CN114487997A - 相对位置定位系统及其相对位置定位方法 - Google Patents

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Abstract

一种相对位置定位系统及其相对位置定位方法。该方法包括以下步骤：控制多个接收器广播多个定位信号；使主装置接收多个定位信号后，回传第一回复信号；控制多个第一接收器传输第一定位数据至主装置，使主装置找出与多个第一接收器间的多个距离；其中多个第一接收器为有接收到第一回复信号的装置；使待测装置接收多个定位信号后，回传第二回复信号；控制第二接收器传输第二定位数据至主装置；其中第二接收器属于多个第一接收器且有接收到第二回复信号的装置；以及计算出主装置与待测装置的相对位置关系。

Description

相对位置定位系统及其相对位置定位方法
技术领域
本发明涉及一种相对位置定位系统及其相对位置定位方法，特别涉及一种可以快速找出位置的相对位置定位系统及其相对位置定位方法。
背景技术
传统上装置的定位方法常常使用三角定位原理，计算出物体本身在地图上的位置。现有技术中若要找出两个物体的距离位置，还需要再各自找出三个已知位置的定位点。得到共六个位置后，计算出两个物体的坐标值，即x值与y值，才能进一步计算出两个物体间的距离。所以现有技术的计算方式太过繁琐，会耗费太多的时间。若其中一个物体在跑动状态下，太慢的计算过程就无法即时检测到物体的位置。
因此，有必要发明一种新的相对位置定位系统及其相对位置定位方法，以解决现有技术的缺失。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种相对位置定位系统，可以具有快速找出位置的效果。
本发明的另一主要目的在于提供一种用于上述系统的相对位置定位方法。
为达成上述的目的，本发明的相对位置定位系统用于一空间内，空间内还可具有待测装置。相对位置定位系统包括多个接收器及主装置。多个接收器皆位于空间内，其中每一接收器皆包括第一信号传输模块及数据整合模块。第一信号传输模块用以发射定位信号。数据整合模块电性连接第一信号传输模块。主装置包括第二信号传输模块及计算模块。第二信号传输模块用以接收定位信号后，回传第一回复信号；其中数据整合模块根据第一回复信号以产生第一定位数据。计算模块电性连接第二信号传输模块。其中当多个第一接收器接收到第一回复信号后，多个第一接收器的第一信号传输模块传输第一定位数据至第二信号传输模块，使计算模块找出与多个第一接收器间的多个距离；且于待测装置位于空间内时，使待测装置于接收多个定位信号后，回传第二回复信号；有接收到第二回复信号的第二接收器的第一信号传输模块再传输第二定位数据至第二信号传输模块，其中第二接收器属于多个第一接收器；藉此计算模块再根据该第二定位数据计算出主装置与待测装置的相对位置关系。
本发明的相对位置定位的方法用于相对位置定位系统以找出空间内的主装置与待测装置的相对位置关系。空间内还包括多个接收器。该方法包括以下步骤：控制多个接收器广播多个定位信号；使主装置接收多个定位信号后，回传第一回复信号；控制多个第一接收器传输第一定位数据至主装置，使主装置找出与多个第一接收器间的多个距离；其中多个第一接收器有接收到第一回复信号；使待测装置接收多个定位信号后，回传第二回复信号；控制第二接收器传输第二定位数据至主装置；其中第二接收器属于多个第一接收器且有接收到第二回复信号；以及再根据第二定位数据计算出主装置与待测装置的相对位置关系。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1本发明的相对位置定位系统的系统架构图；
图2本发明的相对位置定位方法的步骤流程图；
图3本发明的主装置、待测装置或多个接收器的相关位置示意图。
相对位置定位系统1
接收器10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、10i
第一接收器101
第二接收器102
第三接收器103
第一信号传输模块11
数据整合模块12
主装置20
第二信号传输模块21
计算模块22
待测装置30
第三信号传输模块31
空间A
距离D1、D2、D3、D4、D5
夹角θ
具体实施方式
为能更了解本发明的技术内容，特举较佳具体实施例说明如下。
请先参考图1本发明的相对位置定位系统的系统架构图。
于本发明的一实施例中，相对位置定位系统1用于一空间A内。空间A可以为室内或室外的场地，本发明并不限于此。相对位置定位系统1包括多个接收器10及主装置20，主装置20是利用多个接收器10得知进入空间A内的待测装置30的相对位置。接收器10、主装置20及待测装置30皆可传输无线信号，例如传输符合蓝牙Mesh或低功耗蓝牙信标(Bluetoothbeacon)标准的信号，但本发明并不仅限于此信号类型。多个接收器10皆位于该空间A内，且多个接收器10的位置坐标皆为已知。接收器10可以为任何的电脑系统、基地台、家电或家具等等的装置，本发明并不限定其种类。每一接收器10皆包括第一信号传输模块11及数据整合模块12。第一信号传输模块11用以对外不断广播定位信号。定位信号可以传输到主装置20或是待测装置30，且第一信号传输模块11也可以接收主装置20或是待测装置30的回传信号。数据整合模块12电性连接该第一信号传输模块11，用以整合第一信号传输模块11所接到的信号。
主装置20可以为智能手机或是智能穿戴装置，但本发明并不限于此。主装置20包括第二信号传输模块21及计算模块22。第二信号传输模块21用以接收多个定位信号后，回传一第一回复信号到接收器10，接收器10的该数据整合模块12再根据该第一回复信号以产生一第一定位数据。上述的定位信号及第一回复信号可以分别为接收器10及主装置20的一识别码、一功率准位或一无线接收信号强度(RSSI)，所以数据整合模块12产生的第一定位数据可以同时包括两者的识别码、功率准位或无线接收信号强度，第一信号传输模块11再将第一定位数据回传到主装置20。接收器10可以藉由调整该功率准位以调整精准度，在功率准位的分贝数增加后可以得到较强的信号强度，就可让计算结果更精准。计算模块22电性连接该第二信号传输模块21，计算模块22可以根据接收器10所传输第一定位数据，找出与接收器10间的距离。再接收到多个第一定位数据的情况下，计算模块22就可以分别算出主装置20与多个接收器之间的距离。藉此，只要得知三个与接收器之间的距离，计算模块22即可利用三角定位原理，计算出主装置20本身在地图上的坐标。由于三角定位原理已经被本发明所属技术领域中具通常知识者所熟知，故在此不再赘述其原理。
待测装置30同样可以为智能手机或是智能穿戴装置，且可以放在宠物、孩童或其他移动中的物品身上。也具有可以传输信号的第三信号传输模块31。当该待测装置30进入位于该空间A内时，该待测装置30的第三信号传输模块31同样也在接收该多个定位信号后回传一第二回复信号到接收器10。此时有接收到该第二回复信号的接收器10的数据整合模块12再根据该第二回复信号以产生一第二定位数据。第二定位数据同样可以包括接收器10及待测装置30的识别码、功率准位或无线接收信号强度。该第一信号传输模块11再传输第二定位数据至主装置20的第二信号传输模块21，藉此计算模块22可以找出该主装置20与该待测装置30的该相对位置关系。
需注意的是，计算模块22可以利用第一定位数据及第二定位数据找出该主装置20与该待测装置30到接收器10的两直线距离，再利用与该待测装置30位于同方位的接收器10找出约略夹角。藉由此两个直线及一个夹角，就可以得知主装置20到该待测装置30的距离及角度，以得知两装置的相对位置。
需注意的是，接收器10、主装置20及待测装置30具有的各模块可以为硬件装置、软件程序结合硬件装置、固件结合硬件装置等方式架构而成，例如可以将一电脑程序产品储存于一电脑可读取媒体中读取并执行以达成本发明的各项功能，但本发明并不以上述的方式为限。此外，本实施方式仅例示本发明的较佳实施例，为避免赘述，并未详加记载所有可能的变化组合。然而，本领域的通常知识者应可理解，上述各模块或元件未必皆为必要。且为实施本发明，亦可能包含其他较细节的现有模块或元件。各模块或元件皆可能视需求加以省略或修改，且任两模块间未必不存在其他模块或元件。
关于找出待测装置30的相对位置的详细方式请参考图2本发明的相对位置定位方法的步骤流程图及图3是本发明的主装置、待测装置或多个接收器的相关位置示意图。此处需注意的是，以下虽以上述相对位置定位系统1为例说明本发明的相对位置定位方法，但本发明的相对位置定位方法并不以使用在上述相同结构的相对位置定位系统1为限。
并需注意的是，以下将多个接收器10依不同用途分为多个第一接收器101、第二接收器102及第三接收器103。多个第一接收器101为传输第一定位数据到主装置20以供计算模块22进行距离计算的复数装置。第二接收器102为传输第二定位数据到主装置20以供计算模块22进行距离计算的装置，且第二接收器102必定属于多个第一接收器101内的其中一个装置。第三接收器103则为供计算模块22进行角度计算的装置。
以图3所示的图式为例，相对位置定位系统1可以包括9个接收器10a到10i，但本发明并不以此数量为限，接收器10a到10i的排列方式也不以图3的示例为限。故首先进行步骤201：控制该多个接收器发射多个定位信号。
首先接收器10a到10i会随时广播定位信号。
其次进行步骤202：使该主装置接收该多个定位信号后，回传一第一回复信号。
此时主装置20的第二信号传输模块21可以接收该多个定位信号后，并回传一第一回复信号。故主装置20的第二信号传输模块21可能会接收比较靠近的接收器10a、10b、10d的定位信号后，将第一回复信号回传给接收器10a、10b、10d。
接着进行步骤203：控制多个第一接收器整合及传输一第一定位数据至该主装置，使该主装置找出与该多个第一接收器间的多个距离。
接着有接收到该第一回复信号的多个第一接收器101，即接收器10a、10b、10d的数据整合模块12会各自整合出第一定位数据，第一信号传输模块11再传输第一定位数据到主装置20。藉此，主装置20的计算模块22可以利用三角定位原理算出主装置20与接收器10a、10b、10d的间的距离D1、D2、D3，以进一步得知主装置20的坐标。
再进行步骤204：使该待测装置接收该多个定位信号后，回传一第二回复信号。
当待测装置30进入空间A内时，待测装置30的第三信号传输模块31也同样可能会接收到接收器10a到10i的其中至少一个定位信号。所以待测装置30的第三信号传输模块31会回传第二回复信号。
接着进行步骤205：控制一第二接收器整合及传输一第二定位数据至该主装置。
根据距离的远近，并非每个接收器10a到10i都会接收到第二回复信号。而有接收到第二回复信号的第二接收器102的数据整合模块12就会根据第二回复信号及第二接收器102的定位信号整合出第二定位数据，再藉由第一信号传输模块11传输到主装置20。第二接收器102还必须是属于多个第一接收器101内的装置，所以本实施例中第二接收器102就为接收器10d。
最后进行步骤206：计算出该主装置与该待测装置的该相对位置关系。
最后主装置20的计算模块22会根据第二定位数据计算出待测装置30到接收器10d间的距离D4。并且以第二接收器102为基准，利用与该待测装置30位于同方位的第三接收器103找出夹角θ。也就是从接收器10d来看，接收器10i与待测装置30是位于同方位，所以本实施例中第三接收器103就为接收器10i。主装置20的计算模块22可以根据接收器10d到接收器10i的位置、距离以及斜率计算出夹角θ。由于接收器10d到接收器10i与接收器10d到待测装置30间的斜率较接近，故可以根据夹角θ及距离D3、D4算出主装置20与待测装置30间的距离D5的约略长度及斜率，藉此就可以知道主装置20与待测装置30间的相对位置。
此处需注意的是，本发明的相对位置定位方法并不以上述的步骤次序为限，只要能达成本发明的目的，上述的步骤次序亦可加以改变。
藉由本案的相对位置定位方法及相对位置定位系统1，即可不受限于网络Wi-Fi的限定，快速地在特定空间A内找出待测装置30的约略位置，不须繁琐地算出待测装置30的精确坐标。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种相对位置定位的方法，用于一相对位置定位系统以找出一空间内的一主装置与一待测装置的一相对位置关系，该空间内还包括多个接收器，其特征在于，该方法包括以下步骤：
控制该多个接收器广播多个定位信号；
使该主装置接收该多个定位信号后，回传一第一回复信号；
控制多个第一接收器整合并传输一第一定位数据至该主装置，使该主装置找出与该多个第一接收器间的多个距离；其中该多个第一接收器为有接收到该第一回复信号的装置；
使该待测装置接收该多个定位信号后，回传一第二回复信号；
控制一第二接收器整合并传输一第二定位数据至该主装置；其中该第二接收器属于该多个第一接收器且为有接收到该第二回复信号的装置；以及
再根据该第二定位数据计算出该主装置与该待测装置的该相对位置关系。
2.根据权利要求1所述的相对位置定位的方法，其特征在于，更包括以下步骤：
找出该主装置与该待测装置对第二接收器的一夹角及两直线距离，以使该主装置得知与该待测装置的该相对位置关系。
3.根据权利要求2所述的相对位置定位的方法，其特征在于，更包括以下步骤：
利用一第三接收器预先推算该夹角，其中该第三接收器与该待测装置位于同方位。
4.根据权利要求1到3的任一项所述的相对位置定位的方法，其特征在于，更包括找出三个接收器间作为该多个第一接收器的步骤。
5.根据权利要求1所述的相对位置定位的方法，其特征在于，更包括以下步骤：
整合该多个第一接收器的该多个定位信号及该第一回复信号以成为该第一定位数据；以及
整合该第二接收器的该定位信号及该第二回复信号以成为该第二定位数据。
6.根据权利要求5所述的相对位置定位的方法，其特征在于，整合成该第一定位数据或该第二定位数据的步骤更包括整合该主装置、该待测装置或该多个接收器各自具有的一识别码、一功率准位或一无线接收信号强度以成为该第一定位数据或该第二定位数据。
7.根据权利要求6所述的相对位置定位的方法，其特征在于，更包括藉由调整该功率准位以调整精准度的步骤。
8.一种相对位置定位系统，用于一空间内，该空间内还可具有一待测装置；其特征在于，该相对位置定位系统包括：
多个接收器，皆位于该空间内，其中每一接收器皆包括：
一第一信号传输模块，用以广播一定位信号；以及
一数据整合模块，电性连接该第一信号传输模块；以及
一主装置，包括：
一第二信号传输模块，用以接收该定位信号后，回传一第一回复信号；其中该数据整合模块根据该第一回复信号以产生一第一定位数据；以及
一计算模块，电性连接该第二信号传输模块；
其中当多个第一接收器接收到该第一回复信号后，该多个第一接收器的该第一信号传输模块传输一第一定位数据至该第二信号传输模块，使该计算模块找出与该多个第一接收器间的多个距离；且于该待测装置位于该空间内时，使该待测装置于接收该多个定位信号后，回传一第二回复信号；有接收到该第二回复信号的一第二接收器的该第一信号传输模块再传输一第二定位数据至该第二信号传输模块，其中该第二接收器属于该多个第一接收器；藉此该计算模块再根据该第二定位数据计算出该主装置与该待测装置的该相对位置关系。
9.根据权利要求8所述的相对位置定位系统，其特征在于，该计算模块找出该主装置与该待测装置到第二接收器的一夹角及两直线距离，以使该主装置得知与该待测装置的该相对位置关系。
10.根据权利要求9所述的相对位置定位系统，其特征在于，该计算模块利用一第三接收器预先推算该夹角，其中该第三接收器与该待测装置位于同方位。
11.根据权利要求8到10的任一项所述的相对位置定位系统，其特征在于，该计算模块找出三个接收器间作为该多个第一接收器。
12.根据权利要求8所述的相对位置定位系统，其特征在于，该多个第一接收器的该数据整合模块整合该多个第一接收器的该多个定位信号及该第一回复信号以成为该第一定位数据；该第二接收器的该数据整合模块整合该第二接收器的该定位信号及该第二回复信号以成为该第二定位数据。
13.根据权利要求12所述的相对位置定位系统，其特征在于，该第一定位数据或该第二定位数据包括该主装置、该待测装置或该多个接收器各自具有的一识别码、一功率准位或一无线接收信号强度。
14.根据权利要求13所述的相对位置定位系统，其特征在于，该多个接收器藉由调整该功率准位以调整精准度。
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