TW202009520A

TW202009520A - 室內定位系統

Info

Publication number: TW202009520A
Application number: TW107128682A
Authority: TW
Inventors: 郭倫嘉
Original assignee: 恆準定位股份有限公司
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-03-01
Also published as: TWI675215B

Abstract

本發明係一種室內定位系統，包含有一定位標籤、一第一定位基站及一定位伺服器。該第一定位基站接收該定位標籤發送的標籤訊號，並產生一第一基站訊號發送。該定位伺服器接收該第一基站訊號，並根據該第一基站訊號計算出一定位資訊。由於該室內定位系統能設置在室內，因此即便在仍能定位出該定位標籤的位置。此外，由於該定位標籤發送的標籤訊號透過該第一定位基站以一級一級接力傳輸的方式被發送至該定位伺服器，因此在建置上能更有彈性，且方便工人進行架設。

Description

室內定位系統

本發明係一種定位系統，尤指一種室內定位系統。

地圖是人們常用的找尋方向前往目的地的方式，且隨著科技發展，一般移動裝置中大部分都會安裝有電子地圖的軟體，提供使用者找尋目的地的方向。當使用者透過移動裝置中的電子地圖找尋目的地方向時，第一步就是必須先確認使用者目前的位置，並在移動裝置中的電子地圖中顯示出來，才能提供使用者判斷的依據，進而找尋前往目的地的方向。

目前常用的定位方式是利用全球定位系統(GPS)，利用電子裝置接收衛星訊號來進行定位，藉此確認移動裝置的位置，並在電子地圖中顯示。

然而，利用全球定位系統(GPS)的定位方式，必須在室外空曠處才能接收到衛星訊號來進行定位，但是當使用者在室內，例如建築物內部，或是隧道中，衛星訊號被建築物或是山體阻隔，使用者的移動裝置無法接收到衛星訊號來進行定位，如此一來，使用者便無法確認目前的位置，因而無法確認接下來欲前進的方向。因此，現有的定位方式仍需進一步改良。

有鑑於現有的定位方式在室內無法使用的缺點，本發明提供一種室內定位系統，讓使用者能在室內進行定位，計算目前位置。

該室內定位系統包含有：一定位標籤，發送一標籤訊號；其中該標籤訊號中包含有一標籤識別碼；一第一定位基站；其中當該第一定位基站接收到該定位標籤發送的標籤訊號時，該第一定位基站根據該定位標籤發送的標籤訊號計算一第一訊號強度，且該第一定位基站發送一第一基站訊號；其中該第一基站訊號中包含有一第一基站識別碼、包含該標籤識別碼及該第一訊號強度；一定位伺服器；其中當該定位伺服器接收到該第一基站訊號時，該定位伺服器根據該第一基站訊號計算出一定位資訊。

該室內定位系統主要有以下種功能：該定位伺服器能根據得到的第一基站訊號計算出標籤位置，第一基站訊號可由無線接收得到，也可藉由連線得到。

由於該室內定位系統的第一定位基站能夠被設置在室內，如此一來，即便在室內，該室內定位系統仍可以計算出該定位資訊，定位出該定位標籤的位置。

此外，由於該室內定位系統係由該定為標籤透過該第一定位基站，以一級一級接力傳輸的方式將資料傳送至定位伺服器，因此該室內定位系統在建置上能更有彈性。

以下配合圖式及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。

請參閱圖1所示，本發明係一種室內定位系統，該室內定位系統的一第一較佳實施例包含有一第一定位基站11、一定位標籤20及一定位伺服器30。

該定位標籤20發送一標籤訊號，且該標籤訊號中包含有一標籤識別碼。

當該第一定位基站11接收到該定位標籤20發送的標籤訊號時，該第一定位基站11根據該定位標籤20發送的標籤訊號計算一第一訊號強度，且該第一定位基站11發送一第一基站訊號。該第一基站訊號中包含有一第一基站識別碼、該標籤識別碼及該第一訊號強度。在本較佳實施例中，該第一定位基站11係以廣播或是連線方式發送該第一基站訊號至伺服器14。

當該定位伺服器30接收到該第一基站訊號時，該定位伺服器30根據該第一基站訊號計算出一定位資訊。

由於該室內定位系統的第一定位基站能夠被設置在室內，如此一來，即便在室內，該室內定位系統仍可以計算出該定位資訊，定位出該定位標籤的位置。此外，由於該室內定位系統係由該定為標籤透過該第一定位基站，以一級一級接力傳輸的方式將資料傳送至定位伺服器，因此該室內定位系統在建置上能更有彈性。

請參閱圖2所示，在本發明的一第二較佳實施例中，該室內定位系統進一步包含有一第二定位基站12。

當該第二定位基站12接收到該第一基站訊號時，該第二定位基站12發送一第二基站訊號；其中該第二基站訊號中包含有一第二基站識別碼、該第一基站識別碼、該標籤識別碼及該第一訊號強度。當該定位伺服器30接收到該第二基站訊號時，該定位伺服器30根據該第二基站訊號計算出一定位資訊。

由於該室內定位系統的第一定位基站11與第二定位基站12能夠被設置在室內，如此一來，即便在室內，該室內定位系統的第一定位基站11或該第二定位基站12仍可接收到該定位標籤11發送的標籤訊號，且該定位伺服器30可根據該第一定位基站11或該第二定位基站12發送的第一基站訊號或第二基站訊號計算出該定位資訊，進而定位出該定位標籤11的位置。

舉例來說，該第一定位基站11的第一基站識別碼是L001，且該第一定位基站11接收到的定位標籤20的標籤識別碼是T001，而該第一定位基站11計算出的第一訊號強度是-45dB。該第二定位基站12的第二基站識別碼是L002，而該第二定位基站12計算出的第二訊號強度是-59dB。該第一定位基站11發送的第一基站訊號可表示為：

，該第二定位基站12發送的第二基站訊號可表示為：

。

在本較佳實施例中，該第一定位基站11及該第二定位基站12係透過藍芽、WiFi、Lora或NBIOT技術進行發送與接收。

進一步而言，請參閱圖3所示，該室內定位系統還包含有一第三定位基站13，當該第三定位基站13接收到該第二基站訊號時，該第三定位基站13發送一第三基站訊號。該第三基站訊號15中包含有一第三基站識別碼、該第二基站識別碼、該第二訊號強度、該第一基站識別碼、該標籤識別碼及該第一訊號強度。當該定位伺服器30接收到該第三基站訊號時，該定位伺服器30根據該第三基站訊號計算出該定位資訊。

該室內定位系統透過該第三定位基站13來延伸該第一定位基站11與該第二定位基站12的分佈距離，並以一級一級接力傳輸的方式將該第一定位基站11或該第二定位基站12接收到的資料進一步傳回至該定位伺服器30，藉此增加在建置該室內定位系統時的彈性。

而該第三定位基站13亦可進行接收，請參閱圖4所示，當該第三定位基站13接收到該標籤訊號及該第二基站訊號時，該第三定位基站13根據該定位標籤發送的標籤訊號計算一第三訊號強度，且該第三定位基站13發送一第三基站訊號。該第三基站訊號中包含有一第三基站識別碼、該第三訊號強度、該第二基站識別碼、該第二訊號強度、該第一基站識別碼、該標籤識別碼及該第一訊號強度。

當該定位伺服器30接收到該第三基站訊號時，由於該第三基站訊號包含有該第一訊號強度、該第二訊號強度及該第三訊號強度，且訊號強度能表示各個基站與該定位標籤20的距離，因此，該定位伺服器30便可根據該第三基站訊號，透過一三角定位法計算出該定位資訊。

舉例來說，該第一定位基站11的第一基站識別碼是L001，且該第一定位基站11接收到的定位標籤20的標籤識別碼是T001，而該第一定位基站11計算出的第一訊號強度是-45dB。該第二定位基站12的第二基站識別碼是L002，而該第二定位基站12計算出的第一訊號強度是-59dB。該第三定位基站13的第三基站識別碼是L003。該第一定位基站11發送的第一基站訊號可表示為：

，該第二定位基站12發送的第二基站訊號可表示為：

，該第三定位基站13發送的第三基站訊號可表示為：

。

進一步而言，該定位伺服器30儲存有一定位資訊對照表。當該定位伺服器30接收到該第二基站訊號或該第一基站訊號時，該定位伺服器30根據該第二基站訊號或該第一基站訊號，並根據該定位資訊對照表透過查表產生該定位資訊。

請參閱圖5所示，該室內定位系統除了使用該三角定位法進行定位外，亦可使用一樣本比對(Pattern Matching)的方式進行定位，在樣本比對訓練時，可以一使用者攜帶一移動裝置40搭載一電子地圖進行移動訓練。該移動裝置40不需與該定位伺服器30連線。只需接收各個基站發送的基站訊號，找出各個位置對應之訊號強度。當訓練完畢後，再將資訊上傳至該定位伺服器30儲存成該定位資訊對照表即可。因此，當該定位伺服器30接收到該第一訊號強度、第二訊號強度或第三訊號強度時，便可根據該定位資訊對照表透過查表獲得該定位資訊。

請參閱圖6所示，該室內定位系統進一步包含有一定位基站閘道器50，當該定位基站閘道器50接收到該第一基站訊號、該第二基站訊號或該第三基站訊號時，該定位基站閘道器50透過一網路60將該第二基站訊號傳送至該定位伺服器30。當該定位伺服器30接收到該第一基站訊號、該第二基站訊號或該第三基站訊號時，該定位伺服器30根據該第二基站訊號計算出該定位資訊。

藉由該定位基站閘道器50的設置，該第一定位基站11、該第二定位基站12或該第三定位基站13便可透過該定位基站閘道器50與遠端的定位伺服器30溝通，因此該定位伺服器30可直接架設在遠端的機房中，無需在需接收的區域另外找地方設置，進而降低設置成本。

此外，其他使用者利用該移動裝置40透過網路60及該定位基站閘道器50接收該第一定位基站11、該第二定位基站12或該第三定位基站13發送的該第一基站訊號、該第二基站訊號或該第三基站訊號，並可如同該定位伺服器30運作，計算出該定位資訊。在本較佳實施例中，該定位基站閘道器50細透過WiFi、3G或4G行動網路連線至該定位伺服器30。

進一步而言，該標籤訊號進一步包含有一通訊資訊，該第一基站訊號中進一步包含有該通訊資訊，該第二基站訊號中進一步包含有該通訊資訊。如此一來，該定位標籤20便可與該定位伺服器30透過發送與接收的方式進行通訊。此外，該定位伺服器30發送該通訊資訊，並透過該第二定位基站12與該第一定位基站11發送給該定位標籤接收，由該定位標籤20接收該通訊資訊，如此一來，管理者便可透過該定位伺服器30傳送通訊資料給該定位標籤20的使用者，讓使用者能根據接收到的通訊資料進行準確的作業。因為需要進行雙向的通訊，該第一基站訊號中還進一步包含有一通訊方向資訊，該第二基站訊號中亦包含有該通訊方向資訊。藉由該通訊方向資訊，讓該定位伺服器30接收到訊號時，可透過其中的通訊方向資訊判斷通訊資訊是由該定位伺服器30傳送給該定位標籤20的，還是由該定位標籤20回傳回來的。

舉例來說，該第一定位基站11的第一基站識別碼是L001，且該第一定位基站11接收到的定位標籤20的標籤識別碼是T001，而該第一定位基站11計算出的第一訊號強度是-45dB。該第二定位基站12的第二基站識別碼是L002，而該第二定位基站12計算出的第一訊號強度是-59dB。該第三定位基站13的第二基站識別碼是L003。在該通訊方向資訊中，D1代表後送，D2代表前送。該通訊資訊是“please check gate A”。該第一定位基站11發送的第一基站訊號可表示為：

或

，該第二定位基站12廣播的第二基站訊號可表示為：

或

。

在本較佳實施例中，該通訊資訊包含有一電量訊息、一求救訊息或一文字訊息。舉例來說，該第一定位基站11的第一基站識別碼是L001，且該第一定位基站11接收到的定位標籤20的標籤識別碼是T001，而該第一定位基站11計算出的第一訊號強度是-45dB。該第二定位基站12的第二基站識別碼是L002，而該第二定位基站12計算出的第一訊號強度是-59dB。該第三定位基站13的第三基站識別碼是L003。該電量訊息為90，求救訊息為0。該第一定位基站11發送的第一基站訊號可表示為：

，該第二定位基站12發送的第二基站訊號可表示為：

。

請參閱圖7所示，該室內定位系統還包含有一第一收發單元111及一第二收發單元112。

該第一收發單元111電連接該第一定位基站11。當該第一收發單元111接收到該定位標籤發送的標籤訊號時，該第一收發單元111將該標籤訊號傳送至該第一定位基站11。

該第二收發單元112電連接該第一定位基站11。當該第一收發單元111接收到該標籤訊號並傳送至該第一定位基站11時，該第一定位基站11根據該定位標籤發送的標籤訊號計算該第一訊號強度，並進一步透過該第二收發單元112發送該第一基站訊號，供該第二定位基站12接收。

藉由該第一收發單元111與該第二收發單元112的設置，且該第一收發單元111與該第二收發單元112是以延長線與該第一定位基站11相連，能進一步延伸該第一定位基站11的接收範圍，並可有效減少發送級數。

此外，當該第二定位基站12接收到該第一基站訊號時，該第二定位基站12進一步根據該第一定位基站11發送的第一基站訊號計算一基站訊號強度，且該第二定位基站12發送該第二基站訊號。該第二基站訊號中進一步包含有該基站訊號強度。

當該定位伺服器30接收到該第二基站訊號時，該定位伺服器30進一步根據該基站訊號強度判斷是否產生一重新訓練提醒資訊。進一步而言，當該第二定位基站12於接收到該第一基站訊號並計算該基站訊號強度後，將該基站訊號強度傳送至該定位伺服器30，該定位伺服器30判斷該基站訊號強度是否有改變，若有，則該定位伺服器30便可根據判斷結果確認是否要產生該重新訓練提醒資訊。

亦或是，當該第二定位基站12於接收到該第一基站訊號並計算該基站訊號強度後，能由該第二定位基站12判斷基站訊號強度是否有改變，若有，則將判斷結果發送至該定位伺服器30。而該定位伺服器30便可根據判斷結果確認是否要產生該重新訓練提醒資訊。

由於室內環境可能改變，如室內的家具移動或新增一道牆，進而導致有障礙物遮蔽，或是因其他施工移動***位置，這樣會造成透過樣本比對法進行定位時的誤差，因此，當室內環境改變時，就需要重新進行樣本比對訓練。而該室內定位系統的定位伺服器30能進一步根據該第二基站訊號中的基站訊號強度判斷是否產生該重新訓練提醒資訊來提醒使用者需要重新進行樣本比對訓練。

因為當室內環境改變時，該第一定位基站11與該第二定位基站12之間的訊號強度也會改變。因此，該定位伺服器30能根據該第二定位基站12接收到的第一基站訊號計算出該基站訊號強度，判斷該基站訊號強度是否改變，藉此確認該第一定位基站11與該第二定位基站12之間的環境是否改變，進而提醒使用者進行樣本比對訓練。

此外，如圖1所示，當該定位伺服器30接收到該第一基站訊號時，該定位伺服器30亦可進一步根據該第一定位基站11發送的第一基站訊號計算一基站訊號強度，且該定位伺服器30進一步根據該基站訊號強度判斷是否產生一重新訓練提醒資訊。

也就是說，該定位伺服器30能根據接收到的第一基站訊號判斷與該第一定位基站11之間的距離是否被改變，或是之間是否有障礙物阻隔，進而判斷是否要重新進行樣本比對訓練。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

11‧‧‧第一定位基站111‧‧‧第一收發單元112‧‧‧第二收發單元12‧‧‧第二定位基站13‧‧‧第三定位基站20‧‧‧定位標籤30‧‧‧定位伺服器40‧‧‧移動裝置50‧‧‧定位基站閘道器60‧‧‧網路

圖1係本發明室內定位系統第一較佳實施例之示意圖。

圖2係本發明室內定位系統第二較佳實施例之示意圖。

圖3係本發明室內定位系統第三較佳實施例於一第一使用狀態時之示意圖。

圖4係本發明室內定位系統第三較佳實施例於一第二使用狀態時之示意圖。

圖5係本發明室內定位系統進行樣本訓練時之示意圖。

圖6係本發明室內定位系統第四較佳實施例之示意圖。

圖7係本發明室內定位系統第五較佳實施例之示意圖。

11‧‧‧第一定位基站

20‧‧‧定位標籤

30‧‧‧定位伺服器

Claims

一種室內定位系統，包含有：一定位標籤，發送一標籤訊號；其中該標籤訊號中包含有一標籤識別碼；一第一定位基站；其中當該第一定位基站接收到該定位標籤發送的標籤訊號時，該第一定位基站根據該定位標籤發送的標籤訊號計算一第一訊號強度，且該第一定位基站發送一第一基站訊號；其中該第一基站訊號中包含有一第一基站識別碼、該標籤識別碼及該第一訊號強度；一定位伺服器；其中當該定位伺服器接收到該第一基站訊號時，該定位伺服器根據該第一基站訊號計算出一定位資訊。
如請求項1所述之室內定位系統，進一步包含有：一第二定位基站；其中當該第二定位基站接收到該第一基站訊號時，該第二定位基站發送一第二基站訊號；其中該第二基站訊號中包含有一第二基站識別碼、該第一基站識別碼、該標籤識別碼及該第一訊號強度；其中當該定位伺服器接收到該第二基站訊號時，該定位伺服器根據該第二基站訊號計算出一定位資訊。
如請求項2所述之室內定位系統，其中當該第二定位基站接收到該標籤訊號及該第一基站訊號時，該第二定位基站根據該定位標籤發送的標籤訊號計算一第二訊號強度，且該第二定位基站發送一第二基站訊號；其中該第二基站訊號中包含有一第二基站識別碼、該第二訊號強度、該第一基站識別碼、該標籤識別碼及該第一訊號強度。
如請求項2所述之室內定位系統，其中該定位伺服器儲存有一定位資訊對照表；當該定位伺服器接收到該第二基站訊號或該第一基站訊號時，該定位伺服器根據該第二基站訊號或該第一基站訊號，並根據該定位資訊對照表透過查表產生該定位資訊。
如請求項2所述之室內定位系統，進一步包含有：一定位基站閘道器；其中當該定位基站閘道器接收到該第二基站訊號時，該定位基站閘道器透過一網路將該第二基站訊號傳送至該定位伺服器；其中當該定位伺服器接收到該第二基站訊號時，該定位伺服器根據該第二基站訊號計算出該定位資訊。
如請求項2所述之室內定位系統，其中：該標籤訊號進一步包含有一通訊資訊；該第一基站訊號中進一步包含有該通訊資訊；該第二基站訊號中進一步包含有該通訊資訊。
如請求項6所述之室內定位系統，其中該通訊資訊包含有一電量訊息、或一求救訊息或一文字訊息。
如請求項2所述之室內定位系統，進一步包含有：一第一收發單元，電連接該第一定位基站；其中當該第一收發單元接收到該定位標籤發送的標籤訊號時，該第一收發單元將該標籤訊號傳送至該第一定位基站；一第二收發單元，電連接該第一定位基站；其中當該第一收發單元接收到該標籤訊號，並傳送至該第一定位基站時，該第一定位基站根據該定位標籤發送的標籤訊號計算該第一訊號強度，並進一步透過該第二收發單元發送該第一基站訊號，供該第二定位基站接收。
如請求項1所述之室內定位系統，進一步包含有：一第二定位基站；其中當該第二定位基站接收到該第一基站訊號時，該第二定位基站根據該第一定位基站發送的第一基站訊號計算一基站訊號強度，且該第二定位基站發送一第二基站訊號；其中該第二基站訊號中進一步包含有該基站訊號強度；當該定位伺服器接收到該第二基站訊號時，該定位伺服器進一步根據該基站訊號強度判斷是否產生一重新訓練提醒資訊。
如請求項2所述之室內定位系統，其中：當該第二定位基站於接收到該第一基站訊號時，該第二定位基站進一步根據該第一定位基站發送的第一基站訊號計算一基站訊號強度，且將該基站訊號強度傳送至該定位伺服器，該定位伺服器判斷該基站訊號強度是否有改變，若有，則由該定位伺服器根據判斷結果確認是否要產生該重新訓練提醒資訊。
如請求項1所述之室內定位系統，進一步包含有：一第二定位基站；當該第二定位基站於接收到該第一基站訊號時，該第二定位基站進一步根據該第一定位基站發送的第一基站訊號計算一基站訊號強度，且該第二定位基站直接判斷該基站訊號強度是否有改變，若有，則將判斷結果發送至該定位伺服器，並由該定位伺服器根據判斷結果確認是否要產生一重新訓練提醒資訊。