CN112083411A - 可精确建立空间内图资3d相对及绝对位置的装置 - Google Patents
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Abstract
一种可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置的装置，其包含一毫米波振动传感器，设有一毫米波信号产生器、一发射单元和一接收单元，该发射单元和接收单元分别与该毫米波信号产生器电性连接；一处理单元，通讯连接该毫米波信号产生器，该处理单元设有一图资建置模块；一通讯装置，通讯连接该处理单元；多个无线定位装置，分别通讯连接该通讯装置，该每一无线定位装置上均设有一振动源。本发明藉毫米波振动传感器于特定空间的范围内配合该多个无线定位装置予以建置精准图资，以使本发明达到提高定位侦测的精确度的功效。
Description
技术领域
本发明为一种可精确建立空间内图资的装置，尤指一种可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置，进而精准定位的装置。
背景技术
蓝牙(Bluetooth)是一种无线技术标准，可实现固定、移动设备和特定空间的个人网域之间的短距离数据交换。此外，利用蓝牙功能的装置iBeacon可结合可携智能行动装置(例如手机)来实现用户的行动装置去达到室内定位的效果。该定位是通过接收到的信号强弱(接收信号强度指示，(Received Signal Strength Indication，RSSI))测定信号点与接收点的距离，来判定待测物或待测手机的位置，是一种根据相应数据进行定位计算的一种定位技术。
此一技术方案中，蓝牙定位系统(例如前述iBeacon)可用以监控物品(手机)的靠近或远离。当iBeacon接收端收到目标物的蓝牙广播信号时，接收端可藉由蓝牙广播信号的强度变化来判别该目标物是否靠近或远离此接收端，进而产生一信息通知后台监控人员。但此iBeacon蓝牙定位系统无法提供有效的判断蓝牙发送端(手机)是否已脱离侦测及精确的位置(仅判断信号强度变化，无空间感)，进而导致待定位人员(手机持有者)其定位失误的状况发生，产生无效的定位，该无效定位无法精确得知待定位人员的位置，例如在水平楼层的精确位置或楼层高低的精确位置。
是故，如何建立精确有效的定位，即为本案申请人所欲解决的技术困难点所在。
发明内容
有鉴于上述现有技术，因此本发明的目的在于解决及改善现有技术所存在的问题与缺失。
为了达成以上的目的，本发明提供一种可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置的装置，其包含：一毫米波振动传感器，设有一毫米波信号产生器、一发射单元和一接收单元，该发射单元和接收单元分别与该毫米波信号产生器电性连接；一处理单元，通讯连接该毫米波信号产生器，该处理单元设有一图资建置模块；一通讯装置，通讯连接该处理单元；多个无线定位装置，分别通讯连接该通讯装置，该每一无线定位装置上均设有一振动源；其中，使该毫米波振动传感器的毫米波信号产生器通过该发射单元以一预定的第二取样频率对特定空间范围内发射毫米波测试信号，再通过该接收单元接收每一次发射的毫米波测试信号碰触该特定空间范围内障碍物后反射所形成的毫米波反射信号，而使该处理单元可根据雷达测距，并使该图资建置模块产生该毫米波振动传感器的位置信息，可(再)使该毫米波振动传感器的毫米波信号产生器通过该发射单元以一预定的第一取样频率对具有该振动源且产生振动的该多个无线定位装置发射毫米波测试信号，再通过该接收单元接收每一次发射的毫米波测试信号碰触该每一无线定位装置之后反射所形成的毫米波反射信号，而使该处理单元可根据雷达测距，并使该图资建置模块产生至少一该无线定位装置的位置信息。
较佳的，该处理单元连接一影像输出装置。该影像输出装置为显示屏幕或投影光机或穿戴式智能装置。又该每一无线定位装置为蓝牙定位器或WiFi装置。该蓝牙定位器为蓝牙信号定位发射器，该WiFi装置为WiFi AP装置。
因此，本发明藉毫米波振动传感器于特定空间的范围内配合该多个无线定位装置予以建置精准图资，以使本发明达到提高定位侦测的精确度的功效。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置的装置的方块结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的产生蓝牙定位的方块结构动作示意图。
图2A为本发明较佳实施例的产生蓝牙定位的图资示意图。
图3为本发明较佳实施例的毫米波振动传感器其立体扫描定位区域环境或特定空间，并预测产生毫米波振动传感器的位置信息的操作图资示意图。
图4为本发明较佳实施例的毫米波振动传感器其立体扫描定位区域环境或特定空间内的各该无线定位装置，并预测产生各该无线定位装置的位置信息的操作图资示意图。
图5为本发明较佳实施例的图4的其毫米波振动传感器立体扫描定位侦测计算出各无线定位装置位置(距离或高度)的方块结构动作示意图。
图6为本发明较佳实施例的图4的其毫米波振动传感器立体扫描定位侦测计算出各无线定位装置位置(距离或高度)的大楼室内空间的楼层立体格局(三维，3D)使用操作示意图。
附图标记说明：1-毫米波振动传感器；11-毫米波信号产生器；12-发射单元；13-接收单元；2-处理单元；21-图资建置模块；3-电子装置；4-通讯装置；5-无线定位装置；51-振动源；6-影像输出装置；100-区域环境或特定空间；200-下楼层；300-上楼层；400-距离；500-高度距离；700-距离；S1-毫米波测试信号；S2-毫米波反射信号；301-地板。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明提供一种可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置的装置，其包含：一毫米波振动传感器1、一处理单元2、一通讯装置4和多个无线定位装置5。
该毫米波(millimeter wave)振动传感器1，设有一毫米波信号产生器11、一发射单元12和一接收单元13，该发射单元12和接收单元13分别与该毫米波信号产生器11电性连接。请配合参阅图5所示，该毫米波信号产生器11用以产生一可供侦测一振动源的振动状态的毫米波测试信号S1。
其中，该毫米波信号产生器11所产生的毫米波测试信号S1其频带可介于57～77GHz，在本实施例中，该毫米波测试信号S1的频率较佳为77GHz。此外，该发射单元12或接收单元13具体可为天线，更具体地，该发射单元12或接收单元13实际上可以是单一个天线或是由多个天线所构成的天线阵列，且较佳地，该发射单元12或接收单元13的天线可以是具备波束成型(beamforming)功能的天线或天线阵列，在本实施例中，该发射单元12包含有三个天线，该接收单元13则包含有四个天线，亦即，在本发明的一实施例中，该发射单元12与接收单元13两者整体可以是由七根天线所构成的多输入多输出波束成型(MIMObeamforming)智能型天线模块，藉此，不仅可应用于雷达测距，并予以提高信号的收发效果，当然，该发射单元12或接收单元13的天线数量与类型，并不以上述所列举者为限。
该处理单元2有线或无线通信连接该毫米波信号产生器11，本实施例中，该处理单元2具体可以是控制器或处理器，例如微控制器(MCU)、中央处理器(CPU)、图型处理器(GPU)或数字信号处理器(DSP，包括图像处理器，Image Processor)等等，且处理单元2具体亦可由一电子装置3构成，该电子装置3例如计算机、笔记本电脑、智能手机或其它具有处理信号能力的装置。此外，该处理单元2可进一步设有一图资建置模块21，该图资建置模块21具体可为软件应用程序(例如计算机软件或app)，当然，实际上可以是地图制作软件，且并非以此为限。
该处理单元2有线或无线通信连接一影像输出装置6，较佳的，该影像输出装置6具体可以是各种显示屏幕(Display)或投影光机(Projector)或穿戴式智能装置(wearabledevice)等等，且该穿戴式智能装置例如智能眼镜、智能手表等。
此外，该通讯装置4有线或无线通信连接该处理单元2，本实施例中，该通讯装置4可为用户持有的智能手机或平板计算机因此具有蓝牙通讯功能。
该每一无线定位装置5可为蓝牙定位器(Beacon，可指的是低功耗(Bluetooth LowEnergy，BLE)蓝牙定位技术)，且该蓝牙定位器可为蓝牙信号定位发射器，又蓝牙信号定位发射器具体的可为包含一对多功能的低功耗蓝牙，且无线定位装置5亦可为WiFi装置，例如WiFi AP(Access Point)。以及，该多个无线定位装置5分别可通讯连接该通讯装置4，该每一无线定位装置5上均设有一振动源51，该振动源51具体的可为PZT振动组件(或称振动子)或其它声源振动组件例如扬声器或微型喇叭或(微型)蜂鸣器或石英振动子等等。
请继续参阅图2、图2A所示，其中，可优先藉由图资建置模块21(以地图制作软件为例)，仿真并建置一区域环境或特定空间100的(电子化)图资(该图资例如可建置为室内设计图、楼层平面(导览)图、楼层格局立体(导览)图、景点导览图、地图导览图等等的形式)，该区域环境100可为户外的区域范围例如公园绿地、游乐园等，或该特定空间100例如室内大楼空间、卖场等。
为了产生蓝牙定位，该每一无线定位装置5可优先并分散布建于该区域环境或特定空间100内，当用户所持有的通讯装置4进入该区域环境或特定空间100，并且操作该通讯装置4上对应的Beacon应用服务其所对应的行动应用程序(App)，故该通讯装置4与(各)该无线定位装置5之间，除了产生(各)该无线定位装置5对通讯装置4广播(推播)一个特定的识别ID(identity)以外，更可藉以信号强弱(RSSI)的测定产生定位的效果。
因此，当通讯装置4与(各)该无线定位装置5之间均可网络通讯连接于后端管理服务器，可使后台管理者的该处理单元2的图资建置模块21产生蓝牙定位的图资，藉以得知通讯装置4其用户的大致位置与否，本实施例中，蓝牙定位(Beacon)的定位动作原理为该领域技术人员所能熟知，于此不再赘述。此时，其所产生的蓝牙定位图资尚不精准，且各该(每两)无线定位装置5之间形成相对位置的图资信息。
故进一步的，请再参阅图1和图3所示，其中在该区域环境或特定空间100的空间范围内(以大楼室内空间为例，且并非以单一楼层为限)，且其无论是否架设各该无线定位装置5。故可(优先)使该毫米波振动传感器1的毫米波信号产生器11通过该发射单元12以一预定的第二取样频率对特定空间100(大楼室内空间)范围内发射毫米波测试信号，再通过该接收单元13接收每一次发射的毫米波测试信号碰触该特定空间100(大楼室内空间)范围内障碍物后反射所形成的毫米波反射信号，该障碍物例如是砖墙、梁柱、钢筋、钢条、地板、玻璃、桌椅、电视(或当架设有各该无线定位装置5时)等非生命的对象或移动的对象例如是人、动物等，再将毫米波反射信号传送至处理单元2，而使该处理单元2可根据雷达测距的原理测距(即毫米波振动传感器1与(各)障碍物之间的距离)，并藉该图资建置模块21依原始的特定空间100的图资为基底建置(产生)毫米波振动传感器1的位置信息(原始点位置)，例如(三维)坐标点、图文标记等，予以得知毫米波振动传感器1于特定空间100内(大楼室内空间内)的位置，藉以同时将原始特定空间100的图资其与蓝牙定位图资及毫米波振动传感器1的位置信息相迭并通联输出显示于影像输出装置6上。本实施例中，该毫米波振动传感器1可藉由不同位置多次的对(各)障碍物的扫描测定，而建置多个毫米波振动传感器1的位置信息，予以提升整体图资的完整性与正确性。
进一步的，请继续参阅图4和图5所示，其中，当在特定空间100内(大楼室内空间内，且于同楼层或不同楼层各处，且无论架设的高低位置)分布架设有各该无线定位装置5时，且此时各该无线定位装置5可各别设有一振动源51的情况。因此，于特定空间100内(大楼室内空间内)的多个位置(再)使该毫米波振动传感器1的毫米波信号产生器11通过该发射单元12以一预定的第一取样频率对具有该振动源51且产生振动的该多个无线定位装置5发射毫米波测试信号S1(如图5)，再通过该接收单元13接收每一次发射的毫米波测试信号S1碰触该每一无线定位装置5之后反射所形成的毫米波反射信号S2，再将反射信号传送至处理单元2，而使该处理单元2可根据雷达测距的原理侦测距离D，并藉该图资建置模块21产生该每一无线定位装置5的位置信息，例如(三维)坐标点、图文标记等，藉以同时将原始特定空间100(大楼室内空间)的图资其与蓝牙定位图资、毫米波振动传感器1的位置信息及该每一无线定位装置5的位置信息相迭，予以构成一完整度与正确性足够的图资，并通联输出显示于影像输出装置6上，除了可得知该毫米波振动传感器1与(各)该无线定位装置5之间的距离，更可予以模拟建置(计算)出每两个无线定位装置5之间的(绝对)距离，使各该(每两)无线定位装置5之间形成绝对位置的图资信息。故前述图资，可由该图资建置模块21构成一软件app供持有通讯装置4的用户使用。
请再参阅图6所示，其中，如前述大楼室内空间为例(各楼层，且各无线定位装置5具有高低)，分布架设各该无线定位装置5(包含各该振动源51)。
本实施例中，如图6所示并进一步说明，其中该前述图资的形成，可产生毫米波振动传感器1的多个位置信息(原始点位置)，该位置例如是大楼室内空间内的门柱或门的一侧或某楼层的随机位置或其它任意位置，再根据毫米波振动传感器1侦测出各该无线定位装置5的距离400(即各该无线定位装置5分设于上楼层300及下楼层200其相对于毫米波振动传感器1的各别距离400)，及可产生(计算)出各该(每两)无线定位装置5之间的距离700。也因此，例如亦可计算并得知出该上楼层300的地板301与其中一个该无线定位装置5之间的高度距离500，使图资具有立体空间感。
因此，使本发明可藉毫米波振动传感器1于区域环境或特定空间100的范围内可配合该多个无线定位装置5予以建置精准图资，故当能精准建立各该无线定位装置5时(可精准得知各该无线定位装置5的相对及绝对位置)，即可直接影响并提升通讯装置4与各该无线定位装置5之间的定位能力的精确度，故当通讯装置4的持有用户，进入(各)该无线定位装置5的通讯范围时，使用Beacon蓝牙定位功能连接时亦可产生提高定位精确度的效果，使本发明达到提高(图资)定位侦测的精确度的功效。
以上所论述仅为本发明较佳实施例而已，并非用以限定本发明实施的范围；故在不脱离本发明的精神与范畴内所作的等效的修饰、组合、置换或转用等，皆应涵盖于本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置的装置，其特征在于，包含：
一毫米波振动传感器，设有一毫米波信号产生器、一发射单元和一接收单元，该发射单元和接收单元分别与该毫米波信号产生器电性连接；
一处理单元，通讯连接该毫米波信号产生器，该处理单元设有一图资建置模块；
一通讯装置，通讯连接该处理单元；
多个无线定位装置，分别通讯连接该通讯装置，该每一无线定位装置上均设有一振动源；
其中，该毫米波振动传感器的毫米波信号产生器通过该发射单元以一预定的第一取样频率对具有该振动源且产生振动的该多个无线定位装置发射毫米波测试信号，再通过该接收单元接收每一次发射的毫米波测试信号碰触该每一无线定位装置之后反射所形成的毫米波反射信号，该处理单元根据雷达测距并使该图资建置模块产生至少一该无线定位装置的位置信息。
2.如权利要求1所述的可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置的装置，其特征在于，该处理单元连接一影像输出装置。
3.如权利要求2所述的可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置的装置，其特征在于，该影像输出装置为显示屏幕或投影光机或穿戴式智能装置。
4.如权利要求1所述的可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置的装置，其特征在于，该每一无线定位装置为蓝牙定位器或WiFi装置。
5.如权利要求4所述的可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置的装置，其特征在于，该蓝牙定位器为蓝牙信号定位发射器，该WiFi装置为WiFi AP装置。
6.如权利要求1所述的可精确建立空间内图资3D相对及绝对位置的装置，其特征在于，该毫米波振动传感器的毫米波信号产生器通过该发射单元以一预定的第二取样频率对特定空间范围内发射毫米波测试信号，再通过该接收单元接收每一次发射的毫米波测试信号碰触该特定空间范围内障碍物后反射所形成的毫米波反射信号，该处理单元根据雷达测距并使该图资建置模块产生该毫米波振动传感器的位置信息。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201215 |