TW201346309A - 使用接收訊號強度為基礎的信號到達方向之室內定位追蹤演算法與系統 - Google Patents

Abstract

一種接收信號強度為基礎的信號到達方向定位追蹤演算法，用在無線目標室內環境之定位被揭露。該定位追蹤演算法可只需要於預定室內空間內的大致中間位置上配置一個以三角天線陣列所組成之信號到達方向(DoA)感測節點。封包信號可被DoA感測節點傳送到無線目標，或從該無線目標傳送到DoA感測節點，其中每筆封包其包含固定感測節點覆蓋範圍。此DoA感測節點使用三角天線陣列，1P2T開關，以及向量信號拆解器(VSD)，可產生多個入射角Φ的波束，並可從無線目標上獲得個別的接收信號強度指示狀態之接收信號強度指示值(RSSIvalues)。使用RSS為基礎的信號到達方向演算法可算出定位物件之位置(θ，Φ)訊息。一種接收信號強度的信號到達方向(RSS to DoA)定位系統使用上述定位方法也被揭露。

Description

使用接收訊號強度為基礎的信號到達方向之室內定位追蹤演算法與系統

本發明係關於一種室內定位追蹤演算方法及系統，且特別是有關於一種用於無線通訊網路中使用的接收訊號強度(Received Signal Strength,RSS)為基礎的信號到達方向(Direction-of-Arrival,DoA)之室內定位追蹤演算方法與系統。

在日常生活中，定位或位置估計系統經常運用於室內和室外以得到位置資訊。位置資訊(location information)可用來開發更多的商業應用或提升其價值，如電信欺詐保護、位置感知、網路存取、資產追踪以及室內射頻定位系統等。未來室內無線射頻定位系統的應用可能越來越大，而其運用場所可包括百貨商場、停車場、商場、遊樂園、書館及學校。在先前技術中，用來追蹤/定位一電子裝置的方法包括利用全球定位系統(Global Position System,GPS)的多個繞地球的衛星發射無線射頻信號，以讓該電子裝置的GPS接收器接收該些無線射頻信號，進而得知該電子裝置的確切位置以定位。

然而，在上述方法中，若電子裝置位於室內，則GPS的定位的準確度會大幅下降且往往不是很有效。在實際情況中，GPS信號容易被建築物影響而造成的信號衍射或反射，導致測量距離的誤差而降低定位精準度。更進一步地說，在室內的環境中，由於建築物的阻擋，會降低GPS信號的信號強度，而使得電子裝置的GPS接收器無法從GPS衛星定位系統匯集足夠的位置資訊。因此，目前在室內環境是無法使用GPS技術來準確定位。

為試圖解決上述問題，使電子裝置能夠在室內環境達成其位置精準的定位追蹤，必須使用一些非GPS定位的定位技術，如三角測量法(例如UWB)、鄰近法(例如RFID)和場景分析法(例如無線網路RSS映射)，每種傳統的非GPS定位的定位技術都有其優缺點而導致為一些不準確的定位或位置之估計。例如，有些習用技術的商業應用過於複雜或昂貴。

以三角測量法來定位的方式主要有兩種：方向搜尋(Direction Finding,DF)以及範圍估測(range estimation)。方向搜尋是利用天線陣列的到達角度(Angel-of-Arrival,AoA)及到達方向(Direction of Arrival,DoA)的估算，以定位一行動台(MS)。範圍估測是利用行動台(MS)和複數個基地台(Base Station,BS)之間的距離作為半徑所形成的複數個圓圈彼此的交點，來計算行動台的位置，而行動台與基地台之間的距離估測可根據到達時間(Time-of-Arrival,ToA)或射頻信號的接收信號強度(Received Signal Strength,RSS)來計算。由於傳播通道的特性，因此方向搜尋和範圍估測還是會發生不準確的定位位置運算結果。

使用接收信號強度來進行範圍估測的成本較低，然而，由於多重路徑效應，其所應用的室內環境的範圍僅約3~5公尺，而且精準度較低。另一種較佳方法是使用RSS地圖或RSS指紋來進行範圍估測，以取得更好的定位精準度。但儘管如此，該些方法仍然只可達到2至3米的精準度，且需要現場原地(in-situ)測量，實施成本較高。另外，使用信號到達方向的方向搜尋雖然能夠獲得較高的精確度，然而其成本過高且體積龐大，僅適用於軍事用途，而不適用於普通商業用途。

根據本發明之一些具體實施例，本發明之室內環境定位追蹤演算方法可提供在室內環境內的一個或多個無線電子裝置，提供更低成本和更高精準度的位置估計。

根據本發明之一些具體實施例，本發明之室內環境定位追蹤演算方法，可提供一個或多個無線電子裝置在室內環境中的位置估計，另可適用於支援多個無線標準，而且無需要額外的無線電子裝置或硬體設備來實現該無線電子裝置之定位。

根據本發明之一些具體實施例，本發明之提供一個或多個無線電子裝置在室內環境中的位置估計的室內環境定位追蹤演算方法，可具有較少數量的存取節點(access node)或所需的DoA感測節點。

根據本發明之一些具體實施例，本發明提供一個或多個無線電子裝置在室內環境中可位置估計的室內環境定位追蹤演算方法，可以實現於RSS的DoA演算法，其輸入是RSS和輸出是DoA(RSS>DoA)。

根據本發明之一些具體實施例，本發明提供一個或多個無線電子裝置在室內環境中的位置估計的室內環境定位追蹤演算方法，可以實現於一N-path vector signal deconstructor(VSD)。

根據本發明之一些具體實施例，本發明提供一個或多個無線電子裝置在室內環境中的位置估計的室內RF定位系統，包括組成一個三角形的天線陣列，一個無線網路基地台單元，一個1P2T固態RF開關，一個向量信號拆解(VSD)電子電路。DoA感測單元是配置為分別獲取(θ，Φ)值。

如同以下具體實施例所敘，大多數的無線通訊標準，如無線區域網路(WLAN)、藍芽、Zigbee等，會在中頻段(intermediate frequency,IF)使用接收信號強度指示(Received Signal Strength Indicator，RSSI)來表示通道內的接收信號強度。RSSI通常有100或127個型態/值(～1分貝解析度)。

本發明具體實施例之無線目標可以是手機、智能手機、平板裝置、無線通信功能數位相機、掌上型電腦、筆記型電腦，及具無線功能的電腦、USB無線設備、無線功能型的遊戲控制器，與具無線識別標籤之物件等...。透過本發明提供的室內環境定位追蹤演算方法，可以準確地得到該無線目標的位置資訊。而被定位的定位物件可以是該無線目標或者靠近/直接接觸該無線目標的物體。舉例來說，該無線目標可為一手機，而一使用者要得知自己的位置資訊時，可將該手機放在該使用者的口袋中，如此透過本發明的室內環境追蹤演算方法而得到的位置資訊即為該無線目標(手機)的位置資訊，也就是該使用者的位置資訊。

請參考圖1。圖1說明採用本發明的第一具體實施例的室內環境定位追蹤演算方法的室內定位系統。本發明的室內環境定位追蹤演算方法是以接收信號強度(Received Signal Strength,RSS)定位法為基礎，來推導出無線目標的信號到達方向(Direction-of-Arrival,DoA)，進而得到該無線目標的位置資訊。更明確地說，本發明的室內環境定位追蹤演算方法只需要用接收信號強度就可以計算相位差(Ψ₁₂)和信號強度(A₁和A₂)。然後，可以使用導出的相位差(Ψ₁₂)，進一步推導出無線目標及無線目標的信號到達方向(DoA)。此外，信號強度也可用於評估多路徑干擾的情況。於圖1中，室內定位系統有兩個天線3，即一天線1和一天線2，和一個無線目標。天線1與天線2構成一個DoA感測節點，而無線目標可以是收發器2(亦即可分別作為發射器或接收器)。當DoA感測節點從無線目標收到一個或多個無線信號時，可根據下列方程式[1]，得出相位差Ψ₁₂如下：

其中Φ表示該無線目標的入射角、d是天線1和天線2之間的距離、λ是工作頻率的波長。根據本發明較佳具體實施例之圖1，一功能區塊1可由一向量信號拆解模組(Vector Signal De-constructor,VSD)100來實現。功能區塊1將天線2的向量信號分別相移0°、180°、90°、270°，並與天線1的向量信號相加，以分別產生出四個向量和E₁、E₂、E₃、E₄，即如下式[2a~2d]所示：

RSSI信號傳輸具互易性與雙向特性。RSSI可實作於DoA感測節點上，從一入射角Φ的波束(beam)方向上接收無線目標傳送的訊號強度。亦或是RSSI實作於無線目標，DoA感測節點從一發射角Φ的波束(beam)方向上發射，無線目標接收DoA感測節點所傳送的訊號強度。簡單來說，在此具體實施例中，DoA感測節點作為接收器，而無線目標作為發射器。DoA感測節點傳輸信號封包後，DoA感測節點透過天線1與天線2接收該無線目標所發射的無線信號，而利用上式得出四個向量和E₁、E₂、E₃、E₄的信號強度(亦即|E ₁|²,|E ₂|²,|E ₃|²,|E ₄|²)，然後計算天線1和天線2之間的相位差，計算方式如下：

然後無線目標的入射角Φ的計算方法如下：

請參考圖2。圖2說明本發明的室內環境定位追蹤演算方法的流程圖。本發明的室內環境定位追蹤演算方法只需要RSSI的值，便可計算出信號到達方向(DoA)。在步驟S201，從RSSI值中選取並計算出|E ₁|²,|E ₂|²,|E ₃|²,|E ₄|²。在步驟S202，計算相位差Ψ₁₂。在步驟S203，計算到達方向(DoA)。天線1和天線2的接收信號的強度可以表示如下：

較小信號的強度=

較大信號的強度=

在此具體實施例中，天線1和天線2只需要有四個向量和就可以計算出該無線目標的該入射角Φ，從而提供一個耗電少及無需使用任何連續可調相移(即為較昂貴的選項)的有效方法。假設習知技術使用1度的角度精度來做空掃描(null scanning)，則習知技術需要從0度到180度一共掃描180次。然而根據本發明的第一具體實施例，同樣條件下總共只需要用到4次掃描。此外，在此具體實施例中，多路徑干擾是也可以僅由向量信號拆解模組進行評估，而無需用到其他任何額外附加元素。

請參考圖3。圖3說明本發明的向量信號拆解模組100。向量信號拆解模組100包括一0°基準線20，一0°/90°切換性移相器22，一正交混合器24(半功率90°耦合器)，和一開關26。開關26可為一一對二之固態射頻開關(1 pole/2 throw,1P2T)。

請參考圖4。圖4說明向量信號拆解模組的另一具體實施例。於圖4中，其他習知的裝置/電路配置，用於實現天線對之0°、180°、90°、270°相移是也可以用到的，而同樣能夠獲得四個向量和E₁、E₂、E₃、E₄。

關於RSSI信號傳輸的靈活性是具有互惠或雙向特性，以及信號傳輸至少有兩個選項可供選擇：選項1：DoA接收模式(在DoA節點的RSSI)；選項2：DoA傳送模式(在無線目標的RSSI)。選項1適用於監控和保全應用；選項2類似GPS，適合在公共環境使用，其好處是，無線目標的設計要求為較少，且因為只有無線目標本身才有權限能獲取定位結果，而能保護個人隱私。

請參考圖5。圖5說明根據本發明之另一具體實施例之N路徑向量信號拆解模組110，其中N代表天線的總數量。因此，N天線需要用到4(N-1)個向量和，用於計算出天線的入射角Φ和相位差Ψ。

請參考圖6(A)~6(B)。圖6說明根據本發明之一第二具體實施例之室內環境定位追蹤演算方法的流程圖。於步驟S101中，佈署一DoA感測節點於一預定的室內空間中，其中該DoA感測節點係由三根天線A、B、C所形成一個三角形的天線陣列。

值得一提的是，因為通常在室內環境接收射頻信號，會由於牆壁、地板，或天花板的反射，而造成方向計算的偏差。舉例來說，天線A和天線B所接收到的射頻信號，皆包含了上述的反射部分，而無法準確計算方向。為了克服信號反射造成的誤差，第二具體實施例的方法是多加一天線C。利用A-C天線組和B-C天線組之間的相位差之測量與計算，然後提供共三個方程式來計算發射器的方向。當A-B天線組、A-C天線組、B-C天線組所提供的量測都為相同的方向時，計算結果不會被反射信號所影響。但是當計算結果不完全相同，便可取得三個方向的平均值或依據天線A、B和C接收的信號向量V1、V2和V3為計算基礎，並用電磁(EM)方程式來計算方向。

於步驟S102中，固定於一定位物件的無線目標可以是一個或多個。於步驟S103中，DoA感測節點發出一組信號封包或波束(beam)，每個信號封包包括一個固定感測節點覆蓋範圍，如45°，而為了覆蓋360°的全部室內空間，該組信號封包共包括八個封包，以完整旋轉掃描全部室內空間。

此具體實施例所採用的是具備三根天線的三角形天線陣列、一1P2T開關，一向量信號拆解模組(N路徑的振幅和相位解算器)。於步驟S104中，計算各RSSI，以得到對應的八個RSSI值(|E ₁|²、|E ₂|²‥‥|E ₈|²)。得到RSSI的方式可以從無線目標於入射角Φ的波束獲得，或者從DoA感測節點之天線A、B或C，其中一根來至於入射角Φ的波束(beam)獲得。

於步驟S105中，DoA感測節點收集八個信號封包，並比較所獲得的信號封包，以得出其中具有最大RSSI值的信號封包。於步驟S106中，按照接收訊號強度定位法為基礎的信號到達方向的演算方法，進行計算以得出定位物件的位置(θ,Φ)，包括以下步驟：

(1)(步驟S106-1)獲得E_Ant1、E_Ant2、E_Ant3信號值，以及按照以下方程式[6A～6C]計算：

其中α是信號傳輸的路徑損耗值，定位物件之位置(θ,Φ)可以從Ψ₂₁和Ψ₂₃導出；

(2)(步驟S106-2)使用下列公式[7～10]計算出Ψ₂₁及Ψ₂₃，其中從RSSI值|E ₁|²～|E ₄|²獲得Ψ₂₁，以及從RSSI值|E ₅|²～|E ₈|²獲得Ψ₂₃如下所計算：

(3)計算sinθsinΦ和sinθcosΦ如下：

(4)(步驟S106-3)定位物件之位置(θ,Φ)可以如下導出：

(5)(步驟S106-4)根據定位物件之位置(θ,Φ)和從一預定室內空間的位置圖的多個位置數據，將該位於預定室內空的定位物件之位置數據轉換為成(X，Y)數據。

在第一和第二具體實施例中，無線目標的到達方向是根據入射角Φ取得，例如，根據第一具體實施例中的天線1與天線2或根據第二具體實施例中的天線A和天線B之間所接收到信號的相位差Ψ₁₂算出。由於天線1與天線2之間的距離，或天線A和天線B之間距離，非常接近(相比於發射器的距離小於5%)，即便在有反射的情況下，兩個天線所接收信號的振幅為相等，因此相位差可用來計算入射角Φ。

上述的演算方法可以用軟體型態/軟體程式來實現，該軟體程式接收以下參數為輸入資料：(一)無線目標的方向，是由DoA感測節點形成一個三角形的天線陣列而獲得、(二)使用於無線目標(RSSI值的單位為dBm)之方向所取得之信號強度、(三)建築物的結構，及(四)每面積單位上的歷史位置記錄內，包含有各別不同的「確定性級別」。在第二具體實施例中(步驟S107)，假設無線目標的高度位於地面上100公分至180公分之間，三路徑向量信號拆解模組是利用1P2T開關切換，將定位物件的位置(θ，Φ)來獲得無線目標的位置(X，Y)。

在步驟S108中，將無線目標的位置(X，Y)數據傳送到無線網路基地台(AP)到電腦主機作進一步處理。

請參考圖7。圖7說明採用本發明的第三具體實施例的室內環境定位追蹤演算方法的室內定位系統250。室內定位系統250是根據本發明第二具體實施例的無線目標之接收訊號強度-信號到達方向定位方法設計，室內定位系統250包括單一DoA感測節點111，佈署在房間中間的天花板上，如圖7所示。該DoA感測節點111送出一組信號封包，每個信號封包包括一個固定感測節點覆蓋範圍123(如45°)，而為了覆蓋360°的全部室內空間，該組信號封包共包括八個封包，以完整旋轉掃描全部室內空間。

請參考圖8與圖9。1P2T固態射頻開關切換該三角陣列天線的DoA感測節點111。本具體實施例係將天線A、B、C設置在三角天線陣列形成的等邊三角形之頂點，並以此來獲得八個RSSI值(以dBm為單位)，如|E ₁|²、|E ₂|².....|E ₈|²。該DoA感測節點111使用本發明第一具體實施例的定位演算方法和向量信號拆解模組計算出定位物件的位置(θ,Φ)，然後轉換成定位物件的位置(X，Y)座標。

請參考圖10與圖11。圖10說明根據本發明第二和第三具體實施例所使用的向量信號拆解模組100。圖11說明透過圖10的向量信號拆解模組100所獲得之八個向量和E₁、E₂、E₃、E₄、E₅、E₆、E₇、E₈。

DoA感測節點111僅能夠獲得無線目標的θ值與Φ值(也就是定位物件的位置)，這意味著仍然沒有找到r值(X，Y，Z軸)的數據。然而，如果預定的室內空間相對較小，例如5公尺×5公尺之大小，並且定位物件，比如是一個人且持有一無線目標，如手機，位於室內空間地上的100公分至180公分之間。因此，DoA感測節點111為配置在在室內空間(2.5公尺,2.5公尺,3公尺)的中心位置。該預定的室內空間大小，例如5公尺(長)×5公尺(寬)×3公尺(高)。DoA感測節點111的位置，組成了一套三根天線在(3公尺,3公尺,2.5公尺)的位置。測試高度(無線目標高出地面的高度)舉例為1.4公尺，多徑係數K舉例為10分貝。通過執行相對應的計算，估計所得誤差約為65公分而這應是可以接受的誤差範圍。

定位誤差的累積分佈函數(Cumulative Distribution Function,CDF)或累積機率的百分比是用來評估本具體實施例之室內環境定位系統的性能。

依據本發明之第二具體實施例之室內環境定位追蹤演算方法在空間為5公尺(長)×5公尺(寬)×3公尺(高)內進行電腦模擬研究。請參考照圖11和表1，當使用一個三角形的天線陣列和向量信號拆解模組100，其百分位以及平均精度有顯著的改善。參照圖12A(案例1)，一DoA感測節點111位於一個房間中間的天花板在(2.5公尺,2.5公尺,3公尺)的位置上。參照圖12B(案例2)，兩個傳統RSS感測節點115是分別位於左下角(0公尺,0公尺,1.4公尺)和房間的右下角(5公尺,0公尺,1.4公尺)。該目標的高度為1.4公尺和目標位置在(2.5公尺,2.5公尺,1.4公尺)。樣本數：共300點。瑞利K係數(Rayleigh K factor)設定為10分貝(室內環境中的實驗多路徑條件)。累積概率分佈如下設置：目標位置(X，Y，1.4公尺)，0X5和0Y5隨機抽樣，樣本數：共2000點；瑞利K係數為10分貝。參照圖12。圖12A(案例1)和圖12B(案例2)之累積概率模擬結果整合在圖13。下表1為概述：

參照表1的數據，本發明第二具體實施例之室內環境定位追蹤演算方法(以接收信號強度為基礎的信號到達方向的演算方法)(案例1)比較於兩個傳統RSS感測節點115(案例2)擁有顯著改善。在其他具體實施例中，多於一個的DoA感測節點可以適應一起提供每個無線目標的位置訊息和定位物件對。

此外，關於本發明實施例中遇到的多徑干擾問題，以下提供一個多徑係數MP，定義如下：

以及如果等於零，那麼MP等於1。

從接收信號強度結合多徑係數MP值所獲得的資訊可以評估目前信號傳輸路徑是否有任何障礙。多徑係數MP值越高，表示所收到的障礙阻撓越大，信號品質越差。反之，多徑係數MP值越低，無線目標之定位的對應的DoA感測節點111的信號品質越好。因此，根據多徑係數MP值和接收信號強度值，從多個DoA感測節點中選擇一最佳DoA感測節點，以得到更有效的室內無線目標和定位物件之定位追蹤。

據悉，現場分析技術，相比普通習知RSSI技術，通常被認為是提供更準確的定位結果，然而需要成本高的原位測量值。而本發明所提供的室內環境追蹤定位的演算方法與定位系統，由於採用以接收信號強度為基礎的信號到達方向的演算方法，而能夠降低相較於純現場分析技術的成本。

100．．．向量信號拆解模組

1．．．功能區塊

2．．．收發器

20．．．0°基準線

22．．．0°/90°切換性移相器

24．．．正交混合器

26．．．開關

111、115．．．感測節點

123．．．覆蓋範圍

圖1係繪示根據本發明採用第一較佳具體實施例之室內環境定位追蹤演算方法之定位系統之示意圖。

圖2係繪示使用接收訊號強度定位法為基礎的信號到達方向之室內環境定位追蹤演算法之流程圖。

圖3係繪示根據本發明第一具體實施例之向量信號拆解模組之示意圖。

圖4係繪示根據本發明第一具體實施例之向量信號拆解模組獲得的四個向量和之示意圖。

圖5係繪示一N路徑向量信號拆解模組之示意圖。

圖6(A)~6(B)係繪示根據本發明第二具體實施例之提供在室內環境的一個或多個無線電子裝置，設定為無線目標之定位方法之流程圖。

圖7係繪示根據本發明第三具體實施例之室內環境定位追蹤演算定位系統之示意圖。

圖8係繪示根據本發明第三具體實施例之天線佈局和配置之格局圖。

圖9係繪示根據本發明第三具體實施例之如何依據無線目標和天線為界定Φ和θ角度之示意圖。

圖10係繪示根據本發明第二及第三具體實施例之向量信號拆解模組之示意圖。

圖11係繪示根據圖10之向量信號拆解模組所獲得之八個向量和之示意圖。

圖12(A)~12(B)係繪示根據本發明具體實施例之室內環境定位系統的配置模擬格局圖。

圖13係根據圖12(A)~12(B)運算所繪示之累計概率的模擬結果。

100．．．向量信號拆解模組

1．．．功能區塊

2．．．收發器

20．．．0°基準線

22．．．0°/90°切換性移相器

24．．．正交混合器

26．．．開關

111、115．．．感測節點

123．．．覆蓋範圍

Claims (13)

1. 一種使用於一個或多個無線目標之接收信號強度為基礎(RSS-based)的信號到達方向(DoA)室內環境定位追蹤演算方法，包含：提供與配置一信號到達方向感測節點，該信號到達方向感測節點包含三天線：天線A、天線B、和天線C，形成一個三角天線陣列，配置大致於一預定室內空間內的中間位置；設定一個或多個無線目標至一個或多個定位物件；由該信號到達方向感測節點至該無線目標發送出多個封包信號，每筆封包包含一固定感測節點覆蓋範圍，以及該合併的封包信號覆蓋全部該預定室內空間；使用該三角天線陣列、一1P2T開關，以及一向量信號拆解模組，從無線目標發出多個波束其具有多個入射角θ及Φ，以及獲得個別的接收信號強度指示狀態之接收信號強度指示值(RSSIvalues)；使用信號到達方向感測節點，收集及比對該八筆封包信號，使獲得一具備最大接收信號強度指示值之最強的封包信號；以及使用一接收信號強度(RSS)信號到達方向(DoA)運算法在所得到的數據該最強之封包信號，計算該定位物件之一位置(θ,Φ)，其具有最大的接收信號強度指示值，執行該接收信號強度信號到達方向演算法(RSS to DoA)包含以下步驟：a)　使用E_Ant1、E_Ant2、E_Ant3以及三組方程式，計算θ與Φ: b)　使用以下兩個方程式，其中Ψ₂₁是獲得於接收信號強度指示值|E ₁|²~|E ₄|²，以及Ψ₂₃是獲得於接收信號強度指示值|E ₅|²~|E ₈|²，用於計算多個相位差，Ψ₂₁和Ψ₂₃，如下： c)　使用Ψ₂₁和Ψ₂₃以及以下兩個方程式計算該定位物件之位置(θ,Φ)： d)　使用該定位物件的位置(θ,Φ)以及從該預定室內空間的位置地圖獲得的多個位置數據，轉換成定位物件的(X，Y)數據。
2. 如申請專利範圍第1項之依據接收信號強度為基礎的信號到達方向定位追蹤演算方法，其中該向量信號拆解模組，從每個天線分別組合多筆信號，產生出多個向量和。
3. 如申請專利範圍第2項之依據接收信號強度為基礎的信號到達方向定位追蹤演算方法，其中四個向量和是第一個天線的向量信號加上第二個天線的向量信號與0°、180°、90°、270°角度之分別相移，以及只有需要四個向量和用於計算每一雙天線之該入射角Φ。
4. 如申請專利範圍第2項之依據接收信號強度信號為基礎的信號到達方向定位追蹤演算方法，其中該向量信號拆解模組為N路徑向量信號拆解模組，N代表利用的天線總數，從而需要總共4(N-1)向量用於獲得該天線的相位差以及入射角Φ。
5. 如申請專利範圍第1項之依據接收信號強度信號為基礎的信號到達方向定位追蹤演算方法，其中該向量信號拆解模組包括一0°基準線，一0°/90°切換性移相器，一正交混合器，和一開關。
6. 如申請專利範圍第1項之依據接收信號強度信號的信號到達方向之定位追蹤演算方法，其中該定位追蹤演算方法實現於一軟體程式，該軟體程式接收該無線目標的方向是由DoA感測節點形成一個三角形的天線陣列而獲得，用於測定無線目標之方向所取得的該信號之該信號強度、建築物的結構，以及每面積單位上的歷史位置記錄內，包含多個確定性級別為輸入值。
7. 如申請專利範圍第1項之依據接收信號強度信號為基礎的信號到達方向定位追蹤演算方法，其中天線所接收信號的振幅視為相等，以及相位差是直接用來計算入射角Φ。
8. 如申請專利範圍第1項之依據接收信號強度信號為基礎的信號到達方向定位追蹤演算方法，其中A-C天線組和B-C天線組之間的相位差測量和計算中：如果所有三個計算數量，提供於A-B天線組，A-C天線組和B-C天線組，都為相同方向，計算結果不被反射影響，以及如果三個計算結果不完全相同，即取得三個方向的平均值或使用電磁方程式，依據天線A、B和C所接收的多個信號向量V1、V2和V3為計算基礎，用於計算該方向。
9. 如申請專利範圍第1項之依據接收信號強度信號為基礎的信號到達方向定位追蹤演算方法，其中用於克服多徑干擾問題，一個多徑係數MP以下定義為： 以及如果等於零，然後該多徑係數MP等於1。此多徑係數僅由向量信號拆解模組進行評估，並且也使用到信號強度評估多徑干擾。從接收信號強度所獲得的信息結合該多徑係數，用於評估是否有任何障礙是在該信號傳輸路徑，並決定哪一個信號到達方向感測節點被選擇用於無線目標之定位。
10. 一種提供一個或多個在一室內環境作為無線目標的無線電子裝置用於定位之方法，包含下列步驟：提供一信號到達方向感測節點包含：三天線形成一三角天線陣列，包括一第一天線，一第二天線，以及一第三天線，以及佈署該信號到達方向感測節點於一預定室內空間之中間；設定一個或多個無線目標至一個定位物件；由信號到達方向感測節點，發出多個信號封包，其每個信號封包包括一個固定感測節點覆蓋範圍，並每次完整旋轉掃描包含一共八筆封包覆蓋360度的該全部室內空間；使用該三角形天線陣列、一開關，與一向量信號拆解模組，為各自接收信號強度指示狀態獲得多個接收信號強度指示值；由信號到達方向感測節點收集和比較該封包信號獲得其中最強的封包信號，為具有最大的接收信號強度指示值(RSSI值)，按照如申請專利範圍第1項之接收訊號強度為基礎的信號到達方向定位法進行計算，其中，α是信號傳輸的路徑損耗值，以及該定位物件之該位置(信,Φ是從Ψ₂₁和Ψ₂₃導出；使用定位物件之位置(θ,Φ)，從一預定室內空間的多個位置數據，將該位於預定室內空的定位物件之位置數據轉換為成(X,Y)數據；從定位物件之(θ,Φ)獲得無線目標的位置(X,Y)數據，其中無線目標的假設高度是設定在地面以上100公分至180公分之間；以及無線目標的位置(X,Y)數據傳送到無線網路基地台，然後到電腦主機作進一步處理。該接收信號強度指示包含來至於無線目標具備入射角Φ的多個信號或來至於信號到達方向感測節點具備入射角Φ的多個信號，以及該接收信號強度指示的信號傳輸包含雙向特性。
11. 如申請專利範圍第10項之提供無線電子裝置室內環境定位方法，其中一接收信號強度指示信號傳輸具有雙向特性，其操作於DoA接收模式或操作於DoA傳送模式。
12. 一種接收信號強度為基礎的信號到達方向(RSS to DoA)定位系統，使用申請專利範圍第1項之定位追蹤演算方法，該定位系統包含：一信號到達方向感測節點；一三角天線陣列包含三天線，其中每個天線大至一樣大小及配置；一室內定位空間；一個或多個無線目標；以及一個或多個定位物件；其中該信號到達方向感測節點部署在室內定位空間中間的天花板上，以及該天線被安置在三角天線陣列形成的等邊三角形之頂點。
13. 如申請專利範圍第12項之定位系統，其中該無線目標是一行動裝置、一智能手機、一平板電腦裝置、一具無線通信功能數位相機、一掌上型電腦、一筆記型電腦、一具無線功能電腦、一USB無線設備、一具無線功能的遊戲控制器，或是一具無線識別標籤之物件，以及該被定位的定位物件是靠近或直接接觸到一無線目標，其目的是獲得該被定位物件的準確位置，或是一個人的位置。