TWI671539B - 消防員定位系統 - Google Patents

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TWI671539B TW107124528A TW107124528A TWI671539B TW I671539 B TWI671539 B TW I671539B TW 107124528 A TW107124528 A TW 107124528A TW 107124528 A TW107124528 A TW 107124528A TW I671539 B TWI671539 B TW I671539B
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Abstract

一種消防員定位系統，具有：一第一電波發射裝置及一第二電波發射裝置，彼此相隔一預定距離以對應地發射一第一頻率調變信號及一第二頻率調變信號；以及一定位接收裝置，供一消防員配戴或攜帶，用以接收所述第一頻率調變信號及所述第二頻率調變信號，並以一第一載波信號解調所述第一頻率調變信號以獲得一第一輸出信號，及以一第二載波信號解調所述第二頻率調變信號以獲得一第二輸出信號，其中，所述第一輸出信號和所述第二輸出信號之間具有一相位差，且該定位接收裝置係由該相位差決定該消防員相對所述兩個電波發射裝置的一方位角。

Description

消防員定位系統
本發明係有關於一種消防員定位系統。
當一建築物發生火災時，其內部通常會停電、充滿濃煙，致使消防員無法對自身在該建築物內的位置有清楚的認知。
為解決此問題，消防員就需要配置一定位裝置。
GPS(global positioning system；全球定位系統)雖然可在開放的空間中提供定位功能，但在室內空間卻不適用。
為解決室內定位的問題，蘋果公司在2013年公開了一個名為iBeacon的定位方案。該定位方案係以一訊號發射器不停地在廣播訊號，當一手機進入到該訊號發射器的覆蓋範圍時，該訊號發射器就會發送一串代碼給該手機，俾利該手機獲得一定位資訊。
然而，當火災發生後，iBeacon的訊號發射器就極可能因斷電而無法正常運作，消防員也就無法在室內獲得定位資訊。
為解決前述的問題，吾人亟需一新穎的消防員室內定位系統。
本發明之一目的在於揭露一種消防員定位系統，其可藉由在一火災現場周圍設置複數個電波發射裝置，協助一消防員確認其在該火災現場內之空間位置。
本發明之另一目的在於揭露一種消防員定位系統，其可藉將複數個電波發射裝置設置在一消防車上，使一消防員可藉由一定位接收裝置接收複數個電波信號而確認其在一火災現場內之空間位置。
為達前述目的，一種消防員定位系統乃被提出，其具有：一第一電波發射裝置及一第二電波發射裝置，彼此相隔一預定距離且係用以對應地發射一第一頻率調變信號及一第二頻率調變信號，該第一頻 率調變信號係由一基頻信號對一第一載波信號進行一調變運算所產生，該第二頻率調變信號係由所述基頻信號對一第二載波信號進行所述調變運算所產生，該第一載波信號和該第二載波信號對應地具有一第一頻率和一第二頻率，且該第一頻率不同於該第二頻率；以及一定位接收裝置，供一消防員配戴或攜帶，用以接收所述第一頻率調變信號及所述第二頻率調變信號，並以所述第一載波信號解調所述第一頻率調變信號以獲得一第一輸出信號，及以所述第二載波信號解調所述第二頻率調變信號以獲得一第二輸出信號，其中，所述第一輸出信號和所述第二輸出信號之間具有一相位差，且該定位接收裝置係由該相位差決定該消防員相對所述兩個電波發射裝置的一方位角。
在一實施例中，所述定位接收裝置包括一顯示器及/或一揚聲器。
在一實施例中，所述定位接收裝置包括一按鍵單元及/或一觸控單元。
在一實施例中，所述定位接收裝置包括一通信介面。
在一實施例中，所述兩個第一電波發射裝置係位於一消防車上。
在一實施例中，該第一頻率和該第二頻率均小於或等於1GHz。
為達前述目的，本發明進一步提出一種消防員定位系統，其具有：N個電波發射裝置，設置在一N邊形的N個頂點以發射N個不同的頻率調變信號，N為大於或等於3的整數；以及一定位接收裝置，供一消防員配戴或攜帶，用以接收所述N個不同的頻率調變信號，及依N個不同的載波信號解調所述N個不同的頻率調變信號以獲得N個不同的輸出信號，並對所述N個不同的輸出信號的任兩個信號進行一相位差檢測以獲得N*(N-1)/2個不同的相位差，且該定位接收裝置係由所述N*(N-1)/2個不同的相位差中的至少二相位差決定該消防員相對所述N個電波發射裝置的一空間位置。
在一實施例中，所述定位接收裝置包括一訊息輸出單元、一操作介面及一通信介面。
在一實施例中，所述N個不同的載波信號的N個不同的頻率均小於或等於1GHz。
在一實施例中，所述N個電波發射裝置係位於一消防車上。
為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
101‧‧‧第一電波發射裝置
102‧‧‧第二電波發射裝置
103‧‧‧第三電波發射裝置
110‧‧‧定位接收裝置
111‧‧‧訊息輸出單元
112‧‧‧操作介面
圖1為本發明消防員定位系統之一實施例之示意圖。
圖2為圖1所示之消防員定位系統之定位接收裝置之一實施例方塊圖。
圖3為本發明消防員定位系統之另一實施例之示意圖。
圖4為本發明消防員定位系統之又一實施例之示意圖。
請參照圖1，其為本發明消防員定位系統之一實施例之示意圖。如圖1所示，該消防員定位系統包含兩個第一電波發射裝置101及一定位接收裝置110，其中，兩個第一電波發射裝置101係在一第一方向X上彼此相隔一預定距離d且分別用以發射一第一電波信號S1及一第二電波信號S2，且定位接收裝置110係供一消防員配戴或攜帶。
該第一電波信號S1包含由一第一基頻信號對一第一載波信號進行一調變運算所產生的一第一頻率調變信號，該第二電波信號S2包含由所述第一基頻信號對一第二載波信號進行所述調變運算所產生的一第二頻率調變信號，該第一載波信號和該第二載波信號分別具有一第一頻率和一第二頻率，且該第一頻率不同於該第二頻率，其中，所述調變運算可為頻率調變、振幅調變或相位調變。
定位接收裝置110係供一消防員配戴或攜帶，且係用以接收所述第一頻率調變信號及所述第二頻率調變信號，並以所述第一載波信號解調所述第一頻率調變信號以獲得一第一輸出信號，及以所述第二載波信號解調所述第二頻率調變信號以獲得一第二輸出信號，其中，所述第一輸出信號和所述第二輸 出信號之間具有一第一相位差，該第一相位差係由該消防員與所述兩個第一電波發射裝置101的距離差(D1-D2)決定，且該定位接收裝置110係由該第一相位差決定該消防員相對所述兩個第一電波發射裝置101的一方位角。
請參照圖2，其為圖1所示之消防員定位系統之定位接收裝置110之一實施例方塊圖。如圖2所示，定位接收裝置110具有一訊息輸出單元111及一操作介面112。
訊息輸出單元111可包括一顯示器及/或一揚聲器。
操作介面112可包括一按鍵單元及/或一觸控單元。
在一較佳實施例中，定位接收裝置110可具有一通信介面以與一外部裝置通信及/或傳輸定位資訊。
在一較佳實施例中，所述兩個第一電波發射裝置101係位於一消防車上。
在一較佳實施例中，該第一頻率和該第二頻率均小於或等於1GHz。
請參照圖3，其為本發明消防員定位系統之另一實施例之示意圖。 如圖3所示，該消防員定位系統包含兩個第一電波發射裝置101、兩個第二電波發射裝置102及一定位接收裝置110，其中，兩個第一電波發射裝置101係在一第一方向X上彼此相隔一預定距離d1且分別用以發射一第一電波信號S1及一第二電波信號S2，兩個第二電波發射裝置102係在一第二方向Y上彼此相隔一預定距離d2且分別用以發射一第三電波信號S3及一第四電波信號S4，第二方向Y係不同於第一方向X，且定位接收裝置110係供一消防員配戴或攜帶。
該第一電波信號S1包含由一第一基頻信號對一第一載波信號進行一調變運算所產生的一第一頻率調變信號，該第二電波信號S2包含由所述第一基頻信號對一第二載波信號進行所述調變運算所產生的一第二頻率調變信號，該第一載波信號和該第二載波信號分別具有一第一頻率和一第二頻率，且該第一頻率不同於該第二頻率，其中，所述調變運算可為頻率調變、振幅調變或相位調變。
該第三電波信號S3包含由一第二基頻信號對一第三載波信號進行所述調變運算所產生的一第三頻率調變信號，該第四電波信號S4包含由所述第二基頻信號對一第四載波信號進行所述調變運算所產生的一第四頻率調變信號，該第三載波信號和該第四載波信號分別具有一第三頻率和一第四頻率，且該第三頻率不同於該第四頻率。
定位接收裝置110係用以接收並解調所述第一頻率調變信號、所述第二頻率調變信號、所述第三頻率調變信號及所述第四頻率調變信號。定位接收裝置110係以所述第一載波信號解調所述第一頻率調變信號以獲得一第一輸出信號，及以所述第二載波信號解調所述第二頻率調變信號以獲得一第二輸出信號，其中，所述第一輸出信號和所述第二輸出信號之間具有一第一相位差，該第一相位差係由該消防員與兩個第一電波發射裝置101的距離差決定，且該定位接收裝置110係由該第一相位差決定該消防員相對兩個第一電波發射裝置101的一第一方位角；且定位接收裝置110係以所述第三載波信號解調所述第三頻率調變信號以獲得一第三輸出信號，及以所述第四載波信號解調所述第四頻率調變信號以獲得一第四輸出信號，其中，所述第三輸出信號和所述第四輸出信號之間具有一第二相位差，該第二相位差係由該消防員與兩個第二電波發射裝置102的距離差決定，且定位接收裝置110係由該第二相位差決定該消防員相對兩個第二電波發射裝置102的一第二方位角。依此，本發明的消防員定位系統即可依所述第一方位角及所述第二方位角決定一消防員在一火災現場之一平面位置。
請參照圖4，其為本發明消防員定位系統之又一實施例之示意圖。如圖4所示，該消防員定位系統包含兩個第一電波發射裝置101、兩個第二電波發射裝置102、兩個第三電波發射裝置103及一定位接收裝置110，其中，兩個第一電波發射裝置101係在一第一方向X上彼此相隔一預定距離d1且分別用以發射一第一電波信號S1及一第二電波信號S2，兩個第二電波發射裝置102係在一第二方向Y上彼此相隔一預定距離d2且分別用以發射一第三電波信號S3及一第四電波信號S4，第二方向Y係不同於第一方向X，兩個第三電波發射裝置103係在一第三方向Z上彼此相隔一預定距離d3且分別用以發射一第五電波信號S5及一第六電 波信號S6，第三方向Z係不同於第二方向Y及第一方向X，且定位接收裝置110係供一消防員配戴或攜帶。
該第一電波信號S1包含由一第一基頻信號對一第一載波信號進行一調變運算所產生的一第一頻率調變信號，該第二電波信號S2包含由所述第一基頻信號對一第二載波信號進行所述調變運算所產生的一第二頻率調變信號，該第一載波信號和該第二載波信號分別具有一第一頻率和一第二頻率，且該第一頻率不同於該第二頻率，其中，所述調變運算可為頻率調變、振幅調變或相位調變。
該第三電波信號S3包含由一第二基頻信號對一第三載波信號進行所述調變運算所產生的一第三頻率調變信號，該第四電波信號S4包含由所述第二基頻信號對一第四載波信號進行所述調變運算所產生的一第四頻率調變信號，該第三載波信號和該第四載波信號分別具有一第三頻率和一第四頻率，且該第三頻率不同於該第四頻率。
該第五電波信號S5包含由一第三基頻信號對一第五載波信號進行所述調變運算所產生的一第五頻率調變信號，該第六電波信號S6包含由所述第三基頻信號對一第六載波信號進行所述調變運算所產生的一第六頻率調變信號，該第五載波信號和該第六載波信號分別具有一第五頻率和一第六頻率，該第五頻率不同於該第六頻率。
定位接收裝置110係用以接收並解調所述第一頻率調變信號、所述第二頻率調變信號、所述第三頻率調變信號、所述第四頻率調變信號、所述第五頻率調變信號及所述第六頻率調變信號。定位接收裝置110係以所述第一載波信號解調所述第一頻率調變信號以獲得一第一輸出信號，及以所述第二載波信號解調所述第二頻率調變信號以獲得一第二輸出信號，其中，所述第一輸出信號和所述第二輸出信號之間具有一第一相位差，該第一相位差係由該消防員與兩個第一電波發射裝置101的距離差決定，且定位接收裝置110係由該第一相位差決定該消防員相對兩個第一電波發射裝置101的一第一方位角；定位接收裝置110係以所述第三載波信號解調所述第三頻率調變信號以獲得一第三輸出信號，及 以所述第四載波信號解調所述第四頻率調變信號以獲得一第四輸出信號，其中，所述第三輸出信號和所述第四輸出信號之間具有一第二相位差，該第二相位差係由該消防員與兩個第二電波發射裝置102的距離差決定，且定位接收裝置110係由該第二相位差決定該消防員相對兩個第二電波發射裝置102的一第二方位角；且定位接收裝置110係以所述第五載波信號解調所述第五頻率調變信號以獲得一第五輸出信號，及以所述第六載波信號解調所述第六頻率調變信號以獲得一第六輸出信號，其中，所述第五輸出信號和所述第六輸出信號之間具有一第三相位差，該第三相位差係由該消防員與兩個第三電波發射裝置103的距離差決定，且定位接收裝置110係由該第三相位差決定該消防員相對兩個第三電波發射裝置103的一第三方位角。依此，本發明的消防員定位系統即可依所述第一方位角、所述第二方位角及所述第三方位角決定一消防員在一火災現場之一空間位置。
也就是說，本發明的技術方案可推廣為：一消防員定位系統，具有：N個電波發射裝置，設置在一N邊形的N個頂點以發射N個不同的頻率調變信號，N為大於或等於3的整數；以及一定位接收裝置，供一消防員配戴或攜帶，用以接收所述N個不同的頻率調變信號，及依N個不同的載波信號解調所述N個不同的頻率調變信號以獲得N個不同的輸出信號，並對所述N個不同的輸出信號的任兩個信號進行一相位差檢測以獲得N*(N-1)/2個不同的相位差，且該定位接收裝置係由所述N*(N-1)/2個不同的相位差決定對應於所述N個電波發射裝置的N個方位角，進而依所述N個方位角決定該消防員在火災現場之平面位置。
藉由前述所揭露的設計，本發明乃具有以下的優點：
1.本發明的消防員定位系統可藉由在一火災現場周圍設置複數個電波發射裝置，協助一消防員確認其在該火災現場內之空間位置。
2.本發明的消防員定位系統可藉由將複數個電波發射裝置設置在一消防車上，使一消防員可藉由一定位接收裝置接收複數個電波信號而確認其在一火災現場內之空間位置。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先創作合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。

Claims (10)

  1. 一種消防員定位系統，其具有：兩個第一電波發射裝置，係在一第一方向X上彼此相隔一第一距離且係用以對應地發射一第一頻率調變信號及一第二頻率調變信號，該第一頻率調變信號係由一基頻信號對一第一載波信號進行一調變運算所產生，該第二頻率調變信號係由所述基頻信號對一第二載波信號進行所述調變運算所產生，該第一載波信號和該第二載波信號對應地具有一第一頻率和一第二頻率，且該第一頻率不同於該第二頻率；兩個第二電波發射裝置，係在一第二方向Y上彼此相隔一第二距離且係用以對應地發射一第三頻率調變信號及一第四頻率調變信號，該第三頻率調變信號係由所述基頻信號對一第三載波信號進行所述調變運算所產生，該第四頻率調變信號係由所述基頻信號對一第四載波信號進行所述調變運算所產生，該第三載波信號和該第四載波信號對應地具有一第三頻率和一第四頻率，且該第三頻率不同於該第四頻率；一定位接收裝置，供一消防員配戴或攜帶，用以接收所述第一頻率調變信號、所述第二頻率調變信號、所述第三頻率調變信號、及所述第四頻率調變信號，並以所述第一載波信號解調所述第一頻率調變信號以獲得一第一輸出信號，以所述第二載波信號解調所述第二頻率調變信號以獲得一第二輸出信號，以所述第三載波信號解調所述第三頻率調變信號以獲得一第三輸出信號，及以所述第四載波信號解調所述第四頻率調變信號以獲得一第四輸出信號，其中，所述第一輸出信號和所述第二輸出信號之間具有一第一相位差，所述第三輸出信號和所述第四輸出信號之間具有一第二相位差，且該定位接收裝置係由該第一相位差與該第二相位差分別決定該消防員相對所述四個電波發射裝置的四個方位角，進而依所述四個方位角決定該消防員在一火災現場之一平面位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之消防員定位系統，其中所述定位接收裝置包括一通信介面、一顯示器及/或一揚聲器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之消防員定位系統，其中所述定位接收裝置包括一按鍵單元及/或一觸控單元。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之消防員定位系統，更包括：兩個第三電波發射裝置，係在一第三方向Z上彼此相隔一第三距離且係用以對應地發射一第五頻率調變信號及一第六頻率調變信號，該第五頻率調變信號係由所述基頻信號對一第五載波信號進行所述調變運算所產生，該第六頻率調變信號係由所述基頻信號對一第六載波信號進行所述調變運算所產生，該第五載波信號和該第六載波信號對應地具有一第五頻率和一第六頻率，且該第五頻率不同於該第六頻率；其中，該定位接收裝置同時接收所述第五頻率調變信號及所述第六頻率調變信號，並以所述第五載波信號解調所述第五頻率調變信號以獲得一第五輸出信號，且以所述第六載波信號解調所述第六頻率調變信號以獲得一第六輸出信號，其中，所述第五輸出信號和所述第六輸出信號之間具有一第三相位差，使得該定位接收裝置係由該第一相位差、該第二相位差與該第三相位差分別決定該消防員相對所述六個電波發射裝置的六個方位角，進而依所述六個方位角決定該消防員的該平面位置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之消防員定位系統，其中所述兩個第一電波發射裝置、所述兩個二電波發射裝置、和所述兩個三電波發射裝置係位於同一消防車或不同消防車之上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之消防員定位系統，其中該第一頻率、該第二頻率、該第三頻率、該第四頻率、該第五頻率、和該第六頻率均小於或等於1GHz。
  7. 一種消防員定位系統，其具有：N個電波發射裝置，設置在一N邊形的N個頂點以發射N個不同的頻率調變信號，N為大於或等於3的整數；以及一定位接收裝置，供一消防員配戴或攜帶，用以接收所述N個不同的頻率調變信號，及依N個不同的載波信號解調所述N個不同的頻率調變信號以獲得N個不同的輸出信號，並對所述N個不同的輸出信號的任兩個信號進行一相位差檢測以獲得N*(N-1)/2個不同的相位差，且該定位接收裝置係由所述N*(N-1)/2個不同的相位差決定對應於所述N個電波發射裝置的N個方位角，進而依所述N個方位角方位角決定該消防員在一火災現場之一平面位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之消防員定位系統，其中所述定位接收裝置包括一訊息輸出單元、一操作介面及一通信介面。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之消防員定位系統，其中所述N個不同的載波信號的N個不同的頻率均小於或等於1GHz。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之消防員定位系統，其中所述N個電波發射裝置係位於同一消防車或不同消防車之上。
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