CN114295131A - 具有重力传感器辅助定位的电子装置 - Google Patents

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CN114295131A CN202011169383.7A CN202011169383A CN114295131A CN 114295131 A CN114295131 A CN 114295131A CN 202011169383 A CN202011169383 A CN 202011169383A CN 114295131 A CN114295131 A CN 114295131A
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高柏山
曾晟扬
曹嘉扬
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Abstract

一种电子装置包括一室内定位标签及一室内定位器。室内定位标签包括一重力传感器。室内定位标签依据重力传感器所检测的加速度大小、加速度方向、及加速度变化的持续时间，决定是否开始发射无线信号，以及动态调整无线信号的发射间隔频率。

Description

具有重力传感器辅助定位的电子装置
技术领域
本发明涉及一电子装置，特别涉及具有重力传感器辅助定位的电子装置。
背景技术
在室内定位的应用中，室内定位无线标签通过其本身具备的无线信号发射器持续地将无线信号发射出来，而由室内定位无线接收器将所接收。室内定位无线接收器将接收的无线信号所包含的数据回传至后端定位引擎伺服器以运算位置。一般来说，上述的室内定位系统通常只专注完成两件事情，即信号撷取及算法运算。
但是，不同的算法都有其不同的优缺点、盲点与无法避免的使用限制，而难以十全十美。因此，如何在室内定位系统中加入系统性的辅助功能来强化定位服务成为一重要课题。
发明内容
依据本发明实施例的电子装置，包括一室内定位标签及一室内定位器。室内定位标签包括一重力传感器。室内定位标签依据重力传感器所检测的加速度大小、加速度方向、及加速度变化的持续时间，决定是否开始发射无线信号，以及动态调整无线信号的发射间隔频率。
附图说明
图1为本发明实施例的室内定位系统的示意图。
图2A为本发明实施例的图1的室内定位标签判断是否发射无线信号的流程图。
图2B为本发明实施例的图1的室内定位标签判断是否发射无线信号的流程图。
图3为本发明实施例的图1的室内定位标签动态调整无线信号的发射间隔频率的流程图。
符号说明
100:电子装置
102,102-2:室内定位标签
104,104-n:室内定位器
106:定位引擎伺服器
110:重力传感器
112:无线信号发射器
S200,S202,S204,S206:步骤
S210,S212,S214,S216:步骤
ΔA,Δa:阈值
Δt:第二时段
Δtw:第一时段
S300,S302,S304,S306,S308:步骤
S310,S312,S314,S316:步骤
fi:预设间隔频率
具体实施方式
本发明是参照附图进行描述，其中遍及附图上的相同参考数字标示了相似或相同的元件。上述附图并没有依照实际比例大小描绘，其仅仅提供对本发明的说明。一些发明的型态描述于下方作为图解示范应用的参考。这意味着许多特殊的细节，关系及方法被阐述来对这个发明提供完整的了解。无论如何，本领域技术人员将认识到若没有一个或更多的特殊细节或用其他方法，此发明仍然可以被实现。以其他例子来说，众所皆知的结构或操作并没有详细列出以避免对本发明的混淆。本发明并没有被阐述的行为或事件顺序所局限，如有些行为可能发生在不同的顺序亦或同时发生在其他行为或事件之下。此外，并非所有阐述的行为或事件都需要被执行在与现有发明相同的方法之中。
图1为本发明实施例的室内定位系统100的示意图。如图1所示，室内定位系统100包括多个室内定位标签102、102-2、多个室内定位器104、…、104-n，以及一定位引擎伺服器106。在一些实施例中，室内定位标签102、102-2可设置在使用者装置上，例如可内建于使用者所配戴的智能移动装置上、或身份辨识的卡片中。室内定位标签102、102-2随着使用者的移动，在符合一些特定情况下，持续周期性地发射无线信号予设置于不同位置的室内定位器102、102-2。每一室内定位标签102、102-2，以室内定位标签102为例，具有一重力传感器110及一无线信号发射器112。在一些实施例中，无线信号发射器112用以在符合一些特定情况下，周期性地发射蓝芽信标(beacon)。在一些实施例中，室内定位标签102依据重力传感器110所检测使用者的加速度大小、加速度方向，及加速度变化的持续时间，决定是否开始发射无线信号，并且动态调整无线信号的发射间隔频率。无线信号(例如蓝芽信标)载有使用者(智能移动装置的室内定位标签102)的加速度大小、加速度方向，及加速度变化的持续时间的信息。
在一些实施例中，室内定位器104、…、104-n可设置于室内的不同位置(例如设置于走廊、走道转角、楼梯、或房间内)。一般来说，每一室内定位器104、…、104-n具有一阵列天线，用以接收由室内定位标签102、102-2所发射出的无线信号。以室内定位器104为例，室内定位器104接收来自室内定位标签102、102-2的无线信号，并且依据无线信号内载有的加速度大小、加速度方向，及加速度变化的持续时间的信息，判断室内定位标签102、102-2为静止状态或移动状态。在一些实施例中，室内定位器104依据所接收无线信号的接收强度和接收相位，进一步计算出每一室内定位标签102、102-2的到达角，并且将到达角的信息传送予定位引擎伺服器。定位引擎系统106依据所接收到达角信息，计算并判断每一室内定位标签102、102-2的位置，而最后完成对室内定位标签102、102-2的定位。
本发明的电子装置100的室内定位标签102可通过图2A的步骤S200～S206及图2B的步骤S210～S216减缓网络流量壅塞。本发明的电子装置100的室内定位标签102可通过图3的步骤S300～S316动态调整发射间隔频率。
图2A为本发明实施例的图1的室内定位标签102判断是否发射无线信号的流程图。如图2A所示，室内定位标签102在初始状态下，预设为不发射载有自身加速度大小、加速度方向及加速度变化的持续时间的信息的无线信号予室内定位器104(步骤S200)。接着，在步骤S202中，室内定位标签102依据自身重力传感器110所检测的加速度大小是否大于一阈值ΔA，来决定是否发射开始无线信号。例如，当加速度大小大于阈值ΔA(即步骤S202中为「是」)，则室内定位标签102开始发射无线信号予室内定位器104(步骤S204)。当加速度大小小于等于阈值ΔA(即步骤S202中为「否」)，则室内定位标签102仍不发射无线信号予室内定位器104(即回到步骤S200)。
接着，室内定位标签102依据重力传感器110所提供的加速度信息判断自身在一第一时段Δtw内是否维持静止，并且依据上述判断结果决定是否再次发射无线信号。例如，当在第一时段Δtw内室内定位标签102皆维持静止状态(即步骤S206中为「是」)，则室内定位标签102停止发射无线信号(回到步骤S200)，用以节省室内定位标签102的电池电量消耗。当在第一时段Δtw内室内定位标签102非维持静止状态(即步骤S206中为「否」)，则室内定位标签102继续发射无线信号(回到步骤S204)。在一些实施例中，室内定位标签102执行图2A的流程图以决定何时发报(even trigger report)称为一般模式。
于一具体实施例中，判断加速度大小是否静止可设定在一可接受的变动范围内。例如，若加速度大小的变化在5％之内变动，可视为静止。
图2B为本发明实施例的图1的室内定位标签判断是否发射无线信号的流程图。如图2B所示，室内定位标签102在初始状态下，预设为不发射载有自身加速度大小、加速度方向及加速度变化的持续时间的信息的无线信号予室内定位器104(步骤S210)。接着，在步骤S212中，室内定位标签102依据自身重力传感器110所检测的加速度大小、加速度方向及加速度变化的持续时间，来决定是否发射开始无线信号。举例来说，当加速度方向维持相同，且加速度大小大于一阈值Δa，及加速度大小大于阈值Δa的持续时间达到一第二时段Δt(即步骤S212中为「是」)，则室内定位标签102开始发射无线信号予室内定位器104(步骤S214)。当加速度方向不维持一致，或加速度大小小于等于阈值Δa，或加速度大小大于阈值Δa的持续时间未达到第二时段Δt(即步骤S212中为「否」)，则室内定位标签102不发射无线信号予室内定位器104(回到步骤S210)。
接着，室内定位标签102依据重力传感器110所提供的加速度信息判断自身在第一时段Δtw内是否维持静止，并且依据上述判断结果决定是否发射无线信号。例如，当在第一时段Δtw内室内定位标签102皆维持静止状态(即步骤S216中为「是」)，则室内定位标签102停止发射无线信号(回到步骤S210)，用以节省室内定位标签102的电池电量消耗。当在第一时段Δtw内室内定位标签102非维持静止状态(即步骤S216中为「否」)，则室内定位标签102继续发射无线信号(回到步骤S214)。在一些实施例中，室内定位标签102执行图2B的流程图以决定何时发报(even trigger report)称为地图围栏应用模式。
在一些实施例中，图1的室内定位标签102可同时执行图2A的一般模式及图2B的地图围栏应用模式，用以更频繁地向室内定位器104发送无线信号。换句话说，当室内定位标签102检测到其加速度信息达到步骤S202或步骤S212之一者的条件时，都会开始发射无线信号予室内定位器104。上述室内定位标签102同时执行图2A的一般模式及图2B的地图围栏应用模式的操作模式可称为混和应用模式。
图1的室内定位标签102于开始向室内定位器104发送无线信号后，室内定位标签102可依据重力传感器110所检测的加速度大小、加速度方向，及加速度变化的持续时间，动态调整无线信号的发射间隔频率。图3为本发明实施例的图1的室内定位标签动态调整无线信号的发射间隔频率的流程图。在一些实施例中，室内定位标签102以一预设间隔频率(fi)发送无线信号予室内定位器104(步骤S300)。接着，室内定位标签102判断来自重力传感器110的加速度大小(在一观测期间内)是否呈线性递增，并且加速度方向维持相同(步骤S302)。当室内定位标签102判断加速度大小呈线性递增，并且加速度方向维持相同(即步骤S302中为「是」)，则室内定位标签102大幅增加发射间隔频率(步骤S304)，例如将发射间隔频率由预设间隔频率fi调升为一第一频率(fi+2*Δf)。其中，Δf为发射间隔频率的梯度增加值。换句话说，当符合步骤S302的条件时，意味使用者(室内定位标签102)在空间坐标内的移动愈来愈快，因此室内定位标签102必须对应地调高发射间隔频率以精准地计算定位。当室内定位标签102判断加速度大小非呈线性递增，或加速度方向不一致，则室内定位标签102执行后续步骤S306(即步骤S302中为「否」)。
之后，室内定位标签102判断来自重力传感器110的加速度大小(在一观测期间内)是否呈线性递增，并且加速度方向不一致(步骤S306)。当室内定位标签102判断加速度大小呈线性递增，并且加速度方向不一致(即步骤S306中为「是」)，则室内定位标签102小幅增加发射间隔频率(步骤S308)，例如将发射间隔频率由预设间格频率fi调升为一第二频率(fi+Δf)。在一些实施例中，步骤S304中的第一频率(fi+2*Δf)大于步骤S308中的第二频率(fi+Δf)。换句话说，当符合步骤S306的条件时，意味着使用者(室内定位标签102)在空间坐标内的移动不规则，因此室内定位标签102可对应地小幅度调高发射间隔频率。当室内定位标签102判断加速度大小非呈线性递增，或加速度方向维持相同，则室内定位标签102执行后续步骤S310(即步骤S306中为「否」)。
接着，室内定位标签102判断来自重力传感器110的加速度大小是否呈线性递减，并且加速度方向维持相同(步骤S310)。当室内定位标签102判断加速度大小呈线性递减，并且加速度方向维持相同(即步骤S310中为「是」)，则室内定位标签102大幅减少发射间隔频率(步骤S312)，例如将发射间隔频率由预设间格频率fi调降为一第三频率(fi-2*Δf)。其中，-Δf为发射间隔频率的梯度减少值。换句话说，当符合步骤S310的条件时，使用者(室内定位标签102)在空间坐标内的移动愈来愈慢，因此室内定位标签102必须对应地调低发射间隔频率以达成节能省电功能。当室内定位标签102判断加速度大小非呈线性递减，或加速度方向不一致，则室内定位标签102执行后续步骤S316(即步骤S310中为「否」)。
之后，室内定位标签102判断来自重力传感器110的加速度大小是否呈线性递减，并且加速度方向不一致(步骤S314)。当室内定位标签102判断加速度大小呈线性递减，并且加速度方向不一致(即步骤S314中为「是」)，则室内定位标签102小幅减少发射间隔频率(步骤S316)，例如将发射间隔频率由预设间格频率fi调降为一第四频率(fi-Δf)。在一些实施例中，步骤S316中的第四频率(fi-Δf)大于步骤S312中的第三频率(fi-2*Δf)。换句话说，当符合步骤S314的条件时，意味着使用者(室内定位标签102)在空间坐标内的移动速度亦虽趋缓，但移动方向难以预测，因此可对应地小幅度调低发射间隔频率。在一些实施例中，室内定位标签102判断加速度大小非呈线性递减，或加速度方向维持相同(即步骤S314中为「否」)，则室内定位标签102继续以预设间隔频率fi发射无线信号予室内定位器104。
在一具体实施例中，当符合步骤S302的条件，并且执行步骤S304的同时，室内定位标签102更通过所发射的无线信号传送一第一旗标(flag)(例如，一频率大幅增加旗标)予室内定位器104。室内定位器104在收到第一旗标后，亦对应地大幅增加其接收无线信号的接收频率及定位频率(例如将接收频率及定位频率变更为第一频率)。当符合步骤S306的条件，并且执行步骤S308的同时，室内定位标签102亦通过所发射的无线信号传送一第二旗标(例如，一频率小幅增加旗标)予室内定位器104。室内定位器104在收到第二旗标后，亦对应地小幅增加其接收无线信号的接收频率及定位频率(例如将接收频率及定位频率变更为第二频率)。
同样地，当符合步骤S310的条件，并且执行步骤S312的同时，室内定位标签102更通过所发射的无线信号传送一第三旗标(例如，一频率大幅减少旗标)予室内定位器104。室内定位器104在收到第三旗标后，亦对应地大幅减少其接收无线信号的接收频率及定位频率(例如将接收频率及定位频率变更为第三频率)。当符合步骤S314的条件，并且执行步骤S316的同时，室内定位标签102亦通过所发射的无线信号传送一第四旗标(例如，一频率小幅减少旗标)予室内定位器104。室内定位器104在收到第四旗标后，亦对应地小幅减少其接收无线信号的接收频率及定位频率(例如将接收频率及定位频率变更为第四频率)。
图1的室内定位器104可依据室内定位标签102的加速度大小、加速度方向，及加速度变化的持续时间的信息，判断室内定位标签102为静止状态或移动状态。在一些实施例中，室内定位器104可直接依据室内定位标签102的加速度大小是否为零，来判断室内定位标签102为静止或移动状态。例如，当加速度大小不为零，则判断室内定位标签102为移动状态。相反地，当加速度大小为零，则判断室内定位标签102为静止状态。在一些实施例中，室内定位器104亦可依据室内定位标签102的加速度大小是否大于阈值ΔA2，且大于阈值ΔA2的持续时间是否大于一时段Δt2，以判断室内定位标签102为静止或移动状态。例如，当加速度大小大于阈值ΔA2，并且大于阈值ΔA2的持续时间大于时段Δt2，则室内定位器104判断室内定位标签102为移动状态。相反地，当加速度大小小于等于阈值ΔA2，或大于阈值ΔA2的持续时间小于等于时段Δt2，则室内定位器104判断室内定位标签102为静止状态。
在一些实施例中，室内定位器104依据通过室内定位标签102的加速度信息(例如包括加速度大小、加速度方向，及加速度变化的持续时间)所计算的一俯仰(pitch)值、一翻滚(roll)值，及一偏摆(yaw)值，判断(室内定位标签102的运动或位移量)是否合理。当室内定位器104判断室内定位标签102的运动为合理，则室内定位器104判断室内定位标签102为移动状态。当室内定位器104判断室内定位标签102的运动为不合理，则室内定位器104判断室内定位标签102为静止状态。举例来说，假设室内定位标签102设置在一大型货架上(无法轻易移动)。当室内定位器104依据室内定位标签102的加速度信息所计算出的俯仰值、翻滚值、偏摆值为有效值，例如不为零，由于室内定位标签102设置在大型货架上，室内定位标签102具有俯仰值、翻滚值或偏摆值为不合理，因此室内定位器104则会判断室内定位标签102的运动为不合理，因而判定室内定位标签102为静止状态。在一些实施例中，当室内定位器104判断室内定位标签102的运动为不合理时，室内定位器104可直接忽略当下室内定位标签102的加速度信息，并等待下一时间点的加速度信息，以确认室内定位标签102的实际运动状态。
在一些实施例中，图1的室内定位标签102依据重力传感器110所检测使用者(或物件)的加速度大小、加速度变化的持续时间，决定是否执行重力传感器的一坐标轴校验。更详细地说，当室内定位标签102的加速度大小有变化时，并且加速度变化的持续时间大于一时段Δt3(校验条件1)，则室内定位标签102对重力传感器110执行坐标轴校验。在一些实施例中，室内定位标签102将重力传感器110所输出的重力原始数据(raw data)(例如，重力传感器每一分钟输出60笔重力原始数据)，输入至一动作检测算法(motion detectionalgorithm)，用以判断自身是否发生运动。在一些实施例中，室内定位标签102包括一处理器(未图示)，用以执行动作检测算法，并判断自身是否发生运动。重力原始数据直接对应于室内定位标签102的加速度大小、加速度方向、及加速度变化的持续时间。
在一些实施例中，当室内定位标签102依据动作检测算法的一计算结果判断自身正发生运动，并且运动的持续时间达到一时段Δt4(校验条件2)，则室内定位标签102才执行重力传感器110的坐标轴校验。由于室内定位标签102执行重力传感器110的坐标轴校验时，会消耗大量电量。因此，室内定位标签102需满足校验条件1，或同时满足校验条件1及2时，室内定位标签102才会实际执行重力传感器110的坐标轴校验。
本发明的电子装置100可达成以下效果：(1)提升图1的室内定位器104或定位引擎伺服器106的定位精准度；(2)节省图1的室内定位标签102的无线电资源及电池电力；以及(3)降低网络壅塞的风险。虽然本发明的实施例如上述所描述，我们应该明白上述所呈现的只是范例，而不是限制。依据本实施例上述示范实施例的许多改变是可以在没有违反发明精神及范围下被执行。因此，本发明的广度及范围不该被上述所描述的实施例所限制。更确切地说，本发明的范围应该要以权利要求及其相等物来定义。尽管上述发明已被一或多个相关的执行来图例说明及描绘，等效的变更及修改将被依据上述规格及附图且熟悉本领域的其他人所想到。此外，尽管本发明的一特别特征已被相关的多个执行之一所示范，上述特征可能由一或多个其他特征所结合，以致于可能有需求及有助于任何已知或特别的应用。
本说明书所使用的专业术语只是为了描述特别实施例的目的，并不打算用来作为本发明的限制。除非上下文有明确指出不同，如本处所使用的单数型，一、该及上述的意思也包含复数型。再者，用词「包括」，「包含」，「(具、备)有」，「设有」，或其变化型不是被用来作为详细叙述，就是作为权利要求。而上述用词意思是包含，且在某种程度上意思是等同于用词「包括」。除非有不同的定义，所有本文所使用的用词(包含技术或科学用词)是可以被属于上述发明的技术中拥有一般技术的人士做一般地了解。我们应该更加了解到上述用词，如被定义在众所使用的字典内的用词，在相关技术的上下文中应该被解释为相同的意思。除非有明确地在本文中定义，上述用词并不会被解释成理想化或过度正式的意思。

Claims (10)

1.一种电子装置，包括：
一室内定位标签，用以发射一无线信号；其中，该室内定位标签包括一重力传感器；该室内定位标签依据该重力传感器所检测的加速度大小、加速度方向、及加速度变化的持续时间，决定是否开始发射该无线信号，以及调整该无线信号的发射间隔频率；该无线信号载有该室内定位标签的加速度大小、加速度方向、及加速度变化的持续时间的信息。
2.如权利要求1所述的电子装置，更包括：
一室内定位器，接收该无线信号，并且依据该室内定位标签的加速度大小、加速度方向、及加速度变化的持续时间的信息，判断该室内定位标签为静止或移动状态。
3.如权利要求1所述的电子装置，其中，该室内定位标签更依据该重力传感器所检测的加速度大小及加速度变化的持续时间，决定是否执行该重力传感器的一坐标轴校验。
4.如权利要求1所述的电子装置，其中，
当加速度大小大于一第一阈值，则该室内定位标签开始发射该无线信号；以及当在一第一时段内该室内定位标签皆维持静止，则该室内定位标签停止发射该无线信号。
5.如权利要求1所述的电子装置，其中，
当加速度方向维持相同，加速度大小大于一第二阈值，并且加速度大小大于该第二阈值的持续时间达到一第二时段，则该室内定位标签开始发射该无线信号；以及当在该第一时段内该室内定位标签皆维持静止，则该室内定位标签停止发射该无线信号。
6.如权利要求1所述的电子装置，其中，
当加速度大小呈线性递增，并且加速度方向维持相同，则该室内定位标签以一第一幅度增加该无线信号的发射间隔频率；
当加速度大小呈线性递增，并且加速度方向不一致，则该室内定位标签以一第二幅度增加该无线信号的发射间隔频率，该第一幅度大于该第二幅度。
7.如权利要求1所述的电子装置，其中，
当加速度大小呈线性递减，并且加速度方向维持相同，则该室内定位标签以一第三幅度减少该无线信号的发射间隔频率；
当加速度大小呈线性递减，但加速度方向不一致，则室内定位标签以一第四幅度减少该无线信号的发射间隔频率，该第三幅度大于该第四幅度。
8.如权利要求2所述的电子装置，其中，
当加速度大小为不为零，则该室内定位器判断该室内定位标签为移动状态；或
当加速度大小大于一第三阈值，并且加速度大小大于该第三阈值的持续时间大于一第三时段，则该室内定位器判断该室内定位标签为移动状态。
9.如权利要求2所述的电子装置，其中，
该室内定位器依据该室内定位标签的加速度大小、加速度方向、及加速度变化的持续时间的信息，计算该室内定位标签的一俯仰(pitch)值、一翻滚(roll)值、及一偏摆(yaw)值；该室内定位器依据该俯仰值、该翻滚值、及该偏摆值判断是否合理。
10.如权利要求9所述的电子装置，其中，
当室内定位器判断为合理，则该室内定位器判断该室内定位标签为移动状态；
当室内定位器判断为不合理，则该室内定位器判断该室内定位标签为静止状态。
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