TWI687704B - 定位系統以及定位方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種定位方法，適用於訊號傳送裝置和伺服器。定位方法包括：使用具有低功率模式和高功率模式的訊號傳送裝置傳送參考訊號；由伺服器接收參考訊號，並且根據參考訊號以及訊號強度與距離曲線圖來判斷訊號傳送裝置所在的位置；以及由伺服器根據位置配置訊號傳送裝置切換為低功率模式及高功率模式的其中之一。

Description

定位系統以及定位方法
本發明是有關於一種定位系統以及定位方法，特別是關於一種能節省耗電量的定位系統以及定位方法。
室內定位系統所使用的訊號傳送裝置通常是以固定的傳送功率來傳送諸如藍芽（Bluetooth）或Wi-Fi等通訊協定的訊號。室內定位系統可透過訊號接收裝置接收該訊號，並且將該訊號的訊號強度指標（received signal strength indicator，RSSI）換算為距離，從而達到定位訊號傳送裝置的效果。訊號強度指標會隨著傳播距離成指數式遞減。訊號的傳送功率越大，則對應的訊號強度指標對距離的變化越敏感，並且定位的準確度（accuracy）也越高。
若要在較大的場地布置室內定位系統時，訊號傳送裝置與訊號接收裝置之間的距離會較遠，如此，會導致定位的準確度降低。因此，為了維持的定位的準確度，人們通常會將訊號傳送裝置的傳送功率調高。然而，調高傳送功率將會導致耗電量提升。
本發明提供一種定位系統，包括訊號傳送裝置、收發器以及伺服器。訊號傳送裝置具有低功率模式和高功率模式，並且傳送參考訊號。收發器接收參考訊號。伺服器耦接收發器並且儲存訊號強度與距離曲線圖。伺服器根據參考訊號以及訊號強度與距離曲線圖來判斷訊號傳送裝置所在的位置，並且通過收發器以根據位置配置訊號傳送裝置切換為低功率模式及高功率模式的其中之一。
本發明提供一種定位方法，適用於訊號傳送裝置和伺服器。定位方法包括：使用具有低功率模式和高功率模式的訊號傳送裝置傳送參考訊號；由伺服器接收參考訊號，並且根據參考訊號以及訊號強度與距離曲線圖來判斷訊號傳送裝置所在的位置；以及由伺服器根據位置配置訊號傳送裝置切換為低功率模式及高功率模式的其中之一。
基於上述，本發明的訊號傳送裝置可具有不同的功率模式。若訊號傳送裝置所在的位置距離收發器較近，則伺服器可在維持一定的定位準確度之情況下，將訊號傳送裝置的功率模式切換為低功率模式，進而達到省電的效果。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
為了維持定位系統的定位準確度並降低訊號傳送裝置的耗電量，本發明提出一種定位系統及定位方法，其可藉由動態地調整訊號傳送裝置的功率模式來達到耗用功率與定位準確率之間的最佳平衡。
圖1是依照本發明的實施例繪示定位系統10的示意圖。定位系統10可包括伺服器100、收發器200以及訊號傳送裝置300，其中伺服器100、收發器200以及訊號傳送裝置300的數量及布置的地點可由使用者依其需求而調整，本發明不限於此。
伺服器100可具有處理單元（例如：處理器）、通訊單元（例如：各類通訊晶片、藍芽晶片或Wi-Fi晶片）及儲存單元（例如：隨機存取記憶體、快閃記憶體或硬碟）等運行伺服器100的必要構件。
收發器200耦接伺服器100，且通訊連接至訊號傳送裝置300。收發器200與訊號傳送裝置300兩者均可經配置以在例如射頻或毫米波頻率等頻率下傳輸和接收訊號。收發器200或訊號傳送裝置300可具有處理單元（例如：處理器）、通訊單元（例如：各類通訊晶片、藍芽晶片或Wi-Fi晶片）及儲存單元（例如：隨機存取記憶體、快閃記憶體或硬碟）等運行收發器200或訊號傳送裝置300的必要構件。收發器200或訊號傳送裝置300也可執行例如低雜訊擴增、阻抗匹配、混頻、向上或向下頻率變換、濾波、擴增等操作。
訊號傳送裝置300可以是可移動的終端裝置，例如移動台、高級移動台（advanced mobile station；AMS）、筆記型電腦、個人數位助理（personal digital assistant；PDA）、個人電腦（personal computer；PC）、電話裝置、呼叫器、照相機、掌上型遊戲機、音樂裝置或無線感測器等，本發明不限於此。
在本實施例中，訊號傳送裝置300可用以傳送參考訊號，且收發器200可用以接收來自訊號傳送裝置300的參考訊號，其中訊號傳送裝置300具有低功率模式和高功率模式。在處於低功率模式中，訊號傳送裝置300會以相對低的功率傳送參考訊號。在處於高功率模式中，訊號傳送裝置300會以相對高的功率傳送參考訊號。此外，伺服器100可透過收發器200傳送配置命令給訊號傳送裝置300，藉以配置訊號傳送裝置300切換為低功率模式或高功率模式。
伺服器100耦接收發器200並可儲存訊號強度與距離曲線圖。伺服器100可根據收發器200所接收的參考訊號以及訊號強度與距離曲線圖來判斷訊號傳送裝置300所在的位置。圖2是依照本發明的實施例繪示訊號強度與距離曲線圖的示意圖。訊號強度與距離曲線圖可包括訊號強度與距離曲線H（以下簡稱為「曲線H」）和訊號強度與距離曲線L（以下簡稱為「曲線L」），其中曲線H對應於訊號傳送裝置300的高功率模式，且曲線L對應於訊號傳送裝置300的低功率模式。在本實施例中，訊號強度與距離曲線圖的縱軸代表參考訊號的訊號強度，該訊號強度可例如是訊號強度指標（RSSI）。訊號強度與距離曲線圖的橫軸則代表訊號傳送裝置300與收發器200之間的距離。
當訊號傳送裝置300與收發器200之間的距離越遠時，曲線H和曲線L會趨於平緩（即：斜率降低）。當訊號傳送裝置300進行移動時，由收發器200所接收的參考訊號之訊號強度的變動幅度較小，因此，伺服器100比較難以藉由訊號強度的變化來判斷訊號傳送裝置300移動後的位置。換言之，訊號強度與距離曲線越平緩，代表伺服器100越難以根據該曲線對應的訊號強度與距離準確地定位訊號傳送裝置300。
由圖2可知，當訊號傳送裝置300與收發器200之間的距離超過距離D時，曲線L的斜率已趨近於零，但曲線H仍維持著的一定斜率。因此，當訊號傳送裝置300與收發器200之間的距離超過距離D時，若訊號傳送裝置300切換為高功率模式，則伺服器100依然能根據曲線H來準確地估測訊號傳送裝置300所在的位置。反之，當訊號傳送裝置300與收發器200之間的距離未達距離D時，伺服器100僅根據曲線L即可準確地定位訊號傳送裝置300所在的位置。因此，訊號傳送裝置300可切換為低功率模式以節省功率的消耗。
請回到圖1，在本實施例中，當定位系統10開始對訊號傳送裝置300進行定位時，訊號傳送裝置300會先在低功率模式中傳送初始的參考訊號。收發器200可接收該參考訊號，並將該參考訊號傳送給伺服器100。伺服器100可根據參考訊號的訊號強度以及訊號強度與距離曲線圖判斷出訊號傳送裝置300的位置，並根據訊號傳送裝置300所在的位置來配置訊號傳送裝置300切換為低功率模式或高功率模式。由於初始的參考訊號是在低功率模式中傳送，故伺服器100可根據參考訊號的訊號強度以其對應於低功率模式的訊號強度與距離曲線（例如：如圖2所示的曲線L）來判斷訊號傳送裝置300所在的位置，並根據訊號傳送裝置300所在的位置來配置訊號傳送裝置300切換為低功率模式或高功率模式。
舉例來說，伺服器100可將訊號強度-55dBm預設成為一低功率閾值，如圖2所示。當訊號傳送裝置300在低功率模式下所傳送的參考訊號之強度低於該低功率閾值時，伺服器100可據以判斷訊號傳送裝置300與收發器200之間的距離超過距離D（例如：訊號傳送裝置300位於如圖1所示的區域B）。基此，伺服器100可根據訊號傳送裝置300的位置而配置訊號傳送裝置300切換到高功率模式，以使伺服器100能根據曲線H來對訊號傳送裝置300進行較準確的定位。當訊號傳送裝置300在低功率模式下所傳送的參考訊號之強度高於該低功率閾值時，伺服器100可據以判斷訊號傳送裝置300與收發器200之間的距離未達距離D （例如：訊號傳送裝置300位於如圖1所示的區域A）。基此，伺服器100可根據訊號傳送裝置300的位置而配置訊號傳送裝置300維持在低功率模式，藉以節省訊號傳送裝置300傳送參考訊號所需耗用的電量。
另一方面，伺服器100可例如將訊號強度-45dBm預設為一高功率閾值，如圖2所示。當訊號傳送裝置300在高功率模式下所傳送的參考訊號之強度低於該高功率閾值時，伺服器100可據以判斷訊號傳送裝置300與收發器200之間的距離超過距離D（例如：訊號傳送裝置300位於如圖1所示的區域B）。基此，伺服器100可根據訊號傳送裝置300的位置而配置訊號傳送裝置300維持在高功率模式，以使伺服器100能根據曲線H來對訊號傳送裝置300進行較準確的定位。當訊號傳送裝置300在高功率模式下所傳送的參考訊號之強度高於該高功率閾值時，伺服器100可據以判斷訊號傳送裝置300與收發器200之間的距離未達距離D（例如：訊號傳送裝置300位於如圖1所示的區域A）。基此，伺服器100可根據訊號傳送裝置300的位置而配置訊號傳送裝置300切換為低功率模式，藉以節省訊號傳送裝置300傳送參考訊號所需耗用的電量。
在一些實施例中，訊號傳送裝置300可週期性地傳送參考訊號，並且收發器200可週期性地接收參考訊號。伺服器100可根據每一週期所接收到的參考訊號之訊號強度判斷訊號傳送裝置300所在的位置，並且判斷是否需要切換訊號傳送裝置300的功率模式。在一些實施例中，伺服器100可基於訊號傳送裝置300已靜止了一段時間而將訊號傳送裝置300從高功率模式切換為低功率模式。
圖3是依照本發明的實施例繪示定位方法的流程圖，該定位方法可由如圖1所示的定位系統10實施。在步驟S310，使用具有低功率模式和高功率模式的訊號傳送裝置傳送參考訊號。在步驟S320，由伺服器接收參考訊號（例如：伺服器可透過收發器接收參考訊號），並且根據參考訊號以及訊號強度與距離曲線圖來判斷訊號傳送裝置所在的位置。在步驟S330，由伺服器根據位置配置訊號傳送裝置切換為低功率模式及高功率模式的其中之一。
綜上所述，本發明的訊號傳送裝置可具有不同的功率模式。當訊號傳送裝置距離較遠時，伺服器可根據訊號強度以及訊號強度與距離曲線圖來判斷訊號傳送裝置所使用的功率模式，並且判斷出訊號傳送裝置所在的位置。若訊號傳送裝置所在的位置距離收發器較近，則伺服器可在維持一定的定位準確度之情況下，將訊號傳送裝置的功率模式切換為低功率模式，進而達到省電的效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧定位系統100‧‧‧伺服器200‧‧‧收發器300‧‧‧訊號傳送裝置A、B‧‧‧區域D‧‧‧距離H‧‧‧對應於高功率模式的訊號強度與距離曲線L‧‧‧對應於低功率模式的訊號強度與距離曲線S310、S320、S330‧‧‧步驟
圖1是依照本發明的實施例繪示定位系統的示意圖。 圖2是依照本發明的實施例繪示訊號強度與距離曲線圖的示意圖。 圖3是依照本發明的實施例繪示定位方法的流程圖。
S310、S320、S330‧‧‧步驟

Claims (8)

  1. 一種定位系統，包括：訊號傳送裝置，具有低功率模式和高功率模式，並且傳送參考訊號；收發器，接收該參考訊號；以及伺服器，耦接該收發器並且儲存訊號強度與距離曲線圖，其中該訊號強度與距離曲線圖包括對應於該低功率模式的第一曲線以及對應於該高功率模式的第二曲線，該伺服器在該低功率模式根據該參考訊號的訊號強度以及該第一曲線來判斷該訊號傳送裝置所在的位置，並且通過該收發器以根據該訊號強度以及低功率閾值配置該訊號傳送裝置切換為該高功率模式，並且在該高功率模式根據該訊號強度以及該第二曲線來判斷該訊號傳送裝置所在的該位置，並且通過該收發器以根據該訊號強度以及高功率閾值配置該訊號傳送裝置切換該低功率模式。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的定位系統，其中該訊號傳送裝置在該低功率模式中傳送初始參考訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的定位系統，其中該訊號傳送裝置週期性地傳送該參考訊號，並且該收發器週期性地接收該參考訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的定位系統，其中該伺服器更經配置以執行： 根據該參考訊號的該訊號強度低於該低功率閾值而將該訊號傳送裝置切換為該高功率模式；以及根據該參考訊號的該訊號強度高於該高功率閾值而將該訊號傳送裝置切換為該低功率模式。
  5. 一種定位方法，適用於訊號傳送裝置和伺服器，該定位方法包括：使用具有低功率模式和高功率模式的該訊號傳送裝置傳送參考訊號；由該伺服器接收該參考訊號，並且根據該參考訊號以及訊號強度與距離曲線圖來判斷該訊號傳送裝置所在的位置，其中該訊號強度與距離曲線圖包括對應於該低功率模式的第一曲線以及對應於該高功率模式的第二曲線；以及由該伺服器根據該位置配置該訊號傳送裝置切換為該低功率模式及該高功率模式的其中之一，其中該伺服器在該低功率模式根據該參考訊號的訊號強度以及該第一曲線來判斷該訊號傳送裝置所在的位置，並且通過該收發器以根據該訊號強度以及低功率閾值配置該訊號傳送裝置切換為該高功率模式，並且在該高功率模式根據該訊號強度以及該第二曲線來判斷該訊號傳送裝置所在的該位置，並且通過該收發器以根據該訊號強度以及高功率閾值配置該訊號傳送裝置切換該低功率模式。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的定位方法，其中該訊號傳送裝置在該低功率模式中傳送初始參考訊號。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的定位方法，更包括：由該伺服器週期性地接收該參考訊號，其中該訊號傳送裝置週期性地傳送該參考訊號。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的定位方法，其中由該伺服器根據該位置配置該訊號傳送裝置切換為該低功率模式及該高功率模式的其中之一的步驟，包括：根據該參考訊號的該訊號強度低於該低功率閾值而將該訊號傳送裝置切換為該高功率模式；以及根據該參考訊號的該訊號強度高於該高功率閾值而將該訊號傳送裝置切換為該低功率模式。
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