TWI536859B - 裝置相對位置的判定方法、電子裝置及電腦程式產品 - Google Patents

Description

裝置相對位置的判定方法、電子裝置及電腦程式產品

本案是有關於一種定位技術，且特別是有關於一種裝置相對位置的判定方法及電子裝置。

近年來，隨著電子科技及通訊技術的不斷演進及改良，諸如手機、智慧型手機等不佔空間且可隨身攜帶的電子裝置也推陳出新。這些市面上的行動裝置莫不整合多項功能以提昇其競爭力，除了一般的照相、通話、上網功能之外，現在連全球定位系統(Global Positioning System,GPS)與電子地圖也都整合在手持通訊裝置上，使用者可隨時隨地藉由行動裝置的定位功能掌握本身所在的位置。

GPS是結合衛星與無線通訊的一種定位技術，其能提供精確的定位、速度及時間資訊。GPS可與電子地圖結合，而能夠將其定位所得的定位資訊顯示在電子地圖上，以提供給使用者了 解其目前所在位置。

然而，GPS只能應用在可接收到衛星信號的場所，當使 用者進入例如室內等GPS即無法接收到衛星信號的地方或是使用者沒有開啟GPS定位功能的時候，也就失去了定位功能。此時，若使用者需要了解自身所在位置，或是想要了解其他人在該場所內的相對位置，通常只能由雙方自我觀察周圍建築或物件的特徵，並以電話聯繫的方式告知對方，以便對方找尋，結果往往會花費不少時間在找尋過程中。因此，有必要提供一種可應用於室內的定位方式，來幫助使用者得知其他人相對於自己的相對位置。

本案提供一種裝置相對位置的判定方法、電子裝置及電腦程式產品，可取得其他電子裝置相對於本身的相對位置。

本案的裝置相對位置的判定方法，適於由第一電子裝置偵測並判定其周圍第二電子裝置的相對位置。此方法係根據與第二電子裝置之間的無線信號，計算第二電子裝置與第一電子裝置的第一距離。經過第一單位時間後，根據無線信號以計算第二電子裝置與第一電子裝置的第二距離，以及計算第一電子裝置於第一單位時間內移動之第一位移。再經過第二單位時間後，根據無線信號以計算第二電子裝置與第一電子裝置之間的第三距離以及計算第一電子裝置於第二單位時間內移動之第二位移。最後，以第一電子裝置的當前位置作為參考點，將上述第一距離、第一位 移與第二距離，以及第二位移與第三距離計算第二電子裝置相對於第一電子裝置的第一相對位置。

在本案的一實施例中，所述方法更在經過k-1個單位時間後，根據無線信號以計算第二電子裝置與第一電子裝置之間的第k距離，在經過k個單位時間後，根據無線信號以計算第二電子裝置與第一電子裝置之間的第k+1距離，以及計算第一電子裝置於第k個單位時間內移動之第k位移，其中k為正整數。依據上述第k位移、第k-1距離以及第k距離，計算第k-1單位時間時第二電子裝置相對於第一電子裝置的第k相對位置以及第k單位時間後第二電子裝置相對於第一電子裝置的第k+1相對位置之間誤差最小之值以確定第二電子裝置相對於第一電子裝置的第k相對位置。

在本案的一實施例中，所述方法更存取先前計算的第二電子裝置相對於第一電子裝置的第一相對位置至第k個相對位置，而以第一電子裝置的當前位置作為參考點，根據上述第一位移至第k位移，分別將第一相對位置至第k個相對位置修正為相對於參考點的k個修正位置。以參考點為中心，以圖形化介面顯示所述修正位置，以表示第二電子裝置相對於參考點的移動軌跡。

在本案的一實施例中，在上述計算第一電子裝置於第一單位時間內所移動之第一位移，且根據無線信號計算第二電子裝置相對於第一電子裝置的第二距離的步驟之後，所述方法更由第二電子裝置計算其於第一單位時間內所移動之第三位移，並傳送 給第一電子裝置。然後，以第一電子裝置作為參考點，根據上述第一距離、第一位移與第三位移之差以及第二距離計算第二電子裝置相對於第一電子裝置的第一相對位置。

在本案的一實施例中，上述根據與第二電子裝置之間的 無線信號，計算第二電子裝置與第一電子裝置的第一距離的步驟是在發送無線信號後，接收第二電子裝置響應無線信號回傳的回饋信號，再計算自發送無線信號至接收到上述回饋信號所經過的往返時間，而根據上述往返時間與無線信號的傳送速度來計算第一距離。

在本案的一實施例中，上述計算第一電子裝置與第二電 子裝置之間的第一距離步驟是在發送無線信號後，接收第二電子裝置響應無線信號回傳的回饋信號，再將此回饋信號的信號強度與距離對照表比對以取得第一距離。

在本案的一實施例中，上述計算第一電子裝置與第二電 子裝置之間的第一距離步驟更包括開啟一特定應用程式，以及以近場通訊方式與該第二裝置進行溝通以進行認證及/或配對程序。

在本案的一實施例中，上述計算第一電子裝置於單位時 間內移動之第一位移的步驟是利用加速度計、陀螺儀以及羅盤所接收的感測資訊計算上述第一位移。

在本案的一實施例中，在上述計算第一電子裝置與第二 電子裝置之間的第一相對位置的步驟之後，所述方法更以參考點為中心，以圖形化介面顯示上述第一相對位置。

在本案的一實施例中，在經過單位時間後，所述方法更 利用定位單元對第一電子裝置進行定位，以取得第一電子裝置的第一絕對位置。然後，根據第一絕對位置與第一相對位置，計算第二電子裝置的第二絕對位置。

在本案的一實施例中，在經過單位時間後，所述方法更 由第二電子裝置利用定位單元進行定位，以取得第二絕對位置，並將第二絕對位置傳送給第一電子裝置，而由第一電子裝置根據上述第二絕對位置與第一相對位置，計算第一電子裝置的第一絕對位置。

本案的裝置相對位置的電子裝置，此電子裝置包括無線 通訊單元、感測器、儲存單元及處理單元，其中無線通訊單元用以與第二電子裝置傳送無線信號，儲存單元用以記錄模組。處理單元係連接無線通訊單元、感測器及儲存單元，而用以存取並執行儲存單元中記錄的模組，上述模組包括距離計算模組、位移計算模組及相對位置計算模組，其中距離計算模組根據無線信號，計算第二電子裝置與電子裝置之間的第一距離。在經過第一單位時間後，距離計算模組根據無線信號以計算第二電子裝置與電子裝置的第二距離，以及位移計算模組利用感測器偵測並計算電子裝置於第一單位時間內移動之第一位移。再經過第二單位時間後，距離計算模組次根據該無線信號以計算第二電子裝置與電子裝置之間的第三距離，以及位移計算模組利用感測器偵測並計算電子裝置於第二單位時間內移動之第二位移。相對位置計算模組 以電子裝置的當前位置作為參考點，將第一距離、第一位移與第二距離，以及第二位移與第三距離計算第二電子裝置相對於電子裝置的第一相對位置。

在本案的一實施例中，其中距離計算模組在經過k個單 位時間後，利用無線通訊單元發送無線信號以偵測第二電子裝置，距離計算模組並依據無線信號計算第二電子裝置與電子裝置之間的第k距離，以及位移計算模組藉由感測器計算電子裝置於第k個單位時間內移動之第k位移，其中k為正整數。並且，相對位置計算模組依據第k位移、第k-1距離以及第k距離，且計算第k-1單位時間時第二電子裝置相對於電子裝置的第k-1相對位置以及第k單位時間後第二電子裝置相對於電子裝置的第k相對位置誤差最小之值，並依據上述計算結果來確定第二電子裝置相對於電子裝置的第k相對位置。

在本案的一實施例中，上述的電子裝置更包括顯示單 元，且電子裝置的模組更包括顯示模組。其中，相對位置計算模組經由儲存單元存取先前計算的第二電子裝置相對於電子裝置的第一相對位置至第k-1個相對位置，以電子裝置的當前位置作為參考點，根據第一位移至第k-1位移，分別修正第一相對位置至第k-1個相對位置為相對於參考點的k-1個修正位置，以及顯示模組以參考點為中心，利用圖形化介面顯示修正位置於顯示單元，以表示第二電子裝置相對於參考點的移動軌跡。

在本案的一實施例中，上述的第二電子裝置包括計算其 於單位時間內所移動之第二位移，並傳送給電子裝置。其中，相對位置計算模組更以電子裝置作為參考點，將第一距離、第一位移與第二位移之差以及第二距離作為三角形的三個邊，利用三角不等式計算第二電子裝置相對於電子裝置的第一相對位置。

在本案的一實施例中，上述的距離計算模組更利用無線 通訊單元發送無線信號並接收第二電子裝置響應無線信號回傳的回饋信，且計算自發送無線信號至接收到回饋信號所經過的往返時間。並且，距離計算模組更根據往返時間與無線信號的傳送速度來計算第一距離。

在本案的一實施例中，上述的距離計算模組更利用無線 通訊單元發送上述無線信號並接收第二電子裝置響應無線信號回傳的回饋信號。並且，距離計算模組更依據上述回饋信號的信號強度與距離對照表比對以取得第一距離。

在本案的一實施例中，上述的電子裝置更包括一特定應 用程式，其中在該特定應用程式開啟後，該電子裝置以近場通訊方式與該第二裝置進行溝通以進行認證及/或配對程序。

在本案的一實施例中，上述的感測器包括加速度計、陀螺儀以及羅盤其中之一或其組合。

在本案的一實施例中，上述的電子裝置更包括定位系統，此定位系統連接處理單元。定位系統定位電子裝置，以取得電子裝置的第一絕對位置，且上述模組更包括絕對位置計算模組，絕對位置計算模組更根據第一絕對位置與第一相對位置，計 算第二電子裝置的第二絕對位置。

在本案的一實施例中，其中第二電子裝置利用定位系統 進行定位，以取得一第二絕對位置，並傳送給判定電子裝置，且上述的模組更包括絕對位置計算模組，絕對位置計算模組根據上述第二絕對位置與第一相對位置，計算電子裝置的第一絕對位置。

本案另提供一種電腦程式產品，其係經由第一電子裝置 載入以執行下列步驟。首先，根據與第二電子裝置之間的無線信號，計算第二電子裝置與第一電子裝置的第一距離。經過第一單位時間後，根據無線信號以計算第二電子裝置與第一電子裝置的第二距離，以及計算第一電子裝置於第一單位時間內移動之第一位移。再經過第二單位時間後，根據無線信號以計算第二電子裝置與第一電子裝置之間的第三距離以及計算第一電子裝置於第二單位時間內移動之第二位移。最後，以第一電子裝置的當前位置作為參考點，將上述第一距離、第一位移與第二距離，以及第二位移與第三距離計算第二電子裝置相對於第一電子裝置的第一相對位置。

基於上述，本案的裝置相對位置的判定方法、電子裝置及電腦程式產品在單位時間前後分別利用無線信號偵測且計算與第二電子裝置之間的距離，計算單位時間內此電子裝置所移動的位移，且依據上述位移以及兩個不同時間點計算的距離來計算第二電子裝置相對於此電子裝置的相對位置。藉此，使用者利用與其他裝置的距離和自身的位移而不透過定位系統，仍可得知其他 裝置相對於自己的相對位置。

為讓本案的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10、20、50、55、70、75、91~99‧‧‧電子裝置

12‧‧‧無線通訊單元

14‧‧‧感測器

16‧‧‧儲存單元

161‧‧‧距離計算模組

162‧‧‧位移計算模組

163‧‧‧相對位置計算模組

S210~S270‧‧‧步驟

401、601~616‧‧‧點

t‧‧‧單位時間

r₀~r_k、L1、L2‧‧‧距離

d₁~d₃、d_A,1、d_B,1‧‧‧位移

、~、、、、、、‧‧‧向量

A₀、A₁、A₁’、B₀、B₁、P₀~P_k、Q‧‧‧端點

E、e _d 、e _r ‧‧‧誤差

圖1是依照本案一實施例所繪示的裝置相對位置的電子裝置的方塊圖。

圖2是依照本案一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的流程圖。

圖3是依照本案一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的示意圖。

圖4A及4B是依照本案一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的範例。

圖5是依照本案另一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的示意圖。

圖6A及6B是依照本案另一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的範例。

圖7是依照本案再一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的示意圖。

圖8是依照本案再一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的範例。

圖9是依照本案再一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的示意圖。

本案是由電子裝置利用無線信號偵測周圍其他電子裝 置，並根據這些電子裝置回饋信號的信號強度或信號往返時間等資訊推算電子裝置移動在單位時間前後與其他電子裝置之間的距離。另一方面，本案還利用電子裝置本身配備的加速度計(accelerometer)、陀螺儀(gyrosensor)、電子羅盤(compass)等感測器偵測並計算電子裝置在上述單位時間內移動的位移，從而與上述裝置間的距離資訊結合，利用例如三角關係推算出其他電子裝置相對於電子裝置本身的相對位置，最後再以圖形化介面的方式將這些電子裝置的相對位置顯示在電子裝置的螢幕上，也可顯示這些電子裝置的移動軌跡。藉此，使用者便可從電子裝置顯示的圖形化介面得知其他電子裝置的相對位置，也可參考移動的軌跡路線，讓使用者更容易找到其他電子裝置的使用者。

圖1是依照本案一實施例所繪示的用以電子裝置相對位 置的電子裝置的方塊圖。請參照圖1，本實施例的電子裝置10包括無線通訊單元12、感測器14、儲存單元16及處理單元18。電子裝置10可以是例如行動電子裝置，包括手機、平板電腦、筆記型電腦等電子裝置或車用電子裝置，在此不設限。

無線通訊單元12可支援至少一種下列無線信號傳輸的技 術：無線保真直連(WiFi Direct)、藍芽、近場通訊(Near Field Communication；NFC)、裝置到裝置(Device to device；D2D)通訊等無線通訊技術，但不僅限於此。

感測器14可以是加速度計、陀螺儀、電子羅盤等用以偵測電子裝置移動相關資訊之感測器或這些感測器的組合。

儲存單元16可以是任何型態的固定或可移動隨機存取記憶體(random access memory，RAM)、唯讀記憶體(read-only memory，ROM)、快閃記憶體(flash memory)或類似元件或上述元件的組合。在本實施例中，儲存單元16用以記錄距離計算模組161、位移計算模組162及相對位置計算模組163。這些模組例如是儲存在儲存單元16中的程式，其可載入電子裝置10的處理單元18，而執行裝置相對位置的判定功能。

處理單元18分別與無線通訊單元12、感測器14及儲存單元16連接。處理單元18可以是中央處理單元(Central Processing Unit；CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位信號處理器(Digital Signal Processor；DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit；ASIC)或其他類似元件或上述元件的組合。在本實施例中，處理單元18用以存取並執行上述儲存單元16中記錄的模組，藉以實現本案實施例的裝置相對位置的判定方法。

圖2是依照本案一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的流程圖。圖3是依照本案一實施例所繪示之裝置相對位置 的判定方法的示意圖。請同時參照圖1、圖2及圖3，本實施例的方法適用於上述的電子裝置10，其中圖3繪示電子裝置10與其周圍的另一個電子裝置20之間的位置關係。以下即搭配圖1中電子裝置10的各項元件，說明本實施例方法的詳細流程。

在步驟S210中，距離計算模組161依據無線通訊單元12與電子裝置20之間傳送的無線信號，計算電子裝置10與電子裝置20的第一距離r₀。其中，在一實施例中，距離計算模組161可利用無線通訊單元12自發送無線信號至接收到電子裝置20回饋信號所經過的時間或是信號強度推算電子裝置10與電子裝置20之間的距離。

詳言之，在一實施例中，距離計算模組161利用無線通訊單元12發送無線信號，並接收電子裝置20響應此無線信號回傳的回饋信號，從而計算無線通訊單元12自發送無線信號至接收到回饋信號所經過的往返時間(Round Trip Time；RTT)。最後，根據此往返時間與無線信號的傳送速度，距離計算模組161即可計算出電子裝置10與電子裝置20之間的第一距離r₀。此第一距離r₀例如是往返時間與無線信號的傳送速度之乘積的一半。其中，距離計算模組161可藉由無線通訊單元12傳送網際網路控制信息協定(internet control message protocol；ICMP)封包或其他資料給電子裝置20，以便計算往返時間，在此不設限。

在另一實施例中，距離計算模組161亦可依據無線通訊單元12所偵測到由電子裝置20響應無線信號所發送之回饋信號 的信號強度或是由電子裝置20本身主動發送之無線信號的信號強度，藉由例如比對距離對照表以取得第一距離r₀。具體而言，距離計算模組161在利用無線通訊單元12接收回饋信號後，可依據此回饋信號的信號強度，查詢預先儲存在儲存模組16中的一個信號強度與距離對照表，從而得到回饋信號之信號強度所對應的距離，而用以作為電子裝置10與電子裝置20之間的第一距離r₀。

需說明的是，在一實施例中，電子裝置10在偵測電子裝置20之前，還可先利用無線通訊單元12所支援的無線通訊技術(例如，WiFi Direct、藍芽、近場通訊等)，並可搭配特定的應用程式或網路服務，與電子裝置20進行溝通以進行認證(authentication)或配對(pairing)程序，以建立信號傳遞的通道。 此進行溝通的動作可代表電子裝置10欲開始使用追蹤電子裝置20的相對位置的功能，亦即開始判定電子裝置20的相對位置。配對後，電子裝置10及電子裝置20即可藉由此通道傳遞無線信號，以便進行距離估測。例如，兩位分別持有電子裝置10及電子裝置20的使用者，可預先進行溝通以完成認證或配對，並在需要知道對方相對位置的時候，啟動判斷對方相對位置的功能，或可在需要使用判斷對方相對位置的功能時，再進行溝通以認證或是配對。例如，兩位使用者可開啟相關的應用程式，並可藉由例如近場通訊(Near Field Communication，NFC)的方式進行配對，並直接以進行配對的位置作為起點，並開始追蹤對方的相對位置，並可將起點以及彼此的移動軌跡顯示在電子裝置上。

而在其他實施例中，若電子裝置10已知電子裝置20的 無線通訊單元的裝置識別碼(device ID)時，亦可於配對的過程中，依據電子裝置20響應的回饋信號的信號強度，直接計算電子裝置10與電子裝置20之間的第一距離r₀。上述計算第一距離r₀的方法僅為示例，應用本實施例者可依其需求而調整測量往返時間及信號強度的方法或是使用其他方法計算第一距離r₀，本案對此並不限制。

回到圖2的流程，在經過單位時間t後，在步驟S230中， 距離計算模組161會再次利用無線通訊單元12發送無線信號以偵測電子裝置20，並據以計算電子裝置10與電子裝置20的第二距離r₁。同時，位移計算模組162還會計算電子裝置於單位時間t內移動之第一位移d₁。其中，距離計算模組161計算第二距離r₁的方法與上述計算第一距離r₀的方法相同，在此不再贅述。

在本實施例中，位移計算模組162可利用電子裝置10本身配備的加速度計、陀螺儀或電子羅盤等感測器偵測電子裝置10在移動單位時間t內移動的第一位移d₁。具體而言，三軸加速度計的加速度計可偵測三個軸向的加速度運動，而藉由所偵測到的加速度便可計算出每一個軸向的位移量。例如，加速度經過兩次積分後即可得到位移量。此外，陀螺儀可偵測電子裝置10的旋轉量，電子羅盤則可偵測電子裝置10的方位。藉此，電子裝置10便可藉由方位推估(Dead Reckoning；DR)或慣性導航(inertial navigation)等定位方式得知第一位移d₁的移動距離與移動方向。

在又經過單位時間t(即，總共經過2個單位時間t)後， 在步驟S250中，距離計算模組161會再次利用無線通訊單元12發送無線信號以偵測電子裝置20，並據以計算電子裝置10與電子裝置20的第三距離r₂。同時，位移計算模組162還會計算電子裝置於此單位時間t內移動之第二位移d₂。其中，距離計算模組161計算第三距離r₂的方法與上述計算第一距離r₀的方法相同，在此不再贅述。

最後，在步驟S270中，相對位置計算模組163將以電子 裝置10的當前位置作為參考點，根據上述計算的第一距離r₀、第一位移d₁與第二距離r₁，以及第二位移d₂與第三距離r₂計算電子裝置20相對於電子裝置10的第一相對位置。其中，相對位置計算模組163例如會先將上述計算的第一距離r₀、第一位移d₁與第二距離r₁作為三角形的三個邊，利用三角不等式計算在經過單位時間t之後，電子裝置20相對於電子裝置10的相對位置，然後再將上述計算的第二距離r₁、第二位移d₂與第三距離r₂作為三角形的三個邊，利用三角不等式計算在經過2個單位時間t之後，電子裝置20相對於電子裝置10的相對位置。其中，本實施例進一步利用第二距離r₁、第二位移d₂與第三距離r₂來計算電子裝置20在第二個單位時間t後的位置，再將此位置與第一個單位時間t後所計算之電子裝置20的位置進行比較，藉以更確認電子裝置20的位置。

具體而言，圖4A及4B是依照本案一實施例所繪示之裝 置相對位置的判定方法的範例。請同時參照圖3及圖4A，圖4A是以圖3中電子裝置20的位置做為Q端點(即，座標(0,0))，並以P₀及P₁端點分別代表電子裝置10在單位時間t前的所在位置以及電子裝置10的當前位置。

圖4A中P₀端點至Q端點的距離r₀即為圖3中的第一距離r₀，圖4A中P₁端點至Q端點的距離r₁即為圖3中的第二距離r₁，圖4A中向量=(d _x ,d _y )即為圖3中的第一位移d₁。假設P₁端點相對於Q端點為向量，則向量符合下列方程式(1)及(2)： 將圖4中距離r₁、r₂及向量作為三角形的三個邊，則依據三角不等式的方程式(3)： ，將方程式(1)及(2)代入方程式(3)中，即可計算出P₁端點的座標(P _x ,P _y )，其中P _x =1/2*(K _x d _x ±K _y d _y )/(d _y ²-d _x ²) P _y =(r ₁ ²-P _x ²)^1/2 (4)，且其中K _x =r ₀ ²-r ₁ ²-r _d ² K _y ={[(r ₁ ²+r _d )²-r ₀ ²][r ₀ ²-(r ₁ ²+r _d )²]}^1/2

接著，以P₁端點為參考點，並依據計算的座標(P _x ,P _y )即 可得知Q端點相對於P₁端點的相對位置(即，電子裝置20相對於電子裝置10的第一相對位置)。為方便使用者檢視電子裝置20相對於電子裝置10的第一相對位置，電子裝置10更可將此第一相對位置顯示在顯示單元(未繪示)上，此顯示單元可以是液晶顯示器(Liquid Crystal Display；LCD)、有機電激發光顯示器(Organic Electro-Luminescent Display；OELD)等顯示器，且不受限於此。

電子裝置10例如由記錄於儲存單元16中的顯示模組(未繪示)以參考點(即電子裝置10的當前位置)作為中心，而於顯示單元上以圖形化介面顯示第一相對位置。請參照圖4B，圖4B中的多個同心圓代表相對於電子裝置10的不同距離，例如，最靠近中心點的同心圓代表距離電子裝置10十公尺的距離，其他同心圓依此類推。圖4B中多個同心圓對應的實際距離僅為示例，在其他實施例中，同心圓對應的實際距離可依據電子裝置20相對於電子裝置10的相對位置而變動，且不受限於此。圖4B中的點401即為電子裝置20相對於電子裝置10的第一相對位置。

藉此，使用者便可在不使用全球定位系統的情況下，直接利用電子裝置的點對點傳輸技術(例如，WiFi Direct、Bluetooth、近場通訊等)測量其與其他裝置的距離，且利用電子裝置的感測器(例如，加速度計、陀螺儀感測器及羅盤感應器等感測器的組合)的偵測得知自己的位移，據此即可推算出周圍其他裝置相對於自己的相對位置。例如，當使用者與其他朋友在擁擠的室內演 唱會或是賣場中，使用者便可藉由本案實施例中的電子裝置得知朋友的所在位置；當使用者位於大型室內停車場時，使用者便可藉由本案實施例中的電子裝置而得知自己車輛停放的位置，例如當電子裝置判斷與車輛的連線分離時，即代表使用者已下車離開車輛，此時電子裝置則開始偵測離開車輛之後的位移，以讓使用者可以循著位移路徑返回以尋找車輛的停放位置；或者，當使用者與小孩同在戶外或是百貨公司中，除了可藉由本案實施例中的電子裝置而得知小孩的所在位置以及移動的軌跡路徑，當小孩離開設定距離範圍(例如，兩百公尺)時，家長電子裝置更可發出警示訊息以通知使用者(例如，發出聲響或於顯示單元上顯示警示訊息)，或是小孩的電子裝置發出警示訊息提醒小孩已經遠離了家長超過了設定的距離，此時家長即可參考家長電子裝置所顯示的小孩電子裝置的位置，並可藉由小孩電子裝置的移動軌跡，快速地尋找到小孩。若家長電子裝置本身有移動，也可同時參考家長電子裝置以及小孩電子裝置的移動軌跡以尋找小孩位置。

上述實施例中的電子裝置是經由兩次位移得知其他位置 相對於自身的相對位置。而在另一實施例中，本案實施例的裝置相對位置的判定方法更可藉由多次位移來提升所計算之相對位置的精確度。

舉例來說，圖5是依照本案另一實施例所繪示之裝置相 對位置的判定方法的示意圖。圖5中的電子裝置50是使用者所攜帶的裝置，而電子裝置55則是使用者周圍的裝置，其中每經過一 個單位時間t，電子裝置50即會根據上述實施例中的方法偵測電子裝置55並據以計算其與電子裝置55之間的距離r₁、r₂、r₃及r₄，並且還會計算其在每個單位時間t內的位移d₁、d₂及d₃。以此類推，在經過k個單位時間t後，電子裝置50可透過發送或接收無線信號以偵測電子裝置55，並且計算其與電子裝置55之間的第k+1距離，並計算其於第k個單位時間t內移動之第k位移，其中k為正整數。而依據上述的第k位移、第k距離以及第k+1距離，電子裝置50即可計算出第k-1單位時間時電子裝置55相對於電子裝置50的第k-1相對位置以及第k單位時間後電子裝置55相對於電子裝置50的第k相對位置誤差最小之值，藉以確定電子裝置55相對於電子裝置50的第k相對位置。

具體而言，圖6A及6B是依照本案另一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的範例。請同時參照圖5及圖6A，圖6A是以圖5中電子裝置55的位置作為Q端點(即，座標(0,0))，並以P_k及P_k-1端點分別代表電子裝置50在第k及第k-1單位時間t的所在位置。

圖6A中P_k-1端點與Q端點相距為距離r_k-1，圖6A中P_k端點與Q端點相距為距離r_k，圖6A中向量即代表電子裝置50第k單位時間t內的位移。假設P_k端點相對於Q端點為向量，P_k-1端點相對於Q端點為向量。由於距離r_k與向量為分別藉由無線通訊單元與感測器量測的值，因此藉由下列方程式(6)及(7)分別計算其誤差e _d 及e _r ： 並且依據最大相似估測(maximum likelihood estimation)法假設合併誤差E為：E=e _d ²+e _r ² (8)，且誤差E符合下列方程式(9)及(10)： 最後，藉由最小化此誤差E，而可得到：

藉此，本案實施例的裝置相對位置的判定方法便可將量 測的誤差最小化，以確定電子裝置55相對於電子裝置50的相對位置。而在一實施例中，電子裝置50更可由顯示模組更將所有先前計算的電子裝置55相對於電子裝置50的相對位置以圖形化介面顯示於顯示單元上，以方便使用者檢視電子裝置55的移動軌跡。

舉例而言，電子裝置50可存取其先前計算的電子裝置55相對於電子裝置50的第一相對位置至第k-1個相對位置，而以電子裝置50的當前位置作為參考點，根據其先前計算的第一位移至第k-1位移(分別以電子裝置在經過第一至第k-1的單位時間後所在的當前位置作為參考點)，分別將上述的第一相對位置至第k-1個相對位置修正為相對於當前參考點的k-1個修正位置。例如，若以電子裝置50的當前位置作為原點(0,0)，當電子裝置55相對 於電子裝置50的第五相對位置為(7,8)，電子裝置55相對於電子裝置50的第四相對位置為(5,1)，且前一個單位時間的位移為(2,3)，則第四相對位置可修正為座標(3,-2)。其餘修正位置則依此類推，在此不再贅述。

此外，電子裝置50更可由顯示模組以參考點(即電子裝置50的當前位置)作為中心，而於顯示單元上以圖形化介面顯示上述的修正位置，以表示電子裝置55相對於參考點的移動軌跡。舉例而言，請參照圖6B，圖6B中的點601代表電子裝置55當前相對於電子裝置50的相對位置，而點611至616分別代表修正後的電子裝置55於之前各單位時間相對於電子裝置50的當前位置的相對位置。

在一實施例中，電子裝置50可預先存取或是即時下載所在位置的地圖，例如，賣場、停車場等場所的地圖，而可藉由顯示模組將此地圖與上述移動軌跡合併顯示在顯示單元上，以方便使用者依據此“顯示在地圖上的移動軌跡”來快速找到前往電子裝置55所在位置的最佳路經。在此實施例中，使用者可藉由在地圖上點選的方式或是透過選單的方式選擇使用者電子裝置50目前的位置，或是可藉由定位系統定位電子裝置50的目前位置，而顯示在電子地圖上。在其他實施例中，電子裝置50更可由路徑規劃模組(未繪示)依據地圖資訊與移動軌跡計算使用者前往電子裝置55所在位置的最佳路徑。而在其他實施例中，也可藉由距離計算模組，計算使用者與電子裝置55之間的直線計離，也可根據路徑 規劃模組所規劃之路徑計算路徑距離。

藉此，本案實施例的裝置相對位置的判定方法可提供使用者周圍其他裝置相對於使用者當前位置的移動軌跡，以方便使用者瞭解其他裝置的移動狀態，進而方便使用者前往其他裝置的所在位置。需說明的是，上述實施例皆應用在電子裝置20固定不動，而電子裝置10移動的情況。在另一實施例中，當電子裝置10及電子裝置20皆移動時，本案實施例的裝置相對位置的判定方法亦可取得電子裝置20相對於電子裝置10的相對位置。以下則再舉一實施例詳細說明。

圖7是依照本案再一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的示意圖。圖7中的電子裝置70是使用者所攜帶的裝置，而電子裝置75則是使用者周圍的裝置，其中電子裝置70例如會根據上述實施例中的方法在單位時間t前後偵測電子裝置75並計算其與電子裝置75之間的第一距離L1及第二距離L2，同時也計算其在單位時間t內移動的第一位移d_A,1。與前述實施例不同的是，在本實施例中，電子裝置75會計算其於單位時間t內移動之第二位移d_B,1，並藉由無線通訊單元傳送給電子裝置70，此第二位移d_B,1的計算方法亦可參照圖2及3之相關說明，在此不再贅述。接著，電子裝置70將以其當前位置作為參考點，將第一距離L1、第一位移d_A,1與第二位移d_B,1之差以及第二距離L2作為三角形的三個邊，利用三角不等式計算電子裝置75相對於參考點(即電子裝置70的當前位置)的第一相對位置。

具體而言，圖8是依照本案再一實施例所繪示之裝置相對位置的判定方法的範例。請同時參照圖7及圖8，圖8是以圖7中電子裝置75的初始位置作為B₀端點(即，座標(0,0))，並以圖7中電子裝置70的初始位置作為A₀端點。此外，A₁及B₁端點則分別代表單位時間t後電子裝置70及75的所在位置。

圖8中A₀端點至B₀端點的距離L₁即為圖7中的第一距離L₁，圖8中A₁端點至B₁端點的距離L₂即為圖7中的第二距離L₂，圖8中向量代表圖7中的第一位移d_A,1，且圖8中向量代表為圖7中的第二位移d_B,1。假設B₀端點向右平行於A₁端點與B₁端點之連線而延伸距離L₂可產生A₁’端點，且以A₀端點為基準至A₁’端點之向量為。由A₀、A₁、B₀及A₁’端點連線可形成平行四邊形，而向量為向量與之差。將圖8中距離L₁、L₂及向量作為三角形的三個邊，則依據圖4A說明之三角不等式即可得知A₁’端點的座標以及以B₀端點為基準至A₁’端點之向量。由於A₀、A₁、B₀及A₁’端點連線為平行四邊形，故以B₁端點為基準至A₁端點之向量亦為。最後，再以A₁端點作為參考點，則可推得電子裝置75當前相對於電子裝置70的第一相對位置。

藉此，在使用者與其朋友都有移動的情況下，使用者依然可藉由本案實施例的裝置相對位置的判定方法取得其朋友相對於自己的相對位置。

需說明的是，上述實施例均在不使用定位系統的情況下 取得其他裝置相對於自己的相對位置。然而，在一實施例中，當使用者所攜帶的電子裝置或其周圍的其他裝置其中一個能夠使用定位系統來定位時，本案實施例的裝置相對位置的判定方法更可將上述取得的相對位置與此處裝置定位所得的絕對位置(例如，經緯度座標)結合，從而推知所有裝置的絕對位置。

舉例而言，圖9是依照本案再一實施例所繪示之應用裝 置相對位置的判定方法的示意圖。請參照圖9，電子裝置91至99可利用上述實施例的方法分別偵測鄰近的電子裝置並取得其與這些電子裝置的相對位置，取得相對位置的方法請參照圖2至圖8之相關說明，在此不再贅述。在一實施例中，假設使用者所攜帶的電子裝置91配備有定位系統(未繪示)，此定位系統可支援至少一種下列系統：全球定位系統(Global Positioning System，GPS)、輔助全球衛星定位系統(Assisted Global Positioning System，AGPS)、伽利略定位系統(Galileo Positioning System)或全球導航衛星系統(GLObal NAvigation Satellite System，GLONASS)，但不受限於此，也可利用基地台或是WiFi熱點進行定位。其中，電子裝置91可由定位系統進行定位，以取得其所在的絕對位置(例如，GPS經緯度座標)，且電子裝置91可由絕對位置計算模組(未繪示)根據其所在的絕對位置及電子裝置95相對於電子裝置91的相對位置，計算電子裝置95的絕對位置(例如，將相對位置的座標轉換成經緯度座標，再依據方向與絕對位置相加減)。其餘電子裝置依此類推，亦可取得各自的絕對位置。

在另一實施例中，假設使用者攜帶的電子裝置91無法使用定位系統，但電子裝置92具備定位系統。則電子裝置92可利用定位系統進行定位，以取得其所在的絕對位置，並將此絕對位置傳送給電子裝置91。藉此，電子裝置91即可由絕對位置計算模組(未繪示)根據所接收的電子裝置92的絕對位置與電子裝置92相對於電子裝置91的相對位置，計算出電子裝置91的絕對位置(例如，相對位置的座標轉換成經緯度座標，再依據方向與第一絕對位置相加減)。其餘電子裝置依此類推，亦可取得各自的絕對位置。

在另一實施例中，假設電子裝置91至99的使用者無法使用，但電子裝置91至99的使用者的其中之一知道目前其所在的絕對位置，則此使用者可藉由在地圖上點選的方式或是透過選單的方式選擇目前的位置，並將此目前的絕對位置傳送給其餘電子裝置，則其餘電子裝置亦可取得各自的絕對位置。

藉此，當電子裝置彼此藉由無線信號(例如，WiFi)建立連線後，即可形成如同圖9中的拓樸網路，僅需要其中一台電子裝置能夠藉由定位系統定位或接受目前絕對位置的資訊，則拓樸網路中的其他電子裝置亦推知各自所在的絕對位置。

此外，在另一實施例中，當兩位分別持有電子裝置10及電子裝置20的使用者啟動判斷對方相對位置的功能並利用例如NFC完成証證或配對後，電子裝置10及20可以目前的位置當作起始點，並利用感測器，例如加速度計、陀螺儀以及羅盤等，分 別偵測並計算位移的軌跡路徑，再將本身的位移軌跡路徑互相分享給另一電子裝置，如此電子裝置10及20即可藉由起始點的資訊以及電子裝置10及20的位移軌跡路徑資訊推算對方的相對位置；或者可單方向地由電子裝置20將自己的位移軌跡路徑分享給電子裝置10，則電子裝置10即可推算電子裝置20的相對位置。 如此，可單純地利用兩台電子裝置的位移軌跡路徑而推算對方的相對位置，而不需要以三角定位法計算。

並在需要知道對方相對位置的時候，啟動判斷對方相對 位置的功能，或可在需要使用判斷對方相對位置的功能時，再進行溝通以認證或是配對。例如，兩位使用者可開啟相關的應用程式，並可藉由例如NFC的方式進行配對，並直接以進行配對的位置作為起點，並開始追蹤對方的相對位置，並可將起點以及彼此的移動軌跡顯示在電子裝置上。

本案另提供一種電腦程式產品，其是用以執行上述裝置 相對位置的判定方法的各個步驟，此電腦程式產品是由多數個程式碼片段所組成的(例如建立組織圖程式碼片段、簽核表單程式碼片段、設定程式碼片段、以及部署程式碼片段)，並且這些程式碼片段在載入電子裝置中並執行之後，即可完成上述裝置相對位置的判定方法的步驟。

綜上所述，本案裝置相對位置的判定方法、電子裝置及 電腦程式產品藉由電子裝置在兩個不同時間點分別傳送或接收無線信號以偵測周圍其他裝置，並量測這些裝置回傳信號的信號強 度或往返時間，從而可計算出電子裝置與其他裝置之間的距離。此外，藉由感測器偵測電子裝置本身的位移，即可將上述計算的距離與此位移結合來計算其他裝置相對於電子裝置的相對位置，最後將這些電子裝置的相對位置以圖形化介面顯示在電子裝置的螢幕上。藉此，使用者便可在室內或其他無法或不欲使用定位系統的地方，得知周圍其他裝置相對於自己的相對位置。

雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本案的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

S210~S270‧‧‧步驟

Claims (20)

1. 一種裝置相對位置的判定方法，適於由一第一電子裝置判定一第二電子裝置的一相對位置，該方法包括下列步驟：根據與該第二電子裝置之間的一無線信號，計算該第二電子裝置與該第一電子裝置之間的一第一距離；經過一第一單位時間後，根據該無線信號以計算該第二電子裝置與該第一電子裝置之間的一第二距離以及計算該第一電子裝置於該第一單位時間內移動之一第一位移；再經過一第二單位時間後，根據該無線信號以計算該第二電子裝置與該第一電子裝置之間的一第三距離以及計算該第一電子裝置於該第二單位時間內移動之一第二位移；以及以該第一電子裝置的一當前位置作為一參考點，根據該第一距離、該第一位移與該第二距離，以及該第二位移與該第三距離計算該第二電子裝置相對於該第一電子裝置的一第一相對位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：經過k-1個單位時間後，根據該無線信號以計算該第二電子裝置與該第一電子裝置之間的一第k距離；經過k個單位時間後，根據該無線信號以計算該第二電子裝置與該第一電子裝置之間的一第k+1距離，以及計算該第一電子裝置於第k個單位時間內移動之一第k位移，其中k為正整數；以及依據該第k位移、第k距離以及該第k+1距離，計算第k-1 單位時間時該第二電子裝置相對於該第一電子裝置的一第k相對位置以及第k單位時間後該第二電子裝置相對於該第一電子裝置的一第k+1相對位置之間誤差最小之值，以確定該第二電子裝置相對於該第一電子裝置的該第k相對位置。
3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，更包括：存取先前計算的該第二電子裝置相對於該第一電子裝置的該第一相對位置至該第k個相對位置；以該第一電子裝置的該當前位置作為該參考點，根據該第一位移至該第k位移，分別修正該第一相對位置至該第k個相對位置為相對於該參考點的k個修正位置；以及以該參考點為中心，以圖形化介面顯示所述修正位置，以表示該第二電子裝置相對於該參考點的一移動軌跡。
4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中計算該第一電子裝置於該第一單位時間內所移動之該第一位移，且根據該無線信號計算該第二電子裝置相對於該第一電子裝置的該第二距離的步驟之後，更包括：該第二電子裝置計算其於該第一單位時間內所移動之一第三位移，並傳送給該第一電子裝置；以及以該第一電子裝置作為該參考點，根據該第一距離、該第一位移與該第三位移之差以及該第二距離計算該第二電子裝置相對於該第一電子裝置的該第一相對位置。
5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括： 開啟一特定應用程式；以及以近場通訊方式與該第二裝置進行溝通以進行認證及/或配對程序。
6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中計算該第一電子裝置與該第二電子裝置之間的該第一距離的步驟包括：發送該無線信號；接收該第二電子裝置響應該無線信號回傳的一回饋信號；以及依據該回饋信號的一信號強度，比對一距離對照表以取得該第一距離。
7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中計算該第一電子裝置於該第一單位時間內移動之該第一位移的步驟包括：利用加速度計、陀螺儀、電子羅盤或其組合所接收的感測資訊計算該第一位移。
8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中計算該第一電子裝置與該第二電子裝置之間的該第一相對位置的步驟之後，更包括：以該參考點為中心，以圖形化介面顯示該第一相對位置。
9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在經過該第一單位時間後，更包括：利用一定位系統定位該第一電子裝置，以取得該第一電子裝置的一第一絕對位置；以及 根據該第一絕對位置與該第一相對位置，計算該第二電子裝置的一第二絕對位置。
10. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在經過該第一單位時間後，更包括：該第二電子裝置利用一定位系統進行定位，以取得一第二絕對位置，並傳送給該第一電子裝置；以及該第一電子裝置根據該第二絕對位置與該第一相對位置，計算該第一電子裝置的一第一絕對位置。
11. 一種電子裝置，包括：一無線通訊單元，與一第二電子裝置傳送一無線信號；至少一感測器；一儲存單元，記錄多個模組；以及一或多個處理單元，連接該無線通訊單元、所述感測器及該儲存單元，以存取並執行該儲存單元中記錄的所述模組，所述模組包括：一距離計算模組，根據該無線信號，計算該第二電子裝置與該電子裝置之間的一第一距離，經過一第一單位時間後，根據該無線信號計算該第二電子裝置與該電子裝置的一第二距離，以及再經過一第二單位時間後，再次根據該無線信號以計算該第二電子裝置與該電子裝置之間的一第三距離；一位移計算模組，利用所述感測器偵測並計算該第一電子裝置於該第一單位時間內移動之一第一位移以及於該第二單位時 間內移動之一第二位移；以及一相對位置計算模組，以該電子裝置的一當前位置作為一參考點，將該第一距離、該第一位移與該第二距離，以及該第二位移與該第三距離計算該第二電子裝置相對於該電子裝置的一第一相對位置。
12. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中經過k-1個單位時間後，該距離計算模組根據該無線信號以計算該第二電子裝置與該電子裝置之間的一第k距離；經過k個單位時間後，該距離計算模組根據該無線信號以計算該第二電子裝置與該電子裝置之間的一第k+1距離，以及該位移計算模組藉由所述感測器偵測並計算該電子裝置於第k個單位時間內移動之一第k位移，其中k為正整數；以及該相對位置計算模組依據該第k位移、第k距離以及該第k+1距離，計算第k-1單位時間時該第二電子裝置相對於該電子裝置的一第k相對位置以及第k單位時間後該第二電子裝置相對於該電子裝置的一第k+1相對位置之間誤差最小之值，以確定該第二電子裝置相對於該電子裝置的該第k相對位置。
13. 如申請專利範圍第12項所述的電子裝置，其中該電子裝置更包括一顯示單元，所述模組更包括一顯示模組，其中該相對位置計算模組存取先前計算的該第二電子裝置相對於該電子裝置的該第一相對位置至該第k個相對位置，該相對位置計算模組以該第一電子裝置的該當前位置作為該 參考點，根據該第一位移至該第k位移，分別修正該第一相對位置至該第k個相對位置為相對於該參考點的k個修正位置，以及該顯示模組以該參考點為中心，以圖形化介面顯示所述修正位置於該顯示單元，以表示該第二電子裝置相對於該參考點的一移動軌跡。
14. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中該第二電子裝置包括計算其於該第一單位時間內所移動之一第三位移，並傳送給該電子裝置，其中該相對位置計算模組更以該電子裝置作為該參考點，將該第一距離、該第一位移與該第三位移之差以及該第二距離作為一三角形的三個邊，利用該三角不等式計算該第二電子裝置相對於該電子裝置的該第一相對位置。
15. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，更包括一特定應用程式，其中在該特定應用程式開啟後，該電子裝置以近場通訊方式與該第二裝置進行溝通以進行認證及/或配對程序。
16. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該距離計算模組更利用該無線通訊單元發送該無線信號並接收該第二電子裝置響應該無線信號回傳的一回饋信號，以及依據該回饋信號的一信號強度，比對一距離對照表以取得該第一距離。
17. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中所述感測器包括加速度計、陀螺儀、羅盤其中之一或其組合。
18. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，更包括： 一定位系統，連接所述處理單元，定位該電子裝置，以取得該電子裝置的一第一絕對位置，且所述模組更包括：一絕對位置計算模組，根據該第一絕對位置與該第一相對位置，計算該第二電子裝置的一第二絕對位置。
19. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該第二電子裝置更利用一定位系統進行定位，以取得一第二絕對位置，並傳送給該電子裝置，且該電子裝置的所述模組更包括：一絕對位置計算模組，根據該第二絕對位置與該第一相對位置，計算該電子裝置的一第一絕對位置。
20. 一種電腦程式產品，經由一第一電子裝置載入以執行下列步驟：根據與一第二電子裝置之間的一無線信號，計算該第二電子裝置與該第一電子裝置的一第一距離；經過一第一單位時間後，根據該無線信號以計算該第二電子裝置與該第一電子裝置的一第二距離，以及計算該第一電子裝置於該第一單位時間內移動之一第一位移；再經過一第二單位時間後，根據該無線信號以計算該第二電子裝置與該第一電子裝置之間的一第三距離以及計算該第一電子裝置於該第二單位時間內移動之一第二位移；以及以該第一電子裝置的一當前位置作為一參考點，將該第一距離、該第一位移與該第二距離，以及該第二位移與該第三距離計算該第二電子裝置相對於該第一電子裝置的一第一相對位置。