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专利名称：导航设备、导航方法和具有导航功能的移动电话机的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合于便携式导航设备的导航设备，导航方法和具有导航功能的移 动电话机。
背景技术：
现有的导航设备从多颗全球定位系统(GPS)卫星接收位置信号(下面称为GPS 信号)，并根据GPS信号计算车辆的当前位置。不过，当其中放置导航设备的车辆在隧道或者地下车库中时，导航设备难以从 GPS卫星接收GPS信号，并根据GPS信号计算当前位置。

即使当难以接收GPS信号时，一些导航设备仍然根据车辆转弯时的垂直于行进 方向的水平方向加速度，和绕垂直于行进方向的垂直轴的角速度，计算车辆的行进方向 的速度，从而根据行进方向的速度，计算车辆的当前位置(例如，参见未经审查的日本 专利申请公开Νο.2008-76389)。一些导航设备确定车辆的当前位置是否在隧道中，如果当前位置在隧道中，那 么在地图上突出显示该隧道，以便指示车辆正在通过隧道，防止用户不知当前位置之所 在(例如，参见未经审查的日本专利申请公开Νο.6-317650)。

发明内容
在未经审查的日本专利申请公开Νο.6-317650中描述的导航设备只突出隧道，以 便指示车辆正在通过隧道，导航设备难以精确地指示车辆的当前位置。本发明提供一种具有在难以接收GPS信号的情况下，能够精确地指示移动体的 当前位置的导航功能的导航设备，导航方法和移动电话机。按照本发明的一个实施例，提供一种导航设备，包括位置测量装置，所述位置 测量装置根据从卫星接收的卫星信号，测量当前位置；地图显示装置，所述地图显示装 置从存储装置读取包括当前位置的局部地图，并把局部地图显示在显示装置上；当前位 置通知装置，所述当前位置通知装置产生标记，并把标记显示在局部地图上，所述标记 表示当前位置，并具有预定形状；估计当前位置获取装置，所述估计当前位置获取装置 在不可接收卫星信号的通信环境中，通过估计当前位置获得估计的当前位置；和控制装 置，所述控制装置读取紧跟在包括当前位置的当前路段之后的下一路段的属性信息，如 果控制装置确定下一路段是其中对卫星信号的接收灵敏度低的区域，那么在当前位置从 当前路段移动到下一路段之后，不固定标记，并按照估计的当前位置，而不是利用由位 置测量装置测量的当前位置继续在局部地图上显示标记。就该导航设备来说，如果确定下一路段是其中对卫星信号的接收灵敏度低的区 域，那么在当前位置从当前路段移动到下一路段之后，标记不被固定，并按照估计的当 前位置，继续显示在局部地图上，从而与其中标记被固定和显示的情况相比，能够更精 确地显示移动体的当前位置。
按照本发明的一个实施例，提供一种导航方法，包括下述步骤利用预定的位 置测量装置，根据从卫星接收的卫星信号，测量当前位置；利用预定的地图读取装置， 从存 储装置读取包括当前位置的局部地图，并把局部地图显示在显示装置上；利用预定 的当前位置通知装置产生标记，并把标记显示在局部地图上，所述标记表示当前位置， 并具有预定形状；在不可接收卫星信号的通信环境中，通过利用预定的估计当前位置获 取装置估计当前位置，获得估计的当前位置；和利用预定的控制装置进行控制，以便读 取紧跟在包括当前位置的当前路段之后的下一路段的属性信息，如果控制装置确定下一 路段是其中对卫星信号的接收灵敏度低的区域，那么在当前位置从当前路段移动到下一 路段之后，不固定标记，并按照估计的当前位置，而不是利用由位置测量装置测量的当 前位置继续在局部地图上显示标记。就这种方法来说，如果确定下一路段是其中对卫星信号的接收灵敏度低的区 域，那么在当前位置从当前路段移动到下一路段之后，标记不被固定，并按照估计的当 前位置，继续显示在局部地图上，从而与其中标记被固定和显示的情况相比，能够更精 确地显示移动体的当前位置。按照本发明的一个实施例，提供一种具有导航功能的移动电话机，所述移动电 话机包括移动电话单元；和导航设备，所述导航设备包括根据从卫星接收的卫星信号， 测量当前位置的位置测量装置，从存储装置读取包括当前位置的局部地图，并把局部地 图显示在显示装置上的地图显示装置，产生标记，并把标记显示在局部地图上的当前位 置通知装置，所述标记表示当前位置，并具有预定形状，在不可接收卫星信号的通信环 境中，通过估计当前位置获得估计的当前位置的估计当前位置获取装置，和控制装置， 所述控制装置读取紧跟在包括当前位置的当前路段之后的下一路段的属性信息，如果控 制装置确定下一路段是其中对卫星信号的接收灵敏度低的区域，那么在当前位置从当前 路段移动到下一路段之后，不固定标记，并按照估计的当前位置，而不是利用由位置测 量装置测量的当前位置继续在局部地图上显示标记。就具有导航功能的移动电话机来说，如果确定下一路段是其中对卫星信号的接 收灵敏度低的区域，那么在当前位置从当前路段移动到下一路段之后，标记不被固定， 并按照估计的当前位置，继续显示在局部地图上，从而与其中标记被固定和显示的情况 相比，能够更精确地显示移动体的当前位置。本发明的实施例实现一种导航设备，导航方法和具有导航功能的移动电话机， 就它们来说，如果确定下一路段是其中对卫星信号的接收灵敏度低的区域，那么在当前 位置从当前路段移动到下一路段之后，标记不被固定，并按照估计的当前位置，继续显 示在局部地图上，从而与其中标记被固定和显示的情况相比，能够更精确地显示移动体 的当前位置。


图1是图解说明PND的整体结构的示图；图2是图解说明与PND相关的坐标系的定义的示图；图3A是图解说明行驶在凹路面上的车辆的示图，图3B是图解说明行驶在凸路 面上的车辆的示图4是图解说明沿着曲线行驶的车辆的示图；图5是图解 说明使用速度和角度计算当前位置的方法的示图；图6是图解说明包括在PND中的传感器的示图； 图7是图解说明PND的电路结构的方框图；图8是图解说明速度计算器的结构的方框图；图9是图解说明高度和角度之间的关系的示图；图IOA和IOB是图解说明当车辆低速行驶时，路面的角度的示图；图IlA和IlB是图解说明当车辆高速行驶时，路面的角度的示图；图12是图解说明当车辆超低速行驶时，路面的角度的示图；图13是图解说明归因于支架的振动的示图；图14是图解说明高通滤波之后的总加速度和总角速度的示图；图15A-15H是图解说明对于每4096个数据点，进行了傅里叶变换的总角速度的 示图；图16A-16H是图解说明对于每4096个数据点，进行了傅里叶变换的总加速度的 示图；图17A-17D是图解说明对总加速度进行的低通滤波的比较的示图；图18A-18D是图解说明对总角速度进行的低通滤波的比较的示图；图19是图解说明当车辆低速行驶时，前加速度和后加速度之间的关系的示图；图20A和20B是图解说明当车辆中速和高速行驶时，前加速度和后加速度之间 的关系的示图；图21A-21F是图解说明当PND被置于三个不同位置时，加速度、俯仰速率和速 度的模拟结果的示图；图22是图解说明最大值和最小值之间的关系的示图；图23是图解说明速度和数据点的数目之间的关系的示图；图24A和24B是图解说明关于长度不同的弧的加速度和俯仰速率的示图；图25是图解说明利用速度计算，计算当前位置的处理的流程图；图26A和26B是图解说明把当前位置标记固定在隧道中的显示控制的示图；图27A和27B是图解说明不把当前位置标记固定在隧道中的显示控制的示图；图28是图解说明控制当前位置标记的显示的处理的流程图；以及图29是图解说明按照另一个实施例的具有导航功能的移动电话机的电路结构的 方框图。
具体实施例方式下面参考附图，按照下述顺序说明实现本发明的实施例(下面称为实施例)。1.实施例2.其它实施例1.实施例1-1.PND的外部结构图1图解说明按照本发明的一个实施例的便携式导航设备1 (下面称为PND 1)。PND 1具有在其正面的显示器2。显示器2能够显示与保存在PND 1的非易失性存储器 (未示出)中的地图数据对应的地像。PND 1由用吸盘3A附着在车辆的仪表板上的支架3支承，并与支架3机械连接 和电气连接。从而，PND 1利用由车辆的电池经支架3供给的电力工作。当从支架3取下PND 1时，PND 1利用内部电池供给的电力工作。PND 1被布置成以致显示器2垂直于车辆的行进方向。图2图解说明与PND 1 相关的坐标系。X轴沿车辆的前后方向延伸，Y轴沿垂直于X轴的水平方向延伸，Z轴 沿垂直方向延伸。 在该坐标系中，车辆的行进方向被定义为沿着X轴的正向，向右的方向被定义 为沿着Y轴的正向，向下的方向被定义为沿着Z轴的正向。1-2.速度计算的原理下面说明PND 1用于计算其上安装PND 1的车辆的速度的基本原理。实际上，车辆行进的道路很少是平坦的，通常是凹陷的，如图3A中所示，或者 通常是凸起的，如图3B中所示。在与车辆相关的坐标系中，X轴沿前后方向延伸，Y轴沿垂直于X轴的水平方 向延伸，Z轴沿垂直方向延伸。PND 1 (未示出)被放置在车辆的仪表板上。当车辆在凹陷的道路上行驶时(图 3A)，PND 1的三轴加速度传感器以例如50Hz的采样频率检测沿着Z轴的向下加速度PNDl的Y轴陀螺传感器以例如50Hz的采样频率检测绕垂直于车辆行进方向的 Y轴的角速度ωγ(下面称为俯仰速率)。对PNDl来说，沿着Z轴的向下加速度Ciz的符号被定义为正。沿着沿图3Α中 图解所示的凹路面形成的虚圆，相对于行进方向向上旋转的俯仰速率《,的符号被定义为 正。PNDl按照下面的等式(1)，利用由三轴加速度传感器检测的加速度α ζ，和由Y 轴陀螺传感器检测的俯仰速率ωγ，每秒50次地计算车辆沿行进方向的速度(下面称为自 主速度V)。
α ζV = ........ Π )
ω y当车辆在凸起的道路上行驶时(图3B)，PND 1的三轴加速度传感器以例如50Hz 的采样频率检测沿着Z轴的向上加速度αζ,，PNDl的Y轴陀螺传感器以例如50Hz的采 样频率检测绕Y轴的俯仰速率。PNDl按照下面的等式(2)，利用由三轴加速度传感器检测的加速度α ζ,和由Y 轴陀螺传感器检测的俯仰速率ωγ,，每秒50次地计算车辆沿行进方向的自主速度V'。
a /,、Y' = ........ (2)
ω y ‘这里为了便于说明，负加速度被描述成加速度α z,实际上，三轴加速度传感器 检测作为加速度α z的负值的加速度α 同样地，负俯仰速率被描述成俯仰速率。实际上，Y轴陀螺传感器检测作为俯仰速率ωγ的负值的俯仰速率ωγ,。于是实际上，自 主速度V'也被计算为自主速度V。下面，说明根据利用上面的速度计算原理计算的自主速度V，和绕Z轴的角速 度，计算当前位置的原理。参见图4，当车辆向左转时，PND 1的Z轴陀螺传感器以例如50Hz的采样频 率，检测绕Z轴的角速度(下面称为偏航速率)ωζ。参见图5，PNDl根据在前一位置PO的自主速度V，和通过把陀螺传感器检测的 偏航速率ωζ乘以采样周期(这种情况下，0.02s)计算的角度θ，计算从前一位置PO到 当前位置Pl的位移。PNDl通过把该位移和前一位置PO相加，计算当前位置Ρ1。1-4.PND的传感器结构参见图6，PND 1包括三轴加速度传感器4，Y轴陀螺传感器5，Z轴陀螺传感 器6和气压传感器7。三轴加速度传感器4分别以电压的形式，检测沿X轴的加速度αχ，沿Y轴的加 速度ay，和沿Z轴的加速度αζ。Y轴陀螺传感器5，Z轴陀螺传感器6和气压传感器7分别以电压的形式检测绕 Y轴的俯仰速率ωy，绕Z轴的偏航速率ωz，和环境压力PR。1-5.PND的电路结构参见图7，PND 1的控制器11 (它是中央处理器(CPU))按照从包括非易失性存 储器的存储器12读取的操作系统，控制PND 1。在PNDl中，控制器11按照从存储器12读取的各种应用程序，进行下面说明的 速度计算和其它处理。为了进行速度计算和其它处理，控制器11包括作为功能块的GPS处理器21，速 度计算器22，角度计算器23，高度计算器24，位置计算器25和导航仪26。PND 1的GPS天线ANT从GPS卫星接收GPS信号，GPS信号被发送给控制器 11的GPS处理器21。GPS处理器21通过根据解调GPS信号而获得的轨道数据，和GPS卫星与车辆之 间的距离数据，精确地测量车辆的当前位置，获得当前位置数据NPD1，并把当前位置数 据NPDl发送给导航仪26。导航仪26根据当前位置数据NPD1，从存储器12读取包括车辆的当前位置的地 区的地图数据，产生包括当前位置的地像，把地像输出给显示器2，从而显示地 像。三轴加速度传感器4以例如50Hz的采样频率，检测加速度α χ，α y和α ζ，并 把代表加速度α ζ的加速度数据AD发送给控制器11的速度计算器22。Y轴陀螺传感器5以例如50Hz的采样频率检测俯仰速率ωγ，并把代表俯仰速率 ωγ的俯仰速率数据PD发送给控制器11的速度计算器22。速度计算器22利用与由三轴加速度传感器4供给的加速度数据AD对应的加速 度αζ，和与由Y轴陀螺传感器5供给的俯仰速率数据PD对应的俯仰速率ωγ，按照等式 (1)每秒50次地计算自主速度V，并把代表自主速度V的速度数据VD发给位置计算器250Z轴陀螺传感器6以例如50Hz的采样频率检测偏航速率ωζ，并把代表偏航速率 ωζ的偏航速率数据YD发给控制器11的角度计算器23。角度计算器23通过把与由Z轴陀螺传感器6供给的偏航速率数据YD对应的偏 航速率ωζ乘以采样周期(这种情况下，0.02s)，计算车辆向右转或向左转的角度Θ，并 把代表角度θ的角度数据DD发给位置计算器25。

位置计算器25根据与由速度计算器22供给的速度数据VD对应的自主速度V， 和与由角度计算器23供给的角度数据DD对应的角度Θ，计算图5中图解说明的从前一 位置PO到当前位置Pl的位移。位置计算器25通过把该位移和前一位置PO相加，计算当前位置Ρ1，并把代表 当前位置Pl的当前位置数据NPD2发给导航仪26。气压传感器7以例如50Hz的采样频率检测环境压力PR，并把代表气压PR的气 压数据PRD发给高度计算器24。高度计算器24根据与由气压传感器7供给的气压数据PRD对应的气压PR，计 算车辆的高度，并把代表车辆的高度的高度数据HD发给导航仪26。导航仪26根据由位置计算器25供给的当前位置数据NPD2，和由高度计算器24 供给的高度数据HD，从存储器12读取包括车辆的当前位置的地区的地图数据，产生包 括当前位置的地像，把地像输出给显示器2，从而显示地像。1-6.自主速度计算处理下面详细说明由速度计算器22进行的自主速度计算处理。在该处理中，速度计 算器22根据与由三轴加速度传感器4供给的加速度数据AD对应的加速度αζ，和与由Y 轴陀螺传感器5供给的俯仰速率数据PD对应的俯仰速率ωγ，计算自主速度V。参见图8，为了进行自主速度计算，速度计算器22包括作为功能块的数据获取 器31，高通滤波器32，低通滤波器33，速度计算部分34，平滑器/噪声滤波器35，和速 度输出部分36。速度计算器22的数据获取器31获得由三轴加速度传感器4供给的加速度数据 AD,和由Y轴陀螺传感器5供给的俯仰速率数据PD，并把加速度数据AD和俯仰速率数 据PD发给高通滤波器32。高通滤波器32从数据获取器31供给的加速度数据AD和俯仰速率数据PD中除 去直流分量，从而产生加速度数据ADl和俯仰速率数据PDl，并把加速度数据ADl和俯 仰速率数据PDl发给低通滤波器33。低通滤波器33对高通滤波器32供给的加速度数据ADl和俯仰速率数据PDl进 行低通滤波(下面说明)，从而产生加速度数据AD2和俯仰速率数据PD2，并把加速度数 据AD2和俯仰速率数据PD2发给速度计算部分34。速度计算部分34利用由低通滤波器33供给的加速度数据AD2和俯仰速率数据 PD2进行速度计算(下面说明)，从而产生速度数据VD1，并把速度数据VDl发给平滑 器/噪声滤波器35。平滑器/噪声滤波器35对由速度计算部分34供给的速度数据VDl进行平滑和噪 声滤波(下面说明)，从而产生速度数据VD，并把速度数据VD发给速度输出部分36。
速度输出部分36把平滑器/噪声滤波器35供给的、代表车辆的自主速度V的速 度数据VD发给位置计算器25。 从而，速度计算器22根据由三轴加速度传感器4供给的加速度数据AD，和由Y 轴陀螺传感器5供给的俯仰速率数据PD，计算车辆的自主速度V。1-7.低通滤波下面详细说明低通滤波器33对高通滤波器32供给的加速度数据ADl和俯仰速 率数据PDl进行的低通滤波。图9图解说明以与气压传感器7获得的气压数据PRD对应的气压PR为基础的高 度H，和以与Y轴陀螺传感器5获得的俯仰速率数据PD对应的俯仰速率ωγ为基础的相 对于水平方向绕Y轴的角度Φ之间的关系。就角度Φ来说，相对于行进方向(X轴) 的向上方向被定义为正的。

参见图9，从当高度H从约第12001数据点(240s)急剧降低时，S卩，当车辆沿 下坡行驶时，角度Φ从约0.5°急剧降低到约-2.5°的事实可看出，在高度H和角度Φ 之间存在相关性。当高度H改变时，角度Φ按照高度H的变化相应变化。从而，PNDl能够利 用Y轴陀螺传感器5，检测沿车辆行驶方向的路面的起伏。图IOA图解说明图9的角度Φ。图IOB图解说明图IOA的从第5001数据点到 第6001数据点的角度Φ。在该时间内，车辆以低于20km/h的低速行驶。从图IOB可 看出，角度Φ每秒振荡1次到2次。从而，当车辆以低于20km/h的低速行驶时，安装在车辆上的PND 1以频率在 l-2Hz范围中的振荡的形式，检测以与Y轴陀螺传感器5获得的俯仰速率数据PD对应的 俯仰速率《y为基础的角度φ。如同图IOA —样，图IlA图解说明图9的角度Φ。图IlB图解说明图IlA的 从第22001数据点到第23001数据点的角度Φ。在该时间内，车辆以高于60km/h的高 速行驶。从图IlB可看出，当车辆以高于60km/h的高速行驶时，PNDl也以频率在 l-2Hz范围中的振荡的形式，检测以与Y轴陀螺传感器5获得的俯仰速率数据PD对应的 俯仰速率《y为基础的角度φ。此外，如图12中图解所示，当车辆以低于10km/h的超低速行驶时，PND 1也 以频率在l-2Hz范围中的振荡的形式，检测以与Y轴陀螺传感器5获得的俯仰速率数据 PD对应的俯仰速率ωγ为基础的角度φ。于是，通过利用Y轴陀螺传感器5，PND 1以频率在1-2Ηζ范围中的振荡的形 式，检测俯仰速率ωγ，而不管车辆的速度。PNDl由借助吸盘3Α附着在车辆的仪表板上的支架3支承。参见图13，支架3 包括置于吸盘3Α上的本体3Β，和PND支持器3D。在位于预定高度的支承点3C，PND 支持器3D的一端由本体3Β支承，在PND支持器3D的另一端，PND 1由PND支持器 3D支承。于是，当车辆因路面的起伏而振动时，PNDl以加速度α。和角速度ω。在PND 支持器3D的支承点3C周围上下振动。
于是实际上，三轴加速度传感器4检测加速度(下面称为总加速度)αez，它是由 因路面的起伏而引起的车辆振动产生的沿着Z轴的加速度α z(图1)，和由PNDl在PND 支持器3D的支承点3C周围的振动产生的加速度α c的总和。Y轴陀螺传感器5检测角速度(下面称为总角速度)ω。γ，它是由因路面的起伏而 引起的车辆振动产生的绕Y轴的俯仰速率ωγ(图1)，和由PNDl在PND支持器3D的支 承点3C周围的振动产生的角速度ω。的总和。于是，低通滤波器33通过数据获取器31和高通滤波器32，获得代表总加速度 α。ζ的加速度数据AD1，和代表总角速度ω ”的俯仰速率数据PDl。图14图解说明分别与由高通滤波器32高通滤波的加速度数据ADl和俯仰速率 数据PDl对应的总加速度α cz和总角速度ω。γ。图15A-15F是图解说明对于每4096个 数据点，进行了傅里叶变换的图14的总角速度ω。γ的示图。特别地，图15Α是进行了傅里叶变换的图14的从第1数据点到第4096数据点的 总角速度ω。γ的示图。同样地，图15Β、15C和15D分别是均进行了傅里叶变换的图14 的从第4097数据点到第8192数据点，从第8193数据点到第12288数据点，和从第12289 数据点到第16384数据点的总角速度ω。γ的示图。图15Ε、15F、15G和15Η分别是均进行了傅里叶变换的图14的从第16385数据 点到第20480数据点，从第20481数据点到第24576数据点，从第24577数据点到第28672 数据点，和从第28673数据点到第32768数据点的总角速度《”的示图。从图15C到15Η可清楚看出，1-2Ηζ范围中的频率分量和约15Hz的频率分量具
有较大的值。S卩，PND 1的Y轴陀螺传感器5检测总角速度ω。γ，总角速度ω。γ是由于上面提 及的路面的起伏，以在1-2Ηζ范围中的频率振荡的俯仰速率ωγ，和由于支承PND 1的支 架3，以约15Hz的频率振荡的角速度ω。的总和。图16Α-16Η是图解说明对于每4096个数据点，进行了傅里叶变换的图14的总 加速度α。ζ&示图。特别地，图16Α是进行了傅里叶变换的图14的从第1数据点到第4096数据点的 总加速度α cz的示图。类似地，图16B、16C和16D分别是均进行了傅里叶变换的图14 的从第4097数据点到第8192数据点，从第8193数据点到第12288数据点，和从第12289 数据点到第16384数据点的总加速度α cz的示图。图16E、16F、16G和16H分别是均进行了傅里叶变换的图14的从第16385数据 点到第20480数据点，从第20481数据点到第24576数据点，从第24577数据点到第28672 数据点，和从第28673数据点到第32768数据点的总加速度aez的示图。考虑到总角速度ω。γ (图15C-15H)具有在l_2Hz范围中的频率分量和约15Hz的 频率分量的事实，估计总加速度α⑵也具有在l-2Hz范围中的频率分量和约15Hz的频率 分量。S卩，PDN 1的三轴加速度传感器4检测总加速度α。z，总加速度α。z是由于上面 提及的路面的起伏，以在l-2Hz范围中的频率振荡的加速度αζ，和由于支承PNDl的支 架3，以约15Hz的频率振荡的加速度α c的总和。于是，低通滤波器33对由高通滤波器32供给的加速度数据ADl和俯仰速率数据PDl进行低通滤波，以便消除约15Hz的频率分量，S卩，由于支承PDNl的支架3而产 生的加速度α。和角速度ω。。图17Α是用对数纵轴绘制的与图16Η相同的数据的示图。图17Β、17C和17D 是分别对其进行了两次、四次和六次截止频率2Hz的无限脉冲响应(IIR)滤波，并且对其 进行了傅里叶变换的从第28673数据 点到第32768数据点的总加速度α cz的示图。图18A是用对数纵轴绘制的与图15H相同的数据的示图。图18B、18C和18D 是分别对其进行了两次、四次和六次截止频率2Hz的无限脉冲响应(IIR)滤波，并且对其 进行了傅里叶变换的从第28673数据点到第32768数据点的总角速度ω。γ的示图。从图17B-17D和图18B-18D可看出，通过对加速度数据ADl和俯仰速率数据 PDl进行四次以上截止频率2Hz的IIR滤波，PND 1能够从由高通滤波器32提供的加速 度数据ADl和俯仰速率数据PDl中除去约15Hz的频率分量。于是，按照实施例的低通滤波器33对由高通滤波器32供给的加速度数据ADl 和俯仰速率数据PDl进行四次截止频率2Hz的IIR滤波，从而产生加速度数据AD2和俯 仰速率数据PD2，并把加速度数据AD2和俯仰速率数据PD2发给速度计算部分34。从而，低通滤波器33从总加速度Ciez中除去由于PND支持器3D在支架3的支承 点3C周围的振动而产生的加速度α。，从而只提取由于路面的起伏而产生的加速度αζ。此外，低通滤波器33从总角速度ω。γ中除去由于PND支持器3D在支架3的支 承点3C周围的振动而产生的角速度ω。，从而只提取由于路面的起伏而产生的俯仰速率
ω 0 y°1-8.自主速度计算下面详细说明由速度计算部分34进行的自主速度计算。速度计算部分34根据 由低通滤波器33供给的加速度数据AD2和俯仰速率数据PD2，计算自主速度V。图19、20A和20B分别图解说明与当车辆以低于20km/h的低速，以等于或高于 20km/h并且低于60km/h的中速，和以等于或高于60km/h的高速行驶时产生的加速度数 据AD2对应的加速度α ζ。对于每个速度范围，图解说明其中PND 1被置于车辆前部的 仪表板上的情况，和其中PND 1被置于车辆后部的后窗附近的情况。在图19、20Α和20Β中，由置于车辆前部中的PND 1检测的加速度α ζ被称为 前加速度，由置于车辆后部中的PND 1检测的加速度α ζ被称为后加速度。从图19、20Α和20Β可看出，与车辆的速度无关，后加速度的相位相对于前加 速度的相位被延迟。该相位延迟近似等于轴距除以车辆的速度，轴距是车辆的前轮轴和 后轮轴之间的距离。图21A-21C分别图解说明表示当PND 1被置于车辆的仪表板上(在离前轮轴的 距离为30%轴距的位置)、中央和在后轮轴上方的位置时，对应于加速度数据AD2的加 速度α ζ和对应于俯仰速率数据PD2的俯仰速率ωγ之间的关系的模拟结果的例子。图 21D-21F图解说明根据从图21A-21C中图解说明的模拟结果获得的加速度α ζ和俯仰速率 ωγ,利用等式⑴计算的自主速度V。在该模拟中，假定轴距2.5m的车辆以5m/s的速度，行驶在具有0.1m的振幅和 20m的波长的正弦起伏的路面上。从图21A-21C可看出，当朝着车辆的后部移动PND 1的位置时，加速度α z的相位被延迟。相反，与PNDl在车辆上的位置无关，俯仰速率ωγ的相位不被延迟。于是，如图21Β中所示，当PNDl被置于车辆的中央时，加速度αζ和俯仰速率 ωγ之间的相差可以忽略不计。从而，如图21Ε中所示，利用等式(1)计算的自主速度V 基本上是恒定的。不过，如图21Α和21C中所示，当从车辆的中央向前或向后移动PND 1的位置 时，加速度α ζ和俯仰速率ωγ之间的相差增大。于是，如图21D和21F中所示，由于加 速度αζ和俯仰速率ωγ之间的相差，与当PND 1被置于车辆中央时计算的自主速度V(图 21Ε)相比，利用等式(1)计算的自主速度V具有较大的误差。特别地，当车辆的自主速度V低于20km/h时，加速度α ζ和俯仰速率ωγ之间 的相差较大，以致自主速度V的计算误差增大。

于是，参见图22，速度计算部分34从以对应于前一位置PO (图3)的数据点Pm 为中心的25或75个数据点的范围中，提取与由低通滤波器33供给的加速度数据AD2对 应的加速度α ζ的最大值和最小值。该最大值和最小值将被分别称为最大加速度αζ, max 和最小加速度α z, mm。此外，速度计算部分34从以数据点Pm为中心的25或75个数据点的范围中，提 取与由低通滤波器33供给的俯仰速率数据PD2对应的俯仰速率ωγ的最大值和最小值。 该最大值和最小值将被分别称为最大俯仰速率max和最小俯仰速率ωγ, ■。BP,速度计算部分34从比在加速度Ciz和俯仰速率ωγ之间产生的最大可能相差 更大的范围中，提取最大加速度max和最小加速度αζ, ■，及最大俯仰速率ωγ, _和 最小俯仰速率mn。速度计算部分34利用从加速度数据AD2提取的最大加速度α z, max和最小加速 度αζ, _，及从俯仰速率数据PD2提取的最大俯仰速率ωγ, max和最小俯仰速率ωγ, _， 按照改写自等式(1)的下述等式(3)，计算在前一位置PO (图3)沿行进方向的自主速度 V，从而产生速度数据VD1，并把速度数据VDl发给平滑器/噪声滤波器35。
Ci ζ, max 一 CL z, m i ηf \V 二 ........ ^ d J
CO y, max — (O γ, m i η从而，即使当加速度αζ和俯仰速率《,之间存在相差，通过利用等式(3)，速 度计算部分34也能够计算从中消除了相位延迟的影响的自主速度V。参见图23，当在车辆加速的时候，计算在前一位置PO沿行进方向的自主速度 V时，如果在第二前一位置(未示出)的自主速度Vlri (下面称为在前速度)在Okm/ h-35km/h的范围中，那么速度计算部分34使用25个数据点的范围，如果在前速度Vlri 高于35km/h，那么速度计算部分34使用75个数据点的范围。当在车辆减速的时候，计算在前一位置PO沿行进方向的自主速度V时，如果在 前速度Vlri等于或大于25km/h，那么速度计算部分34使用75个数据点的范围，如果在 前速度Vlri低于25km/h，那么速度计算部分34使用25个数据点的范围。从而，当提取最大加速度ciz, max和最小加速度az, mm，及最大俯仰速率ωγ, max 和最小俯仰速率mn时，速度计算部分34按照自主速度V在25个数据点和75个数据 点之间切换数据范围。例如，当车辆的自主速度V等于或小于25km/h时，加速度α z和俯仰速率ωγ响应路面的轻微变化而急剧变化。于是，速度计算部分34使用较窄的数据范围，以便应 付急剧变化。当车辆的自主速度V等于或大于35km/h时，车辆的悬架的影响较大，加速度 α z和俯仰速率ωγ变化缓慢。于是，速度计算部分34设定较宽的数据范围，以便应付 缓慢变化。从而，速度计算部分34按照车辆的自主速度V改变从中提取最大加速度α z, max 和最小加速度■，及最大俯仰速率ωγ, max和最小俯仰速率ωγ, mm的数据范围，以致 能够考虑到按照自主速度V变化的路面和车辆的状况，从而能够更精确地计算自主速度 V。此外，当计算最大加速度αζ, max和最小加速度az, mm，及最大俯仰速率ωγ, max 和最小俯仰速率ωγ, mm时，在车辆加速时的情况和车辆减速时的情况之间，速度计算部 分34滞后地改变数据范围。从而，与其中速度计算部分34通过无滞后地改变数据范围计算自主速度V的情 况相比，数据范围在切换速度周围的变化频率被降低。结果，速度计算部分34能够减小 由于数据范围的频繁切换而产生的自主速度V的计算误差，从而能够更精确地计算自主 速度V。1-9.平滑和噪声滤波

下面，详细说明由平滑器/噪声滤波器35对速度计算部分34计算的速度数据 VDl进行的平滑和噪声滤波。平滑器/噪声滤波器35对速度计算部分34供给的速度数据VDl进行低通滤波， 所述低通滤波是截止频率可变的一阶nR。具体地说，当计算在前一位置PO沿行进方向的自主速度V时，平滑器/噪声滤 波器35根据在前速度Vlri确定截止频率。当车辆的速度等于或高于例如60km/h时，PND 1的速度计算部分34计算的自 主速度V包括大量的噪声，从而，自主速度V显著偏离。于是，当在前速度Vlri等于或 高于60km/h时，平滑器/噪声滤波器35使用具有低截止频率的低通滤波器。相反，当在前速度Vlri低于60km/h时，平滑器/噪声滤波器35使用具有高截 止频率的低通滤波器。当速度计算部分34计算的自主速度V低于例如10km/h时，作为等式(1)或(3) 的分母的俯仰速率ωγ较小，以致利用等式(1)或(3)计算的自主速度V变得明显高于真 实值。于是，平滑器/噪声滤波器35从低通滤波器33获得已被低通滤波的加速度数 据AD2和俯仰速率数据PD2。如果对应于俯仰速率数据PD2的俯仰速率ωγ小于预定阈 值，那么平滑器/噪声滤波器35确定自主速度V过高，并把在低通滤波之后的自主速度 V的值设为O。如果路面起伏的弧Bl大于车辆的轴距W，如图24Α中所示，那么通过利用上面 提及的基本原理，PND 1能够精确地计算自主速度V。不过，如果路面起伏的弧Β2小于车辆的轴距W，如图24Β中所示，那么当车辆 的前轮在起伏的路面上滚动时，产生沿车辆的垂直方向的加速度α b，和绕以车辆的后轮为中心的Y轴的角速度《b。此时，PND 1的三轴加速度传感器4和Y轴陀螺传感器5检测加速度α b和角速 度(图24B)，而不是检测由因路面的起伏而引起的频率在l-2Hz范围中的振动产生的 加速度α ζ和俯仰速率ωγ(图24Α)。加速度Cib大于当路面起伏的弧Bl大于车辆的轴距W时产生的加速度αζ。角 速度《b大于当路面起伏的弧Bl大于车辆的轴距W时产生的俯仰速率ωγ。根据当路面起伏的弧Β2小于车辆的轴距W时产生的加速度α b和角速度cob， 利用等式(1)或(3)计算速度Vb (下面也称为小弧速度)。由于与角速度(Ob相比，加速度Cib变化更大，因此速度Vb显著高于根据当路面 起伏的弧Bl大于车辆的轴距W时产生的加速度％和角速度ωγ利用等式(1)或(3)计 算的自主速度V。

于是，当路面起伏的弧B2小于车辆的轴距W时，PND 1的速度计算器22利用 加速度ab和角速度cob，计算小弧速度Vb，这导致把自主速度V计算成过高的值。平滑器/噪声滤波器35从低通滤波器33获得已被低通滤波的加速度数据AD2 和俯仰速率数据PD2，并确定对应于加速度数据AD2的加速度α 2和对应于俯仰速率数据 PD2的俯仰速率ωγ是否高于预定阈值。如果对应于加速度数据AD2的加速度α ζ，和对应于俯仰速率数据PD2的俯仰速 率《,高于预定阈值，那么平滑器/噪声滤波器35确定自主速度V过高，并使用在前速 度Vlri而不是已被低通滤波的自主速度V。即，当车辆的速度不是很低时，如果自主速 度V过高，那么平滑器/噪声滤波器35使用在前速度Vlri，因为在这种情况下，自主速 度V很可能不精确。从而，如果已被低通滤波的自主速度V过高，那么当车辆的速度很低时，平滑 器/噪声滤波器35把自主速度V设为0，当车辆的速度不是很低时，平滑器/噪声滤波 器35把自主速度V设为在前速度Vlri，从而能够更精确地计算自主速度V。1-10.利用自主速度计算的位置计算的处理参见图25的流程图，说明由PND 1的控制器11进行的利用上面提及的自主速度 计算的位置计算的处理。控制器11从例程RTl的开始步骤开始该处理。在步骤SP1，速度计算器22的 数据获取器31获得由三轴加速度传感器4检测的加速度数据AD，和由Y轴陀螺传感器 5检测的俯仰速率数据PD，控制器11进入步骤SP2。在步骤SP2，控制器11的速度计算器22的高通滤波器32对加速度数据AD和 俯仰速率数据PD进行高通滤波，控制器11进入步骤SP3。在步骤SP3，控制器11的速度计算器22的低通滤波器33对已被高通滤波的加 速度数据ADl和俯仰速率数据PDl进行低通滤波，所述低通滤波例如是截止频率为IHz 的四阶IIR滤波，控制器11进入步骤SP4。在步骤SP4，控制器11的速度计算器22的速度计算部分34根据已被低通滤波 的对应于加速度数据AD2的加速度α ζ，和对应于俯仰速率数据PD2的俯仰速率ω y，禾Ij 用等式⑶计算自主速度V，控制器进入步骤SP5。在步骤SP5，控制器11对代表在步骤SP4中计算的自主速度V的速度数据VD进行平滑和噪声滤波。具体地说，控制器11对代表在步骤SP4中计算的自主速度V的速度数据VDl进 行截止频率可变的低通滤波。如果控制器11确定已被低通滤波的自主速度V过高，那么当车辆的速度低于例 如10km/h时，控制器11把自主速度V设为0，当车辆的速度等于或高于10km/h时，控 制器11把自主速度V设为在前速度Vlri，控制器11进入步骤SP6。在步骤SP6，控制器11的角度计算器23获得由Z轴陀螺传感器6检测的偏航速 率数据YD，控制器11进入步骤SP7。在步骤SP7，控制器11的角度计算器23通过把对应于偏航速率数据YD的偏航 速率ωζ乘以采样周期0.02s，计算代表角度θ的角度数据DD，控制器11进入步骤SP8。在步骤SP8，控制器11根据已在步骤SP5中对其进行平滑和噪声滤波的速度数 据VD，和在步骤SP7中计算的角度数据DD，计算当前位置数据NPD2，控制器11进入 步骤SP9。在步骤SP9，控制器11根据由位置计算器25供给的当前位置数据NPD2，从存 储器12读取包括车辆的当前位置的地图数据，产生包括当前位置的地像，并把地图 图像输出给显示器2，控制器11进入步骤SP10，在步骤SP10，结束该处理。

1-11.控制当前位置标记的显示的现有处理在说明由按照本发明的PND 1进行的控制当前位置标记的显示的处理之前，将 说明现有PND按照通过利用普通加速度传感器和普通陀螺传感器(或者普通气压传感器 等)的输出自主计算的自主当前位置数据进行的控制当前位置标记的显示的处理。如图26Α中所示，当现有PND位于在隧道TN之前的能够高度灵敏地接收GPS 信号的区域(下面称为GPS测量区ARl)中时，现有PND测量GPS当前位置数据，并按 照GPS当前位置数据在地像上显示当前位置标记ΡΜ。随后，当车辆进入隧道TN时，所述隧道TN是难以高度灵敏地接收GPS信号的 区域(下面称为非GPS测量区AR2)，现有PND根据切换自GPS当前位置数据的自主当 前位置数据，显示当前位置标记ΡΜ。现有PND的自主当前位置数据存在较大的计算误差，按照在非GPS测量区AR2 中的自主当前位置数据显示的当前位置标记PM变得与真实的当前位置分离。结果，就现有PND来说，刚好在车辆驶出隧道TN之前的当前位置标记PM和刚 好在车辆驶出隧道TN并移动到GPS测量区AR3(图26Α中用“？”表示)之后的当前 位置标记PM不一定指示真实的当前位置。在这种情况下，如图26B中所示，如果现有PND继续按照在车辆驶入隧道TN 并移动到非GPS测量区AR2之后的自主当前位置数据，继续显示位置标记PM，那么当 前位置标记PM超越真实的当前位置。于是，当当前位置标记PM按照自主当前位置数据到达在隧道TN的出口附近位 置时，当前PND把当前位置标记PM固定在该位置，以致当前位置标记PM不经过隧道 TN的出口。此时，就现有PND来说，被固定在隧道TN的出口附近的位置的当前位置标记 PM与车辆正经过的真实当前位置分离，以致当前位置标记PM不指示真实的当前位置。
1-12.按照实施例的当前位置标记的控制显示按照本发明的实施例的PND 1通过使用当前位置数据NPD2，控制当前位置标记 的显示，所述当前位置数据NPD2是利用代表由上面提及的计算方法计算的自主速度V的 速度数据VD，和角度数据DD计算的，比现有PND使用的当前位置数据更精确。如上所述，PND 1的控制器11通过使用经解调GPS信号而获得的轨道数据，和 根据GPS卫星与车辆之间的距离数据测量的当前位置数据NPD1，能够在地像上显示 当前位置标记。例如，当车辆位于不可接收GPS信号的通信环境，比如隧道或地下车库中时， PND 1的控制器11通过使用根据上面提及的自主速度V计算的当前位置数据NPD2，在 地像上显示当前位置标记。从而，当车辆从GPS测量区移动到非GPS测量区时，PND 1的控制器11把用 于显示车辆的当前位置标记的当前位置数据从当前位置数据NPDl切换成当前位置数据 NPD2。相反，当车辆从非GPS测量区移动到GPS测量区时，PND 1的控制器11把用 于显示车辆的当前位置标记的当前位置数据从当前位置数据NPD2切换成当前位置数据 NPDl0参见图27A，当车辆位于在隧道Tm之前的GPS测量区ARlO中时，PND 1的 控制器11按照当前位置数据NPD1，在地像上显示当前位置标记PM。随后，车辆进入隧道TN1，从GPS测量区ARlO移动到非GPS测量区AR11。 按照自主获得的当前位置数据NPD2，显示当前位置标记PM，并且当前位置标记PM到 达在隧道Tm的出口附近的位置。如果此时PND 1的控制器11把当前位置标记PM固 定在该位置，那么出现下述问题。如果车辆驶出隧道TN1，并且在进入下一个隧道TN2之前在短于例如IOOm的非 隧道区中行驶，那么由于车辆在非隧道区中仅仅行驶较短的时间，因此PNDl的控制器 11难以接收GPS信号。S卩，对PNDl来说，包括隧道TN1、非隧道区和隧道TN2的区域实际上是非 GPS测量区AR11，在隧道TN2的出口之外的区域是GPS测量区AR12。当车辆已通过隧道TNl时，PND 1的控制器11应通过切换到根据GPS信号测 量的当前位置数据NPD1，显示当前位置标记PM。但是，由于当前位置标记PM被固定 在隧道TNl的出口附近的位置，因此当前位置标记PM变得与真实的当前位置(用虚线表 示)相隔较大的距离。如图27B中所示，当车辆进入隧道TN1，从而从GPS测量区ARlO进入非GPS 测量区ARll中时，PNDl的控制器11显示当前位置标记PM，同时按照自主获得的当前 位置数据NPD2，使当前位置标记TM在隧道Tm中前进。如果隧道TNl的出口和下一个隧道TN2的入口之间的道路是长度等于或短于 IOOm的其中难以接收GPS信号的非隧道区，那么PNDl的控制器11按照下述方式进行 显示控制。在包括隧道TNl和TN2的非GPS测量区ARll中，PND 1的控制器11不把当前
位置标记PM固定在隧道TNl的出口附近的位置，在按照自主获得的当前位置数据NPD2使当前位置标记PM前进的同时，显示当前位置标记PM。随后，当车辆已通过包括隧道Tm和TN2的非GPS测量区ARl 1，移动到GPS 测量区AR12时，PND 1的控制器11把用于显示当前位置标记PM的当前位置数据从自 主获得的当前位置数据NPD2切换到根据GPS信号测量的当前位置数据NPD1。这种情况下，通过使用利用上面提及的自主速度V自主计算的高精度的当前位 置数据NPD2，PND 1的控制器11不断在非GPS测量区ARll中显示当前位置标记PM。 于是，即使当车辆在隧道Tm和TN2中时，PNDl也能够向用户指示与现有PND相比， 误差极小的当前位置标记PM。1-13.控制当前位置标记的显示的处理参见图28，PNDl的控制器11从例程RT2的开始步骤起，开始显示当前位置标 记的处理。在步骤SP11，控制器11根据当前路段的属性信息，确定车辆是否在GPS测 量区ARlO中，从而是否可利用GPS信号测量当前位置。术语“路段”指的是用预定节 点分割的道路的单位区域。如果确定结果为是，那么控制器11进入能够按照根据GPS信号测量的当前位 置数据NPDl显示当前位置标记PM的GPS行驶模式(户外)，然后控制器11进入步骤 SP13。在步骤SP13，PNDl的控制器11显示当前位置标记PM，同时按照根据在GPS
测量区ARlO中的GPS信号测量的当前位置数据NPD1，使当前位置标记PM前进，然后 控制器11控制步骤SPll。如果步骤SPll中的确定结果为否，这意味难以利用GPS信号测量当前位置， 艮口，车辆在隧道TNl中，从而行驶在非GPS测量区ARll中，PND 1的控制器11进入步 骤 SP14。在步骤SP14，PND 1的控制器11进入能够按照自主获得的当前位置数据 NPD2,显示当前位置标记PM的自主行驶模式(隧道)，因为车辆进入了包括隧道TNl 和TN2的非GPS测量区ARl 1，然而控制器进入步骤SP15。在步骤SP15，PND 1的控制器11按照利用自主速度V精确计算的当前位置数据 NPD2,在地图上显示当前位置标记PM，然后控制器11进入步骤SP16。在步骤SP16，PND 1的控制器11在地图上显示当前位置标记PM，同时按照定 期计算的当前位置数据NPD2，使当前位置标记PM在非GPS测量区ARll中前进，然后 控制器进入步骤SP17。在步骤SP17，PND 1的控制器11读取道路的紧跟在车辆正在其上行驶的当前路 段之后的下一路段的属性信息，并确定道路的下一路段的属性是否是隧道。如果确定结果为是，这意味道路的下一路段仍旧是隧道TN1，PNDl的控制器 11进入步骤SP18。在步骤SP18，PND 1的控制器11在地图上显示当前位置标记PM，同时按照当 前位置数据NPD2使当前位置标记前进，因为前面的道路仍旧是隧道TN1，然后控制器 11返回步骤SPll。如果步骤SP17中的确定结果为否，这意味前面的道路不是隧道TNl，PNDlW 控制器11进入步骤SP19。
在步骤SP19，PND 1的控制器11确定下一个隧道TN2是否在从隧道Tm起的 IOOm之内。如果确定结果为否，这意味下一个隧道TN2在IOOm之外，那么PND 1的控制 器11进入步骤SP20。在步骤SP20，PNDl的控制器11显示当前位置标记PM，同时按照当前位置数 据NPD2使当前位置标记PM前进。当当前位置标记PM到达在隧道TNl的出口附近 的位置时，PND 1的控制器11把当前位置标记PM固定在该位置，然后控制器返回步骤
SPllo这种情况下，在隧道Tm和TN2之间长度大于IOOm的非隧道区中，PND 1的 控制器11能够恰当地接收GPS信号。于是，非隧道区是GPS测量区，PNDl的控制器 11能够显示当前位置标记PM，同时按照当前位置数据NPDl使当前位置标记PM前进。当当前位置标记PM到达了在隧道TNl的出口附近的位置时，PND 1的控制 器11把当前位置标记PM固定在该位置，并显示当前位置标记PM。由于当前位置标记 PM是按照具有高精度的当前位置数据NPD2显示的，因此能够显示相对于真实的当前位 置，仅仅具有可忽略的误差的当前位置。在隧道Tm和隧道TN2之间的非隧道区(它是其中能够接收GPS信号的GPS测 量区)中，PNDl的控制器11能够按照根据GPS信号测量的当前位置数据NPD1，显示 当前位置标记PM，从而能够显示相对于真实的当前位置误差较小的当前位置标记PM。 从而，当车辆在隧道Tm中时，PND 1的控制器11能够按照自主获得的精确的 当前位置数据NPD2，显示误差较小的当前位置标记PM。当车辆穿过隧道TNl到达非隧 道区(GPS测量区)时，PND 1的控制器11能够按照根据GPS信号获得的当前位置数据 NPD1,显示误差较小的当前位置标记PM。如果步骤S19中的确定结果为是，这意味隧道TN2在从TNl起的IOOm之内， PND 1的控制器11进入步骤SP18。在步骤SP18，PND 1的控制器11确定车辆在包括隧道Tm和TN2，以及它们 之间的非隧道区的非GPS测量区ARll中，因为隧道Tm和隧道TN2之间的非隧道区短 于100m，从而难以恰当地接收GPS信号。对PND 1的控制器11来说，非GPS测量区ARll包括隧道TNl和TN2，以及
它们之间的非隧道区，隧道TN2之外的道路是GPS测量区AR12。于是，在非GPS测量 区ARll中，PNDl的控制器11继续显示当前位置标记PM，同时按照自主获得的当前位 置数据NPD2使当前位置标记前进，而不把当前位置标记PM固定在隧道TNl的出口附近 的位置，然后控制器返回步骤SP11。在步骤SP11，PND 1的控制器11重复步骤SPll之后的处理。从而，即使当车 辆行驶在诸如GPS测量区AR10、非GPS测量区ARll和GPS测量区AR12之类的通信 环境中时，PNDl的控制器11也能够显示相对于真实的当前位置，仅仅具有可忽略的误 差的当前位置标记PM。1-14.操作和效果在具有上述结构的PND 1中，三轴加速度传感器4检测因路面的起伏而产生的 沿垂直于车辆行驶方向的Z轴的加速度αζ，Y轴陀螺传感器5检测因路面的起伏而产生的绕垂直于车辆行驶方向的Y轴的俯仰速率ωγ。PND 1根据三轴加速度传 感器4检测的加速度α ζ，和Y轴陀螺传感器5检测的 俯仰速率ωγ，利用等式(1)或(3)计算自主速度V。从而，即使当PND 1难以接收GPS信号时，具有包括三轴加速度传感器4和Y 轴陀螺传感器5的简单结构的PND 1也能够精确地计算车辆的自主速度V，从而能够在所 有道路状况下，根据自主速度V和绕Z轴的偏航速率ωζ，精确地计算表示车辆的当前位 置的当前位置数据NPD2。此外，当车辆进入隧道TNl (图27Β)，从而从GPS测量区ARlO移动到非GPS测 量区ARll时，PNDl显示当前位置标记ΡΜ，同时按照自主获得的当前位置数据NPD2， 使当前位置标记PM在隧道TNl中前进。当隧道Tm和下一个隧道ΤΝ2之间的区域是短于IOOm的其中难以接收GPS信 号的非隧道区时，PND 1的控制器11按照下述方式进行显示控制。S卩，PND 1的控制器11不把当前位置标记PM固定在非GPS测量区ARll中的 隧道TNl的出口附近的位置。PND 1的控制器11改为在按照自主获得的当前位置数据 NPD2使当前位置标记PM前进的时候，显示当前位置标记PM。随后，当车辆穿过非GPS测量区ARll并移动到GPS测量区AR12时，PNDlW
控制器11把用于显示当前位置标记PM的当前位置数据从自主获得的当前位置数据NPD2 切换成根据GPS信号测量的当前位置数据NPD1。从而，PND 1的控制器11通过使用利用上面提及的自主速度V自主计算的精度 高的当前位置数据NPD2，在非GPS测量区ARll中继续显示当前位置标记，以致即使当 车辆在隧道Tm和ΤΝ2中时，PND 1也能够向用户指示与现有PND相比误差极小的当 前位置标记PM。当隧道TNl和隧道ΤΝ2之间的距离小于100m，从而当车辆高速行驶时，难以接 收GPS信号时，PND 1的控制器11不把当前位置数据从自主获得的当前位置数据NPD2 切换到根据GPS信号获得的当前位置数据NPD1，从而继续按照当前位置数据NPD2显示 当前位置数据PM。从而，当车辆在包括隧道TN1、非隧道区和隧道TN2的非GPS测量区ARll中 时，PNDl的控制器11能够按照自主获得的当前位置数据NPD2，继续精确地显示当前 位置数据PM，从而PND 1能够比现有PND更精确地显示车辆的当前位置。借助上述结构，在其中不可接收GPS信号的通信环境，比如隧道Tm和TN2 中，或者在当车辆高速行驶时，难以接收GPS信号的环境，比如在隧道TNl和TN2之间 并且短于IOOm的区域中，PND 1能够用当前位置标记PM精确地显示车辆的当前位置。2.其它实施例在上面的实施例中，根据从与加速度数据AD2对应的加速度Ciz中提取的最大加 速度az, max和最小加速度mn，以及从与角速度数据DD2对应的俯仰速率ωγ中提取 的最大角速度ωγ, _和最小角速度ωγ, mm，利用等式(3)计算自主速度V。不过，本发明并不局限于此。速度计算部分34可关于例如在对应于前一位置 PO的数据点Pm周围的25个数据点或75个数据点的范围，计算分别对应于由低通滤波器 33供给的加速度数据AD2和俯仰速率数据PD2的加速度α ζ和俯仰速率ωγ的方差。随后，速度计算部分34可通过把加速度α z的方差除以俯仰速率方差，计算自主速度 V。作为替换方式，速度计算部分34可关于例如在对应于前一位置PO的数据点Pm 周围的25个数据点或75个数据点的范围，计算分别对应于由低通滤波器33供给的加速 度数据AD2和俯仰速率数据PD2的加速度α ζ和俯仰速率ωγ的偏差。随后，速度计算 部分34可通过把加速度α ζ的偏差除以俯仰速率ωγ的偏差，计算自主速度V。在上面的实施例中，三轴加速度传感器4，Y轴陀螺传感器5和Z轴陀螺传感器 6分别以50Hz的采样频率，测量加速度α x，ay, a z,俯仰速率ω y和偏航速率ω z。不 过，本发明并不局限于此。例如，三轴加速度传感器4，Y轴陀螺传感器5和Z轴陀螺 传感器6可分别以IOHz而不是50Hz的采样频率，测量加速度a x，a y, a z,俯仰速率 ω y和偏航速率ωζ。在上面的实施例中，利用以50Hz的采样频率检测的加速度a z和俯仰速率ωγ， 计算自主速度Y。不过，本发明并不局限于此。PNDl的速度计算器22可计算每25个 数据点的以50Hz的采样频率检测的加速度a z和俯仰速率ωγ的平均值，并根据加速度 a ζ和俯仰速率ωγ的平均值，计算自主速度V。这种情况下，PND 1的速度计算器22计算每25个数据点的以50Hz的采样频率 检测的加速度a z和俯仰速率ωγ的平均值，从而每秒两次地计算自主速度V。从而，能 够降低PND 1的控制器11的归因于自主速度计算的处理负载。在上面的实施例中，高通滤波器32和低通滤波器33对由三轴加速度传感器4和 Y轴陀螺传感器5检测的加速度数据AD和俯仰速率数据PD进行高通滤波和低通滤波。 不过，本发明并不局限于此。除了高通滤波和低通滤波之外，PNDl可对加速度数据AD 和俯仰速率数据PD进 行移动平均滤波。PND 1可对加速度数据AD和俯仰速率数据PD 进行作为高通滤波、低通滤波和移动平均滤波的恰当组合的滤波。在上面说明的实施例中，当利用加速度a z和俯仰速率ωγ计算在前一位置PO的 自主速度V时，如果确定在前一位置PO的自主速度V过高，那么在前一位置PO的自主 速度V被设定为在前速度vn_lt)不过，本发明并不局限于此。当确定在前一位置PO的 自主速度过高时，PND 1的速度计算器22可把自主速度V设定为等于在前一位置PO的 在前速度Vlri加上将因车辆的加速度而被增大的速度的值。当在前一位置PO的自主速度V比在前速度Vlri小预定阈值时，PND 1的速度计 算器22可把在前一位置PO的自主速度V设定为等于在前速度Vlri减去将因车辆的减速 而降低的速度的值。在上面说明的实施例中，利用等式(3)，根据加速度Ciz和俯仰速率ωy，计算自
主速度V。不过，本发明并不局限于此。PND 1的控制器11可以比较利用等式(3)，根据 加速度a z和俯仰速率ωγ计算的自主速度V，和根据GPS信号计算的GPS速度Vg。当自主速度相对于GPS速度Vg存在误差时，PND 1的控制器11可计算通过使 用线性函数或二次以上的多项式函数校正自主速度V以使误差降至最小的校正因子，并 把校正因子保存在存储器12中。于是，PND 1的速度计算器22可利用等式(3)，根据分别由三轴加速度传感器4和Y轴陀螺传感器5检测的加速度α z和俯仰速率ωγ，计算自主速度V，从存储器12读 取校正因子，并利用校正因子和线性函数或二次以上的多项式函数校正自主速度V。这种情况下，通过预先学习根据基于GPS信号计算的GPS速度Vg校正自主速度 V的校正因子，PNDl能够更精确地计算自主速度V。当计算用于相对于GPS速度Vg校正自主速度V的校正因子时，PND 1的控制器 11可把自主速度V的范围分成多个速度区，比如超低速区，低速区，中速区和高速区， 并计算每个速度区的校正因子。当计算用于相对于GPS速度Vg校正自主速度V的校正因子时，PND 1的控制器 11可以只有当车辆以等于或高于预定值，比如60km/h的高速行驶时，才计算校正因子。在上面的实施例中，PNDl在被供给电力的时候进行导航。不过，本发明并不 局限于此。当电源按钮(未示出)被按下，从而PNDl被断电时，PNDl可把当按下电 源按钮时的当前位置、高度等保存在存储器12中。当再次按下电源按钮，从而PNDl被 通电时，PND 1可从存储器12读取当前位置、高度等，并按照计算当前位置的处理，根 据当前位置、高度等进行导航。

在上面的实施例中，PND 1在被支承在置于车辆的仪表板上的支架3上时计算自 主速度V。不过，本发明并不局限于此。当检测到PNDl机械地或电气地与支架3分离 时，自主速度V可被设定为0，或者保持为在前速度Vlrft5在上面的实施例中，三轴加速度传感器4，Y轴陀螺传感器5，Z轴陀螺传感器6 和气压传感器7被置于PNDl内。不过，本发明并不局限于此。三轴加速度传感器4， Y轴陀螺传感器5，Z轴陀螺传感器6和气压传感器7可被置于PND 1之外。PND 1可包括置于其一侧的调节机构，以致用户能够调整三轴加速度传感器4， Y轴陀螺传感器5，Z轴陀螺传感器6和气压传感器7的连接角度。这种情况下，PNDl允许用户调整调节机构，以致例如即使当显示器2不垂直于 车辆的行驶方向时，也能够沿车辆的垂直方向对准Y轴陀螺传感器5的旋转轴。在上面的实施例中，如果对应于俯仰速率数据PD2的俯仰速率ωγ小于预定阈 值，及如果对应于加速度数据AD2的加速度α ζ和对应于俯仰速率数据PD2的俯仰速率 ,大于预定阈值，那么自主速度V被确定为过高。不过，本发明并不局限于此。如果 速度计算部分34计算的自主速度V比在前速度Vlri大预定值，那么控制器11可确定自 主速度V过高。这种情况下，当速度计算部分34计算的自主速度V比在前速度Vlri大预定值 时，和当在前速度是低于例如10km/h的低速时，平滑器/噪声滤波器35可将自主速度V 设为O。当速度计算部分34计算的自主速度V比在前速度Vlri大预定值，并且在前速度 等于或高于例如10km/h时，平滑器/噪声滤波器35可把自主速度V设为在前速度Vlrft5在上面的实施例中，PND 1的控制器11按照保存在存储器12中的应用程序， 执行例程RTl的计算当前位置的处理，和例程RT2的当前位置标记的显示控制处理。不 过，本发明并不局限于此。PNDl的控制器11可按照从存储介质安装的，从因特网下载 的，或者使用其它方法安装的应用程序，执行计算当前位置的处理和控制当前位置的显 示的处理。在上面说明的实施例中，当车辆行驶在隧道TNl和TN2中时，PND 1的控制器11可认为车辆在非GPS测量区ARll中，从而按照自主获得的当前位置数据NPD2，继续 精确地显示当前位置标记PM。不过，本发明并不局限于此。当车辆在高架公路之下的 位置附近，或者在地下车库中行驶时，根据道路的指示对GPS信号的接收灵敏度低的属 性信息，PND 1的控制器11可认识到车辆在非GPS测量区ARll中，从而按照自主获得 的当前位置数据NPD2，继续精确显示当前位置标记PM。 在上面说明的实施例中，在步骤SP20中，PNDl的控制器11在按照当前位置数 据NPD2使当前位置标记PM前进的时候，显示当前位置标记PM，并且当当前位置标记 PM到达在隧道TNl的出口附近的位置时，把当前位置标记PM固定在该位置。不过， 本发明并不局限于此。由于自主测量的当前位置数据NPD2比现有NPD的更精确，因此 PND 1的控制器11可按照当前位置数据NPD2继续显示当前位置标记PM，而不把当前位 置标记PM固定在接近隧道TNl的出口的位置。在上面的说明中，按照本发明的实施例的导航设备被应用于PND 1。不过，本 发明并不局限于此，按照本发明的实施例的导航设备可被应用于移动电话机。参见图29，移动电话机100包括集中控制器101和移动电话单元102。集中控 制器101具有CPU结构，控制作为移动电话机的移动电话单元102的功能。移动电话机100包括导航单元106，导航单元106包括示于图7中，实现PND 1 的导航功能的控制器11、三轴加速度传感器4、Y轴陀螺传感器5、Z轴陀螺传感器6和 气压传感器7。集中控制器101控制导航单元106。和上面所述相同的控制器11的结构 的说明被省略。移动电话机100包括存储器103 (它是用于保存各种数据的半导体存储器)，显 示器104(它是用于显示各种信息的液晶显示器(LCD))，和具有输入按钮等的操作部分 105。在正常模式下，移动电话机100使用移动电话单元102实现电话功能和电子邮件 功能。实际上，移动电话机100的移动电话单元102用天线110接收信号，并把接收的 信号发给发射器/接收器111。发射器/接收器111包括通过解调接收信号把接收信号转换成接收数据，并把接 收数据发给解码器112的发射器/接收器部分。解码器112通过在具有微计算机结构的 移动电话控制器114的控制下，对接收数据解码，再现通话对方的话音数据，并把话音 数据输出给扬声器113。扬声器113根据话音数据输出通话对方的话音。移动电话单元102把麦克风115收集的话音信号发送给编码器116。编码器116 把话音信号转换成数字话音数据，在移动电话控制器114的控制下利用预定方法对数字 话音数据编码，并把数字话音数据发送给发射器/接收器111。发射器/接收器111利用预定方法调制数字话音数据，并从天线110无线发射调 制的数据。移动电话单元102的移动电话控制器114按照从操作部分105发出的操作命令， 显示通话对方的电话号码，信号强度等等。如果由发射器/接收器111向解码器112提供的接收数据是电子邮件，那么移动 电话单元102的移动电话控制器114把已通过解码接收数据而再现的电子邮件数据发送给 显示器104，以便显示电子邮件，并把电子邮件数据保存在存储器103中。
当被供给通过操作部分105输入的电子邮件数据时，移动电话单元102的移动电 话控制器114利用编码器116对电子邮件数据编码，并利用发射器/接收器111和天线 110，无线发送电子邮件数据。当移动电话机100处于导航模式时，集中控制器101控制导航单元106，并进行 控制显示上面说明的当前位置标记显示的处理(图28)。在上面说明的实施例中，通过利用比在现有PND中使用的当前位置数据更精确 的当前位置数据NPD2，显示当前位置标记PM。NPD2是利用代表按照计算自主速度的 方法计算的自主速度V的速度数据VD，和角度数据DD计算的。不过，本发明并不局 限于此。可利用通过使用适当的方法自主计算的当前位置数据，显示当前位置标记PM， 只要该当前位置数据和当前位置数据NPD2 —样精确。所述方法的一个例子是使用车辆 在和行进方向垂直的方向上的加速度，和绕垂直于行进方向的垂直轴的角速度，计算当 前位置。在上面说明的实施例中，与按照本发明的导航设备对应的PND 1包括对应于位 置测量装置的GPS处理器21，对应于地图显示装置和当前位置通知装置的导航仪26，对 应于估计当前位置获取装置的速度计算器22和位置计算器25，和对应于控制装置的导航 仪26。不过，本发明并不局限于此。按照本发明的导航设备可包括具有不同结构的位置 测量装置，地图显示装置，当前位置通知装置，估计当前位置获取装置和控制装置。本申请包含与在2009年9月15日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-213448中公开的主题相关的主题，该专利申请的整个内容在此引为参考。本领域的技术人员应明白根据设计要求和其它因素，可以做出各种修改、组 合、子组合和变更，只要它们在附加权利要求或其等同物的范围之内。
权利要求
1.一种导航设备，包括位置测量装置，根据从卫星接收的卫星信号，测量当前位置；地图显示装置，从存储装置读取包括当前位置的局部地图，并把该局部地图显示在 显示装置上；当前位置通知装置，产生标记，并把标记显示在所述局部地图上，所述标记表示当 前位置并具有预定形状；估计当前位置获取装置，在不能接收卫星信号的通信环境中，通过估计当前位置来 获得估计的当前位置；以及控制装置，读取接在包括当前位置的当前路段之后的下一路段的属性信息，如果该 控制装置确定下一路段是对卫星信号的接收灵敏度低的区域，那么在当前位置从当前路 段移动到下一路段之后，不利用由所述位置测量装置测量到的当前位置而是按照所述估 计的当前位置，不固定标记而继续在所述局部地图上显示所述标记。
2.按照权利要求1所述的导航设备，其中如果所述控制装置确定当前路段是对卫星信号的接收灵敏度低的区域，并且下 一路段不是对卫星信号的接收灵敏度低的区域，那么所述控制装置利用由所述位置测量 装置测量的当前位置，在所述局部地图上显示当前位置标记。
3.按照权利要求2所述的导航设备，其中如果所述控制装置确定下一路段不是对卫星信号的接收灵敏度低的区域，并且 如果该区域延伸预定距离以上，那么所述控制装置按照所述估计的当前位置把所述标记 固定在靠近当前路段的末端的位置，并把所述标记显示在该位置，直到当前位置前进到 下一路段为止。
4.按照权利要求2所述的导航设备，其中如果所述控制装置确定下一路段不是对卫星信号的接收灵敏度低的区域，并且 如果该区域未延伸预定距离以上，那么所述控制装置按照由所述当前位置估计装置估计 的估计当前位置不固定所述标记，而继续在所述局部地图上显示所述标记，直到当前位 置前进到下一路段为止。
5.按照权利要求1所述的导航设备，其中当所述控制装置通过读取下一路段的属性信息而认识到下一路段是隧道时，所 述控制装置确定下一路段是对卫星信号的接收灵敏度低的区域。
6.按照权利要求1所述的导航设备，其中当所述控制装置通过读取下一路段的属性信息而认识到下一路段靠近高架结构 之下的位置时，所述控制装置确定下一路段是对卫星信号的接收灵敏度低的区域。
7.—种导航方法，包括下述步骤利用预定的位置测量装置，根据从卫星接收的卫星信号，测量当前位置；利用预定的地图读取装置，从存储装置读取包括当前位置的局部地图，并把该局部 地图显示在显示装置上；利用预定的当前位置通知装置产生标记，并把该标记显示在所述局部地图上，所述 标记表示当前位置并具有预定形状；在不能接收卫星信号的通信环境中，通过利用预定的估计当前位置获取装置估计当2前位置，获得估计的当前位置；以及利用预定的控制装置进行控制，以便读取接在包括当前位置的当前路段之后的下 一路段的属性信息，如果所述控制装置确定下一路段是对卫星信号的接收灵敏度低的区 域，那么在当前位置从当前路段移动到下一路段之后，不利用由所述位置测量装置测量 的当前位置而是按照所述估计的当前位置，不固定所述标记而继续在所述局部地图上显 示所述标记。
8.一种具有导航功能的移动电话机，所述移动电话机包括 移动电话单元；和导航设备，所述导航设备包括 位置测量装置，根据从卫星接收的卫星信号，测量当前位置， 地图显示装置，从存储装置读取包括当前位置的局部地图，并把该局部地图显示在 显示装置上，当前位置通知装置，产生标记，并把该标记显示在所述局部地图上，该标记表示当 前位置并具有预定形状，估计当前位置获取装置，在不能接收卫星信号的通信环境中，通过估计当前位置来 获得估计的当前位置，以及控制装置，读取接在包括当前位置的当前路段之后的下一路段的属性信息，如果所 述控制装置确定下一路段是对卫星信号的接收灵敏度低的区域，那么在当前位置从当前 路段移动到下一路段之后，不利用由所述位置测量装置测量的当前位置而是按照所述估 计的当前位置，不固定所述标记而继续在所述局部地图上显示所述标记。
9.一种导航设备，包括位置测量部分，根据从卫星接收的卫星信号，测量当前位置； 地图显示部分，从存储部分读取包括当前位置的局部地图，并把该局部地图显示在 显示部分上；当前位置通知部分，产生标记，并把该标记显示在所述局部地图上，所述标记表示 当前位置并具有预定形状；估计当前位置获取部分，在不能接收卫星信号的通信环境中，通过估计当前位置来 获得估计的当前位置；以及控制部分，读取紧跟在包括当前位置的当前路段之后的下一路段的属性信息，如果 所述控制部分确定下一路段是对卫星信号的接收灵敏度低的区域，那么在当前位置从当 前路段移动到下一路段之后，不利用由所述位置测量部分测量的当前位置而是按照所述 估计的当前位置，不固定所述标记而继续在所述局部地图上显示所述标记。
10.一种具有导航功能的移动电话机，所述移动电话机包括 移动电话单元；和导航设备，所述导航设备包括位置测量部分，根据从卫星接收的卫星信号，测量当前位置， 地图显示部分，从存储部分读取包括当前位置的局部地图，并把该局部地图显示在 显示部分上，当前位置通知部分，产生标记，并把该标记显示在所述局部地图上，所述标记表示当前位置并具有预定形状，估计当前位置获取部分，在不能接收卫星信号的通信环境中，通过估计当前位置来 获得估计的当前位置，以及控制部分，读取紧跟在包括当前位置的当前路段之后的下一路段的属性信息，如果 所述控制部分确定下一路段是对卫星信号的接收灵敏度低的区域，那么在当前位置从当 前路段移动到下一路段之后，不利用由所述位置测量部分测量的当前位置而是按照所述 估计的当前位置，不固定所述标记而继续在所述局部地图上显示所述标记。
全文摘要
本发明涉及导航设备、导航方法和具有导航功能的移动电话机。提供一种导航设备，它包括根据卫星信号，测量当前位置的位置测量装置；显示局部地图的地图显示装置；在局部地图上显示当前位置标记的当前位置通知装置；在不可接收卫星信号的通信环境中，通过估计当前位置获得估计的当前位置的估计当前位置获取装置；和读取紧跟在包括当前位置的当前路段之后的下一路段的属性信息的控制装置，如果控制装置确定下一路段是其中对卫星信号的接收灵敏度低的区域，那么在当前位置从当前路段移动到下一路段之后，不固定标记，并按照估计的当前位置继续在局部地图上显示标记。
文档编号G01C21/26GK102023015SQ201010276140
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月7日 优先权日2009年9月15日
发明者阪下达也 申请人:索尼公司