是從任務(wù)時(shí)間周期(即，使用mps處理的時(shí)間周期)，或是錨點(diǎn)。錨點(diǎn)的使用是可選的。當(dāng)任務(wù)時(shí)間周期漫長(zhǎng)時(shí)，錨點(diǎn)可用于將軌跡分成更小的片段。通過(guò)減少每一mps任務(wù)時(shí)間周期，可提升導(dǎo)航/定位性能。在一方面，本公開(kāi)的技術(shù)可使用由可用的、不連續(xù)的、具有mps處理去頂?shù)臉蚪榆壽E的絕對(duì)導(dǎo)航信息建立的開(kāi)始和結(jié)束錨點(diǎn)。例如，絕對(duì)導(dǎo)航信息源可以工作在負(fù)載循環(huán)模式，當(dāng)絕對(duì)導(dǎo)航信息是有效時(shí)，錨點(diǎn)的選擇可調(diào)整為建立周期內(nèi)的第一和第二瞬態(tài)。然而，任何可用的方法可用于識(shí)別錨點(diǎn)例如，用戶可手工地插入位置和/或錨點(diǎn)類型。

可選的或附加的，基于一些絕對(duì)導(dǎo)航信息，例如gnss或wi-fi，即，當(dāng)存在足夠的絕對(duì)導(dǎo)航信息時(shí)，錨點(diǎn)可自動(dòng)識(shí)別。作為典型示例，錨點(diǎn)的選擇可基于一gnss解算和在特定間隙后的下一可用的gnss解算之間的預(yù)定時(shí)間。進(jìn)一步，當(dāng)間隙出現(xiàn)在gnss解算中，在重新獲取之后的初始化修復(fù)將有更高的標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)需要，輸入數(shù)據(jù)可拒絕該初始化修復(fù)并當(dāng)精度穩(wěn)定即指示為標(biāo)準(zhǔn)差在閾值以下時(shí)再使用。在另一示例中，即使絕對(duì)導(dǎo)航信息可用，也確定為絕對(duì)導(dǎo)航信息不可信，例如可能由困難的接收環(huán)境引起(例如，由鄰近的高層建筑物導(dǎo)致的“城市峽谷”)。

進(jìn)一步，一段絕對(duì)導(dǎo)航信息遭否決還可能是因?yàn)榕卸?biāo)準(zhǔn)而不是標(biāo)準(zhǔn)偏差。例如，可應(yīng)用以人類運(yùn)動(dòng)限制形式中的用戶動(dòng)力學(xué)。舉例而言，可計(jì)算連續(xù)的gnss片段之間的距離，并與依賴于用戶行動(dòng)模式(步行或跑步)和從mps處理或其他可選的解算中獲取的用戶速度計(jì)算的另一距離對(duì)比。在一方面，根據(jù)確定的運(yùn)動(dòng)模式，人類的最大速度假定?？烧J(rèn)為步行用戶的速度大約是2米/秒和跑步用戶的速度大約是7米/秒。當(dāng)存在多個(gè)運(yùn)動(dòng)模式時(shí)，可對(duì)其采用加權(quán)平均。例如，如果20％部分的運(yùn)動(dòng)模式是跑步，同時(shí)80％部分的運(yùn)動(dòng)模式是步行，使用與前面示例相同的值，對(duì)于整個(gè)gnss片段，在計(jì)算限制距離中的最終速度可以是0.8*2+0.2*7＝3米/秒。如果來(lái)自連續(xù)的gnss解算的距離與基于約束確定的距離沖突，gnss信息可排除在輸入數(shù)據(jù)之外。

例如，絕對(duì)導(dǎo)航信息源可以工作在如上面提到的負(fù)載循環(huán)模式。該模式雖然節(jié)省功率，但會(huì)在絕對(duì)導(dǎo)航信息提供的導(dǎo)航解算中產(chǎn)生空缺。本公開(kāi)的mps技術(shù)可用于橋接此空缺。進(jìn)一步，選擇的絕對(duì)導(dǎo)航信息可排除在mps處理之外，從而改進(jìn)了在上述基于標(biāo)準(zhǔn)或其他合適的情況下的表現(xiàn)。

在上述討論中，平滑實(shí)現(xiàn)于從對(duì)來(lái)自前向和后向處理結(jié)果的導(dǎo)航解算的物理量取值組合的情況下。根據(jù)需求，進(jìn)一步的基于時(shí)間的平滑技術(shù)減少了不同時(shí)間間的導(dǎo)航解算的物理量取值的變化。對(duì)于任何給定的時(shí)刻，由于可以使用未來(lái)時(shí)期和過(guò)去時(shí)期的信息，此平滑技術(shù)可能是無(wú)因果關(guān)聯(lián)的。來(lái)自基于時(shí)間平滑獲取的物理量，根據(jù)需要，可用于替代mps處理產(chǎn)生的測(cè)定或調(diào)整mps測(cè)定。例如，基于時(shí)間的平滑處理可用于平滑來(lái)自氣壓計(jì)的高度數(shù)據(jù)。如果可用，絕對(duì)導(dǎo)航信息可用于確定氣壓計(jì)的殘留誤差并用于補(bǔ)償平滑后的解算。同樣地，基于時(shí)間的平滑處理還可用于包括位置、速率和速度的物理量。

另一可選的可用于高度的平滑操作是使用絕對(duì)導(dǎo)航信息和/或運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)。高度信息可由氣壓計(jì)確定，但數(shù)據(jù)可能由于噪聲和偏差而降級(jí)。絕對(duì)導(dǎo)航信息，例如來(lái)自gnss系統(tǒng)的絕對(duì)導(dǎo)航信息，可用于估算氣壓計(jì)數(shù)據(jù)的殘留誤差或偏差。進(jìn)一步，噪聲的減少可通過(guò)平滑氣壓計(jì)數(shù)據(jù)或者通過(guò)使用諸如加速計(jì)和/或陀螺儀信息的其他運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)或整合氣壓計(jì)數(shù)據(jù)和其他運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)的方式過(guò)濾氣壓計(jì)數(shù)據(jù)以平滑輸出?？蛇x的，后者描述的過(guò)濾或整合也可與絕對(duì)導(dǎo)航信息整合，還可以與來(lái)自絕對(duì)導(dǎo)航信息的殘留誤差/偏差整合。因而，高度平滑可僅依賴于氣壓計(jì)數(shù)據(jù)，可依賴于氣壓計(jì)和加速計(jì)數(shù)據(jù)，可依賴于氣壓計(jì)、加速計(jì)和陀螺儀數(shù)據(jù)，和可選的，其中的這些數(shù)據(jù)可使用或可不使用絕對(duì)導(dǎo)航信息用于整合和平滑，以及還有上述的偏差測(cè)定和校正。

為了幫助說(shuō)明本公開(kāi)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)施了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以評(píng)估通過(guò)多通平滑增強(qiáng)導(dǎo)航解算的表現(xiàn)。結(jié)果是在步行軌跡過(guò)程中獲取以提供典型的mps技術(shù)證明，也可以使用任何其他合適的應(yīng)用，包括跑步、騎自行車或汽車內(nèi)運(yùn)動(dòng)或在任何類型的船艦內(nèi)。步行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是在多個(gè)不同的使用情況下進(jìn)行，包括手持、在耳中、搖晃和在口袋中，以幫助證明mps處理的表現(xiàn)。對(duì)于每一使用情況，進(jìn)行三個(gè)不同的運(yùn)動(dòng)測(cè)試。每一測(cè)試包括三個(gè)時(shí)間階段：在第一和第三個(gè)時(shí)間階段，用戶保持步行并且以0度偏離(即，北向和b-frame中x軸之間的角度)水平地手持著手機(jī)；對(duì)于介于中間的第二個(gè)時(shí)間階段，用戶以特定的使用情況攜帶手機(jī)步行。因而，在每一測(cè)試中，使用情況變化二次。由于變化使用情況是行人導(dǎo)航應(yīng)用中最大的挑戰(zhàn)問(wèn)題之一，在這些條件下進(jìn)行這些測(cè)試將導(dǎo)致顯著的基于傳感器導(dǎo)航解算的偏離和驗(yàn)證mps處理的效果。測(cè)試時(shí)間階段相對(duì)較短，大約200秒或更少，因而沒(méi)有使用中間錨點(diǎn)。

圖4-6說(shuō)明了三個(gè)手持使用情況測(cè)試結(jié)果。在介于中間的第二個(gè)時(shí)間階段過(guò)程中，圖4中用戶以0度偏離角水平地持有手機(jī)(偏離角無(wú)變化)，圖5中以-90度偏離角持有手機(jī)以及圖6中以+90度偏離角持有手機(jī)。

特別地，圖4a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E400和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E402；圖4b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E404，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E406，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡408；圖4c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡410，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡412，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡414；和圖4d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E416，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E418，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡420。

同樣地，圖5a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E500和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E502；圖5b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E504，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E506，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡508；圖5c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡510，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡512，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡514；和圖5d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E516，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E518，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡520。

進(jìn)一步，圖6a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E600和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E602；圖6b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E604，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E606，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡608；圖6c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡610，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡612，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡614；和圖6d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E616，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E618，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡620。

圖7-9說(shuō)明了三個(gè)在耳中的測(cè)試結(jié)果。在介于中間的第二個(gè)時(shí)間階段過(guò)程中，圖7顯示了手機(jī)由右手自然地放置于耳邊產(chǎn)生的結(jié)果，圖8顯示了手機(jī)由右手垂直地放置于耳邊產(chǎn)生的結(jié)果和圖9顯示了手機(jī)由左手水平地放置于耳邊產(chǎn)生的結(jié)果。

特別地，圖7a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E700和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E702；圖7b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E704，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E706，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡708；圖7c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡710，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡712，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡714；和圖7d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E716，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E718，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡720。

同樣地，圖8a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E800和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E802；圖8b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E804，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E806，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡808；圖8c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡810，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡812，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡814；和圖8d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E816，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E818，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡820。

進(jìn)一步，圖9a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E900和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E902；圖9b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E904，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E906，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡908；圖9c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡910，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡912，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡914；和圖9d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E916，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E918，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡920。

圖10-12說(shuō)明了搖晃測(cè)試的結(jié)果。在介于中間的第二個(gè)時(shí)間階段過(guò)程中，圖10顯示了手機(jī)屏幕在右手外側(cè)、隨說(shuō)話者搖晃向前產(chǎn)生的結(jié)果，圖11顯示了手機(jī)屏幕在左手內(nèi)側(cè)、隨說(shuō)話者搖晃向前產(chǎn)生的結(jié)果和圖12顯示了手機(jī)屏幕在左手內(nèi)側(cè)、隨說(shuō)話者搖晃向后產(chǎn)生的結(jié)果。

特別地，圖10a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1000和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1002；圖10b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1004，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1006，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡1008；圖10c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1010，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1012，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡1014；和圖10d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1016，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1018，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡1020。

同樣地，圖11a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1100和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1102；圖11b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1104，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1106，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡1108；圖11c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1110，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1112，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡1114；和圖11d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1116，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1118，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡1120。

進(jìn)一步，圖12a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1200和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1202；圖12b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1204，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1206，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡1208；圖12c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1210，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1212，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡1214；和圖12d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1216，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1218，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡1220。

圖13-15說(shuō)明了在口袋中的測(cè)試結(jié)果。在介于中間的第二個(gè)時(shí)間階段過(guò)程中，圖13顯示了手機(jī)屏幕在右口袋內(nèi)朝外、隨說(shuō)話者向前產(chǎn)生的結(jié)果，圖14顯示了手機(jī)屏幕在右口袋內(nèi)朝內(nèi)、隨說(shuō)話者向前產(chǎn)生的結(jié)果和圖15顯示了手機(jī)屏幕在左口袋內(nèi)側(cè)、隨說(shuō)話者向后產(chǎn)生的結(jié)果。

特別地，圖13a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1300和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1302；圖13b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1304，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1306，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡1308；圖13c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1310，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1312，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡1314；和圖13d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1316，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1318，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡1320。

同樣地，圖14a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1400和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1402；圖14b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1404，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1406，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡1408；圖14c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1410，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1412，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡1414；和圖14d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1416，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1418，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡1420。

進(jìn)一步，圖15a顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1500和來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1502；圖15b顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1504，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕暮较蜃鳛檐壽E1506，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的航向作為軌跡1508；圖15c顯示了來(lái)自臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1510，來(lái)自臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕钠x角作為軌跡1512，和來(lái)自臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的偏離角作為軌跡1514；和圖15d顯示了來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1516，來(lái)自增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑愕奈恢米鳛檐壽E1518，和來(lái)自增強(qiáng)后的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑憬M合結(jié)果的平滑后的位置作為軌跡1520。

應(yīng)意識(shí)到，“b”圖顯示，航向開(kāi)始是精確的但在前向和后向臨時(shí)解算中逐漸背離。然而，平滑后的航向利用了兩個(gè)解算，通過(guò)整個(gè)導(dǎo)航處理逐漸接近真實(shí)值。進(jìn)一步，“d”圖顯示，由于使用平滑后的航向和偏離角，增強(qiáng)的臨時(shí)解算相比臨時(shí)解算更精確，和來(lái)自增強(qiáng)的平滑的導(dǎo)航解算的位置比臨時(shí)的解算要顯著地好。由于這些測(cè)試代表不同的使用情況，其說(shuō)明了增強(qiáng)的平滑的導(dǎo)航解算要比前向?qū)Ш浇馑泔@著地準(zhǔn)確。因此，mps處理可用于顯著地改進(jìn)行人導(dǎo)航表現(xiàn)而不需要任何外部的硬件和提升傳感器在消費(fèi)者便攜式設(shè)備中的普及和應(yīng)用。

為了進(jìn)一步說(shuō)明本公開(kāi)技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行了另外的測(cè)試：結(jié)合絕對(duì)導(dǎo)航信息，使用mps處理提供橋接解算。特別地，測(cè)試設(shè)備的gnss接收機(jī)是負(fù)載周期的，具有15秒的最初活動(dòng)周期，隨之是45秒的不活動(dòng)周期，結(jié)束后是另一15秒的活動(dòng)周期(在本節(jié)，第一瞬態(tài)選擇為第一個(gè)15秒的開(kāi)始，和第二瞬態(tài)選擇為最后一個(gè)15秒的結(jié)束)和從的一瞬態(tài)到第二瞬態(tài)的片段受到多通平滑。圖16-19描述了結(jié)果。應(yīng)提到的是，該帶有負(fù)載周期的gnss數(shù)據(jù)處理將提供代表gnss存在部分的不同片段之間的疊加。當(dāng)處理完所有的片段后，最后的平滑可應(yīng)用于不同的片段間。

在第一個(gè)測(cè)試中，圖16a和16b顯示了從頂部到底部跟隨著的連續(xù)片段。在圖16a和b中，來(lái)自gnss系統(tǒng)的絕對(duì)導(dǎo)航信息由開(kāi)口圓圈1600表示，同時(shí)圖16a顯示了臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1602和臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑泔@示作為軌跡1604。相應(yīng)地，圖16b顯示了增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1606和增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1608。增強(qiáng)的臨時(shí)導(dǎo)航解算由隨后的來(lái)自臨時(shí)導(dǎo)航解算的偏離角和航向的平滑確定并用于提供由軌跡1610代表的增強(qiáng)的導(dǎo)航解算。

在第二個(gè)測(cè)試中，圖17a和17b顯示了從右到左跟隨著的連續(xù)片段。在圖17a和b中，來(lái)自gnss系統(tǒng)的絕對(duì)導(dǎo)航信息由開(kāi)口圓圈1700表示，同時(shí)圖17a顯示了臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1702和臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑泔@示作為軌跡1704。同樣地，圖17b顯示了增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1706和增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1708。再一次，增強(qiáng)的臨時(shí)導(dǎo)航解算由隨后的來(lái)自臨時(shí)導(dǎo)航解算的偏離角和航向的平滑確定并用于提供由軌跡1710代表的增強(qiáng)的導(dǎo)航解算。

圖18a和18b顯示了進(jìn)行的另一測(cè)試，片段具有開(kāi)始于右上角、結(jié)束于左下角的單一的右轉(zhuǎn)。在圖18a和b中，來(lái)自gnss系統(tǒng)的絕對(duì)導(dǎo)航信息由開(kāi)口圓圈1800表示，同時(shí)圖18a顯示了臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1802和臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑泔@示作為軌跡1804。再次，圖18b顯示了增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1806和增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1808。增強(qiáng)的臨時(shí)導(dǎo)航解算由隨后的來(lái)自臨時(shí)導(dǎo)航解算的偏離角和航向的平滑確定和用于提供由軌跡1810代表的增強(qiáng)的導(dǎo)航解算。

圖19a和19b顯示了還進(jìn)行的另一測(cè)試，片段具有開(kāi)始于中間左側(cè)、結(jié)束于右側(cè)的兩個(gè)連續(xù)的右轉(zhuǎn)。在圖19a和b中，來(lái)自gnss系統(tǒng)的絕對(duì)導(dǎo)航信息由開(kāi)口圓圈1900表示，同時(shí)圖19a顯示了臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1902和臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑泔@示作為軌跡1904。圖19b顯示了增強(qiáng)的臨時(shí)前向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1906和增強(qiáng)的臨時(shí)后向?qū)Ш浇馑阕鳛檐壽E1908。增強(qiáng)的臨時(shí)導(dǎo)航解算由隨后的來(lái)自臨時(shí)導(dǎo)航解算的偏離角和航向的平滑確定和用于提供由軌跡1910代表的增強(qiáng)的導(dǎo)航解算。

在對(duì)應(yīng)于圖16-19的所有測(cè)試中，可以看到，臨時(shí)前向和后向解算提供的軌跡，初始是精確的，與gnss信息一致但隨著gnss信息不再可用，逐漸偏移。這些臨時(shí)解算由利用平滑后的偏離角和航向物理量產(chǎn)生的增強(qiáng)的臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑泔@著地改進(jìn)。通過(guò)從臨時(shí)前向和后向?qū)Ш浇馑闫交锢砹?，例如偏離角和/或航向，可減少十字跟蹤誤差。進(jìn)一步，在前向和后向處理中應(yīng)用平滑后的物理量以獲取增強(qiáng)的臨時(shí)導(dǎo)航解算可減少沿徑誤差。最終增強(qiáng)的導(dǎo)航路徑代表了最準(zhǔn)確的軌跡和成功地橋接了gnss系統(tǒng)不活動(dòng)的階段。進(jìn)一步，可看到伴隨著重新活動(dòng)的最初的gnss信息受到誤差的影響，從而如上所述的第一部分的一些取值應(yīng)去除。

進(jìn)行了其他的一系列測(cè)試以證明從本公開(kāi)的mps技術(shù)獲取的增強(qiáng)的導(dǎo)航解算可應(yīng)用于高度平滑。這些測(cè)試的結(jié)果顯示于圖20和21。在第一個(gè)測(cè)試中，圖20a顯示了全部的結(jié)果和圖20b提供了部分結(jié)果的更詳細(xì)的視圖。在圖20a和b中，氣壓計(jì)數(shù)據(jù)顯示為軌跡2000，從gnss系統(tǒng)中獲取的高度顯示為軌跡2002和平滑后的高度顯示為軌跡2004。在圖21顯示的第二個(gè)測(cè)試中，氣壓計(jì)數(shù)據(jù)顯示為軌跡2100，從gnss系統(tǒng)中獲取的高度顯示為軌跡2102和平滑后的高度顯示為軌跡2104。對(duì)于二個(gè)測(cè)試，應(yīng)意識(shí)到，氣壓計(jì)數(shù)據(jù)因噪聲和偏差而降級(jí)。gnss信息可用于估算偏移，同時(shí)噪聲可通過(guò)平滑氣壓計(jì)數(shù)據(jù)或通過(guò)使用諸如加速計(jì)和/或陀螺儀信息的運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)過(guò)濾氣壓計(jì)數(shù)據(jù)以平滑輸出。正如軌跡2004和2104顯示的平滑后的高度所指示的，噪聲已消除和偏差已補(bǔ)償。

還進(jìn)行的另一系列測(cè)試，證明了來(lái)自增強(qiáng)的導(dǎo)航解算的速率物理量的基于時(shí)間的平滑，其結(jié)果顯示于圖22-24。圖22說(shuō)明了第一個(gè)測(cè)試的結(jié)果，按照mps處理由增強(qiáng)的導(dǎo)航解算輸出的速度由軌跡2200指示，和按照基于時(shí)間的平滑的速度物理量由軌跡2202指示。同樣地，圖23說(shuō)明了第二個(gè)測(cè)試的結(jié)果，按照mps處理由增強(qiáng)的導(dǎo)航解算輸出的速度由軌跡2300指示，和按照基于時(shí)間的平滑的速度物理量由軌跡2302指示。最后，圖24說(shuō)明了第三個(gè)測(cè)試的結(jié)果，按照mps處理由增強(qiáng)的導(dǎo)航解算輸出的速度由軌跡2400指示，和按照基于時(shí)間的平滑的速度物理量由軌跡2402指示。在這些每一示例性的測(cè)試中，可看到基于時(shí)間的平滑減少了由增強(qiáng)的導(dǎo)航解算輸出的物理量中的誤差。相似的技術(shù)可用于對(duì)增強(qiáng)的導(dǎo)航解算的其他適合的物理量執(zhí)行基于時(shí)間的平滑，包括但不限于速率、位置(例如，緯度和/或精度)、高度和其他物理量。

預(yù)期的實(shí)施例

本公開(kāi)描述身體坐標(biāo)系為x軸向前、y軸正向向身體的右側(cè)和z軸正向向下。應(yīng)預(yù)期的是，任何身體坐標(biāo)系定義都可用于這里所述方法和裝置的應(yīng)用。

應(yīng)預(yù)期的是，本公開(kāi)的技術(shù)可與導(dǎo)航解算一起使用。導(dǎo)航解算可選地使用自動(dòng)的零速率或靜態(tài)階段檢測(cè)，具有可能的更新和慣性傳感器偏差重計(jì)算、非完整性的更新模塊、高級(jí)建模和/或慣性傳感器誤差校準(zhǔn)，在合適時(shí)為其從gnss獲取可能的測(cè)量更新、gnss解算質(zhì)量評(píng)估和檢測(cè)降級(jí)后的性能，自動(dòng)在松耦合和緊耦合集成方案之間轉(zhuǎn)換，當(dāng)在緊耦合模式時(shí)估算每一可見(jiàn)的gnss衛(wèi)星，和最終可能地同任何類型的后向平滑技術(shù)一起用于后向平滑模塊和，或是運(yùn)行于任務(wù)后或是在后臺(tái)基于相同的任務(wù)中的緩沖數(shù)據(jù)。

應(yīng)進(jìn)一步預(yù)期的是，本公開(kāi)的技術(shù)還可與運(yùn)輸工具的技術(shù)模式或用于建立運(yùn)輸工具模式的運(yùn)動(dòng)模式檢測(cè)技術(shù)一起使用。這使得從例如駕駛模式等其他模式中檢測(cè)出行人模式成為可能。當(dāng)檢測(cè)到行人模式時(shí)，可運(yùn)用本公開(kāi)展示的方法確定設(shè)備和行人之間的偏離。

應(yīng)進(jìn)一步預(yù)期的是，與本公開(kāi)的技術(shù)一起使用的導(dǎo)航解算進(jìn)一步安排為，在后臺(tái)，例程模擬人為的絕對(duì)導(dǎo)航信息失效和評(píng)估狀態(tài)估算技術(shù)的另一實(shí)例的參數(shù)。狀態(tài)估算技術(shù)應(yīng)用于本導(dǎo)航模塊中的解算以優(yōu)化解算的準(zhǔn)確性和一致性。準(zhǔn)確性和一致性的評(píng)估是通過(guò)對(duì)比模擬失效過(guò)程中的臨時(shí)背景解算和參考解算。參考解算可能是如下示例之一：絕對(duì)導(dǎo)航信息(例如，gnss)；使可用的傳感器與絕對(duì)導(dǎo)航信息(例如，gnss)和可能地可選的速度或速率讀取值結(jié)合的設(shè)備中前向整合的導(dǎo)航解算；使可用的傳感器與絕對(duì)導(dǎo)航信息(例如，gnss)和可能地可選的速度或速率讀取值結(jié)合的后向平滑整合的導(dǎo)航解算。背景解算處理可以運(yùn)行在與前向解算處理相同的處理器上，或是運(yùn)行在其他處理器上，且處理器可以與第一處理器通信和可以讀取來(lái)自共享位置上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。背景處理解算的成果有助于未來(lái)運(yùn)行的導(dǎo)航解算(例如，在背景例程完成運(yùn)行后的實(shí)時(shí)運(yùn)行)，例如，在當(dāng)前的模型中，用于導(dǎo)航的前向狀態(tài)評(píng)估技術(shù)的變量具有改進(jìn)的值。

應(yīng)進(jìn)一步預(yù)期的是，還可與本公開(kāi)的技術(shù)一起使用的導(dǎo)航解算進(jìn)一步可與地圖(例如，街道圖、室內(nèi)圖或模型或應(yīng)用已有可用的地圖或模型的情況下的其他環(huán)境地圖或模型)和地圖輔助的或模型輔助的例程一起使用。在絕對(duì)導(dǎo)航信息(例如gnss)降級(jí)或中斷過(guò)程中，輔助的地圖或輔助的模型可進(jìn)一步增強(qiáng)導(dǎo)航解算。在模型輔助的情況下，獲取有關(guān)環(huán)境信息的一個(gè)或一組傳感器可用于，例如，激光測(cè)距儀、攝像機(jī)和視覺(jué)系統(tǒng)或聲納系統(tǒng)。這些新系統(tǒng)或是可用于在絕對(duì)導(dǎo)航信息有問(wèn)題期間(降級(jí)或缺失)為導(dǎo)航解算的準(zhǔn)確性提供額外的幫助，或是在一些應(yīng)用中完全地替代絕對(duì)導(dǎo)航信息。

應(yīng)進(jìn)一步預(yù)期的是，還可與本公開(kāi)的技術(shù)一起使用的導(dǎo)航解算，當(dāng)工作在緊耦合方案或在混合性的松/緊耦合選型時(shí)，不必定使用偽距測(cè)量(計(jì)算來(lái)自編碼而不是載波相位，因而被稱為基于編碼的偽距)和多普勒測(cè)量(用于獲得偽距率)。也可使用gnss接收機(jī)的載波相位測(cè)量，例如：(i)作為基于編碼的偽距之外的計(jì)算距離的可選方法，或(ii)通過(guò)合并來(lái)自基于編碼的偽距和載波相位測(cè)量，增強(qiáng)距離計(jì)算；該增強(qiáng)是平滑后的載波偽距。

應(yīng)進(jìn)一步預(yù)期的是，還可與本公開(kāi)的技術(shù)一起使用的導(dǎo)航解算，使用多種不同的無(wú)線通信系統(tǒng)。

無(wú)線通信系統(tǒng)還可用于定位和導(dǎo)航，或是作為額外的輔助(當(dāng)gnss不可用時(shí)更有益處)或作為gnss信息的替代(例如，對(duì)于gnss無(wú)法應(yīng)用的地方)。這些用于定位的無(wú)線通信系統(tǒng)的例子有手機(jī)塔和信號(hào)、無(wú)線信號(hào)、數(shù)字電視信號(hào)、wifi和wimax。例如，對(duì)于基于手機(jī)的應(yīng)用，來(lái)自手機(jī)塔的絕對(duì)坐標(biāo)和室內(nèi)用戶和塔之間的距離可用于定位，距離的估算可采用不同的方法，包括計(jì)算最近的手機(jī)定位坐標(biāo)的到達(dá)時(shí)間或到達(dá)時(shí)間的差。已知的增強(qiáng)型觀察時(shí)間差(e-otd)方法可用于獲得已知的坐標(biāo)和距離。距離測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差取決于手機(jī)中使用的振蕩器、手機(jī)信號(hào)塔計(jì)時(shí)器設(shè)備和傳輸損耗。wifi定位可用多種方法實(shí)現(xiàn)，包括但不限于到達(dá)的時(shí)間、到達(dá)的時(shí)間差、到達(dá)的角度、接收到的信號(hào)強(qiáng)度和其中的指紋識(shí)別技術(shù)。所有的方法提供了不同層次的準(zhǔn)確度。用于定位的無(wú)線通信可使用不同的技術(shù)構(gòu)建在來(lái)自無(wú)線信號(hào)的距離、角度和強(qiáng)度方面的誤差模型，并使用多途徑的抑制技術(shù)。所有上述提到的想法，除此之外，還可能以相似的方式應(yīng)用其他基于無(wú)線通信系統(tǒng)的無(wú)線定位技術(shù)。

應(yīng)進(jìn)一步預(yù)期的是，還可與本公開(kāi)的技術(shù)一起使用的導(dǎo)航解算，使用來(lái)自其他移動(dòng)設(shè)備的輔助信息。此輔助信息可用作額外的輔助(當(dāng)gnss不可用時(shí)更有益處)或作為gnss信息的替代(例如，對(duì)于gnss無(wú)法應(yīng)用的地方)。來(lái)自其他移動(dòng)設(shè)備的輔助信息的一個(gè)例子是基于不同設(shè)備間的無(wú)線通信系統(tǒng)。根本的想法是具有更好定位或?qū)Ш浇馑?例如，具有好的可用性和準(zhǔn)確度的gnss)可幫助降級(jí)的或gnss不可用的設(shè)備獲得改進(jìn)的位置或?qū)Ш浇馑恪１編椭蕾囉谝阎o助設(shè)備的位置和利用無(wú)線通信系統(tǒng)定位降級(jí)的或gnss不可用的設(shè)備。此預(yù)期的變化指的是一個(gè)或所有兩個(gè)情況：(i)降級(jí)的或gnss不可用的設(shè)備使用這里所述的方法并從其他設(shè)備和通信系統(tǒng)獲得幫助，(ii)gnss可用并因而具有好的導(dǎo)航解算的輔助設(shè)備使用這里所述的方法。用于定位的無(wú)線通信系統(tǒng)基于不同的通信協(xié)議，和基于不同的方法，例如，到達(dá)的時(shí)間、到達(dá)的時(shí)間差、到達(dá)的角度和除此之外的接收到的信號(hào)強(qiáng)度。用于定位的無(wú)線通信系統(tǒng)可使用不同的技術(shù)構(gòu)建來(lái)自無(wú)線信號(hào)的距離和/或角度中的誤差，并使用不同的、多途徑的抑制技術(shù)。

應(yīng)進(jìn)一步預(yù)期的是，本公開(kāi)的技術(shù)涉及傳感器處理器和構(gòu)建在不同的芯片或相同的芯片上的一個(gè)或多個(gè)傳感器的使用。芯片可定義為包括至少一個(gè)主要由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的基底。單個(gè)芯片可能由多個(gè)基底構(gòu)成，其中基底通過(guò)物理地粘結(jié)以保護(hù)其功能。多個(gè)芯片包括至少兩個(gè)基底，其中的兩個(gè)基底電氣聯(lián)接，但不需要物理地粘結(jié)。封裝提供了芯片上的接合焊盤之間的電氣聯(lián)接至金屬鉛，金屬鉛可焊接至pcb。典型的封裝包括基底和蓋板。集成電路(ic)基底指的是帶有電路的硅襯底，典型地cmos電路。如果需要，可使用任何合適的技術(shù)將一個(gè)或多個(gè)傳感器包含在封裝內(nèi)。在一些實(shí)施例中，傳感器可能是基于mems的，例如mems帽層提供了mems結(jié)果的物理支撐。mems結(jié)構(gòu)層粘附于mems帽層。mems帽層也指的是處理基底或處理硅片。在一些實(shí)施例中，在單一的半導(dǎo)體芯片中，第一基底可能是垂直地堆疊、粘接和電氣聯(lián)接于第二基底。然而在其他的實(shí)施例中，在單一的半導(dǎo)體芯片中，第一基底可能是側(cè)向放置并電氣聯(lián)接于第二基底。在一實(shí)施例中，第一基底通過(guò)圓片鍵合粘結(jié)于第二基地，以同時(shí)提供電氣聯(lián)接和氣密封mems設(shè)備，如美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?,104,129中所述這里以全文引用方式合并于此。該制備技術(shù)的好處在于能使高性能、多軸慣性傳感器以非常小的和非常經(jīng)濟(jì)的封裝方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。在晶片層級(jí)的整合減少了寄生容量，相比分散的方案具有更好的信噪比。在晶片層級(jí)的整合還實(shí)現(xiàn)了豐富功能集的合并，減少了擴(kuò)大外觀的需求。

上述實(shí)施例和技術(shù)可以軟件方式實(shí)現(xiàn)為多個(gè)相互連接的功能塊或單獨(dú)的軟件模塊。雖然不是必須的，但可能存在哪些功能塊或模塊能夠同等地聚合于單一的邏輯設(shè)備、程序或操作中并沒(méi)有清晰的邊界的情況。在任何情況下，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例或接口功能的功能塊和軟件模塊可由其自身實(shí)現(xiàn)，或與其他操作聯(lián)合以硬件或軟件實(shí)現(xiàn)，或完全在設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)，或與設(shè)備和其他處理器聯(lián)合使得設(shè)備可與其他設(shè)備通信，例如服務(wù)器。

雖然已展現(xiàn)和描述一些實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不改變或背離本發(fā)明揭露的范圍、目的和功能的情況下，能有多種不同的修改和變化。前面說(shuō)明書中使用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)都用作說(shuō)明之用而沒(méi)有限制之。使用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)目的并不是排除與所圖示或所描述的相等的功能，因而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到本公開(kāi)僅定義和限制在下面的權(quán)利要求中。