TWI384248B - 物件定位系統及物件定位方法 - Google Patents

物件定位系統及物件定位方法 Download PDF

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TWI384248B TW097137151A TW97137151A TWI384248B TW I384248 B TWI384248 B TW I384248B TW 097137151 A TW097137151 A TW 097137151A TW 97137151 A TW97137151 A TW 97137151A TW I384248 B TWI384248 B TW I384248B
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Description

物件定位系統及物件定位方法
本發明係與射頻識別有關，並且特別地，本發明係關於一種應用射頻識別標籤之物件定位系統及物件定位方法。
射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)是由標籤(tag)及讀取器(reader)所組成的非接觸式自動識別技術。其工作原理是將一塊極小的射頻識別標籤晶片放置或內嵌於產品上，射頻識別標籤晶片中儲存的產品資料可透過射頻訊號被發送到讀取器做為追蹤之用。由於利用射頻識別技術來做為貨物的追蹤或門禁系統時可以大大地減少人工操作，因此，愈來愈多射頻識別技術被應用於工廠自動化、貨品銷售、收費系統或車輛身分識別等方面。
在現今盛行的大賣場或超級市場中，由於其所販售之商品種類往往極為多元且繁雜，若想要單純依靠傳統的人力去進行所有商品的管理或搜尋之工作，不僅需要耗費大量的人力及時間成本，而且實際上所得到的效率亦不佳，故這種傳統之方式絕非一種良好的管理機制。
一般而言，目前商店中常見的商品搜尋系統，其主要原理是將每一件商品所放置的預設位置或區域輸入該商品搜尋系統中，當消費者或店員想要搜尋某一種商品的位置或區域時，可以於該商品搜尋系統輸入關於該商品之關鍵字，即能得到該種商品放置之位置或區域。然而，一旦該商品之擺放位置改變或被消費者移動至其他地方時，消費者或店員就無法順利地根據商品搜尋系統之搜尋結果找到該種商品。
因此，本發明之主要範疇在於提供一種應用射頻識別標籤之 物件定位系統及物件定位方法，以解決上述問題。
根據本發明之第一具體實施例為一種物件定位系統。該物件定位系統係用以判定一目標物件的位置。於該目標物件上設有一目標標籤，實際上，該目標標籤可以是一高頻無線射頻識別標籤。
該物件定位系統包含複數個標籤讀取裝置及一控制裝置。該複數個標籤讀取裝置對應於一空間內之複數個預設位置。該等標籤讀取裝置各自產生一讀取訊號並選擇性地接收由該目標標籤產生之一回應訊號。控制裝置耦接至該等標籤讀取裝置，該控制裝置選擇性地調整該等標籤讀取裝置之該讀取訊號的發射功率，並根據該等標籤讀取裝置是否接收該回應訊號判定該目標物件的位置。
根據本發明之第二具體實施例為一種物件定位方法，用來判定一目標物件的位置。於此實施例中，目標物件上設有一目標標籤，實際上，該目標標籤可以是一高頻無線射頻識別標籤。
首先，該方法控制複數個標籤讀取裝置各自產生一讀取訊號，其中該等標籤讀取裝置對應於一空間內之複數個預設位置。接著，該方法根據該等標籤讀取裝置是否接收由該目標標籤產生之一回應訊號，選擇性地調整該等標籤讀取裝置之該讀取訊號的發射功率。之後，該方法根據接收該回應訊號之標籤讀取裝置數目是否小於一預設值，來判定該目標物件的位置。
綜上所述，根據本發明之物件定位系統係根據設置於一空間內之不同位置的標籤讀取裝置是否可以讀取到目標標籤，選擇性地控制標籤讀取裝置之發射功率以逐步縮小範圍並定位出目標標籤所處之位置。相較於先前技術，該物件定位系統可以正確地定 位出目標標籤之位置並進而判定目標物件目前所在之位置，故可應用於商店之商品位置搜尋或圖書館之書籍位置搜尋等用途。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
本發明之主要目的在於根據設置在一空間內之不同位置的標籤讀取裝置是否可以讀取到目標標籤，選擇性地控制標籤讀取裝置發射讀取訊號之發射功率以逐步縮小範圍並定位出目標標籤所處之位置。
根據本發明之第一具體實施例為一種物件定位系統。假設該物件定位系統係裝設於一便利商店內，並係用以判定設有目標標籤(例如高頻無線射頻識別標籤)之目標商品(例如某飲料)的位置。請參照圖一，圖一係繪示該物件定位系統之示意圖。如圖一所示，物件定位系統1包含控制裝置10、轉接裝置12以及十六個標籤讀取裝置141~156。
實際上，控制裝置10與轉接裝置12之間可透過乙太網路線耦接，而轉接裝置12與標籤讀取裝置141~156之間則可透過電力線網路或是乙太網路耦接。
在此實施例中，標籤讀取裝置141~156可分別設置於便利商店中之不同位置，例如可將標籤讀取裝置141插設於電源插座上，標籤讀取裝置141即可透過電力線網路耦接至轉接裝置12，而轉接裝置12再透過乙太網路線耦接至控制裝置10。轉接裝置12之功用在於轉換電力線網路與乙太網路間之不同訊號格式。
在此實施例中，當便利商店之店員欲透過物件定位系統1查詢目標商品(黏貼有目標標籤5)目前所處之位置時，該店員可操作 控制裝置10以產生一控制訊號，該控制訊號經由轉接裝置12轉換訊號格式後，將會被傳送至每一個標籤讀取裝置141~156。當每一個標籤讀取裝置141~156分別接收到該控制訊號後，將會各自產生讀取訊號並發射讀取訊號至一第一範圍，如圖二(A)所示。
實際上，每一個標籤讀取裝置141~156可透過調整發射讀取訊號的發射功率來改變讀取訊號的範圍大小。舉例而言，若將標籤讀取裝置141之發射讀取訊號的發射功率調大，則讀取訊號所涵蓋之範圍就會變大。於此實施例中，假設每一個讀取裝置141~156的第一範圍均相同，亦即每一個讀取裝置141~156以相同的發射功率來發射讀取訊號。
接下來，將根據目標商品是否位於標籤讀取裝置所發射的讀取訊號的第一範圍內作進一步的探討。如圖二(A)所示，若設有目標標籤5之目標商品係位於標籤讀取裝置144發射的讀取訊號的第一範圍內，此時，設置於目標商品上之目標標籤5將會接收到讀取訊號，然後目標標籤5將會根據該讀取訊號產生一回應訊號，該回應訊號可隨後被標籤讀取裝置144接收。
當標籤讀取裝置144接收到回應訊號後，標籤讀取裝置144將會根據該回應訊號產生一讀取成功訊號並將該讀取成功訊號傳送至控制裝置10。當控制裝置10接收到標籤讀取裝置144所傳回之該讀取成功訊號後，即代表標籤讀取裝置144可以讀取到設置於目標商品上之目標標籤5。也就是說，目標標籤5目前係位於標籤讀取裝置144的讀取訊號之第一範圍內。
另一方面，如圖二(A)所示，由於設置於目標商品上之目標標籤5很明顯地位於標籤讀取裝置141的讀取訊號的第一範圍外，此時，目標標籤5將無法接收到標籤讀取裝置141所發射之讀取訊號，故目標標籤5亦無法根據標籤讀取裝置141的讀取訊號來 產生回應訊號。由於標籤讀取裝置141未能接收到目標標籤5之回應訊號，故標籤讀取裝置141亦不會傳送讀取成功訊號至控制裝置10。當控制裝置10未能接收到標籤讀取裝置141所傳回之讀取成功訊號時，即代表標籤讀取裝置141無法讀取到設置於目標商品上之目標標籤5，也就是說，目標標籤5並未位於標籤讀取裝置141的讀取訊號的第一範圍內。
由上述可知，控制裝置10將會根據是否接收到每一個標籤讀取裝置141~156所分別傳回之讀取成功訊號判定每一個標籤讀取裝置141~156是否能夠讀取目標標籤5。如圖二(A)所示，在此實施例中，只有標籤讀取裝置143、144、147及148能夠讀取目標標籤5，亦即物件定位系統1可確定目標標籤5的大概位置，亦即位於標籤讀取裝置143、144、147及148的第一範圍之交集範圍附近。
然而，根據物件定位系統1所得到之上述定位結果仍不夠精確。此時，物件定位系統1之控制裝置10將會根據上述定位結果來調整標籤讀取裝置之讀取訊號的發射功率。
在此實施例中，由於只有標籤讀取裝置143、144、147及148能夠讀取目標標籤5，也就是說，目標標籤5應位於標籤讀取裝置143、144、147及148之附近範圍內。因此，為了進一步縮小定位範圍以得到更精確的定位結果，控制裝置10可降低標籤讀取裝置143、144、147及148之讀取訊號的發射功率並將其他標籤讀取裝置之讀取訊號發射功率設為零。藉此，標籤讀取裝置143、144、147及148將會再次發射讀取訊號至一第二範圍。
如圖二(B)所示，由於標籤讀取裝置143、144、147及148之讀取訊號發射功率已降低，故第二範圍將會小於原先的第一範圍，亦即標籤讀取裝置143、144、147及148之讀取範圍將會更加縮小以達到更精確定位目標標籤5之目的。於此實施例中，假 設每一個讀取裝置141~156之第二範圍均相同，亦即每一個讀取裝置141~156對應於第二範圍的讀取訊號的發射功率均相同。
如圖二(B)所示，由於目標商品位於標籤讀取裝置144發射讀取訊號之第二範圍內，此時，設置於目標商品上之目標標籤5將會接收到標籤讀取裝置144所發射之讀取訊號並根據該讀取訊號產生一回應訊號。接著，標籤讀取裝置144將會根據該回應訊號產生一讀取成功訊號並將該讀取成功訊號傳送至控制裝置10。當控制裝置10接收到標籤讀取裝置144所傳回之讀取成功訊號後，即代表標籤讀取裝置144可以讀取到設置於目標商品上之目標標籤5，也就是說，目標標籤5係位於標籤讀取裝置144發射讀取訊號之第二範圍內。
另一方面，控制裝置10未能接收到標籤讀取裝置143、147及148所傳回之讀取成功訊號，即代表目標商品係位於標籤讀取裝置143、147及148發射讀取訊號之第二範圍外，故設置於目標商品上之目標標籤5將無法接收到標籤讀取裝置143、147及148所發射之讀取訊號。
由上述可知，由於控制裝置10只能接收到標籤讀取裝置144所傳回之讀取成功訊號，因此，物件定位系統1即可將目標標籤5縮小至標籤讀取裝置144的第二範圍內。藉此，物件定位系統1能夠較為準確地定位出目標商品目前在便利商店中之正確位置。
於此實施例中，標籤讀取裝置可以被設置於一般的電源插座上並且透過電力線網路耦接至轉接裝置。接下來，將以圖一中之標籤讀取裝置141為例進行說明。如圖三(A)所示，標籤讀取裝置141包含標籤讀取模組1412及電力線網路傳送/接收模組1414。標籤讀取模組1412包含天線1413。其中電力線網路傳送/接收模 組1414可透過電力線網路耦接至轉接裝置12，而轉接裝置12則透過乙太網路線耦接至控制裝置10，故控制裝置10所產生之控制訊號將會先透過乙太網路線傳送至轉接裝置12，並經由轉接裝置12轉換控制訊號之訊號格式後，再透過電力線網路傳送至傳送/接收模組1414。接著，標籤讀取模組1412自電力線網路傳送/接收模組1414接收控制訊號並根據控制訊號透過天線1413發射讀取訊號。
此外，當標籤讀取模組1412透過天線1413讀取到目標標籤5之回應訊號後，標籤讀取模組1412將會產生讀取成功訊號並藉由電力線網路傳送/接收模組1414透過電力線網路傳送至轉接裝置12。經由轉接裝置12轉換讀取成功訊號之訊號格式後，再透過乙太網路線傳送至控制裝置10。當控制裝置10接收到讀取成功訊號後，控制裝置10將會根據讀取成功訊號調整標籤讀取模組1412之天線1413發射讀取訊號之發射功率大小。
實際上，電力線網路傳送/接收模組1414與標籤讀取模組1412間可透過串列週邊介面(SPI, Serial Peripheral Interface)、通用非同步收發傳輸器(UART, Universal Asynchronous Receiver/Transinitter)、內置積體電路(I2C, Inter-Integrated Circuit)或通用序列匯排流(USB, Universal Serial Bus)進行耦接。
另一方面，標籤讀取裝置亦可透過乙太網路耦接至轉接裝置。接下來，將以圖一中之標籤讀取裝置142為例進行說明。如圖三(B)所示，標籤讀取裝置142包含標籤讀取模組1422及乙太網路傳送/接收模組1424。標籤讀取模組1422包含天線1423。其中乙太網路傳送/接收模組1424係透過乙太網路線耦接至轉接裝置13，而轉接裝置13與控制裝置10之間亦透過乙太網路線耦接。所以控制裝置10所產生之控制訊號即可透過乙太網路線經由轉接裝置13傳送至乙太網路傳送/接收模組1424。接著，標籤讀取模組1422自乙太網路傳送/接收模組1424接收控制訊號並根 據控制訊號透過天線1423發射讀取訊號。
此外，當標籤讀取模組1422透過天線1423讀取到目標標籤5之回應訊號後，標籤讀取模組1422將會產生讀取成功訊號並藉由乙太網路傳送/接收模組1424透過乙太網路經由轉接裝置13傳送至控制裝置10。當控制裝置10接收到讀取成功訊號後，控制裝置8將會根據讀取成功訊號調整標籤讀取模組1422之天線1423發射讀取訊號之發射功率大小。
實際上，乙太網路傳送/接收模組1424與標籤讀取模組1422間亦可透過串列週邊介面、通用非同步收發傳輸器、內置積體電路或通用序列匯排流進行耦接。
根據本發明之第二具體實施例為一種物件定位方法，用以判定位於一目標物件的位置。於該目標物件上設有一目標標籤，並且有複數個標籤讀取裝置對應於一空間內之複數個位置。請參照圖四，圖四係繪示該物件定位方法之流程圖。
如圖四所示，在此實施例中，首先執行步驟S10，控制每一個標籤讀取裝置各自產生並發射讀取訊號至一第一範圍。接著，執行步驟S12，判斷每一個標籤讀取裝置是否自目標標籤接收回應訊號。接下來，將分別針對標籤讀取裝置接收到回應訊號以及未接收到回應訊號之兩種情形進行探討。
若某一標籤讀取裝置未能接收到回應訊號，該方法執行步驟S16，判定該標籤讀取裝置無法讀取目標標籤；若標籤讀取裝置接收到回應訊號，該方法接著執行步驟S14，進一步判斷接收到回應訊號之標籤讀取裝置數目是否小於一預設值。
若步驟S14之判斷結果為是，亦即接收到回應訊號之標籤讀取裝置數目小於預設值，代表定位範圍已經夠精確，該方法即執行步驟S18，根據這些接收到回應訊號之標籤讀取裝置的位置判 定目標物體之位置。
若步驟S14之判斷結果為否，亦即接收到回應訊號之標籤讀取裝置數目仍未小於預設值，代表定位範圍仍然不夠精確，故該方法將執行步驟S20，降低這些接收到回應訊號之標籤讀取裝置的讀取訊號發射功率。接著，該方法將會重新執行步驟S10，控制這些接收到回應訊號之標籤讀取裝置發射讀取訊號至一第二範圍。值得注意的是，由於讀取訊號發射功率已被降低，因此，標籤讀取裝置發射讀取訊號之第二範圍將會小於原來的第一範圍。
綜上所述，根據本發明之物件定位系統係根據設置於一空間內之不同位置的標籤讀取裝置是否可以讀取到目標標籤，選擇性地控制標籤讀取裝置之發射功率以逐步縮小範圍並定位出目標標籤所處之位置。相較於先前技術，該物件定位系統可以正確地定位目標標籤並進而判定目標物件目前所在之位置，故可應用於商店之商品位置搜尋或圖書館之書籍位置搜尋等用途。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
S10~S20‧‧‧流程步驟
1‧‧‧物件定位系統
141~156‧‧‧標籤讀取裝置
1412、1422‧‧‧標籤讀取模組
1414‧‧‧電力線網路傳送/接收模組
1424‧‧‧乙太網路傳送/接收模組
1413、1423、422‧‧‧天線
10‧‧‧控制裝置
12、13‧‧‧轉接裝置
5‧‧‧目標標籤
7‧‧‧第一範圍
9‧‧‧第二範圍
圖一係繪示根據本發明之第一具體實施例之物件定位系統的示意圖。
圖二(A)及圖二(B)係繪示物件定位系統進行物件定位之範例。
圖三(A)及圖三(B)係分別繪示圖一所示之標籤讀取裝置141及142的詳細功能方塊圖。
圖四係繪示根據本發明之第二具體實施例之物件定位方法的流程圖。
1‧‧‧物件定位系統
10‧‧‧控制裝置
12‧‧‧轉接裝置
141~156‧‧‧標籤讀取裝置

Claims (15)

  1. 一種物件定位系統，用以判定一目標物件的位置，於該目標物件上設有一目標標籤，該物件定位系統包含：複數個標籤讀取裝置，對應於一空間內之複數個預設位置，該等標籤讀取裝置各自產生一讀取訊號並發射至一範圍，並選擇性地接收由該目標標籤產生之一回應訊號；以及一控制裝置，耦接至該等標籤讀取裝置，該控制裝置選擇性地降低該等標籤讀取裝置之該讀取訊號的發射功率以逐步縮小該範圍，並根據該等標籤讀取裝置是否接收該回應訊號判定該目標物件的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之物件定位系統，其中該目標標籤為一高頻無線射頻識別標籤。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之物件定位系統，其中每一個標籤讀取裝置包含：一標籤讀取模組，該標籤讀取模組根據該控制裝置之一控制訊號產生該讀取訊號並發射該讀取訊號至該範圍，及根據是否接收到該回應訊號選擇性地產生一讀取成功訊號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之物件定位系統，其中該控制裝置根據每一個標籤讀取裝置是否產生該讀取成功訊號調整每一個標籤讀取裝置之該讀取訊號的發射功率。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之物件定位系統，其中該範圍的大小係對應於該讀取訊號的發射功率。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之物件定位系統，其中若該目標標籤位於該範圍內，該目標標籤接收該讀取訊號並根據該讀取訊號產生該回應訊號。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之物件定位系統，其中每一個標籤讀取裝置進一步包含：一電力線網路傳送/接收模組，耦接至該標籤讀取模組，該電力線網路傳送/接收模組係透過一電力線網路與該控制裝置連接並自該控制裝置接收該控制訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之物件定位系統，其中該電力線網路傳送/接收模組與該標籤讀取模組間係透過一串列週邊介面(SPI,Serial Peripheral Interface)、一通用非同步收發傳輸器(UART,Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)、一內置積體電路(I2C,Inter-Integrated Circuit)或一通用序列匯排流(USB,Universal Serial Bus)耦接。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之物件定位系統，其中每一個標籤讀取裝置進一步包含：一乙太網路傳送/接收模組，耦接至該標籤讀取模組，該乙太網路傳送/接收模組係透過一乙太網路與該控制裝置連接並自該控制裝置接收該控制訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之物件定位系統，其中該乙太網路傳送/接收模組與該標籤讀取模組間係透過一串列週邊介面、一通用非同步收發傳輸器、一內置積體電路或一通用序列匯排流耦接。
  11. 一種物件定位方法，用以判定一目標物件的位置，於該目標物件上設有一目標標籤，該方法包含下列步驟：(a)控制複數個標籤讀取裝置各自產生一讀取訊號並發射至一範圍，該等標籤讀取裝置對應於一空間內之複數個預設位置；(b)根據該等標籤讀取裝置是否接收由該目標標籤產生之一回應訊號，選擇性地降低該等標籤讀取裝置之該讀取訊號的發射功率以逐步縮小該範圍；以及(c)根據接收該回應訊號之標籤讀取裝置數目是否小於一預設值，來判定該目標物件的位置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該目標標籤為一高頻無線射頻識別標籤。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，進一步包含下列步驟：(d)傳送該讀取訊號至該範圍，若該目標物件位於該特定範圍內，該目標標籤根據該讀取訊號產生該回應訊號。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該範圍的大小係對應於該讀取訊號的發射功率。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中當接收該回應訊號之標籤讀取裝置數目小於該預設值時，步驟(c)包含下列步驟：(c1)根據接收該回應訊號之標籤讀取裝置相對應之位置判定該目標物件的位置。
TW097137151A 2008-09-26 2008-09-26 物件定位系統及物件定位方法 TWI384248B (zh)

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