專利名稱：附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)及其導(dǎo)航方法
附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)及其導(dǎo)航方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于ー種導(dǎo)航系統(tǒng)，特別是涉及ー種附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技木行車所使用的導(dǎo)航系統(tǒng)目前已十分普級，開發(fā)為專用的導(dǎo)航裝置或內(nèi)嵌于可攜式電子裝置的導(dǎo)航軟件的種類和品牌繁多，用以偵知使用者的位置，井指引使用者行進路徑。然而，適用在室內(nèi)或特定區(qū)域中的導(dǎo)航系統(tǒng)則極為罕見。最為大眾熟知的導(dǎo)航系統(tǒng)是利用全球定位系統(tǒng)(GPS)提供位置信息，由導(dǎo)航系統(tǒng)持續(xù)接收衛(wèi)星所傳回的經(jīng)緯度坐標以確定所在位置。因儀器精密度及傳輸介質(zhì)的影響，由 導(dǎo)航系統(tǒng)計算出來的位置信息通常會與實際位置存在數(shù)公尺的誤差。此外，在空曠的地點下，信號傳輸較不易被遮蔽而受干擾，因此，采用全球定位系統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)在室外通?？色@得較好的導(dǎo)航質(zhì)量。另ー種常見的技術(shù)則是使用慣性組件進行導(dǎo)航，分別設(shè)置加速度計(accelerometer)感測位移，以及設(shè)置陀螺儀(gyroscope)偵測角度,并補償所述慣性組件所累積的誤差后，計算出對象的移動距離和方向。此夕卜，也有部分產(chǎn)生采用無線射頻識別(RFID)技木，例如物流業(yè)(Iogisticsindustry),在特定區(qū)域(如倉儲)內(nèi)大量地設(shè)置讀取器，并在欲追蹤的對象上設(shè)置射頻識別標簽(tag)，藉以利用標簽經(jīng)過特定讀取器時，被讀取器讀取對象識別數(shù)據(jù)的手段，偵知被追蹤對象的位置，以及判斷對象是否按一定路徑移動。綜觀上述各種已知的技木，尚未有ー較適用于室內(nèi)或受遮蔽區(qū)域的導(dǎo)航手段，無法針對位于受遮蔽區(qū)域中的使用者提供良好的定位信息。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供ー種附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)及其導(dǎo)航方法，可供使用者于使用載具吋，即時得知載具的所在位置及行進的路徑和方向，以提供準確的定位信息。根據(jù)本發(fā)明的一種方案提供ー種附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)，所述的載具設(shè)有可使載具移動的ー輪胎組，其中該系統(tǒng)包括一磁性元件組、一磁性傳感器組及ー處理單元。磁性元件組與磁性傳感器組皆對稱設(shè)置于載具，其中，磁性元件組及磁性傳感器組其中之ー設(shè)置在載具的輪胎組并與輪胎組同步運動。磁性傳感器組用以感測磁性元件組，以及分別于感測到磁性組件時輸出ー電壓信號；處理單元則接收磁性傳感器組分別輸出的電壓信號，并根據(jù)接收到電壓信號的次數(shù)及輪胎的ー輪徑，計算所述載具的一移動距離及ー移動方向。根據(jù)本發(fā)明的另ー種方案還提供一種適用于載具的導(dǎo)航方法，所述的載具設(shè)有可使載具移動的ー輪胎組，其中該方法包括由一磁性傳感器組感測磁性元件組，其中，所述的磁性傳感器組與磁性元件組其中之ー設(shè)置在輪胎組，并與輪胎組同步運動；磁性傳感器組感測到磁性元件組時分別產(chǎn)生ー電壓信號；根據(jù)所述電壓信號產(chǎn)生的次數(shù)及輪胎組的一輪徑，計算載具的一移動距離；及根據(jù)所述電壓信號產(chǎn)生次數(shù)的一次數(shù)差、該輪徑，以及該輪胎組的ー輪距，計算ー旋轉(zhuǎn)角度以獲得該載具的ー移動方向。本發(fā)明所提供的導(dǎo)航系統(tǒng)與方法的詳細內(nèi)容及其特點，請進一歩配合附圖參考以下的實施方式說明。

圖I是本發(fā)明所提供附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)實施例的方塊圖。圖2是本發(fā)明所提供附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)實施例的示意圖。圖3是本發(fā)明所提供電壓信號的波型時序圖。圖4是本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)實施例的輪胎轉(zhuǎn)動方向示意圖。 圖5是本發(fā)明所提供的另ー電壓信號的波型時序圖。圖6是本發(fā)明所提供的ー模擬式電壓信號的波型時序圖。圖7是本發(fā)明所提供的一數(shù)位式電壓信號的波型時序圖。圖8是本發(fā)明所提供設(shè)有定位點的場地示意圖。圖9是本發(fā)明所提供導(dǎo)航方法實施例的流程圖。圖中1.導(dǎo)航系統(tǒng)，10.磁性元件組，100、102.磁鐵，11.磁性傳感器組，110、112.霍爾效應(yīng)傳感器，12.處理單元，13.無線信號接收單元，14.記憶單元，15.地圖數(shù)據(jù)庫，16.顯示單元，2.載具，20.輪胎組，200、202.輪胎，204.輪距，22.本體，24、26.支架，40.第一方向，42.第二方向，800.入口，802.貨架，804.手扶梯，806、808、810·定位點，S1-S10.電壓信號，T1-T11.時間區(qū)段，時點，S901-S911.流程步驟。
具體實施方式圖I顯示本發(fā)明提供的附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)實施例的方塊圖。本實施例的導(dǎo)航系統(tǒng)I包括一磁性元件組10、一磁性傳感器組11、一處理單元12、ー無線信號接收單元13、一記憶單元14、一地圖數(shù)據(jù)庫15，以及ー顯示單元16。本例所述的導(dǎo)航系統(tǒng)10設(shè)置在具有至少ー輪胎組的載具，如推車，用以供使用者控制載具移動時，可從附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)10即時得知相關(guān)的定位信息。磁性傳感器組11用于感測磁性元件組10，并于感測到磁性元件組10的磁場通過時，輸出電壓信號到處理單元12。無線信號接收單元13用以接收一定位點的定位信號，并且將定位信號傳送給處理單元12進行處理。處理單元12還連接記憶單元14以記錄計算后的數(shù)據(jù)，并且將地圖數(shù)據(jù)庫15所記錄的地圖以及處理單元12計算出來的實時位置輸出到顯示單元16顯示。為利于說明所述導(dǎo)航系統(tǒng)的運作方式，請同時參照圖2所示附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)實施例的示意圖。圖2所示的載具2為一推車，常見于賣場或超市等處，用于承載物品。推車前、后端的底部分別設(shè)有一輪胎組，每組包括ニ個相同的輪胎對稱設(shè)于推車的本體22，以便使用者推動推車時，藉由輪胎的運動而使推車移動。本例所述的磁性元件組10設(shè)置在載具2的其中一輪胎組上，圖2是以后端的輪胎組20為例。當載具2的輪胎組20運動時，設(shè)置在輪胎組20的磁性元件組10會隨著同步運動，因此，當輪胎組20每轉(zhuǎn)動ー圈，磁性傳感器組11就會在磁性元件組10隨同轉(zhuǎn)動的過程中，感測到磁性元件組10的磁場通過一次。當磁性傳感器組11感測到磁性元件組10時，會產(chǎn)生ー電壓信號并傳輸?shù)教幚韱卧?2，處理單元12可根據(jù)接收到電壓信號的次數(shù)以及輪胎組20的輪徑，而計算出載具2的移動距離。參照圖2所示，本例的磁性組件10包括ニ個磁鐵100及102，而輪胎組20包括ニ個輪胎200及202。磁鐵100設(shè)置在輪胎200的側(cè)邊或內(nèi)部，磁鐵102則對稱設(shè)置在輪胎202的側(cè)邊或內(nèi)部。磁性傳感器組11則包括ニ個霍爾效應(yīng)傳感器110及112，分別對稱設(shè)置在載具2上可感測磁鐵100及102的位置。例如霍爾效應(yīng)傳感器110設(shè)置在輪胎200連接本體22的支架24，使其可感測磁鐵100，以及將霍爾效應(yīng)傳感器112設(shè)置在輪胎202連接本體22的支架26，使其可感測磁鐵102。

當載具2直線移動時，輪胎200及202轉(zhuǎn)動的速度相同，因此霍爾效應(yīng)傳感器110及112在相同的時間當中感測到磁鐵100及102的次數(shù)相同，其分別產(chǎn)生次數(shù)相同的電壓信號并傳送到處理單元12。處理單元12根據(jù)所接收到的電壓信號的次數(shù)，以及已知的輪胎200及202的輪徑，即可計算出載具2直行的移動距離。特別說明的是，在其它實施例中，亦可將霍爾效應(yīng)傳感器110及112分別與相對應(yīng)的的磁鐵100及102的位置互換，亦即將磁鐵100與102分別固定在支架24及26上，并將霍爾效應(yīng)傳感器110及112分別設(shè)置在輪胎200與202的側(cè)邊或內(nèi)部。藉此以使得霍爾效應(yīng)傳感器110及112分別隨著輪胎200及202轉(zhuǎn)動，并于經(jīng)過固定在支架24及26上的磁鐵100及102時，可分別偵測到磁場的通過并產(chǎn)生對應(yīng)的電壓信號。請參照圖3所示處理單元12接收磁性傳感器組11的電壓信號的波形時序圖。其中，S1為霍爾效應(yīng)傳感器110所傳輸?shù)碾妷盒盘?S3為霍爾效應(yīng)傳感器110所傳輸?shù)碾妷盒盘?。假設(shè)所述輪徑有10公分，為輪胎200及202的直徑，且在時間區(qū)段T1中，處理單元12分別接收到S1及S3產(chǎn)生的電壓信號有5次高準位，代表磁性傳感器組11感測到5次磁性元件組10的磁場通過，處理單元12可計算出載具2的直線移動距離為輪胎200及202周長的5倍，即50 31公分。此外，輪胎200及202之間的輪距204不變，當載具2轉(zhuǎn)向時，其中ー邊的輪胎轉(zhuǎn)動的次數(shù)將大于另ー邊的輪胎轉(zhuǎn)動次數(shù)。例如當使用者將推車向左轉(zhuǎn)時，左右對稱設(shè)置的輪胎當中，右輪需移動較長的距離，因此從使用者開始將推車轉(zhuǎn)向到完成轉(zhuǎn)向的時間內(nèi)，右輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)將大于左輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。當輪胎組20的ニ個輪胎200及202轉(zhuǎn)動的圈數(shù)不同吋，磁性傳感器組11分別產(chǎn)生的電壓信號的次數(shù)亦會不同。處理單元12可根據(jù)這些電壓信號的次數(shù)計算一次數(shù)差，并依據(jù)已知的輪徑與輪距204配合電壓信號的次數(shù)差，計算出載具2的旋轉(zhuǎn)角度。請再參照圖3 :處理單元12在時間區(qū)段T2當中，接收到S1產(chǎn)生的電壓信號高準位為8次，及S2產(chǎn)生的電壓信號高準位為5次，而計算出次數(shù)差為3次。也就是對應(yīng)于霍爾效應(yīng)傳感器110的輪胎100比輪胎102多轉(zhuǎn)動3圈，兩輪之間產(chǎn)生30 Ji公分的距離差。假設(shè)輪距204為80公分，處理單元12即可計算出載具2往輪胎202的方向旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度為67. 5度。處理單元12可根據(jù)ー預(yù)設(shè)的初始方向及所計算出來的旋轉(zhuǎn)角度，計算出載具2經(jīng)旋轉(zhuǎn)后的移動方向，并傳送到記憶單元14記錄。請參照圖4所示的輪胎組20示意圖，輪胎組20的輪胎200可朝向第一方向40及相反的第二方向42運動；霍爾效應(yīng)傳感器110則可于輪胎200往第一方向40運動而感測到磁鐵100的磁場通過時，產(chǎn)生第一電壓信號，以及于輪胎200往第二方向42運動而感測到磁鐵100時,產(chǎn)生第二電壓信號。輪胎202也同樣可往第一方向40及第二方向42運動，因此霍爾效應(yīng)傳感器112亦如同上述，可分別產(chǎn)生第一電壓信號及第ニ電壓信號。為便于理解，假設(shè)所述的第一方向40系為使用者推動載具向前行進的方向；而第二方向42則指使用者控制載具退后的方向。處理單元12藉由辨識霍爾效應(yīng)傳感器110及112所分別傳送的第一或第二電壓信號，更可根據(jù)載具2的往返運動而計算出準確的移動距離及旋轉(zhuǎn)角度，在實際操作上更貼近載具2被使用的實際狀況。例如使用者推動推車在超市或賣場移動時，除了直線前進之外，經(jīng)常會轉(zhuǎn)彎、倒退，甚至是將推車回轉(zhuǎn)以便返回先前已經(jīng)過的區(qū)域。處理單元12針對上述載具2的各種運動狀況所進行的距離及角度計算，請配合圖5及參見下述示例。圖5顯示出霍爾效應(yīng)傳感器根據(jù)輪胎不同行進方向所產(chǎn)生的電壓信號的波形時序圖。其中，電壓信號S1及S2分別為霍爾效應(yīng)傳感器110所感測到的第一電壓信號及第ニ 電壓信號；霍爾效應(yīng)傳感器112所感測到的第一電壓信號及第ニ電壓信號則分別表示為電壓信號S3與S4O在時間區(qū)段T3當中，處理單元12所接收到的電壓信號，辨識出第一電壓信號S1及S3皆產(chǎn)生5次高準位，因而判斷輪胎200及202都向第一方向(向前)直行，移動距離為50 π公分。而到了時間區(qū)段!\時，處理単元12辨識出第二電壓信號S3和も產(chǎn)生3次高準位，判斷輪胎200及202都往第二方向(倒退)直行，移動距離為30 π公分。因此，到時間區(qū)段T4結(jié)束時，相較于時間區(qū)段T3開始時的位置，載具2為朝第一方向40行進的距離扣除朝第二方向42行進的距離，共計向第一方向40移動20 31公分。而在時間區(qū)段T5當中，處理單元12辨識出霍爾效應(yīng)傳感器110的第一電壓信號S1包括3次高準位，而霍爾效應(yīng)傳感器112的第二電壓信號S4包括2次高準位。對應(yīng)到輪胎組20的運動狀況，則表示輪胎200與202在時間區(qū)段T5當中的運動方向相反，輪胎100向前轉(zhuǎn)動3圈時，輪胎102卻向后轉(zhuǎn)動2圏。此ー現(xiàn)像代表載具2進行了較大角度的旋轉(zhuǎn)。處理單元12此時可根據(jù)第一電壓信號S1與第二電壓信號S4的次數(shù)差以及輪徑，計算出輪胎200與202之間的距離差。在本例中，由于第二電壓信號S4代表的運動方向與第一電壓信號S1代表的運動方向相反，因此在運算時，處理単元12將第二電壓信號S4的高準位次數(shù)視為負數(shù)，判斷出電壓信號的次數(shù)差為5次，藉以計算出輪胎200與202的運動距離差了 50 π公分。獲得兩輪之間的距離差后，即可再配合輪徑計算出載具的旋轉(zhuǎn)角度。假設(shè)輪距如同上述例示為80公分，則可計算出載具2在時間區(qū)段T5當中往輪胎202的方向旋轉(zhuǎn)了112. 5 度。值得ー提的是，當載具2在極短時間內(nèi)快速往返運動，例如幼童在一定點快速來回推拉推車嬉戲的情況，此時載具2并非真正在行進或旋轉(zhuǎn)。為避免處理單元12進行不必要的運算，當處理單元12根據(jù)所接收到的電壓信號，判斷出這些電壓信號在一預(yù)定的単位時間內(nèi)的次數(shù)高于ー門坎值時，處理単元12計算距離及角度吋，即忽略這些單位時間區(qū)段內(nèi)的電壓信號的次數(shù)而不計。具體例示請參照圖5的時間區(qū)段T6所示的電壓信號變化。假設(shè)所述的門坎值為8次，在時間區(qū)段T6當中，ニ個第一電壓信號S1與S3,以及ニ個第二電壓信號S2及S4相對稱地快速交錯產(chǎn)生10次高準位，代表載具2在此時段內(nèi)反復(fù)地前進又后退5回，電壓信號的次數(shù)超過了門坎值的8次，則處理単元12即忽略時間區(qū)段T6所產(chǎn)生的電壓信號次數(shù)，不計入載具2的移動距離及旋轉(zhuǎn)角度，直到電壓信號的次數(shù)低于門坎值后再繼續(xù)累計載具的移動距離和旋轉(zhuǎn)角度?；魻栃?yīng)傳感器110及112可為全極霍爾效應(yīng)傳感器(omnipolar Halleffectsensor)，其可根據(jù)S極或N極任ー者的磁場通過而產(chǎn)生所述的電壓信號，并可根據(jù)不同的傳感器設(shè)計，分有模擬信號及數(shù)字信號輸出的不同方式。如圖4所示的磁鐵100及102分別各具有S極與N扱，假設(shè)兩極的設(shè)置方向為當輪胎200及202往第一方向40運動時，傳感器110及112先感測到S極磁場、再感測到N極磁場，當輪胎200及202往第二方向42運動時，傳感器110及112則會先感測到N極磁場、再感測到S極磁場，并以S極為正扱、N極為負極來計算磁通密度。
舉ー具體例示說明如下，請參照第六圖所示的全極霍爾效應(yīng)傳感器輸出模擬式信號的波形時序圖。其中，S5為傳感器110所產(chǎn)生的電壓信號，S6為傳感器112產(chǎn)生的電壓信號。以電壓信號S5為例，傳感器110感應(yīng)到磁鐵100的磁場時，在時點h到t2之間先偵測到正值的磁通密通，接著又在時點t2到t3之間偵測到負值的磁通密度，也就是傳感器110先感測到S極磁場再感測到N極磁場，而輸出第一電壓信號，處理單元12即可判斷出輪胎200系往第一方向40運動；而傳感器112產(chǎn)生的電壓信號S6亦同。藉此,處理單兀12即可判斷出載具2在時間區(qū)段T7中系向第一方向40直線前進。相較于時間區(qū)段T7所包括的ニ個電壓信號，在同樣長度的時間區(qū)段T8中包括了三次感測到磁場而產(chǎn)生的電壓信號，同樣是向第一方向40的直線運動，處理単元12即可依照電壓信號的出現(xiàn)頻率，判斷出載具2在時間區(qū)段T8的移動速度較時間區(qū)段T7的移動速度快。反相地，如時間區(qū)段T9中所示，傳感器110所感測到的電壓信號，是先于時點t4到七5產(chǎn)生負磁通密度，再于時點t5到セ6產(chǎn)生正磁通密度，代表輪胎202是向第二方向42運動。如時間區(qū)段T9當中所示，傳感器110及112各產(chǎn)生了三次代表第二方向42運動的第ニ電壓信號，處理單元12即可判斷出載具2于此時段內(nèi)系向第二方向42直線運動。而數(shù)位式信號的輸出，則請參照圖7所示的另一波形時序圖。其中，電壓信號S7及S8為傳感器110感測到S極及N極磁場而分別輸出的信號；電壓信號S9及Sltl則為傳感器112感測到S極及N極磁場所分別輸出的信號。以傳感器110的電壓信號S7及S8為例，在時間區(qū)段Tltl當中，時點t7到t8之間，對應(yīng)于S極磁場的電壓信號S7為高準位、S8為低準位，接著在時點t8到t9之間，對應(yīng)于N極磁場的電壓信號S8為高準位，而S7恢復(fù)為低準位。處理單元12藉此可判斷出傳感器110系先感測到S極再感測到N極磁場，亦即輪胎200系往第一方向40運動。而傳感器112的電壓信號S9及S10準位變化的狀況亦如上述，使處理單元12亦判斷出輪胎202亦為往第一方向40運動。而在時間區(qū)段Tltl當中，傳感器110及112同步地產(chǎn)生三次上述代表往第一方向40運動的第一電壓信號，處理單元12即據(jù)以判斷出載具2系往第一方向40直線移動。而在時間區(qū)段T11當中，傳感器110及112雖亦分別產(chǎn)生了代表載具2往第一方向40移動的電壓信號，但在同樣長度的時間段區(qū)內(nèi)，傳感器110產(chǎn)生了四次電壓信號的準位變化，傳感器112僅產(chǎn)生二次電壓信號準位變化，根據(jù)如圖3所示時間區(qū)段T2的相關(guān)說明，處理單元12可判斷出載具2朝向輪胎202的ー側(cè)，旋轉(zhuǎn)角度的計算已于前述，不再贅言。藉由上述的說明，本實施例的導(dǎo)航系統(tǒng)I可根據(jù)載具2的輪胎組20運動，而計算載具2的移動距離和移動方向。獲得載具2的移動距離和移動方向后，更可配合載具2所在的室內(nèi)或特定場地的地圖，提供載具2使用者實時的定位信息。請參閱圖8所示的ー場地平面示意圖。所示的場地如超市或賣場,使用者可推動如圖2所示的載具2在所述場地中移動以選購商品。為了讓使用者即時得知載具2于所述場地中的實時位置，入口處800可設(shè)定一定位點806,并于定位點806設(shè)置ー無線信號輸出単元，例如無線射頻識別標簽(RFID tag)，用以輸出包含所述定位點806的位置信息的定位信號。當載具2從入口處800進入超市或賣場而經(jīng)過定位點806時，可經(jīng)由無線信號接收單元13接收無線信號輸出單元所輸出的定位信號，再傳送到處理單元12處理，以初始化載具2的移動距離及移動方向。無線信號接收單元13可為無線射頻識別信號讀取器。而處理單元12根據(jù)定位信號所進行的初始化程序如依照定位點806的位置信息，處理單元 12將載具2的移動距離及旋轉(zhuǎn)角度歸零，以及設(shè)定載具2的初始方向(例如設(shè)置載具2通過入口 800時的方向為O度)。同時，導(dǎo)航系統(tǒng)I的地圖數(shù)據(jù)庫15當中則記錄了所述場地的地圖，以及記錄定位點在地圖上的定位信息。藉此，當處理單元12可將所述地圖輸出到顯示單元16，井根據(jù)定位信號中的位置信息，判斷出載具2所經(jīng)過的定位點806吋，即時在顯示單元16上標示出定位點806在地圖上的相對應(yīng)定位信息，以提示使用者目前載具2所在的實時位置。接著，處理單元12即可隨著載具2的移動情況，依據(jù)上述的方式計算載具2的移動距離和旋轉(zhuǎn)角度。由于載具2系以入口處800的定位點806為移動距離的起算點，因此，處理單元12計算載具2前進或后退所累積的移動距離，即為相對于定位點806的移動距離。而當處理單元12計算出載具2在向前進行的過程中朝向輪胎202的方向旋轉(zhuǎn)45度時，即可對應(yīng)于初始方向，計算出載具2的移動方向為順時計45度方向。處理單元12可將計算出來的移動方向記錄在記憶單元14。若在行進過程中，處理單元12又計算出載具2朝向輪胎200的方向旋轉(zhuǎn)30度吋，處理單元12可讀取記憶單元14的記錄，得知相對于定位點806所提供的初始方向，載具2目前的移動方向為順時針15度。處理單元12可依據(jù)其所計算出的信息，對應(yīng)于地圖上定位點的定位信息，隨著載具2在場地中的移動，在顯示單元16顯示載具2在地圖上相對應(yīng)的實時位置。此外，當載具2在輪胎組20在未轉(zhuǎn)動的情況下移動時，例如將推車推到手扶梯804上而運輸?shù)狡渌鼧菍訒r，亦可利用在手扶梯804等傳輸設(shè)備的起點或終點設(shè)定定位點808及無線信號輸出單元的方式，提供載具2正確的實時位置。在另ー實施例中，導(dǎo)航系統(tǒng)I除了利用磁性感測的手段來計算載具2的移動距離和移動方向之外，為了提供更精確的定位信息，減少感測或計算過程中產(chǎn)生的誤差，還可仿照上述在入口處800設(shè)定定位點806的方式，于所述場地各處設(shè)定多個不同的定位點810，并且在各個定位點810設(shè)置無線信號輸出單元，分別用以輸出定位信號以提供相對應(yīng)定位點810的位置信息。當載具2經(jīng)過任一定位點810吋，即可接收到相對應(yīng)的位置信息，以校正載具2的移動距離和移動方向。在所述實施例中，地圖數(shù)據(jù)庫15亦--記錄了各個定位點810在地圖上的定位信息。因此，當載具2經(jīng)過任一定位點810吋，處理單元12可根據(jù)定位信號中的位置信息，對照地圖數(shù)據(jù)庫15記錄的同一定位點在地圖上的定位信息，在顯示單元16所顯示的地圖上標示出該定位點的位置，以指示出載具2在地圖上的實時位置。藉此，每當載具2經(jīng)過一定位點810時,處理單元12都可將載具2的所在的地點標示在顯示單元16,并且根據(jù)定位點810提供的位置信息，重新開始計算載具2相對于所述定位點810的移動距離，藉以提高導(dǎo)航系統(tǒng)I定位載具2實時位置的精確度、減少誤差。更進一歩地，由于可利用定位點810來偵測載具2所經(jīng)過的地點，以及利用磁性感測的手段計算出載具2相對于定位點810的移動距離和方向，處理單元12更可于載具2經(jīng)過特定的定位點810時、或即將接近特定位置時，透過讀取儲存單元(圖未示)、或經(jīng)由其它的無線通訊接ロ接收相對應(yīng)的多媒體檔案，并控制將多媒檔案輸出到顯示單元16播放。例如載具2經(jīng)過蔬果區(qū)的定位點，而收到該點的位置信息后，可播放相對應(yīng)的蔬果促銷廣告或折扣消息給使用者。圖9為發(fā)明所提供的一種導(dǎo)航方法，適用于具有至少ー輪胎組的載具。以下說明請同時參閱圖2所示的載具2示意圖。 本實施例中，設(shè)有無線信號接收單元13的載具2可于ー場地中移動，例如超市或賣場。當載具2經(jīng)過所述場地中的一定位點時，無線信號接收單元13可接收設(shè)置于定位點的無線信號輸出單元所輸出的定位信號，以獲得定位點的位置信息(S901)，并將定位信號傳送到處理單元12，藉以提供載具2初始數(shù)據(jù)。當載具2經(jīng)過定位點而繼續(xù)移動時，設(shè)置在載具2的磁性傳感器組11持續(xù)感測設(shè)置在輪胎組20的磁性元件組10，并于每次感測到磁性元件組10時分別產(chǎn)生高準位的電壓信號(S903)。所述的磁性元件組10隨輪胎組20同步運動。處理單元12接收磁性傳感器組11所產(chǎn)生的電壓信號，并累計接收到電壓信號的次數(shù)以判斷輪胎組20轉(zhuǎn)動的圈數(shù)(S905)。處理單元12根據(jù)電壓信號的次數(shù)以及輪胎組20的輪徑，計算載具2的移動距離，并且于磁性傳感器組11分別產(chǎn)生的電壓信號次數(shù)不同吋，處理單元12更根據(jù)電壓信號的次數(shù)差、輪徑及輪胎組20的輪距，計算出載具2的旋轉(zhuǎn)角度(S907)，并將所計算出的旋轉(zhuǎn)角度記錄在記憶單元14，以利根據(jù)載具2旋轉(zhuǎn)的歷史記錄獲得載具的移動方向。處理單元12更讀取地圖數(shù)據(jù)庫15所記錄的對應(yīng)于所述場地的地圖，并輸出到設(shè)置在載具2上的顯示單元16上(S909)。地圖數(shù)據(jù)庫15中還記錄了定位點在地圖上的定位信息，處理單元12即根據(jù)定位點的定位信息以及計算出移動距離和移動方向，獲得載具2在地圖上的實時位置，并將實時位置標示于顯示單元16所顯示的地圖上(S911)，藉此使載具2的使用者可實時得知載具2于所述場地中的相對位置。此外，處理單元12可更進一歩依照載具2的實時位置提供相對應(yīng)的多媒體檔案，傳送到顯示單元16顯示播放。其中，輪胎組20可包括ニ個輪胎200及202，磁性傳感器組11則可包括ニ個霍爾效應(yīng)傳感器110及112，用以ー對一感測分別設(shè)置在輪胎200及202上的磁鐵100及102。ニ個輪胎200及202個別皆可朝第一方向及相反的第二方向轉(zhuǎn)動。當任一輪胎朝第一方向轉(zhuǎn)動時，相對應(yīng)的霍爾效應(yīng)傳感器產(chǎn)生第一電壓信號，反之，當輪胎朝第二方向轉(zhuǎn)動時，相對應(yīng)的霍爾效應(yīng)傳感器產(chǎn)生第二電壓信號。處理單元12依據(jù)同時接收的不同電壓信號以進行距離的累積或扣減。當ニ個霍爾效應(yīng)傳感器100及112產(chǎn)生的皆為第一電壓信號吋，處理單元12即累積載具2的移動距離，反之當產(chǎn)生的皆為第二電壓信號吋，則扣減載具2的移動距離。當處理單元12接收到的兩個第一電壓信號或兩個第二電壓信號的頻率不同、或同時接收到第一電壓信號及第ニ電壓信號吋，則還計算載具2的旋轉(zhuǎn)角度。本實施例其它與導(dǎo)航系統(tǒng)實施例相同的部分，請參照前述實施例內(nèi)容，于此不再重述。綜上所述，本發(fā)明所提供的附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)及導(dǎo)航方法，利用磁性感測的手段偵測載具的運動狀態(tài)，并據(jù)此計算出載具的移動距離及旋轉(zhuǎn)角度；此外更輔以定位點的位置信息，適時提供校正信息以初始化或校正載具的位置，并在顯示単元的地圖上標示出載具的實時位置，藉此引導(dǎo)使用者在特定場地中行迸。相較于采用全球定位系統(tǒng)進行導(dǎo)航的手段，本發(fā)明不需時刻聯(lián)機接收衛(wèi)星定位數(shù) 據(jù)，因此無需考慮信號受到建筑物遮蔽的問題，十分適用于在室內(nèi)的大型賣場或超市等場地。此外，相較于采用加速度計及陀螺儀的導(dǎo)航系統(tǒng)、或是在場地中大量布局無線射頻識別標簽的作法，本發(fā)明在實作上亦簡化了系統(tǒng)組件的需求，僅以磁性感測組件感測磁鐵的磁場即可供處理單元同時計算距離和角度；并且透過少量定位點的輔助信息，避免發(fā)生慣性組件易于累積誤差的問題。上述各實施例當中的組件及步驟，僅為闡述本發(fā)明所舉的實施例，并無白限所請求保護的范圍的意圖。所述的導(dǎo)航系統(tǒng)及方法亦不限適用于室內(nèi)場地，凡遵循本發(fā)明的精神及根據(jù)本發(fā)明所掲示的技術(shù)手段，而進行微幅的修飾或改變者，也屬本發(fā)明所保護的范疇。
權(quán)利要求
1.ー種附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)，該載具設(shè)有可使該載具移動的ー輪胎組，其特征在于該系統(tǒng)包括 一磁性元件組，分別對稱設(shè)置于該載具； 一磁性傳感器組，對稱設(shè)置于該載具并用以感測該磁性元件組，以及分別于感測到該磁性兀件組時輸出電壓信號；及 一處理單元，接收該磁性傳感器組分別輸出的這些電壓信號，并根據(jù)接收到這些電壓信號的次數(shù)及該輪胎組的ー輪徑，計算該載具的一移動距離及ー移動方向； 其中，該磁性元件組及該磁性傳感器組其中之一對稱設(shè)置于該輪胎組并與該輪胎組同步運動，以使該磁性傳感器組根據(jù)該輪胎組的運動感測到該磁性元件組。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于該處理単元根據(jù)該磁性傳感器組分別輸出的這些電壓信號的一次數(shù)差、該輪徑，以及該輪胎組的ー輪距，計算出該載具的ー旋轉(zhuǎn)角度，以獲得該移動方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于該磁性傳感器組所產(chǎn)生的該電壓信號包括一第一電壓信號及一第二電壓信號，當該輪胎組往ー第一方向運動，該磁性傳感器組根據(jù)磁場產(chǎn)生該第一電壓信號，當該輪胎組往ー第二方向運動，該磁性傳感器組根據(jù)磁場產(chǎn)生該第二電壓信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于該處理単元根據(jù)接收到該第一電壓信號的次數(shù)及該輪徑，累計該載具的該移動距離，以及根據(jù)接收到該第二電壓信號的次數(shù)及該輪徑，扣減該載具的該移動距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于該處理単元更計算一単位時間內(nèi)接收到這些電壓信號的次數(shù)，當于該單位時間內(nèi)接收到任ー這些電壓信號的次數(shù)高于ー門坎值，該處理單元計算該移動距離時，忽略該單位時間內(nèi)所接收的這些電壓信號的次數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于還包括ー無線信號接收單元，設(shè)置于該載具，用以接收來自一定位點的一定位信號并傳送到該處理単元，該定位信號包括該定位點的一位置信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于當該處理単元接收到該定位信號吋，該處理単元重計該磁性傳感器組輸出的這些電壓信號的次數(shù)，藉此以根據(jù)重計的這些電壓信號的次數(shù)及該輪徑，計算該載具相對于該定位點的該移動距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于還包括一地圖數(shù)據(jù)庫，連接于該處理単元，該地圖數(shù)據(jù)庫記錄一地圖及該定位點于該地圖的一定位信息；及該處理単元根據(jù)該載具相對于該定位點的該移動距離、該移動方向，以及該定位點于該地圖的該定位信息，計算該載具于該地圖的該實時位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于該位置信息包括ー初始方向，該處理単元根據(jù)該初始方向及所計算出的該旋轉(zhuǎn)角度，以獲得該移動方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于還包括一記憶單元，連接于該處理単元，記錄該載具的該移動方向；及一顯示單元，設(shè)置于該載具，用以顯示該地圖及該載具位于該地圖的該實時位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于該輪胎組包括ニ個輪胎，該磁性元件組包括ニ個磁鉄，該磁性傳感器組包括ニ個霍爾效應(yīng)傳感器，這些磁鐵或這些霍爾效應(yīng)傳感器ー對ー設(shè)置于這些輪胎，這些霍爾效應(yīng)傳感器一對ー感測這些磁鐵。
12.一種適用于載具的導(dǎo)航方法，該載具設(shè)有可使該載具移動的ー輪胎組，其特征在于該方法包括 由一磁性傳感器組感測一磁性元件組,其中，該磁性傳感器組及該磁性元件組其中之ー設(shè)置于該輪胎組并與該輪胎組同步運動； 該磁性傳感器組感測到該磁性元件組時分別產(chǎn)生ー電壓信號； 根據(jù)這些電壓信號產(chǎn)生的次數(shù)及該輪胎組的ー輪徑，計算該載具的一移動距離；及 根據(jù)這些電壓信號產(chǎn)生次數(shù)的一次數(shù)差、該輪徑，以及該輪胎組的ー輪距，計算ー旋轉(zhuǎn)角度以獲得該載具的ー移動方向。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的導(dǎo)航方法，其特征在于還包括接收一定位信號，該定位信號包括一定位點的一位置信息；及根據(jù)該定位信號重計這些電壓信號產(chǎn)生的次數(shù)，以計算該載具的該移動距離；其中，該載具的該移動距離為該載具相對于該定位點的距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的導(dǎo)航方法，其特征在于計算該移動方向的步驟中包括根據(jù)該旋轉(zhuǎn)角度及該位置信息所包括的ー初始方向，獲得該載具的該移動方向。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的導(dǎo)航方法，其特征在于還包括于ー顯示單元顯示一地圖，該地圖包括該定位點于該地圖上的一定位信息；及根據(jù)該載具的該移動方向及相對于該定位點的該移動距離，于該顯示單元標示該載具于該地圖上的ー實時位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的導(dǎo)航方法，其特征在于還包括根據(jù)該載具的該實時位置，于該顯示單元顯示相對應(yīng)的一多媒體檔案。
全文摘要
一種附于載具的導(dǎo)航系統(tǒng)，所述的載具設(shè)有可使載具移動的一輪胎組，其中該系統(tǒng)包括一磁性元件組、一磁性傳感器組及一處理單元。磁性元件組分別對稱設(shè)置于所述的載具；磁性傳感器組對稱設(shè)置于載具并用以感測該磁性元件組，以及分別于感測到磁性組件時輸出一電壓信號；磁性元件組及磁性傳感器組其中之一設(shè)置于輪胎組并與該輪胎組同步運動；處理單元則接收磁性傳感器組分別輸出的電壓信號，并根據(jù)接收到電壓信號的次數(shù)及輪胎的一輪徑，計算所述載具的一移動距離及一移動方向。
文檔編號G01C21/14GK102692224SQ20111007136
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者葉冠宏 申請人:昆達電腦科技(昆山)有限公司, 神達電腦股份有限公司