TWI751790B - 射頻定位方法 - Google Patents

Abstract

一種射頻定位方法，包含有步驟：當定位標籤設置時，定位標籤與收發器進行信號傳輸，運算主機由定位標籤與收發器的信號傳輸取得中頻信號，並計算中頻信號的信號強度；運算主機由預設的強度門檻值判斷中頻信號的信號強度是否足夠，並剔除信號強度低於強度門檻值的中頻信號；運算主機將經信號強度判斷後的中頻信號分別與初始中頻信號進行相位比對，以產生相位差；運算主機藉由相位差計算定位標籤與收發器的距離；運算主機藉由定位標籤與收發器的距離計算定位標籤的座標位置。

Description

射頻定位方法

一種射頻定位方法，尤指一種提升定位精準度的射頻定位方法。

應用於手術定位的定位技術包含機械式定位(mechanical positioning)、超音波定位(ultrasound positioning)、電磁定位(electromagnetic positioning)、光學定位(optical positioning)、射頻定位(radio frequency positioning)及X光與CT定位等。目前市面上應用於手術導引(surgical navigation)的定位技術產品，大多數採用光學定位技術中的紅外線定位，由光學探頭(optical probe)及嵌入反光球(reflective sphere)之參考框架(dynamic reference frame, DRF)組成，透過將參考框架安裝於手術器械及患部上，利用光學技術追蹤手術器械及患部的相對位置，再藉由手術導引軟體協助醫師精準操作器械，然而臨床資料顯示，光學定位技術存在直視性遮蔽問題，因此，如何優化定位技術與手術導航系統整合，以確保醫師能夠更精準的依據術前規劃操作器械，提升施術品質，改良當前的定位技術實有其必要性。

有鑑於此，本發明提供一種射頻定位方法，透過信號強度篩選合適的中頻信號執行定位運算，以提升射頻定位的精準度。

為達成前述目的，本發明射頻定位方法包含有： A. 當至少一定位標籤設置時，該至少一定位標籤中的至少一標籤天線與複數收發器進行信號傳輸，一運算主機由該至少一標籤天線與該複數收發器的信號傳輸取得複數中頻信號，並計算各該中頻信號的一信號強度； B. 該運算主機由預設的一強度門檻值判斷各該中頻信號的該信號強度是否足夠，並剔除該信號強度低於該強度門檻值的各該中頻信號； C. 該運算主機將經信號強度判斷後的各該中頻信號的一相位分別與一初始中頻信號的一初始相位進行相位比對，以產生一相位差； D. 該運算主機藉由該相位差計算該至少一標籤天線與各該收發器的一距離； E. 該運算主機藉由該至少一標籤天線與各該收發器的該距離計算該至少一標籤天線的一座標位置。

本發明可由該複數收發器與該至少一定位標籤之間雙向電磁波信號傳輸，定位找出該至少一標籤天線的座標位置，達成該至少一定位標籤的射頻定位，另一方面，本發明可藉由剔除信號強度不足的各該中頻信號，防止射頻定位技術因中頻信號強度不足而造成該運算主機其定位運算產生誤差的情形，提升本發明射頻定位方法的定位精準度。

請參看圖1所示，本發明射頻定位方法可透過一射頻定位系統執行，該射頻定位系統包含有：複數收發器10、至少一定位標籤20、一信號模組30及一運算主機40。

如圖2所示，各該收發器10包含有一發射電路11、一發射天線12、一接收電路13及一接收天線14，該發射電路11與該發射天線12連接，該接收電路13與該接收天線14連接；該發射電路11產生一發射信號，並透過該發射天線12發射與該發射信號相對應的一發射信號電磁波向外傳輸，該接收電路13則透過該接收天線14擷取該至少一定位標籤20傳輸的一調變信號電磁波，並產生一調變信號。

如圖3所示，各該定位標籤20包含有至少一標籤電路21及至少一標籤天線22，且該至少一標籤電路21的數量與該至少一標籤天線22的數量相同，每一標籤天線22對應電連接其中一標籤電路21；以一個收發器10及一個定位標籤20為例，該定位標籤20中的該標籤天線22接收該收發器10中該發射天線12對外傳輸的一發射信號電磁波，經該定位標籤20中的該標籤電路21加入對應該標籤天線22的一識別碼後，並透過該標籤天線22產生該調變信號電磁波向外傳輸，其中，不同的標籤天線22具有不同的識別碼，根據不同的識別碼即可辨識該調變信號電磁波由哪一個標籤天線22發出。

如圖4A所示，該信號模組30連接各該收發器10，且包含有至少一處理單元31、一多工器32及一類比數位轉換器33，該多工器32連接該至少一處理單元31，該類比數位轉換器33連接該多工器32，每一個處理單元31會負責處理一個標籤天線22所傳輸的該調變信號電磁波，因此該至少一處理單元31的數量與該至少一標籤天線22的數量相同，而每一個處理單元31可連接每一個收發器10，以接收各該收發器10所傳輸的該調變信號，進一步參看圖4B所示，各該處理單元31包含有一識別電路311及複數處理電路312，該複數處理電路312連接該識別電路311，且每一個處理電路312連接其中一個收發器10，因此該複數處理電路312的數量與該複數收發器10的數量相同，而該識別電路311提供對應各該標籤天線22的識別信號給各該處理電路312，供各該處理電路312對該調變信號解調變而得到一接收信號，各該處理單元31將該發射信號與該接收信號混頻以產生一中頻信號並輸出；該多工器32輸出各該處理單元31產生的該中頻信號至該類比數位轉換器33，且該信號模組30藉由該多工器32簡化信號傳輸的通道數，減少該信號模組30所需要的類比數位轉換器數量33；該類比數位轉換器33將該多工器32傳輸的該中頻信號由類比信號形式轉換為數位信號形式向外傳輸。

該運算主機40連接該類比數位轉換器33的輸出端，以獲得每個處理電路312計算出的該中頻信號，將該中頻信號的一相位與一初始中頻信號的一初始相位進行相位比對產生一相位差，並根據該相位差進行距離及位置座標的運算，其中，該射頻定位系統進行射頻定位前可進行系統初始化程序，將各該收發器10及該至少一定位標籤20分別置於已知的座標位置，藉由各該收發器10與該至少一定位標籤20間雙向的電磁波信號傳輸產生該初始中頻信號。

其中，本發明射頻定位方法中該發射信號可透過頻率調變，為了能夠區別各該收發器10所產生的該發射信號，每個發射電路11可設計成不同的頻率調變區間，達到分頻多工；亦可設計成在不同時段依序產生發射信號，達到分時多工；又或者以分時分頻的方式加以區分，使得同時間或同頻率的發射信號不會重疊，達到區隔識別的目的。

請參看圖5A及圖5B所示，本發明射頻定位方法的步驟包含有：

S10：當該至少一定位標籤20設置於一位置時，該至少一定位標籤20與該複數收發器10進行信號傳輸，該運算主機40由該至少一定位標籤20與該複數收發器10的信號傳輸取得複數中頻信號，並計算各該中頻信號的一信號強度，且步驟S10係包含以下步驟S101~S105。

S101：各該收發器10中的該發射電路11產生一發射信號，相對應的該發射天線12將該發射信號以電磁波形式產生一發射信號電磁波向外傳輸；

S102：該至少一定位標籤20中的各該標籤天線22接收該發射信號電磁波，各該標籤電路21在該發射信號電磁波中加入與其相對應的該標籤天線22的一識別碼，透過各該標籤天線22產生一調變信號電磁波向外傳輸；

S103：各該收發器10的該接收天線14接收該調變信號電磁波，與該接收天線14相對應的該接收電路13根據該調變信號電磁波產生一調變信號，並將該調變信號傳送至該信號模組30；

S104：該信號模組30中各該處理單元31的該識別電路311產生對應各該標籤天線22的一識別信號，各該處理電路312藉由該識別信號對該調變信號解調變，產生一接收信號，且該信號模組30的各該處理單元31將該發射信號及該接收信號混頻產生一中頻信號，並由該信號模組30將各該中頻信號經由該多工器32及該類比數位轉換器33向外傳輸；

S105：該運算主機40接收各該中頻信號，並計算各該中頻信號的一信號強度。

S11：該運算主機40由預設的一強度門檻值判斷各該中頻信號的該信號強度是否足夠，並剔除該信號強度不足的各該中頻信號，而保留該信號強度大於或等於該強度門檻值的各該中頻信號，並進行後續定位運算；

S12：該運算主機40將各該中頻信號的一相位與對應的一初始中頻信號的一初始相位做比對產生一相位差∆Ф；

S13：該運算主機40藉由該相位差∆Ф，根據距離計算公式

及距離變化量的計算公式

計算各該收發器10與該至少一定位標籤20中各該標籤天線22的一距離變化量，以及各該收發器10與該至少一定位標籤20中各該標籤天線22的一距離，其中

為各該收發器10與該至少一定位標籤20中各該標籤天線22的一初始距離。

S14：該運算主機40根據該至少一定位標籤20中各該標籤天線22與各該收發器10的距離計算各該標籤天線22所在的一座標位置，即可由各該標籤天線22的該座標位置得知該至少一定位標籤20的座標位置。

在步驟S14中，完成計算該至少一定位標籤20中各該標籤天線22所在的該座標位置後，該運算主機40可將對應各該收發器10的該發射信號與該接收信號混頻所得到的該中頻信號定義為新的該初始中頻信號，而該中頻信號的該相位則定義為新的該初始相位，且該運算主機40將計算出的該收發器10與該至少一定位標籤20中各該標籤天線22的該距離定義為新的初始距離，以供下一輪定位時計算使用。

請參看圖6A及圖6B所示，第一實施例中，以包含有六個收發器10a~10f、一定位標籤20、一信號模組30及一運算主機40的一射頻定位系統為例，執行本發明射頻定位方法，說明上述步驟S10~S14。本實施例中固定設置第一~第六收發器10a~10f於已知座標位置(x _a,y _a,z _a)、(x _b,y _b,z _b)、(x _c,y _c,z _c)、(x _d,y _d,z _d)、(x _e,y _e,z _e)、(x _f,y _f,z _f)，而該些第一~第六收發器10a~10f分別與一信號模組30連接，該信號模組30包含有一第一處理單元31a、一第二處理單元31b、一多工器32及一類比數位轉換器33，該多工器32與該第一處理單元31a及該第二處理單元31b連接，該類比數位轉換器33與該多工器32連接，且該第一處理單元31a包含有一識別電路311a及六個處理電路312a~312f，該第二處理單元31b包含有一識別電路311b及六個處理電路312a~312f，該運算主機40與該信號模組30連接，而該定位標籤20包含有兩個標籤電路21及兩個標籤天線22，為了方便說明以下的電路動作，在此特別將該定位標籤20中一標籤天線22標示為A1，而該標籤天線A1對應的一標籤天線21a。

執行步驟S10之前，射頻定位系統可將該定位標籤20置於一初始位置進行初始化，使該運算主機40可儲存有該定位標籤20設置於該初始位置時，該第一~該第六收發器10a~10f分別與該定位標籤20的該標籤天線A1間的一初始距離D _atA1~D _ftA1以及一初始中頻信號S _atA1''~S _ftA1''。

首先，該定位標籤20設置於一第一位置，以該標籤天線A1為例，該第一收發器10a中的該發射電路11a產生一發射信號S _a，並透過與其連接的該發射天線12a發射與該發射信號S _a相對應的一發射信號電磁波E _a，且該發射信號S _a亦會傳送至該處理單元31a的該處理電路312a中；該定位標籤20透過該標籤天線A1接收該發射信號電磁波E _a後，由該標籤電路21a於該發射信號電磁波E _a中加入該標籤天線A1的一識別碼，再由該標籤天線A1產生一調變信號電磁波E _at1A1向外傳輸；該接收天線14a接收該調變信號電磁波E _at1A1，接著該接收電路13a產生與該調變信號電磁波E _at1A1相對應的一調變信號S _at1A1。

同理，該第二~該第六收發器10b~10f中的該些發射電路11b~11f依序產生發射信號S _b~S _f，並透過與其連接的該發射天線12b~12f輸出相對應的發射信號電磁波E _b~E _f；該定位標籤20透過該標籤天線A1依序接收該些發射信號電磁波E _b~E _f，由該標籤電路21a於該些發射信號電磁波E _b~E _f中加入該標籤天線A1的一識別碼，再透過該標籤天線A1產生調變信號電磁波E _bt1A1~E _ft1A1向外傳輸；該些接收天線14b~14f接收該些調變信號電磁波E _bt1A1~E _ft1A1，接著該些接收電路13b~13f產生分別與該些調變信號電磁波相對應的調變信號S _bt1A1~S _ft1A1。

該信號模組30中的該第一處理單元31a接收該第一收發器10a所傳輸對應於該標籤天線A1的調變信號S _at1A1，該第一處理單元31a中該識別電路311a產生對應於該標籤天線A1的一識別信號，供處理電路312a對調變信號S _at1A1解調變，產生相對應的接收信號S _at1A1'；同理，該信號模組30中的該第一處理單元31a接收該第二~該第六收發器10b~10f所傳輸對應於該標籤天線A1的調變信號S _bt1A1~S _ft1A1，該第一處理單元31a中該識別電路311a產生對應於該標籤天線A1的一識別信號，供處理電路312b~312f對調變信號S _bt1A1~S _ft1A1解調變，產生相對應的接收信號S _bt1A1'~S _ft1A1'。

該第一處理單元31a將發射信號S _a~S _f分別與接收信號S _at1A1'~S _ft1A1'進行混頻，產生第一~第六收發器10a~10f對應於標籤天線A1設置於該第一位置時的該些中頻信號S _at1A1''~S _ft1A1''。

該運算主機40預設有一強度門檻值，且該運算主機40接收該些中頻信號S _at1A1''~S _ft1A1''並計算出該些中頻信號S _at1A1''~S _ft1A1''的一中頻信號強度I _at1A1~I _ft1A1，並將該些中頻信號強度I _at1A1~I _ft1A1與該強度門檻值比對，若該些中頻信號強度低於該強度門檻值，則剔除低於該強度門檻值的該些中頻信號，由高於或等於該強度門檻值的該些中頻信號進行後續運算。

在步驟S12中，以該第六收發器10f的該中頻信號強度I _ft1A1不足為例，該運算主機40由該些中頻信號S _at1A1''~S _et1A1''的一相位Ф _at1A1~Ф _et1A1分別與對應的初始中頻信號S _atA1''~S _etA1''的一初始相位Ф _atA1~Ф _etA1進行相位比對，得到相位差∆Ф _at1A1、∆Ф _bt1A1、∆Ф _ct1A1、∆Ф _dt1A1、∆Ф _et1A1。

該運算主機40可由該些相位差∆Ф _at1A1~∆Ф _et1A1根據公式

得知該標籤天線A1設置於該第一位置時與該初始位置的距離變化量ΔD _at1A1、ΔD _bt1A1、ΔD _ct1A1、ΔD _dt1A1、ΔD _et1A1，並根據距離D=距離變化量∆D+初始距離D ₀得到下列關係式：

再由該運算主機40由下列關係矩陣得知該定位標籤20中該標籤天線A1的一座標位置(x _t1A1,y _t1A1,z _t1A1)：

而若以該第五收發器10e的該中頻信號強度I _et1A1以及該第六收發器10f的該中頻信號強度I _ft1A1不足為例，該運算主機40由該些中頻信號S _at1A1''~S _dt1A1''分別與對應的初始中頻信號S _atA1''~S _dtA1''進行相位比對，得到相位差∆Ф _at1A1、∆Ф _bt1A1、∆Ф _ct1A1、∆Ф _dt1A1。

該運算主機40可由該些相位差∆Ф _at1A1~∆Ф _dt1A1根據公式

得知該標籤天線A1設置於該第一位置時與該初始位置的距離變化量ΔD _at1A1、ΔD _bt1A1、ΔD _ct1A1、ΔD _dt1A1，並根據距離D=距離變化量∆D+初始距離D ₀得到下列關係式：

再由該運算主機40透過該第一~第四收發器10a~10d的已知座標位置(x _a,y _a,z _a)、(x _b,y _b,z _b)、(x _c,y _c,z _c)、(x _d,y _d,z _d)，根據以下關係式計算該標籤天線A1的座標位置：

請參看圖7所示，於一第二實施例中，第一實施例的該定位標籤20可包含有三個標籤電路21及三個標籤天線22，為了方便說明以下的電路動作，在此特別將該定位標籤20的三個標籤天線22分別標示為A1、A2及A3。

同理，該運算主機40可根據上述流程得知該些標籤天線A1、A2、A3的座標位置(x _t1A1,y _t1A1,z _t1A1)、(x _t1A2,y _t1A2,z _t1A2)、(x _t1A3,y _t1A3,z _t1A3)。

當該運算主機40得知該些標籤天線A1~A3座標位置後，可進一步依下式計算該定位標籤20的方位(u,v,w)。

請參看圖8所示，當完成步驟S14後，若步驟S11中該運算主機40判斷有信號強度不足的中頻信號時，本發明射頻定位方法執行以下相位修正流程：

S201：該運算主機40由該至少一標籤天線22的座標位置計算步驟S11中信號強度不足的各該中頻信號所對應的各該收發器10與該至少一標籤天線22的一修正距離。

S202：該運算主機40由該修正距離計算信號強度不足的各該中頻信號所對應的各該收發器10與該至少一標籤天線22的一修正相位差。

S203：該運算主機40由該修正相位差計算信號強度不足的各該中頻信號的一修正相位。

S204：該運算主機40將信號強度不足的各該中頻信號定義為新的該初始中頻信號，而各該修正相位則定義為新的該初始相位，且該運算主機40將信號強度不足的中頻信號所對應的各該收發器10與標籤天線22的該修正距離定義為新的該初始距離，並回到步驟S10進行新一輪的定位流程。

配合圖6A及圖6B所示，以第一實施例中包含有六個收發器10a~10f、該定位標籤20、該信號模組30及該運算主機40的該射頻定位系統為例，並接續第一實施例，說明上述步驟S201~S204。

若以該運算主機40判斷該第六收發器10f的該中頻信號強度I _ft1A1不足為例，該運算主機40由下列關係式計算該第六收發器10f與該標籤天線A1的一修正距離

：

接著該運算主機40透過該修正距離，根據相位差公式

，D為收發器10與標籤天線22的距離，D ₀為收發器10與標籤天線22的初始距離，以下列關係式計算對應該第六收發器10f與該標籤天線A1的該中頻信號與該初始中頻信號的一修正相位差：

該運算主機40由該修正相位差，根據相位公式

，以下列關係式計算對應該第六收發器10f與該標籤天線A1的該中頻信號的一修正相位：

最後該運算主機40將對應該第六收發器10f與該標籤天線A1的該中頻信號定義為新的初始中頻信號，而該中頻信號的該修正相位

定義為新的初始相位，並將該第六收發器10f與該標籤天線A1的該修正距離

定義為新的初始距離，以供進行新一輪定位時該運算主機40執行步驟S12及步驟S13。

完成該定位標籤20設置於該第一位置時的定位以及相位修正後，可將該定位標籤20設置於一第二位置執行下一輪定位。

同樣以該標籤天線A1為例，該第一收發器10a中的該發射電路11a產生一發射信號S _a，並透過與其連接的該發射天線12a發射與該發射信號S _a相對應的一發射信號電磁波E _a，且該發射信號S _a亦會傳送至該處理單元31a的該處理電路312a中；該定位標籤20透過該標籤天線A1接收該發射信號電磁波E _a後，由該標籤電路21a於該發射信號電磁波E _a中加入該標籤天線A1的一識別碼，再由該標籤天線A1產生一調變信號電磁波E _at2A1向外傳輸；該接收天線14a接收該調變信號電磁波E _at2A1，接著該接收電路13a產生與該調變信號電磁波E _at2A1相對應的一調變信號S _at2A1。

同理，該第二~該第六收發器10b~10f中的該些發射電路11b~11f依序產生發射信號S _b~S _f，並透過與其連接的該發射天線12b~12f輸出相對應的發射信號電磁波E _b~E _f；該定位標籤20透過該標籤天線A1依序接收該些發射信號電磁波E _b~E _f，由該標籤電路21a於該些發射信號電磁波E _b~E _f中加入該標籤天線A1的一識別碼，再透過該標籤天線A1產生調變信號電磁波E _bt2A1~E _ft2A1向外傳輸；該些接收天線14b~14f接收該些調變信號電磁波E _bt2A1~E _ft2A1，接著該些接收電路13b~13f產生分別與該些調變信號電磁波相對應的調變信號S _bt2A1~S _ft2A1。

該信號模組30中的該第一處理單元31a接收該第一收發器10a所傳輸對應於該標籤天線A1的調變信號S _at2A1，該第一處理單元31a中該識別電路311a產生對應於該標籤天線A1的一識別信號，供處理電路312a對調變信號S _at2A1解調變，產生相對應的接收信號S _at2A1'；同理，該信號模組30中的該第一處理單元31a接收該第二~該第六收發器10b~10f所傳輸對應於該標籤天線A1的調變信號S _bt2A1~S _ft2A1，該第一處理單元31a中該識別電路311a產生對應於該標籤天線A1的一識別信號，供處理電路312b~312f對調變信號S _bt2A1~S _ft2A1解調變，產生相對應的接收信號S _bt2A1'~S _ft2A1'。

該第一處理單元31a將發射信號S _a~S _f分別與接收信號S _at2A1'~S _ft2A1'進行混頻，產生第一~第六收發器10a~10f對應於標籤天線A1設置於該第二位置時的該些中頻信號S _at2A1''~S _ft2A1''。

該運算主機40預設有一強度門檻值，且該運算主機40計算出該些中頻信號S _at2A1''~S _ft2A1''的一中頻信號強度I _at2A1~I _ft2A1，並將該些中頻信號強度I _at2A1~I _ft2A1與該強度門檻值比對，若該些中頻信號強度低於該強度門檻值，則剔除低於該強度門檻值的該些中頻信號，由高於或等於該強度門檻值的該些中頻信號進行後續運算。

在步驟S12中，以該第六收發器10f的該中頻信號強度I _ft2A1不足為例，該運算主機40由該些中頻信號S _at2A1''~S _et2A1''的一相位Ф _at2A1~Ф _et2A1分別與對應的新的初始中頻信號S _at1A1''~S _ft1A1''的一初始相位Ф _at1A1~Ф _et1A1進行相位比對，得到相位差∆Ф _at2A1、∆Ф _bt2A1、∆Ф _ct2A1、∆Ф _dt2A1、∆Ф _et2A1。

該運算主機40可由該些相位差∆Ф _at2A1~∆Ф _et2A1根據公式

得知該標籤天線A1設置於該第二位置時與該初始位置的距離變化量ΔD _at2A1、ΔD _bt2A1、ΔD _ct2A1、ΔD _dt2A1、ΔD _et2A1，並根據距離D=距離變化量∆D+初始距離D ₀得到下列關係式：

再由該運算主機40由下列關係矩陣得知該定位標籤20中該標籤天線A1的一座標位置(x _t2A1,y _t2A1,z _t2A1)：

綜上所述，本發明可基於該複數收發器10與該至少一定位標籤20之間雙向電磁波信號傳輸，定位找出該至少一定位標籤20中各該標籤天線22的座標位置，並可藉由多個標籤天線22的座標位置計算該至少一定位標籤20的方位，使本發明可供應用於手術定位裝置，於手術中精準運算安裝於手術器械及病患患部的該至少一定位標籤20的位置及方位，另一方面，該至少一定位標籤20與各該收發器10相互對應的角度不同或是受物件屏蔽時，會影響各該發射信號及各該調變信號的信號強度，造成後續產生的各該接收信號與各該中頻信號的信號強度不足，使得各該中頻信號受到雜訊干擾，進而影響該運算主機40進行座標運算，本發明可藉由剔除信號強度不足的各該中頻信號，避免該運算主機40後續的定位運算產生誤差，提升本發明定位方法的定位精準度，且本發明包含定位後的相位修正流程，由定位流程中計算出的定位座標，反向計算出信號強度不足的各該中頻信號的一修正相位，使對應信號強度不足的各該中頻信號的各該收發器10能繼續應用於後續的定位流程中，提升本發明射頻定位方法的定位穩定性。

10,10a,10b,10c,10d,10e,10f:收發器 11,11a,11b,11c,11d,11e,11f:發射電路 12,12a,12b,12c,12d,12e,12f:發射天線 13,13a,13b,13c,13d,13e,13f:接收電路 14,14a,14b,14c,14d,14e,14f:接收天線 20:定位標籤 21,21a:標籤電路 22,A1,A2,A3:標籤天線 30:信號模組 31,31a,31b:處理單元 311,311a,311b:識別電路 312,312a,312b,312c,312d,312e,312f:處理電路 32:多工器 33:類比數位轉換器 40:運算主機

圖1：本發明中射頻定位系統的方塊示意圖。 圖2：本發明中收發器的方塊示意圖。 圖3：本發明中定位標籤的方塊示意圖。 圖4A：本發明中信號模組的方塊示意圖。 圖4B：本發明中處理單元的方塊示意圖。 圖5A：本發明射頻定位方法之步驟流程圖。 圖5B：本發明射頻定位方法中步驟S10之步驟流程圖。 圖6A：第一實施例中射頻定位系統的方塊示意圖。 圖6B：第一實施例中處理單元的方塊示意圖。 圖7：第二實施例中定位標籤的方塊示意圖。 圖8：本發明射頻定位方法中相位修正的步驟流程圖。

Claims (9)

1. 一種射頻定位方法，包含有：A.當至少一定位標籤設置時，該至少一定位標籤中的至少一標籤天線與複數收發器進行信號傳輸，一運算主機由該至少一標籤天線與該複數收發器的信號傳輸取得複數中頻信號，並計算各該中頻信號的一信號強度；B.該運算主機由預設的一強度門檻值判斷各該中頻信號的該信號強度是否足夠，並剔除該信號強度低於該強度門檻值的各該中頻信號；C.該運算主機將經信號強度判斷後的各該中頻信號的一相位分別與一初始中頻信號的一初始相位進行相位比對，以產生一相位差；D.該運算主機藉由該相位差計算該至少一標籤天線與各該收發器的一距離；E.該運算主機藉由該至少一標籤天線與各該收發器的該距離計算該至少一標籤天線的一座標位置；其中，完成步驟E後，若該運算主機於步驟B中判斷有信號強度不足的中頻信號時，係執行以下相位修正流程：F.該運算主機由該至少一標籤天線的該座標位置，計算信號強度不足的各該中頻信號所對應的各該收發器與該至少一標籤天線的一修正距離；G.該運算主機由該修正距離計算信號強度不足的各該中頻信號所對應的各該收發器與該至少一標籤天線的一修正相位差；H.該運算主機由該修正相位差計算信號強度不足的各該中頻信號，以獲得一修正相位。
2. 如請求項1所述之射頻定位方法，步驟A中包含步驟：a1：各該收發器中的一發射電路產生一發射信號，連接該發射電路的一發射天線產生對應該發射信號的一發射信號電磁波向外傳輸； a2：該至少一定位標籤中的至少一標籤天線接收該發射信號電磁波，至少一標籤電路在該發射信號電磁波中加入與其相對應的該標籤天線的一識別碼，並透過該至少一標籤天線產生一調變信號電磁波向外傳輸；a3：各該收發器的一接收天線接收該調變信號電磁波，與該接收天線連接的一接收電路根據該調變信號電磁波產生一調變信號，並將該調變信號傳送至與各該收發器連接的一信號模組；a4：該信號模組產生對應各該標籤天線的一識別信號，藉由該識別信號對該調變信號解調變，產生一接收信號，且該信號模組將該發射信號及該接收信號混頻產生該中頻信號，並將各該中頻信號傳輸至與該信號模組連接的該運算主機。
3. 如請求項2所述之射頻定位方法，步驟a4中，該信號模組包含至少一處理單元，各該處理單元包含一識別電路及複數處理電路，由該識別電路產生對應各該標籤天線的該識別信號，由各該處理電路對各該收發器的該調變信號解調變產生該接收信號，並將各該收發器的該發射信號及該接收信號混頻產生該中頻信號。
4. 如請求項3所述之射頻定位方法，每一處理單元對應一標籤天線，該至少一處理單元的數量與該至少一標籤天線的數量相同。
5. 如請求項3所述之射頻定位方法，每一處理電路對應一收發器，該複數處理電路的數量與該複數收發器的數量相同。
6. 如請求項1所述之射頻定位方法，步驟D中，該運算主機藉由該相位差，根據距離計算公式D=△D+D ₀及距離變化量的計算公式

   

   計算各該收發器與該至少一標籤天線的該距離，其中D代表距離、△D代表距離變化量、D₀代表初始距離、λ代表波長、△Φ代表相位差、π代表圓周率。
7. 如請求項1所述之射頻定位方法，該運算主機將對應各該收發器的該中頻信號定義為新的該初始中頻信號，而該中頻信號的該相位則定義為新的該初始相位，且該運算主機將計算出的各該收發器與該至少一標籤天線的該距離定義為新的該初始距離，以供下一輪定位時計算使用。
8. 如請求項1所述之射頻定位方法，該運算主機將信號強度不足的各該中頻信號定義為新的該初始中頻信號，而各該修正相位則定義為新的該初始相位，且將各該修正距離定義為新的該初始距離。
9. 如請求項1所述之射頻定位方法，該至少一標籤天線為複數標籤天線，該運算主機由該複數標籤天線的各該座標位置計算該至少一定位標籤的一方位。

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