CN107678020A - 载具导航方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种载具导航方法及系统。在此载具导航系统中，雷达天线设置于载具上，并发射第一感测波与第二感测波；第一指向回传天线与第二指向回传天线之间固定地相隔一段特定距离；处理装置电性耦接至雷达天线。其中，于接收到第一感测波时，第一指向回传天线传送对应的第一回传波，且第二指向回传天线传送对应的第二回传波；于接收到第二感测波时，第一指向回传天线传送对应的第三回传波，且第二指向回传天线传送对应的第四回传波；处理装置即根据第一至第四回传波及特定距离而决定载具与导航目标的相对移动方向、距离或速度。本公开提供的载具导航系统可利用电磁波进行物件定位，并将载具引导至预先设定好的位置上。

Description

载具导航方法及系统
技术领域
本发明涉及导航技术领域，具体涉及一种载具导航方法及载具导航系统。
背景技术
一般的电子雷达定位是利用电磁波经由物体反射的回波配合电磁波发射体所在的位置，来计算电磁波发射体与电磁波反射物之间的距离与相对速度。然而，当利用电磁波进行定位时，如果实测的环境是一个复杂的多反射物空间，则多个反射物所反射而回的电磁波就容易使系统误判；特别是在使用调频连续波(Frequency-modulated continuous-wave，FMCW)雷达定位时，在多反射物空间中对于同一个反射物容易因为反射路径的不同而产生多重路径的电磁波。由于在FMCW雷达定位方法中，不同路径的电磁波就会产生不同的定位距离，因此在使用FMCW雷达定位技术时，多重路径的反射电磁波就会造成反射物位置的误判。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种载具导航方法及系统，其可利用电磁波进行物件定位，并藉此将载具引导至预先设定好的位置上。
从一个角度来看，本发明提出一种载具导航系统，其用于导航载具，且包括：一个雷达天线、一个第一指向回传天线、一个第二指向回传天线，以及一个处理装置。雷达天线设置于载具上，并在第一时间发射第一感测波，在第二时间发射第二感测波。第一指向回传天线被设置在第一位置上；第二指向回传天线设置于第二位置上并与第一指向回传天线之间固定地相隔一段特定距离。处理装置电性耦接至前述的雷达天线。其中，于接收到第一感测波时，第一指向回传天线往第一感测波传来时的方向传送对应的第一回传波，且第二指向回传天线往第一感测波传来时的方向传送对应的第二回传波；于接收到第二感测波时，第一指向回传天线往第一感测波传来时的方向传送对应的第三回传波，且第二指向回传天线往第一感测波传来时的方向传送对应的第四回传波；处理装置从雷达天线接收第一回传波、第二回传波、第三回传波及第四回传波，并根据第一回传波、第二回传波、第三回传波、第四回传波及特定距离而决定载具的移动方向。
在一个实施例中，前述的雷达天线为全向型天线。
在一个实施例中，前述的雷达天线为指向型波束成形天线。
从另一个角度来看，本发明提出一种载具导航方法。此载具导航方法用于导航设置有全向型天线的载具，且于目标点的两侧设置着可回应于全向型天线的第一指向回传天线及第二指向回传天线，其中第一指向回传天线与第二指向回传天线之间固定地相隔一段特定距离。此载具导航方法包括下列步骤：根据回应于第一感测波的第一回传波及第二回传波，分别计算第一回传波与第二回传波传递的第一距离与第二距离；往移动方向移动载具经过一段预设时间后，于第二时间发射第二感测波；根据回应于第二感测波的第三回传波及第四回传波，分别计算第三回传波与第四回传波传递的第三距离与第四距离；以及根据前述的第一距离、第二距离、第三距离、第四距离以及特定距离，判断移动载具时所采用的移动方向是否需要调整。
在一个实施例中，根据前述的第一距离、第二距离、第三距离、第四距离以及特定距离，判断移动载具时所采用的移动方向是否需要调整的步骤，包括下列步骤：以第一距离为半径，全向型天线在第一时间所处的位置为圆心而得第一测定圆；以第二距离为半径，全向型天线在第一时间所处的位置为圆心而得第二测定圆；以第三距离为半径，全向型天线在第二时间所处的位置为圆心而得第三测定圆；以第四距离为半径，全向型天线在第二时间所处的位置为圆心而得第四测定圆；以第一测定圆与第三测定圆的交会点为第一假设点，并以第二测定圆与第四测定圆的交会点为第二假设点，再判断第一假设点与第二假设点间的距离是否等同于前述的特定距离；当第一假设点与第二假设点间的距离等同于前述的特定距离时，根据第一假设点与第二假设点的位置而判断移动方向是否需要调整；以及当第一假设点与第二假设点间的距离不等同于前述特定距离时，以第一测定圆与第四测定圆的交会点为第三假设点，以第二测定圆与第三测定圆的交会点为第四假设点，并根据第三假设点与第四假设点的位置而判断移动方向是否需要调整。
在一个实施例中，前述根据第一假设点与第二假设点的位置而判断移动方向是否需要调整的步骤，包括：以第一假设点与第二假设点之间的连接线为一基准线，使在第一时间的全向型天线至第一假设点的连线与基准线之间的夹角为第一方向角，使在第一时间的全向型天线至第二假设点的连线与基准线之间的夹角为第二方向角，使在第二时间的全向型天线至第一假设点的连线与基准线之间的夹角为第三方向角，使在第二时间的全向型天线至第二假设点的连线与基准线之间的夹角为第四方向角；以及根据前述方向角之间的变化关系，判断是否需要调整移动方向。
在一个实施例中，前述根据前述方向角之间的变化关系，判断是否需要调整移动方向的步骤，包括：当第一方向角大于等于第二方向角且第三方向角大于第一方向角，则判断为需要调整移动方向。
在一个实施例中，前述当第一方向角大于等于第二方向角且第三方向角大于第一方向角，则判断为需要调整移动方向的步骤，包括：当第一方向角大于第二方向角且第三方向角大于第一方向角，则判断为应该将移动方向调整成可随时间经过而逐步减小第一方向角的方向。
在一个实施例中，此载具导航方法还包括：当第一方向角等于第二方向角、第三方向角等于第四方向角，且第一方向角大于第三方向角时，判断为不需要调整移动方向。
从另一个角度来看，本发明提出一种载具导航方法，其用于导航设置有指向型波束成形天线的载具，且于目标点的两侧设置着可回应于此指向型波束成形天线、彼此之间固定地相隔一段特定距离的第一指向回传天线及第二指向回传天线。此载具导航方法包括：接收第一回传波，此第一回传波为第一指向回传天线与第二指向回传天线之中的一个回应于在第一时间发射的第一感测波束时所发射的回传波；接收第二回传波，此第二回传波为第一指向回传天线与第二指向回传天线之中的另一个回应于在第二时间发射的第二感测波束时所发射的回传波；根据第一回传波确认发射第一感测波束时的第一发射角度，并计算该第一回传波经过的第一距离；根据第二回传波确认发射第二感测波束时的第二发射角度，并计算第二回传波经过的第二距离；以及根据第一距离、第二距离、第一发射角度以及第二发射角度，判断载具移动时所采用的移动方向是否需要调整。
在一个实施例中，前述根据第一距离、第二距离、第一发射角度以及第二发射角度，判断载具移动时所采用的移动方向是否需要调整的步骤包括：根据第一距离与第一发射角度，计算出发射第一回传波之处的第一位置；根据第二距离与第二发射角度，计算出发射第二回传波之处的第二位置；以及当移动方向为同时远离第一位置及第二位置时，判断为需要调整移动方向。
从另一个角度来看，本发明提出一种载具导航系统，其用于导航载具，且包括：一个雷达天线、一个第一反射物、一个第二反射物以及一个处理装置。雷达天线设置于载具上，并在第一时间发射第一感测波，在第二时间发射第二感测波。第一反射物设置于第一位置，第二反射物设置于第二位置，且第一反射物与第二反射物之间固定地相隔一段特定距离。于接收到第一感测波时，第一反射物反射第一回传波，且第二反射物反射第二回传波；于接收到第二感测波时，第一反射物反射第三回传波，且第二反射物反射第四回传波。处理装置电性耦接至雷达天线，并从雷达天线接收第一回传波、第二回传波、第三回传波及第四回传波，并根据第一回传波、第二回传波、第三回传波、第四回传波及特定距离而决定载具的移动方向。
综上所述，本发明在载具上设置一个天线雷达，再通过搭配两个设置在目标点附近的指向回传天线而得以准确定位这两个指向回传天线的位置。因此，本发明可以根据指向回传天线的位置而调整载具的移动方向，使载具往目标点移动而达到导航的目的。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的载具导航系统的系统外观示意图。
图2为根据本发明一实施例的载具导航方法的流程图。
图3A为根据本发明一实施例于实施步骤S240时的详细流程图。
图3B为图3A的实施例中的第一～第四距离及特定距离d之间的关系示意图。
图4A为根据本发明一实施例的前述步骤S330的详细实施步骤的流程图。
图4B为根据本发明一实施例的各方向角之间的关系示意图。
图4C为根据本发明一实施例的各方向角之间的关系示意图。
图5为根据本发明一实施例的载具导航方法的流程图。
图6为根据本发明一实施例于执行步骤S530时的详细流程图。
附图标记说明：
10：载具导航系统
100：雷达天线
105：载具
110：第一指向回传天线
120：第二指向回传天线
130：处理装置
a1、a2、a3、a4：方向角
C11、C12、C21、C22：测定圆
d：特定距离
DET：目标点
F1、F2、P1、P2、T1、T2、T3：点
M：移动方向
r11、r12、r21、r22：距离
S200～S240：本发明一实施例的实施步骤
S302～S350：本发明一实施例的实施步骤
S400～S460：本发明一实施例的实施步骤
S500～S530：本发明一实施例的实施步骤
S600～S620：本发明一实施例的实施步骤
具体实施方式
请参照图1，其为根据本发明一实施例的载具导航系统的系统外观示意图。在本实施例中，载具导航系统10包括了雷达天线(radar antenna)100、第一指向回传天线(firstretro-directive antenna)110、第二指向回传天线(second retro-directive antenna)120以及处理装置130。雷达天线100设置于载具105上，以在不同的时间发射对应的感测波。设置第一指向回传天线110的位置在这之后将被称为第一位置，设置第二指向回传天线120的位置在这之后将被称为第二位置，且第一位置与第二位置之间固定地相隔一段特定距离d。处理装置130电性耦接至雷达天线100以从雷达天线100接收数据。必须说明的是，虽然本实施例中的处理装置130是被设置在载具105上，但实际上处理装置130只要能够发出指令使载具105或控制载具105的人员能够理解建议的移动方向M即可，并非一定要设置在载具105上；再者，虽然处理装置130在本实施例中是以无线的方式电性耦接到雷达天线100，但实际设计时也可以采用有线方式使处理装置130电性耦接到雷达天线100。
在本实施例中，雷达天线100会在第一时间发出一道感测波(后称第一感测波)，随后在第二时间发出另一道感测波(后称第二感测波)。第一指向回传天线110在接收到第一感测波时，会往第一感测波传来时的方向传送对应的一道回传波(后称第一回传波)，第二指向回传天线120在接收到第一感测波时，也会往第一感测波传来时的方向传送对应的一道回传波(后称第二回传波)。类似的，第一指向回传天线110在接收到第二感测波时，会往第二感测波传来时的方向传送对应的一道回传波(后称第三回传波)，而第二指向回传天线120在接收到第二感测波时，也会往第二感测波传来时的方向传送对应的一道回传波(后称第四回传波)。雷达天线100分别接收前述的各回传波，而处理装置130则从雷达天线100接收这些回传波，并根据这些回传波以及前述的特定距离d而决定是否需要调整载具105的移动方向M。
在具体的系统设计上，前述的雷达天线100可以是全向型天线(OMNIantenna)，或者可以是指向型波束成形天线(Beamforming antenna)。后续将分别针对使用这两种不同类型的天线而制成的载具导航系统10来做更进一步的说明。
请一并参照图1与图2，其中图2为根据本发明一实施例的载具导航方法的流程图。此实施例所呈现的操作流程适于使用在采用全向型天线做为载具上的雷达天线的载具导航系统中。首先，雷达天线100在第一时间向外发射第一感测波(步骤S200)，并在之后的步骤S205中根据从第一指向回传天线110所接收到的第一回传波与从第二指向回传天线120所接收到的第二回传波，计算第一回传波传递经过的距离(后称第一距离)与第二回传波传递经过的距离(后称第二距离)，然后通过步骤S210将计算所得的第一距离与第二距离传递至处理装置130。而且，在步骤S200发射第一感测波之后，载具105上的雷达天线100还在载具105往移动方向M移动了一段预设时间之后，进一步于第二时间向外发射第二感测波(步骤S220)，并在之后的步骤S225中根据从第一指向回传天线110所接收到的第三回传波与从第二指向回传天线120所接收到的第四回传波，计算第三回传波传递经过的距离(后称第三距离)与第四回传波传递经过的距离(后称第四距离)，然后通过步骤S230将计算所得的第三距离与第四距离传递至处理装置130。接下来，在步骤S240中，处理装置130根据所接收到的第一距离、第二距离、第三距离、第四距离以及事先得知的第一指向回传天线110与第二指向回传天线120之间的特定距离d，进一步搭配载具105在第一时间到第二时间之间沿着移动方向M所移动的距离，来判断移动载具105时所采用的移动方向M是否需要调整。
请进一步合并参照图3A与图3B，其中图3A是根据本发明一实施例于实施步骤S240时的详细流程图，而图3B则是图3A的实施例中的第一～第四距离及特定距离d之间的关系示意图。如图3A所示，在先前的步骤S210或步骤S230之后，处理装置130会接收到先前计算出来的第一距离、第二距离、第三距离以及第四距离。接下来，在步骤S302中，处理装置130将以接收到的第一距离为半径，以全向型天线在第一时间所处的位置为圆心而得到相对应的一个圆形(后称第一测定圆)；在步骤S304中，处理装置130将以接收到的第二距离为半径，以全向型天线在第一时间所处的位置为圆心而得到相对应的一个圆形(后称第二测定圆)；在步骤S306中，处理装置130将以接收到的第三距离为半径，以全向型天线在第二时间所处的位置为圆心而得到相对应的一个圆形(后称第三测定圆)；在步骤S308中，处理装置130将以接收到的第四距离为半径，以全向型天线在第二时间所处的位置为圆心而得到相对应的一个圆形(后称第四测定圆)。
在得到上述的各测定圆之后，就可以对应得知各测定圆之间的交会点的位置(步骤S310)并进行后续的判断操作。在本实施例中，步骤S310是将第一测定圆与第三测定圆的交会点(后称第一假设点)——此时可能是点T1或T3(在不同的实施例中也可能只存在一个交会点)——的位置假设为其中一个指向回传天线的位置，并将第二测定圆与第四测定圆的交会点的位置(后称第二假设点)——也就是点T2(在不同的实施例中也可能存在两个交会点)—假设为另一个指向回传天线的位置，因此在接下来的步骤S320中，就要判断第一假设点与第二假设点之间的距离是否等同于第一指向回传天线110与第二指向回传天线120之间的特定距离d。如果步骤S320的判断结果为是(假设点T1到点T2之间的距离等同于特定距离d，而点T3到点T2之间的距离与特定距离d不相同)，则表示第一假设点(此时为点T1)与第二假设点(此时为点T2)的位置就是两个指向回传天线的位置。此时，在第一时间的时候由载具上的雷达天线与两个指向回传天线所共同形成的三角形(亦即由点P1、T1与T2所形成的三角形，后称第一三角形)，以及在第二时间的时候由载具上的雷达与两个指向回传天线所共同形成的三角形(亦即由点P2、T1与T2所形成的三角形，后称第二三角形)都可以被计算出来，进而可以根据第一三角形在点P1处的角度与第二三角形在点P2处的角度，来判断载具是否逐渐靠近点T1与点T2之间的中心点。假若第一三角形在点P1处的角度大于第二三角形在点P2处的角度，那么就表示载具逐渐远离点T1与点T2之间的中心点，此时就必须调整移动方向M。相反的，假若第一三角形在点P1处的角度小于第二三角形在点P2处的角度，那么就表示载具逐渐靠近点T1与点T2之间的中心点，此时就可以选择不调整移动方向M。换句话说，在步骤S320的判断结果为是之后，就可以根据第一假设点与第二假设点的位置来判断移动方向M是否需要调整(步骤S330)。
相对的，如果步骤S320的判断结果为否，则表示第一假设点与第二假设点的位置并不是两个指向回传天线的位置，此时就必须在步骤S340中调整指向回传天线的假设位置，改为将第一测定圆与第四测定圆的交会点(后称第三假设点)的位置假设为其中一个指向回传天线的位置，并将第二测定圆与第三测定圆的交会点(后称第四假设点)的位置假设为另一个指向回传天线的位置。接下来，可以以与前述类似的方式，计算相关三角形的角度变化，而在步骤S350中得以根据第三假设点与第四假设点的位置而判断移动方向M是否需要调整，或者也可以先判断第三假设点与第四假设点之间的距离是否等同于第一指向回传天线110与第二指向回传天线120之间的特定距离d，并只在判断结果为是的时候执行步骤S350，而在判断结果为否的时候重新执行图2所示的整个流程，以藉此增加整个载具导航方法的可信赖度。
应注意的是，第一测定圆也可以采用第二距离为其半径。此时的第二测定圆相对改为采用第一距离为其半径，但并不影响第三测定圆与第四测定圆的半径采用对象。详细地说，由于全向型天线是往四周同时发射一道感测波，因此每一个测定圆代表的是反射感测波的物体的可能位置，而测定圆的半径则代表反射感测波的物体与全向型天线之间的距离。据此，第一测定圆表示一个物体的可能位置的集合，第二测定圆表示另一个物体的可能位置的集合，而其中所采用的第一与第二等词仅是为了区别之用，并非特别用来限制接收的前后顺序。同样的，第三测定圆也表示一个物体(可能与位于第一测定圆上的物体相同或与位于第二测定圆上的物体相同)的可能位置的集合，而第四测定圆则表示另一个物体(相对的可能与位于第二测定圆上的物体相同或与位于第一测定圆上的物体相同)的可能位置的集合。
举例来说，请参照图3B，假设载具105(或全向型天线)在第一时间位于图中点P1所代表的位置，并在沿着移动方向M移动了一段时间之后，在第二时间位于图中点P2所代表的位置，距离r11与r12分别为全向型天线在点P1处测得的两个不同反射物与此全向型天线之间的距离，距离r21与r22分别为全向型天线在点P2处测得的两个不同反射物与此全向型天线之间的距离。则，测定圆C11就是以点P1为圆心，距离r11为半径所得的圆；测定圆C12就是以点P1为圆心，距离r12为半径所得的圆；测定圆C21就是以点P2为圆心，距离r21为半径所得的圆；而测定圆C22就是以点P2为圆心，距离r22为半径所得的圆。此外，点T1与点T3是测定圆C11与测定圆C21的两个交会点，点T2是测定圆C12与测定圆C22的交会点，而点F1与点F2则是测定圆C11与测定圆C22的两个交会点。
在一个实施例中，可以以测定圆C11为第一测定圆，以测定圆C12为第二测定圆，以测定圆C21为第三测定圆，以测定圆C22为第四测定圆，此时点T1与点T3就属于第一假设点的可能位置，点T2属于第二假设点的可能位置，点F1与点F2则属于第三假设点的可能位置。而由于测定圆C12与测定圆C21之间没有交点，所以此时不存在第四假设点。在此实施例中，因为点T2和与点T3同属于第一假设点的点T1之间的距离等同于特定距离d，因此可以判断点T1与点T2的位置上各有一支指向回传天线，并据此判断是否需要调整移动方向。
在另一个实施例中，可以以测定圆C12为第一测定圆，以测定圆C11为第二测定圆，以测定圆C21为第三测定圆，并以测定圆C22为第四测定圆。由于测定圆C12与测定圆C21之间没有交点，所以此时不存在第一假设点；除此之外，此时的点F1与点F2属于第二假设点的可能位置，点T2属于第三假设点的可能位置，而点T1与点T3则属于第四假设点的可能位置。因此，在图3A所示的步骤S320进行判断的时候，会因为不存在第一假设点而导致判断结果为否，并因此进入步骤S340及其后续的流程。而因为存在两个第四假设点(点T1与点T3)，所以在步骤S350中，必须先通过判断点T2和点T1或点T3之间的距离与特定距离d是否相同，才能得知究竟是在点T1的位置上存在指向回传天线或者是在点T3的位置上存在指向回传天线(此时在点T2的位置上当然存在一支指向回传天线)，并进而根据对应的点来判断是否需要调整移动方向。此处可以利用在前述步骤S320的判断结果为是之后的具体操作来判断是否需要调整移动方向。
更进一步的，当点P1与点P2的连线刚好经过点T2的时候，点T2到点T1的距离以及点T2到点T3的距离会同时等于特定距离d。此时一样可以利用相关各点之间所形成的三角形来判断载具是从点P1往点P2的方向移动或者是从点P2往点P1的方向移动，之后再选择将移动方向偏往点T1或者点T3并移动一段距离，再配合载具雷达所接收的反射能量的增加趋势，这样后续就可以借着上述的方式来分析出指向回传天线究竟是设置在点T1或点T3所在的位置上。也就是说，可以根据第一时间与第二时间所收到的回传波的强度，判断移动方向是否需要调整。
在其它实施例中，还可以以测定圆C11为第一测定圆、以测定圆C12为第二测定圆、以测定圆C22为第三测定圆并以测定圆C21为第四测定圆，或者是以测定圆C12为第一测定圆、以测定圆C11为第二测定圆、以测定圆C22为第三测定圆并以测定圆C21为第四测定圆。与这些实施例相对应的各假设点及指向回传天线之间的位置判断以及最终判断是否需要调整移动方向的实际情形与前述的实施例类似，在此就不再多做赘述。
接下来请合并参照图4A，其为根据本发明一实施例的前述步骤S330的详细实施步骤的流程图。在本实施例中，于前述步骤S320之后，会先确认由连接第一假设点与第二假设点而得的基准线(步骤S400)，之后则分别计算在第一时间时的全向型天线至第一假设点的连线与基准线之间所夹的第一方向角(步骤S412)、在第一时间时的全向型天线至第二假设点的连线与基准线之间所夹的第二方向角(步骤S414)、在第二时间时的全向型天线至第一假设点的连线与基准线之间所夹的第三方向角(步骤S416)，以及在第二时间时的全向型天线至第二假设点的连线与基准线之间所夹的第四方向角(步骤S418)。在得到前述的各方向角之后，接着就要判断第一方向角是否大于第二方向角(步骤S420)。假若在步骤S420中得知第一方向角大于第二方向角，则接着在步骤S430中判断第三方向角是否大于第一方向角。若在步骤S430中得知第三方向角大于第一方向角，则最终判断为需要调整现有的移动方向M(步骤S440)；相对的，假若在步骤S430中得知第三方向角不大于第一方向角，则最终判断为不需要调整现有的移动方向M(步骤S450)。
回过头来看，假如经过步骤S420的判断而得知第一方向角并不大于第二方向角，则接着进入步骤S460以判断第四方向角是否大于第二方向角。若第四方向角大于第二方向角，则判断为需要调整移动方向M(步骤S440)；相对的，若第四方向角不大于第二方向角，则判断为不需要调整移动方向M(步骤S450)。
总括来说，图4A所述的各步骤就是根据各方向角之间的变化关系来判断是否需要调整移动方向。在实际设计时可以有许多种的判断方式，并不局限于以上所述的特定实施例。这些设计调整的种类繁多，不胜枚举，且为本领域相关技术人员能根据本案的技术精神自行变化而得，故在此不多做说明。
为了使本领域相关技术人员能更清楚地了解图4A所示的流程图的运行过程，请一并参照图4B，其为根据本发明一实施例的各方向角之间的关系示意图。在本实施例中，全向型天线从点P1沿着移动方向M而移动到点P2，而此时载具导航系统的目的是要将载具105(含全向型天线)导航至目标点DET。经过前述各实施例的定位，找出了第一指向回传天线110与第二指向回传天线120的位置。此时，图4A中所提及的基准线指的就是连接第一指向回传天线110与第二指向回传天线120的线段，而目标点DET则位于基准线的中点。若假设第一方向角是方向角a1，则第二方向角就是方向角a2，第三方向角是方向角a3，第四方向角是方向角a4。依据图4A的操作流程，首先在步骤S420中的判断结果为第一方向角大于第二方向角，于是进入步骤S430并得到判断结果为第三方向角小于第一方向角。所以，在此实施例中最后会进入到步骤S450而判断为不调整移动方向M。如此一来，载具105(含全向型天线)就会沿着移动方向M逐渐移动并靠近位于基准线中点处的目标点DET。
请参照图4C，其为根据本发明另一实施例的各方向角之间的关系示意图。同样的，在本实施例中，全向型天线从点P1沿着移动方向M而移动到点P2，且载具导航系统的目的也是要将载具105(含全向型天线)导航至目标点DET。经过前述各实施例的定位，找出了第一指向回传天线110与第二指向回传天线120的位置，基准线就是连接第一指向回传天线110与第二指向回传天线120的线段。假设目标点DET同样位于基准线的中点且第一方向角是方向角a1，则第二方向角就是方向角a2，第三方向角是方向角a3，第四方向角是方向角a4。依据图4A的操作流程，首先在步骤S420中的判断结果为第一方向角大于第二方向角，于是进入步骤S430并得到判断结果为第三方向角大于第一方向角。所以，在此实施例中最后会进入到步骤S440而判断为应该调整移动方向M。
在此处，调整移动方向M的方法有很多种，本领域相关技术人员在此处视实际需求所进行的设计变化并不会影响到本发明的实质技术精神。虽然因为这种设计变化的方式种类繁多，但基本上应该是以使载具105能逐步接近目标点DET为首选。举例来说，可以尝试将移动方向M调整成“可随时间经过而逐步减小第一方向角(在此为方向角a1)”的方向，但并不以此为限。
值得注意的是，目标点DET未必一定要在基准线的中点处。事实上，只要目标点DET与第一指向回传天线110及第二指向回传天线120之间是预设的已知相对位置关系，且不会随着时间而有太大的变化，那么载具导航系统10就可以根据预先输入的位置关系，搭配各种合适的导航软件来将载具105导航到目标点DET。
以上所述的各实施例适用于在载具105上使用全向型天线的状况。假若在载具105上使用的雷达天线是指向型波束成形天线，则对应的载具导航方法就会更为简单。
请合并参照图1与图5，其中图5为根据本发明一实施例的载具导航方法的流程图。此实施例所呈现的操作流程适于使用在采用指向型波束成形天线做为载具105上的雷达天线100的载具导航系统10。在本实施例中，首先在某一个时间点(后称第一时间)发射一道感测波束(后称第一感测波束)以检测某一个区域范围内是否存在第一指向回传天线110或第二指向回传天线120(步骤S500)。当接收到第一指向回传天线110或第二指向回传天线120回应于第一感测波束而产生的第一回传波时(步骤S510)，就可以知道在第一感测波束所检测的区域范围内存在一支指向回传天线。由于指向型波束成形天线所发出的每一道感测波束都有一个特定的发射角度，所以在接收到回应于第一感测波束而产生的第一回传波之后，就可以回过头来确认这一个第一感测波束的发射角度(后称第一发射角度)为何，并且可以根据第一回传波回传的时间而计算出第一回传波传递过程中所经过的距离(后称第一距离)是多少(步骤S512)。
类似的，在步骤S500发出第一感测波束之后一段时间，指向型波束成形天线还会在另一个时间点(后称第二时间)发射另一道感测波束(后称第二感测波束)以检测另一个区域范围内是否存在第一指向回传天线110或第二指向回传天线120(步骤S520)。在接收到回应于第二感测波束而产生的回传波(后称第二回传波)的时候(步骤S522)，就可以知道在第一感测波束所检测的区域范围内存在一支指向回传天线。此时同样可以回过头来确认这一个第二感测波束的发射角度(后称第二发射角度)为何，并且可以根据第二回传波回传的时间而计算出第二回传波传递过程中所经过的距离(后称第二距离)是多少(步骤S524)。
当前述的步骤都完成之后，接下来就进入步骤S530，根据先前获得的第一距离、第二距离、第一发射角度与第二发射角度等参数，判断载具105的移动方向M是否需要调整。
接下来请一并参照图6，其为根据本发明一实施例于执行步骤S530时的详细流程图。在经过步骤S512与S524的计算而得到前述参数之后，就可以根据第一距离与第一发射角度来计算发射(或反射)出第一回传波的物体所在的第一位置(步骤S600)，以及根据第二距离与第二发射角度来计算发射(或反射)出第二回传波的物体所在的第二位置(步骤S610)。之后，再于步骤S620中，根据第一位置、第二位置与移动方向M之间的关系，判断是否需要调整移动方向M。而在判断是否需要调整移动方向M的时候，可以运用各种不同的逻辑来进行相应的判断，这并不会影响本发明所提供的技术的本质。举例来说，可以在移动方向M使得载具105同时逐渐远离第一位置与第二位置的时候，判断必须调整移动方向M以使载具105能逐渐靠近第一位置与第二位置中的较远者；或者也可以在移动方向M使得载具105同时逐渐远离第一位置与第二位置的时候，判断必须调整移动方向M以使载具105能转向至第一位置与第二位置之间的某处。
相较于图3A～图3B与图4A～图4C的定位方式，图6所示的定位方式无疑的较为简单。这是因为指向型波束成形天线所发出的每一道感测波束都有特定的发射角度，所以在接收到对应的回传波的时候，就可以直接根据此感测波束的发射角度而得知反射出回传波的物体与指向型波束成形天线之间的相对方向。而根据发出感测波束一直到接收到对应的回传波之间的时间差，又可以直接计算出指向型波束成形天线到反射出回传波的物体之间的距离。因此，在判断指向回传天线的位置的时候，可以很直接地取得对应的方向角以及间隔距离而减少过多复杂的运算。
在较为开阔、且不会使得感测波束的回传波产生多重路径现象的环境中，可以采用两个特定的反射物来取代前述的指向回传天线。如此一来将可更进一步减少硬件设置的成本。
综上所述，本发明在载具上设置一个天线雷达，再通过搭配两个设置在目标点附近的指向回传天线或其它特定的反射物而得以准确定位这两个指向回传天线的位置，因此可以根据指向回传天线的位置而调整载具的移动方向，使载具往目标点移动而达到导航的目的。除此之外，经由雷达波的行进速度与耗费时间，也可以计算得到天线雷达与目标点之间的相对距离与相对速度，进而估计到达时间。

Claims (13)

1.一种载具导航系统，用于导航一载具，其特征在于，该载具导航系统包括：
一雷达天线，设置于该载具上，并在一第一时间发射一第一感测波，在一第二时间发射一第二感测波；
一第一指向回传天线，设置于一第一位置；
一第二指向回传天线，设置于一第二位置以与该第一指向回传天线之间固定地相隔一特定距离；以及
一处理装置，电性耦接至该雷达天线，
其中，于接收到该第一感测波时，该第一指向回传天线往该第一感测波传来时的方向传送对应的一第一回传波，且该第二指向回传天线往该第一感测波传来时的方向传送对应的一第二回传波，
其中，于接收到该第二感测波时，该第一指向回传天线往该第一感测波传来时的方向传送对应的一第三回传波，且该第二指向回传天线往该第一感测波传来时的方向传送对应的一第四回传波，
其中，该处理装置从该雷达天线接收该第一回传波、该第二回传波、该第三回传波及该第四回传波，并根据该第一回传波、该第二回传波、该第三回传波、该第四回传波及该特定距离而决定该载具的移动方向。
2.如权利要求1所述的载具导航系统，其特征在于：
该雷达天线为全向型天线。
3.如权利要求1所述的载具导航系统，其特征在于：
该雷达天线为指向型波束成形天线。
4.一种载具导航方法，用于导航设置有一全向型天线的一载具，且于一目标点的两侧设置着可回应于该全向型天线的一第一指向回传天线及一第二指向回传天线，该第一指向回传天线与该第二指向回传天线固定地相隔一特定距离，该载具导航方法的特征在于包括下列步骤：
于一第一时间发射一第一感测波；
根据回应于该第一感测波的一第一回传波及一第二回传波，计算该第一回传波传递的一第一距离与该第二回传波传递的一第二距离；
往一移动方向移动该载具一预设时间后，于一第二时间发射一第二感测波；
根据回应于该第二感测波的一第三回传波及一第四回传波，分别计算该第三回传波传递的一第三距离与该第四回传波传递的一第四距离；以及
根据该第一距离、该第二距离、该第三距离、该第四距离以及该特定距离，判断移动该载具时所采用的该移动方向是否需要调整。
5.如权利要求4所述的载具导航方法，其特征在于，前述根据该第一距离、该第二距离、该第三距离、该第四距离以及该特定距离，判断移动该载具时所采用的该移动方向是否需要调整的步骤，包括下列步骤：
以该第一距离为半径，该全向型天线在该第一时间所处的位置为圆心而得一第一测定圆；
以该第二距离为半径，该全向型天线在该第一时间所处的位置为圆心而得一第二测定圆；
以该第三距离为半径，该全向型天线在该第二时间所处的位置为圆心而得一第三测定圆；
以该第四距离为半径，该全向型天线在该第二时间所处的位置为圆心而得一第四测定圆；
以该第一测定圆与该第三测定圆的交会点为一第一假设点，并以该第二测定圆与该第四测定圆的交会点为一第二假设点，判断该第一假设点与该第二假设点间的距离是否等同于该特定距离；
当该第一假设点与该第二假设点间的距离等同于该特定距离时，根据该第一假设点与该第二假设点的位置而判断该移动方向是否需要调整；以及
当该第一假设点与该第二假设点间的距离不等同于该特定距离时，以该第一测定圆与该第四测定圆的交会点为一第三假设点，以该第二测定圆与该第三测定圆的交会点为一第四假设点，并根据该第三假设点与该第四假设点的位置而判断该移动方向是否需要调整。
6.如权利要求5所述的载具导航方法，其特征在于，还根据该第一时间与该第二时间所收到的所述回传波的强度来判断该移动方向是否需要调整。
7.如权利要求5所述的载具导航方法，其特征在于，前述根据该第一假设点与该第二假设点的位置而判断该移动方向是否需要调整的步骤，包括下列步骤：
以该第一假设点与该第二假设点之间的连接线为一基准线，使在该第一时间的该全向型天线至该第一假设点的连线与该基准线之间的夹角为一第一方向角，使在该第一时间的该全向型天线至该第二假设点的连线与该基准线之间的夹角为一第二方向角，使在该第二时间的该全向型天线至该第一假设点的连线与该基准线之间的夹角为一第三方向角，使在该第二时间的该全向型天线至该第二假设点的连线与该基准线之间的夹角为一第四方向角；以及
根据所述方向角之间的变化关系，判断是否需要调整该移动方向。
8.如权利要求7所述的载具导航方法，其特征在于，前述根据所述方向角之间的变化关系，判断是否需要调整该移动方向的步骤，包括下列步骤：
当该第一方向角大于等于该第二方向角且该第三方向角大于该第一方向角，判断为需要调整该移动方向。
9.如权利要求8所述的载具导航方法，其特征在于，前述当该第一方向角大于该第二方向角且该第三方向角大于该第一方向角，判断为需要调整该移动方向的步骤，包括下列步骤：
当该第一方向角大于等于该第二方向角且该第三方向角大于该第一方向角，判断为应该将该移动方向调整成可随时间经过而逐步减小该第一方向角的方向。
10.如权利要求8所述的载具导航方法，其特征在于，还包括下列步骤：
当该第一方向角等于该第二方向角、该第三方向角等于该第四方向角，且该第一方向角大于该第三方向角时，判断为不需要调整该移动方向。
11.一种载具导航方法，用于导航设置有一指向型波束成形天线的一载具，且于一目标点的两侧设置着可回应于该指向型波束成形天线的一第一指向回传天线及一第二指向回传天线，该第一指向回传天线与该第二指向回传天线固定地相隔一特定距离，该载具导航方法的特征在于包括下列步骤：
接收一第一回传波，该第一回传波为该第一指向回传天线与该第二指向回传天线之中的一个回应于在一第一时间发射的一第一感测波束时所发射的回传波；
接收一第二回传波，该第二回传波为该第一指向回传天线与该第二指向回传天线之中的另一个回应于在一第二时间发射的一第二感测波束时所发射的回传波；
根据该第一回传波确认发射该第一感测波束时的一第一发射角度，并计算该第一回传波经过的一第一距离；
根据该第二回传波确认发射该第二感测波束时的一第二发射角度，并计算该第一回传波经过的一第二距离；以及
根据该第一距离、该第二距离、该第一发射角度以及该第二发射角度，判断该载具移动时所采用的一移动方向是否需要调整。
12.如权利要求11所述的载具导航方法，其特征在于，前述根据该第一距离、该第二距离、该第一发射角度以及该第二发射角度，判断该载具移动时所采用的一移动方向是否需要调整的步骤，包括下列步骤：
根据该第一距离与该第一发射角度，计算出发射该第一回传波的一第一位置；
根据该第二距离与该第二发射角度，计算出发射该第二回传波的一第二位置；以及
当该移动方向为同时远离该第一位置及该第二位置时，判断为该移动方向需要调整。
13.一种载具导航系统，用于导航一载具，其特征在于，该载具导航系统包括：
一雷达天线，设置于该载具上，并在一第一时间发射一第一感测波，在一第二时间发射一第二感测波；
一第一反射物，设置于一第一位置；
一第二反射物，设置于一第二位置以与该第一反射物之间固定地相隔一特定距离；以及
一处理装置，电性耦接至该雷达天线，
其中，于接收到该第一感测波时，该第一反射物反射一第一回传波，且该第二反射物反射一第二回传波，
其中，于接收到该第二感测波时，该第一反射物反射一第三回传波，且该第二反射物反射一第四回传波，
其中，该处理装置从该雷达天线接收该第一回传波、该第二回传波、该第三回传波及该第四回传波，并根据该第一回传波、该第二回传波、该第三回传波、该第四回传波及该特定距离而决定该载具的移动方向。
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