TW201712360A

TW201712360A - 基於長程演進直連的定位方法、無線裝置及定位伺服器

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Publication number: TW201712360A
Application number: TW104130567A
Authority: TW
Inventors: 胡培濤
Original assignee: 啟碁科技股份有限公司; 啟基永昌通訊(昆山)有限公司
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2017-04-01
Also published as: TWI563279B

Abstract

一種基於長程演進直連（long term evolution direct，LTE direct）的定位方法、無線裝置及定位伺服器。所述方法包括：基於LTE直連協定接收多個訊框；從所述多個訊框中找出包括定位服務資訊以及定位伺服器識別資訊的多個廣播訊框；從所述多個廣播訊框的其中之一或特定網路伺服器取得對應表；測量各廣播訊框的信號強度；以及基於各廣播訊框的該信號強度查找對應表以定位無線裝置。

Description

基於長程演進直連的定位方法、無線裝置及定位伺服器

本發明是有關於一種定位方法、無線裝置及定位伺服器，且特別是有關於一種基於長程演進直連（long term evolution direct，LTE direct）的定位方法、無線裝置及定位伺服器。

在現代社會中，大型建築（例如大賣場、停車場及百貨公司等）比比皆是，人置身於內往往容易迷路，且不易迅速找到自己想找到的目標，例如某品牌櫃台、洗手間、收銀台、停車位（或自己的車子）等。對於一些商家或者服務商而言，也希望可以迅速導航使用者到自己櫃台前，或者可以推送一些訊息（例如廣告）給使用者。這樣的需求就要求有一種室內的定位導航系統，能夠在室內迅速定位及導航，並能跟使用者之間有資料交換的能力。

目前的商用定位系統（例如全球定位系統（global positioning system，GPS）、全球導航衛星系統（global navigation satellite system，GLONASS）及北斗（Beidou）等）基本上都是用於進行室外定位，其可以在信號良好的環境中達到較高的定位準確度以及較快的定位速度。然而，由於衛星的信號在室內會大幅地衰減，從而導致這些室外定位系統較難應用於室內定位的情境中。

另外，利用基地台來進行定位也是一種常見的方法。在這種方法中，定位設備（例如使用者的手機）可透過計算信號到達基地台的時間來計算出當前的位置。然而，由於這種方法的誤差可能高達數百公尺），因此同樣不適於應用在室內定位的情境中。

再者，上述數種技術都只能用於進行平面定位，並無法達到精確的三維定位。換言之，上述數種技術僅能偵測平面的位置，而不能偵測高度的資訊（例如樓層資訊）。因此，對於使用者而言，上述數種定位技術無法滿足室內定位的需求。

從另一觀點而言，利用衛星的定位系統基本上都是純廣播系統，不可能跟使用者進行除定位資訊之外的溝通。並且，這種通訊方式是僅能從衛星到達定位設備的單方面傳輸。雖然利用基地台進行定位過程中可讓定位設備與基地台進行雙向通訊，但由於基地台一般是由營運商控制，因此不可能允許商家隨時客製化與定位設備溝通的訊息。

有鑑於此，本發明提供一種基於LTE直連的定位方法、無線裝置以及定位伺服器。所述方法可讓無線裝置基於LTE直連協定達到室內定位的效果。

本發明提供一種基於LTE直連的定位方法，適於無線裝置。所述方法包括：基於LTE直連協定接收多個訊框；從所述多個訊框中找出包括定位服務資訊以及定位伺服器識別資訊的多個廣播訊框，其中所述多個廣播訊框來自多個定位伺服器；從所述多個廣播訊框的其中之一或特定網路伺服器取得對應表，其中對應表包括多個預設位置與多個信號強度的對應關係；測量各廣播訊框的信號強度；以及基於各廣播訊框的信號強度查找對應表以定位無線裝置。

本發明提供一種無線裝置，包括儲存單元、通訊單元以及處理單元。儲存單元儲存多個模組。處理單元耦接儲存單元及通訊單元，存取並執行所述多個模組。所述多個模組包括接收模組、尋找模組、取得模組、測量模組以及定位模組。接收模組控制通訊單元基於LTE直連協定接收多個訊框。尋找模組從所述多個訊框中找出包括定位服務資訊以及定位伺服器識別資訊的多個廣播訊框，其中所述多個廣播訊框來自多個定位伺服器。取得模組從所述多個廣播訊框的其中之一或特定網路伺服器取得對應表，其中對應表包括多個預設位置與多個信號強度的對應關係。測量模組測量各廣播訊框的信號強度。定位模組基於各廣播訊框的信號強度查找對應表以定位無線裝置。

本發明提供一種基於LTE直連的定位方法，適於定位伺服器。所述方法包括：基於LTE直連協定廣播廣播訊框，其中廣播訊框包括定位服務資訊、定位伺服器的定位伺服器識別資訊以及對應表，其中對應表包括多個預設位置與多個信號強度的對應關係。

本發明提供一種定位伺服器，包括儲存單元、通訊單元以及處理單元。儲存單元儲存至少一模組。處理單元，耦接儲存單元及通訊單元，存取並執行所述至少一模組。所述至少一模組包括廣播模組，用以控制通訊單元基於LTE直連協定廣播廣播訊框，其中廣播訊框包括定位服務資訊、定位伺服器的定位伺服器識別資訊以及對應表，其中對應表包括多個預設位置與多個信號強度的對應關係。

基於上述，本發明實施例提出的基於LTE直連的定位方法可讓無線裝置基於所接收到的多個廣播訊框的信號強度來查找一對應表，進而定位無線裝置。所述多個廣播訊框例如是由佈建於室內環境的多個定位伺服器基於LTE直連協定所廣播。所述對應表例如包括設計者在所述室內環境的各個預設位置所量測到的各個廣播訊框的信號強度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依據本發明之一實施例繪示的定位伺服器功能方塊圖。在本實施例中，定位伺服器A11例如是移動台（mobile station）、高級移動台（advanced mobile station，AMS）、或無線終端通信裝置。另外，定位伺服器A11還可以為手機、智慧型手機、個人電腦（personal computer，PC）、筆記型電腦（notebook PC）、網本型電腦（netbook PC）、平板電腦（tablet PC）、電視機、機頂盒（set-top-box）、無線資料數據機（wireless data modem）、遊戲機（game console）、可擕式裝置、或可擕式多媒體播放器（portable multimedia player）等。

定位伺服器A11可包括儲存單元112、通訊單元114以及處理單元116。儲存單元112例如是記憶體、硬碟或是其他任何可用於儲存資料的元件，而可用以記錄多個程式碼或模組。通訊單元114可包括傳送器電路、接收器電路、類比轉數位（analog-to-digital，A/D）轉換器、數位轉類比（digital-to-analog，D/A）轉換器、低雜訊放大器（low noise amplifier，LNA）、混波器、濾波器、匹配電路、傳輸線、功率放大器（power amplifier，PA）、一或多個天線單元及本地儲存媒介的組件，但不僅限於此，來為圖1的定位伺服器A11提供無線傳送/接收功能。

處理單元116耦接儲存單元112及通訊單元114，且可為一般用途處理器、特殊用途處理器、傳統的處理器、數位信號處理器、多個微處理器（microprocessor）、一個或多個結合數位信號處理器核心的微處理器、控制器、微控制器、特殊應用集成電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、場可程式閘陣列電路（Field Programmable Gate Array，FPGA）、任何其他種類的積體電路、狀態機、基於進階精簡指令集機器（Advanced RISC Machine，ARM）的處理器以及類似品。

在一實施例中，定位伺服器A11可與其他的定位伺服器一同佈建於室內環境（例如大賣場及百貨公司等）中，且這些定位伺服器可依據設計者的需求而佈建於不同的樓層，如圖2所示。

圖2是依據本發明之一實施例繪示的室內環境示意圖。在本實施例中，所述室內環境例如是百貨公司，而區域S11~S16、S21~S26及S31~S36例如是位於百貨公司中的專櫃、店家、服務台、廁所或其他興趣點（point of interest，POI），但可不限於此。區域S11~S16例如位於百貨公司的一樓，區域S21~S26例如位於百貨公司的二樓，而區域S31~S36例如位於百貨公司的三樓。為了實現本發明提出的方法，設計者可依需求先將定位伺服器A11、A12、A14~A16、A21、A23~A25、A32、A34及A36佈建於例如區域S11、S12、S14~S16、S21、S23~S25、S32、S34及S36中。接著，圖2的各定位伺服器可基於LTE直連協定廣播各自專屬的廣播訊框。以定位伺服器A11為例，其處理單元116可存取並執行儲存單元112中的廣播模組112_1以控制通訊單元114基於LTE直連協定廣播廣播訊框。所述廣播訊框例如可包括定位服務資訊以及定位伺服器A11的定位伺服器識別資訊。所述定位服務資訊例如是用於指示此廣播訊框是專用於LTE直連定位服務的位元，而定位伺服器識別資訊則例如是專屬於定位伺服器A11的識別資訊，例如國際移動設備身份碼（international mobile equipment identity，IMEI）或用戶識別模組（subscriber identification module，SIM）卡的國際性行動用戶識別碼（international mobile subscriber identity，IMSI）等。

在其他實施例中，定位伺服器A11的廣播訊框可更包括定位服器A11的定位伺服器名稱、定位伺服器A11的定位伺服器座標、室內環境的地圖以及通知訊息等。定位伺服器A11的定位伺服器名稱可以是對應於區域S11的名稱，例如XX專櫃、OO商店等，但可不限於此。定位伺服器A11的定位伺服器座標例如是定位伺服器A11在室內環境中的座標，其可由設計者依據室內環境的態樣來進行設定。室內環境的地圖例如是定位伺服器A11所在樓層的室內配置圖，或是整棟建築物中各樓層的室內配置圖等。所述通知訊息例如是促銷訊息、廣告、警報等訊息。

接著，設計者可透過一測量裝置在多個預設位置測量來自於圖2中各個定位伺服器的廣播訊框的信號強度，進而依據這些信號強度與各個預設位置的對應關係建立前述的對應表。舉例而言，設計者可在預設位置A及B進行測量，並依據測量結果產生下表1的對應表。表1

在一實施例中，設計者可控制一部分的定位伺服器將對應表（例如表1）作為廣播訊框的一部分來進行廣播。在其他實施例中，所述對應表亦可儲存於例如某個特定的網路伺服器以供使用者進行下載。如此一來，即可避免因所有的定位伺服器皆廣播相同的對應表所造成的不必要負載。

在其他實施例中，為了提升定位的精準度，設計者可每隔3~5公尺即設立一預設位置並進行測量，但可不限於此。在完成上述佈建行為之後，使用者即可透過無線裝置來基於所接收到的多個廣播訊框的信號強度查找對應表，進而在室內環境中定位無線裝置。

圖3是依據本發明之一實施例繪示的無線裝置功能方塊圖。在本實施例中，無線裝置300例如是智慧型手機、個人數位助理（personal digital assistant，PDA）、平板電腦或專屬於某室內環境的導覽裝置，但可不限於此。無線裝置300可包括儲存單元312、通訊單元314以及處理單元316，而其個別的可能實施方式可參照儲存單元112、通訊單元114以及處理單元116的相關說明，在此不再贅述。

在一實施例中，處理單元316可存取並執行儲存單元312中的接收模組312_1、尋找模組312_2、取得模組312_3、測量模組312_4以及定位模組312_5以執行本發明提出的基於LTE直連的定位方法。

圖4是依據本發明之一實施例繪示的基於LTE直連的定位方法的流程圖。本實施例的方法可由圖3的無線裝置300執行，以下即搭配圖3的各個元件來說明本方法的詳細步驟。

首先，在步驟S410中，接收模組312_1可基於LTE直連協定接收多個訊框。所述多個訊框例如是符合LTE直連協定格式的所有訊框。在此情況下，由於所述多個訊框可能包括一部分與定位服務無關的其他符合LTE直連協定格式的訊框，因此尋找模組312_2可接著在步驟S420中從所述多個訊框中找出包括定位服務資訊以及定位伺服器識別資訊的多個廣播訊框。如此一來，尋找模組312_2即可過濾掉與定位服務無關的其他訊框。之後，在步驟S430中，取得模組312_3可從所述多個廣播訊框的其中之一或特定網路伺服器取得對應表（例如表1）。如先前所提及的，由於不需要所有的定位伺服器皆在廣播訊框中附帶對應表，因此取得模組312_3可從某些包括對應表的廣播訊框中取得對應表即可。或者，取得模組312_3亦可在使用者需使用定位服務時自行從所述特定網路伺服器（例如雲端硬碟）下載對應表，但可不限於此。

在步驟S440中，測量模組312_4可測量各廣播訊框的信號強度。並且，在步驟S450中，定位模組312_5可基於各廣播訊框的信號強度查找對應表以定位無線裝置。以圖2為例，假設測量模組312_4從接收到的廣播訊框中的定位伺服器識別資訊得知這些廣播訊框來自於定位伺服器A36、A32、A34及A23，且訊號強度分別為50、40、30及25。在此情況下，定位模組312_5即可據以查找表1，進而得知目前無線裝置300目前位於預設位置B。

從另一觀點而言，由於各個預設位置本身即帶有高度（即，樓層）的資訊，因此本發明提出的方法可更達到三維定位的功效。舉例而言，由於預設位置B本身即位於三樓，因此當無線裝置300被定位於預設位置B時，無線裝置300還可同時得知目前正位於三樓，從而提供有別於習知定位系統的使用者體驗。

在其他實施例中，當定位模組312_5無法直接依據廣播訊框的訊號強度從對應表中找到完全匹配的預設位置時，定位模組312_5可採用對應表中對應至最相似訊號強度組合的預設位置來定位無線裝置300。再以圖2為例，假設測量模組312_4從接收到的廣播訊框中的定位伺服器識別資訊得知這些廣播訊框來自於定位伺服器A36、A32、A34及A23，且訊號強度分別為52、38、30及24。在此情況下，定位模組312_5即可據以查找表1，進而得知目前的訊號強度組合最接近在預設位置B得到的測量結果。因此，定位模組312_5仍可將無線裝置300定位於預設位置B。假設各個預設位置之間的距離如先前提及的為3~5公尺，則此方式可達到相當高的定位精準度。

在一實施例中，假設所接收的多個廣播訊框的其中之一包括室內環境的地圖，則處理單元316可更存取儲存單元312包括的導航模組312_6來提供導航服務。

具體而言，導航模組312_6可在地圖上標示無線裝置300的當下位置。接著，若無線裝置300透過使用者界面（例如觸控螢幕）接收到對於地圖中的特定位置的選取操作，則導航模組312_6可產生從所述當下位置導航無線裝置300至特定位置的路線。舉例而言，假設圖2即為所述地圖的態樣，且無線裝置300被定位於圖2的預設位置B，則導航模組312_6可在預設位置B標示無線裝置300。接著，當使用者以例如點擊的方式在地圖中選取例如預設位置A的特地位置時，導航模組312_6可產生將無線裝置300從預設位置B導航至預設位置A的路線。

並且，在無線裝置300到達所述特定位置（即，預設位置A）的過程中，導航模組312_6還可重複地基於各廣播訊框的信號強度查找對應表以更新無線裝置300在地圖上的當下位置，並在當下位置偏離路線時產生提醒訊息。所述提醒訊息例如是提醒使用者修正移動路線的訊息，但可不限於此。

綜上所述，本發明實施例提出基於LTE直連的定位方法、無線裝置以及定位伺服器。所述方法可讓無線裝置基於所接收到的多個廣播訊框的信號強度來查找一對應表，進而在室內環境中定位無線裝置。另外，由於目前LTE的使用者越來越多，這些使用者不需添購額外的設備即可使用本發明的方法來取得室內定位服務。對於室內環境的商家或營運者而言，定位伺服器可在裝修或設計時即佈建，或是在隨時想新增即新增至任何位置。並且，由定位伺服器廣播廣播訊框可由商家或營運者依據需求而設計為承載特定的訊息（例如廣告、地圖等），以方便推送訊息予使用者。再者，由於本發明的方法是基於LTE直連協定來傳送/接收訊框，因此並不會在無線裝置或定位伺服器上產生需付費的額外流量。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

112、312‧‧‧儲存單元
112_1‧‧‧廣播模組
114、314‧‧‧通訊單元
116、316‧‧‧處理單元
300‧‧‧無線裝置
312_1‧‧‧接收模組
312_2‧‧‧尋找模組
312_3‧‧‧取得模組
312_4‧‧‧測量模組
312_5‧‧‧定位模組
312_6‧‧‧導航模組
A11、A12、A14~A16、A21、A23~A25、A32、A34、A36‧‧‧定位伺服器
A、B‧‧‧預設位置
S11~S16、S21~S26、S31~S36‧‧‧區域
S410~S450‧‧‧步驟

圖1是依據本發明之一實施例繪示的定位伺服器功能方塊圖。圖2是依據本發明之一實施例繪示的室內環境示意圖。圖3是依據本發明之一實施例繪示的無線裝置功能方塊圖。圖4是依據本發明之一實施例繪示的基於LTE直連的定位方法的流程圖。

S410~S450‧‧‧步驟

Claims

一種基於長程演進直連的定位方法，適於一無線裝置，包括：基於一長程演進直連協定接收多個訊框；從該些訊框中找出包括一定位服務資訊以及一定位伺服器識別資訊的多個廣播訊框，其中該些廣播訊框來自多個定位伺服器；從該些廣播訊框的其中之一或一特定網路伺服器取得一對應表，其中該對應表包括多個預設位置與多個信號強度的對應關係；測量各該廣播訊框的一信號強度；以及基於各該廣播訊框的該信號強度查找該對應表以定位該無線裝置。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該些廣播訊框的所述其中之一更包括一定位伺服器名稱、一定位伺服器座標、一地圖以及一通知訊息。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該些廣播訊框的其中之另一包括一定位伺服器名稱、一定位伺服器座標、一地圖以及一通知訊息。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該些廣播訊框的所述其中之一更包括一地圖，且在基於各該廣播訊框的該信號強度查找該對應表以定位該無線裝置的步驟之後，更包括：在該地圖上標示該無線裝置的一當下位置；若接收到對於該地圖中的一特定位置的一選取操作，產生從該當下位置導航該無線裝置至該特定位置的一路線；在該無線裝置到達該特定位置的過程中，重複地基於各該廣播訊框的該信號強度查找該對應表以更新該無線裝置在該地圖上的該當下位置，並在該當下位置偏離該路線時產生一提醒訊息。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該些定位伺服器佈建於一室內環境。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該些定位伺服器的一部分佈建於與該些定位伺服器的另一部分不同的樓層。
一種無線裝置，包括：一儲存單元，儲存多個模組；一通訊單元；一處理單元，耦接該儲存單元及該通訊單元，存取並執行該些模組，該些模組包括：一接收模組，控制該通訊單元基於一長程演進直連協定接收多個訊框；一尋找模組，從該些訊框中找出包括一定位服務資訊以及一定位伺服器識別資訊的多個廣播訊框，其中該些廣播訊框來自多個定位伺服器；一取得模組，從該些廣播訊框的其中之一或一特定網路伺服器取得一對應表，其中該對應表包括多個預設位置與多個信號強度的對應關係；一測量模組，測量各該廣播訊框的一信號強度；以及一定位模組，基於各該廣播訊框的該信號強度查找該對應表以定位該無線裝置。
如申請專利範圍第7項所述的無線裝置，其中該些廣播訊框的所述其中之一更包括一定位伺服器名稱、一定位伺服器座標、一地圖以及一通知訊息。
如申請專利範圍第7項所述的無線裝置，其中該些廣播訊框的其中之另一包括一定位伺服器名稱、一定位伺服器座標、一地圖以及一通知訊息。
如申請專利範圍第7項所述的無線裝置，其中該些廣播訊框的所述其中之一更包括一地圖，且該些模組更包括一導航模組，經配置以：在該地圖上標示該無線裝置的一當下位置；若接收到對於該地圖中的一特定位置的一選取操作，產生從該當下位置導航該無線裝置至該特定位置的一路線；在該無線裝置到達該特定位置的過程中，重複地基於各該廣播訊框的該信號強度查找該對應表以更新該無線裝置在該地圖上的該當下位置，並在該當下位置偏離該路線時產生一提醒訊息。
如申請專利範圍第7項所述的無線裝置，其中該些定位伺服器佈建於一室內環境。
如申請專利範圍第7項所述的無線裝置，其中該些定位伺服器的一部分佈建於與該些定位伺服器的另一部分不同的樓層。
一種基於長程演進直連的定位方法，適於一定位伺服器，包括：基於一長程演進直連協定廣播一廣播訊框，其中該廣播訊框包括一定位服務資訊、該定位伺服器的一定位伺服器識別資訊以及一對應表，其中該對應表包括多個預設位置與多個信號強度的對應關係。
如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該廣播訊框更包括該定位伺服器的一定位伺服器名稱、該定位伺服器的一定位伺服器座標、一地圖以及一通知訊息。
如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該定位伺服器佈建於一室內環境。
如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該定位伺服器佈建於與其他定位伺服器不同的樓層。
一種定位伺服器，包括：一儲存單元，包括至少一模組；一通訊單元；一處理單元，耦接該儲存單元及該通訊單元，存取並執行該至少一模組，該至少一模組包括：一廣播模組，控制該通訊單元基於一長程演進直連協定廣播一廣播訊框，其中該廣播訊框包括一定位服務資訊、該定位伺服器的一定位伺服器識別資訊以及一對應表，其中該對應表包括多個預設位置與多個信號強度的對應關係。
如申請專利範圍第17項所述的定位伺服器，其中該廣播訊框更包括該定位服器的一定位伺服器名稱、該定位伺服器的一定位伺服器座標、一地圖以及一通知訊息。
如申請專利範圍第17項所述的定位伺服器，其中該定位伺服器佈建於一室內環境。
如申請專利範圍第17項所述的定位伺服器，其中該定位伺服器佈建於與其他定位伺服器不同的樓層。