TWI766421B - 改善訊號到達角的電子裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種電子裝置包括一室內***及一定位引擎伺服器。室內***具有包括複數天線單元的一陣列天線。室內***將天線單元分為複數天線單元群，於每一時間點以天線單元群分別接收來自一使用者裝置的一無線訊號，並且計算每一時間點對應於天線單元群的複數到達角。定位引擎伺服器接收並儲存每一時間點對應於天線單元群的到達角，並且依據一觀測時段內所儲存的每一時間點對應於天線單元群的到達角的大小，對到達角進行過濾。

Description

改善訊號到達角的電子裝置及方法
本發明係有關於電子裝置，特別係有關於用於改善訊號到達角的電子裝置及方法。
在室內定位技術中，不管是利用何種射頻技術(例如無線熱點(WiFi)、藍芽(Bluetooth)、超寬頻(UWB)、紫蜂(ZigBee))或是利用何種演算法(例如接收訊號強度(RSSI)、到達角(AoA)、到達時間(ToA)、到達時間差(TDOA))來進行室內定位，在定位的過程中都容易受到許多干擾而降低定位的準確度與穩定度，例如多重路徑效應(multipath effect)、或同通道干擾(Co-Channel interference：CCI)，甚至影響定位硬體本身的訊號雜訊(platform noise)。
當前被認為精準度最高的技術是訊號到達角(AoA)演算法。為了在有干擾的環境下改善室內定位的座標精準度，如何基於訊號到達角(AoA)演算法而提升入射角度及定位座標的計算精準度成為一重要課題。
依據本發明實施例之電子裝置，包括一室內***及一定位引擎伺服器。室內***具有包括複數天線單元的一陣列天線。室內***將天線單元分為複數天線單元群。室內***於每一時間點以天線單元群分別接收來自一使用者裝置的一無線訊號，並且計算每一時間點對應於天線單元群的複數到達角(angle of arrival：AOA)。定位引擎伺服器接收並儲存每一時間點對應於天線單元群的到達角，並且依據一觀測時段內所儲存的每一時間點對應於天線單元群的到達角的角度大小，對到達角進行過濾。
如上所述之電子裝置，其中，室內***於每一時間點切換天線單元群的極化方向，使得天線單元群以不同的極化方向接收來自使用者裝置的無線訊號，用以增加室內***所計算每一時間點對應於天線單元群的到達角的數目。
如上所述之電子裝置，其中，室內***包括一控制器。控制器於每一時間點切換天線單元的至少二者，並且關閉天線單元的至少二者以外的其他天線單元，使得天線單元的至少二者能接收來自使用者裝置的無線訊號。
如上所述之電子裝置，其中，室內***的控制器依據天線單元的至少二者在陣列天線上的相對位置關係，將天線單元區分為複數第一方向天線單元群、複數第二方向天線單元群、複數第三方向天線單元群，及複數第四方向天線單元群。
如上所述之電子裝置，其中，定位引擎伺服器計算觀測時段內所儲存的每一時間點對應於天線單元群的到達角的一裁剪平均值(trim mean)，用以將到達角中的離群者刪除。
如上所述之電子裝置，其中，定位引擎伺服器計算觀測時段內所儲存的每一時間點對應於第一方向天線單元群、第二方向天線單元群、第三方向天線單元群，及第四方向天線單元群的到達角的一標準差值，並且依據標準差值將到達角中的離群者刪除。
如上所述之電子裝置，其中，定位引擎伺服器計算觀測時段內所儲存的每一時間點對應於第一方向天線單元群、第二方向天線單元群、第三方向天線單元群，及第四方向天線單元群的到達角的一裁剪平均值，並且依據裁剪平均值將到達角中的離群者刪除。
如上所述之電子裝置，其中，定位引擎伺服器僅保留對應於第一方向天線單元群的到達角中最接近於裁剪平均值的一者，僅保留對應於第二方向天線單元群的到達角中最接近於裁剪平均值的一者，僅保留對應於第三方向天線單元群的到達角中最接近於裁剪平均值的一者，以及僅保留對應於第四方向天線單元群的到達角中最接近於裁剪平均值的一者。
如上所述之電子裝置，其中，定位引擎伺服器計算觀測時段內每一時間點對應於第一方向天線單元群的到達角中的該者的一第一共變異數(covariance)，計算觀測時段內每一時間點對應於第二方向天線單元群的到達角中的該者的一第二共變異數，計算觀測時段內每一時間點對應於第三方向天線單元群的到達角中的該者的一第三共變異數，以及計算觀測時段內每一時間點對應於第四方向天線單元群的到達角中的該者的一第四共變異數。
如上所述之電子裝置，其中，定位引擎伺服器比較第一共變異數、第二共變異數、第三共變異數，該第四共變異數，並且依據比較結果，從對應於第一方向天線單元群的到達角中的該者、對應於第二方向天線單元群的到達角中的該者、對應於第三方向天線單元群的到達角中的該者，以及對應於第四方向天線單元群的到達角中的該者之中選擇至少二者，作為計算定位位置的依據。
依據本發明實施之方法，適用於具有包括複數天線單元的一陣列天線的一室內***，及一定位引擎伺服器，包括：將天線單元分為複數天線單元群；於每一時間點以天線單元群分別接收來自一使用者裝置的一無線訊號；計算每一時間點對應於天線單元群的複數到達角；接收並儲存每一時間點對應於天線單元群的到達角；以及依據一觀測時段內所儲存的每一時間點對應於天線單元群的到達角的角度大小，對到達角進行過濾。
如上所述之方法，更包括：切換天線單元群的極化方向，使得天線單元群以不同的極化方向接收來自使用者裝置的無線訊號，用以增加每一時間點對應於該等天線單元群的該等到達角的數目。
本發明係參照所附圖式進行描述，其中遍及圖式上的相同參考數字標示了相似或相同的元件。上述圖式並沒有依照實際比例大小描繪，其僅僅提供對本發明的說明。一些發明的型態描述於下方作為圖解示範應用的參考。這意味著許多特殊的細節，關係及方法被闡述來對這個發明提供完整的了解。無論如何，擁有相關領域通常知識的人將認識到若沒有一個或更多的特殊細節或用其他方法，此發明仍然可以被實現。以其他例子來說，眾所皆知的結構或操作並沒有詳細列出以避免對這發明的混淆。本發明並沒有被闡述的行為或事件順序所侷限，如有些行為可能發生在不同的順序亦或同時發生在其他行為或事件之下。此外，並非所有闡述的行為或事件都需要被執行在與現有發明相同的方法之中。
第1圖為本發明實施例之室內定位系統100的示意圖。如第1圖所示，室內定位系統100包括複數室內***102、…102-n、一定位引擎伺服器104、一資料庫106，以及複數室內定位標籤108-1、108-2。在一些實施例中，室內***102、…102-n可設置於室內的不同位置(例如設置於走廊、走道轉角、樓梯、或房間內)。以室內***102為例，室內***102包括一陣列天線110、一控制器112，及一無線訊號接收器114。陣列天線110用以接收來自室內定位標籤108-1、108-2所發射出的無線訊號(例如藍芽信標)。在一些實施例中，陣列天線110包括複數天線單元。室內***102依據由陣列天線110的該等天線單元所接收無線訊號的接收強度和接收相位，計算出室內定位標籤108-1、108-2的到達角。
在一些實施例中，室內***102的控制器112可控制由陣列天線110中的部分或全部天線單元接收來自室內定位標籤108-1、108-2的無線訊號。室內***102的無線訊號接收器114可將由陣列天線110所接收的無線訊號進行解調並解碼，用以獲得載在無線訊號中的使用者狀態資訊，包括加速度大小、加速度方向等。定位引擎伺服器104可將來自室內***102、…102-n的到達角資訊儲存於資料庫106中，以便依據所接收來自室內***102、…102-n的到達角資訊，計算並判斷每一室內定位標籤108-1、108-2的位置，而最後完成對室內定位標籤108-1、108-2的定位。在一些實施例中，資料庫106為一非揮發性儲存裝置，可儲存每一時間點由室內***102所計算出的室內定位標籤108-1、108-2的到達角。
在一些實施例中，室內定位標籤108-1、108-2可設置在使用者裝置上，例如可內建於使用者所配戴的智慧行動裝置上、或身分辨識的卡片中。室內定位標籤108-1、108-2隨著使用者的移動，持續週期性地發射無線訊號予設置於不同位置的室內***102、…102-n。每一室內定位標籤108-1、108-2可包括一重力感測器(未圖示)及一無線訊號發射器(未圖示)，使得室內定位標籤108-1、108-2所發射的無線訊號中能載有使用者的狀態資訊，但本發明不限於此。
第2圖為本發明實施例之第1圖的室內***102的一陣列天線110的示意圖。如第2圖所示，陣列天線110包括9個天線單元，亦即天線單元A1-A9。本發明係以具有3*3個天線單元的陣列天線110做為例示，但不作為本發明的限制。在一些實施例中，室內***102的控制器112透過一多工器(未圖示)而與陣列天線110的9個天線單元相連接。在一些實施例中，控制器112輸出一控制訊號予多工器，使得多工器依據控制訊號，對應地切換需要用於接收無線訊號的天線單元。
在一些實施例中，室內***102的控制器112可依據量測需求切換天線單元A1-A9的極化方向(例如極化方向A及極化方向B)。例如，每一天線單元A1-A9具有兩個以上的饋入點。耦接於控制器112與天線單元A1-A9之間的多工器依據來自控制器112的控制訊號，可切換天線單元A1-A9的不同饋入點，用以改變天線單元A1-A9的極化方向。
第3圖為本發明實施例之第1圖的室內***102的控制器112對陣列天線110中的複數天線單元進行分群的示意圖。在一些實施例中，室內***102的控制器112可為一微處理器。如第3圖所示，於時間點t 0時，室內***102的控制器112將天線單元A1及A2、天線單元A4及A5、天線單元A7及A8、天線單元A2及A3、天線單元A5及A6，及天線單元A8及A9分為一方向①天線單元群。換句話說，室內***102的控制器112可依據方向①天線單元群接收來自使用者裝置的無線訊號的接收參數(例如接收強度和接收相位)，計算時間點t 0時對應於天線單元A1及A2、天線單元A4及A5、天線單元A7及A8、天線單元A2及A3、天線單元A5及A6，及天線單元A8及A9的複數到達角。例如，控制器112可依據時間點t 0時天線單元A1及A2接收來自使用者裝置的無線訊號的接收參數，計算時間點t 0時對應於天線單元A1及A2的到達角。
於時間點t 0時，室內***102的控制器112將天線單元A1及A4、天線單元A4及A7、天線單元A2及A5、天線單元A5及A8、天線單元A3及A6，及天線單元A6及A9分為一方向②天線單元群。室內***102的控制器112可依據方向②天線單元群接收來自使用者裝置的無線訊號的接收參數(例如接收強度和接收相位)，計算時間點t 0時對應於天線單元A1及A4、天線單元A4及A7、天線單元A2及A5、天線單元A5及A8、天線單元A3及A6，及天線單元A6及A9的複數到達角。
室內***102的控制器112將天線單元A1及A5、天線單元A4及A8、天線單元A2及A6，及天線單元A5及A9分為一方向③天線單元群。室內***102的控制器112可依據方向③天線單元群接收來自使用者裝置的無線訊號的接收參數，計算時間點t 0時對應於天線單元A1及A5、天線單元A4及A8、天線單元A2及A6，及天線單元A5及A9的複數到達角。
同理，室內***102的控制器112將天線單元A2及A4、天線單元A5及A7、天線單元A3及A5，及天線單元A6及A8分為一方向④天線單元群。室內***102的控制器112可依據方向上述天線單元群接收來自使用者裝置的無線訊號的接收參數，計算時間點t 0時對應於天線單元A2及A4、天線單元A5及A7、天線單元A3及A5，及天線單元A6及A8的複數到達角。在一些實施例中，室內***102的控制器112係執行一多重訊號分類(Multiple Signals Classification：MUSIC)演算法，用以將對應於方向①天線單元群、方向②天線單元群、方向③天線單元群，及方向④天線單元群的接收參數轉換為對應的複數到達角。
相同地，於時間點t n時，室內***102的控制器112以方向①天線單元群、方向②天線單元群、方向③天線單元群及方向④天線單元群分別接收來自使用者裝置的無線訊號，用以計算對應於方向①天線單元群(亦即天線單元A1及A2、天線單元A4及A5、天線單元A7及A8、天線單元A2及A3、天線單元A5及A6、天線單元A8及A9)、方向②天線單元群(亦即天線單元A1及A4、天線單元A4及A7、天線單元A2及A5、天線單元A5及A8、天線單元A3及A6、天線單元A6及A9)、方向③天線單元群(亦即天線單元A1及A5、天線單元A4及A8、天線單元A2及A6、天線單元A5及A9)及方向④天線單元群(亦即天線單元A2及A4、天線單元A5及A7、天線單元A3及A5、天線單元A6及A8)的複數到達角。
在一些實施例中，室內***102的控制器112於每一時間點(例如時間點t 0、…、t n)切換方向①天線單元群、方向②天線單元群、方向③天線單元群，及方向④天線單元群的極化方向(例如第2圖的極化方向A或極化方向B)，使得上述天線單元群以不同的極化方向接收來自使用者裝置的無線訊號，用以增加室內***102的控制器112所計算每一時間點對應於上述天線單元群的複數到達角的數目。在一些實施例中，本發明的室內***102的控制器112於每一時間點以天線單元A1-A9中的二者接收來自使用者裝置的無線訊號僅作為本發明的例示。本領域的通常知識者明白室內***102的控制器112亦可於每一時間點以天線單元A1-A9中的三者以上來接收無線訊號。
接著，定位引擎伺服器104接收並儲存每一時間點(例如時間點t 0、…、t n)對應於方向①天線單元群、方向②天線單元群、方向③天線單元群，及方向④天線單元群的到達角。在一些實施例中，定位引擎伺服器104係將每一時間點對應於方向①天線單元群、方向②天線單元群、方向③天線單元群，及方向④天線單元群的到達角儲存在資料庫106中。定位引擎伺服器104依據一觀測時段內所儲存的每一時間點對應於方向①天線單元群、方向②天線單元群、方向③天線單元群，及方向④天線單元群的到達角的角度大小，對到達角進行過濾。
舉例來說，在資料庫106中儲存有時間點t 0-t n時對應於方向①天線單元群中天線單元A1及A2的到達角，例如時間點t 0時的到達角為a 1、時間點t 1時的到達角為a 2、時間點t 2時的到達角為a 3、…、時間點t n時到達角為a n+1。定位引擎伺服器104依據一觀測時段(例如從時間點t 1至時間點t 10)內對應於方向①天線單元群中天線單元A1及A2的到達角的角度大小，對到達角進行過濾。換句話說，定位引擎伺服器104將觀測時段內(例如數百毫秒或數秒、或依據室內定位標籤108-1的移動性高低作不同的設定)對應於天線單元A1及A2的到達角之歷史資料做比較，用以將對應於天線單元A1及A2的到達角中的離群者刪除。
在一些實施例中，定位引擎伺服器104計算觀測時段內所儲存的每一時間點(例如從時間點t 1至時間點t 10)對應於方向①天線單元群中的天線單元A1及A2的到達角的一裁剪平均值(trim mean)，用以將該等到達角中的離群者刪除。舉例來說，定位引擎伺服器104可捨棄到達角a 0-a 9中最高10%及最低10%的資料，亦即會捨棄到達角a 0-a 9中最高及最低的各一筆到達角資料，並且計算剩餘8筆到達角資料的平均值，而得到裁剪平均值，用以作為對應於方向①天線單元群中的天線單元A1及A2的到達角。
之後，定位引擎伺服器104同樣以計算觀測時段內對應到達角的裁剪平均值的方式，得到對應於方向①天線單元群中天線單元A4及A5、天線單元A7及A8、天線單元A2及A3、天線單元A5及A6，及天線單元A8、A9的到達角，得到對應於方向②天線單元群的天線單元A1及A4、天線單元A4及A7、天線單元A2及A5、天線單元A5及A8、天線單元A3及A6，及天線單元A6及A9的到達角，得到對應於方向③天線單元群的天線單元A1及A5、天線單元A4及A8、天線單元A2及A6，及天線單元A5及A9的到達角，以及得到對應於方向④天線單元群的天線單元A2及A4、天線單元A5及A7、天線單元A3及A5，及天線單元A6及A8的到達角。
在一些實施例中，定位引擎伺服器104亦可利用維納濾波(Wiener filter)、最小二乘平滑濾波(Savitzky-Golay smoothing filter)、卡爾曼濾波(Kalman filter)、移動平均濾波(moving average filter)、卷積(convolution)運算、相關平均場(correlative mean-field)濾波、相干性(coherence)運算、互相關(cross-correlation)運算等方式對到達角進行過濾。
接著，定位引擎伺服器104計算觀測時段內每一時間點(例如從時間點t 1至時間點t 10)對應於方向①天線單元群、方向②天線單元群、方向③天線單元群，及方向④天線單元群的到達角的一標準差值，並且依據標準差值將到達角中的離群者刪除。舉例來說，定位引擎伺服器104計算方向①天線單元群中天線單元A1及A2、天線單元A4及A5、天線單元A7及A8、天線單元A2及A3、天線單元A5及A6，及天線單元A8及A9的到達角、方向②天線單元群中天線單元A1及A4、天線單元A4及A7、天線單元A2及A5、天線單元A5及A8、天線單元A3及A6，及天線單元A6及A9的到達角、方向③天線單元群中天線單元A1及A5、天線單元A4及A8、天線單元A2及A6，及天線單元A5及A9的到達角，以及方向④天線單元群中天線單元A2及A4、天線單元A5及A7、天線單元A3及A5，及天線單元A6及A8的到達角的一標準差值。
當到達角的角度大於或小於一閾值(例如大於1倍標準差值的絕對值)時，則定位引擎伺服器104捨棄到達角。舉例來說，經過上述計算標準差值的方式，定位引擎伺服器104捨棄了對應於方向①天線單元群中天線單元A1及A2、天線單元A2及A3、天線單元A5及A6的到達角，捨棄了對應於方向②天線單元群中天線單元A3及A6的到達角，捨棄了對應於方向③天線單元群中天線單元A2及A6的到達角，並且捨棄了對應於方向④天線單元群中天線單元A3及A5、天線單元A6及A8的到達角。
換句話說，以第3圖為例，定位引擎伺服器104保留了對應於方向①天線單元群中天線單元A4及A5、天線單元A7及A8、天線單元A8及A9的到達角，保留了對應於方向②天線單元群中天線單元A1及A4、天線單元A4及A7、天線單元A2及A5、天線單元A5及A8、天線單元A6及A9的到達角，保留了對應於方向③天線單元群中天線單元A1及A5、天線單元A4及A8、天線單元A5及A9的到達角，以及保留了對應於方向④天線單元群中天線單元A2及A4、天線單元A5及A7。
接著，定位引擎伺服器104計算觀測時段內每一時間點(例如從時間點t 1至時間點t 10)對應於方向①天線單元群中天線單元A4及A5、天線單元A7及A8、天線單元A8及A9的到達角，方向②天線單元群中天線單元A1及A4、天線單元A4及A7、天線單元A2及A5、天線單元A5及A8、天線單元A6及A9的到達角，方向③天線單元群中天線單元A1及A5、天線單元A4及A8、天線單元A5及A9的到達角，及方向④天線單元群中天線單元A2及A4、天線單元A5及A7的到達角的一裁剪平均值，並且依據裁剪平均值將到達角中的離群者刪除。
舉例來說，當方向①天線單元群中天線單元A7及A8的到達角最接近裁剪平均值，方向②天線單元群中天線單元A2及A5的到達角最接近裁剪平均值，方向③天線單元群中天線單元A1及A5的到達角最接近裁剪平均值，並且方向④天線單元群中天線單元A5及A7的到達角最接近裁剪平均值，則定位引擎伺服器104只保留方向①天線單元群中天線單元A7及A8的到達角、方向②天線單元群中天線單元A2及A5的到達角、方向③天線單元群中天線單元A1及A5的到達角，及方向④天線單元群中天線單元A5及A7的到達角，並且刪除其他天線單元組之到達角。以上述標準差值及上述裁剪平均值對到達角進行過濾的方式，係可將因多重路徑效應(multipath effect)所得到的到達角濾除，而增加後續定位的精準度。
最後，定位引擎伺服器104計算觀測時段內每一時間點(例如從時間點t 1至時間點t 10)對應於方向①天線單元群中天線單元A7及A8的到達角的一共變異數(covariance)C1，計算觀測時段內每一時間點對應於方向②天線單元群中天線單元A2及A5的到達角一共變異數C2，計算觀測時段內每一時間點對應於方向③天線單元群中天線單元A1及A5的到達角的一共變異數C3，以及計算觀測時段內每一時間點對應於方向④天線單元群中天線單元A5及A7的到達角的一共變異數C4。接著，定位引擎伺服器104比較共變異數C1、C2、C3及C4，用以從中挑出相關性最好的2個共變異數，並且以對應於所挑出2個共變異數的天線單元的到達角作為後續計算定位位置的依據。
舉例來說，當定位引擎伺服器104確定共變異數C2及C4為相關性做好的共變異數，則定位引擎伺服器104挑選對應於方向②天線單元群中天線單元A2及A5的到達角及對應於方向④天線單元群中天線單元A5及A7的到達角作為後續計算定位置的依據。在一些實施例中，定位引擎伺服器104將方向②天線單元群中天線單元A2及A5的到達角及對應於方向④天線單元群中天線單元A5及A7的到達角輸入至一交互多模 (interacting multiple model：IMM)演算法，用以得到一定位位置。
在一些實施例中，定位引擎伺服器104將對應於方向①天線單元群中天線單元A7及A8的到達角、對應於方向②天線單元群中天線單元A2及A5的到達角、對應於方向③天線單元群中天線單元A1及A5的到達角、對應於方向③天線單元群中天線單元A1及A5的到達角，及對應於方向④天線單元群中天線單元A5及A7的到達角進行排列組合，兩兩為一組輸入至交互多模演算法，而得到6個定位點(亦即
Figure 02_image001
)。
接著，定位引擎伺服器104依序執行以下步驟。1. 定位引擎伺服器104計算上述6個定位點與室內***102之間的距離，並且將與室內***102的距離超過6公尺的定位點設為無效的定位點(亦即，超過有效定位範圍)。2.定位引擎伺服器104依據方向①天線單元群中天線單元A7及A8、方向②天線單元群中天線單元A2及A5、方向③天線單元群中天線單元A1及A5，及方向④天線單元群中天線單元A5及A7所接收無線訊號的接收強度(RSSI)，計算上述6個定位點與室內***102之間的距離。例如，若依據接收強度(RSSI)所轉換的距離為2公尺，則所有距離室內***102 1.5-2.5公尺的定位點，係為有效定位點。反之則為無效定位點。3. 定位引擎伺服器104挑選出上述6個定位點中與室內***102之間的距離為一公尺以內的(複數)有效定位點，並計算(複數)有效定位點的重心點，則定位引擎伺服器104判斷(複數)有效定位點的重心點即為最佳定位點。
在一些實施例中，定位引擎伺服器104在取得最佳角度(例如，對應於方向②天線單元群中天線單元A2及A5的到達角、對應於方向④天線單元群中天線單元A5及A7的到達角)，可依據與最佳角度相關的歷史定位記錄，並且利用維納濾波、最小二乘平滑濾波、卡爾曼濾波、移動平均濾波、卷積運算、相關平均場濾波、相干性運算、互相關運算，及人工智慧(AI)等方式來達到移動路徑的預測和優化(smoothing)。
第4圖為本發明實施例之改善到達角的方法的流程圖。本發明的改善到達角的方法係適用於具有包括複數天線單元(例如第2圖的天線單元A1-A9)的一陣列天線(例如第1圖的陣列天線110)的一室內***(例如第1圖的室內***102)，及一定位引擎伺服器(例如第1圖的定位引擎伺服器104)。本發明實施例之改善到達角的方法包括：將天線單元分為複數天線單元群(步驟S400)；於每一時間點以天線單元群分別接收來自一使用者裝置的一無線訊號(步驟S402)；計算每一時間點對應於天線單元群的複數到達角(步驟S404)；接收並儲存每一時間點對應於天線單元群的到達角(步驟S406)；以及依據一觀測時段內所儲存的每一時間點對應於天線單元群的到達角的角度大小，對到達角進行過濾(步驟S408)。
在一些實施例中，第1圖的室內***102的控制器112係執行步驟S400、步驟S402，及步驟S404。第1圖的定位引擎伺服器104係執行步驟S406及步驟S408。
雖然本發明的實施例如上述所描述，我們應該明白上述所呈現的只是範例，而不是限制。依據本實施例上述示範實施例的許多改變是可以在沒有違反發明精神及範圍下被執行。因此，本發明的廣度及範圍不該被上述所描述的實施例所限制。更確切地說，本發明的範圍應該要以以下的申請專利範圍及其相等物來定義。儘管上述發明已被一或多個相關的執行來圖例說明及描繪，等效的變更及修改將被依據上述規格及附圖且熟悉這領域的其他人所想到。此外，儘管本發明的一特別特徵已被相關的多個執行之一所示範，上述特徵可能由一或多個其他特徵所結合，以致於可能有需求及有助於任何已知或特別的應用。
本說明書所使用的專業術語只是為了描述特別實施例的目的，並不打算用來作為本發明的限制。除非上下文有明確指出不同，如本處所使用的單數型，一、該及上述的意思係也包含複數型。再者，用詞「包括」，「包含」，「（具、備）有」，「設有」，或其變化型不是被用來作為詳細敘述，就是作為申請專利範圍。而上述用詞意思是包含，且在某種程度上意思是等同於用詞「包括」。除非有不同的定義，所有本文所使用的用詞(包含技術或科學用詞)是可以被屬於上述發明的技術中擁有一般技術的人士做一般地了解。我們應該更加了解到上述用詞，如被定義在眾所使用的字典內的用詞，在相關技術的上下文中應該被解釋為相同的意思。除非有明確地在本文中定義，上述用詞並不會被解釋成理想化或過度正式的意思。
100:室內定位系統 102:室內*** 104:定位引擎伺服器 106:資料庫 108-1,108-2:室內定位標籤 110:陣列天線 112:控制器 114:無線訊號接收器 A1,A2,A3,A4,A5:天線單元 A6,A7,A8,A9:天線單元 A,B:極化方向 T:時間 t 0,t n:時間點 ① ,②,③,④:方向 S400,S402,S404,S406,S408:步驟
第1圖為本發明實施例之室內定位系統100的示意圖。 第2圖為本發明實施例之第1圖的室內***102的陣列天線110的示意圖。 第3圖為本發明實施例之第1圖的室內***102的控制器112對陣列天線110中的複數天線單元進行分群的示意圖。 第4圖為本發明實施例之改善到達角的方法的流程圖。
100:室內定位系統 102:室內*** 104:定位引擎伺服器 106:資料庫 108-1,108-2:室內定位標籤 110:陣列天線 112:控制器 114:無線訊號接收器

Claims (10)

  1. 一種電子裝置，包括：一室內***，具有包括複數天線單元的一陣列天線；其中，該室內***將該等天線單元分為複數天線單元群，於每一時間點以該等天線單元群分別接收來自一使用者裝置的一無線訊號，並且計算每一時間點對應於該等天線單元群的複數到達角(angle of arrival：AOA)；一定位引擎伺服器，接收並儲存每一時間點對應於該等天線單元群的該等到達角，並且依據一觀測時段內所儲存的每一時間點對應於該等天線單元群的該等到達角的角度大小，對該等到達角進行過濾。
  2. 如請求項1所述之電子裝置，其中，該室內***於每一時間點切換該等天線單元群的極化方向，使得該等天線單元群以不同的極化方向接收來自該使用者裝置的該無線訊號，用以增加該室內***所計算每一時間點對應於該等天線單元群的該等到達角的數目。
  3. 如請求項1所述之電子裝置，其中，該室內***包括一控制器；該控制器依據該等天線單元的至少二者在該陣列天線上的相對位置關係，將該等天線單元區分為複數第一方向天線單元群、複數第二方向天線單元群、複數第三方向天線單元群，及複數第四方向天線單元群。
  4. 如請求項3所述之電子裝置，其中，該定位引擎伺 服器計算該觀測時段內所儲存的每一時間點對應於該等第一方向天線單元群、該等第二方向天線單元群、該等第三方向天線單元群，及該等第四方向天線單元群的該等到達角的一裁剪平均值(trim mean)，用以將該等到達角中的離群者刪除。
  5. 如請求項4所述之電子裝置，其中，該定位引擎伺服器計算該觀測時段內所儲存的每一時間點對應於該等第一方向天線單元群、該等第二方向天線單元群、該等第三方向天線單元群，及該等第四方向天線單元群的該等到達角的一標準差值，並且依據該標準差值將該等到達角中的離群者刪除。
  6. 如請求項5所述之電子裝置，其中，該定位引擎伺服器計算該觀測時段內所儲存的每一時間點對應於該等第一方向天線單元群、該等第二方向天線單元群、該等第三方向天線單元群，及該等第四方向天線單元群的該等到達角的一裁剪平均值，並且依據該裁剪平均值將該等到達角中的離群者刪除。
  7. 如請求項6所述之電子裝置，其中，該定位引擎伺服器僅保留對應於該等第一方向天線單元群的該等到達角中最接近於該裁剪平均值的一者，僅保留對應於該等第二方向天線單元群的該等到達角中最接近於該裁剪平均值的一者，僅保留對應於該等第三方向天線單元群的該等到達角中最接近於該裁剪平均值的一者，以及僅保留對應於該等第四方向天線單元群的該等到達角中最接近於該裁剪平均值的一者。
  8. 如請求項7所述之電子裝置，其中，該定位引擎伺 服器計算該觀測時段內每一時間點對應於該等第一方向天線單元群的該等到達角中的該者的一第一共變異數(covariance)，計算該觀測時段內每一時間點對應於該等第二方向天線單元群的該等到達角中的該者的一第二共變異數，計算該觀測時段內每一時間點對應於該等第三方向天線單元群的該等到達角中的該者的一第三共變異數，以及計算該觀測時段內每一時間點對應於該等第四方向天線單元群的該等到達角中的該者的一第四共變異數。
  9. 如請求項8所述之電子裝置，其中，該定位引擎伺服器比較該第一共變異數、該第二共變異數、該第三共變異數，及該第四共變異數，並且依據比較結果，從對應於該等第一方向天線單元群的該等到達角中的該者、對應於該等第二方向天線單元群的該等到達角中的該者、對應於該等第三方向天線單元群的該等到達角中的該者，以及對應於該等第四方向天線單元群的該等到達角中的該者之中選擇至少二者，作為計算定位位置的依據。
  10. 一種改善訊號到達角的方法，適用於具有包括複數天線單元的一陣列天線的一室內***，及一定位引擎伺服器，包括：將該等天線單元分為複數天線單元群；於每一時間點以該等天線單元群分別接收來自一使用者裝置的一無線訊號；計算每一時間點對應於該等天線單元群的複數到達角；接收並儲存每一時間點對應於該等天線單元群的該等到達 角；以及依據一觀測時段內所儲存的每一時間點對應於該等天線單元群的該等到達角的角度大小，對該等到達角進行過濾。
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