TWI431247B - 附於載具之導航系統及其導航方法 - Google Patents

Description

附於載具之導航系統及其導航方法

本發明係關於一種導航系統，特別是涉及一種附於載具的導航系統。

行車所使用的導航系統目前已十分普級，開發為專用的導航裝置或內嵌於可攜式電子裝置的導航軟體的種類和品牌繁多，用以即偵知使用者的位置，並指引使用者行進路徑。反之，適用在室內或特定區域中的導航系統則極為罕見。

最為大眾熟知的導航系統是利用全球定位系統(GPS)提供位置資訊，由導航系統持續接收衛星所傳回的經緯度座標以確定所在位置。因儀器精密度及傳輸介質的影響，由導航系統計算出來的位置資訊通常會與實際位置存在數公尺的誤差。此外，在空曠的地點下，訊號傳輸較不易被遮蔽而受干擾，因此，採用全球定位系統的導航系統在室外通常可獲得較好的導航品質。

另一種常見的技術則是使用慣性元件進行導航，分別設置加速度計(accelerometer)感測位移，以及設置陀螺儀(gyroscope)偵測角度，並補償所述慣性元件所累積的誤差後，計算出物件的移動距離和方向。

此外，亦有部分產生採用無線射頻識別(RFID)技術，例如物流業(logistics industry)，在特定區域(如倉儲)內大量地設置讀取器，並在欲追蹤的物件上設置射頻識別標籤(tag)，藉以利用標籤經過特定讀取器時，被讀取器讀取物件識別資料的手段，偵知被追蹤物件的位置，以及判斷物件是否按一定路徑移動。

綜觀上述各種已知的技術，尚未有一較適用於室內或受遮蔽區域的導航手段，無法針對位於受遮蔽區域中的使用者提供良好的定位資訊。

本發明係提供一種附於載具之導航系統及其導航方法，可供使用者於使用載具時，即時得知載具的所在位置及行進的路徑和方向，以提供準確的定位資訊。

根據本發明的一種方案提供一種附於載具之導航系統，所述的載具設有可使載具移動的一輪胎組，其中一個實施例包括：一磁性元件組、一磁性感測器組及一處理單元。磁性元件組與磁性感測器組皆對稱設置於載具，其中，磁性元件組及磁性感測器組其中之一設置在載具的輪胎組並與輪胎組同步運動。磁性感測器組用以感測磁性元件組，以及分別於感測到磁性元件時輸出一電壓訊號；處理單元則接收磁性感測器組分別輸出之電壓訊號，並根據接收到電壓訊號之次數及輪胎之一輪徑，計算所述載具的一移動距離及一移動方向。

根據本發明的另一種方案還提供一種適用於載具的導航方法，所述的載具設有可使載具移動的一輪胎組，其中一個實施例包括：由一磁性感測器組感測的磁性元件組，其中，所述的磁性感測器組與磁性元件組其中之一係設置在輪胎組，並與輪胎組同步運動；磁性感測器組感測到磁性元件組時分別產生一電壓訊號；根據所述電壓訊號產生 的次數及輪胎組的一輪徑，計算載具的一移動距離；及根據所述電壓訊號產生次數的一次數差、該輪徑，以及該輪胎組的一輪距，計算一旋轉角度以獲得該載具的一移動方向。

本發明所提供的導航系統與方法的詳細內容及其特點，請進一步配合圖式參考以下的實施方式說明。

第一圖顯示本發明提供的附於載具之導航系統實施例的方塊圖。本實施例的導航系統1包括：一磁性元件組10、一磁性感測器組11、一處理單元12、一無線訊號接收單元13、一記憶單元14、一地圖資料庫15，以及一顯示單元16。本例所述的導航系統1係設置在具有至少一輪胎組的載具，如推車，用以供使用者控制載具移動時，可從附於載具的導航系統1即時得知相關的定位資訊。

磁性感測器組11用於感測磁性元件組10，並於感測到磁性元件組10的磁場通過時，輸出電壓訊號到處理單元12。無線訊號接收單元13用以接收一定位點的定位訊號，並且將定位訊號傳送給處理單元12進行處理。處理單元12還連接記憶單元14以記錄計算後的資料，並且將地圖資料庫15所記錄的地圖以及處理單元12計算出來的即時位置輸出到顯示單元16顯示。

為利於說明所述導航系統的運作方式，請同時參照第二圖所示附於載具之導航系統實施例的示意圖。第二圖所示的載具2為一推車，常見於賣場或超市等處，用於承載物品。推車前、後端的底部分別設有一輪胎組，每組包括二個相同的輪胎對稱設於推車的本體22，以便使用者推動推車時，藉由輪胎的運動而使推車移動。

本例所述的磁性元件組10設置在載具2的其中一輪胎組上，第二圖係以後端的輪胎組20為例。當載具2的輪胎組20運動時，設置在輪胎組20的磁性元件組10會隨著同步運動，因此，當輪胎組20每轉動一圈，磁性感測器組11就會在磁性元件組10隨同轉動的過程中，感測到磁性元件組10的磁場通過一次。當磁性感測器組11感測到磁性元件組10時，會產生一電壓訊號並傳輸到處理單元12，處理單元12可根據接收到電壓訊號的次數以及輪胎組20的輪徑，而計算出載具2的移動距離。

參照第二圖所示，本例的磁性元件10包括二個磁鐵100及102，而輪胎組20包括二個輪胎200及202。磁鐵100設置在輪胎200的側邊或內部，磁鐵102則對稱設置在輪胎202的側邊或內部。

磁性感測器組11則包括二個霍爾效應感測器110及112，分別對稱設置在載具2上可感測磁鐵100及102的位置。例如：霍爾效應感測器110設置在輪胎200連接本體22的支架24，使其可感測磁鐵100，以及將霍爾效應感測器112設置在輪胎202連接本體22的支架26，使其可感測磁鐵102。

當載具2直線移動時，輪胎200及202轉動的速度相同，因此霍爾效應感測器110及112在相同的時間當中感測到磁鐵100及102的次數相同，其分別產生次數相同的電壓訊號並傳送到處理單元12。處理單元12根據所接收到的電壓訊號的次數，以及已知的輪胎200及202的輪徑，即可計算出載具2直行的移動距離。

特別說明的是，在其他實施例中，亦可將霍爾效應感測器110及112分別與相對應的的磁鐵100及102之位置互換，亦即：將磁鐵100與102分別固定在支架24及26上，並將霍爾效應感測器110及112分別設置在輪胎200與202的側邊或內部。藉此以使得霍爾效應感測器110及112分別隨著輪胎200及202轉動，並於經過固定在支架24及26上的磁鐵100及102時，可分別偵測到磁場的通過並產生對應的電壓訊號。

請參照第三圖所示處理單元12接收磁性感測器組11之電壓訊號的波形時序圖。其中，S₁ 為霍爾效應感測器110所傳輸的電壓訊號，S₃ 為霍爾效應感測器110所傳輸的電壓訊號。假設所述輪徑有10公分，係為輪胎200及202的直徑，且在時間區段T₁ 中，處理單元12分別接收到S₁ 及S₃ 產生的電壓訊號有5次高準位，代表磁性感測器組11感測到5次磁性元件組10的磁場通過，處理單元12可計算出載具2的直線移動距離為輪胎200及202周長的5倍，即50π公分。

此外，輪胎200及202之間的輪距204不變，當載具2轉向時，其中一邊的輪胎轉動的次數將大於另一邊的輪胎轉動次數。例如：當使用者將推車向左轉時，左右對稱設置的輪胎當中，右輪需移動較長的距離，因此從使用者開始將推車轉向到完成轉向的時間內，右輪轉動的圈數將大於左輪轉動的圈數。

當輪胎組20的二個輪胎200及202轉動的圈數不同時，磁性感測器組11分別產生的電壓訊號的次數亦會不同。處理單元12可根據該等電壓訊號的次數計算一次數差，並依據已知的輪徑與輪距204配合電壓訊號的次數差，計算出載具2的旋轉角度。

請再參照第三圖：處理單元12在時間區段T₂ 當中，接收到S₁ 產生的電壓訊號高準位為8次，及S₂ 產生的電壓訊號高準位為5次，而計算出次數差為3次。也就是對應於霍爾效應感測器110的輪胎100比輪胎102多轉動3圈，兩輪之間產生30π公分的距離差。假設輪距204為80公分，處理單元12即可計算出載具2往輪胎202的方向旋轉，其旋轉角度為67.5度。

處理單元12可根據一預設的初始方向及所計算出來的旋轉角度，計算出載具2經旋轉後的移動方向，並傳送到記憶單元14記錄。

請參照第四圖所示的輪胎組20示意圖，輪胎組20的輪胎200可朝向第一方向40及相反的第二方向42運動；霍爾效應感測器110則可於輪胎200往第一方向40運動而感測到磁鐵100的磁場通過時，產生第一電壓訊號，以及於輪胎200往第二方向42運動而感測到磁鐵100時，產生第二電壓訊號。輪胎202也同樣可往第一方向40及第二方向42運動，因此霍爾效應感測器112亦如同上述，可分別產生第一電壓訊號及第二電壓訊號。為便於理解，假設所述的第一方向40係為使用者推動載具向前行進的方向；而第二方向42則指使用者控制載具退後的方向。

處理單元12藉由辨識霍爾效應感測器110及112所分別傳送的第一或第二電壓訊號，更可根據載具2的往返運動而計算出準確的移動距離及旋轉角度，在實作上更貼近載具2被使用的實際狀況。例如：使用者推動推車在超市或賣場移動時，除了直線前進之外，經常會轉彎、倒退，甚至是將推車迴轉以便返回先前已經過的區域。處理單元12針對上述載具2的各種運動狀況所進行的距離及角度計算，請配合第五圖及參見下述例示。

第五圖顯示出霍爾效應感測器根據輪胎不同行進方向所產生的電壓訊號的波形時序圖。其中，電壓訊號S₁ 及S₂ 分別為霍爾效應感測器110所感測到的第一電壓訊號及第二電壓訊號；霍爾效應感測器112所感測到的第一電壓訊號及第二電壓訊號則分別表示為電壓訊號S₃ 與S₄ 。

在時間區段T₃ 當中，處理單元12所接收到的電壓訊號，辨識出第一電壓訊號S₁ 及S₃ 皆產生5次高準位，因而判斷輪胎200及202都向第一方向(向前)直行，移動距離為50π公分。而到了時間區段T₄ 時，處理單元12辨識出第二電壓訊號S₃ 和S₄ 產生3次高準位，判斷輪胎200及202都往第二方向(倒退)直行，移動距離為30π公分。因此，到時間區段T₄ 結束時，相較於時間區段T₃ 開始時的位置，載具2係為朝第一方向40行進的距離扣除朝第二方向42行進的距離，共計向第一方向40移動20π公分。

而在時間區段T₅ 當中，處理單元12辨識出霍爾效應感測器110的第一電壓訊號S₁ 包括3次高準位，而霍爾效應感測器112的第二電壓訊號S₄ 包括2次高準位。對應到輪胎組20的運動狀況，則表示輪胎200與202在時間區段T₅ 當中的運動方向相反，輪胎100向前轉動3圈時，輪胎102卻向後轉動2圈。此一現像代表載具2進行了較大角度的旋轉。

處理單元12此時可根據第一電壓訊號S₁ 與第二電壓訊號S₄ 的次數差以及輪徑，計算出輪胎200與202之間的距離差。在本例中，由於第二電壓訊號S₄ 代表的運動方向與第一電壓訊號S₁ 代表的運動方向相反，因此在運算時，處理單元12將第二電壓訊號S₄ 的高準位次數視為負數，判斷出電壓訊號的次數差為5次，藉以計算出輪胎200與202的運動距離差了50π公分。

獲得兩輪之間的距離差後，即可再配合輪徑計算出載具的旋轉角度。假設輪距如同上述例示為80公分，則可計算出載具2在時間區段T₅ 當中往輪胎202的方向旋轉了112.5度。

值得一提的是，當載具2在極短時間內快速往返運動，例如幼童在一定點快速來回推拉推車嬉戲的情況，此時載具2並非真正在行進或旋轉。為避免處理單元12進行不必要的運算，當處理單元12根據所接收到的電壓訊號，判斷出該等電壓訊號在一預定的單位時間內的次數高於一門檻值時，處理單元12計算距離及角度時，即忽略該等單位時間區段內的電壓訊號的次數而不計。

具體例示請參照第五圖的時間區段T₆ 所示的電壓訊號變化。假設所述的門檻值為8次，在時間區段T₆ 當中，二個第一電壓訊號S₁ 與S₃ ，以及二個第二電壓訊號S₂ 及S₄ 相對稱地快速交錯產生10次高準位，代表載具2在此時段內反覆地前進又後退5回，電壓訊號的次數超過了門檻值的8次，則處理單元12即忽略時間區段T₆ 所產生的電壓訊號次數，不計入載具2的移動距離及旋轉角度，直到電壓訊號的次數低於門檻值後再繼續累計載具的移動距離和旋轉角度。

霍爾效應感測器110及112可為全極霍爾效應感測器(omnipolar Hall effect sensor)，其可根據S極或N極任一者的磁場通過而產生所述的電壓訊號，並可根據不同的感測器設計，分有類比訊號及數位訊號輸出的不同方式。如第四圖所示的磁鐵100及102分別各具有S極與N極，假設兩極的設置方向為：當輪胎200及202往第一方向40運動時，感測器110及112先感測到S極磁場、再感測到N極磁場，當輪胎200及202往第二方向42運動時，感測器110及112則會先感測到N極磁場、再感測到S極磁場，並以S極為正極、N極為負極來計算磁通密度。

舉一具體例示說明如下，請參照第六圖所示的全極霍爾效應感測器輸出類比式訊號的波形時序圖。其中，S₅ 為感測器110所產生的電壓訊號，S₆ 為感測器112產生的電壓訊號。以電壓訊號S₅ 為例，感測器110感應到磁鐵100的磁場時，在時點t₁ 到t₂ 之間先偵測到正值的磁通密通，接著又在時點t₂ 到t₃ 之間偵測到負值的磁通密度，也就是感測器110先感測到S極磁場再感測到N極磁場，而輸出第一電壓訊號，處理單元12即可判斷出輪胎200係往第一方向40運動；而感測器112產生的電壓訊號S₆ 亦同。藉此，處理單元12即可判斷出載具2在時間區段T₇ 中係向第一方向40直線前進。

相較於時間區段T₇ 所包括的二個電壓訊號，在同樣長度的時間區段T₈ 中包括了三次感測到磁場而產生的電壓訊號，同樣是向第一方向40的直線運動，處理單元12即可依照電壓訊號的出現頻率，判斷出載具2在時間區段T₈ 的移動速度較時間區段T₇ 的移動速度快。

反相地，如時間區段T₉ 中所示，感測器110所感測到的電壓訊號，係先於時點t₄ 到t₅ 產生負磁通密度，再於時點t₅ 到t₆ 產生正磁通密度，代表輪胎202係向第二方向42運動。如時間區段T9當中所示，感測器110及112各產生了三次代表第二方向42運動的第二電壓訊號，處理單元12即可判斷出載具2於此時段內係向第二方向42直線運動。

而數位式訊號的輸出，則請參照第七圖所示的另一波形時序圖。其中，電壓訊號S₇ 及S₈ 為感測器110感測到S極及N極磁場而分別輸出的訊號；電壓訊號S₉ 及S₁₀ 則為感測器112感測到S極及N極磁場所分別輸出的訊號。

以感測器110的電壓訊號S₇ 及S₈ 為例，在時間區段T₁₀ 當中，時點t₇ 到t₈ 之間，對應於S極磁場的電壓訊號S₇ 為高準位、S₈ 為低準位，接著在時點t₈ 到t₉ 之間，對應於N極磁場的電壓訊號S₈ 為高準位，而S₇ 恢復為低準位。處理單元12藉此可判斷出感測器110係先感測到S極再感測到N極磁場，亦即輪胎200係往第一方向40運動。而感測器112的電壓訊號S₉ 及S₁₀ 準位變化的狀況亦如上述，使處理單元12亦判斷出輪胎202亦為往第一方向40運動。而在時間區段T₁₀ 當中，感測器110及112同步地產生三次上述代表往第一方向40運動的第一電壓訊號，處理單元12即據以判斷出載具2係往第一方向40直線移動。

而在時間區段T₁₁ 當中，感測器110及112雖亦分別產生了代表載具2往第一方向40移動的電壓訊號，但在同樣長度的時間段區內，感測器110產生了四次電壓訊號的準位變化，感測器112僅產生二次電壓訊號準位變化，根據如第三圖所示時間區段T₂ 之相關說明，處理單元12可判斷出載具2係朝向輪胎202的一側，旋轉角度的計算已於前述，不再贅言。

藉由上述的說明，本實施例的導航系統1可根據載具2的輪胎組20運動，而計算載具2的移動距離和移動方向。獲得載具2的移動距離和移動方向後，更可配合載具2所在的室內或特定場地的地圖，提供載具2使用者即時的定位訊息。

請參閱第八圖所示的一場地平面示意圖。所示的場地係如超市或賣場，使用者可推動如第二圖所示的載具2在所述場地中移動以選購商品。為了讓使用者即時得知載具2於所述場地中的即時位置，入口處800可設定一定位點806，並於定位點806設置一無線訊號輸出單元，例如：無線射頻識別標籤(RFID tag)，用以輸出包含所述定位點806之位置資訊的定位訊號。當載具2從入口處800進入超市或賣場而經過定位點806時，可經由無線訊號接收單元13接收無線訊號輸出單元所輸出的定位訊號，再傳送到處理單元12處理，以初始化載具2的移動距離及移動方向。無線訊號接收單元13可為無線射頻識別訊號讀取器。而處理單元12根據定位訊號所進行的初始化程序係如：依照定位點806的位置資訊，處理單元12將載具2的移動距離及旋轉角度歸零，以及設定載具2的初始方向(例如設置載具2通過入口800時的方向為0度)。

同時，導航系統1的地圖資料庫15當中則記錄了所述場地的地圖，以及記錄定位點在地圖上的定位資訊。藉此，當處理單元12可將所述地圖輸出到顯示單元16，並根據定位訊號中的位置資訊，判斷出載具2所經過的定位點806時，即時在顯示單元16上標示出定位點806在地圖上的相對應定位資訊，以提示使用者目前載具2所在的即時位置。

接著，處理單元12即可隨著載具2的移動情況，依據上述的方式計算載具2的移動距離和旋轉角度。由於載具2係以入口處800的定位點806為移動距離的起算點，因此，處理單元12計算載具2前進或後退所累積的移動距離，即為相對於定位點806的移動距離。而當處理單元12計算出載具2在向前進行的過程中朝向輪胎202的方向旋轉45度時，即可對應於初始方向，計算出載具2的移動方向為順時計45度方向。處理單元12可將計算出來的移動方向記錄在記憶單元14。若在行進過程中，處理單元12又計算出載具2朝向輪胎200的方向旋轉30度時，處理單元12可讀取記憶單元14的記錄，得知相對於定位點806所提供的初始方向，載具2目前的移動方向為順時針15度。

處理單元12可依據其所計算出的資訊，對應於地圖上定位點的定位資訊，隨著載具2在場地中的移動，在顯示單元16顯示載具2在地圖上相對應的即時位置。

此外，當載具2在輪胎組20在未轉動的情況下移動時，例如將推車推到手扶梯804上而運輸到其他樓層時，亦可利用在手扶梯804等傳輸設備的起點或終點設定定位點808及無線訊號輸出單元的方式，提供載具2正確的即時位置。

在另一實施例中，導航系統1除了利用磁性感測的手段來計算載具2的移動距離和移動方向之外，為了提供更精確的定位訊息，減少感測或計算過程中產生的誤差，還可仿照上述在入口處800設定定位點806的方式，於所述場地各處設定多個不同的定位點810，並且在各個定位點810設置無線訊號輸出單元，分別用以輸出定位訊號以提供相對應定位點810的位置資訊。當載具2經過任一定位點810時，即可接收到相對應的位置資訊，以校正載具2的移動距離和移動方向。

在所述實施例中，地圖資料庫15亦一一記錄了各個定位點810在地圖上的定位資訊。因此，當載具2經過任一定位點810時，處理單元12可根據定位訊號中的位置資訊，對照地圖資料庫15記錄的同一定位點在地圖上的定位資訊，在顯示單元16所顯示的地圖上標示出該定位點的位置，以指示出載具2在地圖上的即時位置。藉此，每當載具2經過一定位點810時，處理單元12都可將載具2的所在的地點標示在顯示單元16，並且根據定位點810提供的位置資訊，重新開始計算載具2相對於所述定位點810的移動距離，藉以提高導航系統1定位載具2即時位置的精確度、減少誤差。

更進一步地，由於可利用定位點810來偵測載具2所經過的地點，以及利用磁性感測的手段計算出載具2相對於定位點810的移動距離和方向，處理單元12更可於載具2經過特定的定位點810時、或即將接近特定位置時，透過讀取儲存單元(圖未示)、或經由其他的無線通訊介面接收相對應的多媒體檔案，並控制將多媒檔案輸出到顯示單元16播放。例如載具2經過蔬果區的定位點，而收到該點的位置資訊後，可播放相對應的蔬果促銷廣告或折扣消息給使用者。

第九圖為發明所提供的一種導航方法，適用於具有至少一輪胎組的載具。以下說明請同時參閱第二圖所示的載具2示意圖。

本實施例中，設有無線訊號接收單元13的載具2可於一場地中移動，例如超市或賣場。當載具2經過所述場地中的一定位點時，無線訊號接收單元13可接收設置於定位點的無線訊號輸出單元所輸出的定位訊號，以獲得定位點的位置資訊(S901)，並將定位訊號傳送到處理單元12，藉以提供載具2初始資料。

當載具2經過定位點而繼續移動時，設置在載具2的磁性感測器組11持續感測設置在輪胎組20的磁性元件組10，並於每次感測到磁性元件組10時分別產生高準位的電壓訊號(S903)。所述的磁性元件組10隨輪胎組20同步運動。處理單元12接收磁性感測器組11所產生的電壓訊號，並累計接收到電壓訊號的次數以判斷輪胎組20轉動的圈數(S905)。

處理單元12根據電壓訊號的次數以及輪胎組20的輪徑，計算載具2的移動距離，並且於磁性感測器組11分別產生的電壓訊號次數不同時，處理單元12更根據電壓訊號的次數差、輪徑及輪胎組20的輪距，計算出載具2的旋轉角度(S907)，並將所計算出的旋轉角度記錄在記憶單元14，以利根據載具2旋轉的歷史記錄獲得載具的移動方向。

處理單元12更讀取地圖資料庫15所記錄的對應於所述場地的地圖，並輸出到設置在載具2上的顯示單元16上(S909)。地圖資料庫15中還記錄了定位點在地圖上的定位資訊，處理單元12即根據定位點的定位資訊以及計算出移動距離和移動方向，獲得載具2在地圖上的即時位置，並將即時位置標示於顯示單元16所顯示的地圖上(S911)，藉此使載具2之使用者可即時得知載具2於所述場地中的相對位置。

此外，處理單元12可更進一步依照載具2的即時位置提供相對應的多媒體檔案，傳送到顯示單元16顯示播放。

其中，輪胎組20可包括二個輪胎200及202，磁性感測器組11則可包括二個霍爾效應感測器110及112，用以一對一感測分別設置在輪胎200及202上的磁鐵100及102。二個輪胎200及202個別皆可朝第一方向及相反的第二方向轉動。當任一輪胎朝第一方向轉動時，相對應的霍爾效應感測器產生第一電壓訊號，反之，當輪胎朝第二方向轉動時，相對應的霍爾效應感測器產生第二電壓訊號。處理單元12依據同時接收的不同電壓訊號以進行距離的累積或扣減。當二個霍爾效應感測器100及112產生的皆為第一電壓訊號時，處理單元12即累積載具2的移動距離，反之當產生的皆為第二電壓訊號時，則扣減載具2的移動距離。

當處理單元12接收到的二個第一電壓訊號或二個第二電壓訊號之頻率不同、或同時接收到第一電壓訊號及第二電壓訊號時，則更計算載具2的旋轉角度。

本實施例其他與導航系統實施例相同之部分，請參照前述實施例內容，於此不再重述。

綜上所述，本發明所提供之附於載具的導航系統及導航方法，利用磁性感測的手段偵測載具的運動狀態，並據此計算出載具的移動距離及旋轉角度；此外更輔以定位點的位置資訊，適時提供校正資訊以初始化或校正載具的位置，並在顯示單元的地圖上標示出載具的即時位置，藉此引導使用者在特定場地中行進。

相較於採用全球定位系統進行導航的手段，本發明不需時刻連線接收衛星定位資料，因此無需考慮訊號受到建築物遮蔽的問題，十分適用於在室內的大型賣場或超市等場地。此外，相較於採用加速度計及陀螺儀的導航系統、或是在場地中大量佈局無線射頻識別標籤的作法，本發明在實作上亦簡化了系統元件的需求，僅以磁性感測元件感測磁鐵的磁場即可供處理單元同時計算距離和角度；並且透過少量定位點的輔助資訊，避免發生慣性元件易於累積誤差的問題。

惟上述各實施例當中之元件及步驟，僅係為闡述本發明所舉之例示，並無自限所請求保護之範圍的意圖。所述之導航系統及方法亦不限適用於室內場地，凡遵循本發明之精神及根據本發明所揭示之技術手段，而進行微幅之修飾或改變者，亦屬本發明所保護之範疇。

1．．．導航系統

10．．．磁性元件組

100,102．．．磁鐵

11．．．磁性感測器組

110,112．．．霍爾效應感測器

12．．．處理單元

13．．．無線訊號接收單元

14．．．記憶單元

15．．．地圖資料庫

16．．．顯示單元

2．．．載具

20．．．輪胎組

200,202．．．輪胎

204．．．輪距

22．．．本體

24,26．．．支架

40‧‧‧第一方向

42‧‧‧第二方向

800‧‧‧入口

802‧‧‧貨架

804‧‧‧手扶梯

806,808,810‧‧‧定位點

S₁ -S₁₀ ‧‧‧電壓訊號

T₁ -T₁₁ ‧‧‧時間區段

t₁ -t₉ ‧‧‧時點

S901-S911‧‧‧流程步驟

第一圖：本發明所提供附於載具之導航系統實施例之方塊圖；

第二圖：本發明所提供附於載具之導航系統實施例之示意圖；

第三圖：本發明所提供電壓訊號之波型時序圖；

第四圖：本發明之導航系統實施例的輪胎轉動方向示意圖；

第五圖：本發明所提供之另一電壓訊號之波型時序圖；

第六圖：本發明所提供之一類比式電壓訊號之波型時序圖；

第七圖：本發明所提供之一數位式電壓訊號之波型時序圖；

第八圖：本發明所提供設有定位點的場地示意圖；及

第九圖：本發明所提供導航方法實施例之流程圖。

1．．．導航系統

10．．．磁性元件組

11．．．磁性感測器組

12．．．處理單元

13．．．無線訊號接收單元

14．．．記憶單元

15．．．地圖資料庫

16．．．顯示單元

Claims (15)

1. 一種附於載具之導航系統，該載具設有可使該載具移動的一輪胎組，該系統包括：一磁性元件組，分別對稱設置於該載具，且設置有一N極與一S極相對於該磁性元件組的兩側；一磁性感測器組，對稱設置於該載具並用以感測該磁性元件組，以及該磁性感測器組感測該磁性元件組的運動方式以產生不同的電壓訊號；及一處理單元，接收該磁性感測器組分別輸出之該等電壓訊號，並根據接收到該等電壓訊號之次數及該輪胎組之一輪徑，計算該載具的一移動距離及一移動方向；其中，該磁性元件組及該磁性感測器組其中之一對稱設置於該輪胎組並與該輪胎組同步運動，以使該磁性感測器組根據該輪胎組之運動感測到該磁性元件組；其中，該處理單元根據該磁性感測器組分別輸出的該等電壓訊號的一次數差、該輪徑，以及該輪胎組的一輪距，計算出該載具的一旋轉角度，以獲得該移動方向。
2. 如申請專利範圍第1項所述的導航系統，其中，該磁性感測器組所產生的該電壓訊號包括一第一電壓訊號及一第二電壓訊號，當該輪胎組往一第一方向運動，該磁性感測器組根據磁場產生該第一電壓訊號，當該輪胎組往一第二方向運動，該磁性感測器組根據磁場產生該第二電壓訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述的導航系統，其中，該處理單元根據接收到該第一電壓訊號的次數及該輪徑，累計該載具的該移動距離，以及根據接收到該第二電壓訊號的次數及該輪徑，扣減該載具的該移動距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述的導航系統，其中，該處理單元更計算一單位時間內接收到該等電壓訊號的次數，當於該單位時間內接收到任一該等電壓訊號的次數高於一門檻值，該處理單元計算該移動距離時，忽略該單位時間內所接收的該等電壓訊號的次數。
5. 如申請專利範圍第1項所述的導航系統，其中更包括：一無線訊號接收單元，設置於該載具，用以接收來自一定位點的一定位訊號並傳送到該處理單元，該定位訊號包括該定位點之一位置資訊。
6. 如申請專利範圍第5項所述的導航系統，其中，當該處理單元接收到該定位訊號時，該處理單元重計該磁性感測器組輸出的該等電壓訊號之次數，藉此以根據重計的該等電壓訊號的次數及該輪徑，計算該載具相對於該定位點的該移動距離。
7. 如申請專利範圍第6項所述的導航系統，其中更包括：一地圖資料庫，連接於該處理單元，該地圖資料庫記錄一地圖及該定位點於該地圖之一定位資訊；及該處理單元根據該載具相對於該定位點的該移動距離、該移動方向，以及該定位點於該地圖之該定位資訊，計算該載具於該地圖之該即時位置。
8. 如申請專利範圍第7項所述的導航系統，其中該位置資訊包括一初始方向，該處理單元根據該初始方向及所計 算出的該旋轉角度，以獲得該移動方向。
9. 如申請專利範圍第8項所述的導航系統，其中更包括：一記憶單元，連接於該處理單元，記錄該載具的該移動方向；及一顯示單元，設置於該載具，用以顯示該地圖及該載具位於該地圖之該即時位置。
10. 如申請專利範圍第1或2項所述的導航系統，其中，該輪胎組包括二個輪胎，該磁性元件組包括二個磁鐵，該磁性感測器組包括二個霍爾效應感測器，該等磁鐵或該等霍爾效應感測器一對一設置於該等輪胎，該等霍爾效應感測器一對一感測該等磁鐵。
11. 一種適用於載具的導航方法，該載具設有可使該載具移動的一輪胎組，該方法包括：由一磁性感測器組感測一磁性元件組，其中，該磁性感測器組及該磁性元件組其中之一設置於該輪胎組並與該輪胎組同步運動；該磁性感測器組感測到該磁性元件組時分別產生一電壓訊號；根據該等電壓訊號產生的次數及該輪胎組的一輪徑，計算該載具的一移動距離；及根據該等電壓訊號產生次數的一次數差、該輪徑，以及該輪胎組的一輪距，計算一旋轉角度以獲得該載具的一移動方向。
12. 如申請專利範圍第11項所述的導航方法，其中更包括：接收一定位訊號，該定位訊號包括一定位點之一位置資訊；及 根據該定位訊號重計該等電壓訊號產生的次數，以計算該載具的該移動距離；其中，該載具的該移動距離為該載具相對於該定位點的距離。
13. 如申請專利範圍第12項所述的導航方法，其中，計算該移動方向的步驟中包括：根據該旋轉角度及該位置資訊所包括的一初始方向，獲得該載具的該移動方向。
14. 如申請專利範圍第12項所述的導航方法，其中更包括：於一顯示單元顯示一地圖，該地圖包括該定位點於該地圖上的一定位資訊；及根據該載具的該移動方向及相對於該定位點的該移動距離，於該顯示單元標示該載具於該地圖上的一即時位置。
15. 如申請專利範圍第14項所述的導航方法，其中更包括：根據該載具的該即時位置，於該顯示單元顯示相對應的一多媒體檔案。