TWI439671B - 圖資建立系統、建立方法及記錄媒體 - Google Patents

Description

圖資建立系統、建立方法及記錄媒體

本發明係有關於一種圖資建立系統，特別是有關於利用周邊障礙物偵測技術與裝置位移偵測技術，以協助建立地圖資料的圖資建立系統、方法及記錄媒體。

先前技術中，在一空間區域中導航作法如下：其一，於空間區域配置RFID感應系統，其感應使用者身上的被感應單元，以判定使用者於空間區域的位置。

其二，將GPS導航系統配合電信基地台，並於使用者的手機上配置慣性感應系統(Inertial Navigation System,INS)。當使用者進入一空間區域時，藉由慣性感應單元感應手機的相對位移資訊(包括位移速度與方位)以傳輸至電信基地台，GPS導航系統提供自身與手機連接中斷的定位點至電信基地台，供其計算出一絕對位置資訊，電信基地台再利用絕對位置資訊與相對位移資訊取得手機的定位資訊，並傳輸定位資訊至手機，以供使用者參考。然定位資訊多為座標資料。

本發明揭露一種圖資建立系統，系統包括至少二個距離感測單元、一慣性感應單元與一參數處理單元，其皆配置於一移動式電子設備。距離感測單元用以感應移動式電子設備至至少一障礙物之距離，以產生至少二距離參數；慣性感應單元用以偵測移動式電子設備之位移，以產生至少一位移參數；參數處理單元利用上述的距離參數與位移參數計算出一區域圖資，並由顯示單元顯示此區域圖資。

本發明揭露一種圖資建立方法，應用於一移動式電子設備，方法包括：感應移動式電子設備至至少一障礙物之距離，以產生至少二距離參數；偵測移動式電子設備之位移，以產生至少一位移參數；以及利用距離參數與位移參數計算出一區域圖資，並顯示此區域圖資。

本發明揭露一種內儲程式之記錄媒體，其供一移動式電子設備讀取記錄媒體內儲的程式以執行上述圖資建立方法，流程如前說明，感應移動式電子設備至至少一障礙物之距離，以產生至少二個距離參數；偵測移動式電子設備之位移，以產生至少一位移參數；以及利用距離參數與位移參數計算出一區域圖資，並顯示此區域圖資。

本發明之特點在於使用者在初次進入一未知的空間區域時，利用圖資建立系統建立空間區域的地圖資料。所建立的地圖資料供移動式電子設備隨時進行空間區域定位與導航作業，及與其它設備進行地圖資料交換。

茲配合圖式將本發明較佳實施例詳細說明如下。

首先請參照圖1A繪示本發明圖資建立系統實施例之第一種系統方塊示意圖、圖1B繪示本發明圖資建立系統實施例之第一種系統結構示意圖、圖1C繪示本發明圖資建立系統實施例之第二種系統方塊示意圖、圖1D繪示本發明圖資建立系統實施例之第二種系統結構示意圖，與圖2繪示之本發明圖資建立系統實施例之距離參數修正示意圖。

第一種系統實施例以移動式電子設備10a進行說明，圖資建立系統包括至少二個距離感測單元11、一慣性感應單元12、一參數處理單元13與一顯示單元14。

在此說明，「圖資」指地圖資料，為根據空間區域的環境條件，繪示出對應空間區域的概念地圖(不論平面式或立體式)。概念地圖用以呈現出空間區域的物件或障礙物分佈情形、空間大小與形狀、區域內的路徑分佈、空間區域內的物件或障礙物代表意義…等一個或多個環境條件。地圖資料的類型如區域設計圖(不論室內或室外)、導航圖、路徑規劃圖，但不以此為限，只要能呈現出對應空間區域的概念地圖皆適用。

如圖1A、圖1B與圖2，距離感測單元11配置於移動式電子設備10a上，每一個距離感測單元11用以感應移動式電子設備10a至其周邊一個以上的障礙物31的距離，以產生一個以上的距離參數21，兩個距離感測單元11即產生兩個以上的距離參數21。本實施例中，距離感測單元11為紅外線距離感測單元或超音波距離感測單元，以圖2所示，移動式電子設備10a的兩側邊各配置一個距離感測單元11，但配置數量與單元種類不以此為限。

慣性感應單元12配置於移動式電子設備10a，用以偵測移動式電子設備10a之位移，以產生至少一位移參數22(包括移動式電子設備10a的位移速度、位移方位…等位移資訊)。慣性感應單元12包括一多維度加速度計121與一多維度陀螺儀122，多維度加速度計121為二維度加速度計或三維度加速度計，多維度陀螺儀122為二維度陀螺儀或三維度陀螺儀。本實施例以三維度陀螺儀與三維度陀螺儀進行說明。

如1A、圖1B與圖2，慣性感應單元12中的多維度加速度計121用以偵測移動式電子設備10a的位移速度，並配合多維度陀螺儀122以偵測出移動式電子設備10a的位移方位，以多維度陀螺儀122會感應移動式電子設備10a的傾斜角度23(或稱移動式電子設備10a之姿態角度)。

參數處理單元13配置於移動式電子設備10a，並電性耦接各距離感測單元11與慣性感應單元12。參數處理單元13係取得距離感測單元11與慣性感應單元12提供的距離參數21與位移參數22，以計算出一區域圖資25。顯示單元14則顯示參數處理單元13計算出的區域圖資25。其中，慣性感應單元12提供移動式電子設備10a的傾斜角度23給參數處理單元13，以供參數處理單元13利用移動式電子設備10a的傾斜角度23修正距離參數21。

如圖2，距離感測單元11偵測移動式電子設備10a與障礙物31的距離為d，慣性感應單元12偵測到移動式電子設備10a的傾斜角度23為θ ，參數處理單元13即計算出實際的距離參數21為 D=dcos θ ，然修正模式不以此為限。

移動式電子設備10a包括一訊號接收單元15，其用以接收一衛星定位訊號。移動式電子設備10a進入一空間區域，與移動式電子設備10a受空間區域的環境條件(如處於室內空間，或受鄰近基地台發送信號的干擾)影響，參數處理單元13判定衛星定位訊號的訊號強度低於一臨界值時，記錄移動式電子設備10a所在位置以形成一起始座標24，並傳輸至慣性感應單元12，供慣性感應單元12利用起始座標24為起點，結合偵測移動式電子設備10a的位移資料，以產生前述的位移參數22。

然參數處理單元13更利用位移參數22與起始座標24計算出移動式電子設備10a對應於區域圖資25之一定位點，並由顯示單元14顯示此定位點於區域圖資25上。

請同時參照圖1C與圖1D，第一種系統實施例以移動式電子設備10b與伺服設備50之組合進行說明。與第一種系統架構不同處在於，參數處理單元13配置於伺服設備50，移動式電子設備10b與伺服設備50分別透過一第一通訊模組41與一第二通訊模組42進行相互之間的網路鏈結(為有線實體網路線連結、無線方式連結與電信連結，但不以此為限，相關通訊方式亦可)，使得參數處理單元13與距離感測單元11、慣性感應單元12及顯示單元14之間，透過微控制單元17、第一通訊模組41與第二通訊模組42進行通訊作業。

距離感測單元11提供的距離參數21與慣性感應單元12提供的位移參數22會由微控制單元17所取得，以經由第一通訊模組41與第二通訊模組42傳輸至參數處理單元13，供其計算出區域圖資25以回傳至微控制單元17。微控制單元利用顯示單元14顯示所取得的區域圖資25。

同理，移動式電子設備10b包括用以接收衛星定位訊號的訊號接收單元15，微控制單元17判定衛星定位訊號的訊號強度低於一臨界值時，告知參數處理單元13。參數處理單元13係記錄移動式電子設備10b所在位置以形成一起始座標24，並傳輸至慣性感應單元12，供慣性感應單元12利用起始座標24為起點，結合偵測移動式電子設備10a的位移資料，以產生前述的位移參數22。

此外，參數處理單元13更利用位移參數22與起始座標24計算出移動式電子設備10b對應於區域圖資25之一定位點，並將此定位點的資料結合區域圖資25一併回傳至微控制單元17，供其利用顯示單元14顯示此定位點於區域圖資25上。

請同時參照圖3A至圖3D之本發明實施例之圖資建立示意圖。此圖資建立的模式適用於第一種系統架構與第二種系統架構，本實施例以第一種系統架構進行說明，說明期間請同時參照圖1A與圖1B。

如圖3A，使用者攜帶移動式電子設備10a進入一未知的空間區域A，如圖3B，顯示單元14未顯示任何區域地圖。

如圖3C與圖3D，使用者在空間區域A的一起點開始移動，距離感測單元11感應周邊障礙物31與移動式電子設備10a之間的距離，以產生上述的距離參數21，慣性感應單元12偵測移動式電子設備10a之位移而產生至少一位移參數22以及移動式電子設備10a的傾斜角度23。參數處理單元13結合位移參數22、起始座標24、傾斜角度23與距離參數21，建立移動式電子設備10a周邊環境的區域圖資25，並由顯示單元14顯示已建立的區域圖資25。參數處理單元13亦利用位移參數22與起始座標24以取得移動式電子設備10a對應於區域圖資25之一定位點26，於顯示區域圖資25時，亦顯示此定位點26。

本實施例亦適用於第二種系統架構(如圖1C與圖1D)，不同處在於，第二種系統架構應用於圖3A至圖3D繪示之實施例時，參數處理單元13與距離感測單元11、慣性感應單元12及顯示單元14之間，透過微控制單元17、第一通訊模組41與第二通訊模組42進行通訊作業。距離參數21、位移參數22、區域圖資25、起始座標24、定位點26等資料亦是透過第一通訊模組41與第二通訊模組42而被傳輸於移動式電子設備10b與伺服設備50之間。

本實施例所述之移動式電子設備(10a、10b)為手機、個人數位助理或導航機，但不以此為限，相關類型與應用技術的移動式電子設備或手持裝置亦適用。

請參照圖4繪示之本發明實施例之地點標記資料示意圖。本實施例適用於第一種系統架構與第二種系統架構。先以第一種系統架構作說明，請同時參照圖1A與圖1B，移動式電子設備10a包括一輸入單元16，供使用者輸入一地點標記資料27於區域圖資25。地點標記資料27包括圖形、文字與座標等一種以上的資料。

本實施例亦適用於第二種系統架構，如圖1C與圖1D，移動式電子設備10b包括一輸入單元16，供使用者輸入一地點標記資料27。地點標記資料27會被微控制單元17傳輸至參數處理單元13，供其將地點標記資料27結合於區域圖資25。地點標記資料27包括圖形、文字與座標等一種以上的資料。

請參照圖5繪示之本發明實施例之導航示意圖，本實施例適用於第一種系統架構。先以第一種系統架構作說明，請同時參照圖1A與圖1B，移動式電子設備10a包括一輸入單元16，供使用者輸入一目的資料28，參數處理單元13利用目的資料28與定位點26計算出一導航路徑29。目的資料28包括圖形、文字與座標等一種以上的資料。

本實施例亦適用於第二種系統架構，如圖1C與圖1D，移動式電子設備10b包括一輸入單元16，供使用者輸入一目的資料28。目的資料28會被微控制單元17傳輸至參數處理單元13，供其利用目的資料28與定位點26計算出一導航路徑29。目的資料28包括圖形、文字與座標等一種以上的資料。

請參照圖6A繪示之本發明之圖資建立方法流程示意圖及圖6B至圖6C繪示之本發明之圖資建立方法細部流程示意圖，請同時參照圖1A至圖5以利了解。本實施例之圖資建立方法適用於第一種系統架構與第二種系統架構上。本實施例以第一種系統架構進行說明，即距離感測單元11、慣性感應單元12、參數處理單元13與顯示單元14皆配置於移動式電子設備10a上，方法包括：感應移動式電子設備10a至至少一障礙物31之距離，以產生至少二距離參數21(步驟S110)。距離感測單元11感應移動式電子設備10a至其周邊障礙物31的距離，並產生兩個以上的距離參數21。距離感測單元11為紅外線距離感測單元或超音波距離感測單元，且配置在移動式電子設備10a的兩側邊，但配置數量與單元種類不以此為限。

偵測移動式電子設備10a之位移，以產生至少一位移參數22(步驟S120)。慣性感應單元12偵測移動式電子設備10a之位移，以產生至少一位移參數22(包括移動式電子設備10a的位移速度、位移方位…等位移資訊)。慣性感應單元12包括一多維度加速度計121與一多維度陀螺儀122，多維度加速度計121可為二維度加速度計或三維度加速度計，多維度陀螺儀122可為二維度陀螺儀或三維度陀螺儀。

利用各距離參數21與各位移參數22計算出一區域圖資25(步驟S130)。參數處理單元13取得距離感測單元11與慣性感應單元12提供的距離參數21與位移參數22，以計算出一區域圖資25。如圖6B，步驟S130包括下列細部流程：感應移動式電子設備10a之傾斜角度23(步驟S131)。多維度加速度計偵測移動式電子設備10a的位移速度，並配合多維度陀螺儀以偵測出移動式電子設備10a的位移方位，且多維度陀螺儀會感應移動式電子設備10a的傾斜角度23(或稱移動式電子設備10a之姿態角度)。參數處理單元13利用移動式電子設備10a的傾斜角度23修正距離參數21即修正距離參數21(步驟S132)。以及，使用者利用移動式電子設備10a之一輸入單元16以輸入一地點標記資料27於區域圖資25(步驟S133)。地點標記資料27包括圖形、文字與座標等一種以上的資料。

如圖6C、圖3C與圖3D，圖資建立方法更包括下列步驟：利用位移參數22取得移動式電子設備10a對應於區域圖資25之一定位點26(步驟S141)。參數處理單元13亦利用位移參數22與起始座標24以取得移動式電子設備10a對應於區域圖資25之一定位點26，並導入定位點26於區域圖資25(步驟S142)。

請同時參照圖5及圖6D繪示之本發明之圖資建立方法之導航資料輸入示意圖，在導入定位點26後更包括下列步驟：取得一目的資料28(步驟S143)。使用者利用移動式電子設備10a的輸入單元16輸入一目的資料28，目的資料28包括圖形、文字與座標等一種以上的資料。參數處理單元13利用目的資料28與定位點26計算出一導航路徑29(步驟S144)，此導航路徑29由顯示單元14所顯示。

上述圖6A至圖6D所述之方法亦適用於第二種系統架構，即移動式電子設備10b與伺服設備50之組合。

如圖6A、圖6B與圖6C，參數處理單元13配置於伺服設備50，移動式電子設備10b與伺服設備50分別透過一第一通訊模組41與一第二通訊模組42進行相互之間的網路鏈結(為有線實體網路線連結、無線方式連結與電信連結，但不以此為限，相關通訊方式亦可)，使得參數處理單元13與距離感測單元11、慣性感應單元12及顯示單元14之間，透過微控制單元17、第一通訊模組41與第二通訊模組42進行通訊作業。距離參數21、位移參數22、區域圖資25、起始座標24、定位點26等資料亦是透過第一通訊模組41與第二通訊模組42而被傳輸於移動式電子設備10b與伺服設備50之間。

又如圖6D，移動式電子設備10b包括一輸入單元16，供使用者輸入一目的資料28。目的資料28會被微控制單元17傳輸至參數處理單元13，供其利用目的資料28與定位點26計算出一導航路徑29。目的資料28包括圖形、文字與座標等一種以上的資料。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

10a、10b．．．移動式電子設備

11．．．距離感測單元

12．．．慣性感應單元

121．．．多維度加速度計

122．．．多維度陀螺儀

13．．．參數處理單元

14．．．顯示單元

15．．．訊號接收單元

16．．．輸入單元

17．．．微控制單元

21．．．距離參數

22．．．位移參數

23．．．傾斜角度

24．．．起始座標

25．．．區域圖資

26．．．定位點

27．．．地點標記資料

28．．．目的資料

29．．．導航路徑

31．．．障礙物

41．．．第一通訊模組

42．．．第二通訊模組

50．．．伺服設備

A．．．空間區域

圖1A繪示本發明圖資建立系統實施例之第一種系統方塊示意圖；

圖1B繪示本發明圖資建立系統實施例之第一種系統結構示意圖；

圖1C繪示本發明圖資建立系統實施例之第二種系統方塊示意圖；

圖1D繪示本發明圖資建立系統實施例之第二種系統結構示意圖；

圖2繪示本發明實施例之距離參數修正示意圖；

圖3A至圖3D繪示本發明實施例之圖資建立示意圖；

圖4繪示本發明實施例之地點標記資料示意圖；

圖5繪示本發明實施例之導航示意圖；

圖6A繪示本發明之圖資建立方法流程圖；

圖6B至圖6C繪示本發明之圖資建立方法細部流程圖；

圖6D繪示本發明之圖資建立方法之導航方法流程圖。

10a．．．移動式電子設備

11．．．距離感測單元

14．．．顯示單元

16．．．輸入單元

25．．．區域圖資

26．．．定位點

Claims (24)

1. 一種圖資建立系統，該系統包括：至少二距離感測單元，配置於一移動式電子設備，用以感應該移動式電子設備至至少一障礙物之距離，以產生至少二距離參數；一慣性感應單元，配置於該移動式電子設備，用以偵測該移動式電子設備之位移，以產生至少一位移參數，且該慣性感應單元感應該移動式電子設備之傾斜角度；一參數處理單元，係連接該等距離感測單元與該慣性感應單元，該參數處理單元利用該至少二距離參數與該至少一位移參數計算出一區域圖資，其中該參數處理單元利用該傾斜角度修正該至少二距離參數；以及一顯示單元，配置於該移動式電子設備，用以顯示該區域圖資。
2. 如申請專利範圍第1項所述之圖資建立系統，其中該參數處理單元利用該位移參數取得該移動式電子設備對應於該區域圖資之一定位點，並顯示於該顯示模組。
3. 如申請專利範圍第2項所述之圖資建立系統，其更包括一輸入單元配置於該移動式電子設備，用以輸入一目的資料，該參數處理單元利用該目的資料與該定位點計算出一導航路徑。
4. 如申請專利範圍第3項所述之圖資建立系統，其中該目的資料為選自於圖形、文字與座標所組成之群組。
5. 如申請專利範圍第1項所述之圖資建立系統，其中更包括一訊號接收單元配置於該移動式電子設備，用以接收一衛星定位訊號，該參數處理單元判定該衛星定位訊號之訊號強度低於一臨界值時，記錄該移動式電子設備之位置以形成一起始座標至該慣性感應單元，該慣性感應單元根據該起始座標偵測該移動式電子設備之位移，以產生該至少一位移參數。
6. 如申請專利範圍第1項所述之圖資建立系統，其中更包括一輸入單元配置於該移動式電子設備，用以輸入一地點標記資料於該區域圖資。
7. 如申請專利範圍第6項所述之圖資建立系統，其中該地點標記資料為選自於圖形、文字與座標所組成之群組。
8. 如申請專利範圍第1項所述之圖資建立系統，其中該等距離感測單元為紅外線距離感測單元或超音波距離感測單元。
9. 如申請專利範圍第1項所述之圖資建立系統，其中該慣性感應單元包括一多維度加速度計與一多維度陀螺儀。
10. 如申請專利範圍第1項所述之圖資建立系統，其中該移動式電子設備為手機、個人數位助理或導航機。
11. 如申請專利範圍第1項所述之圖資建立系統，其中該參數處理單元配置於該移動式電子設備，以電性耦接該至少二距離感測單元、該慣性感應單元與該顯示單元。
12. 如申請專利範圍第1項所述之圖資建立系統，其中該參數處理單元配置於一伺服設備，該伺服設備網路與該移 動式電子設備相互網路鏈結，使該參數處理單元通信連接該至少二距離感測單元、該慣性感應單元與該顯示單元。
13. 一種圖資建立方法，該方法包括：感應一移動式電子設備至至少一障礙物之距離，以產生至少二距離參數；感應該移動式電子設備之傾斜角度；依據該傾斜角度修正該至少二距離參數；偵測該移動式電子設備之位移，以產生至少一位移參數；以及利用該至少二距離參數與該至少一位移參數計算出一區域圖資。
14. 如申請專利範圍第13項所述之圖資建立方法，其中更包括：利用該位移參數取得該移動式電子設備對應於該區域圖資之一定位點；以及導入該定位點於該區域圖資。
15. 如申請專利範圍第14項所述之圖資建立方法，其中更包括：取得一目的資料；以及利用該目的資料與該定位點計算出一導航路徑。
16. 如申請專利範圍第15項所述之圖資建立方法，其中該目的資料為選自於圖形、文字與座標所組成之群組。
17. 如申請專利範圍第13項所述之圖資建立方法，其中更 包括一輸入一地點標記資料於該區域圖資步驟。
18. 如申請專利範圍第17項所述之圖資建立方法，其中該地點標記資料為選自於圖形、文字與座標所組成之群組。
19. 一種內儲程式之記錄媒體，用以供一移動式電子設備讀取該記錄媒體之該程式時執行一圖資建立方法，該方法包括：利用至少二距離感測單元感應該移動式電子設備至至少一障礙物之距離，以產生至少二距離參數；感應該移動式電子設備之傾斜角度；依據該傾斜角度修正該至少二距離參數；利用一慣性感應單元偵測該移動式電子設備之位移，以產生至少一位移參數；利用一參數處理單元根據該至少二距離參數與該至少一位移參數計算出一區域圖資；以及利用一顯示單元顯示該區域圖資。
20. 如申請專利範圍第19項所述之記錄媒體，其中該方法更包括：利用該位移參數取得該移動式電子設備對應於該區域圖資之一定位點；以及導入該定位點於該區域圖資。
21. 如申請專利範圍第20項所述之記錄媒體，其中該方法更包括：取得一目的資料；以及 利用該目的資料與該定位點計算出一導航路徑。
22. 如申請專利範圍第21項所述之記錄媒體，其中該目的資料為選自於圖形、文字與座標所組成之群組。
23. 如申請專利範圍第19項所述之記錄媒體，其中該方法更包括一輸入一地點標記資料於該區域圖資步驟。
24. 如申請專利範圍第23項所述之記錄媒體，其中該方法該地點標記資料為選自於圖形、文字與座標所組成之群組。