TW201618044A

TW201618044A - 人身安全定位系統之發射器與作業方法

Info

Publication number: TW201618044A
Application number: TW103139489A
Authority: TW
Inventors: Yu-Lung Wang
Original assignee: Yu-Lung Wang
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-05-16
Also published as: TWI537886B

Abstract

本發明係屬一種可攜式的人身安全定位系統之發射器與作業方法，此系統包括發射系統(多個發射器)與接收系統(至少一個接收器)。全系統採單一RF射頻頻率，藉由發射器作業方法的時間分割技術，以隨機變數的方式管理各個發射器的訊號發射時間，以避免相互干擾，有效地達成「多對一」或「多對多」通訊。其發射器之主要組件則包含：中央處理單元、全球定位系統模組、感測器、緊急求救按鈕、主記憶體、RF射頻模組、發射天線、電力供應單元、以及電源開關。

Description

人身安全定位系統之發射器與作業方法

本發明「人身安全定位系統之發射器與作業方法」係有關於一種以單一頻率之RF(Radio Frequency)射頻通訊技術，達成可攜式「多(發射器)對一(接收器)」和「多對多」數位通訊目的之發明。

在日常生活中、工作上、或旅遊中，難免會發生一些意外事件。例如，在出外旅遊、登山活動、海上航行、潛水、浮潛等水上和水下活動、或天災地震時，都可能遭遇意外狀況和災難，而其發生地點經常是在荒山野外或海上。在此種場合，最重要的是，能夠在第一時間將所處災難發生地點、人員傷亡情況、所須之救援協助等資訊及時通知救難機構，以便迅速地展開救援行動。

此類「災難定位系統」除了可以作為「急難救助定位系統」之外，在平時也可以掌握一群或一個使用者的位置動態，以達到安全監控之目的。不過，目前並無適合個人攜帶式的「災難定位系統」，而且目前可運用的遠距定位系統，大多數須經由網際網路才能使用，例如：計程車隊的定位通報系統。然而，在無法使用網路之情形下，例如網路因地震而損壞時，或是在海上，雖然可以使用藍芽通訊技術，例如：iBeacon或mBeacon技術進行通訊，惟其通訊距離受限於幾十公尺。故在上述災難發生時，無法達成通知救難之功效。

目前並無專門的個人攜帶式「災難定位系統」，現有可資運用之技術，其缺失與缺點可以歸納如下；

1. 使用藍芽技術的發射裝置，其通訊距離非常有限，通常僅及數十公尺，並無法有效地達成急難救援或人員搜救之目的與功效；2. 使用RF射頻技術的發射裝置，發射器與接收器使用的頻率，必須逐一配對，類似於「單一發射器vs單一接收器」(一對一)通訊，倘若同時有兩個或兩個以上的發射器同時使用相同的頻率發射訊號，彼此會互相干擾致使訊號不能順利被接收。於此種情況下，若欲進行「多個發射器vs單一接收器」(多對一)通訊，則每一發射器必須使用不同的頻率，而且接收器必須不斷調整不同的對應頻率，才能順利接收到每個發射器的訊號，使用上很不方便。另外一種方式，就是約束發射器的使用者，必須輪流在不同的時間發射訊號，當使用者眾多且不熟悉使用規範時，系統無法正常運作。因此，前述系統不適合普羅大眾大量持用，難以大量推廣，因此商業價值不高。

3. 而使用網路的發射裝置，是目前最常用的技術，必須經由網際網路才得傳送訊號，但是在海面上和發生重大災難網路損壞時無法使用，即無法進行急難定位。

因此，目前個人攜帶式的急難救援「災難定位系統及方法」仍有許多缺失與缺點，實有進一步改進之必要。

為了解決上述習知技術之缺失與缺點，本發明提供一種人身安全定位系統之發射器及作業方法，其訊號發射藉由時間分割技術，以達成「多對一」(多個發射器vs單一接收器)通訊或「多對多」(多個發射器vs多個接收器)通訊，且無須使用網路，其數位訊號之有效通訊距離即可達到3公里以上。

此「系統」包括發射系統與接收系統，全部採用單一RF射頻頻率。發射系統由多個發射器組成；而接收系統則由至少一個接收器組成，各個接收器僅接收訊號，彼此不會互相干擾。由於系統採單一RF射頻頻率，倘若多個發射器在同一時間發射訊號，彼此會互相干擾，需倚賴本發明之作業方法加以管理以避免干擾。

「作業方法」包括接收系統(至少一個接收器)與發射系統(多個發射器)之作業方法，惟接收系統之作業方法屬習知技術。

本發明之「作業方法」係針對發射系統而言，在大部份的施行案例中，可撰寫為電腦程式或電腦軟體形式而儲存於主記憶體中，當須要執行時載入於CPU中執行。為易於了解，以下之施行案例中，部分以「作業程式」稱之。該作業方法適用於系統之任何一個發射器，採用時間分割技術，將「訊號發射時間」分割成「時段」、再將每個「時段」各分割成多個訊號發射「區間」，並且透過作業程式分配「緊急狀態」與「非緊急狀態」在每個時段內的使用區間。各個發射器在其被分配的區間中，以隨機變數的方式發射訊號，以避免相互干擾，有效地以單一RF射頻頻率達成「多對一」或「多對多」通訊。

此類似收音機與廣播電台之關係，多個發射器類似多個採單一頻率的可攜式廣播電台，接收器則類似收音機。

本發明之發射器包括：一全球定位系統(GPS)模組、一緊急求救按鈕、一感測器、一中央處理單元(CPU)、一主記憶體，一RF射頻模組、一發射天線、一電力供應單元、以及一電源開關。其中，該全球定位系統(GPS)模組，用於接收GPS定位訊號，在陸上應用時，可使用內建天線式模組，惟在海上應用時，需外接天線至RF發射天線頂部；該緊急求救按鈕，用於在被按壓時發出急難求救訊號；該感測器，可以客製化選擇性安裝一個或多個，作為各種用途之感測，例如：氣溫、水溫、心跳、血壓、脈搏等，其連接於身體部位或或曝露於外界環境，以感測身體部位或外界環境之特性且發出感測訊號；該中央處理單元(CPU)，其內設有一作業程式內建隨機變數產生器，並連接至該全球定位系統(GPS)模組、該緊急求救按鈕、該感測器，用於接收該GPS定位訊號、該緊急求救訊號、以及該感測訊號，以產生一組資訊碼(經緯度、身份碼、狀態碼)，並藉由時間分割技術和隨機變數產生器，在每一個時段選擇正確的區間驅動射頻模組發射該組資訊；該主記憶體，其連接至該中央處理單元(CPU)，用於儲存資料與電腦軟體；該RF射頻模組，其連接至中央處理單元(CPU)，其內建的數位/類比轉換器，用於將所接收的數位訊號轉換為射頻訊號；該發射天線，其連接至該RF射頻模組，用於發射射頻訊號並傳送至接收器；該電力供應單元，其提供此系統所須電力；以及該電源開關，其連接至一電力供應單元，在不使用該系統時將該電力供應單元關閉，以節省電力供應單元電力。

本發明之發射器作業方法，使用時間分割技術，將「訊號發射時間」分割成「時段(section)」、再將每個「時段」各分割成多個訊號發射「區間(interval)」，透過作業程式分配「緊急狀態」與「非緊急狀態」在每個時段內的使用區間，以隨機變數的方式，驅動射頻模組訊號之發射，以進行通訊。

該作業方法可使用於此系統之每個發射器中，包括以下步驟：步驟610：CPU接收感測/求救訊號，此時其載入之作業程式設定時段為第N=1時段；步驟620：作業程式以時間切割技術，將第N個「訊號發射時段」再切割為I個「訊號發射區間」，並產生一隨機變數k(在本案舉例說明中，緊急狀態和非緊急狀態的分配區間數各為k_max，I=2k_max)；步驟630：依據發射器訊號之狀態碼判斷，其是否為緊急狀態；步驟640：若其為緊急狀態，作業程式選擇在偶數第i=2k個發射區間發射訊號；步驟650：若其為非緊急狀態，作業程式選擇在奇數第i=2k-1個發射區間發射訊號；步驟660：作業程式在所選擇「區間」驅動RF射頻模組，其內建的數位/類比轉換器，將該數位訊號轉換成類比射頻訊號，再由天線發射訊號；步驟670：判斷是否關機；以及步驟680：若並非關機，則將訊號發射時段序號加1，作業程式(方法)重新設定其時段為第N=N+1個時段，然後返回至步驟620；否則結束此流程。

以下說明時間分割設計：作業程式設有隨機變數產生器，其例如在每個時段會產生一個介於1與I/2間之整數k，若處於「緊急狀態」中，則此作業程式會在每一個時段中之第2k個(i=2k為偶數)區間發射訊號。若處於「非緊急狀態」中，則會在每一個時段中之第2k-1(i=2k-1為奇數)區間發射訊號。在上述時間分割設計中，「緊急狀態」區間與「非緊急狀態」區間使用「交替式配置」；惟，偶數區間與奇數區間可對調使用，以各用於「非緊急狀態」與「緊急狀態」。

此外，亦可將時間分割設計成「區段式配置」，如以下說明：(如同前節，作業程式設有隨機變數產生器，其例如在每個時段會產生一個介於1與I/2間之整數k)，將每個時段分割成I個時間區間，其中前I/2個區間，用於在「非緊急狀態」中發射訊號(於第k個區間)，後I/2個區間，用於在「緊急狀態」中發射訊號(於第k+I/2個區間)；惟前段區間與後段區間亦可對調使用，以各用於發射「緊急狀態」訊號與「非緊急狀態」訊號。

又，在類似設計中，亦可視時間分割管理須求，「緊急狀態」與「非緊急狀態」在每一個時段中之區間數占比可以不同，惟數學之表達方式必須跟隨調整。「交替式配置」與「區段式配置」亦可混合使用。

本發明訊號傳送之優點為：無須經由網路(例如網際網路)即可傳送急難求救訊號，且有效距離可達百倍於藍芽技術。此在海面上發生意外或陸地上發生重大災難，例如大地震，以致於網路遭破壞無法使用時，極具實用價值。此外，由於發射系統與接收系統皆採單一RF射頻頻率，故毋須配對，使用者不需任何設定操作，例如調整頻率…等，只要按下發射器的開關即可，非常方便；且由於無須佔用多個頻率，因而簡化系統之元件與製程，深具成本效益。

再者，本發明之技術特徵為其任何一個發射器皆適用相同的時間分割技術，且全部使用單一的RF射頻頻率，其與現有習知技術之「多對一通訊」進行方式大不相同，其說明如下：

1. 現有習知一般RF「多對一通訊」，其實是多頻率的多個「一對一通訊」，即發射器和接收器必須配對調整頻率，才能夠進行通訊。在此種情形下，若欲進行「多對一通訊」，則此等多個發射器之每一個必須使用不同頻率，否則會產生訊號干擾，而各與所共有單一接收器必須不斷的調整頻率，其缺點為該接收器必須逐次調整各個發射器所對應的頻率，因而不能同時接收到所有發射器的訊號，故難以同時監控所有發射器之位置與情況。在發生意外或急難時，由於救援端(接收器端)不能同時監控全部待援人員(發射器端)狀況，故不易有效投入援助人力與資源，因而實用價值較低。

2. 又，本發明亦可使用於「多對多通訊」，即，在此通訊過程中，可以使用多個發射器對多個接收器通訊，其原理與上述「多對一通訊」相同，於此不再贅述。「多對多通訊」能夠允許多個接收端，例如船隻，同時安全監控多個發射端的目標，例如監控海上活動的人員以避免發生碰撞意外。

100‧‧‧人身安全定位系統之發射器

110‧‧‧中央處理單元(CPU)

120‧‧‧全球定位系統(GPS)模組

125‧‧‧全球定位系統(GPS)模組之接收天線

130‧‧‧感測器

140‧‧‧主記憶體

150‧‧‧緊急求救按鈕

160‧‧‧RF射頻模組

170‧‧‧發射天線

180‧‧‧電力供應單元

190‧‧‧電源開關

200‧‧‧接收器

210‧‧‧接收天線

220‧‧‧RF射頻模組

230‧‧‧電腦

240‧‧‧顯示螢幕

第1圖為根據本發明實施例之人身安全定位系統之發射器概要圖；第2圖為根據本發明實施例之人身安全定位系統之接收器概要圖；第3圖為根據本發明方實施例之人身安全定位系統之接收器所連接之電腦螢幕顯示圖；第4圖為根據本發明實施例之口袋型發射器(陸上應用)設計之圖式；第5圖為根據本發明實施例之鋼筆型發射器(海上應用)設計之圖式；第6圖為根據本發明實施例之人身安全定位系統之發射器作業方法之步驟流程圖；第7(a)圖為根據本發明實施例之人身安全定位系統之發射器作業方法/時間分割第一例「交替式配置」之概要圖；以及第7(b)圖為根據本發明實施例之人身安全定位系統之發射器作業方法/時間分割第二例「區段式配置」之概要圖。

為使貴審查委員方便了解本發明之內容，及所能達成之功效，茲配合圖式列舉具體實施例，詳細說明如下：

首先，參考第1圖，其為根據本發明實施例之人身安全定位系統之發射器概要圖。如同於第1圖中所示，此人身安全定位系統之發射器100包括：一中央處理單元(CPU：Central Processing Unit)110、一全球定位系統(GPS：Global Positioning System)模組120、一感測器130、一緊急求救按鈕150、一主記憶體140、一RF射頻模組160、一發射天線170、一電力供應單元180、以及一電源開關190。

在以上說明中，該中央處理單元(CPU)110連接至該全球定位系統(GPS)模組120、感測器130、主記憶體140、緊急求救按鈕150、RF射頻模組160、以及電力供應單元180。CPU接收該GPS定位訊號、該緊急求救訊號、以及該感測訊號，其內並設有一作業程式與一隨機變數產生器，以產生一組資訊碼(經緯度、身份碼、狀態碼)，並藉由時間分割技術和隨機變數產生器，在每一個時段選擇正確的區間驅動RF射頻模組160發射該組資訊。

該全球定位系統(GPS)模組120，用於接收GPS定位訊號，在陸上應用時，可使用內建天線式模組，惟在海上應用時，需外接天線至RF發射天線頂部。該感測器130，可以客製化選擇性安裝至少一個，作為各種用途之感測，例如：氣溫、水溫、心跳、血壓、脈搏等；其連接於身體部位或或曝露於外界環境，以感測身體部位或外界環境之特性且發出感測訊號。該主記憶體140，其連接至該中央處理單元(CPU)110，用於儲存資料與電腦軟體。該緊急求救按鈕150，用於在被按壓時發出急難求救訊號。該RF射頻模組160，其連接至中央處理單元(CPU)110，其內建的數位/類比轉換器，用於將所接收的數位訊號轉換為類比射頻訊號，並將該訊號透過發射天線170向外發送。該發射天線170，其連接至該RF射頻模組160，用於發射訊號並傳送至接收器。該電力供應單元180，其提供此系統所須電力。以及該電源開關190，其連接至一電力供應單元180，在不使用該系統時將該電力供應單元180關閉，以節省電力供應單元電力。又，全球定位系統(GPS)模組120、感測器130、主記憶體140、以及電源開關190均連接至電力供應單元180，以接收其所提供電力。

在本發明之人身安全定位系統之發射器100運作時，此中央處理單元110載入作業程式，接收來自全球定位系統(GPS)模組120之使用者座標資訊、來自感測器130之相關感測訊號、或來自緊急求救按鈕150之緊急求救訊號，獲得一組資訊(身份碼、位置座標、狀態)，藉由作業程式驅動RF射頻模組160，其內建的數位/類比轉換器將該訊號轉換成類比射頻訊號，再將其傳送至發射天線170，然後此發射天線170將此訊號發射並傳送至接收系統200。

其次，參考第2圖，其顯示根據本發明實施例之人身安全定位系統之接收器概要圖。如同於第2圖中所示，該接收器200包括：一接收天線210、一RF射頻模組220(其內設有類比/數位轉換模組)、一電腦230、以及一顯示螢幕240。其中，該接收天線210將從發射天線170所接收訊號傳送至該RF射頻模組220，其將此類比訊號轉換成數位訊號，並將此訊號傳送至一電腦230，其將所接收之資訊顯示於該電腦230之顯示螢幕240上。

其中，此電腦230需具備內建或外接式GPS模組，可以為個人電腦、平板電腦、筆記型電腦、或智慧型手機等行動裝置等，惟，本發明並不受限於此。此外，電腦230亦可連接至一蜂鳴器(未圖示)及/或一閃爍器(未圖示)，以便於災難發生時，可以聲音及/或閃爍光線提醒此接收系統之操作人員有災難發生須要緊急處理。此接收器200內之各裝置屬現有習知技術，其詳細技術內容為熟習此技術內容人士所熟知，故在此不再贅述。

然後，參考第3圖，其為根據本發明方實施例之人身安全定位系統之接收器所連接之電腦螢幕顯示圖。如同於第3圖中所示，在顯示螢幕240上顯示多個人身安全定位系統之發射器100與一接收器200間之相對位置。其中，「我」：代表本發明之接收器200，E1至E5為處於「非緊急狀態」之5個不同的發射器100，以及SOS為處於「緊急狀態」之發射器100，其遭遇「緊急狀態」而發出急難求救訊號。

隨後，再參考第1圖。同時並參考第4與5圖，其各為根據本發明實施例之口袋型發射器(陸上應用)設計之圖式；以及根據本發明實施例之鋼筆型發射器(海上應用，需外接GPS天線125至RF發射天線170頂端)設計之圖式。如同於第4與5圖中所示，此系統之下部為電力供應單元180，上部為以印刷電路板(PCB)所承載GPS模組120與RF射頻模組160等模組，以及其頂部為發射天線170。本發明之「人身安全定位系統」100設計分為口袋型(陸上應用)或鋼筆型(海上應用)，口袋型寬、深、高各約為4公分、2公分、9公分(不含天線，含天線則為12公分)，其重量約為0.04公斤。鋼筆型寬、深、高各為2公分、2公分、以及10.5公分(不含天線，含天線則17.5為公分)，其重量約為0.03公斤，其尺寸與重量使其適合使用者隨身攜帶。發射器100之殼體可由金屬、塑膠、或碳纖維等製成，惟本發明並不受限於此。又，口袋型發射器(陸上應用)所使用電力供應單元為平板型電池，鋼筆型發射器(海上應用)所使用電力供應單元可為圓筒型一次性電池，亦可被設計為搭配無線充電模組之充電電池，其儲電容量之設計值皆約為11Wh，可在不關機情況下連續提供電力達2.5天以上，而不會斷電。惟，本發明並不受限於此。

在以上說明中，在所發射訊號的資訊中包括：座標(由GPS提供)、身份(ID)、以及狀態(其處於一般狀態或緊急狀態)。當該CPU之作業程式收到來自感測器130之感測訊號、或來自緊急求救按鈕150之緊急求救訊號時，此發射器處於「緊急狀態」而發射急難求救訊號，否則，此發射器處於「非緊急狀態」而發射一般定位訊號。

然後，參考第6圖，其顯示根據本發明實施例之發射器作業方法的步驟流程圖。此方法可使用於本發明之任一發射器中，以達成「多對一」或「多對多」通訊之功效。如同於第6圖中所示，此作業流程600包括以下步驟：首先，CPU接收感測/求救訊號，此時其載入之作業程式將時段設定為第N=1時段(步驟610)；其次，作業程式以時間切割技術，將第N個「訊號發射時段」再切割為I個「訊號發射區間」，並產生一隨機變數k(緊急狀態和非緊急狀態的分配區間數各為k_max，I=2k_max)(步驟620)；然後，依據發射器訊號之狀態碼判斷，其是否處於緊急狀態(步驟630)；若其為緊急狀態，作業程式選擇在偶數第i=2k個發射區間發射訊號(步驟640)；若其為非緊急狀態，作業程式選擇在奇數第i=2k-1個發射區間發射訊號(步驟650)；隨後，作業程式在所選擇「區間」驅動RF射頻模組，其內建的數位/類比轉換器，將該數位訊號轉換成類比射頻訊號，再由天線發射訊號(步驟660)；最後，判斷是否關機(步驟670)；以及若並非關機，則將訊號發射時段序號加1，作業程式重新設定其時段為第N=N+1個時段，然後返回至步驟620(步驟680)；否則結束此流程。

以下參考第7(a)圖與第7(b)圖，以詳細說明本發明進行時間分割之詳細內容，其為本發明之主要技術特徵。第7(a)圖為根據本發明方實施例之發射器作業程式/時間分割第一例「交替式配置」之概要圖，第7(b)圖為根據本發明實施例之發射器作業程式/時間分割第二例「區段式配置」之概要圖。

首先，如同於第7(a)圖中所示，時間的分割設計採用「交替式配置」，其例如將每個時段設為10秒，370個區間，藉由CPU內設的隨機變數產生器，會產生一個介於1與185間之整數k，若處於「緊急狀態」中，則此發射器會在第一個時段(0至10秒)中之第2k=10個(i=2k為偶數)發射區間(灰色)發射訊號。若處於「非緊急狀態」中，則此發射器會在第一個時段(0至10秒)中之第2k-1=9個(i=2k-1為奇數)發射區間(白色)發射訊號。而在第二、三…時段的運作方式相同，每個時段的隨機變數k皆會重新產生；惟偶數區間與奇數區間亦可對調使用，以各用於「非緊急狀態」與「緊急狀態」。

其次，如同於第7(b)圖中所示，時間的分割設計，也可以採取「區段式配置」。如同前例，將每個時段設定為10秒，370個區間，其中前185個區間(白色)，分配給「非緊急狀態」(於第k個區間)發射訊號，後185個區間(灰色)，分配給「緊急狀態」(於第k+I/2個區間)發射訊號，k為作業程式所產生的隨機變數，同前例，在每一個時段都會重新產生；惟前段區間與後段區間亦可對調使用，以各用於「非緊急狀態」與「緊急狀態」。又，在類似設計中，亦可視時間分割管理須求，「緊急狀態」與「非緊急狀態」在每一個時段中之區間數占比可以不同，惟數學之表達方式必須跟隨調整。「交替式配置」與「區段式配置」亦可混合使用。

在以下之進一步說明，是以第7(a)圖為例。惟，本發明之時間分割管理亦可採行上述第7(b)圖之方法，以達成類似效果，於此不再贅述。

由於所有發射器均使用GPS定位，故，所有發射器均具有同步之GPS時間，並不會產生時間差之問題。

由於在大部分的應用案例中，接收系統只要能在數分鐘時間內獲知發射端須要救援，便可有效展開救援行動，達到急難定位之目的。因此，藉由發射訊號以達成急難定位目的之合理時間尺度為「分」，本發明之設計目標為：確保接收系統能夠在數「分鐘」內，接收到「有效距離內的全部」發射器的訊號，以達成急難定位目的，因而能夠即時展開急難救援行動。

有關於此，本發明之發射器每次發射訊號時，其訊號中包含四種資料：經度(8bytes)、緯度(8bytes)、身份碼ID(8bytes)、訊號校正碼(CRC check，2bytes)、以及狀態碼(是否為緊急狀態，1byte)，總共約27位元組(bytes)。在發射訊號時，CPU以9600bps(bits per second)，即大約每秒1200bytes之速度發出RS232數位格式之資料(1byte具有8bits)。故，每發出一次資料須要27/1200=0.0225秒。在實務上，為增加系統的可靠度，使每個訊號發射區間具有明確之時間間隔，將訊號發射時間間隔，也就是訊號發射「區間」，設計成較上述訊號發射所需的時間多20%，即0.027秒。

將每個發射時段切割為多個發射區間

為達成急難定位之需求，在本實施例中將訊號發射時段設定為10秒，且將每個時段切割成10/0.027=370個「訊號發射區間」。其中，第偶數i個區間用於「緊急狀態」，第奇數i個區間用於「非緊急狀態」，i為訊號發射區間之序號。

在實際操作時，作業程式內設有隨機變數產生器，其在每個時段(10秒)會產生一個介於1與185(I/2)間之整數k，例如5。若處於「緊急狀態」中，則作業程式會在第一個時段(0至10秒)中之第10個(i=2k為偶數)區間發射訊號。若處於「非緊急狀態」中，則會在第9個(i=2k-1為奇數)區間發射訊號。

然後，在第二個時段(10至20秒)中，作業程式會產生第二個隨機變數k，例如136，若此時為「緊急狀態」，則在第272個區間發射訊號。若此時為「非緊急狀態」，則在第271個區間發射訊號。隨後之第三、第四、以及第五時段之訊號發射情況與上述說明內容類似，可依此類推，於此不再贅述。

當本發明之「人身安全定位系統」以一對一之方式操作時，接收器每10秒會接收到每個發射器各一次訊號。在第一個時段(0至10秒)中，倘若有第二個發射器啟動而加入通訊時，其與第一個發射器因發射時間重疊，而產生訊號干擾之機率為185分之一；而這兩個發射器，同時在第一與第二時段(10至20秒)，都發生發射時間重疊，而產生訊號干擾之機率即已降到3萬分之一。在連續三個時段(30秒)後，兩個發射器訊號始終不斷重疊而相互干擾之機率已接近於零。該干擾機率之估算詳細說明於【0050】至【0063】。

以此方式，當有效範圍內的發射器數量增加到數十部時，接收器仍然可在合理的時效內接收到所有發射器的訊號。依照數學機率計算，當範圍內的發射器數量達到30部的時候，對於任何單獨一個發射器而言，與其他29個發射器的訊號發射時間重疊而產生訊號干擾，以至於無法在一分鐘(60秒)內，都無法有效被接收到訊號的機率已經微乎其微。詳見「【0060】第一表：多對一通訊的干擾機率，T=10秒，K=185」。

在本發明架構下，即使當發射器數量龐大時，由於上述「時間分割」之設計將「訊號發射時段」分割為「緊急狀態發射區間」與「非緊急狀態發射區間」，即使在有效範圍內的接收器密度極高，也可以確保「緊急狀態」的通訊品質。

時間分割之設計理論與估算結果

以下以數學機率模型，估算整體系統的可靠度，將量化數據載於第1與第2表中，以說明在本發明之「時間分割」設計下，即使發射器之數量龐大時，仍可確保整體系統之設計目標，其全部發射器之訊號，皆可在合理時間內有效地為接收器所接收，以符合急難定位時效之要求，並達成急難定位之目的與功效。

1. 符號定義

為說明方便定義以下符號：

定義時段的長短為T，例如：T=10代表每一個時段為10秒。

定義時段的序號變數為N，例如：N=3為第3個時段，在本案的舉例說明中，也就是時間從20至30秒；定義每個時段切割的訊號發射區間數目為大寫字母I，例如：I=370代表每個時段(10秒)被切割為370個訊號發射區間，其中一半，也就是185個區間，供「緊急狀態」使用，另一半供「非緊急狀態」使用。

定義訊號發射區間之序號數為小寫字母i；定義隨機變數k，介於1至185，在「緊急狀態」下，i=2k；在「非緊急狀態」下，i=2k-1；定義英文大寫K為隨機變數k的最大值，也就是K=k_max=185，I=2K。

以英文大寫字母E代表發射器(即，人身安全定位系統之發射器)，例如：E7代表7號發射器，每一個發射器都給予一個編碼。

2. 在同一個時段內，第2個發射器(E2)對第1個發射器(E1)干擾之機率

在習知技術中，當兩個以上的發射器在同一個時間，以相同頻率發射訊號時，會產生干擾，在此種情況下，接收器無法正常收到訊號，此為習知多對一通訊極需克服的問題。假設E1在時段N的第i個區間發射訊號，則E2在相同時段N、相同區間i，發射訊號而產生干擾的機率為，在本說明案例中即為：。

3. 在一個時段內，第3個發射器(E3)對第1個發射器(E1)「額外」增加干擾之機率

如果E2已經對E1發生干擾(機率為)，則無論E3是否也在相同區間發射訊號，由於干擾已經發生，因此不會增加「額外干擾」的機率。

排除E2已經對E1發生干擾的狀況機率為，因此，E3對於E1 「額外增加的干擾」機率為：，在這裡我們定義，在本說明案例中即為：，則：E2+E3對E1產生干擾的機率總共為：

4. 在一個時段內，多個發射器對E1產生干擾之機率

假設在有效範圍內總共有m個(E1、E2、E3…Em)發射器，而假設E1是使用者的發射器，E1受到其他多個發射器干擾的機率為：

5. 連續N個時段都發生訊號重疊與干擾之機率

無論那一個時段，N=1,2,3…，m個發射器之間，訊號干擾的機率都相同，其機率以等比級數下降，因此累計「連續」N個時段都發生訊號干擾的機率為：P _N,m=(P _m)^N…………………………………………………(公式2)干擾的機率越小則可靠度越高，根據公式1和公式2可估算出多個發射器對任何單一發射器干擾的機率，也就是系統的可靠度，第一表列舉整體系統在T=10秒，K=185的條件下，不同時段切割(N)和不同數目發射器(m)的干擾機率(可靠度為R=1-P _N,m)：第一表顯示在有效範圍內的發射器數目小於50個時，系統的可靠度在1分鐘內即可達到99.98%(訊號干擾的機率0.02%)，即使發射器數目高達300個，也就是高密度發射器的情況下，系統的可靠度也可以在5分鐘後達到99.9%之接收率，7分鐘後達到99.99%之接收率。

6. 高密度發射器的應用與參數調整

在訊號接收的有效範圍內，發射器數目高達300個或更高時，也就是高密度發射器的情況，系統可以藉由切割時段的長短(T)的調整，例如，第二表將T增加一倍，使得同一時段內，訊號發射區間數目I也增加一倍，整體系統的可靠度提高，惟2次訊號之間，需要等候較長的時間。

由以上數學機率模型可以證明，藉由使用「時間分割」，本發明「人身安全定位系統」之發射器作業方法(程式)，可以被使用以進行「多對一通訊」或「多對多通訊」，而其多個發射器之定位訊號之間相互干擾的機率，隨時間而快速消滅。

最後，再參考第1與6圖，其顯示本發明「人身安全定位系統」之發射器作業方法可以被撰寫為電腦程式或電腦軟體之形式而儲存於主記憶體中，當須要執行時載入於CPU中執行，以達成「多對一」或「多對多」之「定位與急難定位」功效與目的。本發明主要應用領域可以包括：山難、海難、老人、兒童、寵物、旅行團員、軍隊、海巡、蛙人人員等之定位、搜尋、以及救援。

綜上所述，本發明之「人身安全定位系統之發射器與作業方法」藉由使用「時間分割」技術，可以克服習知技術之缺失與缺點，而達成以下優點，極具實際應用與商業價值：1. 可以使用單一RF射頻頻率，以進行「多對一通訊」或「多對多通訊」，無須佔用多個頻率，因而簡化系統之元件與製程，深具成本效益；2. 數位通訊範圍可以輕易超過3公里；3. 無須使用網路(例如網際網路)即可發射訊號進行通訊，此在海上發生海難或地上發生重大災難例如大地震網路損壞無法使用時，極具應用價值；以及4. 由於發射系統與接收系統皆採單一RF射頻頻率，故毋須配對，使用者不需任何設定操作，例如調整頻率…等，只要按下發射器的開關即可，非常方便。

故，本發明具習知技術所無法達成之功效，符合專利要件，且具專利價值。

以上說明內容僅為本發明一較佳實施例，其並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、材質、特徵及精神所為之等同變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。