TWI291034B - System, method for positioning an object, and computer readable medium therefor - Google Patents

Description

1291034 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種定位-物體之祕、方法及其電腦可讀取媒體， 更詳細來說，侧於-_由—定位規狀預先蚊㈣収位一物 體之系統、方法及其電腦可讀取媒體。 【先前技術】 定位技術的研究始於I960年代之車輛定位祕，主要係應用於大 眾交通、車_度以及車輛追領域。近年來，隨著全球衛星定位 系統(Global Positioning System; GPS)的出現，更使得定位技術水準達到 了誤差十公尺内的準確度。 現行之定位技術若依照定位的呈現方式來區分，可分為基於區域的 (Area-Based)定位以及基於點的(Point_Based)定位，前者如行動電話基地 台之定位，而後者則如GPS之定位。若以定位之方法來區分現行之定 位技術，則可分成測量訊號傳播時間的定位技術(Laterati〇n)、測量訊號 接收方向的定位技術(Angulation)以及基於影像分析比對的定位技術 (Scene Analysis)〇 美國專利案第6,865,395號提供了一種無線網路中基於區域的定位 方法，主要係將基地台訊號涵蓋區域分成三等份的區間(Secti⑽，並根 據區間建立預期區域(ExpectedArea)，且根據基地台的功率等級(p〇wer 5 1291034

Level)來調整預期區域的大小，以使用者手機可連線的預期區域之中心 點作為定位候選點，並以内插法在兩個相鄰預期區域中新增一個預期 區域以增加定位精度。該方法之定位區域大小係以基地台為主，且定 位區域的大小需依賴設定基地台的發射訊號強度來決定，缺乏實用上 調整之便利性。 美國專利案第6,839,027號係揭露一種建立空間的表示方法，使用 • 者需佩帶訊號發射元件，透過記錄使用者在空間中移動時的訊號資料 以建立模型。藉由比對即時訊號與所建立的訊號模型來決定使用者所 在的位置。该方法係以訊號比對的方式進行定位，需花費較長之時間 進行訊號資料的收集以建立訊號模型，且僅允許使用者出現在所建立 的路徑上。 美國專利公開案第2005/0136845號係揭露根據定位需求來佈建無 線訊號源之信標(beacon)，藉由調整信標的發射強度，使信標之接收範 ® 圍能涵蓋整個定位區域。若不同區域間的信標之範圍重疊，則需靠無 線號源之功率強度來決定定位之區域，且定位區域不能小於半徑32 公尺。若要達到不同區域大小的定位能力，則無線訊號源之數量必須 增加，這增加了成本與實際上調整無線訊號源強度的負擔，此外，調 整其定位規則亦太費時。 6 1291034 综上所述，這些現行之定位方法主要面臨到訊號強度衰減、建立訊 賴财胃献《賴差的_。批，—種增加粒鱗度及加 速疋位系統佈建的系統及方法變得十分重要。 【發明内容】 本發明首先奴«關輯倾，做位絲建料位規則以縮 短佈建時程，此定位規則可依據實際訊號做調整，以減低定位系统對 # 發射元件的依賴及減輕發射元件之間的差異性對定位系統造成的影 響’最後透過累積及猶、職以戦峨漂崎定位結果的影響，進 贿得可靠的纽結果。本發啊有效解決現行定位技術面臨之問 題’無論在雜賴拓、社會翻絲安的提升上，均可獲得廣大 助益。 又$ 、 本發明之-目的在於提供—種纽__之緣，包含有n個無 線訊號發送裝置、-無線訊號接收裝置以及—運算裝置。每—個無線 訊號發送裝置制以職性地發送—侧訊號。無線訊號接收裝_ 是裝置於該補上’㈣概⑷目侧峨，並傳送—定位訊號，該 定位訊號包含所接_之M個_職，其巾M係小於鱗於n。運 算裝置係肋儲存概個職之，根據練數麵期之定位 訊號與-組預設數值進行—域運算，並由該複數個週期之定位訊號 中選擇至少-運算訊號’並根據該至少1算訊號之該加減運算決定 該物體之位置。 ^ 7 1291034 本發明之另一目的在於提供一種定位一物體之方法，該方法包含下 列步驟：累積複數組定位訊號；根據該複數組定位訊號與一組預設數 值’進行一加減運算；由該複數組定位訊號中選擇至少一運算訊號； 以及根據該至少一運算訊號之該加減運算決定該物體之位置。 本發明之另一目的在於提供一種電腦可讀取媒體，係儲存一電腦程 式用以執行本發明定位一物體之方法。 在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，該技術領域具有通常知識者 便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實施態樣。 【實施方式】 第1圖所不為本發明之第一實施例，此實施例包含4個無線訊號發 送裝置 10、一路由器（Router) 12、一協調器（c〇〇rdinat〇r) 14 及一 伺服器16。無線訊號發送裝置1〇負責發送信標u(即偵測訊號），使用 者18身上攜有一無線訊號接收裝置(未繪示），用以接收來自無線訊號 發送裝置10之信標11。無線訊號接收裝置於接收到信標n後，便傳 送-定位訊號13給路由器12，定位訊號13包含所接收到之信標u之 資訊。路由H 12再將定位訊號13轉換成—封包訊號15傳送至協調器 14。協調器14再將封包訊號15傳送給伺服器16以進行本發明定位方 法之運算。 在此實施例巾，值H 16先卩轉7個之封包職15，也就是 儲存7個翻之定位魏n，雜據麵定他號n與—_設數值 1291034 進行一加減運算，由運算後之定位訊號中選擇至少一運算訊號，在此 實施例為選擇4個運算訊號，接著根據這4個運算訊號之加減運算決 定使用者18之位置，決定的方式係以這4個運算訊號加減運算後之最 大值決定之。

更詳細來說，伺服器16於選擇運算訊號時，先計算所接收到之定 位虎13之平均值，再選擇最接近平均值之*個之定位訊號13為運 算訊號。伺服器16於每個週期接收到新的封包訊號15時，會將所儲 存中最舊的定位訊號13(即7個週期前之定位訊號丨3)刪除，並將最新 的定位訊號13贿起來。錬n 16錄據更新後之定位訊號13選擇 運算訊號，以隨時掌握使用者18最新的動向。 第2圖為上述實施例之定位方法，此方法可以一電腦可讀取媒體中 所儲存之電腦程式來執行。在執行步驟2〇1日寺，決定一定位規則，使 用者I8之位置便根據歧位酬而蚁。定位酬顧蚊義哪些無 線訊號發雖置1G之錄U會被輕，自雜贿13懦需被考慮 之信標11分別加減-組駿數值，其加減運算後最核者所對應之無 線況號發送裝置10所在之區域即為使时18之位置。更詳細之定位 規則範例將於後說明之。定位規則決定後，便執行步驟2〇3，飼服器 =累積7組定位訊號Π。接著執行步驟2G5，將這些^位訊號13仏 定錢職行運算，纽是料些纽職u翻贿錢行一加減 運异。接著執行步驟2〇7，由這些定位訊號u中選擇*個運算訊號， 選擇方式係域餅職這蚁他號之平馳，再卿最接近平 9 1291034 均值之4個定位訊號為運算訊號。在執行步驟209時，將這些運算訊 號代入定位規則進行運算，其加減運算後最大值者所對應之無線訊號 發送裝置10所在之區域即為使用者18之位置。 本發明之第二實施例如第3圖所示。在決定本發明之定位規則時， 首先必須先考慮定位之需求。在此實施例中，共定義A區域到F區域 6個區域，每個區域裝設有一無線訊號發送裝置301、303、、、311， 決定使用者313之位置係根據該區域之無線訊號發送裝置以及相鄰且 相通之區域内之無線訊號發送裝置之訊號而定。以B區域為例，其原 始的定位規則如下： B區域=A區域+ 〇; b區域+ 〇; d區域+ 〇; 原始的定位規則中之三個〇即為原始之預設數值，接著要調整這些 預设數值以符合實際的狀況。首先使用者313由B區域往A區域移動， 右實際上侧者阳仍在B區域的細内但是定位結果卻顯示其所在 位置已變更為A區域…職示鱗城發送裝置3()3所發送之债測 訊號較弱或無、纟_鱗送裝置3G1所發送之_訊錄強。在此情況 下，本發_機姆於B輯之預設數值，其罐職據實際 狀況而定。若者313之定位結果由B區域變更為A區域時，使用 者313實際上位於b區域且距離A區域與B區域之邊界阳仍遠，則 調整幅度可加大，若使用者313之定位結果由B區域變更為A區域時， 使用者313實際上位於B區域但很接近邊界315,卿整幅度便可小一

1291034 點，因此本發明無需實際去調整實體的褒置即可達到調整之目的。舉 例而言，《區域之原始定位規财，麵於b區域之預設數值增加 5 ’以加強無線訊號發送裝請所發送之翻訊號之權重。第一次調 整後B區域之定位規則如下： B區域=A區域+〇;B區域+5;D區域+〇· 接著使用者313重新由B區域往a區域靠近，若未達邊界315使 用者313卻又被定位成a區域，則可將B區域經第一次調整之定位規 則中，相對於A區域之預設數值減去某個數值，崎低無線訊號發送 裝請所發送之制訊號之權重，使得使用者313由B區域跨過邊 ，進A區域時，被定位成A區域。在此以預設數值減去3 當做例子，卿二次調整後B區域之定位規則如下： B區域=A區域_3;B區域+5;D區域+〇; 至此，疋位規則已可正確地顯示A區域與B區域之關係。同理， 使用者313再由B區域移動至D區域，便可獲得適當之相對於d區域 _設數值’献絲B區域之定位朗。如級序完成每個區域之 疋位規則後，第2圖之步驟201便已完成。 由上述可知，決定本發明之定位規則十分鮮，所耗費的時間相對 郎省許多。 11

1291034 規則確疋後’便可開始累積定位訊號。如第4圖所示，若使用 •則個週期位於C區域中，此實施例在執行步驟π3及步驟π5 ‘儲存連續7個週期之定位訊號，並根據前述之定位規則進行加 減運异，其運算結果如表—所這魏健魏_來說明本發明 之實際應用。值付注意的是，軸此實細共有6麵域，即6個無 線訊號發送袭請、303、、、311，但使用者313於這個週期僅可能 出現在A區域、C區域或E區域(其他區域與c區域不相通），故只考 慮A區域、C區域及E區域之運算結果。這3個區域之平均值分別a 區域為7.9、C區域為16.9、E區域為17.卜單就定位訊號經運算後之 平均值而言，E區域最高’故這個週期使用者313之位置會被誤判於e 區域中’這是因為C區域第4筆訊號為〇,導致平均值低於㈣域。 這個異常信號可能是因為突關的雜訊或其他所造成。為了避免 異常訊號影響定位結果，在執行步驟2G7 _，係採取定位訊號經運算 後最接近平均值之4健為基準，即A區域之第丨筆、第2筆、第6 筆及第7筆之值，C區域之^筆、第3筆、第5筆及第7筆之值，e 區域之第！筆、第3筆、第5筆及第7筆之值，這些值即為前述運算 訊號經加減運算後所得之I在執行步驟辦時，依據每個區域最接 近平均值之4健來加以平均後，所得到之平均值為A區域為i〇 5、c 區域為2〇.5、E區域為18，其最大值落在C區域，故使用者阳可正 確地被定位在C區域中。

12 1291034 A C E 定 1 10 22 18 2 10 18 16 位 3 0 20 18 訊 4 5 0 16 5 8 20 18 號 6 10 18 16 7 12 20 18 綜上所述’本發明至少具有如下所述之各項優點： 1·縮短佈建時程：相較於先前技術訊號收集的方法，本發明以簡 單之定位規則來進行定位演算，在時間±將可脑佈建所需花 費的時程，特別是在定位區域幅員較廣的情況下。 2·減小對無線峨發送裝置的依賴··相較於先前技術以訊號衰減 模型來定位的方法，不同訊號發射元件的訊麵型差異將影響 訊號與距離間的轉換精度，容易造成定位的誤差。本發明利用 接收的訊絲進行粒酬的嫩，不同麟峨發送裝 置之間的硬體差異依存度相對降低。 提Γ7疋位準確14 ·本發明可以將過大或削、的峨遽除，以維 持訊號的可信度，增加定位的準確度。 惟上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限 制本發明。任何齡此項聽之人士均可林違背本發明之技術原理 13 1291034 及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。因此本發明之權利 保護範圍應如後述之申請專利範圍所列。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明第一實施例之示意圖； 第2圖為本發明之定位方法之流程圖； 第3圖為本發明第二實施例於決定定位規則時之示意圖；以及 第4圖為本發明第二實施例定位時之示意圖。 【主要元件符號說明】 10 :無線訊號發送裝置 11 :信標 12 :路由器 13 :定位訊號 14 =協調器 15:封包信號 16 :伺服器 :使用者 301、303、、、311 :無線訊號發送裝置 313 :使用者 315 :邊界

Claims (1)

1291034 十、申請專利範圍： 1· 一種定位一物體之系統，包含： N個無線訊號發送裝置，每一個無線訊號發送裝置用以週期性地發 送一偵測訊號； 一無線訊號接收裝置，裝置於該物體上，用以接收M個偵測訊號， 並傳送一定位訊號，該定位訊號包含該M個偵測訊號，其中m小於或 等於N;以及 • 一運算裝置，用以儲存複數個週期之該定位訊號，根據該複數個週 狀該定位職與-組麟祕断—域，崎概個週期之該 疋位汛唬中選擇至少一運算訊號，並根據該至少一運算訊號之該加減運 算決定該物體之位置。 2·如睛求項1所述之系統，其中該運算裝置於選擇該至少_運算訊號時， 先計算對應該複數個週期之該Μ個_訊號之—組平均值，再選擇最 接近該組平均值之一特定個數之該偵測訊號為該運算訊號。 _ 3•如4項丨所述之系統，其中該運算裝置係儲存7個週期之該定位訊 號，並於該7個週期之該定位訊號中選擇4個運算訊號。 ^求項1所述之系統，其中該運算裝置每個週期更新所储存之該定位 吼號。 女明求項4所述H其中該運算裝置係由更新後之該定位訊號中選 擇至少一運算訊號。 月求項1所述之系統，其中該運算裝置係根據該加減運算之最大值來 決定該物體之位置。 15 * 1291034 7.如請求項1所述之系統，更包含一路由器，用以接收該定位訊號，並傳 送一封包訊號，該封包訊號係包含該定位訊號。 8·如請求項7所述之系統，更包含一協調器，用以接收該封包訊號，並將 該封包訊號傳送至該運算裝置。 9. 一種定位一物體之方法，包含下列步驟： 累積複數組定位訊號； 根據該複數組定位訊號與一組預設數值，進行一加減運算； # 由該複數組定位訊號中選擇至少一運算訊號；以及 根據該至少一運算訊號之該加減運算決定該物體之位置。 10·如請求項9所述之方法，其中該選擇步驟包含下列步驟： 獲得對應該複數組定位訊號之一組平均值；以及 選擇最接近驗平均值之適當蚊位峨為該運算訊號。 11.如請求項9所述之方法’其中該累積步驟係累積7組定位訊號，該選擇 步驟係選擇4組運算訊號。 • 12·如請求項9所述之方法，更包含更新該複數組定位訊號之步驟。 13.如請求項12所述之方法’其中該選擇步驟係由更新後之該複數組定位 訊號中選擇該至少一運算訊號。 M. 士月炎員所述之方法’其中該決定步驟係根據該加減運算之最大值來 決定該物體之位置。 15·種電月®可嗔取媒體，係儲存一電腦程式用以執行定位一物體之方法， 該方法包含下列步驟： 1291034 累積複數組定位訊號； 根據該複數組定位訊號與一組預設數值，進行一加減運算； 由該複數組定位訊號中選擇至少一運算訊號；以及 根據該至少一運算訊號之該加減運算決定該物體之位置。 16·如請求項15所述之電腦可讀取媒體，其中該選擇步驟包含下列步驟： 獲得對應該複數組定位訊號之一組平均值；以及 選擇最接近該組平均值之適當組定位訊號為該運算訊號。

17.如請求項15所述之電腦可讀取媒體’其中該累積步驟係累積7組定位 訊號，該選擇步驟係選擇4組運算訊號。 队如請求項所述之電腦可讀取媒體，其中該方法更包含更新該複數組 定位訊號之步驟。 仪如請求項18所述之電腦可讀取舰，其中該選擇步驟係由更新後之該 複數組定位訊號中選擇該至少一運算訊號。 20·如請求項15所述之電腦可讀取媒體，

μ - 取職其中該決定步驟係根據該加減運 具之最大值來決定該物體之位置。 17