CN103200667A - 进行定位的方法、使用该方法的电子装置及其定位系统 - Google Patents

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Abstract

一种利用无线讯号及惯性感测组件来对一电子装置进行定位的方法，包含下列步骤：储存对应每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息；侦测该电子装置的一目前方位；侦测该电子装置的该目前方位的一目前无线讯号强度信息；以及依据该目前方位、该目前无线讯号强度信息以及该复数个无线讯号强度信息来决定该目前位置。本发明的该无线讯号强度数据库可以再根据该电子装置的该目前方位来进行调整，因此可以提高定位的精确度。

Description

进行定位的方法、使用该方法的电子装置及其定位系统
技术领域
本发明是关于一种无线讯号的定位方法，且特别是一种利用惯性感测组件来辅助无线讯号的定位方法其使用该方法的电子装置及其定位系统。 
背景技术
随着IEEE802.11技术的成熟，无线局域网(wireless-LAN，WLAN)在世界各地日益普及。目前室内定位的技术已经可以利用所接收到的无线讯号强度(received signal strength index，RSSI)与位置的关系来判断电子装置(如：手机、平板计算机、笔记本电脑)的室内位置，例如：当讯号越强就代表电子装置距离基地台越近，当讯号越弱就代表电子装置距离基地台越远。一般而言，一个室内定位的环境都会设置有复数个无线基地台(access point，AP)，也就是说，每一个位置上都可以收到复数个无线讯号，而形成一个类似指纹(Fingerprint)，因此，如果事先知道每一个位置的指纹便可以用来定位。 
请参照图1，图1为位置、电子装置的方位及讯号强度的示意图。如图1所示，使用者虽然位于同一个位置，但手上的电子装置100却因为电子装置100的方位101、102不同，例如方位101向东、方位102向西，如此一来跟无线基地台110的距离也跟着改变，很明显地，电子装置100在同一个位置而在两个方位上会有不同的无线讯号强度。因此，若只靠无线讯号强度来进行定位将会产生显著的误差。 
因此，如何提高定位的精确度，实为此一领域的重要课题之一。 
发明内容
本发明的目的是提供一种利用无线讯号及惯性感测组件来对一 电子装置进行定位的方法，以提高定位的精确度。 
根据上述目的与其他目的，本发明提供一种利用无线讯号及惯性感测组件来对一电子装置进行定位的方法，包含有下列步骤：提供一无线讯号强度数据库，该无线讯号强度数据库储存有一讯号指纹地图以及对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息；侦测该电子装置的一目前格子点位置的一目前方位；侦测该电子装置的该目前方位的一目前无线讯号强度信息；以及依据该目前方位、该目前无线讯号强度信息以及该无线讯号强度数据库来决定该目前位置。 
本发明另提供一种利用无线讯号及惯性感测组件来进行定位的电子装置，包含有：一惯性传感器，用来侦测该电子装置的一目前格子点位置的一目前方位；一无线讯号强度侦测器，用来侦测该电子装置的该目前方位的一目前无线讯号强度信息；以及一处理器，用来依据该目前方位、该目前无线讯号强度信息以及一无线讯号强度数据库来决定该目前位置，其中该无线讯号强度数据库储存有该讯号指纹地图以及对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息。 
本发明另提供一种利用无线讯号及惯性感测组件来进行定位的定位系统，包含有：至少一个无线讯号基地台，用来发射至少一无线讯号；一服务器，用来提供一无线讯号强度数据库，其中该无线讯号强度数据库储存有一讯号指纹地图以及对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息；以及一电子装置，包含有：一惯性传感器，用来侦测该电子装置的一目前方位；以及一无线讯号强度侦测器，用来接收该至少一无线讯号并侦测该电子装置的该目前方位的一目前无线讯号强度信息；其中该服务器用来依据该目前方位、该目前无线讯号强度信息以及该无线讯号强度数据库来决定该电子装置的该目前位置。 
本发明的优点在于该无线讯号强度数据库可以再根据该电子装置位于该目前格子点位置的该目前方位来进行调整，如此一来，在定位上可以更为精确。 
为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图示，作详细说明如下。 
附图说明
图1为位置、电子装置的方位及讯号强度的示意图。 
图2为本发明一种利用无线讯号及惯性感测组件来进行定位的系统200的示意图。 
图3为本发明利用本发明来进行定位的示意图。 
图4为本发明利用无线讯号及惯性感测组件来对一电子装置进行定位的方法的一操作范例的流程图。 
图5为本发明利用无线讯号及惯性感测组件来对一电子装置进行定位的方法的另一操作范例的流程图。 
具体实施方式
在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」系为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。 
请参照图2，图2为本发明一种利用无线讯号及惯性感测组件来进行定位的系统200的示意图，如图2所示，系统200包含(但不限定于)电子装置210一服务器220以及至少一个无线讯号基地台230。至少一个无线讯号基地台230用来发射至少一无线讯号，服务器220用来提供一无线讯号强度数据库DB，该无线讯号强度数据库DB储存有一讯号指纹地图(radio map)以及对应该讯号指纹地图上 的每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息，电子装置210包含(但不限定于)一内存211、一惯性传感器212、一无线讯号强度侦测器213以及一处理器214。内存211用来下载并储存该无线讯号强度数据库DB，惯性传感器212，例如加速度计、陀螺仪、及电子罗盘，用来侦测该电子装置210的一目前方位，无线讯号强度侦测器213用来接收该至少一无线讯号并侦测该电子装置210的该目前方位的一目前无线讯号强度信息，该目前无线讯号强度信息包含所接收到的每一台无线基地台230的MAC位址或IP地址以及无线讯号强度信息RSSI，处理器214用来依据该目前方位、该目前无线讯号强度信息以及一无线讯号强度数据库来决定该目前位置，其中该无线讯号强度数据库DB储存有对应每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息。值得注意的是，处理器214依据该目前方位来计算对应复数个格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息来产生对应每一位置的该目前方位的一计算后无线讯号强度信息，其中该复数个格子点位置为所有格子点位置中与该目前无线讯号强度信息最接近的至少两个格子点位置，此外，处理器214会比对该目前无线讯号强度信息以及对应该复数个格子点位置的该计算后无线讯号强度信息来决定该目前格子点位置。 
举例来说，请参照图3，图3为本发明利用本发明来进行定位的示意图，如图3所示，本发明在建置该无线讯号强度数据库DB时，会在对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置收集复数个方位的复数个无线讯号强度信息，举例而言，可以在每一格子点位置上分别收集东、西、南及北四个方位上的复数个无线讯号强度信息，例如，可以在格子点位置坐标(0，1)的方位东方收集每一台无线基地台AP1，AP2及AP3的强度信息，可以在格子点位置坐标(0，1)的方位西方收集每一台无线基地台AP1，AP2及AP3的强度信息，可以在格子点位置坐标(0，1)的方位南方收集每一台无线基地台AP1，AP2及AP3的强度信息，可以在格子点位置坐标(0，1)的方位北方收集每一台无线基地台AP1，AP2及AP3的强度信息；同理，也可以在格子点 位置坐标(0，2)的方位东方收集每一台无线基地台AP1，AP2及AP3的强度信息，可以在格子点位置坐标(0，2)的方位西方收集每一台无线基地台AP1，AP2及AP3的强度信息，可以在格子点位置坐标(0，2)的方位南方收集每一台无线基地台AP1，AP2及AP3的强度信息，可以在格子点位置坐标(0，2)的方位北方收集每一台无线基地台AP1，AP2及AP3的强度信息，其余格子点以此类推，如此一来，无线讯号强度数据库DB会记载对应该讯号指纹地图上的所有的格子点位置坐标所分别对应的东、西、南及北四个方位上的各个AP的强度信息(坐标，方位，AP1，RSSI)，因此，当一使用着携带电子装置210在这环境中，惯性传感器212侦测电子装置210位于一目前格子点位置(x，y)的一目前方位是北偏东45度，而无线讯号强度侦测器213用来侦测电子装置210位于该目前位置CP的该目前方位的一目前的无线讯号强度信息(AP1，0.3)，(AP2，0.3)及(AP3，0.4)，之后，处理器214判断该目前方位北边东45度在每一格子点位置的复数个方位最接近的两个方位北和东的复数个无线讯号强度资讯。举例而言，在格子点位置(5，5)的方位北的复数个无线讯号强度信息分别为(AP1，0.5)，(AP2，0.5)及(AP3，0.1)，而格子点位置(5，5)的方位东的复数个无线讯号强度信息分别为(AP1，0.1)，(AP2，0.1)及(AP3，0.7)，因此，处理器214便可利用内插法(但不限定于)来在最接近的两个方位(方位北和方位东)的复数个无线讯号强度信息(AP1，AP2及AP3)来决定格子点位置(5，5)方位北边东45度该计算后的无线讯号强度信息分别为(AP1，0.3)，(AP2，0.3)及(AP3，0.4)。同理，处理器214便可以计算每一格子点位置北边东45度的该计算后的无线讯号强度信息，之后，处理器214比对该目前无线讯号强度信息(AP1，0.3)，(AP2，0.3)及(AP3，0.4)以及对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置的该计算后无线讯号强度信息来决定该目前位置CP为(5，5)。在本发明另一实施例中，处理器214判断该复数个格子点位置为所有格子点位置中与该目前无线讯号强度信息(AP1，0.3)，(AP2，0.3)及(AP3，0.4)最接近的至少两个格子点位置例如 格子点位置坐标(0，1)与格子点位置坐标(1，0)，因此，处理器214便可计算格子点位置坐标(0，1)与格子点位置坐标(1，0)方位北边东45度的该计算后的无线讯号强度信息，之后，处理器214比对该目前无线讯号强度信息(AP1，0.3)，(AP2，0.3)及(AP3，0.4)以及对应该讯号指纹地图上的格子点位置坐标(0，1)与格子点位置坐标(1，0)方位北边东45度的该计算后的无线讯号强度信息来决定该目前位置CP为位于格子点位置坐标(0，1)与格子点位置坐标(1，0)之间。 
请注意，上述无线讯号强度数据库DB可以储存在服务器220也可以储存在电子装置210，本领域通常技艺着都可以依据上述教导来完成本发明，另外，上述处理器214的功能也可以由服务器220来执行，等服务器220决定该目前位置之后再传送给电子装置210来显示。 
由上可知，本发明可以在对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置上分别收集东、西、南及北四个方位上的无线讯号强度信息仅为用来说明本发明之可行的设计变化，并非本发明之限制条件。毫无疑问地，熟知此项技艺者应可了解，在不违背本发明之精神下，本发明也可以分别只收集东、西、南及北四个方位的期中两个或三个方位上的无线讯号强度信息，或者收集三个彼此夹角120度方位上的无线讯号强度信息，此亦隶属本发明所涵盖之范畴。 
请参考图4，图4为本发明利用无线讯号及惯性感测组件来对一电子装置进行定位的方法的一操作范例的流程图，其包含(但不局限于)以下的步骤(请注意，假若可获得实质上相同的结果，则这些步骤并不一定要遵照图4所示的执行次序来执行)： 
步骤S400：开始。 
步骤S410：提供一无线讯号强度数据库，该无线讯号强度数据库储存有一讯号指纹地图以及对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息。 
步骤S420：侦测该电子装置的一目前位置的一目前方位。 
步骤S430：侦测该电子装置位于该目前位置的该目前方位的一 目前的无线讯号强度信息。 
步骤S440：依据该目前方位、该目前无线讯号强度信息以及该复数个无线讯号强度信息来决定该目前位置。 
请参考图5，图5为本发明利用无线讯号及惯性感测组件来对一电子装置进行定位的方法的另一操作范例的流程图，其包含(但不局限于)以下的步骤(请注意，假若可获得实质上相同的结果，则这些步骤并不一定要遵照图5所示的执行次序来执行)： 
步骤S400：开始。 
步骤S410：提供一无线讯号强度数据库，该无线讯号强度数据库储存有一讯号指纹地图以及对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息。 
步骤S420：侦测该电子装置的一目前方位。 
步骤S430：侦测该电子装置位于该目前位置的该目前方位的一目前的无线讯号强度信息。 
步骤S540：依据该目前方位来计算对应复数个格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息来产生对应每一位置的该目前方位的一计算后无线讯号强度信息。 
请搭配图5所示之各步骤以及第2、3图所示之各组件即可轻易了解各步骤如何运作，为简洁起见，故于此便不再赘述。值得注意的是，步骤S540～560可以由处理器214来执行或者也可以由服务器220来执行。 
由上可知，本发明的无线讯号强度数据库可以再根据该电子装置位于该目前位置的该目前方位来调整，如此一来，在定位上可以更为精确。 

Claims (10)

1.一种利用无线讯号及惯性感测组件来对一电子装置进行定位的方法，其特征在于，包含有下列步骤：
提供一无线讯号强度数据库，该无线讯号强度数据库储存有一讯号指纹地图以及对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息；
侦测该电子装置的一目前位置的一目前方位；
侦测该电子装置位于该目前位置的该目前方位的一目前无线讯号强度信息；以及
依据该目前方位、该目前无线讯号强度信息以及该无
线讯号强度数据库来决定该目前位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依据该目前方位、该目前无线讯号强度信息以及该无线讯号强度数据库来决定该目前位置的步骤包含：
依据该目前方位来计算对应该讯号指纹地图上的复数个格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息来产生对应每一位置的该目前方位的一计算后无线讯号强度信息，其中该复数个格子点位置为所有格子点位置中与该目前无线讯号强度信息最接近的至少两个格子点位置；以及
比对该目前无线讯号强度信息以及对应该讯号指纹地图上的该复数个格子点位置的该计算后无线讯号强度信息来决定该目前位置。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，依据该目前方位来计算对应该讯号指纹地图上的复数个格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息来产生对应每一位置的该目前方位的一计算后无线讯号强度信息的步骤包含：
判断该目前方位在该复数个格子点位置的复数个方位中最接近的两个方位；以及
利用内插法来在最接近的两个方位的复数个无线讯号强度信息来产生该计算后无线讯号强度信息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该无线讯号强度数据库在每一格子点位置储存四个方位的复数个无线讯号强度信息，以及该四个方位分别为东、西、南及北四个方位。
5.一种利用无线讯号及惯性感测组件来进行定位的电子装置，其特征在于，包含有：
一惯性传感器，用来侦测该电子装置的一目前位置的一目前方位；
一无线讯号强度侦测器，用来侦测该电子装置位于该目前位置的该目前方位的一目前无线讯号强度信息；以及
一处理器，用来依据该目前方位、该目前无线讯号强度信息以及一无线讯号强度数据库来决定该目前位置，其中该无线讯号强度数据库储存有该讯号指纹地图以及对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息。
6.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该处理器另用来：
依据该目前方位来计算对应该讯号指纹地图上的复数个格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息来产生对应每一位置的该目前方位的一计算后无线讯号强度信息，其中该复数个格子点位置为所有格子点位置中与该目前无线讯号强度信息最接近的至少两个格子点位置；以及
比对该目前无线讯号强度信息以及对应该复数个格子点位置的该计算后无线讯号强度信息来决定该目前位置。
7.如权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该处理器另用来：
判断该目前方位在该复数个格子点位置的复数个方位中最接近的两个方位；以及
利用内插法来在最接近的两个方位的复数个无线讯号强度信息来产生该计算后无线讯号强度信息。
8.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该无线讯号强度数据库在每一格子点位置储存四个方位的复数个无线讯号强度信息，以及该四个方位分别为东、西、南及北四个方位。
9.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，另包含有：一内存，用来储存一该无线讯号强度数据库的备份，其中该无线讯号强度数据库包含储存有该讯号指纹地图以及对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息。；
10.一种利用无线讯号及惯性感测组件来进行定位的定位系统，其特征在于，包含有：
至少一个无线讯号基地台，用来发射至少一无线讯号；一服务器，用来提供一无线讯号强度数据库，其中该无线讯号强度数据库储存有一讯号指纹地图以及对应该讯号指纹地图上的每一格子点位置的复数个方位的复数个无线讯号强度信息；以及
一电子装置，包含有：
一惯性传感器，用来侦测该电子装置的一目前方位；以及
一无线讯号强度侦测器，用来接收该至少一无线讯号并侦测该电子装置的该目前方位的一目前无线讯号强度信息；
其中该服务器用来依据该目前方位、该目前无线讯号强度信息以及该无线讯号强度数据库来决定该电子装置的该目前位置。
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