TWI550301B - 定位系統及方法 - Google Patents

Description

定位系統及方法

本發明是有關於一種定位技術，且特別是有關於一種定位系統及方法。

手持式電子裝置是現代人的生活中不可或缺的通訊工具。除了具備通訊功能外，手持式電子裝置也具有愈來愈強的資料運算與處理能力，以實現多種便利的功能。其中，定位技術即是其中之一。然而，在私領域的室內定位技術中，往往需要額外的硬體建置成本。私領域的室內定位技術常需以多個訊號源來進行定位，不但建置成本高，亦缺乏機動性，無法隨身攜帶。

因此，如何設計一個新的定位系統及方法，以改善上述的缺點，乃為此一業界亟待解決的問題。

因此，本發明之一態樣是在提供一種定位系統，包含：無線訊號源以及手持式電子裝置。無線訊號源設置於區域之已知固定地點。手持式電子裝置包含：羅盤、無線傳輸模組以及處理模組。無線傳輸模組與無線訊號源無線連接以進行無線訊號傳輸。處理模組自羅盤擷取固定方位之 資訊、根據無線傳輸模組相對無線訊號源之第一最大訊號強度方向判斷手持式電子裝置與無線訊號源相對固定方位之第一方位角，以及根據無線傳輸模組與無線訊號源間之第一無線傳輸參數判斷手持式電子裝置與無線訊號源之第一距離。處理模組更根據第一方位角以及第一距離判斷手持式電子裝置位於區域之第一絕對位置。

依據本發明一實施例，其中第一無線傳輸參數為無線傳輸模組與無線訊號源進行無線訊號傳輸時之訊號往返時間(round trip time；RTT)。

依據本發明另一實施例，其中第一無線傳輸參數為無線傳輸模組與無線訊號源進行無線訊號傳輸時之接收訊號強度(received signal strength；RSS)。

依據本發明又一實施例，其中無線傳輸模組包含多天線單元，以判斷第一最大訊號強度方向。

依據本發明再一實施例，其中固定方位為北方。

依據本發明更具有之一實施例，其中羅盤為設置於手持式電子裝置中之實體羅盤。

依據本發明再具有之一實施例，其中手持式電子裝置更包含儲存模組，羅盤為儲存模組內儲之羅盤應用程式。

依據本發明一實施例，定位系統更包含穿戴式電子裝置，用以與手持式電子裝置進行無線傳輸，以根據穿戴式電子裝置相對手持式電子裝置之第二最大訊號強度方 向判斷穿戴式電子裝置與手持式電子裝置相對固定方位之第二方位角，以及根據穿戴式電子裝置與手持式電子裝置間之第二無線傳輸參數判斷穿戴式電子裝置與手持式電子裝置之第二距離；穿戴式電子裝置更根據第二方位角以及第二距離判斷穿戴式電子裝置位於區域之第二絕對位置。

依據本發明另一實施例，其中無線訊號源為無線存取點。

本發明之另一態樣是在提供一種定位方法，應用於定位系統中，包含：設置無線訊號源於區域之已知固定地點；藉由手持式電子裝置之無線傳輸模組與無線訊號源無線連接以進行無線訊號傳輸；藉由手持式電子裝置之處理模組自手持式電子裝置之羅盤擷取固定方位之資訊；藉由處理模組根據無線傳輸模組相對無線訊號源之第一最大訊號強度方向判斷手持式電子裝置與無線訊號源相對固定方位之第一方位角；藉由處理模組根據無線傳輸模組與無線訊號源間之第一無線傳輸參數判斷手持式電子裝置與無線訊號源之第一距離；以及藉由處理模組根據第一方位角以及第一距離判斷手持式電子裝置位於區域之第一絕對位置。

依據本發明一實施例，其中第一無線傳輸參數為無線傳輸模組與無線訊號源進行無線訊號傳輸時之訊號往返時間。

依據本發明另一實施例，其中第一無線傳輸參數為無線傳輸模組與無線訊號源進行無線訊號傳輸時之接收訊號強度。

依據本發明又一實施例，其中無線傳輸模組包含多天線單元，以判斷第一最大訊號強度方向。

依據本發明再一實施例，其中固定方位為北方。

依據本發明更具有之一實施例，其中羅盤為設置於手持式電子裝置中之實體羅盤。

依據本發明再具有之一實施例，其中手持式電子裝置更包含儲存模組，羅盤為儲存模組內儲之羅盤應用程式。

依據本發明一實施例，定位方法更包含：藉由穿戴式電子裝置與手持式電子裝置進行無線傳輸；根據穿戴式電子裝置相對手持式電子裝置之第二最大訊號強度方向判斷穿戴式電子裝置與手持式電子裝置相對固定方位之第二方位角；根據穿戴式電子裝置與手持式電子裝置間之第二無線傳輸參數判斷穿戴式電子裝置與手持式電子裝置之第二距離；以及根據第二方位角以及第二距離判斷穿戴式電子裝置位於區域之第二絕對位置。

依據本發明另一實施例，其中無線訊號源為無線存取點。

應用本發明之優點在於使手持式電子裝置藉由羅盤得知固定方位後，和設置於一區域之已知固定地點的無線訊號源進行無線傳輸來得知與無線訊號源間的方位角與距離，進一步得知手持式電子裝置在此區域內的絕對位置， 而輕易地達到上述之目的。

1‧‧‧定位系統

10‧‧‧無線訊號源

12‧‧‧手持式電子裝置

120‧‧‧羅盤

121‧‧‧資訊

122‧‧‧無線傳輸模組

124‧‧‧處理模組

126‧‧‧儲存模組

2‧‧‧區域

3‧‧‧穿戴式電子裝置

400‧‧‧定位方法

401-406‧‧‧步驟

第1圖為本發明一實施例中，一種定位系統之方塊圖；第2圖為本發明一實施例中，位於區域中的定位系統之示意圖；第3圖為本發明一實施例中，位於區域中的定位系統之示意圖；以及第4圖為本發明一實施例中，一種定位方法之流程圖。

請同時參照第1圖及第2圖。第1圖為本發明一實施例中，一種定位系統1之方塊圖。第2圖為本發明一實施例中，位於一區域2中的定位系統1之示意圖。定位系統1包含：無線訊號源10以及手持式電子裝置12。

於一實施例中，無線訊號源10可為一無線存取點，並設置於一個區域2的已知固定地點。區域2可為任意無線訊號源10可涵蓋的範圍，例如但不限於一棟建築的其中一個樓層。而已知固定地點可為該樓層之一個特定角落，例如但不限於客廳的牆角。

於一實施例中，手持式電子裝置12係為例如但不限於智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦或其他可攜帶式的電子裝置。手持式電子裝置12包含：羅盤120、無線傳輸模組122以及處理模組124。

於一實施例中，手持式電子裝置12可更包含儲存模組126，且羅盤120為儲存模組126內儲之羅盤應用程式。於其他實施例中，羅盤120可為手持式電子裝置12中設置的實體羅盤。於一實施例中，羅盤120係為指北針，可持續獲知正北方的方位。於其他實施例中，羅盤120亦可能為指南針，以持續獲知正南方的方位。

無線傳輸模組122與無線訊號源10無線連接以進行無線訊號傳輸。於一實施例中，無線傳輸模組122與無線訊號源10間是以射頻訊號進行無線訊號傳輸。於一實施例中，無線傳輸模組122包含多天線單元，可依據其與無線訊號源10間的訊號傳輸得知其訊號強度大小與方向之間的關係。

處理模組124自羅盤120擷取如第2圖所示的固定方位N的資訊121。如上所述，當羅盤120為指北針時，此固定方位N為正北方；而當羅盤120為指南針時，此固定方位N為正南方。

處理模組124進一步根據無線傳輸模組122相對無線訊號源10的最大訊號強度方向M1，判斷手持式電子裝置12與無線訊號源10相對固定方位N之方位角θ₁。接著，處理模組124根據無線傳輸模組122與無線訊號源10間之無線傳輸參數判斷手持式電子裝置12與無線訊號源10之距離D1。

於一實施例中，無線傳輸參數為無線傳輸模組122與無線訊號源10進行無線訊號傳輸時的訊號往返時 間，以藉由訊號往返時間以及訊號傳送的速度來判斷出無線傳輸模組122與無線訊號源10間的距離D1。

於另一實施例中，無線傳輸參數為無線傳輸模組122與無線訊號源10進行無線訊號傳輸時的接收訊號強度，以藉由訊號強度隨距離衰減的關係判斷出無線傳輸模組122與無線訊號源10間的距離D1。於一實施例中，儲存模組126中可儲存有訊號強度與距離的衰減關係，以使處理模組124在獲得接收訊號強度後根據此衰減關係進行判斷。

需注意的是，上述關於訊號往返時間與接收訊號強度的無線傳輸參數僅為一實施例，於其他實施例中，處理模組124可依據其他類型的無線傳輸參數判斷出無線傳輸模組122與無線訊號源10間的距離D1。

接著，處理模組124更根據方位角θ₁以及距離D1判斷手持式電子裝置12位於區域2的絕對位置。於一實施例中，儲存模組126中可儲存有區域2的相關資訊，例如面積大小、形狀、空間配置及其他尺寸的參數，以使處理模組124根據方位角θ₁以及距離D1判斷手持式電子裝置12位於區域2的絕對位置。

舉例來說，儲存模組126中可儲存有一個樓層中包含各廳堂、房間的相對位置及面積、長寬等大小資訊，以及無線訊號源10設置於此樓層的已知固定地點的位置。因此，藉由獲得方位角θ₁以及距離D1的資訊，處理模組124將可迅速地定位出手持式電子裝置12在此樓層的絕對位置。

因此，本發明的優點在於使手持式電子裝置12藉由羅盤120得知固定方位N後，和設置於區域2之已知固定地點的無線訊號源10進行無線傳輸來得知與無線訊號源10間的方位角θ₁以及距離D1，進一步得知手持式電子裝置12在此區域2內的絕對位置。

請參照第3圖。第3圖為本發明一實施例中，位於區域2中的定位系統1之示意圖。於本實施例中，定位系統1更包含穿戴式電子裝置3。

穿戴式電子裝置3可為一穿戴於使用者身上的電子裝置，例如電子手錶、電子手環或是其他可穿戴於身上的裝置。穿戴式電子裝置3可包含例如但不限於處理模組及無線傳輸模組(未繪示)，與手持式電子裝置12進行無線傳輸，並以類似上述手持式電子裝置12依據位於已知固定地點的無線訊號源10獲知絕對位置的方式，根據穿戴式電子裝置3相對手持式電子裝置12的最大訊號強度方向M2判斷穿戴式電子裝置3與手持式電子裝置12相對固定方位N之方位角θ₂。

並且，穿戴式電子裝置3可根據穿戴式電子裝置3與手持式電子裝置12間的無線傳輸參數判斷穿戴式電子裝置3與手持式電子裝置12的距離D2。穿戴式電子裝置3再進一步根據方位角θ₂以及距離D2判斷穿戴式電子裝置3位於區域2之絕對位置。

請參照第4圖。第4圖為本發明一實施例中，一種定位方法400之流程圖。定位方法400可應用於如第1圖所 示的定位系統1中。定位方法400包含下列步驟(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。

於步驟401，設置無線訊號源10於區域2之已知固定地點。

於步驟402，藉由手持式電子裝置12之無線傳輸模組122與無線訊號源10無線連接以進行無線訊號傳輸。

於步驟403，藉由手持式電子裝置12之處理模組124自手持式電子裝置12之羅盤120擷取固定方位N之資訊。

於步驟404，藉由處理模組124根據無線傳輸模組122相對無線訊號源10之最大訊號強度方向M1判斷手持式電子裝置12與無線訊號源10相對固定方位N之方位角θ₁。

於步驟405，藉由處理模組124根據無線傳輸模組122與無線訊號源10間之無線傳輸參數判斷手持式電子裝置12與無線訊號源10之距離D1。

於步驟406，藉由處理模組124根據方位角θ₁以及距離D1判斷手持式電子裝置12位於區域2之絕對位置。

雖然本案內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本案內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本案內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧定位系統

10‧‧‧無線訊號源

12‧‧‧手持式電子裝置

120‧‧‧羅盤

121‧‧‧資訊

122‧‧‧無線傳輸模組

124‧‧‧處理模組

126‧‧‧儲存模組

Claims (18)

1. 一種定位系統，包含：單一無線訊號源，設置於一區域之一已知固定地點；以及一手持式電子裝置，包含：一羅盤；一無線傳輸模組，用以與該無線訊號源無線連接以進行無線訊號傳輸；以及一處理模組，以自該羅盤擷取一固定方位之資訊、根據該無線傳輸模組相對該無線訊號源之一第一最大訊號強度方向判斷該手持式電子裝置與該無線訊號源相對該固定方位之一第一方位角，以及根據該無線傳輸模組與該無線訊號源間之一第一無線傳輸參數判斷該手持式電子裝置與該無線訊號源之一第一距離；該處理模組更根據該第一方位角以及該第一距離判斷該手持式電子裝置位於該區域之一第一絕對位置。
2. 如請求項1所述之定位系統，其中該第一無線傳輸參數為該無線傳輸模組與該無線訊號源進行無線訊號傳輸時之一訊號往返時間。
3. 如請求項1所述之定位系統，其中該第一無線傳輸參數為該無線傳輸模組與該無線訊號源進行無線訊號傳輸時之一接收訊號強度。
4. 如請求項1所述之定位系統，其中該無線傳輸模組包含一多天線單元，以判斷該第一最大訊號強度方向。
5. 如請求項1所述之定位系統，其中該固定方位為北方。
6. 如請求項1所述之定位系統，其中該羅盤為設置於該手持式電子裝置中之一實體羅盤。
7. 如請求項1所述之定位系統，其中該手持式電子裝置更包含一儲存模組，該羅盤為該儲存模組內儲之一羅盤應用程式。
8. 如請求項1所述之定位系統，更包含一穿戴式電子裝置，用以與該手持式電子裝置進行無線傳輸，以根據該穿戴式電子裝置相對該手持式電子裝置之一第二最大訊號強度方向判斷該穿戴式電子裝置與該手持式電子裝置相對該固定方位之一第二方位角，以及根據該穿戴式電子裝置與該手持式電子裝置間之一第二無線傳輸參數判斷該穿戴式電子裝置與該手持式電子裝置之一第二距離；該穿戴式電子裝置更根據該第二方位角以及該第二距離判斷該穿戴式電子裝置位於該區域之一第二絕對位置。
9. 如請求項1所述之定位系統，其中該無線訊號源為一無線存取點。
10. 一種定位方法，應用於一定位系統中，包含：設置單一無線訊號源於一區域之一已知固定地點；藉由一手持式電子裝置之一無線傳輸模組與該無線訊號源無線連接以進行無線訊號傳輸；藉由該手持式電子裝置之一處理模組自該手持式電子裝置之一羅盤擷取一固定方位之資訊；藉由該處理模組根據該無線傳輸模組相對該無線訊號源之一第一最大訊號強度方向判斷該手持式電子裝置與該無線訊號源相對該固定方位之一第一方位角；藉由該處理模組根據該無線傳輸模組與該無線訊號源間之一第一無線傳輸參數判斷該手持式電子裝置與該無線訊號源之一第一距離；以及藉由該處理模組根據該第一方位角以及該第一距離判斷該手持式電子裝置位於該區域之一第一絕對位置。
11. 如請求項10所述之定位方法，其中該第一無線傳輸參數為該無線傳輸模組與該無線訊號源進行無線訊號傳輸時之一訊號往返時間。
12. 如請求項10所述之定位方法，其中該第一無線傳輸參數為該無線傳輸模組與該無線訊號源進行無線訊號傳輸時之一接收訊號強度。
13. 如請求項10所述之定位方法，其中該無線傳輸模組包含一多天線單元，以判斷該第一最大訊號強度方向。
14. 如請求項10所述之定位方法，其中該固定方位為北方。
15. 如請求項10所述之定位方法，其中該羅盤為設置於該手持式電子裝置中之一實體羅盤。
16. 如請求項10所述之定位方法，其中該手持式電子裝置更包含一儲存模組，該羅盤為該儲存模組內儲之一羅盤應用程式。
17. 如請求項10所述之定位方法，更包含：藉由一穿戴式電子裝置與該手持式電子裝置進行無線傳輸；根據該穿戴式電子裝置相對該手持式電子裝置之一第二最大訊號強度方向判斷該穿戴式電子裝置與該手持式電子裝置相對該固定方位之一第二方位角；根據該穿戴式電子裝置與該手持式電子裝置間之一第二無線傳輸參數判斷該穿戴式電子裝置與該手持式電子裝置之一第二距離；以及根據該第二方位角以及該第二距離判斷該穿戴式電子裝置位於該區域之一第二絕對位置。
18. 如請求項10所述之定位方法，其中該無線訊號源為一無線存取點。