TWI247132B - Method of efficiently building locating service for wireless network environment - Google Patents

Description

1247132 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種定位服務方法，尤指一種有效率的 建構無線網路環境之定位服務的方法。 5 【先前技術】 LBS (Location-Based System)定位系統的主要功能 是提供無線裝置的使用者，隨時取得目前的地理相對位置 或絕對位置資訊的服務，並透過地理資訊的取得，讓服務 10提供廠商提供進一步的加值服務，也能讓裝置使用者隨時 隨地獲得有用的訊息。 定位系統可以用在室内環境與室外環境，根據使用環 境的不同，相對的應用技術也不一樣。目前室外環境使用 的技術以衛星定位（GPS)為主，透過裝置與衛星的連線，衛 15星會根據不同的定位技術取得定位，並傳回給裝置。至於 室内環境的使用者，由於建築物的遮蔽，所以無法使用衛 星定位系統，不過目前無線網路的興盛，因此，便有提出 透過無線網路進行定位之技術。 無線網路定位系統是架構在IEEE 802.1 1的環境裡 20面，其使用的技術包括：訊號強度定位法、收訊角度定位 法收成時間定位法以及時間差與收訊角度混和定位法， 由於室内環境的複雜，多重路徑問題的影響，接收訊號角 度與時間容易有很大的誤差，所以上述方法以訊號強度定 位法則準確性比較高。 1247132 在無線定位的領域裡，透過無線橋接器訊號強度的定 位估計方式有很多’由於各個環境的情況迥異，影響電磁 波訊號的因素過多’系統建置廠商在建置訊號強度資料庫 的時候，為了使資料庫的内容更加精確，往往是各個位置 點都必須去實際測量，會耗費過多的時間以及人力。 10 —本發明之目㈣提出—種有效率的建構無線網路環与 之定位服務的方法，以解決已知技術之諸項缺失。 為，成前述之目的，本發明之有效率的建構無線網库 二兄^位服務的方法包括輸人環境步驟、計㈣測點歩 驟1際量測步驟、及推估未_點步驟，以建構整似 =糸：二，在實際運作時則是經由量測行動裝置訊號步 15 :异夂位點步驟、回傳定位訊息步驟，以便將 貝矾告知使用者。 产产ΐ入環境步驟係將環境分割成複數個位置點，並依據 將部分位置點設定為障礙物；計算她步驟 測演算法，求出建糊點；實際量測步驟 方向^ 裝置量測建議偵測點及選擇—之至少一 應二’：：：號強度，以建立定位訊號強度與位置點之對 谓測點之至少—方」#透過—估异法則以推估其他未 此系统_構4 的定位訊號強度，並加入對應表，·至 的定位訊號L，°:於對應表上每個位置點都有數個方向 "所以此系統可以提供方向的定位服務。 20 1247132 量測行動裝置訊號步驟係透過行動裝置量測其所在位 置之至少一方向的定位訊號強度；計算定位點步驟，係比 對至少一位置訊號強度與對應表的定位訊號強度，並藉由 一疋位演算法推估定位資訊；回傳定位訊息步驟係回傳相 5符定位資訊至行動裝置以告知使用者。 【實施方式】 為能讓貴審查委員能更瞭解本發明之技術内容，特 舉一較佳具體實施例說明如下。 10 圖1為本發明一較佳的實施例流程圖，其包括以下幾 =步驟：輸入環境步驟（S101)、計算偵測點步驟（si〇2)、 實際S測步驟（S103)、推估未偵測點步驟（sl〇4)、量測行 動裝置訊號步驟（Si〇5)、計算定位點步驟（sl〇6)、修正定 位步驟（S107)、整合服務步驟（sl〇8)、回傳定位訊息步驟 (S109) 〇 請一併參照圖2,在輸入環境步驟（以〇1)中，系統將整 二路分割成許多位置點，例如：切成36個位置點，並且 没定無線橋接器位置點201、202、203、204與障礙物位置 點21。在計算偵測點步驟（Sl〇2)中，系統利用一偵測演算 2〇法求出需要實地量測的位置點。 '圖4為上述價測演算法流程圖含以下步驟：輸入 债測點比例步驟（S4〇1)、選擇偵測點步驟⑼Μ)、障礙物 建議债測點步驟(S403)、第一區域建議谓測點步驟 1247132 (S4〇4)、第二區域建議偵測點步驟（S405)及隨機建議偵測 點步驟（S406)。 ，在輸入偵測點比例步驟中（S401)，輸入一個偵測點比 例以表示在架構系統之時所需要實地量測訊號強度的位置 5點個數，例如··輸入1 : 2表示在36個位置點中，至少有18 =位置點需要實地量測；在選擇偵測點步驟（S402)中設定 成個選擇偵測點22，一般而言都是選擇難以推算訊號強度 的位置點，例如··在障礙物之間的位置點221丨障礙物建議 偵測點步驟（S403)則是將障礙物位置點21周圍的位置點 10 231都設定為建議偵測點23 ;第一區域建議偵測點步驟 (S404)則&依序取出所有不是障礙物21且不是其他的谓測 點（包含選擇偵測點22和建議偵測點23)的位置點，如果其 周圍3x3的範圍中有沒有障礙物21或是其他的偵測點（包含 選擇偵測點22和建議偵測點23)的話，就將這位置點設定為 15建議偵測點232,在圖2中可以看到建議偵測點232即是如此 選擇的；第二區域建議偵測點步驟（S405)則是依序取出所 有不是障礙物21且不是其他的偵測點（包含選擇偵測點 和建議偵測點23)的位置點，如果其周圍3χ3的範圍中有沒 有I1早礙物21或疋其他的偵測點（包含選擇偵測點和建議 20偵測點23)的話，就將這位置點設定為建議偵測點幻；在隨 機建議偵測點步驟（S406)中，先判斷所有的偵測點（包含選 擇偵測點22及建議偵測點23)個數與所有位置點個數之比 例疋否達到輸入的偵測點比例，例如：在圖2中總共有工個 選擇偵測點22與12個建議偵測點23，未達設定的偵測點比 1247132 例1 : 2，所差距的5個就由系統隨機選擇其他非障礙物2ι、 非偵測點22、23之位置點，並將其設定為選擇偵測點222。 再次參照圖1以及圖2，在實際量測步驟（S1〇3)中會透 過一手持装置量測所有的選擇偵測點22與建議偵測點23面 5向岫、後、左以及右側時，四個無線橋接器2(H、202、203、 2 〇 4個別的訊號強度，並建立定位訊號強度與位置點之對應 表。 圖3說明了推估未偵測點步驟（s丨〇4)的實際操作狀 况’透過一公式= 妒^⑽^來預估其他未偵 1〇測點四個方向的位訊號強度，並加入對應表；在這公式中， #定位點與無線橋接器間的距κ為訊號取得點與益線 橋接器之間的距離、跡為障礙物衰弱因子、_訊號衰減 因子、《 π為定位點與無線橋接器間的障礙物數量、)為 訊號取得點之訊號強度，如此一來即可將系統中每一位置 15點的四方向定位訊號強度都列入對應表中，以完成整個定 位系統的架構。 上述的，為定位點與無線橋接器間的障礙物數量，但 若，超過障礙物數量門限值〇，則必須將定位訊號強度公 式改為Ρ⑻=纷編og(|)—Cx_，以確保所推估之定位訊 20 號強度的準確性。 上述的訊號取得點是指在盔姑城^ ,7 ^ 畏無線梅接器與定位點連線 上任思選擇的參考位置點， 為其定位訊號強度，在 1247132 IEEE亂"中通常會將參考點設在上述之無線橋接器，並 且此時名=1。 β請再次參照圖i及圖3,量測行動裝置訊號步驟（si〇5) 是指在上述已經架構完成的定位系統中，依需要定位的行 5動裝置將量測其所在位置點對四個無線橋接器2〇1、搬、 203、204的四個定位訊號強度，並回傳至系統；計算定位 點步驟（S106)疋由系統比對回傳的定位訊號強度與對應表 中的定位訊號強度，找出幾個符合的位置點，並且利用維 特比（Viterbi)演算法取得最有可能的位置點。 1〇 料寺比演算法請參照圖5，其中位置點501為前次定位 點、位置點502為更前次位置點，兩點可連成—條方向線， 亚在位置點501上做一條與此方向線正交的直線5ΐι，·同 理丄取往前N次位置點503,同樣可得到一另方向線與另一 正交直線512 ;直線511與直線512以位置點5〇1為中心分割 15成四塊區域，分別是區域521、區域522、區域μ)及區域 524依據人類的行為模式，往前走的機率大過轉彎更大過 後退，因此可以假設沿著位置點5〇2往位置點5〇1方向繼續 前進的機率為A(A>〇.5)，沿著位置點5〇3往位置點5〇1方向 繼續前進的機率為B(B>〇.5)，則這次最有可能的位置點將 20落在區域521且其機率將是AxB，落在區域522與區域523 的機率分別為（Ι-Α)χΒ及Ax(l-B)，而機率最低的是區域 524 ’其機率為（i-A)x(i-B)，如此一來即可藉由維特比演算 法判斷最有可能的位置點。 1247132 另外，修正定位步驟（S1〇7)是透過一修正模組（例如： 人移動的慣性、移動的速度以及先前的紀錄…等）來修正所 求出來的位置點。整合服務步驟（sl08)係依據定位資訊觸 發一後端應用服務，例如：訊息服務或是透過其他程式的 5連結來達到線上互動的服務…等。最後回傳定位訊息步驟 (S109)則是透過網路將定位資訊及後端應用服務傳回到使 用者的行動裝置。 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限 10 於上述實施例。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明一較佳實施例之流程圖。 圖2係本發明一較佳實施例之計算偵測點步驟之示意圖。 15圖3係本發明一較佳實施例之推估未偵測點步驟之示意圖。 圖4係本發明一較佳實施例之偵測演算法流程圖。

圖5係本發明一較佳實施例之維特比演算法示意圖。 【主要元件符號說明】 障礙物21 建議偵測點23,231，232 前次位置點501 前五次位置點503 區域 521，522,523,524 2〇 AP201，202,203,204 選擇偵測點22,221，222 推估未偵測點30,301 更前次位置點502 直線 511，512 11 1247132 步驟 S101 〜S109, S401 〜S406

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Claims (1)

1247132 5 10 15 20 十、申謗專利範菌： 法，^括·種有效率的建構無線網路環境之定位服務的方 一，入環境步驟，係將環境分割成複數個位置點，並 9 一之每境相關資訊，將部分位置點設定為障礙物； 議_=_點步驟’透過一_演算法，求出該等建 點及兮μ:里測步驟’透過一手持裝置量測該等建議谓測 少一Γ、4擇偵測點之至少一定位訊號強度，以建立該至 :位矾號強度與該等位置點之間的一對應表； 個耒伯^未侦測點步驟，係透過一估算法則以推估複數 Wj!點之至少一定位訊號強度，並加入該對應表； I測打動裝置訊號步驟，係透過一行動裝置量測盆 所在位置之至少—定位訊號強度； /、 彻ϊΐ定位點步驟’係比對該至少—位置訊號強度與 表中的該等定位訊號強度，並藉由-定位演算法推 估一相符定位資訊；以及 一回傳定位訊息步驟，係回傳該相符定位 動裝置以告知一使用者。 、…仃 2_如申請專利範圍第丨項所述之有效率的建 路環境之定位服務的方法，其中，該债測演算法包 一輸入偵測點比例步驟，係輸入一偵測點比例至該 位系統； Μ k擇彳貞测點步驟，係設定複數個選擇偵測點· 參 13 1247132 一障礙物建議偵測 之複數個位置點，並二=J選擇複數個障礙物周圍 測點； 龙°又疋所有该等位置點為複數個建議偵 5 10 15 20 且“===，係取出複數—^ 圍-第-範圍内無任何障礙：==點之每-位置點周 時，將哕算付署科 選㈣測點或建議谓測點 一 y一置^设為複數個選擇偵測點； 物：域建議谓測點步驟’係取出複數個非障礙 周圍一第二範圍内無任何障礙物、之母位置點 ^ ^ ^ , 礙物璉擇偵測點或建議偵測 ’〜專位置點設為複數個選擇侦測點；以及 偵、、心=1，步驟，係選出複數個偷 ㈣點盘、登擇伯、，f並將其設定為建議侦測點，使該等建議 偵測2與選擇偵测點個數 之比例大於所輸入之該谓測點^二位糸統之位置點個數 路^之如ΛΓΛ利範圍第1項所述之有效率的建構無線網 兄疋位服務的方法，其中’該估算法則係依據依公 式释啊)—。分-翁，以求出該至少_定位訊號強 當中’场為該定位點與—無線橋接器間的距離、 1為-訊號取得點與該無線橋接器之間的 4礙物衰弱因子、續為一訊號衰減因子、*係為該定 位點與该無線橋接器間的障物 得點之訊號強度。 （*為該訊號取 14 1247132 5 10 15 20 4. 如申請專利範圍第3項所述之有效率的建構 路環境之定位服務的方法，其中，當价超過一預定讀礙 物數量門限值C時，則該至少—定位訊號強度為 P{d) = P(d0) ~ 1 (k log(—) - C x WAF d0 o 5. 如申請專利範圍第3項所述之有效率的建構無線網 路環境之定位服務的方法，其中，該訊號取得點係位於該 無線橋接器與該定位點之連線上。 6. 如巾請專利_第3項所述之有效率㈣構無線網 路核狄定位服務的方法，其中，該訊號取得點係為該無 線橋接器，且此時ί/。= 1。 =如申請專利範圍第旧所述之有效率的建構無線網 路心之定位服務的方法，其中，該計算定位點步驟之後 尚包括一修正定位步驟，係透過一修 定位資訊。 “正板組以修改該相符 =如申請專利範圍第i項所述之有效率的建構無 疋位服務的方法’其令’該計算定位點步驟之後 端應用服務。 健據⑽目錢位資賴發-後 /.如申請專利範圍第1項所述之有效率的建構無線網 路環境之定位服務的方法，其中 …” 特比㈣㈣)演算法。 〜位次箅法係為一維 =如申請專利範圍第W所述之有效率的建構無線網 路料之疋位服務的方法，其中，該實際量測步驟中的該 _ 15 1247132 至少一定位訊號強度係指前面、後面、左面以及右面四個 方向的定位訊號強度。 16