TWI486886B - 定位系統和定位方法 - Google Patents

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Yen Liang Wu
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Description

定位系統和定位方法
本發明係關於一種定位系統，特別係關於應用射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術之定位系統。
目前射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)系統應用在物品定位上所採用之方法包括：(1)空間路徑標示法；(2)三角定位法；以及(3)區域定位法等等。前述方法皆須在前置作業中把相關位置建立好，再使用一演算法計算射頻識別標籤之回傳信號強度。據此結果交叉分析，以推估一待測物件之位置資訊。然而，前述方法之缺點是誤差值高，且待測物件之定位精確度不足。這是傳統使用射頻識別系統進行物件盤點時所遭遇之瓶頸。若想知道更多關於所盤點物件之相對位置，則所花費成本將會遠高於建置此射頻識別系統之成本。
有鑑於此，本發明提供一種定位系統，包括：一儲物裝置，包括複數儲物空位；複數射頻識別標籤，分別設置於該等儲物空位內；一天線，設置於該儲物裝置；以及一射頻識別讀取器，耦接至該天線，並透過該天線偵測該等射頻識別標籤，其中該射頻識別讀取器儲存有該等射頻識別標籤和該等 儲物空位之間之一對應關係；其中，當一第一物件放入一第一儲物空位中時，該射頻識別讀取器察覺出該第一儲物空位內之一第一射頻識別標籤已無法被偵測，而該射頻識別讀取器更根據該對應關係判斷該第一儲物空位已被佔用。
另外，本發明提供一種定位方法，包括下列步驟：提供包括複數儲物空位之一儲物裝置，其中複數射頻識別標籤係分別設置於該等儲物空位內；藉由一射頻識別讀取器和至少一天線，偵測該等射頻識別標籤；藉由該射頻識別讀取器和該天線，察覺出一第一儲物空位內之一第一射頻識別標籤已無法被偵測；以及根據該射頻識別讀取器之一偵測結果以及該等射頻識別標籤和該等儲物空位之間之一對應關係，判斷該第一儲物空位已被佔用。
100、200、300、400、500、600、700‧‧‧定位系統
110‧‧‧儲物裝置
120-1、120-2、120-3、120-4‧‧‧儲物空位
130-1、130-2、130-3、130-4‧‧‧射頻識別標籤
140、640-1、640-2、740-1、740-2、740-3、740-4‧‧‧天線
150‧‧‧射頻識別讀取器
161、162‧‧‧物件
220-1、220-2、220-3、220-4‧‧‧遮蔽元件
371‧‧‧導體材料或電磁波吸收材料
581、582‧‧‧物件射頻識別標籤
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統之示意圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統之示意圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統之示意圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統之示意圖；第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統之示意圖； 第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統之示意圖；第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統之示意圖；第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位方法之流程圖。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統100之示意圖。如第1圖所示，定位系統100包括：一儲物裝置110、複數個射頻識別標籤(RFID Tag)130-1、130-2、130-3、130-4、至少一天線140，以及一射頻識別讀取器(RFID Reader)150。儲物裝置110包括複數個儲物空位120-1、120-2、120-3、120-4。第1圖之儲物裝置式樣僅為一舉例，例如可以是儲藏櫃或貨架等裝置，儲物裝置110之種類、形狀、尺寸、材料，以及色彩均非為本發明之限制條件。該等射頻識別標籤130-1、130-2、130-3、130-4係分別設置於該等儲物空位120-1、120-2、120-3、120-4內。必須了解的是，雖然第1圖中僅顯示四個射頻識別標籤設置於四個儲物空位中，但本發明之定位系統可包括更少或更多個儲物空位和射頻識別標籤。大致來說，該等射頻識別標籤130-1、130-2、130-3、130-4係用於標示該等儲物空位120-1、120-2、120-3、120-4，使得射頻識別讀取 器150或其耦接之一處理器(未顯示)可根據該等射頻識別標籤130-1、130-2、130-3、130-4來辨認出該等儲物空位120-1、120-2、120-3、120-4。在較佳實施例中，儲物裝置110可以用金屬製成，而該等射頻識別標籤130-1、130-2、130-3、130-4可以是抗金屬射頻識別標籤(Anti-Metal RFID Tag)。
天線140係設置於儲物裝置110，天線140的輻射區域可涵蓋儲物裝置110。天線140之種類並非為本發明之限制條件。例如，天線140可為一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一迴圈天線(Loop Antenna)、一補釘天線(Patch Antenna)、一平面倒F形天線(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，或是一晶片天線(Chip Antenna)…等等。在一些實施例中，天線140係涵蓋一超高頻(Ultra High Frequency，UHF)頻帶，其約介於860MHz至960MHz之間。在其他實施例中，可依系統所需及天線的輻射區域調整，定位系統100更可包括二個、三個、四個，或是更多個天線140。射頻識別讀取器150係耦接至天線140，並透過天線140來偵測該等射頻識別標籤130-1、130-2、130-3、130-4。在一些實施例中，射頻識別讀取器150或其耦接之一儲存裝置(未顯示)可預先儲存有該等射頻識別標籤130-1、130-2、130-3、130-4和該等儲物空位120-1、120-2、120-3、120-4之間之一對應關係。例如，該對應關係可以是關於射頻識別標籤130-1係設置於儲物空位120-1內、射頻識別標籤130-2係設置於儲物空位120-2內，以及射頻識別標籤130-3係設置於儲物空位120-3內…等等之資訊內容。
在較佳實施例中，定位系統100可以下列方式對任 一物件進行定位。舉例來說，當一物件161放入儲物裝置110之一儲物空位120-3中時，射頻識別讀取器150即察覺出儲物空位120-3內之一射頻識別標籤130-3已無法被偵測。這是因為射頻識別標籤130-3可能已被物件161所遮蔽。在一些實施例中，物件161可為一導體(例如：具有一金屬外殼之一伺服器)，而當物件161放入一儲物空位120-3時，可藉由物件161覆蓋住一射頻識別標籤130-3，使得射頻識別標籤130-3無法被偵測。此時，射頻識別讀取器150或其耦接之一處理器(未顯示)將根據此偵測結果以及該等射頻識別標籤和該等儲物空位之間之該對應關係，判斷儲物空位120-3已被佔用。在其他實施例中，物件161亦可放入儲物裝置110之其他任一儲物空位中，而定位系統100將以相似方式執行定位程序。在一些實施例中，定位系統100更包括一輸出裝置(未顯示)，例如：一液晶顯示器、一電腦顯示器、一手機螢幕，或是一印表機。該輸出裝置可用於輸出及顯示射頻識別讀取器150或該處理器之一判斷結果。管理定位系統100之一操作人員即可讀取該判斷結果，並據此管理儲物裝置110中之該等儲物空位120-1、120-2、120-3、120-4。在一些實施例中，定位系統100更包括相關之一管理裝置(未顯示)，用於取得該判斷結果及執行一管理程序。
在本發明中，定位系統係先設置複數個射頻識別標籤於一儲物裝置之複數個儲物空位中，再根據被遮蔽之一射頻識別標籤(或是無法讀取到之一射頻識別標籤)來判斷一待測物件係位於哪一個儲物空位中。此判斷結果可作為一操作人員或其他相關設備用於管理該儲物裝置之該等儲物空位之依 據，因而降低該儲物裝置於管理上之人工成本。由於該定位系統係藉由比較被遮蔽之該射頻識別標籤與該等儲物空位來達成該待測物件之定位，其定位精確度將可達到十公分以內。另外，本發明之定位系統僅需簡單之電路結構即可實施。相較於先前技術，本發明具有低成本、低複雜度，以及低誤差率之優點，適合應用於各種物流管理系統以及物品盤點系統。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統200之示意圖。第2圖和第1圖相似。在本實施例中，物件161為一非導體。為避免非導體物件161對於射頻識別標籤130-1、130-2、130-3、130-4之遮蔽效果不佳，儲物裝置110更包括複數個遮蔽元件220-1、220-2、220-3、220-4。該等遮蔽元件220-1、220-2、220-3、220-4之種類、形狀，以及尺寸均非為本發明之限制條件。在一些實施例中，該等遮蔽元件220-1、220-2、220-3、220-4可用金屬製成。在一些實施例中，該等遮蔽元件220-1、220-2、220-3、220-4為複數個活動式金屬遮蓋，用以選擇性地遮蔽住該等射頻識別標籤130-1、130-2、130-3、130-4。舉例來說，當一物件161放入一儲物空位120-3時，藉由遮蔽元件220-3來遮蔽住一射頻識別標籤130-3，使得射頻識別讀取器150能察覺出射頻識別標籤130-3已無法被偵測，以準確地定位物件161。第2圖之定位系統200之其餘特徵均與第1圖之定位系統100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統300之示意圖。第3圖和第1圖相似。在本實施例中，物件161為一非導體。為避免非導體物件161對於射頻識別標籤130-1、 130-2、130-3、130-4之遮蔽效果不佳，一導體材料或電磁波吸收材料371係覆蓋於物件161之一表面(例如：下表面)。在一些實施例中，導體材料或電磁波吸收材料371可以是一金屬片、一鋁箔紙、一導磁性材料，或是一碳纖維材料。舉例來說，當物件161放入儲物空位120-3時，藉由導體材料或電磁波吸收材料371覆蓋住射頻識別標籤130-3，使得射頻識別讀取器150能判斷儲物空位120-3已被佔用，以準確地定位物件161。第3圖之定位系統300之其餘特徵均與第1圖之定位系統100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統400之示意圖。第4圖和第1圖相似。在本實施例中，定位系統400更可同時定位複數個物件。舉例來說，除了原有物件161以外，當另一物件162放入另一儲物空位120-1中時，射頻識別讀取器150即察覺出儲物空位120-1內之一射頻識別標籤130-1亦已經無法被偵測。此時，射頻識別讀取器150或其耦接之一處理器(未顯示)將根據此偵測結果以及該等射頻識別標籤和該等儲物空位之間之該對應關係，判斷儲物空位120-1已被佔用。在其他實施例中，定位系統400更可根據相似操作方式來定位出儲物裝置110中之三個、四個、五個，或更多物件所佔用之儲物空位。第4圖之定位系統400之其餘特徵均與第1圖之定位系統100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統500之示意圖。第5圖和第1圖相似。在本實施例中，一物件射頻識別標籤581係貼附於一物件161上，而另一物件射頻識別 標籤係582係貼附於另一物件162上。射頻識別讀取器150可透過天線140偵測物件射頻識別標籤581以辨認物件161，並可透過天線140偵測物件射頻識別標籤582以辨認物件162。在本實施例中，具有不同物件射頻識別標籤之一或複數個物件可分別放入儲物裝置110中，而射頻識別讀取器150或其耦接之一處理器(未顯示)可根據該等物件射頻識別標籤以及複數個儲物空位中無法被偵測之一或複數個射頻識別標籤來判斷該等物件之位置。舉例來說，當一物件161放入一儲物空位120-3中時，射頻識別讀取器150即察覺出儲物空位120-3內之一射頻識別標籤130-3已無法被偵測，並察覺有額外之一物件射頻識別標籤581進入其偵測範圍。此時，射頻識別讀取器150或其耦接之該處理器將根據此偵測結果以及該等射頻識別標籤和該等儲物空位之間之一對應關係，判斷儲物空位120-3已被具有物件射頻識別標籤581之物件161所佔用。基於上述運作方式，定位系統500可以逐一偵測出放入該等儲物空位中之所有該等物件。第5圖之定位系統500之其餘特徵均與第1圖之定位系統100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統600之示意圖。第6圖和第1圖相似。在本實施例中，定位系統600包括至少二條柱狀天線640-1、640-2，其皆耦接至射頻識別讀取器150。該等天線640-1、640-2可分別設置於儲物裝置110之不同側面。藉由透過該等天線640-1、640-2，射頻識別讀取器150更可無死角地偵測儲物裝置110中所有射頻識別標籤。第6圖之定位系統600之其餘特徵均與第1圖之定位系統100相 似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位系統700之示意圖。第7圖和第1圖相似。在本實施例中，定位系統700包括複數個補釘天線(Patch Antenna)740-1、740-2、740-3、740-4，其皆耦接至射頻識別讀取器150。該等補釘天線740-1、740-2、740-3、740-4可分別設置於複數個儲物空位120-1、120-2、120-3、120-4中。由於補釘天線之天線場型較窄，在定位系統700中，每一儲物空位皆設置有一天線，以增加偵測之準確度。在其他實施例中，根據該等儲物空位之數量，還可以設置更少或更多個補釘天線於儲物裝置100中。第7圖之定位系統700之其餘特徵均與第1圖之定位系統100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之定位方法之流程圖。首先開始，在步驟S810，提供包括複數儲物空位之一儲物裝置，其中複數射頻識別標籤係分別設置於該等儲物空位內。在步驟S820，藉由一射頻識別讀取器和至少一天線，偵測該等射頻識別標籤。在步驟S830，藉由該射頻識別讀取器和該天線，察覺出一第一儲物空位內之一第一射頻識別標籤已無法被偵測。最後，在步驟S840，根據該射頻識別讀取器之偵測結果以及該等射頻識別標籤和該等儲物空位之間之一對應關係，判斷該第一儲物空位已被佔用。步驟S840之判斷程序可藉由該射頻識別讀取器或其耦接之一處理器來執行。
在一些實施例中，一第一物件射頻識別標籤係貼附於一第一物件上，而該定位方法更包括：藉由該射頻識別讀 取器及該天線，偵測該第一物件射頻識別標籤，以辨認該第一物件。在一些實施例中，該定位方法更包括：藉由該射頻識別讀取器，察覺出該第二儲物空位內之一第二射頻識別標籤已無法被偵測；以及根據該射頻識別讀取器之該偵測結果以及該等射頻識別標籤和該等儲物空位之間之該對應關係，判斷該第二儲物空位已被佔用。在一些實施例中，一第二物件射頻識別標籤係貼附於一第二物件上，而該定位方法更包括：藉由該射頻識別讀取器及該天線，偵測該第二物件射頻識別標籤，以辨認該第二物件。值得注意的是，第1-7圖之所有實施例之細部特徵均可套用至第8圖所示之定位方法中。
本發明之方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態存在。程式碼可以包含於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可以透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。
100‧‧‧定位系統
110‧‧‧儲物裝置
120-1、120-2、120-3、120-4‧‧‧儲物空位
130-1、130-2、130-3、130-4‧‧‧射頻識別標籤
140‧‧‧天線
150‧‧‧射頻識別讀取器
161‧‧‧物件

Claims (19)

  1. 一種定位系統，包括：一儲物裝置，包括複數儲物空位；複數射頻識別標籤，分別設置於該等儲物空位內；一天線，設置於該儲物裝置；以及一射頻識別讀取器，耦接至該天線，並透過該天線偵測該等射頻識別標籤，其中該射頻識別讀取器儲存有該等射頻識別標籤和該等儲物空位之間之一對應關係；其中，當一第一物件放入一第一儲物空位中時，該射頻識別讀取器察覺出該第一儲物空位內之一第一射頻識別標籤已無法被偵測，而該射頻識別讀取器更根據該對應關係判斷該第一儲物空位已被佔用。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之定位系統，其中該儲物裝置係以金屬製成。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之定位系統，其中該等射頻識別標籤為複數抗金屬射頻識別標籤。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之定位系統，其中該第一物件為一導體，其中當該第一物件放入該第一儲物空位時，藉由該第一物件覆蓋該第一射頻識別標籤。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之定位系統，其中該第一物件為一非導體，而該儲物裝置更包括複數遮蔽元件，其中當該第一物件放入該第一儲物空位時，藉由一第一遮蔽元件遮蔽該第一射頻識別標籤。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之定位系統，其中該第一物件為 一非導體，具有一導體材料或一電磁波吸收材料覆蓋於該第一物件之一表面，其中當該第一物件放入該第一儲物空位時，藉由該導體材料或該電磁波吸收材料覆蓋該第一射頻識別標籤。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之定位系統，其中該天線係涵蓋一超高頻頻帶，介於860MHz至960MHz之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之定位系統，其中一第一物件射頻識別標籤係貼附於該第一物件上，而該射頻識別讀取器透過該天線偵測該第一物件射頻識別標籤，以辨認該第一物件。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之定位系統，其中當一第二物件放入一第二儲物空位中時，該射頻識別讀取器察覺出該第二儲物空位內之一第二射頻識別標籤已無法被偵測，而該射頻識別讀取器更根據該對應關係判斷該第二儲物空位已被佔用。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之定位系統，其中一第二物件射頻識別標籤係貼附於該第二物件上，而該射頻識別讀取器透過該天線偵測該第二物件射頻識別標籤，以辨認該第二物件。
  11. 一種定位方法，包括下列步驟：提供包括複數儲物空位之一儲物裝置，其中複數射頻識別標籤係分別設置於該等儲物空位內；藉由一射頻識別讀取器和至少一天線，偵測該等射頻識別標籤； 藉由該射頻識別讀取器和該天線，察覺出一第一儲物空位內之一第一射頻識別標籤已無法被偵測；以及根據該射頻識別讀取器之一偵測結果以及該等射頻識別標籤和該等儲物空位之間之一對應關係，判斷該第一儲物空位已被佔用。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之定位方法，其中該儲物裝置係以金屬製成。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之定位方法，其中該等射頻識別標籤為複數抗金屬射頻識別標籤。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之定位方法，其中一第一物件為一導體，而當該第一物件放入該第一儲物空位時，該第一物件係覆蓋該第一射頻識別標籤。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之定位方法，其中一第一物件為一非導體，且具有一導體材料或一電磁波吸收材料覆蓋於該第一物件之一表面，而當該第一物件放入該第一儲物空位時，該導體材料或該電磁波吸收材料係覆蓋該第一射頻識別標籤。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之定位方法，其中一第一物件為一非導體，該儲物裝置更包括複數遮蔽元件，而當該第一物件放入該第一儲物空位時，一第一遮蔽元件係遮蔽該第一射頻識別標籤。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之定位方法，其中一第一物件射頻識別標籤係貼附於一第一物件上，而該定位方法更包括： 藉由該射頻識別讀取器及該天線，偵測該第一物件射頻識別標籤，以辨認該第一物件。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之定位方法，更包括：藉由該射頻識別讀取器，察覺出一第二儲物空位內之一第二射頻識別標籤已無法被偵測；以及根據該射頻識別讀取器之該偵測結果以及該等射頻識別標籤和該等儲物空位之間之該對應關係，判斷該第二儲物空位已被佔用。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之定位方法，其中一第二物件射頻識別標籤係貼附於一第二物件上，而該定位方法更包括：藉由該射頻識別讀取器及該天線，偵測該第二物件射頻識別標籤，以辨認該第二物件。
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