TWI718816B - 天車系統、其定位裝置、定位方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體 - Google Patents

Abstract

一種天車系統、其定位裝置與定位方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體，該定位裝置包含：數個電子標籤，被配置成沿一軸線等距間隔設置；及一定頻取樣模組，耦接該數個電子標籤，該定頻取樣模組被配置成能夠在該軸線周圍移動，定頻地讀取來自該數個電子標籤的無線射頻辨識訊號，及依據來自該無線射頻辨識訊號的數個識別碼及數個強度分佈曲線估算在該軸線上的一座標。

Description

天車系統、其定位裝置、定位方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體

本發明係關於一種具定位功能的起重系統，特別是關於一種藉由定頻式無線射頻辨識(RFID)訊號的強度分布數據進行定位的天車系統、其定位裝置、定位方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體。

輸送系統具有物品運輸與移送功能，例如：天車(或稱橋式起重機等)具有吊運大型器具的功能，對於有相關需求的產業(如鋼鐵業)而言是不可或缺的。在天車運作時，定位確實與否攸關作業順暢及產品優劣，現有的天車定位方法已從人為指揮、輪軸加裝編碼器、雷射定位逐漸發展為利用無線射頻辨識(RFID)技術進行定位，例如：利用RFID讀取器對多個定位用的RFID標籤讀取訊號作為定位數據，將該定位數據經由無線網路傳到一遠端主機，由該遠端主機計算一位置數值，作為一真實位置的依據。

惟此，運算負擔會過度集中在該遠端主機，同時，該遠端主機需要大量收發數據，也會影響整個系統的運作效能。在實務運作時，如果一天線正好位在兩個RFID標籤的正中央，則會面臨無法確定哪個電子標籤應被用於定位的情況，若是隨意擇一RFID標籤進行定位，則會增加定位誤差。

舉例而言，如第1圖所示，市售RFID讀取器通常以跳頻(frequency hopping)方式發出無線電波C1，用以讀取RFID標籤中的數據，其中台灣、美國、全球合法頻段分別被標示為B11、B12、B13。

當市售RFID讀取器被應用到金屬用RFID標籤時，因為習用金屬用的RFID標籤的頻寬較窄。如第2圖所示，在曲線C2中，能在不同頻段被讀取到的訊號讀取範圍不一致，其中台灣、美國、全球合法頻段分別被標示為B21、B22、B23。

如第3圖所示，其中以915 MHz、925 MHz、928 MHz為例，928 MHz、925 MHz、915 MHz的頻率響應曲線分別被標示為C31、C32、C33，在不同讀取頻率下，在RFID標籤周圍(即讀取位置為0處的附近)的讀取位置(如P ₁、P ₂、P ₃、P ₄、-P ₁、-P ₂、-P ₃、-P ₄)被讀取到的頻率響應特性是截然不同的。

如第4圖所示，如果在一軌道K上的五個電子標籤G1、G2、G3、G4、G5處分別被RFID讀取器以頻率925 MHz、915 MHz、925 MHz、928 MHz、915 MHz進行讀取，其中915 MHz、925 MHz、928 MHz的頻率響應曲線分別被標示為C41、C42、C43。當該RFID讀取器的天線T1在電子標籤G2正上方時，可讀取到頻率915 MHz、925 MHz的訊號，但以915 MHz電波進行讀取的訊號強度最強；當該電子讀取器的天線T1被移動到電子標籤G4、G5中央時，可同時讀取到頻率915 MHz、928 MHz的訊號。若以跳頻機制的928 MHz電波進行讀取，則會讀到電子標籤G4的訊號；若以跳頻機制的915 MHz電波進行讀取，則會讀到電子標籤G5的訊號，從第4圖中可知，不同頻率響應曲線C41、C42、C43的訊號強度波形不同，例如天線T1在電子標籤G4、G5中央讀取到的兩訊號強度不同，即原本距離相同的訊號強度卻不一致，導致依據訊號強度判讀位置時會產生定位誤差。

換言之，當RFID讀取器被應用到金屬用的電子標籤時，即便定位用的電子標籤的輻射特性完全一致，也會因為跳頻讀取的緣故，使得接收到的訊號強度不一致。這將導致利用訊號強度判讀位置出現誤差或誤判。因此，市售跳頻RFID讀取器無法被運用於實現可靠的定位功能。

有鑑於此，有必要提供一種有別以往的技術方案，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之一目的在於提供一種定位裝置，其係定頻地讀取電子標籤的無線射頻辨識訊號用於估算一定位用的座標，進而提升定位正確性。

本發明之次一目的在於提供一種天車系統，其係定頻地讀取電子標籤的無線射頻辨識訊號用於估算一定位用的座標，進而提升定位正確性。

本發明之另一目的在於提供一種定位方法，其係定頻地讀取電子標籤的無線射頻辨識訊號用於估算一定位用的座標，進而提升定位正確性。

本發明之又一目的在於提供一種電腦程式產品，其係定頻地讀取電子標籤的無線射頻辨識訊號用於估算一定位用的座標，進而提升定位正確性。

本發明之再一目的在於提供一種內儲程式之電腦可讀取紀錄媒體，其係定頻地讀取電子標籤的無線射頻辨識訊號用於估算一定位用的座標，進而提升定位正確性。

為達上述之目的，本發明的一方面提供一種定位裝置，包含：數個電子標籤，被配置成沿一軸線等距間隔設置；及一定頻取樣模組，耦接該數個電子標籤，該定頻取樣模組被配置成能夠在該軸線周圍移動，定頻地讀取來自該數個電子標籤的無線射頻辨識訊號，及依據來自該無線射頻辨識訊號的數個識別碼及數個強度分佈曲線估算在該軸線上的一座標。

在本發明之一實施例中，該座標由該定頻取樣模組依據該識別碼識別一區塊，再對該區塊中的位置進行估算，包括：計算Sm = (Smax–Smin)，其中Smax和Smin分別為該定頻取樣模組讀取到的數個無線射頻辨識訊號中的一最大訊號強度與一最小訊號強度；計算Pd = (P1–P2)、Pc = (P1+P2) / 2及Sd = (S1–S2)，若Sd > Sm，則令Sd = Sm，其中P1與P2分別為該定頻取樣模組讀取到的所有無線射頻辨識訊號排序後的該最大訊號強度所屬標籤之座標及一次大訊號強度所屬標籤之座標，S1與S2分別為正對該定頻取樣模組處的兩個無線射頻辨識訊號的訊號強度；及計算Pe = Pc + ((Pd × Sd) / 2Sm)，以Pe作為該座標。

在本發明之一實施例中，該定頻取樣模組與該數個電子標籤中的每個具有一線性極化天線，該定頻取樣模組的線性極化天線與該數個電子標籤中的每個的線性極化天線被配置為極化方向相互垂直。

在本發明之一實施例中，該定頻取樣模組具有一電路部件、一通訊介面及一天線部件，該電路部件具有一處理器及一射頻收發器，該處理器電性連接該射頻收發器及該通訊介面，該射頻收發器電性連接該天線部件，該處理器依據一固定頻率控制該射頻收發器經由該天線部件收發該無線射頻辨識訊號。

在本發明之一實施例中，該定頻取樣模組耦接一人機介面。

在本發明之一實施例中，該數個電子標籤中的每個設置一金屬片。

為達上述之目的，本發明的另一方面提供一種天車系統，包含至少一如上所述之定位裝置。

在本發明之一實施例中，該天車系統包含被配置成該定位裝置的一第一定位裝置，該第一定位裝置的定頻取樣模組設置於一第一載體，該第一載體能夠沿一第一軌道移動。

在本發明之一實施例中，該天車系統還包含被配置成該定位裝置的一第二定位裝置，用於配置該第二定位裝置中的該數個電子標籤的軸線與用於配置該第一定位裝置中的該數個電子標籤的軸線相互垂直。

在本發明之一實施例中，該第二定位裝置的定頻取樣模組設置於該第一載體。

在本發明之一實施例中，該第二定位裝置的定頻取樣模組設置於一第二載體，該第二載體能夠在該第一載體上沿一第二軌道移動。

為達上述之目的，本發明的另一方面提供一種定位方法，包含：控制一定頻取樣模組在設置數個電子標籤的一軸線周圍移動；控制該定頻取樣模組定頻地讀取來自該數個電子標籤中的至少一個的無線射頻辨識訊號，及依據來自該無線射頻辨識訊號的數個識別碼及數個強度分佈曲線估算在該軸線上的一座標。

在本發明之一實施例中，該座標是先依據該識別碼識別一區塊，再對該區塊中的位置進行估算的過程，包括：計算Sm = (Smax–Smin)，其中Smax和Smin分別為該定頻取樣模組讀取到的數個無線射頻辨識訊號中的一最大訊號強度與一最小訊號強度；計算Pd = (P1–P2)、Pc = (P1+P2) / 2及Sd = (S1–S2)，若Sd > Sm，則令Sd = Sm，其中P1與P2分別為該定頻取樣模組讀取到的所有無線射頻辨識訊號排序後的該最大訊號強度所屬標籤之座標及一次大訊號強度所屬標籤之座標，S1與S2分別為正對該定頻取樣模組處的兩個無線射頻辨識訊號的訊號強度；及計算Pe = Pc + ((Pd × Sd) / 2Sm)，以Pe作為該座標。

為達上述之目的，本發明的另一方面提供一種電腦程式產品，當電腦載入該電腦程式並執行後，該電腦能夠執行如上所述之定位方法。

為達上述之目的，本發明的另一方面提供一種電腦可讀取紀錄媒體，該電腦可讀取紀錄媒體內儲程式，當電腦載入該程式並執行後，該電腦能夠完成如上所述之定位方法。

本發明的天車系統、其定位裝置、定位方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體，利用上述定頻取樣模組進行與電子標籤的數據接收、利用接收數據直接估算定位座標，例如：二維座標可利用兩個定頻取樣模組進行分散式運算，以免運算過於集中導致影響系統運作效能；附加地，該定位座標可進一步被傳送到遠端介面，用於顯示或儲存等。相較於習知利用該遠端主機計算位置數值的技術，可以改善運算負擔過度集中在遠端主機及影響系統運作效能的問題。此外，利用定頻式讀取電子標籤的無線射頻辨識訊號，可以避免習知跳頻讀取導致訊號強度不一致及定位誤差問題；利用線性極化不匹配的配置方式，可以縮小電子標籤的間距，仍可維持鑑別度，改善習知定位用電子標籤的間距過大的問題；座標估算可提升定位精度，使待定位的目標物可更準確地被定位。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參閱第5圖所示，本發明一方面之定位裝置實施例可包含數個電子標籤G及一定頻取樣模組R，該數個電子標籤G可以例如是無線射頻辨識(RFID)標籤等，該數個電子標籤G可被配置成沿一軸線等距間隔設置，用以作為定位點，該數個電子標籤G可沿一軌道K的中心軸線等距間隔設置；又，該數個電子標籤D中的每個還可被寫入一定位數據，例如：可被預先儲存識別碼(如Tag ID或座標資訊等編號)作為定位依據；另，該數個電子標籤G還可預先安裝於一長壓條物內，每隔一間隔範圍(諸如可選為在15至25公分之間的間距)設置不同編號的該電子標籤G，以便經由該長壓條物沿著該軌道K安裝該數個電子標籤G，例如：可安裝在軌道表面上、軌道側邊或軌道上、下方等，在此僅以安裝在軌道表面上為例，但不以此為限；其中，各該電子標籤G還可以設置一金屬片(圖未繪示)，例如該金屬片可設於該電子標籤G與長壓條物之間，以確保該電子標籤G的微波特性一致，以便利用定頻方式收發RFID訊號。

如第5圖所示，該定頻取樣模組R可耦接該數個電子標籤G，例如：該定頻取樣模組之天線(如T)在該數個電子標籤G的訊號感應範圍內，該定頻取樣模組R可被配置成能夠在該軸線周圍移動，例如：該定頻取樣模組R可由一載體(如車體等)搭載而沿該軸線延伸的方向X移動，該定頻取樣模組R可定頻地讀取來自該數個電子標籤的無線射頻辨識訊號，及依據來自該無線射頻辨識訊號的數個識別碼及數個強度分佈曲線估算在該軸線上的一座標。

可選地，如第5圖所示，該定頻取樣模組R可以是單機型網路式RFID讀取器，該定頻取樣模組R可具有一天線部T及一定位部D，該天線部T及該定位部D可整合為一體或利用一架體F固定為一體式的定頻取樣模組，例如：將該定位部D設置在該架體F上。該天線部T可具有一適用RFID天線，例如小型天線等，該天線部T可位於該電子標籤G的一訊號感應範圍內；該定位部D電性連接該天線部T，用以依據來自各該電子標籤G內存的識別碼及強度分佈曲線估算在該軸線上的座標。應被理解的是，該座標可以是一維座標系中的座標，但不以此為限，該座標也可以是多維(如二維或三維)座標系中的座標中的數個分量中的一個。

舉例而言，本發明上述定位裝置實施例可適用於一運輸系統之定位功能，例如：該運輸系統可以是輸送帶系統(一維座標系統)、單軌式或雙軌式天車系統(一維或二維座標系統)或倉儲系統(三維座標系統)等，以下係以應用於雙軌式天車系統(二維座標系統)為例進行說明，惟不以此為限。

舉例而言，如第5及6圖所示，以應用於雙軌式天車系統為例，該定位裝置可用於定位並產生二維座標，例如：包含數個電子標籤G、一第一定頻取樣模組R1及一第二定頻取樣模組R2。該數個電子標籤G可分為一第一群組及一第二群組，該第一群組中的電子標籤G沿一第一軌道K1等距間隔設置，該電子標籤G的設置數量可依實際需求進行調整，如電子標籤G的密集度高(如第5圖所示)則可提高定位精度，該第二群組中的電子標籤G沿一第二軌道K2等距間隔設置，該第二軌道K2與該第一軌道K1相互垂直，例如：該第一軌道K1、第二軌道K2可以是在鋼鐵工廠中作業的天車軌道等。

如第5及6圖所示，該第一定頻取樣模組R1耦接該第一群組中的電子標籤G，該耦接方式諸如經由電波相互耦合等，該第一定頻取樣模組R1可被配置成能夠沿該第一軌道K1移動，定頻地讀取來自該第一群組中的數個電子標籤G的無線射頻辨識(RFID)訊號，及依據來自該第一群組中的無線射頻辨識訊號的識別碼及強度分佈曲線估算二維座標的一第一分量，例如X分量。

如第5及6圖所示，該第二定頻取樣模組R2耦接該第二群組中的電子標籤G，該第二定頻取樣模組R2可被配置成能夠沿該第二軌道K2移動，定頻地讀取該第二群組中的數個電子標籤G的無線射頻辨識訊號，及依據來自該第二群組中的無線射頻辨識訊號的識別碼及強度分佈曲線估算該二維座標的一第二分量，例如Y分量。以下進一步舉例說明本發明上述定位裝置的諸多實施例，但不以此為限。

在一實施例中，如第6圖所示，該第一定頻取樣模組R1可被設置於能夠沿該第一軌道K1移動的一第一載體A1(如雙軌式天車系統中的大車)，該第二定頻取樣模組R2可被設置於能夠沿該第二軌道K2在該第一載體A1上移動的一第二載體A2(如雙軌式天車系統中的小車)，該第二載體A2可設置一吊具V，例如：鈎鏈組具等，用以吊掛重物，該第二載體A2還可設置一座艙(圖未繪示)，供人員操控該天車系統；該第一定頻取樣模組R1位在該第一群組中的電子標籤G的無線感應範圍內、該第二定頻取樣模組R2位在該第二群組中的電子標籤G的無線感應範圍內。

如第7圖所示，如果在一軌道K(如該第一軌道或第二軌道)上有五個電子標籤(如G1、G2、G3、G4、G5)被一定頻取樣模組(如第5圖所示之第一定頻取樣模組R1或第二定頻取樣模組R2)以定頻方式進行讀取，例如：固定用頻率915 MHz進行接收，但不以此為限，也可以是其他頻率，則該定頻取樣模組的天線部T被移動時，對不同電子標籤(如G1、G2、G3、G4、G5)接收到的訊號強度波形皆一致，例如：當該定頻取樣模組的天線部T在電子標籤G2正上方時，可以讀取在曲線C71中的最大強度的回覆訊號，當該RFID讀取器的天線部T在電子標籤G4、G5中央時，因為電子標籤G4、G5與天線部T的距離相同，故該天線部T從電子標籤G4、G5讀到的訊號強度將會相同(或相當接近)，由此可知，該定頻取樣模組所在位置坐落在該電子標籤G4與G5之間，例如：可透過被讀取到的電子標籤G的編號決定該定頻取樣模組的坐落範圍區塊，可進一步依據被讀取到的電子標籤訊號強度分佈曲線得知該定頻取樣模組的精確位置的座標。舉例說明如下，但不以此為限。

舉例而言，以二維座標為例，該第一分量、第二分量可用於組合標示沿著該第一軌道K1或第二軌道K2交會而成的位置點，以便利用該第一分量及第二分量表示該位置點(如該天車系統的吊具位置)的二維座標，進而確定該吊具的精確位置，以利進行吊掛作業。應被理解的是，該二維座標除可利用該數個電子標籤的識別碼作為一區塊的編號外，還可利用一演算法算出在該區塊範圍內的詳細位置，該演算法舉例說明如下。

請參閱第8及9圖所示，第8、9圖分別為呈現沿一軌道K的無線射頻辨識訊號的一最大訊號強度Smax在一訊號差值Sd的左、右方的示意圖。該二維座標的該第一分量可由該第一定頻取樣模組R1依據該識別碼識別一區塊，再對該區塊中的位置進行估算，包括：計算Sm = (Smax–Smin)，其中Smax和Smin分別為該第一定頻取樣模組R1讀取到的數個無線射頻辨識訊號中的一最大訊號強度與最小訊號強度值；計算Pd = (P1–P2)、Pc = (P1+P2) / 2及Sd = (S1–S2)，若Sd > Sm，則令Sd = Sm，其中P1與P2分別為該第一定頻取樣模組R1讀取到的所有無線射頻辨識訊號排序後的一最大訊號強度所屬標籤之座標及一次大訊號強度所屬標籤之座標，S1與S2分別為正對該第一定頻取樣模組R1處的兩個無線射頻辨識訊號的訊號強度；及計算Pe = Pc + ((Pd × Sd) / 2Sm)，以Pe作為該二維座標的該第一分量。

附加地，如第8及9圖所示，該二維座標的該第二分量由該第二定頻取樣模組R2依據該識別碼識別一區塊，再對該區塊中的位置進行估算，包括：計算Sm = (Smax–Smin)，其中Smax和Smin分別為該第一定頻取樣模組R2讀取到的數個無線射頻辨識訊號中的一最大訊號強度與一最小訊號強度；計算Pd = (P1 - P2)、Pc = (P1+P2) / 2及Sd = (S1 – S2)，若Sd > Sm，則令Sd = Sm，其中P1與P2分別為該第二定頻取樣模組R2讀取到的所有無線射頻辨識訊號排序後的該最大訊號強度所屬標籤之座標及一次大訊號強度所屬標籤之座標，S1與S2分別為正對該第二定頻取樣模組R2處的兩個無線射頻辨識訊號的訊號強度；及計算Pe = Pc + ((Pd × Sd) / 2Sm)，以Pe作為該二維座標的該第二分量。

應被理解的是，如第10圖所示，在無線電波傳輸應用中，天線是實際用於傳送與接收電波的元件，天線發射出去的電波具備極化特性，通常可分為線性極化(如W1所示)與圓極化(如W2所示)，橢圓極化(如W3所示)則可視為圓極化的變形。在電波傳輸時，傳輸天線必須具備相同極化特性才能達到最佳傳輸效能，例如：利用線性極化傳輸電波時，接收端也要採用線性極化天線，以達最佳接收效果，且極化方向須一致(如同為水平或垂直)，若極化方向不一致，則會造成傳輸效能衰減。

習知RFID標籤的天線多是線性極化特性，習知RFID讀取器多採用圓極化天線收發電波，以便讀取各種角度的RFID標籤中的數據。然而，如第11圖所示，當沿軌道K(如該第一軌道或第二軌道)的數個電子標籤(如G1、G2、G3、G4、G5)之間的間距過近時，在相鄰電子標籤(如G2、G3、G4)被讀取到的訊號強度曲線C111、C112、C113重疊性高。換言之，不僅會同時讀到多個電子標籤的訊號，而且各該電子標籤的訊號強度與位置差異的鑑別度差，例如第11圖中的S1與Smax過於接近，進而影響資訊處理速度與定位準確性。因此，造成習知定位用的電子標籤長期以來無法縮短的問題。

有鑑於此，在本發明的上述實施例中，可採用線性極化天線做為上述定頻取樣模組(如第一、二定頻取樣模組)的電波收發元件，同時，電子標籤的天線特徵也是線性極化，該電子標籤的極化方向與該定頻取樣模組(如第一、二定頻取樣模組)的極化方向呈相互垂直設置。如第12圖所示，在沿軌道K(如該第一軌道或第二軌道)的電子標籤G1、G2、G3的讀取過程中的訊號強度曲線大幅縮小且讀取角度亦大幅變窄，不僅可有效避免讀取到鄰近的電子標籤的訊號，同時，可縮短電子標籤間的間距，增加電子標籤佈設的密集度，可以達到提高定位精度的功效。

如第13圖所示，如果將沿軌道K(如該第一軌道或第二軌道)的數個電子標籤(如G1、G2、G3、G4、G5)的間距再縮短一半，該天線部T感應到的訊號強度曲線仍具高鑑別性，結合上述實施例的座標估算，更可達到將定位精度提高約一倍的功效。藉此，該電子標籤的極化方向與該定頻取樣模組(如第一、二定頻取樣模組)的極化方向呈相互垂直設置，利用天線極化不匹配特性，大幅縮小有效讀取距離和範圍，可以解決習知定位用的電子標籤長期以來無法縮短的問題。

在一實施例中，如第5圖所示，該第一定頻取樣模組R1、該第二定頻取樣模組R2與該數個電子標籤G中的每個具有一線性極化天線，例如作為該天線部T的一部分，該第一定頻取樣模組R1的線性極化天線與該第一群組中的電子標籤G的線性極化天線被配置為極化方向相互垂直，例如：天線方向或裝設方向相互垂直等，該第二定頻取樣模組R2的線性極化天線與該第二群組中的電子標籤G的線性極化天線被配置為極化方向相互垂直。藉此，利用線性極化不匹配的配置方式，可以縮小電子標籤的間距，仍可維持鑑別度，改善習知定位用電子標籤的間距過大的問題

在一實施例中，如第14圖所示，該第一定頻取樣模組R1及該第二定頻取樣模組R2中的每個可具有一電路部件E1(如電路板等)、一通訊介面E2(如Ethernet、Wi-Fi及/或Zigbee通訊元件等)及一天線部件E3(如線性極化天線等)，該電路部件E1可具有一處理器E11(如數位訊號處理器或特殊應用積體電路等)及一射頻收發器E12(如可被設定頻率的射頻收發器等)，該處理器E11電性連接該射頻收發器E12及該通訊介面E2，該射頻收發器E12電性連接該處理器E11及該天線部件E3，該處理器E11可依據一固定頻率控制該射頻收發器E12經由該天線部件E3收發該無線射頻辨識訊號，可用於實現上述定頻地讀取該電子標籤的無線射頻辨識訊號，及依據來自該無線射頻辨識訊號的識別碼及強度分佈曲線估算上述座標的功能。藉此，可以適度簡化控制元件的數量，以便利用該處理器內部的控制邏輯(如軟體或硬體邏輯)實現上述功能。

附加地，如第14及15圖所示，在一實施例中，具有天線部T的該第一定頻取樣模組R1及該第二定頻取樣模組R2耦接至少一人機介面M1，例如：該第一定頻取樣模組R1及該第二定頻取樣模組R2中的至少一個與該人機介面M1經由一網路N耦接，該耦接方式可通過有線網路或無線網路，例如：通過上述通訊介面E2將該座標傳送到該人機介面M1，用以進行顯示、儲存或分析。藉此，由該第一定頻取樣模組及該第二定頻取樣模組中的至少一個完成估算的該座標除可用於精確定位外，還可進一步傳送到遠端進行顯示、儲存或分析，以便進一步利用大數據或人工智慧等技術優化工作流程。

相應地，本發明上述定位裝置實施例除可應用於雙軌式天車系統外，也可應用於單軌式天車系統，舉例說明如下，惟不以此為限。

舉例而言，該運輸系統實施例可包含被配置成該定位裝置的一第一定位裝置，該第一定位裝置的定頻取樣模組設置於一第一載體，該第一載體能夠沿一第一軌道移動，例如：應用於單軌式天車系統之車體裝設有一組定位裝置，該一組定位裝置的定頻取樣模組能夠沿直線狀的第一軌道移動，作為一維座標定位用途。

附加地或替代地，該運輸系統實施例還可包含被配置成該定位裝置的一第二定位裝置，用於配置該第二定位裝置中的該數個電子標籤的軸線與用於配置該第一定位裝置中的該數個電子標籤的軸線相互垂直；其中該第二定位裝置的定頻取樣模組也被設置於該第一載體，例如：應用於倉儲系統中的平面車體裝設有兩組定位裝置，該兩組定位裝置的定頻取樣模組能夠沿非直線狀(如弧狀、圓形、橢圓形、多邊形、曲折狀或迂迴狀等)的第一軌道移動，作為二維座標定位用途；替代地，該第二定位裝置的定頻取樣模組可設置於一第二載體，該第二載體能夠在該第一載體上沿一第二軌道(如直線狀軌道)移動，例如：應用於雙軌式天車系統的大車、小車分別裝設一組定位裝置(共計兩組定位裝置)，該兩組定位裝置的定頻取樣模組能夠沿相互垂直的第一軌道及第二軌道移動，作為二維座標定位用途。

舉例而言，作為各個維度定位用途的定位裝置可產生二維座標中的一個座標分量或一維座標，該定位裝置可包括數個電子標籤，被配置成沿一軸線等距間隔設置；及一定頻取樣模組，耦接該數個電子標籤，該定頻取樣模組被配置成能夠在該軸線周圍移動，定頻地讀取來自該數個電子標籤的無線射頻辨識訊號，及依據來自該無線射頻辨識訊號的數個識別碼及數個強度分佈曲線估算在該軸線上的一座標。詳細說明可參閱上述實施例相關說明內容，在此不另贅述。

在一實施例中，該座標由該定頻取樣模組依據該識別碼識別一區塊，再對該區塊中的位置進行估算，包括：計算Sm = (Smax–Smin)，其中Smax和Smin分別為該定頻取樣模組讀取到的數個無線射頻辨識訊號中的一最大訊號強度與一最小訊號強度；計算Pd = (P1–P2)、Pc = (P1+P2) / 2及Sd = (S1–S2)，若Sd > Sm，則令Sd = Sm，其中P1與P2分別為該定頻取樣模組讀取到的所有無線射頻辨識訊號排序後的該最大訊號強度所屬標籤之座標及一次大訊號強度所屬標籤之座標，S1與S2分別為正對該定頻取樣模組處的兩個無線射頻辨識訊號的訊號強度；及計算Pe = Pc + ((Pd × Sd) / 2Sm)，以Pe作為該座標。詳細說明可參閱上述實施例相關說明內容，在此不另贅述。

在一實施例中，該定頻取樣模組與該數個電子標籤中的每個具有一線性極化天線，該定頻取樣模組的線性極化天線與該數個電子標籤中的每個的線性極化天線被配置為極化方向相互垂直。詳細說明可參閱上述實施例相關說明內容，在此不另贅述。

在一實施例中，該定頻取樣模組具有一電路部件、一通訊介面及一天線部件，該電路部件具有一處理器及一射頻收發器，該處理器電性連接該射頻收發器及該通訊介面，該射頻收發器電性連接該天線部件，該處理器依據一固定頻率控制該射頻收發器經由該天線部件收發該無線射頻辨識訊號。詳細說明可參閱上述實施例相關說明內容，在此不另贅述。

在一實施例中，該定頻取樣模組耦接一人機介面。詳細說明可參閱上述實施例相關說明內容，在此不另贅述。

在一實施例中，該數個電子標籤中的每個設置一金屬片。詳細說明可參閱上述實施例相關說明內容，在此不另贅述。

另一方面，如第16圖所示，本發明提供一種定位方法實施例，可包含一運行步驟J1及一估算步驟J2，在該運行步驟J1前還可進行一配置步驟J0，以應用於雙軌式天車系統為例說明如下。請一併參閱第5及6圖所示，該配置步驟J0，可在相互垂直的二垂直軸線(如沿二軌道K1、K2延伸的軸線)等距間隔設置數個電子標籤G。

如第16圖所示，該運行步驟J1，可控制一定頻取樣模組在設置數個電子標籤的一軸線周圍移動，例如：如第6圖所示，控制二定頻取樣模組R1、R2在設置數個電子標籤G的二垂直軸線移動。

如第16圖所示，該估算步驟J2，可控制該定頻取樣模組定頻地讀取來自該數個電子標籤中的至少一個的無線射頻辨識訊號，及依據來自該無線射頻辨識訊號的數個識別碼及數個強度分佈曲線估算在該軸線上的一座標，例如：如第6圖所示，控制該二定頻取樣模組R1、R2定頻地讀取該數個電子標籤G的無線射頻辨識訊號，使該二定頻取樣模組中的一個(如R1)依據該無線射頻辨識訊號的強度分佈曲線估算一座標的一第一分量，及該二定頻取樣模組中的另一個(如R2)依據該無線射頻辨識訊號的強度分佈曲線估算該座標的一第二分量。

應被理解的是，在該運行步驟J1的進行過程中，該估算步驟J2可以同步地且重複地進行，以利即時地估算該座標，例如：應用於雙軌式天車系統時，該二定頻取樣模組R1、R2在一平面上的一交點，可被當作一吊具(如V)的參考位置，進而作為該天車系統進行定位控制的參考。

相應地，該定位方法也可應用於單軌式天車系統，例如包含控制一定頻取樣模組在設置數個電子標籤的一軸線周圍移動；控制該定頻取樣模組定頻地讀取來自該數個電子標籤中的至少一個的無線射頻辨識訊號，及依據來自該無線射頻辨識訊號的數個識別碼及數個強度分佈曲線估算在該軸線上的一座標。

在一實施例中，二維座標的該第一分量及該第二分量中的每個或一維座標依據該識別碼識別一區塊，再對該區塊中的位置進行估算的過程，包括：計算Sm = (Smax–Smin)，其中Smax和Smin分別為該定頻取樣模組讀取到的數個無線射頻辨識訊號中的一最大訊號強度與一最小訊號強度；計算Pd = (P1–P2)、Pc = (P1+P2) / 2及Sd = (S1–S2)，若Sd > Sm，則令Sd = Sm，其中P1與P2分別為該定頻取樣模組讀取到的所有無線射頻辨識訊號排序後的該最大訊號強度所屬標籤之座標及一次大訊號強度所屬標籤之座標，S1與S2分別為正對該定頻取樣模組處的兩個無線射頻辨識訊號的訊號強度；及計算Pe = Pc + ((Pd × Sd) / 2Sm)，以Pe作為該二維座標的該第一分量及該第二分量中的一個或一維座標。

另一方面，本發明還提供一種電腦程式產品，當電腦載入該電腦程式並執行後，該電腦能夠執行如上所述之定位方法。例如：該電腦程式產品可包含數個程式指令，該程式指令可利用現有的程式語言實現，例如：C、Java或Swift等，惟不以此為限，以便用於執行如上所述之定位方法。

另一方面，本發明還提供一種電腦可讀取紀錄媒體，例如：光碟、隨身碟或硬碟等，該電腦可讀取紀錄媒體內儲程式(如上述電腦程式)，當電腦載入該程式並執行後，該電腦能夠完成如上所述之定位方法。

承上所述，本發明上述實施例的運輸系統、其定位裝置、定位方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體，利用上述定頻取樣模組進行與電子標籤的數據接收、利用接收數據直接估算定位座標，例如：二維座標可利用兩個定頻取樣模組進行分散式運算，以免運算過於集中導致影響系統運作效能；附加地，該定位座標可進一步被傳送到遠端介面，用於顯示或儲存等。相較於習知利用該遠端主機計算位置數值的技術，可以改善運算負擔過度集中在遠端主機及影響系統運作效能的問題。

此外，本發明上述實施例的運輸系統、其定位裝置、定位方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體，利用定頻式讀取電子標籤的無線射頻辨識訊號，可以避免習知跳頻讀取導致訊號強度不一致及定位誤差問題；另外，利用線性極化不匹配的配置方式，可以縮小電子標籤的間距，仍可維持鑑別度，改善習知定位用電子標籤的間距過大的問題；此外，上述座標估算過程，更可提升定位精度，使待定位的目標物可更準確地被定位。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，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。

A1:第一載體 A2:第二載體 B11:頻段 B12:頻段 B13:頻段 B21:頻段 B22:頻段 B23:頻段 C1:無線電波 C2:曲線 C31:曲線 C32:曲線 C33:曲線 C41:曲線 C42:曲線 C43:曲線 C71:曲線 C111:曲線 C112:曲線 C113:曲線 D:定位部 E1:電路部件 E11:處理器 E12:射頻收發器 E2:通訊介面 E3:天線部件 F:架體 G:電子標籤 G1:電子標籤 G2:電子標籤 G3:電子標籤 G4:電子標籤 G5:電子標籤 J0:配置步驟 J1:運行步驟 J2:估算步驟 K:軌道 K1:第一軌道 K2:第二軌道 M1:人機介面 N:網路 R:定頻取樣模組 R1:第一定頻取樣模組 R2:第二定頻取樣模組 Smax:最大訊號強度 Smin:較小訊號強度 Sm:差值 S1:訊號 S2:訊號 Sd:訊號差值 P1:最大訊號強度所屬標籤的座標 P2:次大訊號強度所屬標籤的座標 Pd:最大訊號強度所屬標籤與次大訊號強度所屬標籤之間的座標差值 Pc:最大訊號強度所屬標籤與次大訊號強度所屬標籤之間的座標均值 P ₁:標籤周圍的讀取位置 P ₂:標籤周圍的讀取位置 P ₃:標籤周圍的讀取位置 P ₄:標籤周圍的讀取位置 -P ₁:標籤周圍的讀取位置 -P ₂:標籤周圍的讀取位置 -P ₃:標籤周圍的讀取位置 -P ₄:標籤周圍的讀取位置 T:天線部 T1:天線 V:吊具 W1:線性極化波形 W2:圓極化波形 W3:橢圓極化波形 X:方向 Y:方向

［第1圖］：習用RFID讀取器的無線電波段示意圖。 ［第2圖］：習用金屬用的RFID標籤的無線電波段示意圖。 ［第3圖］：習用RFID標籤的915MHz、925MHz、928MHz的頻率響應示意圖。 ［第4圖］：習用不同頻率響應曲線的訊號強度波形示意圖。 ［第5圖］：本發明一實施例之定頻取樣模組與電子標籤之相對位置示意圖。 ［第6圖］：本發明一實施例之定位裝置應用於天車系統的示意圖。 ［第7圖］：本發明一實施例之不同電子標籤定頻讀取的訊號強度波形示意圖。 ［第8圖］：本發明一實施例之座標估算的參數定義示意圖(一)。 ［第9圖］：本發明一實施例之座標估算的參數定義示意圖(二)。 ［第10圖］：天線電波的極化特性示意圖。 ［第11圖］：電子標籤的間距過近的訊號重疊示意圖。 ［第12圖］：本發明一實施例之線性極化配置的訊號分離示意圖。 ［第13圖］：本發明一實施例之電子標籤的間距縮短的訊號配置示意圖。 ［第14圖］：本發明一實施例之定頻取樣模組的部件連接示意圖。 ［第15圖］：本發明一實施例之定頻取樣模組與人機介面的耦接示意圖。 ［第16圖］：本發明一實施例之定位方法的流程示意圖。

A1:第一載體

A2:第二載體

G:電子標籤

K1:第一軌道

K2:第二軌道

R1:第一定頻取樣模組

R2:第二定頻取樣模組

V:吊具

X:方向

Y:方向

Claims (13)

1. 一種定位裝置，包含：數個電子標籤，被配置成沿一軸線等距間隔設置；及一定頻取樣模組，耦接該數個電子標籤，該定頻取樣模組被配置成能夠在該軸線周圍移動，定頻地讀取來自該數個電子標籤的無線射頻辨識訊號，及依據來自該無線射頻辨識訊號的數個識別碼及數個強度分佈曲線估算在該軸線上的一座標，該座標由該定頻取樣模組依據該識別碼識別一區塊，再對該區塊中的位置進行估算，包括：計算Sm=(Smax-Smin)，其中Smax和Smin分別為該定頻取樣模組讀取到的數個無線射頻辨識訊號中的一最大訊號強度與一最小訊號強度；計算Pd=(P1-P2)、Pc=(P1+P2)/2及Sd=(S1-S2)，若Sd>Sm，則令Sd=Sm，其中P1與P2分別為該定頻取樣模組讀取到的所有無線射頻辨識訊號排序後的該最大訊號強度所屬標籤之座標及一次大訊號強度所屬標籤之座標，S1與S2分別為正對該定頻取樣模組處的兩個無線射頻辨識訊號的訊號強度；及計算Pe=Pc+((Pd×Sd)/2Sm)，以Pe作為該座標。
2. 如申請專利範圍第1項所述之定位裝置，其中該定頻取樣模組與該數個電子標籤中的每個具有一線性極化天線，該定頻取樣模組的線性極化天線與該數個電子標籤中的每個的線性極化天線被配置為極化方向相互垂直。
3. 如申請專利範圍第1項所述之定位裝置，其中該定頻取樣模組具有一電路部件、一通訊介面及一天線部件，該電路部件具有一處理器 及一射頻收發器，該處理器電性連接該射頻收發器及該通訊介面，該射頻收發器電性連接該天線部件，該處理器依據一固定頻率控制該射頻收發器經由該天線部件收發該無線射頻辨識訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之定位裝置，其中該定頻取樣模組耦接一人機介面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之定位裝置，其中該數個電子標籤中的每個設置一金屬片。
6. 一種天車系統，包含至少一如申請專利範圍第1至5項任一項所述之定位裝置。
7. 如申請專利範圍第6項所述之天車系統，包含被配置成該定位裝置的一第一定位裝置，該第一定位裝置的定頻取樣模組設置於一第一載體，該第一載體能夠沿一第一軌道移動。
8. 如申請專利範圍第7項所述之天車系統，還包含被配置成該定位裝置的一第二定位裝置，用於配置該第二定位裝置中的該數個電子標籤的軸線與用於配置該第一定位裝置中的該數個電子標籤的軸線相互垂直。
9. 如申請專利範圍第8項所述之天車系統，其中該第二定位裝置的定頻取樣模組設置於該第一載體。
10. 如申請專利範圍第8項所述之天車系統，其中該第二定位裝置的定頻取樣模組設置於一第二載體，該第二載體能夠在該第一載體上沿一第二軌道移動。
11. 一種定位方法，包含：控制一定頻取樣模組在設置數個電子標籤的一軸線周圍移動；控制該定頻取樣模組定頻地讀取來自該數個電子標籤中的至少一個的 無線射頻辨識訊號，及依據來自該無線射頻辨識訊號的數個識別碼及數個強度分佈曲線估算在該軸線上的一座標，該座標的估算過程是先依據該識別碼識別一區塊，再對該區塊中的位置進行估算，包括：計算Sm=(Smax-Smin)，其中Smax和Smin分別為該定頻取樣模組讀取到的數個無線射頻辨識訊號中的一最大訊號強度與一最小訊號強度；計算Pd=(P1-P2)、Pc=(P1+P2)/2及Sd=(S1-S2)，若Sd>Sm，則令Sd=Sm，其中P1與P2分別為該定頻取樣模組讀取到的所有無線射頻辨識訊號排序後的該最大訊號強度所屬標籤之座標及一次大訊號強度所屬標籤之座標，S1與S2分別為正對該定頻取樣模組處的兩個無線射頻辨識訊號的訊號強度；及計算Pe=Pc+((Pd×Sd)/2Sm)，以Pe作為該座標。
12. 一種電腦程式產品，當電腦載入該電腦程式並執行後，該電腦能夠執行如申請專利範圍第11項所述之定位方法。
13. 一種電腦可讀取紀錄媒體，該電腦可讀取紀錄媒體內儲程式，當電腦載入該程式並執行後，該電腦能夠完成如申請專利範圍第11項所述之定位方法。

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