波形產(chǎn)生單元312接收速度波形W后，速度波形組合單元314可W讀取 已經(jīng)在之前產(chǎn)生的并被存儲(chǔ)在速度波形存儲(chǔ)單元315中的過(guò)去的速度波形，并且速度波形 組合單元314可W將它們組合。速度波形組合單元314可W通過(guò)在時(shí)間軸上乘W速度波形 組合速度波形。速度波形組合單元314可任何已知的方法組合速度波形。例如，速度 波形組合單元314可W設(shè)定在給定時(shí)間處的兩個(gè)或多個(gè)速度波形的最大值W便創(chuàng)建單個(gè) 組合的波形。圖21示出了由速度波形組合單元314組合的速度波形的示例。速度波形組 合單元314可W將組合的波形存儲(chǔ)在速度波形存儲(chǔ)單元315中。
[0217] 速度波形存儲(chǔ)單元315可W存儲(chǔ)由速度波形組合單元314組合的速度波形W及時(shí) 間信息。
[021引 W此方法，速度波形存儲(chǔ)單元315可W存儲(chǔ)根據(jù)按需要所獲得的參數(shù)而組合的最 新的速度波形。絕對(duì)位置估計(jì)單元500和地圖匹配單元600-一之后將討論一一可W獲得 表示通過(guò)參考在現(xiàn)在時(shí)間處的組合的速度波形的值的最新速度的速度數(shù)據(jù)。速度數(shù)據(jù)可W 由在水平方向中的兩個(gè)分量表示。因此，速度數(shù)據(jù)被稱(chēng)為"速度估計(jì)矢量316"。 。21引 4. 2絕對(duì)仿晉撒據(jù)輸入
[0220] 圖22示出了用于絕對(duì)位置數(shù)據(jù)輸入單元400、絕對(duì)位置估計(jì)單元500和地圖匹配 單元600的詳細(xì)的功能性框圖。
[0221] 絕對(duì)位置數(shù)據(jù)輸入單元400包括第一絕對(duì)位置獲取單元401、第二絕對(duì)位置獲取 單元402、定位時(shí)間測(cè)量單元403和誤差校正單元404。絕對(duì)位置數(shù)據(jù)輸入單元400可W將 表示慣性裝置1的絕對(duì)位置的絕對(duì)位置數(shù)據(jù)和表示位置數(shù)據(jù)的誤差度的誤差數(shù)據(jù)輸入到 絕對(duì)位置估計(jì)單元500。
[0222] 第一絕對(duì)位置獲取單元401可W通過(guò)藍(lán)牙（TM)通信與諸如位置數(shù)據(jù)發(fā)送器的外 部裝置通信W獲得表示慣性裝置1的絕對(duì)位置的絕對(duì)位置數(shù)據(jù)。絕對(duì)位置數(shù)據(jù)可W包括表 示紳度、經(jīng)度和海拔的度數(shù)的一組位置矢量XI、Y1和Z1。可替換地，絕對(duì)位置數(shù)據(jù)可W包 括表示離開(kāi)預(yù)先確定的基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)位置的任何矢量。第一絕對(duì)位置獲取單元401可W獲 取表示來(lái)自位置數(shù)據(jù)發(fā)送器的絕對(duì)位置數(shù)據(jù)的誤差度的誤差數(shù)據(jù)0 1。誤差數(shù)據(jù)〇1是關(guān) 于從位置數(shù)據(jù)發(fā)送器獲取的絕對(duì)位置數(shù)據(jù)的誤差協(xié)方差矩陣。例如，誤差數(shù)據(jù)〇1包括根 據(jù)在位置數(shù)據(jù)發(fā)送器和慣性裝置1之間的通信上的無(wú)線電場(chǎng)強(qiáng)度確定的誤差值。例如，當(dāng) 比率場(chǎng)強(qiáng)度較弱時(shí)，誤差協(xié)方差矩陣指示絕對(duì)位置數(shù)據(jù)較不準(zhǔn)確。誤差數(shù)據(jù)可W提前被存 儲(chǔ)在慣性裝置1中或者由位置數(shù)據(jù)發(fā)送器發(fā)送。第一絕對(duì)位置獲取單元401可W將絕對(duì)位 置數(shù)據(jù)（例如位置矢量）和誤差數(shù)據(jù)發(fā)送到之后將討論的絕對(duì)位置估計(jì)單元500的第一測(cè) 量更新計(jì)算單元502。
[0223] 第二絕對(duì)位置獲取單元402可W通過(guò)諸如GI^S或者室內(nèi)消息傳遞系統(tǒng)（IME巧的 不同的方法從第一絕對(duì)位置獲取單元401獲取絕對(duì)位置數(shù)據(jù)X2、Y2和Z2、W及誤差數(shù)據(jù) 曰2。在另一實(shí)施例中，第二絕對(duì)位置獲取單元402可W被省略（即僅存在第一絕對(duì)位置獲 取單元401)。可W基于應(yīng)用慣性裝置1的系統(tǒng)確定絕對(duì)位置獲取單元的數(shù)量。第二絕對(duì) 位置獲取單元402可W將絕對(duì)位置數(shù)據(jù)（位置矢量）和誤差數(shù)據(jù)發(fā)送到絕對(duì)位置估計(jì)單元 500的第二測(cè)量更新計(jì)算單元503。
[0224] 定位時(shí)間測(cè)量單元403可W測(cè)量第一絕對(duì)位置獲取單元401和第二絕對(duì)位置獲取 單元402獲取絕對(duì)位置數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔并將它們發(fā)送到之后討論的誤差校正單元404。
[0225] 誤差校正單元404可W判定由定位時(shí)間測(cè)量單元403發(fā)射的時(shí)間間隔是否對(duì)應(yīng)于 預(yù)先確定的間隔。根據(jù)間隔的寬度，誤差校正單元404可W修改從各個(gè)位置獲取單元401 或402的每一個(gè)輸出的誤差協(xié)方差矩陣（0 1或0 2)，使得協(xié)方差值變得更高。為實(shí)現(xiàn)此， 誤差校正單元404可W使用將間隔（秒）與校正量（將乘W協(xié)方差值的值）相關(guān)聯(lián)的表。 可替換地，當(dāng)間隔超過(guò)口限值時(shí)，誤差校正單元404可W校正誤差協(xié)方差矩陣。
[0226] 由于源自GI^S或者IMES的誤差數(shù)據(jù)不是由于多路徑效應(yīng)而產(chǎn)生，誤差數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確 度取決于無(wú)線電波條件。圖23示出了信噪比（SNR)和測(cè)量間隔的持續(xù)時(shí)段之間的關(guān)系。因 此，當(dāng)測(cè)量間隔超過(guò)預(yù)先確定的持續(xù)時(shí)段時(shí)，誤差校正單元404可W校正誤差協(xié)方差，使得 協(xié)方差值變得更高；并且從而可W減少準(zhǔn)確度的變化。
[0227] 諸如位置數(shù)據(jù)發(fā)送器的外部裝置可W通過(guò)紅外通信、無(wú)線LAN通信、或者可見(jiàn)光 通信或者具有相機(jī)的定位工具等發(fā)送絕對(duì)位置數(shù)據(jù)和誤差數(shù)據(jù)。慣性裝置1可W通過(guò)使用 配置為通過(guò)上述通信接收信號(hào)的接收單元接收絕對(duì)位置數(shù)據(jù)和誤差數(shù)據(jù)。接收的絕對(duì)位 置數(shù)據(jù)和誤差數(shù)據(jù)可W被輸入到絕對(duì)位置估計(jì)單元500 (之后討論）的測(cè)量更新計(jì)算單元 巧02或503)。取決于系統(tǒng)所應(yīng)用的慣性裝置1，可W采用任何數(shù)量的組的絕對(duì)位置獲取單 元和測(cè)量更新計(jì)算單元。 陽(yáng)22引 4. 3絕對(duì)仿晉估計(jì)
[0229] 絕對(duì)位置估計(jì)單元500包括時(shí)間更新計(jì)算單元501、第一測(cè)量更新計(jì)算單元502、 第二測(cè)量更新計(jì)算單元503和第=測(cè)量更新計(jì)算單元504。
[0230] 絕對(duì)位置估計(jì)單元500可W使用速度估計(jì)矢量316和提供了速度估計(jì)矢量316 的速度測(cè)量誤差數(shù)據(jù)317估計(jì)當(dāng)前位置和誤差數(shù)據(jù)（在下文中稱(chēng)為"當(dāng)前位置和誤差數(shù)據(jù) 505")。速度測(cè)量誤差數(shù)據(jù)317是表示速度估計(jì)矢量316的誤差的誤差協(xié)方差矩陣0V。速 度測(cè)量誤差數(shù)據(jù)317是由慣性裝置1的系統(tǒng)識(shí)別確定和固定的。可替換地，可W根據(jù)速度 使用多個(gè)誤差協(xié)方差矩陣。
[0231] 此外，絕對(duì)位置估計(jì)單元500可W使用從絕對(duì)位置數(shù)據(jù)輸入單元400輸出的絕對(duì) 位置數(shù)據(jù)（位置矢量）和誤差數(shù)據(jù)（誤差協(xié)方差矩陣）更新當(dāng)前位置和誤差數(shù)據(jù)505。此 夕F，絕對(duì)位置估計(jì)單元500可W通過(guò)使用從地圖匹配單元600輸出的位置數(shù)據(jù)（位置矢量） 和誤差數(shù)據(jù)（誤差協(xié)方差矩陣）更新當(dāng)前位置和誤差數(shù)據(jù)505。
[0232] 絕對(duì)位置估計(jì)單元500可W用擴(kuò)展卡爾曼過(guò)濾器計(jì)算或更新當(dāng)前位置和誤差數(shù) 據(jù)505。在該實(shí)施例中，絕對(duì)位置估計(jì)單元500可W并行執(zhí)行一時(shí)間更新手續(xù)（時(shí)間更新計(jì) 算單元501)和S個(gè)測(cè)量更新手續(xù)（第一、第二和第S測(cè)量更新計(jì)算單元502、503和504)。 在下面解釋在手續(xù)中使用的變量和模型。
[0233] 時(shí)間更新計(jì)算單元501可W根據(jù)如圖24 26所示的變量和模型的定義執(zhí)行在擴(kuò)展 卡爾曼過(guò)濾器中的時(shí)間更新手續(xù)并且計(jì)算或更新慣性裝置1的當(dāng)前位置和誤差數(shù)據(jù)505。 在擴(kuò)展卡爾曼過(guò)濾器中的變量和模型被定義為如圖24所示。因此，現(xiàn)在的狀態(tài)估計(jì)值可W 由S維位置矢量（即如圖24所示的等式表示。此外，現(xiàn)在的輸入值可W使用從速 度估計(jì)單元300輸出的速度估計(jì)矢量316(即如圖24所示的等式（1)-4)定義。此外，系統(tǒng) 狀態(tài)估計(jì)模型可W被定義為如圖24所示的等式（1)-5。
[0234] 如圖25所示，偏微分矩陣（雅克比行列式）在系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)模型的右側(cè)上的偏微 分。
[0235] 如圖26所示，過(guò)程噪聲弛是由系統(tǒng)識(shí)別預(yù)先確定并固定的（即恒定的）的速度 測(cè)量誤差數(shù)據(jù)317?，F(xiàn)在的誤差協(xié)方差矩陣Pk|k_i和Pk_i|k_i是3x3的矩，其中所有的元素是 實(shí)數(shù)。
[0236] 第一測(cè)量更新計(jì)算單元502可W執(zhí)行擴(kuò)展卡爾曼過(guò)濾器的測(cè)量更新并且計(jì)算或 更新慣性裝置1的當(dāng)前位置和誤差數(shù)據(jù)505。在擴(kuò)展卡爾曼過(guò)濾器中的變量和模型被定義 為如圖27中所示。因此，在之前的步伐處的觀測(cè)值可W由S維位置矢量（即，如圖27所示 的等式（1)-3)表示。此外，觀測(cè)值是從第一絕對(duì)位置獲取單元401輸出的位置矢量（即， 絕對(duì)位置數(shù)據(jù)）（即，如圖27所示的等式（1)-2)。
[0237]把-
[023引基于h和Zk，可m十算下面的觀測(cè)殘差。
[0239] 可W通過(guò)偏微分由圖27所示的等式（1)-3表達(dá)的觀測(cè)值h計(jì)算在擴(kuò)展卡爾曼過(guò) 濾器的一般表達(dá)式中的測(cè)量更新（2)處的偏微分矩陣（雅克比行列式）。
[0240] 在擴(kuò)展卡爾曼過(guò)濾器的一般表達(dá)式中的殘差協(xié)方差Sk(3)(見(jiàn)圖28)可W通過(guò)使 用下面的觀測(cè)噪聲（矩陣）Rk(所述觀測(cè)噪聲（矩陣）Rk是從第一位置獲取單元401輸出的 誤差數(shù)據(jù)）、在測(cè)量更新Hk處的偏微分矩陣、轉(zhuǎn)置的矩陣HkTW及在現(xiàn)在Pk|K_i處的殘差協(xié)方 差矩陣計(jì)算。
[0241]
[0242]該里，指示X-軸分量，r2指示y-軸分量，并且r3指示Z-軸分量。
[0243] 在擴(kuò)展卡爾曼過(guò)濾器的一般表達(dá)式中的卡爾曼增益Kk(4)(見(jiàn)圖28)可W從在現(xiàn) 在Pk|k_i處的誤差協(xié)方差矩陣、轉(zhuǎn)置的矩陣HkTW及殘差協(xié)方差S的逆矩陣計(jì)算。
[0244] 在擴(kuò)展卡爾曼過(guò)濾器的一般表達(dá)式中的更新的狀態(tài)估計(jì)值（5)和更新的誤差協(xié) 方差矩陣Pk|k(6)(見(jiàn)圖28)可W使用已經(jīng)在上述手續(xù)中計(jì)算的變量計(jì)算。
[0245] 第二測(cè)量更新計(jì)算單元503可W執(zhí)行擴(kuò)展卡爾曼過(guò)濾器的測(cè)量更新手續(xù)并且計(jì) 算或更新慣性裝置1W及第一測(cè)量更新計(jì)算單元502的當(dāng)前位置和誤差數(shù)據(jù)505。在擴(kuò)展 卡爾曼過(guò)濾器中的變量類(lèi)似于第一測(cè)量更新計(jì)算單元502使用的那些，除了觀測(cè)值Zk和觀 測(cè)噪聲Rk是從第二絕對(duì)位置獲取單元402輸出的絕對(duì)位置數(shù)據(jù)和誤差數(shù)據(jù)。
[0246] 第=測(cè)量更新計(jì)算單元504可W執(zhí)行擴(kuò)展卡爾曼過(guò)濾器的測(cè)量更新手續(xù)并且計(jì) 算或更新慣性裝置1W及第一測(cè)量更新計(jì)算單元502的當(dāng)前位置和誤差數(shù)據(jù)505。在擴(kuò)展 卡爾曼過(guò)濾器中的變量類(lèi)似于第一測(cè)量更新計(jì)算單元502使用的那些，除了觀測(cè)值Zk和觀 測(cè)噪聲Rk是從地圖匹配單元600 (之后討論）輸出的絕對(duì)位置數(shù)據(jù)和誤差數(shù)據(jù)。
[0247] 絕對(duì)位置估計(jì)單元500可W在擴(kuò)展卡爾曼過(guò)濾器的框架內(nèi)更新當(dāng)前位置和誤差 數(shù)據(jù)505從而具有極大準(zhǔn)確性地估計(jì)當(dāng)前位置。安裝在慣性裝置1上的應(yīng)用可W參考當(dāng)前 位置和誤差數(shù)據(jù)505并且除了估計(jì)的當(dāng)前位置W外還獲取慣性裝置的方向（標(biāo)題信息和估 計(jì)的偏航角度信息）。 陽(yáng)24引 4. 4化圖陽(yáng)配
[0249] 地圖匹配單元600具有地圖匹配計(jì)算單元601。地圖匹配單元600可W獲取最新 的當(dāng)前位置和誤差數(shù)據(jù)505和速度估計(jì)矢量316并執(zhí)行地圖匹配手續(xù)。
[0250] 地圖匹配計(jì)算單元601可W獲取最新的當(dāng)前位置和誤差數(shù)據(jù)505和速度估計(jì)矢量 316 ;參考提前準(zhǔn)備的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)值B)602 ;并且獲取表示目標(biāo)可能步行或者行進(jìn)的區(qū)域的 區(qū)域數(shù)據(jù)。接下來(lái)，地圖匹配計(jì)算單元601可W通過(guò)使用已知的粒子過(guò)濾器算法（見(jiàn)非專(zhuān)利 文件6)執(zhí)行地圖匹配手續(xù)。當(dāng)當(dāng)前位置在目標(biāo)可能不步行或行進(jìn)的區(qū)域上時(shí)，地圖匹配計(jì) 算單元601可W將當(dāng)前位置校正為目標(biāo)可能步行或行進(jìn)的區(qū)域。此外，地圖匹配計(jì)算單元 601可W計(jì)算表示在對(duì)于校正的位置的位置矢量的每個(gè)分量處的誤差量的誤差協(xié)方差矩陣 〇m。地圖匹配計(jì)算單元601可W將表示校正的位置的位置矢量（Xm，Ym，Zm)和誤差協(xié)方差 矩陣〇m發(fā)送到第=測(cè)量更新計(jì)算單元504。
[0巧1] 如上所討論的，根據(jù)該實(shí)施例的慣性裝置1組合從表示目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性的參數(shù) 307311產(chǎn)生的多個(gè)速度波形并且基于組合的波形計(jì)算速度。參數(shù)在已經(jīng)與目標(biāo)的特性相 關(guān)聯(lián)W后被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。產(chǎn)生速度波形的一個(gè)W匹配目標(biāo)和其運(yùn)動(dòng)。此外，表示速度 波形的等式由多個(gè)構(gòu)件（模型）表示。構(gòu)件的每一個(gè)包括指示構(gòu)件的可靠性度的權(quán)重。因 此，可W具有高分辨率性能和高度可靠性地估計(jì)速度。
[0252] 此外，根據(jù)該實(shí)施例的慣性裝置1可W通過(guò)使用速度和其誤差數(shù)據(jù)W及絕對(duì)位置 數(shù)據(jù)和其誤差數(shù)據(jù)具有高度的準(zhǔn)確性計(jì)算當(dāng)前位置，其中所述速度和其誤差數(shù)據(jù)是相關(guān)的 數(shù)據(jù)。此外，慣性裝置1可W通過(guò)使用具有地圖數(shù)據(jù)庫(kù)602的地圖匹配手續(xù)校正當(dāng)前位置 而改善當(dāng)前位置的計(jì)算的準(zhǔn)確性。 。巧引5.巧麼巧馬前仿晉的估計(jì)結(jié)果
[0巧4] 參考圖33 - 37,解釋了使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的慣性裝置1估計(jì)速度和當(dāng)前位 置的結(jié)果。
[0巧5] 根據(jù)該實(shí)施例的慣性裝置1具有加速度傳感器、巧螺儀傳感器和磁場(chǎng)傳感器。此 夕tv胺性裝置1具有作為定位單元用于獲得絕對(duì)位置數(shù)據(jù)的GPS/IMES模塊和藍(lán)牙（TM)模 塊。慣性裝置1是W具有上述裝置的智能電話形式的移動(dòng)終端。
[0256]圖33示出了當(dāng)慣性裝置1被裝載在步行用戶(hù)的腰部