TW201928389A - 以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統及其方法 - Google Patents

Abstract

一種以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統及其方法，其透過在判斷使用常規演算法所計算出之測量距離異常時，使用模糊演算法計算相對應之訊號點與相對應之測量點間之估算距離，並取得相對應之測量點之座標，以及在針對各訊號點與各測量點之組合分別計算相對應之測量距離與相對應之估算距離之差值後，依據各測量點之座標及各差值判斷干擾源之位置之技術手段，可以判斷干擾源的位置，並達成讓使用者自行架構室內定位系統的技術功效。

Description

以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統及其方法

一種干擾源位置判斷系統及其方法，特別係指一種以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統及其方法。

近年來，定位技術備受關注且發展迅速。目前，室外定位技術已經非常成熟並開始被廣泛使用，但是作為定位技術的末端，室內定位技術發展一直相對緩慢。

定位技術的難題之一為干擾，在建築物內，干擾的問題尤為嚴重。目前室內技術解決干擾問題的方式是由技術人員在架設訊號點的過程中，進行訊號調整時，判斷干擾源的位置，並將干擾的問題解決。

實際上，若在架設訊號點的過程中解決干擾的問題，則表示需要由專業的技術人員來進行訊號點的架設，提高了實施室內定位的門檻與成本。另外，若室內環境改變，例如，改變裝潢或布置，或是移動原本已經不受影響的干擾源，都有可能導致有新的干擾源產生或是原本的干擾源突破抗干擾的布置，以至於影響室內定位結果，仍然要再由技術人員來判斷干擾源的位置並將干擾問題解決。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在使用者無法判斷出現在室內定位環境中之干擾源位置的問題，因此有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

有鑒於先前技術存在使用者無法判斷出現在室內定位環境中之干擾源位置的問題，本發明遂揭露一種以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統及其方法，其中：

本發明所揭露之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統，至少包含：訊號接收模組，用以於多個測量點分別獲取多個訊號點之無線訊號；距離判斷模組，用以依據無線訊號使用常規演算法分別計算各訊號點與各測量點間之測量距離，及用以於判斷測量距離異常時，使用模糊演算法分別計算相對應之訊號點與相對應之測量點間之估算距離，並取得相對應之測量點之座標；計算模組，用以針對各訊號點與各測量點之組合分別計算相對應之測量距離與相對應之估算距離之差值；干擾源推測模組，用以依據各測量點之座標及各差值判斷干擾源之位置。

本發明所揭露之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之方法，其步驟至少包括：於多個測量點分別獲取多個訊號點之無線訊號；依據無線訊號使用常規演算法分別計算各訊號點與各測量點間之測量距離；判斷測量距離異常時，使用模糊演算法分別計算相對應之訊號點與相對應之測量點間之估算距離，並取得相對應之測量點之座標；針對各訊號點與各測量點之組合分別計算相對應之測量距離與相對應之估算距離之差值；依據各測量點之座標及各差值判斷干擾源之位置。

本發明所揭露之系統與方法如上，與先前技術之間的差異在於本發明透過在判斷使用常規演算法所計算出之測量距離異常時，使用模糊演算法計算相對應之訊號點與相對應之測量點間之估算距離，並取得相對應之測量點之座標，以及在針對各訊號點與各測量點之組合分別計算相對應之測量距離與相對應之估算距離之差值後，依據各測量點之座標及各差值判斷干擾源之位置，藉以解決先前技術所存在的問題，並可以達成讓一般使用者自行架構室內定位系統的技術功效。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之特徵與實施方式，內容足以使任何熟習相關技藝者能夠輕易地充分理解本發明解決技術問題所應用的技術手段並據以實施，藉此實現本發明可達成的功效。

本發明可以在包含多個訊號點之無線通訊環境中出現干擾源時，依據無線通訊環境中之訊號點所發出的無線訊號判斷干擾源的位置。

本發明所提之無線通訊環境可以是由藍牙、WiFi（IEEE 802.11）、超寬頻（Ultra-Wideband, UWB）、Zigbee等無線通訊技術所形成，但本發明並不以此為限。一般而言，在一個無線通訊環境中通常包含多個不同的訊號點，在不同的無線通訊技術中，所使用的訊號點可以發送無線訊號並與無線裝置連接，使得無線裝置可以透過訊號點與網際網路連接。

以下先以「第1圖」本發明所提之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統架構圖來說明本發明的系統運作。如「第1圖」所示，本發明之系統含有訊號接收模組110、距離判斷模組130、計算模組150、以及干擾源推測模組170。

訊號接收模組110負責獲取訊號點410所發出的無線訊號。訊號接收模組110可以在無線通訊環境中的多個不同位置分別獲取無線通訊環境中的一個或多個訊號點410的無線訊號。在本發明中，訊號接收模組110接收到無線訊號的每一個位置都可以被視為測量點。

距離判斷模組130負責依據訊號接收模組110所接收到之無線訊號的強度，分別計算無線通訊環境中之各個訊號點410到各個測量點之間的距離。距離判斷模組130可以使用電磁波在自由空間中傳播的模型（P(d) = P(d0) - 10nlog(d/d0) + x_σ ，其中，P為訊號強度、d與d0為距離、n為路徑衰減率、x_σ 為環境效應）等常規演算法計算各個訊號點410到各個測量點之間的距離，但距離判斷模組130計算各個訊號點410到各個測量點之間的距離的方式並不以上述模型為限。在本發明中，距離判斷模組130所計算出的距離也被稱為測量距離。

距離判斷模組130也負責判斷所計算出的測量距離是否異常，例如測量距離是否過長或測量距離是否忽長忽短等，並在判斷一個或多個測量距離異常時，針對各個被判斷為異常的測量距離使用模糊演算法計算與被判斷為異常之測量距離相對應的訊號點與相對應的測量點之間的估算距離。其中，上述之模糊演算法包含但不限於將訊號接收模組110所接收到之無線訊號的強度（RSSI）值與距離判斷模組130前次所計算出之測量點到訊號點間的測量距離做為輸入參數的模糊推論系統（Fuzzy Inference System, FIS），但本發明所提之模糊演算法並不以此為限。

距離判斷模組130也負責在計算出估算距離後取得相對應之測量點的座標。舉例來說，距離判斷模組130可以結合室內定位技術，依據室內定位資料設定原點，並依據估算距離與原點的相對位置與估算距離判斷測量點的座標。

計算模組150負責針對有被距離判斷模組130計算出估算距離之訊號點計算各個訊號點所對應之測量距離與估算距離的差值。

計算模組150可以計算被距離判斷模組130使用模糊演算法計算出估算距離之訊號點佔全部訊號點410的比例，並依據動態補償策略對所計算出之比例進行判斷。當動態補償策略被滿足時，計算模組150可以對所計算出之各個差值進行動態補償；而當動態補償策略沒有被滿足時，計算模組150可以不對所計算出之差值進行調整。其中，上述之動態補償策略以及動態補償的計算方式為習知，本發明並沒有特別的限制。

在部分的實施例中，計算模組150也可以計算被距離判斷模組130計算出估算距離之訊號點所對應之差值的加權平均值。

干擾源推測模組170負責依據距離判斷模組130所取得之各測量點的座標及與訊號點對應的差值判斷干擾源的方位。例如，干擾源推測模組170可以依據各測量點的座標判斷干擾源的分布區域，並依據與各測量點對應的差值大小判斷干擾源之方位。

在部分的實施例中，干擾源推測模組170還可以先依據與各測量點對應之差值的加權平均值篩選測量點的座標，例如，選出加權平均值最大之多個測量點的座標，再依據篩選出的座標及與訊號點對應的差值判斷干擾源的方位。

接著以一個實施例來解說本發明的運作系統與方法，並請參照「第2圖」本發明所提之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之方法流程圖。在本實施例中，假設無線通訊環境400如「第3圖」所示，包含多個訊號點411~419。

使用者可以使用本發明在無線通訊環境400中的任意位置對訊號點411~419進行量測。在本實施例中，假設使用者在測量點311~317上使用本發明，則訊號接收模組110將可以在測量點311~317上獲取到訊號點411~419所發出的無線訊號（步驟202）。

在訊號接收模組110在任何一個測量點（測量點311~317）上獲取到訊號點411~419所發出的無線訊號後，距離判斷模組130可以依據訊號接收模組110所獲取到之無線訊號的強度，使用常規演算法分別計算訊號點411~419到測量點的測量距離（步驟210）。

在距離判斷模組130依據訊號接收模組110所獲取到之無線訊號的強度，使用常規演算法計算出訊號點到測量點的測量距離（步驟210）後，距離判斷模組130可以判斷所計算出的測量距離是否異常。若否，則本發明可以結束執行。

若距離判斷模組130判斷所計算出的測量距離異常，則距離判斷模組130可以使用模糊演算法計算異常測量距離所對應之訊號點與測量點的估算距離，並取得異常測量距離所對應之測量點的座標（步驟230）。例如，當距離判斷模組130判斷訊號點413到測量點315之間的測量距離異常時，距離判斷模組130可以使用模糊演算法計算訊號點413到測量點315的估算距離，並取得測量點315的座標。同樣的情況也適用於其他的訊號點與測量點，例如，訊號點411至測量點314、訊號點411至測量點315、訊號點412至測量點314、訊號點412至測量點315、訊號點412至測量點317、訊號點413至測量點312、訊號點413至測量點314、訊號點414至測量點311、訊號點414至測量點312、訊號點414至測量點313、訊號點414至測量點315、訊號點414至測量點317、訊號點416至測量點311、訊號點416至測量點312、訊號點416至測量點314、訊號點417至測量點312、訊號點418至測量點312、訊號點418至測量點315等。

在距離判斷模組130計算出測量距離異常之訊號點與測量點的估算距離後，計算模組150可以針對各個訊號點與各個測量點的組合，分別計算距離判斷模組130判斷異常之各個測量距離與距離判斷模組130所計算出之估算距離的差值（步驟250）。例如，計算模組150可以計算訊號點413至測量點315之間的測量距離與估算距離的差值，也可以計算上述各組訊號點至測量點之間的測量距離與估算距離的差值。

在計算模組150計算出各個測量距離以及估算距離的差值後，干擾源推測模組170可以依據距離判斷模組130所取得之測量點的座標以及計算模組150所計算出之差值判斷干擾源的方位（步驟290）。在本實施例中，干擾源推測模組170可以分別針對各個訊號點進行方位的判斷，例如，干擾源推測模組170可以依據測量點314、315判斷干擾源在訊號點411的右上方、依據測量點314、315、317判斷干擾源在訊號點412的右方、依據測量點312、314判斷干擾源在訊號點413的右下方、依據測量點311、312、313、315、317判斷干擾源在訊號點414的上方、依據測量點311、312、314判斷干擾源在訊號點416的左上方、依據測量點312判斷干擾源在訊號點417的左方、依據測量點312、315判斷干擾源在訊號點418的左下方，接著，干擾源推測模組170可以依據所判斷出之干擾源在各訊號點的方向推測干擾源在無線通訊環境中的中央區域，並可以進一步依據計算模組150所計算出之差值的大小判斷干擾源在測量點312、314、315所形成的範圍之間。

在上述的實施例中，在計算模組150計算距離判斷模組130判斷異常之測量距離與距離判斷模組130所計算出之估算距離的差值（步驟250）後，計算模組150還可以計算使用模糊演算法之訊號點的比例，並依據動態補償策略對所計算出的比例判斷是否需要動態補償所計算出的差值。若否，則計算模組150將不改變所計算出的差值，若是，則計算模組150可以動態補償所計算出的各個差值（步驟260）。

另外，同樣在計算模組150計算距離判斷模組130判斷異常之測量距離與距離判斷模組130所計算出之估算距離的差值（步驟250）後，計算模組150也可以計算各個訊號點所對應之差值的加權平均值，並依據所計算出的加權平均值篩選測量點的座標（步驟280），使得干擾源推測模組170可以依據計算模組150所篩選出之測量點的座標以及計算模組150所計算出之差值判斷干擾源的方位（步驟290）。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於具有在判斷使用常規演算法所計算出之測量距離異常時，使用模糊演算法計算相對應之訊號點與相對應之測量點間之估算距離，並取得相對應之測量點之座標，以及在針對各訊號點與各測量點之組合分別計算相對應之測量距離與相對應之估算距離之差值後，依據各測量點之座標及各差值判斷干擾源之位置之技術手段，藉由此一技術手段可以解決先前技術所存在使用者無法判斷出現在室內定位環境中之干擾源位置的問題，進而達成讓一般使用者自行架構室內定位系統的技術功效。

再者，本發明之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之方法，可實現於硬體、軟體或硬體與軟體之組合中，亦可在電腦系統中以集中方式實現或以不同元件散佈於若干互連之電腦系統的分散方式實現。

雖然本發明所揭露之實施方式如上，惟所述之內容並非用以直接限定本發明之專利保護範圍。任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明所揭露之精神和範圍的前提下，對本發明之實施的形式上及細節上作些許之更動潤飾，均屬於本發明之專利保護範圍。本發明之專利保護範圍，仍須以所附之申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧訊號接收模組

130‧‧‧距離判斷模組

150‧‧‧計算模組

170‧‧‧干擾源推測模組

311~317‧‧‧測量點

410‧‧‧訊號點

411~419‧‧‧訊號點

步驟202‧‧‧於各測量點分別獲取各訊號點之無線訊號

步驟210‧‧‧使用常規演算法分別計算各訊號點與各測量點間之測量距離

步驟230‧‧‧判斷測量距離異常時，使用模糊演算法分別計算對應之訊號點與對應之測量點間之估算距離，並取得對應之測量點的座標

步驟250‧‧‧針對各訊號點與各測量點之組合，分別計算相對應之測量距離與相對應之估算距離之差值

步驟260‧‧‧計算使用模糊演算法之訊號點之比例，並依據比例動態補償各差值

步驟280‧‧‧計算各訊號點所對應之差值之加權平均值，並依據各差值之加權平均值篩選座標

步驟290‧‧‧依據座標及差值判斷干擾源之方位

第1圖為本發明所提之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統架構圖。 第2圖為本發明所提之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之方法流程圖。 第3圖為本發明實施例所提之訊號點與測量點之位置示意圖。

Claims (10)

1. 一種以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之方法，該方法至少包含下列步驟： 於多個測量點分別獲取多個訊號點之無線訊號； 依據該些無線訊號使用常規演算法分別計算各該訊號點與各該測量點間之各測量距離； 判斷一該測量距離異常時，使用模糊演算法分別計算相對應之一該訊號點與相對應之一該測量點間之一估算距離，並取得該相對應之測量點之一座標； 針對各該訊號點與各該測量點之組合分別計算相對應之一該測量距離與相對應之一該估算距離之一差值；及 依據各該座標及各該差值判斷一干擾源之位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之方法，其中依據各該座標及各該差值判斷該干擾源之位置之步驟為依據各該座標及各該訊號點之位置判斷該干擾源之一分布方位，並依據該分布方位及各該差值判斷該干擾源之位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之方法，其中依據各該座標及各該差值判斷干擾源位置之步驟，更包含計算每一該訊號點所對應之各該差值之加權平均值，並依據各該差值之加權平均值篩選各該座標之步驟。
4. 如申請專利範圍第1項所述之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之方法，其中依據各該座標及各該差值判斷干擾源位置之步驟，更包含計算使用模糊演算法之各該訊號點之一比例，並依據該比例動態補償各該差值之步驟。
5. 如申請專利範圍第1項所述之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之方法，其中取得該相對應之測量點之該座標之步驟，更包含結合室內定位技術以取得該座標之步驟。
6. 一種以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統，該系統至少包含： 一訊號接收模組，用以於多個測量點分別獲取多個訊號點之無線訊號； 一距離判斷模組，用以依據該些無線訊號使用常規演算法分別計算各該訊號點與各該測量點間之各測量距離，及用以於判斷一該測量距離異常時，使用模糊演算法分別計算相對應之一該訊號點與相對應之一該測量點間之一估算距離，並取得該相對應之測量點之一座標； 一計算模組，用以針對各該訊號點與各該測量點之組合分別計算相對應之一該測量距離與相對應之一該估算距離之一差值；及 一干擾源推測模組，用以依據各該座標及各該差值判斷一干擾源之位置。
7. 如申請專利範圍第6項所述之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統，其中該干擾源推測模組係依據各該座標及各該訊號點之位置判斷該干擾源之一分布方位，並依據該分布方位及各該差值判斷該干擾源之位置。
8. 如申請專利範圍第6項所述之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統，其中該計算模組更用以計算每一該訊號點所對應之各該差值之加權平均值，該干擾源推測模組更用以依據各該差值之加權平均值篩選各該座標。
9. 如申請專利範圍第6項所述之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統，其中該計算模組更用以計算使用模糊演算法之各該訊號點之一比例，並依據該比例動態補償各該差值。
10. 如申請專利範圍第6項所述之以常規與模糊演算結果判斷干擾源位置之系統，其中該距離判斷模組是結合室內定位技術以取得該座標。