TWI461721B - 物體偵測裝置及其偵測方法 - Google Patents

Description

物體偵測裝置及其偵測方法

本發明係一種物體偵測裝置及其偵測方法，尤指一種透過射頻發射器以及射頻接收器來偵測是否有物體存在的物體偵測裝置及其偵測方法。

按，隨著科技的進步，交通工具的日益普及，尤其是機車以及汽車工業的發展更是迅速，在現今忙碌的工商社會當中，幾乎每個人都以車輛作為代步的工具。因此，不論是在商場百貨、公共場所、辦公大樓、居家社區或是人潮聚集的地方都必須要設置有停車場，而停車場的規劃、管理更是重要的工作。

現今的停車場車位管理係採用計票管理以進行目前停車場車輛的流量管制，而使用者僅能藉由該流量管制系統來大約了解目前停車場之空位數量，並無法得知何處具有空的停車位，當使用者將車輛駛入停車場時，還是得自行於停車場尋找空的停車位並將車停妥，若當停車場之空位數量多時，則使用者可以透過目視快速的找到停車位，然而，若當停車場之空位數量較少時，則使用者必須駕車繞行停車場耗費較多的時間來找尋空的停車位。

而為了解決前述問題，如美國專利編號第6,147,624號之「Method and apparatus for parking management system for locating available parking space」，該專利即揭露一種停車場車位的感測裝置，該專利透過紅外線感測器來感應停車位上是否有車輛的存在，可以提供使用者即時得知目前停車場之空位在何處。然而，該種紅外線感測器容易受到外在環境的干擾(例 如：太陽光)而導致誤動作，有著靈敏度不佳的問題。

還有業者利用埋在停車位地面下的線圈來感應是否有車輛存在，透過感應磁場的變化，同樣可以偵測是否有車輛停在該停車位上。然而，該種技術必須要連接交流電源以作為電力供應來源，並且，為了避免地磁的干擾，還需要進行地磁的校正，帶來了不便。

更有如中華民國專利第M390514號專利，該專利案為一種智慧型車位管理及計費系統，該專利案係利用無線射頻識別模組配合車輛上的電子標籤來偵測停車位是否有車輛的存在。然而，為了使得無線射頻識別模組能夠辨識車輛，每一台需要停車的車輛都必須設置有電子標籤以供該無線射頻識別模組進行讀取。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種物體偵測裝置及其偵測方法之發明專利者。

本發明之主要目的在於提供一種物體偵測裝置。

為了達到上述之目的，本發明一種物體偵測裝置，該物體為一車輛，該物體偵測裝置包括：一射頻發射器，包括設置於該射頻發射器內之一射頻發射模組以及一發射天線，供發送一電磁波；一射頻接收器，包括設置於該射頻接收器內之一射頻接收模組以及一 接收天線，供接收經該車輛反射之該電磁波；一處理器，係連接該射頻發射器與該射頻接收器，該處理器根據該射頻接收器所接收經該車輛反射之該電磁波得到一接收訊號強度值(Received Signal Strength Indicator；RSSI)，若該接收訊號強度值變動範圍大於一閥值時，則判定偵測到該車輛。

在一較佳實施例中，該射頻接收器係與該射頻發射器並列設置。

在一較佳實施例中，該物體偵測裝置進一步包括一殼體，該射頻發射器、該射頻接收器以及該處理器係收容於該殼體，該殼體內部包括一阻隔板，該阻隔板係分隔該射頻發射器以及該射頻接收器。

在一較佳實施例中，該殼體係設置於支架上、地面下或是牆面中。

在一較佳實施例中，該車輛為金屬物。

在一較佳實施例中，該電磁波之載波設置於工業科學醫療用頻段(Industrial Scientific Medical Band；ISM Band)係位於902~928MHz、2.400~2.4835GHz或是5.725~5.875GHz頻段。

在一較佳實施例中，該發射天線以及該接收天線為平板天線、高指向性天線或陣列天線。

本發明之次要目的在於提供一種使用前述物體偵測裝置之物體偵測方法。

為了達到上述之目的，本發明包括：發送該電磁波；接收經該車輛反射之該電磁波；基於所接收之該電磁波得到該接收訊號強度值(Received Signal Strength Indicator；RSSI)；判斷該接收訊號強度值變動範圍是否大於一閥值；以及若該接收訊號強度值變動範圍大於該閥值時，則判定偵測到該車輛。

在一較佳實施例中，該電磁波係週期式的進行發送以及接收。

在一較佳實施例中，該電磁波係每兩分鐘進行發送以及接收。

俾藉由前述物體偵測裝置及其偵測方法，當物體阻擋該射頻發射器所發送之電磁波的行進方向時，將使得該射頻接收器所接收到之該電磁波強度增加，該處理器即可以根據該射頻接收器所接收之該電磁波以計算得到該接收訊號強度值，若該接收訊號強度值變動範圍大於一閥值時，則判定偵測到該物體。

因此，相較於習用技術，本發明不容易受到外部環境的干擾，並且，本發明相當省電，使用者也不必於車輛上加裝任何配件，若結合網狀網路(Mesh network)以及後端處理系統，將可以作為停車場車位管理、貨櫃物流管理等等應用。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第一圖所示，係為本發明較佳實施例之側視圖，由圖中可清楚看出，本發明物體偵測裝置1該物體為一車輛，該物體偵測裝置1包括一射頻發射器11、一射頻接收器12以及一處理器(圖中未示)。

該射頻發射器11包括設置於該射頻發射器11內之一射頻發射模組以及一發射天線，該發射天線可為平板天線、高指向性天線或陣列天線但不限 於此，該射頻發射器11可供發送一電磁波，其中該電磁波之載波可設置於工業科學醫療用頻段(Industrial Scientific Medical Band；ISM Band)，例如頻段為902~928MHz、2.400~2.4835GHz、或是5.725~5.875GHz頻段，此等頻段是依據美國聯邦通訊委員會(FCC)所定義，主要開放給工業、科學、醫療使用之頻段，沒有授權的限制，所述技術領域中具有通常知識者應可以輕易理解。

該射頻接收器12，包括設置於該射頻接收器12內之一射頻接收模組以及一接收天線，該接收天線可為平板天線、高指向性天線或陣列天線但不限於此，可供接收該射頻發射器11所發送經一預設物體反射之該電磁波，於本實施例中，係與該射頻發射器11並列設置，較佳地，係設置於該射頻發射器11側邊距一定距離處。

該處理器係連接該射頻發射器11與該射頻接收器12，具體實施時，該處理器係封裝為一晶片，該晶片包括有記憶體、時脈產生器、暫存器、類比/數位轉換器以及訊號處理等基本功能，該晶片預設有接收訊號強度值(Received Signal Strength Indicator；RSSI)參數，可供判斷得知所接收到訊號的強度，所屬技術領域中具有通常知識者應可以輕易理解，不再贅述。該處理器可根據該射頻接收器12所接收之該電磁波以得到該接收訊號強度值，若該接收訊號強度值變動範圍大於一閥值時，則判定偵測到該物體。

其中，該閥值可以供使用者自行訂定，若將閥值向下調整，則靈敏度將會提高；相對的，若將閥值向上調整，則靈敏度將會下降，該閥值可以經過多次實驗後來得到最佳的數值。

另外，本發明還包括有一殼體2，該射頻發射器11、該射頻接收器12 以及該處理器係收容於該殼體2內，並且，於較佳的實施例中，該殼體2係可供設置於支架上、地面下或是牆面中，該殼體2需要具有防水、防塵以及耐受溫度變化等要求，更佳地，若當該殼體2設置於地面下時，由於常常承受到物體的重壓，則該殼體2應進行適當的強化。

值得特別說明的是，由於本發明之殼體2內包括有射頻發射器11以及射頻接收器12，而為了使得電磁波可以自該射頻發射器11向外發送電磁波，以及，為了使得該射頻接收器12可以接收到該射頻發射器11所發送經該物體反射之該電磁波，故該殼體2包括有一上蓋21，該上蓋21必須要能夠讓電磁波穿過，不能阻絕電磁波，該殼體2之上蓋21材質的選擇上需選擇無法阻絕電磁波材質。另一方面，為了避免射頻接收器12受到環境中其餘電磁波的干擾，例如其他射頻發射器11所發送之電磁波，故該殼體2需要選擇可以阻隔電磁波之材質。

另外，為了避免該射頻接收器12直接接收到該射頻發射器11的電磁波，則該殼體2內部須包括一阻隔板22，該阻隔板22係分隔該射頻發射器11以及該射頻接收器12，藉由該阻隔板22的設置，可以避免射頻接收器12所發送之該電磁波直接被並列設置的射頻接收器12接收而產生能量耦合的情形。

再者，本發明之該射頻發射器11、該射頻接收器12以及該處理器都由一電池來進行供電，該電池同樣封裝收容於該殼體2內。並且該射頻發射器11、該射頻接收器12以及該處理器可以整併為模組化裝置，以達到降低成本以及方便量產之需求。

請同時參閱第二與第三圖所示，係為本發明較佳實施例之流程圖與實 施示意圖，由圖中可清楚看出，本發明還包括一使用該物體偵測裝置1的物體偵測方法，該方法包括：(101)發送該電磁波；(102)接收經該物體反射之該電磁波；(103)基於所接收之該電磁波得到該接收訊號強度值(Received Signal Strength Indicator；RSSI)；(104)判斷該接收訊號強度值變動範圍是否大於該閥值；以及(105)若該接收訊號強度值變動範圍大於該閥值時，則判定偵測到該物體。

於該步驟(101)中，係透過射頻發射器11之發射天線發送該電磁波，如第三圖，於本實施例中，該物體為一車輛3，由於該車輛3設置於該電磁波之行進位置處，因此，該射頻發射器11所發送之該電磁波會因為車輛3而反射至該射頻接收器12位置處。

其中，為了達到省電的需求，該電磁波係週期式的進行發送以及接收，於本實施例中，該電磁波係每兩分鐘進行發送以及接收，若為較長或是較短的時間應也為一可行的方案。

再者，該物體不一定要設定為車輛3，可以設置為金屬物等可反射電磁波之高反射材料所製成，例如鋁、鐵等金屬合金，較佳地，若為金屬材質之貨櫃也為一可行的方案。

於該步驟(102)中，該射頻接收器12即可以透過該接收天線接收到該物體所反射之電磁波。

於該步驟(103)中，該處理器即根據射頻接收器12所接收之該電磁 波進行訊號處理而得到該接收訊號強度值(Received Signal Strength Indicator；RSSI)。

於該步驟(104)中，係判斷該接收訊號強度值變動範圍是否大於一閥值，例如該閥值可以設置為10dBm(decibels relative to one milliwatt)。

最後，於該步驟(105)中，該處理器即根據該接收訊號強度值變動範圍是否大於該閥值來判定是否偵測到該物體。

於實際操作時，該處理器會先判斷背景的接收訊號強度值，如該背景的接收訊號強度值為-78dBm~-80dBm進行浮動，而該射頻發射器11之初始發送能量為-30dBm，若當車輛3於本發明物體偵測裝置1之上方時，該接收訊號強度值變動為-65dBm，則可得到該接收訊號強度值變動範圍為14dBm，該接收訊號強度值變動範圍係大於該閥值10dBm，因此，可以確認偵測到物體。

其中，該射頻發射器11之初始發送能量可以根據實際情況來進行調整，當該接收訊號強度值變動範圍有一定的變動但沒有超過該閥值時，則該處理器可以控制該射頻發射器11提高初始發送能量以確定是否偵測到物體，較佳地，該射頻發射器11之初始發送能量可以設定為-30dBm至1dBm之間，但不限於此。

而只要該物體為金屬物等高反射性材質所製成即可以進行偵測，於本發明實施例中，該物體為車輛3，若是金屬物材質之貨櫃等物體同樣也可以進行偵測。因此，本發明可以廣泛的應用於停車位管理上，可以結合網狀網路(Mesh network)以及後端處理系統來判斷哪個停車位是可供使用的。

另外，經過實驗，每一種廠牌、型號的車輛3該射頻接收器12所接收 到的電磁波強度都不同，若經過實驗來進行校正，本發明將可以偵測到車輛3的廠牌及型號，可以達到更多的應用。

於本實施例中，本發明物體偵測裝置1係設置於停車位之地面下，若設置於支架上、牆面中或是天花板都為可行的方案。

請參閱全部附圖所示，相較於習用技術，本發明具有以下優點：

一、本發明之物體偵測裝置1可設置於地面下，不易遭到外界環境的干擾。

二、本發明之射頻發射器11係可週期式的發送電磁波，其較為省電。

三、本發明透過該射頻發射器11以及該射頻接收器12來偵測物體，物體上不用加裝電子標籤等等配件。

透過上述之詳細說明，即可充分顯示本發明之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，且為目前市面上前所未見之新發明，完全符合發明專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述著僅為本發明之較佳實施例而已，當不能用以限定本發明所實施之範圍。即凡依本發明專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

1‧‧‧物體偵測裝置

11‧‧‧射頻發射器

12‧‧‧射頻接收器

2‧‧‧殼體

21‧‧‧上蓋

22‧‧‧阻隔板

3‧‧‧車輛

第一圖 係為本發明較佳實施例之側視圖。

第二圖 係為本發明較佳實施例之流程圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖。

1‧‧‧物體偵測裝置

11‧‧‧射頻發射器

12‧‧‧射頻接收器

2‧‧‧殼體

21‧‧‧上蓋

22‧‧‧阻隔板

Claims (10)

1. 一種物體偵測裝置，該物體為一車輛，該物體偵測裝置包括：一射頻發射器，包括設置於該射頻發射器內之一射頻發射模組以及一發射天線，供發送一電磁波；一射頻接收器，包括設置於該射頻接收器內之一射頻接收模組以及一接收天線，供接收經該車輛反射之該電磁波；以及一處理器，係連接該射頻發射器與該射頻接收器，該處理器根據該射頻接收器所接收經該車輛反射之該電磁波得到一接收訊號強度值(Received Signal Strength Indicator；RSSI)，若該接收訊號強度值變動範圍大於一閥值時，則判定偵測到該車輛。
2. 如申請專利範圍第1項所述之物體偵測裝置，其中該射頻接收器係與該射頻發射器並列設置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之物體偵測裝置，進一步包括一殼體，該射頻發射器、該射頻接收器以及該處理器係收容於該殼體，該殼體內部包括一阻隔板，該阻隔板係分隔該射頻發射器以及該射頻接收器。
4. 如申請專利範圍第3項所述之物體偵測裝置，其中該殼體係設置於支架上、地面下或是牆面中。
5. 如申請專利範圍第1項所述之物體偵測裝置，其中該車輛為金屬物。
6. 如申請專利範圍第1項所述之物體偵測裝置，其中該電磁波之載波設置於工業科學醫療用頻段(Industrial Scientific Medical Band；ISM Band)係位於902~928MHz、2.400~2.4835GHz或是5.725~5.875GHz頻段。
7. 如申請專利範圍第1項所述之物體偵測裝置，其中該發射天線以及該接 收天線為平板天線、高指向性天線或陣列天線。
8. 一種使用如申請專利範圍第1項所述之物體偵測裝置的物體偵測方法，包括：發送該電磁波；接收經該車輛反射之該電磁波；基於所接收之該電磁波得到該接收訊號強度值(Received Signal Strength Indicator；RSSI)；判斷該接收訊號強度值變動範圍是否大於一閥值；以及若該接收訊號強度值變動範圍大於該閥值時，則判定偵測到該車輛。
9. 如申請專利範圍第8項所述之物體偵測方法，其中該電磁波係週期式的進行發送以及接收。
10. 如申請專利範圍第9項所述之物體偵測方法，其中該電磁波係每兩分鐘進行發送以及接收。