TWI650572B - 無線定位系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種無線定位系統及方法。無線定位系統包括多個基地台以及一信號處理模組。每一個基地台包括多個天線單元。每一天線單元為指向性天線，每一基地台具有一輻射重疊區，且多個基地台的多個輻射重疊區彼此重疊。信號處理模組信號連接於位於所述輻射重疊區的一待測物或基地台的多個天線單元。待測物具有一信號收發器，待測物通過信號收發器接收多個基地台所提供的一偵測信號，且待測物所接收的偵測信號傳輸至信號處理模組，或基地台接收待測物提供的偵測信號再傳輸至信號處理模組。藉此，信號處理模組能根據偵測信號，以判斷待測物在輻射重疊區的位置以對待測物進行定位。

Description

無線定位系統及方法

本發明涉及一種定位系統及方法，特別是涉及一種無線定位系統及方法。

隨著近年人們對基站定位服務(Location Based Service，LBS)需求的增長，各種定位技術發展迅速。常見的無線室內定位技術包括Wi-Fi指紋定位技術(fingerprinting)、利用接收訊號強度定位法(RSSI)的低功耗藍牙定位技術、RFID定位技術、ZigBee定位技術等，配合到達角度定位法(Angle of Arrival，AOA)、到達時間差定位法等(Time Difference of Arrival，TDOA)等演算法來進行定位演算。

目前最為廣泛使用的定位系統採用藍牙或Wi-Fi並配合接收訊號強度定位法(RSSI)，然而，此種定位方式將待測物的信號收發方式限制在這些無線通訊標準。此外，上述定位演算法僅能對位在兩天線輻射方向線或輻射範圍實交點的待測物進行定位，因此對於不在實交點上的待測物，計算結果將不能精確代表待測物的位置。因此，現有技術的無線定位方法還有改善的空間。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種無線定位系統及方法，其基於角度定位法並配合一輔助定位機制，以將定位範圍從現有技術中的定位點拓展到基地台的輻射重疊區域平面，以提升定位的準確率。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案 是，提供一種無線定位系統，其包括多個基地台以及一信號處理模組。每一個所述基地台包括多個天線單元。每一所述天線單元為指向性天線，每一所述基地台具有一輻射重疊區，且多個所述基地台的多個所述輻射重疊區彼此重疊。所述信號處理模組信號連接於位於所述輻射重疊區的一待測物。其中，所述待測物具有一信號收發器，所述待測物通過所述信號收發器接收多個所述基地台所提供的一偵測信號，且所述待測物所接收的所述偵測信號傳輸至所述信號處理模組。其中，所述信號處理模組根據所述偵測信號，以判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。

為了解決上述技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種無線定位系統，其包括多個基地台以及一信號處理模組。每一個所述基地台包括多個天線單元。每一所述天線單元為指向性天線，每一所述基地台具有一輻射重疊區，且多個所述基地台的多個所述輻射重疊區彼此重疊，其中，多個所述天線單元信號連接於位於所述輻射重疊區的一待測物。所述信號處理模組信號連接於多個所述基地台。其中，所述待測物具有一信號收發器，所述待測物通過所述信號收發器提供一偵測信號，且多個所述基地台通過多個所述天線單元接收所述偵測信號並將所接收的偵測信號傳輸至所述信號處理模組。其中，所述信號處理模組根據所述偵測信號，以判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。

為了解決上述技術問題，本發明所採用的另外再一技術方案是，提供一種無線定位方法，其包括：通過多個基地台以發送一偵測信號，每一所述基地站台包括：多個天線單元，每一所述天線單元為指向性天線，每一所述基地台具有一輻射重疊區，多個所述基地台的多個所述輻射重疊區彼此重疊；一位於所述輻射重疊區的待測物通過所述信號收發器接收所述偵測信號；通過一信號處理模組而接收所述偵測信號；所述信號處理模組根據所述偵測信號，以判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。

為了解決上述技術問題，本發明所採用的另外又一技術方案是，提供一種無線定位方法，其包括：通過多個基地台以接收一待測物所發送的一偵測信號，其中，每一所述基地台包括：多個天線單元，每一所述天線單元為指向性天線，每一所述基地台具有一輻射重疊區，且多個所述基地台的多個所述輻射重疊區彼此重疊；其中，所述待測物位於多個所述基地台的所述輻射重疊區；多個所述基地台將所接收的所述偵測信號傳輸至一信號處理模組；所述信號處理模組根據所述偵測信號，以判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的無線定位系統及方法，其能通過“每一所述基地台具有一輻射重疊區，且多個所述基地台的多個所述輻射重疊區彼此重疊”以及“通過一信號處理模組而接收所述偵測信號”的技術方案，以使所述信號處理模組能根據所述偵測信號而判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

Z‧‧‧無線定位系統

1、1’、1a、1b、1c‧‧‧基地台

11‧‧‧天線單元

11’‧‧‧共用天線

12‧‧‧開關模組

2‧‧‧信號處理模組

U‧‧‧待測物

T‧‧‧信號收發器

N、S‧‧‧偵測信號

N1、N2、N3、N4、N5、N6、S1、S2、S3、S4、S5、S6‧‧‧天線信號

R‧‧‧輻射重疊區

L‧‧‧主輻射軸線

θ₁、θ₂、θ_A‧‧‧角度

V‧‧‧基準點

W‧‧‧導線

M‧‧‧待測物與基準點連線

圖1為依據本發明第一實施例的多個基地站的示意圖。

圖2為圖1中其中一個基地站的示意圖。

圖3為依據本發明第一實施例的無線定位系統的功能方塊圖。

圖4為依據本發明第一實施例的基地站的其中二個天線單元與待測物的示意圖。

圖5為依據本發明第一實施例的無線定位方法的流程圖。

圖6為依據本發明第一實施例的無線定位方法中信號處理模組判斷待測物在輻射重疊區的位置的流程圖。

圖7為依據本發明第一實施例的無線定位方法中信號處理模 組判斷待測物在輻射重疊區的位置之前的訊號處理的流程圖。

圖8為依據本發明第一實施例的無線定位方法中信號處理模組判斷待測物在輻射重疊區的位置之後的軌跡修正的流程圖。

圖9為依據本發明第一實施例的無線定位方法中信號處理模組執行信號前處理方法的流程圖。

圖10為依據本發明第二實施例的多個基地站的示意圖。

圖11為依據本發明第三實施例的無線定位系統的功能方塊圖。

圖12為依據本發明第三實施例的無線定位方法的流程圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“無線定位系統及無線定位方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

請見圖1至圖3，本發明提供一種無線定位系統Z，其包括多個基地台(1a、1b、1c)以及一信號處理模組2。每一個基地台(1a、 1b、1c)包括多個天線單元11以及一開關模組12。具體而言，每一天線單元(1a、1b、1c)為一指向性天線，且每一基地台(1a、1b、1c)具有一輻射重疊區R，多個基地台(1a、1b、1c)的多個輻射重疊區R彼此重疊。開關模組12連接於多個天線單元11。

進一步而言，信號處理模組2信號連接於位於輻射重疊區R一待測物U。在本實施例中，信號處理模組2連接於所述待測物U，然而，需說明的是，本發明不對信號處理模組2實際擺放的位置加以限制。在其他實施例中，只要信號處理模組2與待測物U信號連接即可。

請參閱圖1，本實施例具有三個基地台(1a、1b、1c)，且如圖1所示，三個基地台(1a、1b、1c)呈封閉式排列，亦即，三個基地台(1a、1b、1c)以各自的輻射方向面對彼此。如圖2、圖3所示，在本實施例中，基地台(1b、1c)包括六個天線單元11，基地台1a包括五個天線單元11以及一共同天線11’，且開關模組12是一單刀六擲開關，並以導線W與各個天線單元11相接。再請參閱圖2，圖中所示為圖1的基地台1a的示意圖，本實施例中，各天線單元11及共同天線11’彼此以一幾何圓心呈半圓形排列，其中，每一天線夾30度角，圖中最左邊的天線單元11與最右邊的天線單元11夾180度角。

需要說明的是，上述僅為舉例說明，本發明不限制基地台1、開關模組12及天線單元11的數量，在其他實施例中，只要基地台數量為兩個(含)以上，每個基地台1包括兩個(含)以上的天線單元11，且每一基地台1的輻射範圍具有一重疊部分即可，而開關模組12的類型可視實際情況而調整。此外，本實施例以單刀六擲開關實現開關模組12，以使每一天線單元11可獨立地提供天線信號，然而，本發明不限於此，在其他實施例中，基地台(1a、1b、1c)可不包括開關模組12，在此情況下，待測物U及信號處理模組2分別具有多個信號收發器T及多個信號處理器，以接收 及處理天線信號。

進一步而言，請參閱圖3，待測物U具有一信號收發器T，且待測物U通過信號收發器T接收多個基地台(1a、1b、1c)所提供的一偵測信號N，並將所接收的偵測信號N傳輸至信號處理模組2。信號處理模組2根據偵測信號N，以判斷待測物U在輻射重疊區R的位置。

請見圖1，明確來說，輻射重疊區R即為多個基地台(1a、1b、1c)的有效偵測區域，只要待測物U位在輻射重疊區R中的任一位置，本發明實施例的無線定位系統Z即可對待測物U執行定位。輻射重疊區R涵蓋每一基地台(1a、1b、1c)的每一天線單元11的主輻射線的實交點(圖1中以方形表示)。

詳細而言，偵測信號N包括所述待測物U在各基地台(1a、1b、1c)的輻射重疊區R中所接收到的兩個信號強度最大的兩相鄰天線單元11的天線信號(N1、N2、N3、N4、N5、N6)。更明確來說，待測物U接收到基地台1a中的兩個信號強度最大的兩相鄰天線單元11的天線信號(N1、N2)，接收基地台1b中到的兩個信號強度最大的兩相鄰天線單元11的天線信號(N3、N4)，且接收基地台1c中到的兩個信號強度最大的兩相鄰天線單元11的天線信號(N5、N6)。接著，待側物U將包括來自基地台(1a、1b、1c)將此偵測信號N，即六個信號強度最大的天線信號(N1、N2、N3、N4、N5、N6)傳輸給信號處理模組2。

請參閱圖4，圖中所示為基地台1a中發出天線信號(N1、N2)的兩相鄰天線單元11與待測物U的示意圖，可以理解的是，由於天線信號(N1、N2)為基地台1a所發出對於待側物U而言最強的兩個天線信號，因此待測物U是位在基地台1a的輻射重疊區R中發出天線信號(N1、N2)的兩天線單元11所形成的夾角θ_A之間。

進一步而言，信號處理模組2是通過一計算方法且根據偵測 信號N而提供一定位資訊，且信號處理模組2根據該定位資訊以判斷待測物U在輻射重疊區R的位置。明確而言，每一天線單元11的增益函數為計算方法的輸入變數，且定位資訊包括多個角度資訊。

更進一步來說，請參閱圖4，在基地台1a中，每一天線單元11具有一主輻射軸線L，多個天線單元1的多個主輻射軸線L相交於一基準點V。並且，上述的多個角度資訊中的每一角度資訊為待測物U與基準點V之間的連線M與相對應的天線單元11的主輻射軸線L之間的夾角(θ₁、θ₂)。詳細而言，上述相對應的天線單元11指的是發出相對於待測物U而言最強的兩天線信號(N1、N2)的兩相鄰的天線單元11。

更明確來說，當信號處理模組2通過計算方法而根據偵測信號N計算待測物U與基準點V的連線M分別相對於兩天線單元11的主輻射軸線L的夾角(θ₁、θ₂)，所述計算方法可以以下列聯立方程式表示：

上述聯立方程式中，P1及P2分別表示天線信號N1、N2的功率值，P_d表示當待測物U位在天線單元11的主輻射軸線L上時，待測物U接收到的天線單元11的天線信號功率值，θ _A 為如圖4中所示的兩天線單元11各自的主輻射軸線L的夾角，而G(θ)為天線單元11的增益函數。將上述聯立方程式中的第一式與第二式相減可消除P _d ，且P1、P2、θ_A為已知變數，因此可以由上述聯立方程式計算出角度資訊(θ ₁ ，θ ₂)。

請參閱圖5至圖8，以下將說明本發明實施例所提供的無線定位方法。本發明實施例另外提供一使用無線定位系統Z的無線定位方法，其至少包括下列步驟：步驟S100：通過多個基地台(1a、 1b、1c)以發送一偵測信號N，每一基地台(1a、1b、1c)包括：多個天線單元11，每一天線單元11為指向性天線，每一基地台(1a、1b、1c)具有一輻射重疊區R，且多個基地台(1a、1b、1c)的多個輻射重疊區R彼此重疊；以及一開關模組12，開關模組12連接於多個天線單元11；步驟S102：一位於輻射重疊區R的待測物U通過信號收發器T接收偵測信號N；步驟S104：通過一信號處理模組2而接收偵測信號N；步驟S106：信號處理模組2根據偵測信號N，以判斷待測物U在輻射重疊區R的位置。

進一步來說，如圖6所示，在本實施例中，步驟S106還進一步包括：步驟S200：信號處理模組2通過一計算方法且根據偵測信號N而提供一定位資訊(圖中未顯示)；以及步驟S202：信號處理模組2根據定位資訊，以判斷待測物U在輻射重疊區R的位置。

更進一步來說，上述計算方法以及定位資訊如前文無線定位系統Z的說明部分所述，計算方法可以下列聯立方程式表示：

且每一天線單元11的增益函數為計算方法的輸入變數，而根據該計算方法所提供的定位資訊包括多個角度資訊。每一角度資訊為待測物U與基準點V之間的連線M與相對應的天線單元11的主輻射軸線L之間的夾角(θ₁、θ₂)。

請參閱圖7，在本實施例中，步驟S106之前還可進一步包括：步驟S300：信號處理模組2根據一信號前處理方法，以消除偵測信號中的雜訊；步驟S302：信號處理模組2根據一機器學習方法，以判斷偵測信號是否發射自待測物U。

詳細來說，請參見圖9，在本實施例中，步驟S300至少包括下列子步驟：步驟S3000：信號處理模組2對偵測信號N執行一 快速傅立葉轉換步驟以及一單位轉換步驟；步驟S3002：信號處理模組2對偵測信號N執行一RMS演算步驟；步驟S3004：信號處理模組2使偵測信號N依序通過一低通濾波器、一微分濾波器以及一低通濾波器；步驟S3006：信號處理模組2通過一信號辨識比對及標籤化演算步驟，以從偵測信號N中識別一個以上的待測物U。

詳細來說，步驟S3000中，是利用快速傅立葉轉換以將偵測信號N由時域訊號轉換成頻域訊號，並透過單位轉換步驟將功率單位由mW轉換為dBm。接著，在步驟S3002中，主要是利用RMS(Root Mean Square)演算法將偵測範圍內的干擾信號去除。接著，在步驟S3004中，信號處理模組2先將偵測信號N依序通過三個FIR濾波器，以進一步濾除雜訊。詳細而言，步驟S3004中是先將偵測信號N通過低通濾波器以使偵測信號N曲線平滑化，接著通過微分濾波器以輸出頻譜的微分結果，以便後續偵測起始頻率及終止頻率。最後，將偵測信號N再通過一低通濾波器，使偵測信號N平滑化。

進一步而言，步驟S3006中，信號辨識比對及標籤化演算步驟是先將偵測信號N的首尾部分去除，接著通過一正一負的域值以偵測起始頻率及終止頻率。經過上述處理可得到多組起始頻率及終止頻率，每一組起始頻率及終止頻率皆為可能的待測物U所傳輸的信號。接著，利用一陣列將每一信號標籤化，並逐一比對，以將一再重複出現的信號做更新，過濾掉不再出現的信號。

需要說明的是，上述信號前處理方法僅為舉例說明，本發明不限於上述信號前處理方式。在其他實施例中，本領域技術人員可根據需求作步驟的調整、省略或替換。

接著，由於本發明實施例中，信號處理模組2並非直接擷取待測物U傳輸的偵測信號N，而是抓取環境中的偵測信號N，經過信號前處理後以機器學習的方式判斷信號是否為目標物所發 出。本發明實施例使用卷積神經網路(Convolutional Neutral Networks，CNN)以進行信號頻譜的辨識，其中，當信號處理模組2判斷偵測信號N頻譜中的某一部分是發送自待測物U的信號，信號處理模組2將對該部分信號進行待測物U定位演算，即進行步驟S200及步驟S202。

更進一步來說，依據本實施例的無線定位方法還可進一步包括一步驟S304：信號處理模組根據一軌跡預測方法而提供一預測路線資訊。詳細而言，本發明實施例是使用卡爾曼濾波器(Kalman Filter)以提供該預測路線資訊，然而，本發明不限於此。卡爾曼濾波器可根據數據模型預測數據的走向、趨勢，因而可降低測量時的不穩定性因素，提高本發明無線定位方法的準確度。

接著，本實施例的無線定位方法還進一步包括步驟S306：信號處理模組2通過預測路線資訊，以修正定位資訊並提供一最終定位資訊。

藉由以上技術特徵，本發明的無線定位系統Z及無線定位方法可判斷待測物U在多個基地台(1a、1b、1c)的輻射重疊區R中的位置，相較於現有技術中利用到達角度定位法(AOA)的無線定位系統，本發明基於到達角度定位法並通過一根據天線單元11增益函數的計算方式，以使定位範圍由天線輻射方向的實交點擴展至涵蓋所有實交點的整個平面區域，即輻射重疊區R。藉此，本發明所提供的無線定位系統Z及無線定位方法可提升定位精確度，且不限制待測物必須使用特定的無線通訊規範，因此相較於現有技術的無線定位系統有應用範圍較為廣泛的優點。

[第二實施例]

請參閱圖10，圖中所示為本發明第二實施例的無線定位系統Z的基地台1’的輻射重疊區R示意圖。第二實施例的無線定位系統Z與第一實施例的無線定位系統Z之間的最大差異如下。第一 差異點在於：本實施例的無線定位系統Z具有兩個基地台1’(圖中以菱形標示)，且每一基地台1’包括四個天線單元(圖中未顯示)。第二個差異點在於：第二實施例中兩基地台1’呈開放式擺法，如圖5所示，兩基地台1’面向同一方向，其輻射重疊區R呈扇形，此種基地站台的配置方式適合偵測距離基地站台較遠的待測物U。

[第三實施例]

請參閱圖11，本發明第三實施例提供一無線定位系統Z，其包括多個基地台(1a、1b、1c)及一信號處理模組2。每一個基地台(1a、1b、1c)包括多個天線單元11及一開關模組12。詳細而言，本實施例中的無線定位系統Z與第一實施例中的無線定位系統Z同樣具有三個基地台(1a、1b、1c)及一個信號處理模組2，且兩實施例中的三個基地台(1a、1b、1c)的結構也大致相同，具有相同的天線單元11數量及排列方式、相同的基地台(1a、1b、1c)相對位置關係。進一步而言，兩實施例的信號處理模組2皆根據所接收的偵測信號(第一實施例中以N標示，本實施例中以S標示)，以判斷待測物U在輻射重疊區R的位置。

本實施例與第一實施例之間的最大差異在於如下。第一實施例中，信號處理模組2信號連接於位於輻射重疊區R的待測物U，而本實施例中，無線定位系統Z中的信號處理模組2信號連接於多個基地台(1a、1b、1c)。進一步而言，第一實施例中，位於輻射重疊區R的待測物U通過一信號收發器T接收基地台(1a、1b、1c)所提供的一偵測信號N並傳輸所接收的偵測信號N至信號處理模組2，而本實施例中，位於輻射重疊區R的待測物U通過信號收發器T提供一偵測信號S，多個基地台(1a、1b、1c)的多個天線單元11接收待測物U所提供的偵測信號S並將所接收的偵測信號S傳輸至信號處理模組2。

換言之，第一與第三實施例的信號傳輸路徑不同；第一實施例中，偵測信號N是由基地台(1a、1b、1c)所發出，而本實施例中，偵測信號S是由待測物U所發出。

進一步來說，在本實施例中，信號處理模組2電性連接於基地台(1a、1b、1c)，且信號處理模組2通過開關模組12以接收基地台(1a、1b、1c)的天線單元11所傳輸的偵測信號S。更詳細來說，開關模組12包括一總開關組(圖中未顯示)以及多個子開關組(圖中未顯示)，每一子開關組對應於每一天線單元11，且每一子開關組連接於相對應的天線單元11與信號處理模組2之間，以使每一基地台(1a、1b、1c)的每一天線單元11可獨立地傳輸天線信號(S1、S2、S3、S4、S5、S6)至所述信號處理模組2。

需要說明的是，本發明不限於上述。本實施例以單刀六擲開關實現開關模組12，以使每一天線單元11可獨立地提供天線信號，然而，本發明不限於此，在其他實施例中，基地台(1a、1b、1c)可不包括開關模組12，只要信號處理模組2可接收基地台(1a、1b、1c)的天線單元11所傳輸的天線信號即可，例如，在其他實施例中，信號處理模組2包括多個信號處理器，每一基地台(1a、1b、1c)的每一天線單元11信號各自信號連接於每一信號處理器並直接傳輸天線信號(S1、S2、S3、S4、S5、S6)至信號處理器。

請參閱圖12，以下說明本實施例所提供的一無線定位方法。本發明第三實施例另外提供一使用本實施例的無線定位系統Z的無線定位方法，其至少包括下列步驟：步驟S400：通過多個基地台(1a、1b、1c)以接收一待測物U所發送的一偵測信號S，其中，每一基地台(1a、1b、1c)包括多個天線單元11以及一開關模組12，每一天線單元11為指向性天線，每一基地台(1a、1b、1c)具有一輻射重疊區R，且多個基地台(1a、1b、1c)的多個輻射重疊區R彼此重疊，開關模組12連接於多個天線單元11，其 中，待測物U位於多個基地台(1a、1b、1c)的輻射重疊區R；步驟S402：多個基地台(1a、1b、1c)將所接收的偵測信號S傳輸至一信號處理模組2；以及步驟S404：信號處理模組2根據偵測信號S，以判斷待測物U在輻射重疊區的位置。

詳細而言，待測物U在基地台(1a、1b、1c)的輻射重疊區R發射一偵測信號S，各基地台(1a、1b、1c)中最接近待測物U的兩相鄰天線單元11將所接收到的偵測信號分別以天線信號(S1、S2、S3、S4、S5、S6)的形式傳輸至信號處理模組2，而信號處理模組2再根據第一實施例的描述中所述計算方法而基於偵測信號S提供一定位資訊，以判斷待測物U在輻射重疊區的位置。其中，該定位資訊包括多個角度資訊，且該計算方法是根據下列算式而而計算待測物U與基地台(1a、1b、1c)中兩最接近的相鄰天線單元11的主輻射線的連線分別與相應兩主輻射線的夾角(θ₁、θ₂)：

上述算式與第一實施例中的計算方法相同，惟在本實施例中，以基地台1a為例，P1及P2分別表示天線信號S1、S2的功率值，P_d表示當待測物U位在天線單元11的主輻射軸線L上時，待測物U接收到的天線單元11的天線信號功率值，θ _A 為兩最接近待測物U的相鄰天線單元11各自的主輻射軸線L的夾角，而G(θ)為天線單元11的增益函數。將上述聯立方程式中的第一式與第二式相減可消除P _d ，且P1、P2、θ_A為已知變數，因此可以由上述聯立方程式計算出角度資訊(θ ₁ ，θ ₂)。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的無線定位系 統Z及無線定位方法，其能通過“每一基地台(1a、1b、1c)具有一輻射重疊區R，且多個基地台(1a、1b、1c)的多個輻射重疊區R彼此重疊”以及“通過一信號處理模組2而接收偵測信號N”的技術方案，以使信號處理模組2能根據偵測信號N而判斷待測物U在輻射重疊區R的位置。

更進一步來說，藉由以上技術特徵，本發明的無線定位系統Z及無線定位方法基於到達角度定位法配合一計算方式，可將現有技術到達角度定位法的定位範圍由天線輻射方向的實交點擴展至涵蓋所有實交點的整個平面區域，即輻射重疊區R。藉此，本發明可判斷待測物U在多個基地台(1a、1b、1c)的輻射重疊區R中任一點的位置，因而提升定位精確度。

此外，因本發明所提供的技術方案不限制待測物使用特定的無線通訊標準，因此相較於現有技術的無線定位系統及無線定位方法有應用範圍較廣的優點。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims (15)

1. 一種無線定位系統，其包括：多個基地台，每一個所述基地台包括多個天線單元，每一所述天線單元為指向性天線，每一所述基地台具有一輻射重疊區，且多個所述基地台的多個所述輻射重疊區彼此重疊；以及一信號處理模組，所述信號處理模組信號連接於位於所述輻射重疊區的一待測物；其中，所述待測物具有一信號收發器，所述待測物通過所述信號收發器接收多個所述基地台所提供的一偵測信號，且所述待測物所接收的所述偵測信號傳輸至所述信號處理模組；其中，所述信號處理模組根據所述偵測信號計算對應於所述天線單元的多個角度資訊，以判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。
2. 如請求項1所述的無線定位系統，其中，所述信號處理模組通過一計算方法且根據所述偵測信號而提供一定位資訊，其中，所述定位資訊包括多個角度資訊，且所述信號處理模組根據所述定位資訊，以判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。
3. 如請求項2所述的無線定位系統，其中，每一所述天線單元的增益函數為所述計算方法的輸入變數。
4. 如請求項2所述的無線定位系統，其中，每一所述天線單元具有一主輻射軸線，多個所述天線單元的多個所述主輻射軸線相交於一基準點，且每一所述角度資訊為所述待測物與所述基準點之間的連線與相對應的所述天線單元的所述主輻射軸線之間的夾角。
5. 一種無線定位系統，其包括：多個基地台，每一個所述基地台包括多個天線單元，每一所述 天線單元為指向性天線，每一所述基地台具有一輻射重疊區，且多個所述基地台的多個所述輻射重疊區彼此重疊，其中，多個所述天線單元信號連接於位於所述輻射重疊區的一待測物：以及一信號處理模組，所述信號處理模組信號連接於多個所述基地台；其中，所述待測物具有一信號收發器，所述待測物通過所述信號收發器提供一偵測信號，且多個所述基地台通過多個所述天線單元接收所述偵測信號並將所接收的偵測信號傳輸至所述信號處理模組；其中，所述信號處理模組根據所述偵測信號計算對應於所述天線單元的多個角度資訊，以判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。
6. 如請求項5所述的無線定位系統，其中，每一所述基地台還進一步包括一開關模組，所述開關模組包括一總開關組以及多個子開關組，每一所述子開關組對應於每一所述天線單元且連接於相對應的所述天線單元與所述信號處理模組之間，以使每一所述基地台的每一所述天線單元獨立傳輸所述偵測信號至所述信號處理模組。
7. 一種無線定位方法，其包括：通過多個基地台以發送一偵測信號，每一所述基地台包括多個天線單元，每一所述天線單元為指向性天線，每一所述基地台具有一輻射重疊區，且多個所述基地台的多個所述輻射重疊區彼此重疊；一位於所述輻射重疊區的待測物通過一信號收發器接收所述偵測信號；所述待測物通過所述信號收發器以傳輸所述偵測信號至所述信號處理模組；以及 所述信號處理模組根據所述偵測信號計算對應於所述天線單元的多個角度資訊，以判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。
8. 如請求項7所述的無線定位方法，其中，判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置的步驟還進一步包括：所述信號處理模組通過一計算方法且根據所述偵測信號而提供一定位資訊，其中，所述定位資訊包括多個角度資訊；以及所述信號處理模組根據所述定位資訊，以判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。
9. 如請求項8所述的無線定位方法，其中，每一所述天線單元的增益函數為所述計算方法的輸入變數。
10. 如請求項8所述的無線定位方法，其中，每一所述天線單元具有一主輻射軸線，多個所述天線單元的多個所述主輻射軸線相交於一基準點，且每一所述角度資訊為所述待測物與所述基準點之間的連線與相對應的所述天線單元的所述主輻射軸線之間的夾角。
11. 如請求項8所述的無線定位方法，其中，所述信號處理模組通過所述計算方法且根據所述偵測信號而提供所述定位資訊的步驟之前，還進一步包括：所述信號處理模組根據一信號前處理方法，以消除所述偵測信號中的雜訊；以及所述信號處理模組根據一機器學習方法，以判斷所述偵測信號是否發射自所述待測物。
12. 如請求項7所述的無線定位方法，其中，所述信號處理模組根據一軌跡預測方法而提供一預測路線資訊。
13. 如請求項12所述的無線定位方法，其中，所述信號處理模組通過所述計算方法且根據所述偵測信號提供所述定位資訊的 步驟之後，還進一步包括：所述信號處理模組通過所述預測路線資訊，以修正所述定位資訊並提供一最終定位資訊。
14. 一種無線定位方法，其包括：通過多個基地台以接收一待測物所發送的一偵測信號，其中，每一所述基地台包括多個天線單元，每一所述天線單元為指向性天線，每一所述基地台具有一輻射重疊區，且多個所述基地台的多個所述輻射重疊區彼此重疊，其中，所述待測物位於多個所述基地台的所述輻射重疊區；多個所述基地台將所接收的所述偵測信號傳輸至一信號處理模組；以及所述信號處理模組根據所述偵測信號計算對應於所述天線單元的多個角度資訊，以判斷所述待測物在所述輻射重疊區的位置。
15. 如請求項14所述的無線定位方法，其中，每一所述基地台還進一步包括一開關模組，所述開關模組包括一總開關組以及多個子開關組，每一所述子開關組對應於每一所述天線單元且連接於相對應的所述天線單元與所述信號處理模組之間，其中，多個所述基地台將所接收的所述偵測信號傳輸至所述信號處理模組的步驟中，還進一步包括：每一所述基地台通過所述開關模組將所接收的所述偵測信號傳輸至所述信號處理模組。