專利名稱：高度輸出裝置、高度輸出方法和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高度輸出裝置、高度輸出方法和程序。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的這種導(dǎo)航裝置已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用基于從GPS衛(wèi)星發(fā)送的全球定位 系統(tǒng)(GPQ信號(hào)來(lái)計(jì)算該裝置的位置，從而在地圖屏幕上顯示計(jì)算的位置。例如，導(dǎo)航裝置 固定地安裝在汽車或輪船上，并且用于汽車駕駛或輪船掌控。另外，騎自行車或步行的用戶 使用小尺寸的便攜式導(dǎo)航裝置(PND)。順便說(shuō)一句，基于GPS信號(hào)不僅可以計(jì)算導(dǎo)航裝置的位置，還可以計(jì)算導(dǎo)航裝置 的高度。計(jì)算導(dǎo)航裝置的高度和位置的定位稱作三維(3D)定位。在考慮誤差校準(zhǔn)的情況 下，當(dāng)導(dǎo)航裝置可以從四個(gè)或更多GPS衛(wèi)星接收GPS信號(hào)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)3D定位。另一方面， 當(dāng)導(dǎo)航裝置僅僅能夠從三個(gè)GPS衛(wèi)星接收GPS信號(hào)時(shí)，通過(guò)二維QD)定位僅僅能夠計(jì)算位置。高度顯示功能用于在普通汽車導(dǎo)航裝置的屏幕上向用戶通知當(dāng)前高度。此外，對(duì) 于包括例如旅行者和登山者的用戶攜帶的PND來(lái)講，高度顯示功能是非常重要的。因此，日 本未審專利申請(qǐng)公開No. 2006-214993公開了這樣的導(dǎo)航裝置當(dāng)基于GPS信號(hào)的3D定位 困難時(shí)，該導(dǎo)航裝置能夠輸出基于大氣壓的測(cè)量結(jié)果確定的高度。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在許多情況下，基于GPS信號(hào)計(jì)算的高度的誤差大于位置的誤差。主要原因 在于由于導(dǎo)航裝置在平面方向上進(jìn)行寬廣的移動(dòng)而在高度方向上并沒有進(jìn)行非常大的移 動(dòng)，所以高度方向上的計(jì)算精度下降。當(dāng)導(dǎo)航裝置的移動(dòng)速度低時(shí)，位置和高度的計(jì)算精度 往往會(huì)特別劣化。結(jié)果，當(dāng)基于GPS信號(hào)計(jì)算的高度顯示在屏幕上時(shí)，即使在可以進(jìn)行3D 定位的情況下，仍會(huì)出現(xiàn)這種不希望現(xiàn)象即，即使用戶停止或者水平移動(dòng)，顯示的高度值 也會(huì)變化。由于顯示的高度最終可能會(huì)使用戶產(chǎn)生困惑，所以期望避免這種現(xiàn)象。希望提供能夠防止通過(guò)基于GPS信號(hào)的3D定位獲得的高度顯示的不適當(dāng)?shù)淖兓?的、新的且改進(jìn)的高度輸出裝置、高度輸出方法和程序。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種高度輸出裝置，該高度輸出裝置包括GPS處理 單元，其被配置為基于GPS信號(hào)計(jì)算移動(dòng)體的GPS高度；大氣壓測(cè)量單元，其被配置為測(cè)量 大氣壓；確定單元，其被配置為確定由GPS處理單元計(jì)算的GPS高度的可靠性；以及輸出單 元，其被配置為根據(jù)由確定單元確定的可靠性輸出移動(dòng)體的絕對(duì)高度。在可靠性滿足預(yù)定 的輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出單元輸出由GPS處理單元計(jì)算的最新GPS高度作為移動(dòng)體的絕 對(duì)高度，而在可靠性不滿足輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出單元輸出通過(guò)使用絕對(duì)高度的過(guò)去的 輸出值和由大氣壓測(cè)量單元測(cè)量的大氣壓計(jì)算的高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度。確定單元可以根據(jù)GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度和移動(dòng)體的移動(dòng)速度確定GPS高度的可靠 性處于高水平和除高水平以外的水平中的任何一種水平，并且，在這種情況下，輸出基準(zhǔn)可以是由確定單元在一定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)地確定GPS高度的可靠性處于高水平。在GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表示值超過(guò)預(yù)定閾值并且移動(dòng)體的速度超過(guò)預(yù)定閾值 的情況下，確定單元可以確定GPS高度的可靠性處于高水平。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出裝置還可以包括差分計(jì)算單元，其被配置為計(jì) 算當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的大氣壓與前一次輸出GPS高度作為絕對(duì)高度的前一輸出時(shí)間點(diǎn)的大氣壓 之間的差，所述大氣壓由大氣壓測(cè)量單元測(cè)量。在可靠性不滿足輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出單 元輸出通過(guò)下述方式獲得的值作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度將與由差分計(jì)算單元計(jì)算的大氣壓 的差對(duì)應(yīng)的高度變化量和在前一輸出時(shí)間點(diǎn)的絕對(duì)高度的輸出值相加。在GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表示值低于預(yù)定閾值的情況下，確定單元可以確定GPS 高度的可靠性處于低水平，并且，在可靠性被確定處于低水平的情況下，輸出單元可以不輸 出移動(dòng)體的絕對(duì)高度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種高度輸出方法，該高度輸出方法包括如 下步驟基于GPS信號(hào)計(jì)算移動(dòng)體的GPS高度；測(cè)量大氣壓；確定計(jì)算的GPS高度的可靠性； 以及在確定的可靠性滿足預(yù)定輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出計(jì)算的最新GPS高度作為移動(dòng)體的 絕對(duì)高度，而在確定的可靠性不滿足輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出通過(guò)使用絕對(duì)高度的過(guò)去的 輸出值和測(cè)量的大氣壓計(jì)算的高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種程序，該程序使得控制高度輸出裝置的 計(jì)算機(jī)起確定單元和輸出單元的作用，該高度輸出裝置包括GPS處理單元和大氣壓測(cè)量單 元，該GPS處理單元被配置為基于GPS信號(hào)計(jì)算移動(dòng)體的GPS高度，該大氣壓測(cè)量單元被配 置為測(cè)量大氣壓，該確定單元被配置為確定由GPS處理單元計(jì)算的GPS高度的可靠性，該輸 出單元被配置為根據(jù)由確定單元確定的可靠性輸出移動(dòng)體的絕對(duì)高度。在可靠性滿足預(yù)定 輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出單元輸出由GPS處理單元計(jì)算的最新GPS高度作為移動(dòng)體的絕對(duì) 高度，而在可靠性不滿足輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出單元輸出通過(guò)使用絕對(duì)高度的過(guò)去的輸 出值和由大氣壓測(cè)量單元測(cè)量的大氣壓計(jì)算的高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出裝置、高度輸出方法和程序，能夠防止 通過(guò)基于GPS信號(hào)的3D定位獲得的高度的不適當(dāng)?shù)娘@示變化。


圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出裝置的外觀；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出裝置的配置的例子的框圖；圖3示出了由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出裝置確定的可靠性；圖4示出了基于大氣壓差的高度計(jì)算處理的例子；圖5示出了在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出裝置的屏幕上顯示的輸出圖像的 例子；圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出裝置中輸出的絕對(duì)高度和GPS高度 的值變化的例子的曲線圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可靠性確定處理的流程的例子的流程圖；圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出處理的第一半流程的例子的流程 圖；以及
圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出處理的第二半流程的例子的流程 圖。
具體實(shí)施例方式將在下文中參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在本說(shuō)明書和附圖中，對(duì)基 本上具有相同的功能配置的元件給予相同的附圖標(biāo)記，從而省去它們的重復(fù)描述。按照下面順序描述本發(fā)明的實(shí)施例。1.高度輸出裝置的簡(jiǎn)述2.根據(jù)實(shí)施例的高度輸出裝置的配置例子3.根據(jù)實(shí)施例的處理流程4.總結(jié)<1.高度輸出裝置的簡(jiǎn)述〉首先參照?qǐng)D1描述高度輸出裝置的簡(jiǎn)述。圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 的高度輸出裝置100的外觀。參照?qǐng)D1，高度輸出裝置100包括設(shè)置在該裝置的前表面上的 顯示單元102和操作單元104。另外，高度輸出裝置100與支架106進(jìn)行連接。例如，顯示單元102是液晶顯示器(IXD)或者有機(jī)發(fā)光二極管(O-LED)顯示器。例 如，顯示單元102在屏幕上顯示基于地圖數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)產(chǎn)生的輸出圖像。地圖 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在設(shè)置在高度輸出裝置100內(nèi)的存儲(chǔ)介質(zhì)(未示出)中。將在以后描述位置數(shù)據(jù) 和高度數(shù)據(jù)。操作單元104是高度輸出裝置100接收用戶輸入的單元。例如，操作單元104可 以是例如按鈕、開關(guān)、圓盤(dial)和控制桿的物理輸入單元?；蛘撸?，操作單元104可 以被安裝作為顯示在具有觸摸面板功能的顯示單元102上的圖形用戶接口(GUI)。另外，如 圖1所示，操作單元104可以是構(gòu)造為與高度輸出裝置100的主體獨(dú)立的分立體的遙控器。例如，當(dāng)高度輸出裝置100固定在車輛上時(shí)，支架106與高度輸出裝置100進(jìn)行連 接。例如，支架106可以向高度輸出裝置100提供從車輛的電池提供的電力。在高度輸出 裝置100用作PND的情況下，用戶可以通過(guò)不與支架106進(jìn)行連接的方式攜帶高度輸出裝 置100。在這種情況下，從容納在其內(nèi)部的電池向高度輸出裝置100供電。如上所述，高度輸出裝置100可以是固定的導(dǎo)航裝置或者可以是用戶能夠攜帶的 PND。另外，盡管在本說(shuō)明書中描述了高度輸出裝置100是導(dǎo)航裝置的例子，但是本發(fā)明的 實(shí)施例可應(yīng)用于除導(dǎo)航裝置以外的各種類型的裝置。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用于僅 僅顯示移動(dòng)體的高度而不顯示移動(dòng)體的位置的高度輸出專用裝置、或者內(nèi)置在這些裝置中 的高度輸出模塊。<2.根據(jù)實(shí)施例的高度輸出裝置的配置例子〉圖2是示出圖1所示的高度輸出裝置100的配置的例子的框圖。參照?qǐng)D2，高度輸 出裝置100包括顯示單元102、操作單元104、GPS天線110、GPS處理單元112、速度獲取單 元114、可靠性確定單元120、大氣壓測(cè)量單元130、差分計(jì)算單元132、高度輸出單元140、存 儲(chǔ)單元142和導(dǎo)航單元150。(GPS 天線)GPS天線110接收從多個(gè)GPS衛(wèi)星發(fā)送的GPS信號(hào)。在每個(gè)GPS信號(hào)中，對(duì)發(fā)送GPS信號(hào)的GPS衛(wèi)星的識(shí)別數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)、軌道數(shù)據(jù)等進(jìn)行調(diào)制。然后，GPS天線110向 GPS處理單元112輸出每個(gè)接收到的GPS信號(hào)。(GPS處理單元)GPS處理單元112對(duì)從GPS天線110接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，從而獲取上述的 GPS衛(wèi)星的識(shí)別數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)、軌道數(shù)據(jù)等。然后，GPS處理單元112基于獲取的數(shù)據(jù)計(jì)算 緯度和經(jīng)度，或者緯度、經(jīng)度和高度。例如，在GPS天線110從三個(gè)GPS衛(wèi)星接收GPS信號(hào) 的情況下，可以進(jìn)行二維OD)定位。在這種情況下，GPS處理單元112可以計(jì)算移動(dòng)體的 緯度和經(jīng)度，即移動(dòng)體的二維位置。在GPS天線110從四個(gè)或更多GPS衛(wèi)星接收GPS信號(hào) 的情況下，可以進(jìn)行3D定位。在這種情況下，GPS處理單元112計(jì)算移動(dòng)體的高度和二維 位置。在本說(shuō)明書中，由GPS處理單元112基于GPS信號(hào)計(jì)算的移動(dòng)體的高度稱作GPS高 度。這里，例如，移動(dòng)體的高度對(duì)應(yīng)于安裝有高度輸出裝置100的車輛或船舶所處的高度、 或者攜帶有高度輸出裝置100的用戶所處的高度(基本上指示定位GPS天線110的高度)。 GPS處理單元112向高度輸出單元140輸出移動(dòng)體的如上計(jì)算的GPS高度HePS。另外，GPS 處理單元112向?qū)Ш絾卧?50輸出移動(dòng)體的緯度Xeps和經(jīng)度YePS。另外，GPS處理單元112測(cè)量從GPS天線110接收到的每個(gè)GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度 (接收到的信號(hào)強(qiáng)度)。例如，當(dāng)GPS信號(hào)的接收狀態(tài)良好，即，當(dāng)在GPS天線110與GPS衛(wèi) 星之間不存在阻擋信號(hào)的任何物體時(shí)，或者，當(dāng)噪聲小時(shí)，GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度具有較大值。 GPS處理單元112向可靠性確定單元120輸出各個(gè)GPS信號(hào)的測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度S1到小 字符對(duì)應(yīng)于每個(gè)獨(dú)立的GPS衛(wèi)星)。(速度獲取單元)速度獲取單元114獲取移動(dòng)體的移動(dòng)速度。例如，速度獲取單元114可以根據(jù)由 GPS處理單元112基于GPS信號(hào)計(jì)算的移動(dòng)體的緯度和經(jīng)度的變化計(jì)算移動(dòng)體的移動(dòng)速度。 或者，例如，速度獲取單元114可以通過(guò)由三軸加速度傳感器檢測(cè)移動(dòng)體的加速度并對(duì)檢 測(cè)的加速度進(jìn)行積分來(lái)獲取移動(dòng)體的速度。另外，例如，在移動(dòng)體是車輛的情況下，速度獲 取單元114可以獲取通過(guò)車輛的速度測(cè)量?jī)x(velocity meter)測(cè)量的速度。速度獲取單 元114向可靠性確定單元120輸出如上所獲取的移動(dòng)速度V。(可靠性確定單元)可靠性確定單元120根據(jù)從GPS處理單元112接收到的GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度S1到 Sn以及從速度獲取單元114接收到的移動(dòng)速度V確定由GPS處理單元112計(jì)算的GPS高度 的可靠性。圖3示出了由可靠性確定單元120確定的可靠性。在圖3的第二到第四行上顯示 了用于確定可靠性的三個(gè)條件C1、C2和C3。另外，在圖3的第五行上顯示了基于是否滿足 上述條件的評(píng)估的可靠性確定結(jié)果。首先，第一條件Cl是是否可以進(jìn)行3D定位。例如，當(dāng)能夠從四個(gè)或更多GPS衛(wèi)星 接收用于3D定位的具有足夠信號(hào)強(qiáng)度的GPS信號(hào)時(shí)，可以進(jìn)行3D定位。當(dāng)不能進(jìn)行3D定 位時(shí)，GPS處理單元112不計(jì)算GPS高度。因此，可靠性確定單元120不需要確定可靠性。第二條件C2是GPS信號(hào)的接收狀態(tài)是否良好。例如，當(dāng)GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表 示值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，能夠認(rèn)為GPS信號(hào)的接收狀態(tài)良好。例如，GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表 示值可以是來(lái)自與用于GPS處理單元112的GPS高度的計(jì)算處理的GPS信號(hào)的數(shù)目對(duì)應(yīng)的數(shù)目的GPS衛(wèi)星的GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的平均值、最小值等。也就是說(shuō)，例如，在GPS處理 單元112使用來(lái)自六個(gè)GPS衛(wèi)星的GPS信號(hào)進(jìn)行GPS高度的計(jì)算處理的情況下，來(lái)自六個(gè) GPS衛(wèi)星的GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表示值(平均值、最小值等)與閾值進(jìn)行比較。第三條件C3是移動(dòng)體的移動(dòng)速度是否為高。例如，在從速度獲取單元114輸入的 移動(dòng)速度V超過(guò)預(yù)定閾值(例如，4km/h)的情況下，確定移動(dòng)體的移動(dòng)速度為高?？煽啃源_定單元120通過(guò)使用這三個(gè)條件(尤其是條件C2和Ο)將由GPS處理 單元112計(jì)算的GPS高度的可靠性分類成“高”、“中間”和“低”三個(gè)水平。例如，在可以進(jìn) 行3D定位(滿足條件Cl)并且GPS信號(hào)的接收狀態(tài)不良好(不滿足條件C2)的情況下，可 靠性確定單元120確定可靠性處于低水平。在可以進(jìn)行3D定位，而且GPS信號(hào)的接收狀態(tài) 良好(滿足條件C2)，并且移動(dòng)速度不高(不滿足條件C3)的情況下，可靠性確定單元120 確定可靠性處于中間水平。另外，在可以進(jìn)行3D定位，GPS信號(hào)的接收狀態(tài)良好，并且移動(dòng) 速度高(滿足條件C3)的情況下，可靠性確定單元120確定可靠性處于高水平?？煽啃源_定單元120向高度輸出單元140輸出如上確定的GPS高度的可靠性 Lv(Lv = “高”、“中間”或“低”)。(大氣壓測(cè)量單元)例如，大氣壓測(cè)量單元130用電容性大氣壓傳感器測(cè)量移動(dòng)體附近的大氣壓PR。 然后，大氣壓測(cè)量單元130向差分計(jì)算單元132輸出測(cè)量的大氣壓PR。(差分計(jì)算單元)差分計(jì)算單元132計(jì)算當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的大氣壓與由高度輸出單元140輸出GPS高 度作為絕對(duì)高度的前一輸出時(shí)間點(diǎn)的大氣壓PR的差Dpk，所述大氣壓PR由大氣壓測(cè)量單元 130測(cè)量。更具體地講，例如，差分計(jì)算單元132臨時(shí)保存在由高度輸出單元140通知的輸 出時(shí)間點(diǎn)從大氣壓測(cè)量單元130接收到的大氣壓PR的值(這個(gè)值表示為PRpkev)。然后，差 分計(jì)算單元132從由大氣壓測(cè)量單元130以恒定的采樣頻率測(cè)量的大氣壓ra推斷臨時(shí)保 存的值PRpkev。因此，計(jì)算了差Dpk(DPK = PR-PRpeev)。差分計(jì)算單元132向高度輸出單元140 輸出如上計(jì)算的大氣壓差DPK。(高度輸出單元)高度輸出單元140根據(jù)由可靠性確定單元120確定的GPS高度的可靠性向?qū)Ш絾?元150輸出移動(dòng)體的絕對(duì)高度。更具體地講，在從可靠性確定單元120輸入的GPS高度的可 靠性Lv滿足預(yù)定的輸出基準(zhǔn)的情況下，高度輸出單元140輸出由GPS處理單元112計(jì)算的 最新GPS高度Heps作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度Habs。在可靠性Lv不滿足上述的輸出基準(zhǔn)的情況 下，高度輸出單元140輸出通過(guò)使用絕對(duì)高度的過(guò)去的輸出值Hpkev和從差分計(jì)算單元132 接收到的大氣壓差Dpk計(jì)算的高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度Habsij這里，用于本發(fā)明的實(shí)施例 中的絕對(duì)高度的過(guò)去的輸出值Hpkev表示從高度輸出單元140輸出的GPS高度值作為前一絕 對(duì)高度。例如，上述的輸出基準(zhǔn)(即高度輸出單元140是否輸出最新GPS高度Heps作為移 動(dòng)體的絕對(duì)高度Habs的確定基準(zhǔn))可以是在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)GPS高度的可靠性Lv被連續(xù)地 確定為處于高水平。例如，能夠從幾秒到幾十秒的范圍選擇預(yù)定時(shí)間段(例如，可以是20 秒)。也就是說(shuō)，當(dāng)在可以進(jìn)行3D定位、GPS信號(hào)的接收狀態(tài)良好、并且移動(dòng)體的移動(dòng)速度 高的這種狀態(tài)下持續(xù)了預(yù)定時(shí)間段時(shí)，高度輸出單元140輸出最新GPS高度Heps作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度Habs。在這種情況下，GPS高度的計(jì)算處理保持高精度。因此，即使GPS高度 原樣地顯示在屏幕上，顯示的值也不可能不適當(dāng)?shù)刈兓?。另一方面，?dāng)不滿足上述的輸出基 準(zhǔn)時(shí)，高度輸出單元140基于大氣壓差執(zhí)行高度計(jì)算處理，并且輸出所得到的高度作為移 動(dòng)體的絕對(duì)高度Habs。圖4示出了基于大氣壓差的高度計(jì)算處理的例子。圖4示出了在坐標(biāo)系統(tǒng)上顯示 水平軸上顯示的大氣壓差Dpk與垂直軸上顯示的絕對(duì)高度Habs之間的關(guān)系的曲線圖。通常，當(dāng)在常溫下在地面附近高度增加10米時(shí)，大氣壓下降大約lhPa。因此，根據(jù) 最簡(jiǎn)單模型，大氣壓差Dpk與高度輸出值Habs之間的關(guān)系能夠表達(dá)為梯度為-10米每+IhI^a 的線性函數(shù)。如圖4所示，這個(gè)線性函數(shù)穿過(guò)當(dāng)Dpk = 0時(shí)滿足絕對(duì)高度Habs = Hpeev的點(diǎn)。 Hpeev表示在前一次輸出作為絕對(duì)高度的GPS高度值。因此，高度輸出單元140可以通過(guò)使 用GPS高度的前一輸出值Hpkev和與指定的輸出值的輸出時(shí)間點(diǎn)的大氣壓差Dpk確定待輸出 的絕對(duì)高度Habsij例如，在圖4的例子中，當(dāng)大氣壓差Dpk = d時(shí)，可以將通過(guò)下述方式獲得 的值Hpkev+ Δ h確定為待輸出的絕對(duì)高度Habs 將與大氣壓差Dpk = d對(duì)應(yīng)的高度變化量Δ h 和前一輸出值Hpkev相加。定義這種模型的參數(shù)(例如，上述的線性函數(shù)的梯度)最初存儲(chǔ)在內(nèi)置于高度輸 出裝置100中的存儲(chǔ)介質(zhì)中。這里，定義大氣壓差與高度輸出值之間的關(guān)系的模型不限于 參照?qǐng)D4描述的簡(jiǎn)單的線性函數(shù)模型。當(dāng)高度輸出裝置100包括溫度傳感器時(shí)，可以根據(jù) 溫度變化以及大氣壓變化確定待輸出的絕對(duì)高度。因此，高度輸出單元140根據(jù)GPS高度的可靠性將最新GPS高度或通過(guò)使用GPS 高度的前一輸出值和大氣壓差計(jì)算的高度輸出到導(dǎo)航單元150作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度。例 如，以1秒的周期重復(fù)執(zhí)行這種處理。另外，當(dāng)高度輸出單元140向?qū)Ш絾卧?50輸出最 新GPS高度時(shí)，高度輸出單元140向差分計(jì)算單元132通知輸出時(shí)間點(diǎn)，并且使得存儲(chǔ)單元 142存儲(chǔ)GPS高度的輸出值Hpkev。(存儲(chǔ)單元)存儲(chǔ)單元142通過(guò)使用例如硬盤和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)從高度輸出單 元140接收到的GPS高度的輸出值Hpkev。例如，存儲(chǔ)單元142可以存儲(chǔ)用于絕對(duì)高度計(jì)算 的、定義表達(dá)大氣壓差與高度輸出值之間的關(guān)系的模型的參數(shù)。另外，存儲(chǔ)單元142可以存 儲(chǔ)用于可靠性確定單元120的可靠性確定處理的閾值(例如，與GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表 示值比較的閾值和與移動(dòng)體的移動(dòng)速度比較的閾值)。另外，存儲(chǔ)單元142事先存儲(chǔ)由下述 導(dǎo)航單元150使用的地圖數(shù)據(jù)。(導(dǎo)航單元)導(dǎo)航單元150通過(guò)使用從GPS處理單元112接收到的緯度Xeps和經(jīng)度Yeps、從高度 輸出單元140接收到的移動(dòng)體的絕對(duì)高度Habs和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元142中的地圖數(shù)據(jù)產(chǎn)生要 顯示在屏幕上的輸出圖像。圖5示出了由導(dǎo)航單元150產(chǎn)生的輸出圖像的例子。圖5示出了輸出圖像160， 即，由導(dǎo)航單元150產(chǎn)生并且顯示在顯示單元102上的例子。通過(guò)在移動(dòng)體所處的當(dāng)前位置附近的地像上疊加顯示當(dāng)前位置的當(dāng)前位置 標(biāo)記162和信息顯示區(qū)域164，產(chǎn)生輸出圖像160。在圖5的例子中，當(dāng)前高度166 (“100m”) 以及當(dāng)前時(shí)間("a. m. 11:00”)和移動(dòng)速度(“50km/h”)顯示在信息顯示區(qū)域164中。例如，與高度輸出單元140的輸出周期(例如，一秒的周期)同步地周期性地更新這些信息。 因此，導(dǎo)航單元150可以在屏幕上顯示當(dāng)GPS高度的可靠性處于高水平時(shí)具有較少誤差的 GPS高度或者當(dāng)GPS高度的可靠性不處于高水平時(shí)根據(jù)具有較少時(shí)間變化的大氣壓差計(jì)算 的高度作為當(dāng)前高度。這里，附加標(biāo)記可以顯示在輸出圖像160中。該附加標(biāo)記用于識(shí)別當(dāng)前高度166 是否顯示了 GPS高度自身或者根據(jù)大氣壓差計(jì)算的高度。另外，還可以顯示示出由可靠性 確定單元120確定的GPS高度的可靠性的指示符。圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施例中的顯示在輸出圖像160中的當(dāng)前高度(絕對(duì)高度) 和由GPS處理單元112計(jì)算的GPS高度值的變化的例子的曲線圖。參照?qǐng)D6，顯示在輸出 圖像160中的當(dāng)前高度[m]由粗線表示，由GPS處理單元112計(jì)算的GPS高度[m]由點(diǎn)劃 線表示，由大氣壓測(cè)量單元130測(cè)量的大氣壓[tJa]由虛線表示。該曲線圖的水平軸示出 時(shí)間[sec]([秒])。在該曲線圖的水平軸的下面，示出了在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)由可靠性確定單元 120確定的GPS高度的可靠性。在圖6的例子中，確定GPS高度的可靠性從時(shí)刻Tl到時(shí)刻T2處于高水平。GPS高 度的值是HI。在這種情況下，當(dāng)前高度的值與GPS高度的值即Hl相同。接下來(lái)，確定GPS高度的可靠性從時(shí)刻T2到時(shí)刻T4處于中間水平。例如，由于速 度降低，所以在這個(gè)時(shí)間段期間包含在GPS高度中的誤差變得相對(duì)較大。結(jié)果，從時(shí)刻T2 到時(shí)刻T4的GPS高度的值的變化大于從時(shí)刻Tl到時(shí)刻T2的變化。在這種情況下，當(dāng)前高 度是基于在時(shí)刻T2的當(dāng)前高度的值和與時(shí)刻T2的大氣壓差計(jì)算的值。在圖6的例子中， 從時(shí)刻T2到時(shí)刻T3，大氣壓恒定不變。從時(shí)刻T3到時(shí)刻T4，大氣壓逐漸下降。結(jié)果，從時(shí) 刻T2到時(shí)刻T3當(dāng)前高度沒有變化而保持在H1，從時(shí)刻T3到時(shí)刻T4當(dāng)前高度逐漸從Hl增 大到H2。接下來(lái)，確定GPS高度的可靠性從時(shí)刻T4到時(shí)刻T5處于低水平。例如，由于移動(dòng) 體進(jìn)入隧道或建筑物，所以在這個(gè)時(shí)間段期間包含在GPS高度中的誤差變得極大。在這種 情形下，由于除高度以外的因素的影響，所以大氣壓的測(cè)量值可能會(huì)大大地變化。因此，在 GPS高度的可靠性處于低水平的同時(shí)不顯示當(dāng)前高度，從而不會(huì)使用戶產(chǎn)生困惑。圖6沒有 示出表達(dá)從時(shí)刻T4到時(shí)刻T5的當(dāng)前高度的粗線。然后，當(dāng)GPS的可靠性恢復(fù)到高水平或 中間水平時(shí)，會(huì)恢復(fù)當(dāng)前高度的顯示。<3.根據(jù)實(shí)施例的處理流程〉將在下文中參照流程圖描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出裝置100的處理流程。(可靠性確定處理)圖7是示出由高度輸出裝置100的可靠性確定單元120執(zhí)行的可靠性確定處理的 流程的例子的流程圖。參照?qǐng)D7，可靠性確定單元120首先確定是否可以進(jìn)行3D定位(步驟S102)。例 如，當(dāng)可以從四個(gè)或更多GPS衛(wèi)星接收到分別具有用于3D定位的足夠信號(hào)強(qiáng)度的GPS信號(hào) 時(shí)，可靠性確定單元120可以確定可以進(jìn)行3D定位。當(dāng)確定可以進(jìn)行3D定位時(shí)，處理進(jìn)入 步驟S104。在這種情況下，由于沒有計(jì)算GPS高度自身，所以沒有確定可靠性(步驟S104)。 另一方面，當(dāng)確定可以進(jìn)行3D定位時(shí)，處理進(jìn)入步驟S106。
接下來(lái)，可靠性確定單元120計(jì)算GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表示值。例如，當(dāng)接收到 來(lái)自六個(gè)GPS衛(wèi)星的GPS信號(hào)時(shí)，可靠性確定單元120可以計(jì)算GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度S1到 S6的平均值或最小值作為信號(hào)強(qiáng)度的表示值。然后，可靠性確定單元120將計(jì)算的表示值 與預(yù)定閾值進(jìn)行比較(步驟S108)。例如，當(dāng)表示值小于閾值時(shí)，處理進(jìn)入步驟S110。在這 種情況下，可靠性確定單元120確定GPS高度的可靠性Lv處于“低水平”(步驟S110)。另 一方面，當(dāng)表示值等于或大于閾值時(shí)，處理進(jìn)入步驟S112。接下來(lái)，可靠性確定單元120獲取從速度獲取單元114接收到的移動(dòng)體的移動(dòng)速 度(步驟S112)。然后，可靠性確定單元120將獲取的移動(dòng)速度與預(yù)定閾值進(jìn)行比較(步 驟S114)。例如，當(dāng)移動(dòng)速度小于閾值時(shí)，處理進(jìn)入步驟S116。在這種情況下，可靠性確定 單元120確定GPS高度的可靠性Lv處于“中間水平”(步驟S116)。另一方面，當(dāng)移動(dòng)速度 等于或大于閾值時(shí)，可靠性確定單元120確定GPS高度的可靠性Lv處于“高水平”(步驟 S118)。然后，由可靠性確定單元120執(zhí)行的可靠性確定處理結(jié)束。(高度輸出處理)圖8A和8B是示出由高度輸出裝置100執(zhí)行的高度輸出處理的例子的流程圖。參照?qǐng)D8A，GPS處理單元112基于GPS信號(hào)計(jì)算GPS高度(步驟S202)。由GPS處 理單元112計(jì)算的GPS高度輸入到高度輸出單元140。另外，可靠性確定單元120執(zhí)行參照 圖7描述的可靠性確定處理(步驟S204)。由可靠性確定單元120確定的GPS高度的可靠 性輸入到高度輸出單元140。然后，高度輸出處理根據(jù)是否已經(jīng)輸出初始值而分支(步驟S206)。當(dāng)已經(jīng)輸出 初始值時(shí)，處理進(jìn)入圖8B的步驟S222。另一方面，當(dāng)還沒有輸出初始值時(shí)，處理進(jìn)入步驟 S208。在步驟S208中，高度輸出單元140確定GPS高度的可靠性是否處于中間水平或 更高水平(步驟S208)。這里，當(dāng)GPS高度的可靠性處于中間或更高水平時(shí)，處理進(jìn)入步驟 S210。另一方面，當(dāng)GPS高度的可靠性沒有處于中間或更高水平時(shí)，處理進(jìn)入步驟S214。在步驟S210中，高度輸出單元140向?qū)Ш絾卧?50輸出由GPS處理單元112計(jì)算 的GPS高度作為絕對(duì)高度的初始值(步驟S210)。另外，高度輸出單元140使得存儲(chǔ)單元 142存儲(chǔ)初始值(步驟S2U)。在步驟S214中，由于GPS高度的可靠性不處于中間或更高 水平，所以高度輸出單元140不會(huì)向?qū)Ш絾卧?50輸出絕對(duì)高度(步驟S214)。接下來(lái)，參照?qǐng)D8B，在已經(jīng)輸出初始值的情況下，高度輸出單元140確定GPS高度 的可靠性是否處于中間或更高水平(步驟S222)。這里，當(dāng)GPS高度的可靠性處于中間或更 高水平時(shí)，處理進(jìn)入步驟S230。另一方面，當(dāng)GPS高度的可靠性不處于中間或更高水平時(shí)， 處理進(jìn)入步驟S2M。在步驟S2M中，由于GPS高度的可靠性不處于中間或更高水平，所以高度輸出單 元140不會(huì)更新絕對(duì)高度或者不會(huì)向?qū)Ш絾卧?50輸出絕對(duì)高度(步驟S2M)。例如，當(dāng) GPS高度的可靠性處于低水平時(shí)，高度輸出單元140不會(huì)更新絕對(duì)高度并且可以向?qū)Ш絾?元150輸出該值作為前一輸出值。另外，當(dāng)無(wú)法計(jì)算GPS高度并且確定可靠性時(shí)，例如，高 度輸出單元140不必向?qū)Ш絾卧?50輸出絕對(duì)高度。另一方面，在步驟S230中，高度輸出單元140確定GPS高度的可靠性是否處于高 水平(步驟S230)。當(dāng)GPS高度的可靠性處于高水平時(shí)，處理進(jìn)入步驟S232。在這種情況下，高度輸出單元140向?qū)Ш絾卧?50輸出GPS高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度(步驟S232)， 并且同時(shí)使得存儲(chǔ)單元142存儲(chǔ)GPS高度的輸出值(步驟S234)。另一方面，當(dāng)GPS高度的 可靠性不處于高水平時(shí)，處理進(jìn)入步驟S236。在步驟S236中，高度輸出單元140基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元142中的前一 GPS高度的 輸出值和由差分計(jì)算單元132計(jì)算的大氣壓差計(jì)算移動(dòng)體的絕對(duì)高度(步驟S236)。然后， 高度輸出單元140向?qū)Ш絾卧?50輸出計(jì)算的絕對(duì)高度(步驟S238)。如上所述，按照一秒的周期重復(fù)地執(zhí)行由高度輸出裝置100執(zhí)行的這種高度輸出 處理。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)參照?qǐng)D6描述的穩(wěn)定的高度顯示，即，不會(huì)由于GPS高度的誤差的影 響而大大地變化的高度顯示。<4.總結(jié)〉迄今參照?qǐng)D1到圖8B描述了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高度輸出裝置100。根據(jù)實(shí) 施例，當(dāng)GPS高度的可靠性滿足預(yù)定的輸出基準(zhǔn)時(shí)，基于GPS信號(hào)計(jì)算的最新GPS高度被輸 出作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度。當(dāng)GPS高度的可靠性不滿足輸出基準(zhǔn)時(shí)，使用絕對(duì)高度的過(guò)去 的輸出值和大氣壓的測(cè)量值計(jì)算的高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度。因此，即使在可以進(jìn)行3D 定位但由于GPS信號(hào)的較差的接收狀態(tài)、低移動(dòng)速度等導(dǎo)致GPS高度的誤差大的情況下，絕 對(duì)高度的輸出值不適當(dāng)?shù)刈兓倪@種現(xiàn)象得到抑制。由于在正常天氣下移動(dòng)體附近的大氣 壓在短時(shí)間內(nèi)幾乎不會(huì)由于除高度變化以外的因素而發(fā)生變化，所以能夠?qū)崿F(xiàn)這種有益效^ ο在實(shí)施例中，關(guān)于GPS高度的可靠性的輸出基準(zhǔn)是在一定時(shí)間段內(nèi)GPS高度的可 靠性被連續(xù)地確定處于高水平。因此，當(dāng)以高精度使GPS高度穩(wěn)定時(shí)，能夠優(yōu)選地輸出具有 高精度的GPS高度。在實(shí)施例中，當(dāng)來(lái)自多個(gè)GPS衛(wèi)星的GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表示值超過(guò)預(yù)定閾值 并且移動(dòng)體的移動(dòng)速度超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，確定GPS高度的可靠性處于高水平。因此，當(dāng)GPS 信號(hào)的接收狀態(tài)不良好或者當(dāng)移動(dòng)體的移動(dòng)速度低時(shí)，不確定可靠性處于高水平。因此，能 夠輸出基于具有更穩(wěn)定值的大氣壓的絕對(duì)高度。在實(shí)施例中，通過(guò)下述方式計(jì)算基于大氣壓變化的絕對(duì)高度將與和已經(jīng)輸出 GPS高度作為絕對(duì)高度的前一輸出時(shí)間點(diǎn)的大氣壓差對(duì)應(yīng)的高度變化量同在指定時(shí)間點(diǎn)的 絕對(duì)高度的輸出值相加。因此，能夠安裝根據(jù)實(shí)施例的具有使用GPS天線、大氣壓傳感器、 普通處理裝置和存儲(chǔ)介質(zhì)的簡(jiǎn)單配置的高度輸出裝置100。在實(shí)施例中，當(dāng)GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表示值低于預(yù)定閾值時(shí)，確定GPS高度的可 靠性處于低水平并且不輸出移動(dòng)體的絕對(duì)高度。因此，在GPS信號(hào)的接收狀態(tài)劣化并且由 于移動(dòng)體進(jìn)入隧道或建筑物而導(dǎo)致大氣壓易受到除高度之外的因素的影響的情況下，防止 了不適當(dāng)?shù)母叨容敵龊退鶎?dǎo)致的用戶的困惑。這里，可以通過(guò)硬件或軟件實(shí)現(xiàn)在本說(shuō)明書中描述的一系列處理。當(dāng)通過(guò)軟件執(zhí) 行這一系列處理或者一部分處理時(shí)，構(gòu)成軟件的程序事先存儲(chǔ)在例如硬盤和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 的存儲(chǔ)介質(zhì)中。然后，在程序被讀入隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)中時(shí)，通過(guò)例如中央處理單元 (CPU)的處理裝置執(zhí)行程序。本申請(qǐng)包含與在于2009年12月14日提交到日本專利局的日本在先專利申請(qǐng)JP 2009-282458中公開的主題有關(guān)的主題，該日本在先專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用方式并入本文。 迄今參照附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明的實(shí)施例并不限于以 上例子。對(duì)于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見的是，可以在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 的技術(shù)思想的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變型和替換，并且應(yīng)該明白，這些變型和替換明顯地在本發(fā) 明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高度輸出裝置，包括GPS處理單元，被配置為基于GPS信號(hào)計(jì)算移動(dòng)體的GPS高度； 大氣壓測(cè)量單元，被配置為測(cè)量大氣壓；確定單元，被配置為確定由GPS處理單元計(jì)算的GPS高度的可靠性；以及 輸出單元，被配置為根據(jù)由確定單元確定的可靠性輸出移動(dòng)體的絕對(duì)高度；其中 在可靠性滿足預(yù)定的輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出單元輸出由GPS處理單元計(jì)算的最新 GPS高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度，而在可靠性不滿足輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出單元輸出通過(guò) 使用絕對(duì)高度的過(guò)去的輸出值和由大氣壓測(cè)量單元測(cè)量的大氣壓計(jì)算的高度作為移動(dòng)體 的絕對(duì)高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的高度輸出裝置，其中確定單元根據(jù)GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度和移動(dòng)體的移動(dòng)速度確定GPS高度的可靠性處于高 水平和除高水平以外的水平中的任何一種水平，并且輸出基準(zhǔn)是由確定單元在一定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)地確定GPS高度的可靠性處于高水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高度輸出裝置，其中，在GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表示值超過(guò)預(yù) 定閾值并且移動(dòng)體的速度超過(guò)預(yù)定閾值的情況下，確定單元確定GPS高度的可靠性處于高 水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的高度輸出裝置，還包括差分計(jì)算單元，被配置為計(jì)算當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的大氣壓與前一次輸出GPS高度作為絕對(duì)高 度的前一輸出時(shí)間點(diǎn)的大氣壓之間的差，所述大氣壓由大氣壓測(cè)量單元測(cè)量；其中在可靠性不滿足輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出單元輸出通過(guò)下述方式獲得的值作為移動(dòng)體 的絕對(duì)高度將與由差分計(jì)算單元計(jì)算的大氣壓差對(duì)應(yīng)的高度變化量和在前一輸出時(shí)間點(diǎn) 的絕對(duì)高度的輸出值相加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一項(xiàng)所述的高度輸出裝置，其中在GPS信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的表示值低于預(yù)定閾值的情況下，確定單元確定GPS高度的可 靠性處于低水平，并且在可靠性被確定處于低水平的情況下，輸出單元不輸出移動(dòng)體的絕對(duì)高度。
6.一種高度輸出方法，包括如下步驟 基于GPS信號(hào)計(jì)算移動(dòng)體的GPS高度； 測(cè)量大氣壓；確定計(jì)算的GPS高度的可靠性；以及在確定的可靠性滿足預(yù)定的輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出計(jì)算的最新GPS高度作為移動(dòng)體 的絕對(duì)高度，而在確定的可靠性不滿足輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出通過(guò)使用絕對(duì)高度的過(guò)去 的輸出值和測(cè)量的大氣壓計(jì)算的高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度。
7.一種程序，使得控制高度輸出裝置的計(jì)算機(jī)用作確定單元和輸出單元，所述高度輸 出裝置包括GPS處理單元和大氣壓測(cè)量單元，所述GPS處理單元被配置為基于GPS信號(hào)計(jì) 算移動(dòng)體的GPS高度，所述大氣壓測(cè)量單元被配置為測(cè)量大氣壓，所述確定單元被配置為 確定由GPS處理單元計(jì)算的GPS高度的可靠性，所述輸出單元被配置為根據(jù)由確定單元確 定的可靠性輸出移動(dòng)體的絕對(duì)高度；其中在可靠性滿足預(yù)定輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出單元輸出由GPS處理單元計(jì)算的最新GPS高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度，而在可靠性不滿足輸出基準(zhǔn)的情況下，輸出單元輸出通過(guò)使 用絕對(duì)高度的過(guò)去的輸出值和由大氣壓測(cè)量單元測(cè)量的大氣壓計(jì)算的高度作為移動(dòng)體的 絕對(duì)高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高度輸出裝置、高度輸出方法和程序。該高度輸出裝置包括GPS處理單元，基于GPS信號(hào)計(jì)算移動(dòng)體的GPS高度；大氣壓測(cè)量單元，測(cè)量大氣壓；確定單元，確定由GPS處理單元計(jì)算的GPS高度的可靠性；和輸出單元，根據(jù)由確定單元確定的可靠性輸出移動(dòng)體的絕對(duì)高度。當(dāng)可靠性滿足預(yù)定的輸出基準(zhǔn)時(shí)，輸出單元輸出由GPS處理單元計(jì)算的最新GPS高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度，而當(dāng)可靠性不滿足輸出基準(zhǔn)時(shí)，輸出單元輸出通過(guò)使用絕對(duì)高度的過(guò)去的輸出值和由大氣壓測(cè)量單元測(cè)量的大氣壓計(jì)算的高度作為移動(dòng)體的絕對(duì)高度。
文檔編號(hào)G01S19/48GK102095420SQ201010573330
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者阪下達(dá)也 申請(qǐng)人:索尼公司