CN106257240B - 定位导航方法及其电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种定位导航方法及其电子装置。定位导航方法适用于电子装置以对室内环境进行定位，并且包括下列步骤：从起始位置开始进行移动程序；在移动程序之中，由第一传感器持续进行距离感测，由第二传感器持续进行方位感测，并且每隔第一时间周期，记录位置坐标点；当感测到电子装置与障碍物之间的间隔距离落入预设距离范围时，进行转向程序；在转向程序之中，电子装置转动一转向角度，并且每隔一段第二时间周期，记录过渡位置坐标点；在转向程序完成后，决定对应转向程序的位置坐标点，并且重新执行移动程序。本发明提供的定位导航方法及其电子装置可以准确地描绘室内环境。

Description

定位导航方法及其电子装置

技术领域

本发明是有关于一种导航方法及其电子装置，且特别是用于对室内环境进行定位的一种定位导航方法及其电子装置。

背景技术

随着科技的进步，可随身携带的小型化电子装置已经是普及于日常生活之中。通过不同的应用程序(Application,简称APP)，电子装置可具有不同的功能，例如是通信、娱乐、报时、导航等功能。现有的导航功能，具有引导电子装置的使用者由出发地点移动至目标地点的功能，并且必须是正确地引导电子装置的使用者。基于此前提，对于导航功能所适用的环境，都需要先进行准确地定位。

相对于室外环境，由于室内环境相对的范围较小，在定位上所要求的精度自然较高。然而，室内环境通常具有较多的转角或死角，结构上显得较复杂，因此如何正确地对室内环境，特别是室内环境的外围轮廓进行精准的定位，仍是本领域技术人员所努力的目标之一。

发明内容

本发明提供一种定位导航方法及其电子装置，通过在室内环境之中移动并记录多个位置坐标点来对室内环境进行定位。特别的是，对于室内环境的各个转角，本发明所提出的定位导航方法及其电子装置，能较准确地对其定位。

本发明的一实施例提出一种定位导航方法，适用于电子装置以对室内环境进行定位。电子装置包括多个第一传感器与第二传感器。定位导航方法包括下列步骤。从起始位置开始进行移动程序。在移动程序之中，由第一传感器持续进行距离感测，由第二传感器持续进行方位感测，并且每隔第一时间周期，记录对应电子装置的位置坐标点。当感测到电子装置与障碍物之间的间隔距离落入预设距离范围时，进行转向程序。在转向程序之中，电子装置依据第二传感器转动一转向角度，并且每隔第二时间周期，记录对应电子装置的过渡位置坐标点。在转向程序完成后，依据每一过渡位置坐标点与障碍物的间隔距离、每一过渡位置坐标点所对应的转向角度、距离信任权重以及角度信任权重，由所记录的过渡位置坐标点之中决定对应转向程序的位置坐标点，并且重新执行移动程序。

本发明的另一实施例提出一种电子装置，其适于对室内环境进行定位。电子装置包括移动构件、多个第一传感器、第二传感器、存储单元以及控制单元。控制单元耦接至移动构件、第一传感器、第二传感器与存储单元。控制单元控制电子装置从起始位置开始进行移动程序。在移动程序之中，由第一传感器持续进行距离感测，由第二传感器持续进行方位感测，并且每隔第一时间周期，存储单元记录对应电子装置的位置坐标点。当感测到电子装置与障碍物之间的间隔距离落入预设距离范围时，控制单元控制电子装置进行转向程序。在转向程序之中，电子装置依据第二传感器转动一转向角度，并且每隔第二时间周期，存储单元记录对应电子装置的过渡位置坐标点。在转向程序完成后，控制单元依据每一过渡位置坐标点与障碍物的间隔距离、每一过渡位置坐标点所对应的转向角度、距离信任权重以及角度信任权重，由存储单元所记录的过渡位置坐标点之中决定对应转向程序的位置坐标点，并且重新执行移动程序。

基于上述，本发明实施例所提供的定位导航方法及其电子装置，通过执行移动程序来不断地记录位置坐标点。当电子装置遭遇障碍物时，可通过执行转向程序离开障碍物，并且对于转向程序中所记录的过渡位置坐标点进行选择，藉以从中取得对应转向程序的位置坐标点。通过所记录的位置坐标点，定位导航方法及其电子装置可以准确地描绘室内环境。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

下面的附图是本发明的说明书的一部分，示出了本发明的示例实施例，附图与说明书的描述一起说明本发明的原理。

图1是依照本发明一实施例所示出的导航应用的概念图；

图2是依照本发明一实施例所示出的电子装置的方块图；

图3是依照本发明一实施例所示出的定位导航方法的流程图；

图4是依照本发明一实施例所示出的移动程序的示意图；

图5A是依照本发明一实施例所示出的转向程序的示意图；

图5B是依照本发明另一实施例所示出的转向程序的示意图；

图5C是依照本发明又一实施例所示出的转向程序的示意图；

图6A是依照本发明一实施例所示出的决定对应转向程序的位置坐标点的流程图；

图6B是依照本发明一实施例所示出的决定对应转向程序的位置坐标点的示意图；

图6C是依照本发明另一实施例所示出的决定对应转向程序的位置坐标点的示意图；

图7是依照本发明一实施例所示出的逃脱程序的示意图。

附图标记说明；

10：使用者界面；

120：地图层；

140：数据层；

160：视觉辅助层；

200：电子装置；

210：第一传感器；

220：第二传感器；

230：存储单元；

240：控制单元；

242：晶片单元；

250：移动构件；

S：起始位置；

P：位置坐标点；

B1：第一边界；

B2：第二边界；

X1、X2、X3：过渡位置坐标点；

θ1、θ2、θ3：转向角度；

d1、d2、d3：间隔距离；

S320、S340、S360：定位导航方法的步骤；

S620、S640、S660：决定对应转向程序的位置坐标点的步骤。

具体实施方式

现将详细参考本发明的示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例的实例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。

图1是依照本发明一实施例所示出的导航应用(Navigation App)的概念图。在本实施例中，导航应用可供使用者对应地遥控远端装置或机器人的移动路径，但不限于此。在其它实施例中，使用者也可以是利用导航应用规划移动路径。请参照图1，当使用者启动导航应用时，导航应用首先提供使用者一个使用者界面10。使用者界面10包含了地图层120、数据层140以及视觉辅助层160。地图层120通常是使用者所在环境的地图，但不以此为限。数据层140包括基于使用者所在环境而示出的坐标系统，并且可基于使用者的操作而显示起点坐标、终点坐标、移动路径。视觉辅助层160则例如是对应显示远端装置、机器人或使用者的代表图示。通过整合地图层120、数据层140以及视觉辅助层160，导航应用提供了一个直观的使用者界面10。

以前述的导航应用而言，数据层140所描述的坐标系统必须要与地图层120所显示的环境精准地契合，才可以发挥较佳的导航效果。因此，事先对导航应用的适用环境进行定位是必要的。本发明所提出的定位导航方法及其电子装置，用于对室内环境进行定位。图2是依照本发明一实施例所示出的电子装置的方块图。请参照图2，在本实施例中，电子装置200包括多个第一传感器210、第二传感器220、存储单元230、控制单元240以及移动构件250。

第一传感器210例如是超音波(Ultrasound)传感器、红外线(Infrared)传感器、雷射(Laser)传感器或者是前述多种元件的组合，但不限于此。第一传感器210例如是对称地或非对称地设置于电子装置200的周边上，但不限于此。第一传感器210以电子装置200为基准对四周进行距离感测。以超音波传感器为例，电子装置200通过发射、接收超音波并进行解析，得以进一步掌握电子装置200的四周是否有障碍物，并推估电子装置200与障碍物的距离。

第二传感器220例如是电子罗盘(Electronic Compass)、陀螺仪(Gyroscope)或旋转编码器(Rotary Encoder)，但不限于此。第二传感器220用以检测电子装置200的方位信息，特别是电子装置200的行进方位，并且还可协助电子装置200辨识转向时的转向角度。

存储单元230例如是任何型态的硬盘机(hard disk drive；简称HDD)、可移动随机存取存储器(random access memory；简称RAM)、只读存储器(read-only memory；简称ROM)、快闪存储器(flash memory)或前述多种元件的组合，但不限于此。

控制单元240例如是中央处理单元(Central Processing Unit，简称CPU)，或是其他可编程的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、可编程控制器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，简称ASIC)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device，简称PLD)，但不限于此。在本发明一实施例中，控制单元240还例如是包括一个晶片单元242。晶片单元242仅负责执行逃脱程序，藉以避免电子装置200在定位室内环境时陷入室内环境的结构死角而无法脱离。逃脱程序将详述于后，故在此不再赘述。

移动构件250例如是滚轮、履带或类似的元件。电子装置200通过移动构件250而可以移动于室内环境之中。

图3是依照本发明一实施例所示出的定位导航方法的流程图。请参照图2与图3，定位导航方法适用于电子装置200并藉以对室内环境进行定位。在定位导航方法中，控制单元240控制电子装置200而从一个起始位置开始进行移动程序。在移动程序中，由第一传感器210持续进行距离感测，由第二传感器220持续进行方位感测，并且每隔一第一时间周期，记录对应电子装置200的位置坐标点于存储单元230之中(步骤S320)。

图4是依照本发明一实施例所示出的移动程序的示意图。请参照图2、图3与图4，详细而言，依据本发明的一实施例，在移动程序之中，控制单元240依据一个预设距离范围而控制移动构件250以使电子装置200沿室内环境的第一边界B1移动，但不限于此。一般而言，第一边界B1是室内环境的墙壁。更详细而言，在本实施例中，控制单元240是期望能控制电子装置200依据一个预设距离而沿第一边界B1移动。然而，在控制上，电子装置100较难精准地与第一边界B1维持在预设距离的间隔，而是需要一定的模糊空间。因此，于本实施例中，控制单元240还以预设距离为基准而取得预设距离范围，并且电子装置200与第一边界B1的间隔距离只要落在预设距离范围即可。举例而言，预设距离例如是5厘米，而预设距离范围例如是4.5厘米～5.5厘米。

通过第一传感器210的协助，控制单元240可以控制电子装置200以预设距离范围作为依据而沿第一边界B1移动。在移动程序中，由起始位置S开始，电子装置200每隔一段第一时间周期就记录一次对应电子装置200的位置坐标点P于存储单元230。第一时间周期例如是300毫秒(ms)，但不以此为限。由图4可知，所记录的多个位置坐标点P是对应地描绘了第一边界B1。

请再参照图2与图3，于移动程序中，当感测到电子装置200与一个障碍物之间的间隔距离落入预设距离范围时，控制单元240进行转向程序。在转向程序之中，电子装置200依据第二传感器200转动一个转向角度，并且每隔第二时间周期，由存储单元230记录对应电子装置的过渡位置坐标点(步骤S340)。更详细而言，当电子装置200沿第一边界B1移动时，若检测到会阻碍移动的障碍物，则选择转向。

图5A是依照本发明一实施例所示出的转向程序的示意图。如图5A所示，障碍物例如是室内环境的第二边界B2，但不限于此。一般而言，第二边界B2为室内环境的另一墙壁。在图5A之中，第一边界B1与第二边界B2的夹角为90度。

参照图2、图3与图5A，当电子装置200沿第一边界B1进行移动程序时，会越来越接近第二边界B2。通过第一传感器210的协助，当感测到第二边界B2与电子装置200的间隔距离已经落在预设距离范围(例如前述实施例所提出的4.5厘米～5.5厘米)时，控制单元240控制电子装置200进行转向程序。值得注意的是，当感测到电子装置200过于逼近障碍物使得两者间的间隔距离低于预设距离范围时，控制单元240会控制电子装置200而先进行距离调适，例如是使电子装置200后移。在本实施例中，进行转向程序时，电子装置200通过第二传感器220的协助而转向90度，并且电子装置200的控制单元240每隔一段第二时间周期就记录一次对应电子装置200的过渡位置坐标点于存储单元230。第二时间周期例如是300毫秒(ms)，但不以此为限。

图5B是依照本发明另一实施例所示出的转向程序的示意图。在图5B之中，第一边界B1与第二边界B2的夹角为45度。类似于图5A的实施例，当电子装置200沿第一边界B1移动而通过第一传感器210感测到第二边界B2与电子装置200的间隔距离已经落在预设距离范围时，控制单元240控制电子装置200进行转向程序，并且转向135度。图5C是依照本发明又一实施例所示出的转向程序的示意图。在图5C之中，第一边界B1与第二边界B2的夹角为120度，而电子装置200沿第一边界B1移动。当感测到第二边界B2与电子装置200的间隔距离已经落在预设距离范围时，控制单元240控制电子装置200进行转向程序，并且转向30度。值得注意的是，转向程序不是只适用于前述情境，而可以适用于各种不同的第一边界B1与第二边界B2的夹角。

请再参照图2与图3，在转向程序完成后，控制单元240依据每一过渡位置坐标点与障碍物的间隔距离、每一过渡位置坐标点所对应的转向角度、距离信任权重以及角度信任权重，由存储单元230所记录的过渡位置坐标点之中决定对应转向程序的位置坐标点，并且重新执行移动程序(步骤S360)。详细而言，在转向程序之中，电子装置200可能是约略维持在同一位置。此时，控制单元240还从所记录的多个过渡位置坐标点之中选择一者作为对应转向程序的位置坐标点P。

图6A是依照本发明一实施例所示出的决定对应转向程序的位置坐标点的流程图。图6B是依照本发明一实施例所示出的决定对应转向程序的位置坐标点的示意图。如图6B所示，依据第一传感器210的感测结果，由电子装置200所记录的过渡位置坐标点X1、X2、X3与第二边界B2(障碍物)的间隔距离为d1、d2、d3。另一方面，基于第二传感器220的感测结果，过渡位置坐标点X1、X2、X3所对应的转向角度为θ1、θ2、θ3。同时参照图6A与6B，在决定代表转向程序的位置坐标点P时，控制单元240首先确认并分别设定距离信任权重以及角度信任权重。距离信任权重以及角度信任权重分别落于权重上限值以及权重下限值之间，并且距离信任权重以及角度信任权重的和值为权重上限值(步骤S620)。举例而言，距离信任权重以及角度信任权重的和值例如是100，而距离信任权重为75，角度信任权重为25。

距离信任权重以及角度信任权重代表对于前述间隔距离(例如是d1、d2、d3)以及转向角度(例如是θ1、θ2、θ3)的差异容忍度。以每一过渡位置坐标点与障碍物的间隔距离以及每一过渡位置坐标点所对应的转向角度作为参考，控制单元240依据距离信任权重以及角度信任权重筛选过渡位置坐标点(步骤S640)，并且于经筛选后的过渡位置坐标点之中，选择与障碍物的间隔距离最大的一者，作为代表转向程序的位置坐标点(步骤S660)。参照图6B的实施例，由于转向角度θ1、θ2、θ3皆为90度，并且间隔距离d1、d2、d3是相近的，因此控制单元240保留过渡位置坐标点X1、X2、X3。对于经筛选后的过渡位置坐标点X1、X2、X3，由于d1>d3>d2，控制单元240选择过渡位置坐标点X1作为对应转向程序的位置坐标点P。

图6C是依照本发明另一实施例所示出的决定对应转向程序的位置坐标点的示意图。在图6C的实施例中，第二边界B2(障碍物)具有一干扰源I而影响第二传感器220的感测效果。举例而言，过渡位置坐标点X1所对应的转向角度θ1可能因干扰而呈现0度。此时，当进行过渡位置坐标点X1、X2、X3的筛选时，由于转向角度θ1远低于转向角度θ2、θ3，过渡位置坐标点X1就会先被淘汰。接着，由于d3>d2，控制单元240选择过渡位置坐标点X3作为对应转向程序的位置坐标点P。

决定对应转向程序的位置坐标点P后，控制单元240重新进行移动程序。此时，电子装置200例如是沿第二边界B2进行移动，直到再次遭遇障碍物。基于室内环境的封闭性，当电子装置200重新移动到起始位置S，而存储单元230所记录的位置坐标点P符合起始位置S时，控制单元240控制电子装置200停止进行移动程序。此时，存储单元230所记录的多个位置坐标点P足以提供至绘图应用软体来进一步描述电子装置所在的室内环境。

本发明的实施例所提供的定位导航方法以及其电子装置，还具备有逃离室内环境的结构死角的能力。更具体而言，在移动程序中，当感测到电子装置200进入室内环境的结构死角时，则控制单元240中的晶片单元242控制电子装置200进行逃脱程序。类似地，在转向程序中，当感测到电子装置200位于室内环境的结构死角时，则晶片单元242控制电子装置200进行逃脱程序。换言之，控制单元240的晶片单元242在逃脱程序中，会负责控制电子装置200的移动、转向，直到电子装置200脱离结构死角。

图7是依照本发明一实施例所示出的逃脱程序的示意图。参照图7，在逃脱程序中，控制单元240设定距离信任权重为权重上限值(例如为100)，并且设定角度信任权重为权重下限值(例如为0)，藉以停止记录电子装置200的位置坐标点。晶片单元242控制电子装置200的移动构件250以旋转并前后移动电子装置200以脱离结构死角。当通过第一传感器210与第二传感器220而感测到电子装置200脱离室内环境的结构死角时，晶片单元242通知控制单元240，而控制单元240重新控制电子装置200进行移动程序。在本发明的一实施例中，控制单元240更重新设定距离信任权重以及角度信任权重，藉以恢复记录电子装置200的位置坐标点。

综上所述，本发明实施例所提供的定位导航方法及其电子装置，通过执行移动程序来不断地记录位置坐标点。当电子装置遭遇障碍物时，可通过执行转向程序离开障碍物，并且对于转向程序中所记录的过渡位置坐标点进行选择，藉以从中取得对应转向程序的位置坐标点。通过所记录的位置坐标点，定位导航方法及其电子装置可以准确地描绘室内环境。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种定位导航方法，其特征在于，适用于电子装置以对一室内环境进行定位，所述电子装置包括多个第一传感器与一第二传感器，所述定位导航方法包括：

从一起始位置开始进行一移动程序，其中，在所述移动程序之中，由多个所述第一传感器持续进行距离感测，由所述第二传感器持续进行方位感测，并且每隔一第一时间周期，记录对应所述电子装置的一位置坐标点；

当感测到所述电子装置与一障碍物之间的一间隔距离落入一预设距离范围时，进行一转向程序，其中在所述转向程序之中，所述电子装置依据所述第二传感器转动一转向角度，并且每隔一第二时间周期，记录对应所述电子装置的一过渡位置坐标点；以及

在所述转向程序完成后，依据每一所述过渡位置坐标点与所述障碍物的一间隔距离、每一过渡位置坐标点所对应的所述转向角度、一距离信任权重以及一角度信任权重，从所记录的多个所述过渡位置坐标点之中决定对应所述转向程序的所述位置坐标点，并且重新执行所述移动程序。

2.根据权利要求1所述的定位导航方法，其特征在于，还包括：

当所述电子装置所记录的所述位置坐标点符合所述起始位置时，所述电子装置停止进行所述移动程序。

3.根据权利要求1所述的定位导航方法，其特征在于，所述电子装置是沿所述室内环境的一第一边界进行所述移动程序，而所述障碍物是所述室内环境的一第二边界。

4.根据权利要求1所述的定位导航方法，其特征在于，所述移动程序还包括：

当感测到所述电子装置进入所述室内环境的一结构死角，则进行一逃脱程序。

5.根据权利要求4所述的定位导航方法，其特征在于，所述转向程序还包括：

当感测到所述电子装置位于所述室内环境的所述结构死角时，则进行所述逃脱程序。

6.根据权利要求5所述的定位导航方法，其特征在于，所述逃脱程序包括：

设定所述距离信任权重为一权重上限值，且设定所述角度信任权重为一权重下限值，以停止记录所述电子装置的所述位置坐标点；

旋转并前后移动所述电子装置以脱离所述结构死角：以及

当感测到所述电子装置脱离所述室内环境的所述结构死角时，重新进行所述移动程序。

7.根据权利要求1所述的定位导航方法，其特征在于，决定对应所述转向程序的所述位置坐标点的步骤，还包括：

分别设定所述距离信任权重以及所述角度信任权重，其中所述距离信任权重以及所述角度信任权重分别落于一权重上限值以及一权重下限值之间，并且所述距离信任权重以及所述角度信任权重的一和值为所述权重上限值；

依据所述距离信任权重以及所述角度信任权重，筛选多个所述过渡位置坐标点；以及

在经筛选后的多个所述过渡位置坐标点之中，选择与所述障碍物的所述间隔距离最大的一者，作为代表所述转向程序的所述位置坐标点。

8.一种电子装置，其特征在于，适于对一室内环境进行定位，所述电子装置包括：

一移动构件；

多个第一传感器；

一第二传感器；

一存储单元；以及

一控制单元，耦接至所述移动构件、多个所述第一传感器、所述第二传感器与所述存储单元，所述控制单元控制所述电子装置从一起始位置开始进行一移动程序，其中在所述移动程序之中，由多个所述第一传感器持续进行距离感测，由所述第二传感器持续进行方位感测，并且每隔一第一时间周期，所述存储单元记录对应所述电子装置的一位置坐标点，

当感测到所述电子装置与一障碍物之间的一间隔距离落入一预设距离范围时，所述控制单元控制所述电子装置进行一转向程序，其中在所述转向程序之中，所述电子装置依据所述第二传感器转动一转向角度，并且每隔一第二时间周期，所述存储单元记录对应所述电子装置的一过渡位置坐标点，

在所述转向程序完成后，所述控制单元依据每一所述过渡位置坐标点与所述障碍物的一间隔距离、每一过渡位置坐标点所对应的所述转向角度、一距离信任权重以及一角度信任权重，由所述存储单元所记录的多个所述过渡位置坐标点之中决定对应所述转向程序的所述位置坐标点，并且重新执行所述移动程序。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，当所述存储单元所记录的所述位置坐标点符合所述起始位置时，所述控制单元控制所述电子装置停止进行所述移动程序。

10.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述控制单元控制所述电子装置沿所述室内环境的一第一边界进行所述移动程序，而所述障碍物是所述室内环境的一第二边界。

11.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述控制单元还包括一晶片单元，

在所述移动程序中，当感测到所述电子装置进入所述室内环境的一结构死角，则所述晶片单元控制所述电子装置进行一逃脱程序。

12.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，在所述转向程序中，当感测到所述电子装置位于所述室内环境的所述结构死角时，则所述晶片单元控制所述电子装置进行所述逃脱程序。

13.根据权利要求12所述的电子装置，其特征在于，在所述逃脱程序中，所述控制单元设定所述距离信任权重为一权重上限值，并且设定所述角度信任权重为一权重下限值，以停止记录所述电子装置的所述位置坐标点，所述晶片单元旋转并前后移动所述电子装置以脱离所述结构死角，

当感测到所述电子装置脱离所述室内环境的所述结构死角时，所述控制单元重新控制所述电子装置进行所述移动程序。

14.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述控制单元分别设定所述距离信任权重以及所述角度信任权重，而所述距离信任权重以及所述角度信任权重分别落于一权重上限值以及一权重下限值之间，并且所述距离信任权重以及所述角度信任权重的一和值为所述权重上限值，

所述控制单元依据所述距离信任权重以及所述角度信任权重，筛选多个所述过渡位置坐标点，并且在经筛选后的多个所述过渡位置坐标点之中，选择与所述障碍物的所述间隔距离最大的一者，作为代表所述转向程序的所述位置坐标点。