定位装置及系统与其方法 【技术领域】
本发明涉及一种定位技术，尤指一种同时适用于室内及室外的定位装置及系统与其方法。
背景技术
目前应用于地理信息系统(GIS，geographical information system)中的空间定位方法种类繁多，习知最广泛使用的方法即为全球定位系统(globalpositioning system，GPS)，其是以空间后方交会法作为基本定位原理，在全球各地的空旷地点(即“对空通视”的室外地点)，皆可同时接收多个卫星信号，以在数百公里的范围内，均可达到公分以内的精准度。
例如某一出租车是同时装设有GPS模块及整合封包无线电服务(generalpacket radio service，GPRS)模块，则当GPS模块接收到卫星信号并计算出出租车的目前位置坐标后，将可通过GPRS模块把目前位置坐标传送至基地台，再经由基地台传回出租车队的行车控制中心服务器端，使得行车控制中心可确实掌握各出租车的行踪；或当使用者持有一同时配备有GPS及GPRS功能的移动电话时，移动电话亦可将其目前位置坐标传至服务器端以供服务器端追踪使用者的动向，例如当学生持有上述移动电话时，学生家长将可藉此了解子女的去向...等。
又如利用GPS模块接收到卫星信号并计算出目前位置坐标后，配合地图资料，即可进行位置或路径导航。
然而，由于GPS必须在收信良好的室外空旷地点才能接收到卫星信号，因此一旦装置持有人/车进入建筑物或遮蔽物等收信死角时，GPS将几乎无法完成定位作业，亦即习知定位装置具有仅在“室外”收信良好、一旦进入“室内”就失效的问题。习知技术亦发展出结合全球移动通信系统(global systemfor mobile communications，GSM)所具有的定位功能来达成室内定位目的的装置，然而，由于GSM是使用基地台为中心、并根据信号强度(signal strength)来计算出定位结果，因此基地台仅能得知装置位于某一特定区域中，但却仍旧无法得知装置的确切位置，导致GSM所计算出的定位坐标与实际位置坐标具有相当大的误差，亦非十分理想。
【发明内容】
本发明的主要目的是在提供一种定位装置及系统与其方法，使能消除卫星定位模块因进入遮蔽地区受到屏障而产生收信不良的问题，达成涵盖室外及室内的全区域定位的目的。
实现本发明地上述目的的技术方案如下：
一种定位系统，其特征是包含：
至少一无线服务器，该无线服务器内储存有服务器本身所在的定点位置坐标，并具有第一无线模块；以及
至少一定位装置，包含与该无线服务器的第一无线模块相对应的第二无线模块，使该定位装置得藉以与该无线服务器进行数据传输，使能接收由该无线服务器所传来的定点坐标信号而由微处理器计算出定位装置的目前位置坐标。
所述的定位系统，其特征是：该第一及第二无线模块是蓝芽模块。
所述的定位系统，其特征是：该定位装置更包括一卫星定位模块，用以接收多颗卫星所传送的卫星信号，以计算出该定位装置的目前位置坐标。
所述的定位系统，其特征是：该定位装置的该微处理器是根据该卫星定位模块的收信状态，自动切换选择接收该第二无线模块或该卫星定位模块所传送的坐标信号。
所述的定位系统，其特征是：该定位装置的微处理器定时接收该卫星定位模块的收信信号包括：坐标、及各项参数等。
所述的定位系统，其特征是：定位装置位于室外卫星收信良好地区时，是接收由卫星所传来的卫星信号，据此运算出定位装置的目前位置坐标。
所述的定位系统，其特征是：定位装置收信不良时，将会激活与装设于该地区相应的无线服务器主动进行沟通连结，以撷取无线服务器的定点坐标来计算出定位装置的目前位置坐标。
本发明还提供一种定位装置，其特征是包括：
一无线模块，是能接收由至少一无线服务器端传来的定点坐标；
一微处理器，利用该无线模块所接收的定点坐标计算出该定位装置的目前位置坐标。
所述的定位装置，其特征是更包含：
一通信模块，是将该定位装置的目前位置坐标得以通过一基地台传送至一控制中心服务器端，以利该控制中心服务器端取得该定位装置的位置信息。
所述的定位装置，其特征是更包含：
一卫星定位模块，接收由多个卫星传来的卫星信号以运算出该定位装置的位置坐标。
所述的定位装置，其特征是：该微处理器判断该卫星定位模块的收信状态，当该微处理器判断出该卫星定位模块的收信状态良好时，将依据该卫星定位模块所传来的卫星信号以计算出该定位装置的目前位置坐标。
所述的定位装置，其特征是：该无线模块是蓝芽模块。
所述的定位装置，其特征是：该无线模块是无线局域网络模块。
所述的定位装置，其特征是：该无线模块是红外线传输模块。
本发明还提供一种定位方法，是应用于定位系统中，该定位系统包含：至少一无线服务器及定位装置，而该定位装置则包括有一卫星定位模块、一无线模块、一通信模块、一微处理器、以及一内存，其中该卫星定位模块是能接收由多个卫星传来的卫星信号以运算出该定位装置的目前位置坐标，该无线模块是能接收由至少一无线服务器端传来的定点坐标以计算出该定位装置的目前位置坐标，且该至少一无线服务器端是装设于该卫星定位模块无法接收该等卫星信号的地区，该定位方法的特征是包括下列步骤：
该微处理器接收由该卫星定位模块传来的收信状态；
若判断出该卫星定位模块的收信状态不良，则启用该无线模块；
该无线模块接收由至少一无线服务器端传来的定点坐标以计算出该定位装置的目前位置坐标；以及
该通信模块将该定位装置的目前位置坐标通过一基地台传送至一控制中心服务器端。
所述的定位方法，其特征是：尚包括下列步骤：
若判断出该卫星定位模块的收信状态良好，则依据该卫星定位模块所传来的卫星信号以计算出该定位装置的目前位置坐标；以及
该通信模块将该定位装置的目前位置坐标通过一基地台传送至一控制中心服务器端。
所述的定位方法，其特征是：该无线模块的目前位置坐标是该无线服务器端的定点坐标。
所述的定位方法，其特征是：该无线模块的目前位置坐标是该无线服务器端的定点坐标P加上该无线模块与该无线服务器端间的距离D其是为：
D＝T×S，
其中，T为该无线模块与该无线服务器端的连接时间，S为蓝芽模块的信号传输速度。
所述的定位方法，其特征是：S是使用2.4GHz频段。
所述的定位方法，其特征是：该无线模块的目前位置坐标是该无线服务器端的定点坐标P加上该无线模块与该无线服务器端间的距离D其是为：
D=10P0-P(d)10×n]]>
其中，P(d)为该无线模块与该无线服务器端间距离为d的信号强度，P0为该无线模块与该无线服务器端间距离1公尺的信号强度，n为信号强度随距离递减的权重值。
本发明所提出的定位装置是与多个无线服务器配合，前述的无线服务器安置于各定点位置且储存有服务器本身所在的定点位置坐标，定位装置能根据无线服务器所传来的坐标信号而得出定位装置的目前位置坐标。
而定位装置包括有一无线模块、一微处理器。其中，无线模块接收由无线服务器端所传来的定点坐标；微处理器接收由无线模块所传来的定点坐标以计算出定位装置的目前位置坐标。
另，本发明的定位装置再包括一通信模块，将定位装置的目前位置坐标传送至一控制中心的服务器，以利控制中心监控。
或，本发明的定位装置更再包括一卫星定位模块，此卫星定位模块接收由多个卫星所传来的卫星信号以计算出定位装置的目前位置坐标，而微处理器依据此卫星定位模块所传送的信息，判断卫星定位模块的收信状态，当判断出卫星定位模块的收信状态不良时，微处理器则启用无线模块；反之，则依据卫星定位模块所传来的信息获得定位装置的目前位置坐标。
依据本发明的再一特色，是提出一种定位方法，其应用于上述定位装置中。首先是判断卫星定位模块的收信状态，当判断出卫星定位模块的收信状态不良时，微处理器将启用无线模块，以由无线模块接收由无线服务器端所传来的定点坐标以计算出定位装置的目前位置坐标，最后通过通信模块传送出去；反之，若判断出卫星定位模块的收信状态良好时，微处理器则可直接依据卫星定位装置所传来的卫星信号以计算出定位装置的目前位置坐标。
本发明的执行过程可以藉由软件程序完成，因此本发明可以以计算机语言撰写程序后再加载一计算机可读取记录媒体中，该记录媒体可以是IC芯片、硬盘、光盘或其它可记录软件程序的物品，较佳地是将其加载一随机存取内存(RAM)，以易于更新。
本发明的优点在于：
本发明所提出的定位装置及系统与其方法将可根据定位装置所在环境而自动选取适用的定位模块，亦即位于室内遮蔽地区时，则选用无线模块来侦测推算出目前位置坐标，而位于室外时，可选用卫星定位模块或无线模块来完成定位，使得定位装置达成同时涵盖全区域定位的目的。此外，本发明的定位装置是可应用于包括移动电话、或个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等信息装置中，亦可装设于机动车辆上，或制作为小型识别卡样式以利于人员携带流通...等。
为能更好的了解本发明的技术内容，特举较佳具体实施例并结合附图详细说明如下。
【附图说明】
图1是本发明较佳实施例的实施环境示意图。
图2是本发明另一实施例的定位装置的基本架构图。
图3是图2的定位装置的实施环境示意图。
图4是本发明较佳实施例的作动流程图。
图5是本发明较佳实施例的蓝芽模块与蓝芽服务器的使用环境示意图一。
图6是本发明较佳实施例的蓝芽模块与蓝芽服务器的使用环境示意图二。
图7是本发明较佳实施例的蓝芽模块与蓝芽服务器的使用环境示意图三。
【具体实施方式】
首先，请参阅图1，为本发明的基本架构，本发明提出一种由多个定位装置10与多个无线服务器20配合而形成定位系统，前述的无线服务器20是设于各定点，包含第一无线模块22、第一微处理器24，而定位装置10为一可携式装置，主要是包含第二无线模块12、第二微处理器14。
此实施例中所采用第一或第二微处理器24，14是一种含有内存功能的微处理器，例如：National semiconductor的CP3BT10，以使能存放资料或者程序。当然，也可推知若改采用不具内存功能的微处理器芯片时，则需另外搭配一存储器以存放执行装置功能时所须的资料或程序。
于本实施例所提出的定位系统中，无线服务器20与定位装置10之间是通过蓝芽(bluetooth)协议进行双向沟通，因此，定位装置10与无线服务器20中，第二及第一无线模块12，22是蓝芽模块，以使定位装置10与无线服务器20间得以通过蓝芽协议进行数据传输，当然第一及第二无线模块22及12亦可以采用其它如：无线局域网络(wireless local area network，WLAN)模块、红外线传输(IrDA)模块、或其它等效的无线模块替代，只要得以让定位装置与无线服务器间进行无线沟通即可。
无线服务器20内的第一微处理器24是内存有该无线服务器20本身所在的定点位置坐标PS。当一定位装置10进入可与某一无线服务器20的无线传输区域范围内而得以与其进行沟通连结时，定位装置10的第二无线模块12从无线服务器20中撷取第一微处理器24通过第一无线模块22所传送的定点坐标PS，而第二微处理器14再根据此定点坐标PS计算出定位装置10的目前位置坐标PA。
例如：直接撷取服务器20的定点坐标PS所对应的绝对位置当作定位装置10的目前位置坐标PA(即PA＝PS)，而毋须经过任何运算程序，据此所取得的目前位置坐标PA是为较粗略的数值，目的仅为了了解定位装置10所在的大概位置，例如位于办公大楼的某一楼层、或某一区域内...等，而不需要相当精准的定位结果。
而若需要取得更精确的坐标信息，较佳地可根据第二无线(蓝芽)模块12与第一无线(蓝芽)模块22之间联机时间(connecting time)的长短来计算出两者间的相对距离D：
D＝T×S，
其中，T为两无线模块12，22的连接时间，S为两无线(蓝芽)模块12，22的信号传输速度，而由于蓝芽装置彼此在传输资料的速度几乎是固定的，因此可以取出S的平均值，即为使用2.4GHz频段。如此一来，定点坐标PS加上距离D后，即可更精确地计算出相对于定点坐标PS距离D处的目前位置坐标PA。
此外，亦可根据两无线(蓝芽)模块12，22间的信号强度(signal strength)来计算出两者间的相对距离D：
D=10P0-P(d)10×n,]]>
其中，P(d)为两装置间距离为d的信号强度，P0为两蓝芽模块间距离为1公尺的信号强度，n为信号强度随距离递减的权重值，通常是根据经验来决定。
因此，前述本发明的基本架构搭配地图数据库及路径搜寻程序，即可执行导航功能。
而定位装置10内加设一通信模块13，使用通信模块13将目前位置坐标PA经由基地台30传送至控制中心服务器40，使得控制中心服务器40得以掌握各定位装置的位置信息，如此则可执行监控功能。前述的通信模块13较佳者为一无线通信模块，以便能通过通信系统的基地台30传输信息给控制中心服务器40来进行，例如：一GPRS模块。其亦可以是GSM模块、分码多工存取(code divisionmultiple access，CDMA)模块、或个人手持移动电话系统(personal handyphonesystem，PHS)模块等，兼具传输及接收信息功能的双向无线通信模块。当然，亦可为传呼系统的单向无线通信模块。
本发明的另一实施例所提出的定位装置，除前述的基本架构外，尚包含一卫星定位模块，以补助解决习知采用卫星定位装置在进入遮蔽地区(例如建筑物内、或隧道内...等)所产生的收信不良问题。
请参阅图2，于本实施例所提出的定位装置10’中，卫星定位模块是GPS模块11’、无线模块是蓝芽(bluetooth)模块12’、且通信模块是GPRS模块13’。其中，卫星定位模块亦可为其它等效可应用于地理信息系统(GIS)中的空间定位模块。
请一并参阅图3的实施环境示意图，本实施例的定位装置10’位于室外卫星收信良好地区时，是由GPS模块11’以接收由卫星50所传来的卫星信号，据此运算出定位装置10’的目前位置坐标PA；而当定位装置10’进入建筑物5(例如办公大楼)时，由于导致GPS模块11’收信不良，因此，将会激活蓝芽模块12’用以与装设于室内的蓝芽(无线)服务器20主动进行沟通连结，以撷取蓝芽服务器20的定点坐标PS来计算出定位装置10’的目前位置坐标PA。接着，不论是位于室外时由GPS模块11’、或是位于室内时由蓝芽模块12’所得的目前位置坐标PA，皆可使用GPRS模块13’将目前位置坐标PA经由基地台30传送至控制中心服务器40，使得控制中心服务器40得以掌握各定位装置的位置信息。
请一并参阅图4，是详述本实施例定位装置10’在不同收信环境下选用GPS模块11’或蓝芽模块12’来进行定位的作动流程。首先，微处理器14’将定时接收由GPS模块11’所传来的卫星收信状态(步骤S401)，其包括坐标、及各项参数等，较佳地是由微处理器14’实时接收GPS模块11’的收信状态，或由GPS模块11’定时或实时回报其收信状态以告知微处理器14’；当依据所接收到的参数而判断出目前GPS模块11’处于收信不良而无法接收卫星信号的状态时(步骤S402)，代表定位装置10’可能已进入遮蔽地区(例如进入建筑物5中)，因此将启用(enable)蓝芽模块12’(步骤S403)，并由GPS模块11’在背景后继续执行，且仍定时地接收卫星收信状态。此时，若建筑物5内装设有蓝芽服务器20，则定位装置10’中的蓝芽模块12’与蓝芽服务器20是可在近距离内侦测到彼此而形成一个微型网络(piconet)联机，以利蓝芽模块12’取得由蓝芽服务器20所传来的定点坐标PS(步骤S404)；接着，蓝芽模块12’将可更进一步根据定点坐标PS来求取定位装置10’位于室内的目前位置坐标PA(步骤S405)。而在计算出定位装置10’的目前位置坐标PA后(计算的方式请参阅前述)，GPRS模块13’即可将目前位置坐标PA通过基地台30传送到控制中心服务器40(步骤S406)，以利控制中心服务器追踪定位装置10’的动向。
再请参考图4的流程图，反之，当定位装置10’的使用者位于室外或空旷处(例如：步出建筑物5)，促使微处理器14’判断出GPS模块11’目前已恢复良好收信状态时(步骤S402)，即可依据由GPS模块11’所传来的卫星信号以计算出定位装置10’位于室外的目前位置坐标PA(步骤S407)，最后同样使用GPRS模块13’将目前位置坐标PA通过基地台30传送到控制中心服务器40(步骤S406)。
由于本实施例的无线模块是蓝芽模块12’，因此根据蓝芽技术的特性，前述二实施例的定位装置10或10’将可应用于如图5至图7所示的使用环境中：
图5：蓝芽模块12’对固定一点：例如将蓝芽服务器S固定装设于会议室中(例如：会议桌上)，则当持有蓝芽模块12’的使用者走进此会议室时，蓝芽模块12’将会主动与蓝芽服务器S沟通以形成微型网络，进而取得蓝芽服务器S所在的绝对位置的定点坐标PS，并计算出定位装置A的目前位置坐标PA，当然并不限于应用在会议室中，其亦可应用于办公室座位、教室、地下室、或其它室内或室外的特定区域中。
图6：蓝芽模块12’对固定多点：为避免因定位装置A移动速度太快、导致蓝芽服务器S侦测不到，因此可藉由装设多个固定的蓝芽服务器S、S1、S2、S3、S4来改善侦测灵敏度的问题，例如装设于办公大楼的入口门禁处，可在每一个门禁皆装设一个蓝芽服务器，使得蓝芽模块12’能够更轻易的侦测到其中一个蓝芽服务器S、S1、S2、S3、S4以取得定点坐标来计算出定位装置A本身的目前位置坐标PA。以及
图7：蓝芽模块12’对不固定一或多点：例如位于一教室中，多人皆持有一装设有蓝芽模块的定位装置A、A1、A2、A3、A4，则其中只要有一个定位装置A已计算出本身的目前位置坐标PA，则其它定位装置A1、A2、A3、A4将可根据蓝芽技术的特性而彼此形成至少一个微型网络来推算出各定位装置的目前位置坐标。
本发明的定位方法可以计算机语言写成以便执行，而该写成的软件程序可以储存于任何微处理单元可以辨识、解读的纪录媒体，或包含有该纪录媒体的物品及装置。其不限为任何形式，该物品较佳为一随机存取内存(RAM)，亦可为IC芯片、CD、CD-R、MO、硬盘磁盘、软盘磁盘，或任何熟悉此项技艺者所可使用的包含有该纪录媒体的物品。由于本发明的定位方法已揭露完整，因此任何熟悉计算机语言者阅读本发明说明书即知如何撰写软件程序，故有关软件程序细节部分不在此赘述。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。