TWI431303B - 利用衛星訊號之軌跡記錄方法及其裝置 - Google Patents

Description

利用衛星訊號之軌跡記錄方法及其裝置

本發明係關於一種軌跡記錄方法及其裝置，特別係關於一種利用衛星訊號之軌跡記錄方法及其裝置。

目前正在運行的全球衛星定位系統有美國的全球定位系統(Global Positioning System，GPS)、俄羅斯的格洛纳斯系统(Global Navigation Satellite System，GLONASS)系統、中國的北斗衛星導航定位系統(CNSS)及歐盟的伽利略定位系統(Galileo)。

衛星定位系統可大致上分成下列三個部份：太空衛星部份、地面管制部份以及使用者接收機。

太空衛星部份由多顆衛星所組成。以GPS來說，太空衛星部份有24顆衛星，分成六個軌道，繞行地球一周約12小時。以GLONASS來說，太空衛星部份同樣有24顆衛星，不過是分佈在三軌道面，且一週期為11小時15分。以CNSS來說，太空衛星部份有8顆衛星。以Galileo來說，太空衛星部份有27顆運行衛星和3顆預備衛星。

每個衛星均持續著發射載有衛星軌道資料及時間的無線電波(稱之為衛星訊號)，提供地球上的各種接收機來應用。地面管制部份係為了追蹤及控制上述衛星運轉所設置的地面管制站，主要工作為負責修正與維護每個衛星能保持正常運轉的各項參數資料，以確保每個衛星都能提供正確的訊息給使用者接收機來接收。使用者接收機係用以追蹤所使用之衛星定位系統對應的衛星，並即時地計算出接收機所在位置的座標、移動速度及時間。計算原理為：每個太空衛星在運行時，任一時刻都有一個座標值來代表其位置所在(已知值)，接收機所在的位置座標為未知值，而太空衛星的訊息在傳送過程中所需耗費的時間可經由比對衛星的時鐘與接收機內的時鐘計算之，將此時間差值乘以電波傳送速度(一般定為光速)，就可計算出衛星與接收機間的距離，如此就可依三角向量關係得到一個相關的方程式。一般的接收機就是依上述原理來計算出所在位置的座標資料。每接收到一顆衛星就可列出一個相關的方程式，因此在至少收到三衛星後，即可計算出平面座標(經緯度)值，收到四顆則加上高程值，五顆以上更可提高準確度。

一般來說，衛星定位系統通常會在開機後，便隨即試圖自衛星下載最新之星曆資料，以利後續之運算處理。當開機後，可能需要花費約5秒搜尋衛星訊號，再花費約30秒之時間自衛星下載星曆資料；若於這段期間內，因為訊號不佳之原因造成斷訊，此下載資料的動作便必須重新開始。可想見地，衛星定位系統開機後與衛星進行首次連結不但所花費之時間過長，也會因為訊號不佳等原因造成需多次連結及下載，不但耗時又耗電，因此對於使用者而言，使用上相當不便利。

本發明提供一種利用衛星訊號之軌跡記錄方法，其包括：搜尋複數個衛星並追蹤此些衛星；利用一接收器接收來自衛星的衛星訊號；在每一追蹤時點利用衛星訊號計算出衛星到接收器的訊號傳遞時間或距離；以及利用第一儲存裝置儲存各追蹤時點所得到的訊號傳遞時間或距離以及各自對應的衛星號碼。

本發明更提供一種利用衛星訊號之軌跡記錄裝置，其包括天線、接收器和第一儲存裝置。

接收器電性連接在天線與第一儲存裝置之間。

接收器用以透過天線接收來自衛星的衛星訊號，並且在每一追蹤時點利用衛星訊號計算出衛星到接收器的訊號傳遞時間或距離。各追蹤時點所得到的訊號傳遞時間或距離在與各自對應的衛星號碼儲存在第一儲存裝置中。

綜上所述，根據本發明之利用衛星訊號之軌跡記錄方法及其裝置係在取得各追蹤時點衛星對接收器的訊號傳遞時間或距離後不進行坐標位置的計算而先行儲存，因此無需取得星曆資料，亦無須定時啟動進行定位以更新星曆資料，以致於可節省應用本發明之可攜式電子裝置在諸如星曆資料的取得與更新以及坐標位置計算與輸出等運算作業上所造成的功耗，進而延長電池使用期限並減少儲存空間的需求。

第1圖係為根據本發明一實施例之利用衛星訊號之軌跡記錄方法。第2圖係為根據本發明一實施例之利用衛星訊號之軌跡記錄裝置。

參照第1及2圖，利用衛星訊號之軌跡記錄方法系應用在軌跡記錄裝置200。軌跡記錄裝置200具有天線210、接收器230、第一儲存裝置250和連接單元270。接收器230電性連接至天線210和第一儲存裝置250。

在軌跡記錄裝置200開機或從待機狀態喚醒後，接收器230搜尋出現在當時天空中的複數個衛星300並追蹤此些衛星300(步驟110)。在追蹤此些衛星300的過程中，是利用接收器230以一定間隔的追蹤時點來接收此些衛星300所發射出的衛星訊號(步驟130)。

於此，軌跡記錄裝置200只需在每一追蹤時點利用接收到的此些衛星訊號取得各個衛星到接收器230的訊號傳遞時間(步驟150)。也就是說，在接收此些衛星300之衛星訊號的步驟中(步驟130)，軌跡記錄裝置200並不取得各個衛星300的星曆資料，更無需進行星曆資料更新作業。

在一實施例中，軌跡記錄裝置200是利用處理模組240從接收到的此些衛星訊號中取得各衛星訊號的發射時間，並透過比較發射時間與接收器230接收此衛星訊號之時間差，得知發射此衛星訊號之衛星300到接收器230的訊號傳遞時間。

接下來，將各追蹤時點所取得的訊號傳遞時間、對應於各訊號傳遞時間之衛星的衛星號碼，以及追蹤時點儲存在第一儲存裝置250中(步驟170)。也就是說，在各追蹤時點所取得的各個衛星的訊號傳遞時間以及各自對應的衛星號碼記錄並儲存在第一儲存裝置250中。於此，軌跡記錄裝置200只取得當前天空中的衛星300的訊號傳遞時間並儲存，而不進行軌跡記錄裝置200當下(在此追蹤時點下)的座標位置的計算。

在另一實施例中，參照第3圖，軌跡記錄裝置200的處理模組240可進一步利用各個衛星300的訊號傳遞時間分別計算出各個衛星300到接收器230的距離(步驟160)後，再將在各追蹤時點所計算得的各個衛星對接收器230的距離以及各自對應的衛星號碼記錄並儲存在第一儲存裝置250中(步驟172)。

在另一實施例中，參照第4及5圖，軌跡記錄裝置200可以有線或無線的方式與一外部裝置連接，如第4圖所示之實施例係以連接於一資訊處理裝置400為例。

資訊處理裝置400包括處理模組410、第二儲存裝置430和連接單元450。其中，第二儲存裝置430和連接單元450分別連接於處理模組410。

在資訊處理裝置400的第二儲存裝置430中預先儲存有多個衛星300的星曆資料(步驟610)。

軌跡記錄裝置200經由連接單元270耦接至資訊處理裝置400的連接單元450，藉之將軌跡記錄裝置200通訊連接至資訊處理裝置400(步驟630)。

於通訊連結後，第一儲存裝置250中所儲存的各追蹤時點所得到的訊號傳遞時間或距離以及各自對應的衛星號碼可經由連接單元270及連接單元450傳輸至資訊處理裝置400，並儲存在第二儲存裝置430中(步驟650)。

資訊處理裝置400的處理模組410基於所儲存的星曆資料與所接收到的衛星號碼及各自對應之訊號傳遞時間或距離計算出各追蹤時點的坐標位置(步驟670)。資訊處理裝置400更可將計算取得的多筆座標位置(例如：GPS座標值)儲存於第二儲存裝置430。

雖然在前述實施例中係述及資訊處理裝置400在與軌跡記錄裝置200電性連接之前，先行下載並儲存星曆資料，然而此並非本發明之限制；資訊處理裝置400只要在進行坐標位置的計算(步驟670)前完成星曆資料的下載及儲存即可。

再者，資訊處理裝置400在計算出各追蹤時點的坐標位置(步驟670)後，可依據追蹤時點的坐標位置於地圖上顯示軌跡記錄裝置200於追蹤時點當時在地圖上的位置(步驟690)。另外，資訊處理裝置400可依照不同追蹤時點計算取得的多個座標位置，並且根據取得的座標位置及對應的追蹤時點在地圖上顯示軌跡記錄裝置200的移動軌跡(例如：以對應的追蹤時點的順序依序連接取得的座標位置所形成之移動路線)。

在一實施例中，參照第6圖，處理模組410可更連接於一通訊模組470。

資訊處理裝置400經由此通訊模組470自遠端伺服器500下載各個衛星300的星曆資料並儲存在第二儲存裝置430中。其中，通訊模組470可為行動通訊模組、無線網路模組或有線網路模組等。此外，資訊處理裝置400經由通訊模組470下載的星曆資料係對應於追蹤時點當時的衛星的星曆資訊，以正確地計算取得追蹤當時的座標位置。

在一實施例中，軌跡記錄裝置200的連接單元270及資訊處理裝置400連接單元450可以實體連線進行連接，例如：以USB連接線、RS-232連接線或其他相似的實體連接介面進行通訊。舉例來說，連接單元270及連接單元450可分別為一實體傳輸線的插槽，此時軌跡記錄裝置200和資訊處理裝置400的通訊連結則係透過實體傳輸線的兩端分別插設至連接單元270與連接單元450而實現。

在一實施例中，連接單元270可為無線傳輸模組，而連接單元450則可為對應於連接單元270的另一無線傳輸模組，例如：以藍牙通訊模組、紅外線通訊模組、WiFi通訊模組、近場無線通訊模組或其他相似的無線通訊介面進行通訊。於此，軌跡記錄裝置200和資訊處理裝置400的通訊連結則係透過連接單元270與連接單元450形成無線連結而實現。

在一實施例中，連接單元270可為公/母頭連接器，例如：USB插頭或RS232插頭。而連接單元450則可為對應於連接單元270的母/公頭連接器，例如：USB插槽或RS232插槽。於此，軌跡記錄裝置200和資訊處理裝置400的電性連結則係透過連接單元270插設於連接單元450中而實現。

在一實施例中，資訊處理裝置400可為各種形式之電腦，例如：個人電腦、筆記型電腦或平板電腦。

綜上所述，根據本發明之利用衛星訊號之軌跡記錄方法及其裝置係在取得各追蹤時點衛星對接收器的訊號傳遞時間或距離後不進行坐標位置的計算而先行儲存，因此無需取得星曆資料，亦無須定時啟動更新星曆資料，以致於可節省應用本發明之可攜式電子裝置在諸如星曆資料的取得與更新以及坐標位置計算與輸出等運算作業上所造成的功耗，進而延長電池使用期限並減少儲存空間的需求。

雖然，本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧軌跡記錄裝置

210‧‧‧天線

230‧‧‧接收器

240‧‧‧處理模組

250‧‧‧第一儲存裝置

270‧‧‧連接單元

300‧‧‧衛星

400‧‧‧資訊處理裝置

410‧‧‧處理模組

430‧‧‧第二儲存裝置

450‧‧‧連接單元

470‧‧‧通訊模組

500‧‧‧伺服器

第1圖係為根據本發明一實施例之利用衛星訊號之軌跡記錄方法。

第2圖係為根據本發明一實施例之利用衛星訊號之軌跡記錄裝置。

第3圖係為根據本發明另一實施例之利用衛星訊號之軌跡記錄方法。

第4圖係為在第2圖中之利用衛星訊號之軌跡記錄裝置與外部裝置連結一實施例之示意圖。

第5圖係為根據本發明又一實施例之利用衛星訊號之軌跡記錄方法。

第6圖係為外部裝置取得星曆資料的一實施例之示意圖。

Claims (9)

1. 一種利用衛星訊號之軌跡記錄方法，包括：搜尋複數個衛星並追蹤該些衛星；利用一接收器接收來自該些衛星的衛星訊號；在每一追蹤時點利用該些衛星訊號取得該些衛星到該接收器的訊號傳遞時間或距離；利用一第一儲存裝置儲存各該追蹤時點所得到的該些訊號傳遞時間或該些距離以及各自對應的衛星號碼；以及經由一連接單元將各該追蹤時點所得到的該些訊號傳遞時間或該些距離以及各自對應的衛星號碼，從該第一儲存裝置輸出至外部。
2. 如請求項1所述之利用衛星訊號之軌跡記錄方法，更包括：將各該追蹤時點所得到的該些訊號傳遞時間或該些距離以及各自對應的衛星號碼，從該第一儲存裝置中傳輸至外部的一資訊處理裝置；以及由該資訊處理裝置基於該資訊處理裝置所儲存的星曆資料與接收到的該些衛星的衛星號碼及各自對應之該些訊號傳遞時間或該些距離計算出各該追蹤時點的坐標位置。
3. 如請求項2所述之利用衛星訊號之軌跡記錄方法，其中該接收器和該儲存裝置係設置在一軌跡記錄裝置中，且該利用衛星訊號之軌跡記錄方法更包括：在該傳輸步驟之前，以有線或無線的方式連接該軌跡記錄裝置與該資訊處理裝置。
4. 如請求項2所述之利用衛星訊號之軌跡記錄方法，更包括：於 一地圖上顯示各該追蹤時點的該坐標位置。
5. 如請求項2所述之利用衛星訊號之軌跡記錄方法，更包括：於一地圖上顯示該些追蹤時點的該些座標位置，並形成一移動軌跡。
6. 一種利用衛星訊號之軌跡記錄裝置，包括：一天線；一接收器，電性連接該天線，以透過該天線接收來自複數個衛星的衛星訊號；一處理模組，電性連接於該接收器，以在每一追蹤時點利用該些衛星訊號計算出取得該些衛星到該接收器的訊號傳遞時間或距離；一第一儲存裝置，電性連接該處理模組接收器，以儲存各該追蹤時點所得到的該些訊號傳遞時間或該些距離以及各自對應的衛星號碼；以及一連接單元，電性連接該處理模組，以將各該追蹤時點所得到的該些訊號傳遞時間或該些距離以及各自對應的衛星號碼從該第一儲存裝置輸出至外部。
7. 如請求項6所述之利用衛星訊號之軌跡記錄裝置，其中該連接單元係為一實體傳輸線的插槽。
8. 如請求項6所述之利用衛星訊號之軌跡記錄裝置，其中該連接單元係為一無線傳輸模組。
9. 如請求項6所述之利用衛星訊號之軌跡記錄裝置，其中該連接單元係為一公頭連接器或一母頭連接器。