CN106019220A - 主动式射频标签室内定位架构及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种主动式射频标签室内定位架构及其方法，其架构包含一发讯源；至少一感测节点，接受该发讯源的讯号，并产生一资料；及一服务器，与该感测节点连接并接收该资料，该服务器内具有一判断模块，判断该资料后加以推算出该发讯源的当前位置；而定位方法包含由发讯源主动的发送讯号，由各感测节点接收后并产生资料，将资料传递给服务器加以储存，服务器将这些资料进行相互比对，推算出发讯源距离何处的感测节点较近，判断出发讯源当前的位置。透过主动发讯给感测节点，并根据多笔资料进行相互比对，推算出距离何处的感测节点较近，达到提高定位精准度的目的。

Description

主动式射频标签室内定位架构及其方法

技术领域

本发明是有关于一种室内定位架构及其方法，且特别是有关于一种透过主动发讯给感测节点并透过相互比对的方式，推算出当前位置的系统架构及其判断方法。

背景技术

请参考图1，为现有定位技术的示意图，由图中可以看出现有技术中的架构，由基地台将讯号给每一个讯号发射节点，每一个讯号发射节点都含盖着一定空间，当收讯装置进入到了讯号发射节点的发射范围内后，将会收到讯号，收讯装置透过每一个讯号发射节点的讯号源，来定位出自己当前的位置。

而这样的作法，有着几个问题：

1、精准度较差。

2、收讯装置需要较高的功能性，如智能手机，而讯号发射节点102需要有发射讯号的能力，导致整体成本较高。

3、易受到环境影响而导致定位效果较差。

因此现有技术当中亟需要一种新的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种主动式射频标签室内定位方法，透过主动发讯号给各个感测节点，由感测节点将讯号转换成资料后传递给服务器后进行相互比对，进而推算出当前发讯源距离位于何处的感测节点及距离远近。

为了解决上述问题，本发明设计了一种主动式射频标签室内定位方法，其系统架构包含：

一发讯源；

至少一感测节点，接受该发讯源的讯号，并产生一资料；及一服务器，与该感测节点连接并接收该资料，该服务器内具有一判断模块，判断该资料后加以推算出该发讯源的当前位置。

上述的感测节点与该服务器之间更设置了至少一桥接器，用以连结该感测节点及该服务器并作为该资料交换的媒介。

上述的服务器内具有一资料存放模块，用以储存该资料。

上述的感测节点根据收到该讯号强度，推测出该发讯源与该感测节点的距离远近，并根据距离远近定义出至少一个距离区间。

进一步的，该服务器调整该距离区间的范围大小。

而本发明的判断方法，由发讯源主动的发送讯号，由各感测节点接收后并产生资料，将资料传递给服务器加以储存，服务器将这些资料进行相互比对，推算出发讯源距离何处的感测节点较近，判断出发讯源当前的位置。

上述的判断发讯源当前的位置的定位方法，根据应用的环境区域不同，进一步的区分为开放区域模式(open area mode)及封闭区域模式(close area mode)。

上述在开放区域模式或封闭区域模式下，各感测节点根据接收到发讯源所发出的讯号强度，推算出发讯源当前距离感测节点的位置远近，并根据位置远近定义出发讯源对应于感测节点所在的距离区间。

上述根据距离感测节点的位置远近，该距离区间进一步的定义区分为距离感测节点较近的第一区间及距离感测节点较远的第二区间。

上述的开放区域模式，根据不同情况将会有下列不同状况：

(O1)当服务器仅有某单一个感测节点的第一区间或第二区间资料，服务器将会保留此该资料，并判定其位置位于此感测节点附近；

(O2)当该发讯源进入其中一个感测节点的第一区间后，服务器将会保留此该资料且忽视发讯源进入其他感测节点的第二区间的资料，并判定其位置位于此该感测节点附近；

(O3)当该发讯源由其中一个感测节点的第一区间进入第二区间后，服务器将会保留此节点的第二区间资料且重新接受发讯源进入其他感测节点的第二区间资料；

(O4)当该发讯源依序进入感测节点的第二区间后，服务器将会保留最新的感测节点的第二区间资料，并判定其位置位于此二感测节点之间；

(O5)当该发讯源进入其中一个感测节点的第一区间后，服务器将会保留此节点的第一区间资料，当有新的感测节点的第一区间资料产生，服务器将会保留此新节点的第一区间资料，并判断其位置位于此新感测节点附近，服务器依据以上原则选择需保留的资料并依序的与新感测节点的区间资料作比对来判断发讯源的位置。

上述的封闭区域模式，根据不同情况将会有下列不同状况：

(C1)当该发讯源进入其中一个感测节点的第一区间或第二区间后，服务器将会储存并判定当前发讯源靠近该感测节点；

(C2)当该发讯源由其中一个感测节点进入另一个感测结点的第一区间或第二区间后，服务器将会储存并判定当前发讯源靠近新进入的感测节点，并依序删除较旧的资料。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：提出一种主动式射频标签室内定位方法，透过主动发讯号给各个感测节点，由感测节点将讯号转换成资料后传递给服务器后进行相互比对，进而推算出当前发讯源距离位于何处的感测节点及距离远近。由上述技术手段，改变了当前定位技术的作法，进而克服了精准度较差、成本高昂及易受到环境影响等问题加以克服，达到提高定位精准度的目的。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为现有技术中定位技术的示意图。

图2为本发明的系统架构示意图。

图3为封闭区域的判断方法下发讯源移动的示意图。

图4为开放区域的判断方法下发讯源移动的示意图。

图中：101-基地台、102-讯号发射节点、103-收讯装置、1-服务器、11-判断模块、12-桥接器、13-资料存放模块、2-感测节点、3-发讯源。

具体实施方式

在以下实施例中，相同或相似的元件符号代表相同或相似的元件。此外，以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是用来说明的，而并非用来限制本发明。

请参阅图2，为本发明的系统架构示意图，由图中可以看出整体的系统架构，以服务器1作为系统中心，向外连接多个桥接器12作为中继，桥接器12再连接多个感测节点2，构成一个树枝状的架构；在服务器1内具有进行判断工作的判断模块11以及作为占存空间或记录设定的资料存放模块13，桥接器12所能对应感测节点2的数量，是根据桥接器12的设计及所能支援的数量而定，而发讯源3自主性的发射讯号给感测节点2，在图示中为了简化及配合下述算法判断方法进行说明，一个桥接器12连接三个感测节点2，而不因此限制本案的概念。

具体来说，根据不同的应用场合，算法判断方法可以分为应用于开放区域(openarea)的开放区域模式(open area mode)，及封闭区域(close area)的封闭区域模式(close area mode)两种判断方法，开放区域可以认知为一个较大的空间(使用多个感应节点)；而封闭区域则认知为较小的空间(仅使用一个感应节点)。

具体来说，上述的开放区域(open area)所定义的较大空间，主要是指走道、大厅、大交谊厅、博物馆、电影院、百货公司等等室内的大型开放空间，如将感应节点增加防水措施后也可以加以应用于户外空间如如公园、游乐场等；而上述的封闭区域(close area)所定义的较小空间，主要是指小房间、小会议室、小办公室等。

在此先进行定义，根据感测节点2距离发讯源3的远近，定义出多个距离区间，例如每10公尺就定义一个区间，而依序给予定义「相当近」、「近」、「一般」、「远」、「相当远」等等，而上述的每一个距离区间的数值是可以透过服务器1来加以控制及规划区间数量，为了方便说明，在下述的说明中，仅表示「近」、「远」这两个状态。

封闭区域模式(close area mode)的判断方法，只保留最后一个感测节点2所收到发讯源3的资料，而不论这个资料的状态，皆认定为最靠近最后一个感测节点2，所以可得到下列表1的结论。

表1

状态	节点A	节点B	判断所在区域
				1	近		A区
2	远		A区
				3		远	B区
4		近	B区

请参阅图3，为封闭区域的判断方法下发讯源移动的示意图，根据上一段的说明，即可了解在封闭区域模式(close area mode)的判断方法，而将这样的判断方法套用于图2的架构下，并实际配合图3中发讯源3在不同时间下的所在位置，可以得到下列表2的结论：

表2

时间点

节点A

节点B

节点C

预测资料

判断所在区域

记录

T1

近

A-近

A区

无

T2

远

A-远

A区

无

T3

远

B-远

B区

无

T4

远

C-远

C区

无

T5

近

C-近

C区

无

T6

远

C-远

C区

无

T7

远

A-远

A区

无

如此可知，在封闭区域模式(close area mode)的判断方法下，是不进行记录的，单纯判断何处的感测节点收到来自发讯源3的讯号，及判断当前的所在区域。

开放区域模式(open area mode)的判断方法，会保留每一个资料，并于一定周期比较最近一个预测资料及当前的预测资料，之后，如果某个感测节点得到「近」资料，将会保留并忽略其他感测节点的「远」资料，除非当感测节点的「近」资料转变为「远」资料时，才会重新接收「远」资料，而根据这样的判断逻辑，可得到下列表3的结论。

表3

状态	节点A	节点B	判断所在区域
				1	近		A区
2	远		A区
				3	远	远	AB区
4	远	近	B区
				5	近	近	A区(如果A-近是最近一个)

请参阅图4，为开放区域的判断方法下发讯源移动的示意图，根据上一段的说明，即可了解在开放区域模式(open area mode)的判断方法，在图4中，改变了距离区间的范围大小，使各个感测节点的「远」有部分的重叠，而将这样的判断方法套用于图2的架构下，并实际配合图4中发讯源3在不同时间下的所在位置，可以得到下列表4的结论：

表4

在上述的状况下，依造时间点不同，有着不一样的结果，请看下述说明：

时间点T1及T2，分别个是节点B及节点A接收到讯号，所以在这边所判断出来的区域分别各是B区及A区，而记录状态持续的刷新；

时间点T3，节点A接收到的讯号变为「远」，同样保持判断出来的区域为A区，而记录状态保留「A-远」；

时间点T4，节点B接收到的讯号「远」，因上一笔「A-远」还保持着，所以预测资料有「A-远」及「B-远」两笔，所以判断出的区域为AB区，而记录状态将「A-远」移除，保留「B-远」；

时间点T5，节点C接收到的讯号「远」，因上一笔「B-远」还保持着，所以预测资料有「B-远」及「C-远」两笔，所以判断出的区域为BC区，而记录状态将「B-远」移除，保留「C-远」；

时间点T6，节点C接收到的讯号「近」，因为「近」的权利大于「远」，所以预测资料为「C-近」，判断出的区域为C区，而记录状态将保留「C-近」；

时间点T7，节点B接收到的讯号「远」，虽现在的状况有可能是位于BC区，但节点B所接到的讯号有可能是一个溢波，也因为「近」的权利大于「远」，所以预测资料使用上一笔的「C-近」，并且忽略「B-远」，判断出的区域为C区，而记录状态将保留「C-近」；

时间点T8，节点A接收到的讯号「远」，虽现在的状况有可能是位于AC区，但节点A所接到的讯号有可能是一个溢波，也因为「近」的权利大于「远」，所以预测资料使用上一笔的「C-近」，并且忽略「A-远」，判断出的区域为C区，而记录状态将保留「C-近」；

时间点T9，节点C接收到的讯号「远」，可以认知为发讯源由很接近节点C的位置移动到较远的位置，所以预测资料改使用「C-远」，判断出的区域为C区，而记录状态将保留「C-远」；

时间点T10，节点A接收到的讯号「远」，因上一笔「C-远」还保持着，所以预测资料有「C-远」及「A-远」两笔，所以判断出的区域为AC区，而记录状态将「C-远」移除，保留「A-远」。

在上述的情况下，时间点T1、T2、T3、T6属于开放区域模式下的(O1)状况；时间点T7、T8属于开放区域模式下的(O2)状况；时间点T9属于开放区域模式下的(O3)状况；时间点T4、T5属于开放区域模式下的(O4)状况；而开放区域模式下的(O5)状况较少发生，因考量到发讯源移动的速度及接收讯号的频率，所以发生发讯源快速的由一个感测节点的第一区间直接进入另一个感测节点的第一区间，有可能是一个偶发异常的情况，大致上还是可以根据其他资料及条件来推断出是属于(O1)～(O4)状况情况中的一种。

而透过本技术的位置预测系统架构及判断方法，改善了当前技术的问题缺失，透过多笔资料进行相互比对，推算出距离何处的感测节点较近，实现达到提高定位精准度的目的。

另外，在实际应用时，可以同时间设定多个群，分别采用不同的判断方法，具体来说，一个群当前只能使用一种判断方法，如开放区域(open area)或封闭区域(closearea)，当群的判断方法有所变化时，之前的记录将会被清除掉。

Claims (10)

1.一种主动式射频标签室内定位架构，其特征是：包括

一发讯源；

至少一感测节点，接受该发讯源的讯号，并产生一资料；及

一服务器，与该感测节点连接并接收该资料，该服务器内具有一判断模块，判断该资料后加以推算出该发讯源的当前位置。

2.根据权利要求1所述的主动式射频标签室内定位架构，其特征是：其中，该感测节点与该服务器之间更设置了至少一桥接器，用以连结该感测节点及该服务器并作为该资料交换的媒介。

3.根据权利要求1所述的主动式射频标签室内定位架构，其特征是：其中，该服务器内具有一资料存放模块，用以储存该资料。

4.根据权利要求1所述的主动式射频标签室内定位架构，其特征是：其中，该感测节点根据收到该讯号强度，推测出该发讯源与该感测节点的距离远近，并根据距离远近定义出至少一个距离区间，且服务器调整该距离区间的范围大小。

5.一种主动式射频标签室内定位方法，其特征是：由发讯源主动的发送讯号，各感测节点接收后并产生资料，将资料传递给服务器加以储存，服务器将这些资料进行相互比对，推算出发讯源距离何处的感测节点较近，判断出发讯源当前的位置。

6.根据权利要求5所述的主动式射频标签室内定位方法，其特征是：其中，该判断发讯源当前的位置的定位方法，根据应用的环境区域不同，进一步的区分为开放区域模式及封闭区域模式。

7.根据权利要求6所述的主动式射频标签室内定位方法，其特征是：其中，在开放区域模式或封闭区域模式下，各感测节点根据接收到发讯源所发出的讯号强度，推算出发讯源当前距离感测节点的位置远近，并根据位置远近定义出发讯源对应于感测节点所在的距离区间。

8.根据权利要求7所述的主动式射频标签室内定位方法，其特征是：其中，根据距离感测节点的位置远近，该距离区间进一步的定义区分为距离感测节点较近的第一区间及距离感测节点较远的第二区间。

9.根据权利要求8所述的主动式射频标签室内定位方法，其特征是：其中，在开放区域模式，根据不同情况将会有下列不同状况：

(O1)当服务器仅有某单一个感测节点的第一区间或第二区间资料，服务器将会保留此该资料，并判定其位置位于此感测节点附近；

(O2)当该发讯源进入其中一个感测节点的第一区间后，服务器将会保留此该资料且忽视发讯源进入其他感测节点的第二区间的资料，并判定其位置位于此该感测节点附近；

(O3)当该发讯源由其中一个感测节点的第一区间进入第二区间后，服务器将会保留此节点的第二区间资料且重新接受发讯源进入其他感测节点的第二区间资料；

(O4)当该发讯源依序进入感测节点的第二区间后，服务器将会保留最新的感测节点的第二区间资料，并判定其位置位于此二感测节点之间；

(O5)当该发讯源进入其中一个感测节点的第一区间后，服务器将会保留此节点的第一区间资料，当有新的感测节点的第一区间资料产生，服务器将会保留此新节点的第一区间资料，并判断其位置位于此新感测节点附近，服务器依据以上原则选择需保留的资料并依序的与新感测节点的区间资料作比对来判断发讯源的位置。

10.根据权利要求8所述的主动式射频标签室内定位架构，其特征是：其中，在封闭区域模式，根据不同情况将会有下列不同状况：

(C1)当该发讯源进入其中一个感测节点的第一区间或第二区间后，服务器将会储存并判定当前发讯源靠近该感测节点；

(C2)当该发讯源由其中一个感测节点进入另一个感测结点的第一区间或第二区间后，服务器将会储存并判定当前发讯源靠近新进入的感测节点，并依序删除较旧的资料。