CN107576938A - 室内定位系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种室内定位系统及其方法。该室内定位系统，包括：多个信标装置，包括顶上信标及平面信标，其中各顶上信标分别安置于一室内空间的一区域的顶部，且各区域的周围安置相应的平面信标；一移动装置，用以执行室内定位应用程序，藉以接收来自各信标装置所相应的一定位信号，并判断移动装置与各信标装置之间的距离信息；以及一定位服务器，依据顶上信标与移动装置的距离信息判断移动装置位于室内空间的特定区域，还依据在该特定区域所相应的平面信标的距离信息判断移动装置在特定区域中的精确位置，且将精确位置回报至移动装置，藉以让移动装置该室内定位应用程序中的室内空间的平面图上显示移动装置的精确位置。

Description

室内定位系统及其方法
技术领域
本发明有关于定位系统，特别是有关于信标辅助式的室内定位系统及其室内定位方法。
背景技术
随着科技发展，用户所拥有的移动装置通常配备有全球定位系统(Globalpositioning system，GPS)，可与卫星配合进行室外定位。然而，因为GPS的无线电波强度较弱，当用户位于室内时，全球定位系统则往往无法发挥功用，例如无法针对用户在室内的位置(例如是办公室、教室、商场等等)进行精确定位。
因此需要一种室内定位系统及室内定位方法以进行精确的室内空间定位。
发明内容
本发明提供一种室内定位系统，包括：多个信标装置，包括顶上信标及平面信标，其中各顶上信标分别安置于一室内空间的一区域的顶部，且各区域的周围安置相应的平面信标；一移动装置，用以执行室内定位应用程序，藉以接收来自各信标装置所相应的一定位信号，并判断移动装置与各信标装置之间的距离信息；以及一定位服务器，依据该多个顶上信标与该移动装置的距离信息判断移动装置位于室内空间的特定区域，还依据在该特定区域所相应的该多个平面信标的距离信息判断该移动装置在该特定区域中的一精确位置，且将该精确位置回报至该移动装置，藉以让该移动装置于该室内定位应用程序中的该室内空间的平面图上显示该移动装置的该精确位置。
本发明还提供一种室内定位方法，用于室内定位系统，该室内定位系统包括多个信标装置以及一移动装置，其中该多个信标装置包括多个顶上信标及多个平面信标，其中各顶上信标分别安置于一室内空间的一区域的顶部，且各区域的周围安置相应的这些平面信标，该方法包括：利用该移动装置执行一室内定位应用程序，藉以接收来自各信标装置所相应的一定位信号，并判断该移动装置与各信标装置之间的距离信息；接收来自该移动装置的该移动装置与各信标装置之间的距离信息；依据该多个顶上信标与该移动装置的距离信息判断该移动装置位于该室内空间的一特定区域；依据在该特定区域所相应的该多个平面信标的距离信息判断该移动装置在该特定区域中的一精确位置；将该精确位置回报至该移动装置，藉以让该移动装置于该室内定位应用程序中的该室内空间的平面图上显示该移动装置的该精确位置。
附图说明
图1显示依据本发明一实施例的室内定位系统100的功能方块图。
图2显示依据本发明一实施例中的室内空间的俯视图。
图3显示依据图2的实施例中在空间201进行定位的示意图。
图4显示依据本发明一实施例中的定位方法的流程图。
附图符号说明
100～室内定位系统；
110～信标装置；
111、111A－111F～顶上信标；
112、112A－112L～平面信标；
120～移动装置；
130～定位服务器；
200～室内空间；
201－206～区域；
S410－S450～步骤。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。
图1显示依据本发明一实施例的室内定位系统100的功能方块图。
室内定位系统100包括多个信标装置110、一移动装置120、以及一定位服务器130。举例来说，各信标装置110可分别安置于一室内空间中的不同位置，其中室内空间例如是办公室、教室、戏院、表演场馆等等，但本发明并不限于此。各信标装置110均可定时地利用无线通信协议推播(advertising)该信标装置相关的定位信号。举例来说，各信标装置110可每隔一秒利用低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，BLE)、Wifi、红外线等无线通信协议进行定位信号的推播。为了便于说明，后述实施例中采用低功耗蓝牙为例进行说明。
移动装置120可由一用户所携带，例如是一智能手机、一平板计算机、或一笔记型计算机等等，但本发明并不限于此。当该用户携带着移动装置120进入布置有信标装置110的室内空间，用户可启动移动装置120中的一特定室内定位应用程序，藉以利用移动装置120的收发器(transceiver)接收来自各信标装置110的推播信息。举例来说，若使用低功耗蓝牙协议，移动装置可在距离各信标装置110一定距离内的范围(例如5～10公尺左右，视其功率而定，无方向性)接收到推播信息。
更进一步而言，移动装置120上所运行的特定室内定位应用程序包括了将所接收到的推播信息的电波强度转换为相应距离的程序代码，例如可用软件开发工具包(Software Development Kit)所实现，但本发明并不限于此。需注意的是，若仅以接收到特定信标装置而判断移动装置120与该特定信标之间的距离有可能会产生判断距离失准的情况，因为该特定信标装置与该移动装置120之间可能有障碍物，进而导致电波强度变弱。
定位服务器130例如可为一个人计算机、一专用服务器、或是其他可计算定位信息的运算装置，但本发明并不限于此。举例来说，定位服务器130可通过一无线网路由移动装置120取得移动装置120在室内空间中与各信标装置的距离信息，进而判断移动装置120在室内空间中的位置。
在一实施例中，信标装置110可分为顶上信标111及平面信标112两部份，顶上信标111依据一预定排列分式安置于室内空间的天花板藉以相应于室内空间中的大区域。因为顶上信标设置于天花板，用户的移动装置120与顶上信标之间通常不会有障碍物，因此可更精准地判断移动装置在室内空间中所在的区域。平面信标112则是安装或固定于室内空间中各个顶上信标所相应的各区域周围的墙上或物件上，藉以定义各大区域中的小区域。关于更进一步的室内定位的细节，请参考后述实施例。
图2显示依据本发明一实施例中的室内空间的俯视图。
请同时参考图1及图2，顶上信标111包括顶上信标111A～116F依据一预定排列分式安置于室内空间200的天花板，其中各顶上信标111A～116F相应于室内空间200中的一大区域，例如是区域201～206。为了便于说明，区域201～206以长方形为例，用户可视实际情况调整所需的空间规划方式来配置顶上信标及平面信标。
平面信标112则包括了平面信标112A～112L，其中每个空间201～206均有相应的4个平面信标，例如空间201中除了顶上信标111A之外，也包括了平面信标112A、112B、112C、及112D；空间202中除了顶上信标111A之外，也包括了平面信标112C、112D、112E、及112F；依此类推。因为区域201及202是相邻的，且平面信标所发射的推播信息是无方向性的，故在两个区域201及202的共同边缘的平面信标112C及112D则可以共用。
图3显示依据图2的实施例中于区域201进行定位的示意图。
图3以图2中的区域201为例，如图3所示，若移动装置120处于区域201，则移动装置120可接收到来自在区域201中的各信标111A、112A～112D所推播的定位信号。在移动装置120上所运作的室内定位应用程序可将在区域201中的各信标111A、112A～112D所推播的定位信号的强度转换为相应的距离，其中上述距离为该定位信号的强度与时间的函数。举例来说，移动装置120与顶上信标111A之间的距离函数可表示为D(S111A，T)，移动装置120与平面信标112A之间的距离函数可表示为D(S112A，T)，其中S111A及S112A表示在时间T所测量到的定位信号的强度。类似地，移动装置120与平面信标112B～112D之间的距离函数可分别表示为D(S112B，T)、D(S112C，T)、D(S112D，T)，其中S112B、S112C、S112D分别表示在时间T所测量到的定位信号的强度。需了解的是，就算移动装置120是静止的，在不同时间T所测量到的定位信号的强度仍可能会有变化，其取决于各平面信标的定位信号的稳定度、以及是否有障碍物、或受到其他干扰。
更进一步而言，在移动装置120上所运作的室内定位应用程序会通过无线网路将各信标装置的定位信号所转换出的相应距离传送至定位服务器130，定位服务器130则依据移动装置120所传送的各信标装置的相应距离计算该移动装置120处于室内空间的位置。
举例来说，移动装置120传送与各顶上信标的距离，因为移动装置120与顶上信标111A的距离最近，故定位服务器130判断移动装置120应处于区域201。接着，定位服务器130更进一步判断移动装置120在区域201中的精确位置。更进一步而言，因移动装置120处于区域201之中，故移动装置120在一般未受到障碍物影响的情况下可同时接收到来自平面信标112A～112D的定位信号，故定位服务器130可利用移动装置120与各平面信标112A～112D之间的距离判断该移动装置120在区域201之中的位置。
此外，当定位服务器130判断出该移动装置120在区域201之中的相对位置，定位服务器130会进一步进行精确校正。举例来说，在某些特殊情况下，例如移动装置120位于顶上信标111A的正下方，故定位服务器130会判断移动装置120与区域201中的4个平面信标112A～112D的距离均相等。在此种特殊情况下，定位服务器130则会再进一步检查移动装置120与区域201中的4个平面信标112A～112D的距离是否均大于移动装置120与空间201中的顶上信标111A的距离。若是，则可判断移动装置120处于区域201的中心位置。若否，则可判断前述的精确位置为误判。
在一实施例中，室内定位应用程序可显示室内空间200的详细平面图，例如各座位、用户代号、及/或其编号等信息，当定位服务器130利用移动装置120与各平面信标112A～112D之间的距离判断该移动装置120在区域201之中的位置，则可进一步将所判断的位置信息传送至移动装置120。此时，移动装置120的用户则可由室内空间定位程序的平面图中得知目前所在的位置。
需注意的是，定位服务器130可管理多个室内空间的定位，其包括一数据库用以记录各室内空间的平面图及各信标装置的位置信息，作为各室内空间位置规划的元数据(meta data)，藉以提供精确定位计算。
在一些实施例中，在移动装置120上所运作的室内定位应用程序可取代定位服务器130的功能，意即判断移动装置120在室内空间的位置以及在平面图上显示移动装置120在室内空间的位置均是由移动装置120所进行。
图4显示依据本发明一实施例中的定位方法的流程图。在步骤S410，利用移动装置执行一室内定位应用程序，藉以接收来自各信标装置所相应的一定位信号，并判断该移动装置与各信标装置之间的距离信息。
在步骤S420，利用定位服务器接收来自该移动装置的该移动装置与各信标装置之间的距离信息。
在步骤S430，利用该定位服务器依据该多个顶上信标与该移动装置的距离信息判断该移动装置位于该室内空间的一特定区域。
在步骤S440，利用该定位服务器依据在该特定区域所相应的该多个平面信标的距离信息判断该移动装置在该特定区域中的一精确位置。
在步骤S450，利用该定位服务器将该精确位置回报至该移动装置，藉以让该移动装置于该室内定位应用程序中的该室内空间的平面图上显示该移动装置的该精确位置。
综上所述，本发明提供一种室内定位系统及其室内定位方法，藉由信标装置的辅助及适当的位置摆设，本发明的室内定位系统及其室内定位方法更精准地定位用户的移动装置在室内空间的位置。
本发明虽以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种室内定位系统，包括：
多个信标装置，包括多个顶上信标及多个平面信标，其中各顶上信标分别安置于一室内空间的一区域的顶部，且各区域的周围安置相应的这些平面信标；
一移动装置，用以执行一室内定位应用程序，藉以接收来自各信标装置所相应的一定位信号，并判断该移动装置与各信标装置之间的距离信息；以及
一定位服务器，用以接收来自该移动装置的该移动装置与各信标装置之间的距离信息，并依据该多个顶上信标与该移动装置的距离信息判断该移动装置位于该室内空间的一特定区域，
其中该定位服务器还依据在该特定区域所相应的该多个平面信标的距离信息判断该移动装置在该特定区域中的一精确位置，且该定位服务器还将该精确位置回报至该移动装置，藉以让该移动装置于该室内定位应用程序中的该室内空间的平面图上显示该移动装置的该精确位置。
2.如权利要求1所述的室内定位系统，其中该多个信标装置支持低功率蓝牙通信协议。
3.如权利要求1所述的室内定位系统，其中该定位服务器判断在该多个顶上信标中与该移动装置具有一最小距离的一者相应于该特定区域。
4.如权利要求1所述的室内定位系统，其中在该定位服务器判断出该移动装置在该特定区域中的该精确位置后，若该定位服务器判断该移动装置与该特定区域所相应的各平面信标的距离相等，则该定位服务器还判断该移动装置与该特定区域所相应的各平面信标的距离是否大于该移动装置与该特定区域所相应的该顶上信标的距离，
若是，该定位服务器判断该移动装置位于该特定区域的中心点；
若否，该定位服务器判断该移动装置的该精确位置为误判。
5.如权利要求1所述的室内定位系统，其中该室内定位应用程序包括一程序代码将所接收到来自各信标装置的定位信号的强度转换为相应的距离信息。
6.一种室内定位方法，用于室内定位系统，该室内定位系统包括多个信标装置、一移动装置、及一定位服务器，其中该多个信标装置包括多个顶上信标及多个平面信标，其中各顶上信标分别安置于一室内空间的一区域的顶部，且各区域的周围安置相应的这些平面信标，该方法包括：
利用该移动装置执行一室内定位应用程序，藉以接收来自各信标装置所相应的一定位信号，并判断该移动装置与各信标装置之间的距离信息；
利用该定位服务器接收来自该移动装置的该移动装置与各信标装置之间的距离信息；
利用该定位服务器依据该多个顶上信标与该移动装置的距离信息判断该移动装置位于该室内空间的一特定区域；
利用该定位服务器依据在该特定区域所相应的该多个平面信标的距离信息判断该移动装置在该特定区域中的一精确位置；
利用该定位服务器将该精确位置回报至该移动装置，藉以让该移动装置于该室内定位应用程序中的该室内空间的平面图上显示该移动装置的该精确位置。
7.如权利要求6所述的室内定位方法，其中该多个信标装置支持低功率蓝牙通信协议。
8.如权利要求6所述的室内定位方法，还包括：
判断在该多个顶上信标中与该移动装置具有一最小距离的一者相应于该特定区域。
9.如权利要求6所述的室内定位方法，还包括：
在判断出该移动装置在该特定区域中的该精确位置后，若该移动装置与该特定区域所相应的各平面信标的距离相等，判断该移动装置与该特定区域所相应的各平面信标的距离是否大于该移动装置与该特定区域所相应的该顶上信标的距离；以及
若是，判断该移动装置位于该特定区域的中心点；
若否，判断该移动装置的该精确位置为误判。
10.如权利要求6所述的室内定位方法，其中该室内定位应用程序包括一程序代码将所接收到来自各信标装置的定位信号的强度转换为相应的距离信息。
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