CN102404843A - 定位方法及无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定位方法，包含有提供一参考信息，该参考信息包含有相对应于接收来自多个区域的信号的多个指向性天线的多个预设接收信号强度指示值；利用该多个指向性天线扫描及侦测一无线通信装置；针对该多个指向性天线，计算出相对应于该无线通信装置的多个接收信号强度指示值；比较所侦测出的该多个接收信号强度指示值与多个预设接收信号强度指示值，以产生一比较结果；以及根据比较结果，判断出该无线通信装置的一定位位置。

Description

定位方法及无线通信系统
技术领域
本发明涉及一种定位方法及无线通信系统，尤其涉及一种利用指向性天线的特性的定位方法及无线通信系统。
背景技术
随着信息科技的发展与消费者的需求导向，可携式电子装置，如笔记型计算机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、平板计算机、智能型行动电话等，可具有多种不同的功能来提供消费者使用。举例来说，无线局域网络(Wireless Local area Network，WLAN)、蓝牙(Bluetooth，BT)、第三代行动通信、卫星定位(Global Positioning System，GPS)等应用即常被整合于同一可携式电子装置上。传统的可携式电子装置通常系使用全向性天线来传送与接收无线信号。
一般来说，接收信号强度指示(received signal strength indication，RSSI)值常被用作天线有效增益的评量指标，也可作为推测信号源与接收器之间距离的判断基础。然而，尽管接收信号强度指示值可被用来判断信号源与接收器之间的距离，但是由于无法得知信号源的方向，接收器因而依旧无法据以估算出信号源的实际位置。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提供一种利用指向性天线特性的定位方法及无线通信系统，以快速且精确地实现二维空间的定位。
为达成上述目的，本发明提供一种定位方法，其包含有提供一参考信息，该参考信息包含有相对应于接收来自多个区域的信号的多个指向性天线的多个预设接收信号强度指示值；利用该多个指向性天线扫描及侦测一无线通信装置；针对该多个指向性天线，计算出相对应于该无线通信装置的多个接收信号强度指示值；比较所侦测出的该多个接收信号强度指示值与多个预设接收信号强度指示值，以产生一比较结果；以及根据比较结果，判断出该无线通信装置的一定位位置。
为达成上述目的，本发明还提供一种无线通信系统，其包含有一定位装置，具有多个指向性天线；以及一无线通信装置；其中，该定位装置建立相对应于多个区域的一参考信息，利用该多个指向性天线扫描及侦测该无线通信装置，针对该多个指向性天线计算出相对应于该无线通信装置的多个接收信号强度指示值，比较所侦测出的该多个接收信号强度指示值与该参考信息以产生一比较结果，并根据比较结果判断出该无线通信装置的一定位位置。
附图说明
图1为本发明实施例的一无线通信系统的示意图。
图2A至图2C为指向型天线的辐射场型的示意图。
图3为本发明实施例的一流程的示意图。
图4为本发明实施例的一预设地图的一示意图。
图5为本发明实施例的一无线局域网络系统的示意图。
图6为本发明实施例的对应于指向性天线ANT1～ANT3的部份预设RSSI值的一示意图。
图7为本发明实施例的用来显示定位位置的雷达图的示意图。
其中，附图标记说明如下：
10                                无线通信系统
102                               定位装置
104                               无线通信装置
30                                流程
300、302、304、306、308、310、312 步骤
50                                无线局域网络系统
502                               笔记型计算机
A～AI                             区域
ANT1～ANT3                        指向性天线
AP1～AP3                          存取点
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明实施例的一无线通信系统10的示意图。无线通信系统10包含有一定位装置102与一无线通信装置104。定位装置102包含有用来传送与接收信号的指向性天线ANT1～ANT3。较佳地，指向性天线ANT1～ANT3系分别被设置朝向不同的方向。定位装置102可利用指向性天线ANT1～ANT3来扫描及侦测无线通信装置104，并据以决定无线通信装置104的所在位置。
一般来说，指向性天线可集中传输功率朝向一个或更多个特定方向发射更强的辐射电波而能具有优异的效能。指向性天线于相对应指向性辐射场型处相对具有许多优点，例如具有高增益、长传输距离、较佳接收信号强度指示(received signal strength indication，RSSI)、低旁侧(side lobe)干扰以及低噪声等。简言之，指向性天线可集中所涵盖的辐射场型朝向单一或多个特定的方向，使其天线辐射场型呈现出近似圆锥状(如同手电筒的光束一般)的涵盖范围。此外，指向性天线的指向性通常会以其波束宽的角度大小来表示，约在20度至90度之间。请参考图2A至图2C，指向性天线ANT1系指向+Y轴方向，而其辐射场型则如图2A所示。指向性天线ANT2与ANT3则分别朝向-Y轴与-z轴方向，相对应的辐射场型则如图2B与图2C所示。在此情况下，当无线通信装置104位于位置P处时(如图4所示)，指向性天线ANT1～ANT3将会分别量测到不同大小的RSSI值。例如指向性天线ANT2所量测到的RSSI值会远大于指向性天线ANT1与ANT3所量测到的RSSI值。因此，在二维的空间中，对于位处于各个不同位置的无线通信装置来说，每一无线通信装置将会拥有唯一的相对应于指向性天线ANT1～ANT3的接收讯号信号强度指示值的组合。
关于无线通信系统10的详细操作方式，如图3所示可归纳为一定位流程30。要注意的是，若是有实质上相同的结果，本发明无线通信系统10的定位方法并不以图3所示流程图的顺序为限。流程30包含以下步骤：
步骤300：开始。
步骤302：提供参考信息，其中参考信息包含有相对应于接收来自多个区域的信号的指向性天线ANT1～ANT3的多个预设接收信号强度指示值。
步骤304：利用指向性天线ANT1～ANT3扫描及侦测无线通信装置104。
步骤306：针对指向性天线ANT1～ANT3，计算出相对应于无线通信装置104的多个接收信号强度指示值。
步骤308：比较所侦测出的多个接收信号强度指示值与参考信息，以产生比较结果。
步骤310：根据比较结果，判断出无线通信装置104的定位位置。
步骤312：结束。
进一步说明，请参考图4，图4为本发明实施例的一预设地图的一示意图。如图4所示，指向性天线ANT1～ANT3的涵盖范围被分成区域A～AI。定位装置102则被置于该预设地图的中央处。
首先，在步骤302中，定位装置102可建立一参考信息作为后续程序的参考基础。参考信息包含有相对应于指向性天线ANT1～ANT3的多个预设RSSI值，也就是说，该多个预设RSSI值为指向性天线ANT1～ANT3分别自区域A～AI接收信号时所量测到的RSSI值。举例来说，假设区域A～AI中的每一个区域皆有一个测试无线通信装置，定位装置102可利用每一指向性天线逐一地侦测并计算出其与每一个测试无线通信装置有关的相对应RSSI值。详细来说，定位装置102可分别使用指向性天线ANT1～ANT3来扫描并连络各个位于区域A～AI中的测试无线通信装置，如此一来，定位装置102即可计算出每一指向性天线与每一个测试无线通信装置之间的相对应RSSI值，并将所计算出的相对应RSSI值纪录下来。因此，针对前述所计算出关于指向性天线ANT1～ANT3的相对应RSSI值即可作为前述的多个预设RSSI值。进一步地，定位装置102可将全部的预设RSSI值设定为前述的参考信息。换言之，针对于每一个区域来说，指向性天线ANT1～ANT3将分别会拥有一个相对应的RSSI值。
进一步地，在步骤304中，当使用者想要得知无线通信装置104的实际所在位置时，定位装置102可以使用指向性天线ANT1～ANT3来扫描并侦测无线通信装置104。
接着，在步骤306中，定位装置102会针对指向性天线ANT1～ANT3计算出相对应于无线通信装置104的RSSI值RSSI_1～RSSI_3。例如针对指向性天线ANT1而言，定位装置102会计算出当指向性天线ANT1接收来自于无线通信装置104的信号时的RSSI值RSSI_1。针对指向性天线ANT2而言，定位装置102会计算出当指向性天线ANT2接收来自于无线通信装置104的信号时的RSSI值RSSI_2，依此类推。换言之，在步骤306中，可以取得每一指向性天线与无线通信装置104之间的相对应RSSI值。
在步骤308中，定位装置102开始将所计算出的RSSI值RSSI_1～RSSI_3与参考信息进行比对，以产生一比较结果。定位装置102将所计算出的指向性天线ANT1的RSSI值RSSI_1与前述(于步骤302所计算出)相关于指向性天线ANT1的预设RSSI值进行比对处理。同理，定位装置102将所计算出的指向性天线ANT2的RSSI值RSSI_2与前述(于步骤302所计算出)相关于指向性天线ANT2的预设RSSI值进行比对处理。依此类推。
因此，在步骤310中，定位装置102可根据该比较结果判断出无线通信装置104的所在位置。当比较结果显示所侦测出的每一RSSI值等于相对应指向性天线由某一特定区域接收信号时的预设RSSI值大小时，定位装置102即判断该特定区域为无线通信装置104的定位位置。举例来说，若所侦测出的RSSI值RSSI_1等于指向性天线ANT1接收区域P的信号时的预设RSSI值，所侦测出的RSSI值RSSI_2等于指向性天线ANT2接收区域P的信号时的预设RSSI值，以及所侦测出的RSSI值RSSI_2等于指向性天线ANT3接收区域P的信号时的预设RSSI值，则定位装置102可判断出区域P为无线通信装置104的所在位置。因此，通过取得每一指向性天线的相对应RSSI值，使用者将可快速且精确地获知无线通信装置104于该预设地图上的定位位置。
以下以一无线局域网络系统为例来说明，请参考图5，图5为本发明实施例一无线局域网络系统50的一示意图。无线局域网络系统50包含有具有指向性天线ANT1～ANT3的一笔记型计算机502以及存取点AP1～AP3。在无线局域网络系统50中，笔记型计算机502可以仅通过指向性天线ANT1～ANT3于指向性天线ANT1～ANT的涵盖范围内对存取点AP1～AP3进行存取。首先，笔记型计算机502计算出当指向性天线ANT1～ANT3接收来自区域A～AI中的各个区域的信号时的相对应预设RSSI值(步骤302)。请参考图6，图6为本发明实施例的对应于指向性天线ANT1～ANT3的部份预设RSSI值的一示意图。当使用者要进行因特网浏览时，使用者会想要知道在指向性天线ANT1～ANT3所涵盖的范围内是否有哪些存取点是可以提供存取的，而可以提供存取的存取点究竟是处于预设地图上的何处。因此，使用者可以操纵笔记型计算机502来使用指向性天线ANT1～ANT3，以扫描并连络各个存取点(步骤304)。接着，笔记型计算机502计算出RSSI值RSSI1_1～RSSI1_3、RSSI2_1～RSSI2_3及RSSI3_1～RSSI3_3。RSSI值RSSI1_1～RSSI1_3分别表示指向性天线ANT1与存取点AP1～AP3之间的RSSI值(步骤306)。RSSI2_1～RSSI2_3分别表示指向性天线ANT2与存取点AP1～AP3之间的RSSI值。RSSI3_1～RSSI3_3分别表示指向性天线ANT3与存取点AP1～AP3之间的RSSI值。若RSSI值RSSI1_1、RSSI2_1及RSSI3_1分别为-33dBm、-37dBm及-28dBm，笔记型计算机502即可据以判断出存取点AP1系位于区域F之中。同理，若RSSI值RSSI1_2、RSSI2_2及RSSI3_2分别为-86dBm、-93dBm及-99dBm，笔记型计算机502即可据以判断出存取点AP2系位于区域AG之中。依此类推，笔记型计算机502亦可据以判断出存取点AP3系位于区域AI之中。
另一方面，笔记型计算机502亦可于其显示装置上显示出存取点AP1～AP3的位置判断结果，举例来说，请参考图7，存取点AP1～AP3的位置判断结果可以一雷达图显示方式来呈现于显示装置上。
综上所述，传统技术仅能利用全向性天线来估算出接收器与信号源之间的距离，相较之下，本发明可提供通过使用指向性天线而快速且精确地实现二维空间定位的定位方式。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (15)

1.一种定位方法，其特征在于，该定位方法包含有：
提供一参考信息，该参考信息包含有相对应于接收来自多个区域的信号的多个指向性天线的多个预设接收信号强度指示值；
利用该多个指向性天线扫描及侦测一无线通信装置；
针对该多个指向性天线，计算出相对应于该无线通信装置的多个接收信号强度指示值；
比较所侦测出的该多个接收信号强度指示值与多个预设接收信号强度指示值，以产生一比较结果；以及
根据比较结果，判断出该无线通信装置的一定位位置。
2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，提供该参考信息的步骤包含有：
针对每一该多个指向性天线，于接收来自多个区域的其中之一的信号时，侦测并计算出相对应的一预设接收信号强度指示值；以及
将针对该多个区域所计算出的所有预设接收信号强度指示值定义为该参考信息。
3.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，针对该多个指向性天线计算出相对应于该无线通信装置的多个接收信号强度指示值的步骤包含有：
针对每一该多个指向性天线，分别计算出接收来自于该无线通信装置的信号时的相对应接收信号强度指示值。
4.如权利要求3所述的定位方法，其特征在于，比较所侦测出的该多个接收信号强度指示值与多个预设接收信号强度指示值以产生该比较结果的步骤包含有：
分别比较该多个指向性天线的其中之一所侦测出的接收信号强度指示值与相对应于同一指向性天线的预设接收信号强度指示值，以产生该比较结果。
5.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，根据比较结果，判断出该无线通信装置的一定位位置的步骤包含有：
当比较结果显示所侦测出的每一接收信号强度指示值等于相对应指向性天线由一特定区域接收信号时的预设接收信号强度指示值大小时，判断该特定区域为该无线通信装置的定位位置。
6.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，每一所侦测出的该多个预设接收信号强度指示值系为该多个指向性天线的其中之一于接收来自该无线通信装置的信号时的接收信号强度指示值。
7.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，该多个指向性天线是分别被设置朝向不同方向。
8.一种无线通信系统，其特征在于，该无线通信系统包含有：
一定位装置，具有多个指向性天线；以及
一无线通信装置；
其中，该定位装置建立相对应于多个区域的一参考信息，利用该多个指向性天线扫描及侦测该无线通信装置，针对该多个指向性天线计算出相对应于该无线通信装置的多个接收信号强度指示值，比较所侦测出的该多个接收信号强度指示值与该参考信息以产生一比较结果，并根据比较结果判断出该无线通信装置的一定位位置。
9.如权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于，该参考信息包含有相对应于多个指向性天线接收来自该多个区域的信号时的多个预设接收信号强度指示值。
10.如权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于，该定位装置针对每一该多个指向性天线，于接收来自多个区域的其中之一的信号时，侦测并计算出相对应的一预设接收信号强度指示值，并将针对该多个区域所计算出的所有预设接收信号强度指示值定义为该参考信息。
11.如权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于，该定位装置针对每一该多个指向性天线，分别计算出于接收来自无线通信装置的信号时的一相对应接收信号强度指示值。
12.如权利要求11所述的无线通信系统，其特征在于，该定位装置分别比较该多个指向性天线的其中之一所侦测出的接收信号强度指示值与相对应于同一指向性天线的预设接收信号强度指示值，以产生该比较结果。
13.如权利要求11所述的无线通信系统，其特征在于，当比较结果显示所侦测出的每一接收信号强度指示值等于相对应指向性天线由一特定区域接收信号时的预设接收信号强度指示值大小时，判断该特定区域为无线通信装置的定位位置。
14.如权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于，每一所侦测出的该多个预设接收信号强度指示值系为该多个指向性天线的其中之一于接收来自该无线通信装置的信号时的接收信号强度指示值。
15.如权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于，该多个指向性天线系分别被设置朝向不同方向。
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