專利名稱：基于光線強(qiáng)度的定位方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位方法及系統(tǒng)，且特別是涉及一種基于光線強(qiáng)度的定位方法及 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前的定位技術(shù)可分為室外定位與室內(nèi)定位兩種類型，其中室外定位技術(shù) 最常利 用的是全球定位系統(tǒng)(Global Position System，GPS)，GPS已被廣泛地使用于移動裝置，其 可在室外任何可以收得到衛(wèi)星信號的場所定位出人或車輛的位置，而提供使用者精確的位 置資訊，其精確度依硬件設(shè)備的不同而有數(shù)公尺到數(shù)十公尺的差別。另一方面，目前的室內(nèi)定位技術(shù)可分為兩種類型一種為由外而內(nèi)；另一種為由 內(nèi)而外。其中，由外而內(nèi)的技術(shù)例如是根據(jù)無線信號的強(qiáng)弱進(jìn)行三角定位，其是假設(shè)信號傳 送端的信號強(qiáng)度固定，而利用接收端測量到的信號衰減幅度來估計(jì)信號傳送端和接收端之 間的距離，再利用這些距離的資訊定位出接收端的位置；由內(nèi)而外的技術(shù)則例如是在接收 器上配置一具激光測距儀，以掃描環(huán)境中的特征并比較其與內(nèi)建地圖的差異性，進(jìn)而估測 出接收器在空間中的位置。然而，由于室內(nèi)環(huán)境相對于室外環(huán)境來說是屬于一個(gè)比較小范圍的空間，其格局 相對稠密，所以對于定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確度要求更高。但無論是上述的由外而內(nèi)或是由內(nèi)而外 的室內(nèi)定位技術(shù)，其誤差仍然相當(dāng)大且無法滿足準(zhǔn)確度的要求，因此至今仍沒有一套可廣 為大眾所使用的室內(nèi)定位系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于光線強(qiáng)度的定位方法，通過搜集照明系統(tǒng)照射于 目標(biāo)物上的光線的光度資訊，可計(jì)算出目標(biāo)物的定位位置。本發(fā)明提供一種基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，通過在目標(biāo)物上配置感測回饋裝置以 計(jì)算目標(biāo)物的定位位置，進(jìn)而控制照明系統(tǒng)調(diào)整其位置及照度。本發(fā)明提出一種基于光線強(qiáng)度的定位方法，其包括依序調(diào)整照明系統(tǒng)的至少三個(gè) 點(diǎn)光源的照度，并搜集此照明系統(tǒng)照射于目標(biāo)物上的光線的光度資訊，據(jù)以計(jì)算各個(gè)點(diǎn)光 源與目標(biāo)物間的距離，最后再依據(jù)各個(gè)點(diǎn)光源所在的位置以及與目標(biāo)物間的距離，計(jì)算目 標(biāo)物的定位位置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述依序調(diào)整照明系統(tǒng)的至少三個(gè)點(diǎn)光源的照度，并搜 集照明系統(tǒng)照射于目標(biāo)物上的光線的光度資訊的步驟包括先將其中一個(gè)點(diǎn)光源的照度調(diào) 整為第一照度，再偵測目標(biāo)物所接收的光線的第一光度，接著將點(diǎn)光源的照度調(diào)整為第二 照度，再次偵測目標(biāo)物所接收的光線的第二光度，最后則重復(fù)上述步驟，依序調(diào)整其他點(diǎn)光 源的照度，以獲得目標(biāo)物所接收的光線的多個(gè)光度值來作為光度資訊。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在上述依據(jù)各個(gè)點(diǎn)光源所在的位置以及與目標(biāo)物間的距 離，計(jì)算目標(biāo)物的定位位置的步驟包括先以各個(gè)點(diǎn)光源所在的位置為中心、與目標(biāo)物間的距離為半徑，求得一個(gè)圓球方程式，然后計(jì)算所述三個(gè)點(diǎn)光源的圓球方程式的兩個(gè)交點(diǎn)，最 后則選擇位于照明系統(tǒng)正面的交點(diǎn)來做為目標(biāo)物的定位位置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在上述計(jì)算目標(biāo)物的定位位置的步驟之后，更包括接收 使用者輸入的光度值，據(jù)以調(diào)整照明系統(tǒng)的位置以及照明系統(tǒng)中各個(gè)點(diǎn)光源的照度，使得 目標(biāo)物所接收的光線的光度符合使用者所輸入的光度值。其例如是根據(jù)各個(gè)點(diǎn)光源與目標(biāo) 物間的距離，調(diào)整照明系統(tǒng)的點(diǎn)光源的照度，使得最接近目標(biāo)物的點(diǎn)光源的照度大于其他 點(diǎn)光源的照度。本發(fā)明提供一種基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其包括照明系統(tǒng)、感測回 饋裝置與定 位模塊。其中，照明系統(tǒng)中包括至少三個(gè)點(diǎn)光源，其會依序調(diào)整此三個(gè)點(diǎn)光源的照度以發(fā)出 光線。感測回饋裝置是用以搜集由照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線的光度資訊。定位模塊則可依據(jù) 感測回饋裝置所搜集的光度資訊，計(jì)算各個(gè)點(diǎn)光源與目標(biāo)物間的距離，并依據(jù)各個(gè)點(diǎn)光源 所在的位置以及與目標(biāo)物間的距離，計(jì)算目標(biāo)物的定位位置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的定位模塊包括計(jì)算第一光度與第二光度之間的光 度差，并依據(jù)光度與距離平方呈反比關(guān)系，計(jì)算各個(gè)光度差所對應(yīng)的距離，以作為各個(gè)點(diǎn)光 源與感測回饋裝置間的距離。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的定位模塊包括以各個(gè)點(diǎn)光源所在位置為中心、與 感測回饋裝置間的距離為半徑，求得一個(gè)圓球方程式，并計(jì)算所述三個(gè)點(diǎn)光源的圓球方程 式的兩個(gè)交點(diǎn)，而選擇位于照明系統(tǒng)正面的交點(diǎn)做為感測回饋裝置的定位位置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的定位模塊包括配置于感測回饋裝置中，而感測回 饋裝置則包括光度感測器與數(shù)據(jù)傳輸模塊。其中，光度感測器是用以偵測照明系統(tǒng)所發(fā)出 的光線的光度資訊，以提供給定位模塊，而數(shù)據(jù)傳輸模塊則是用以將定位模塊所計(jì)算的定 位位置傳送至照明系統(tǒng)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的定位模塊包括配置于照明系統(tǒng)中，而感測回饋裝 置則包括一個(gè)光度感測器與數(shù)據(jù)傳輸模塊。其中，光度感測器是用以偵測照明系統(tǒng)所發(fā)出 的光線的光度資訊，以提供給定位模塊，而數(shù)據(jù)傳輸模塊則是用以將所搜集的光度資訊傳 至照明系統(tǒng)，以供定位模塊計(jì)算目標(biāo)物的定位位置?；谏鲜?，本發(fā)明的基于光線強(qiáng)度的定位方法及系統(tǒng)通過在目標(biāo)物上配置感測回 饋裝置以搜集照明系統(tǒng)照射于目標(biāo)物上的光線的光度資訊，而可利用光度與距離平方成反 比的關(guān)系計(jì)算出目標(biāo)物的定位位置。而照明系統(tǒng)還可根據(jù)此定位位置，調(diào)整其位置及照度， 以使其照射在目標(biāo)物上的光線的光度增加或符合使用者所需。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖 作詳細(xì)說明如下。


圖1是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)的情境示意圖；圖2是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位方法流程圖；圖3是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的點(diǎn)光源至感測回饋裝置的距離的示意圖；圖4是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的三個(gè)點(diǎn)光源至感測回饋裝置的距離的示意 圖5是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位方法流程圖；圖6是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的依據(jù)目標(biāo)物的定位位置來移動照明系統(tǒng)的 范例；圖7是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位方法流程圖；圖8是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)的方塊圖；圖9是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)方塊圖。主要元件符號說明100、800 定位系統(tǒng)110、810、910 照明系統(tǒng)120、620、820、920 感測回饋裝置610:臺燈612 燈座614 燈具811、812、813、911、912、913 點(diǎn)光源814,923 定位模塊815,914 控制單元816、823、915、924 數(shù)據(jù)傳輸單元821,921 光度感測器822,922 輸入單元S210 S230 本發(fā)明一實(shí)施例的基于光線強(qiáng)度的定位方法的各步驟S510 S546 本發(fā)明一實(shí)施例的基于光線強(qiáng)度的定位方法的各步驟S710 S750 本發(fā)明一實(shí)施例的基于光線強(qiáng)度的定位方法的各步驟
具體實(shí)施例方式本發(fā)明利用光源可調(diào)控強(qiáng)弱的特性，一方面由照明系統(tǒng)提供使用者所需的照明強(qiáng) 度，而另一方面通過微調(diào)照明系統(tǒng)中至少三個(gè)點(diǎn)光源的照度，并測量目標(biāo)物所接收的光線 的光線強(qiáng)度，而能夠依據(jù)此光線強(qiáng)度的變化來推算目標(biāo)物的位置。此外，上述計(jì)算所得的定 位位置還可用來調(diào)整照明系統(tǒng)的位置、照射角度或照度，使得照射在目標(biāo)物上的光線的強(qiáng) 度可符合使用者輸入的光度值。為了使本發(fā)明的內(nèi)容更為明了，以下則分別就本發(fā)明的定 位系統(tǒng)及方法各舉一實(shí)施例，說明其詳細(xì)的實(shí)施方式。圖1是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)的情境示意圖。請 參照圖1，本實(shí)施例的定位系統(tǒng)100主要分為兩項(xiàng)元件照明系統(tǒng)110與感測回饋裝置120。 其中，照明系統(tǒng)110具有多個(gè)點(diǎn)光源，這些點(diǎn)光源可將光線平均地發(fā)送至各個(gè)方向，且皆可 獨(dú)立調(diào)控其照度，以提供使用者所需的光線強(qiáng)度。其中，所述的點(diǎn)光源例如是發(fā)光二極管 (Light Emitting Diode, LED)燈源或其他燈源，本實(shí)施例不限定其范圍。另一方面，感測回饋裝置120可感測其所在位置的光線強(qiáng)弱，并以無線傳輸方式將所測得的光度資訊回傳至照明系統(tǒng)110，而由照明系統(tǒng)110根據(jù)此光度資訊來計(jì)算感測 回饋裝置120的位置。值得一提的是，感測回饋裝置120可配置在任意的目標(biāo)物上，而用以測得目標(biāo)物所接收的光線的光度，并提供給照明系統(tǒng)110來計(jì)算目標(biāo)物的位置。舉例來說，感測回饋裝置可做成一個(gè)電子書簽，照明系統(tǒng)例如是一個(gè)桌上型臺燈，則定位系統(tǒng)可做為一監(jiān)控與提 醒閱讀面的護(hù)眼臺燈系統(tǒng)，其可利用光度來定出閱讀面的確切位置，進(jìn)而調(diào)整照明系統(tǒng)的 角度與照度。此外，定位系統(tǒng)也可應(yīng)用于醫(yī)師手術(shù)時(shí)的照明系統(tǒng)，感測回饋裝置可附加于手 術(shù)刀上，而照明系統(tǒng)即可隨著手術(shù)需求自動調(diào)整照明面與其光度，讓醫(yī)師能夠擁有充足的 照明來完成手術(shù)。當(dāng)然，除了上述的情境之外，本實(shí)施例的定位技術(shù)還可應(yīng)用于其他小規(guī)模 的系統(tǒng)上，在此并不限制其范圍。圖2是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位方法流程圖。請參照圖 2，本實(shí)施例提出了一套光度定位演算法，此演算法通過感測回饋裝置將目前的光度值回報(bào) 至照明系統(tǒng)，再通過照明系統(tǒng)來計(jì)算感測回饋裝置的位置。此定位演算法共可分為搜集光 度資訊、計(jì)算感測回饋裝置至點(diǎn)光源的距離，以及計(jì)算感測回饋裝置的位置等三個(gè)階段，以 下則分述各個(gè)階段的詳細(xì)步驟首先，在搜集光度資訊的階段中，本實(shí)施例的定位系統(tǒng)會由照明系統(tǒng)依序調(diào)整其 中至少三個(gè)點(diǎn)光源的照度，并由感測回饋裝置搜集由照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線的光度資訊 (步驟 S210)。詳細(xì)地說，本實(shí)施例是由一個(gè)感測回饋裝置周期性的將目前感測到的光線強(qiáng)度回 報(bào)給照明系統(tǒng)。其中，照明系統(tǒng)可以將其中一個(gè)點(diǎn)光源的照度調(diào)整為第一照度I1，而由感測 回饋裝置偵測照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線的第一光度U。接著，照明系統(tǒng)再將此點(diǎn)光源的照度 調(diào)整為第二照度I2，例如增加一照度Δ I，而由感測回饋裝置偵測照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線的 第二光度L2。照明系統(tǒng)可通過上述方式依序調(diào)整其他點(diǎn)光源的照度，并取得感測回饋裝置 在點(diǎn)光源照度改變之前及之后所測得的光度以作為光度資訊。每當(dāng)感測回饋裝置測量完一個(gè)點(diǎn)光源的第一光度L1與第二光度1^2之后，照明系統(tǒng) 即將此點(diǎn)光源的照度恢復(fù)為原先的照度I1，例如將目前的照度I2減去先前增加的照度δ I。 然后，照明系統(tǒng)再繼續(xù)調(diào)整另一個(gè)點(diǎn)光源的照度，而由感測回饋裝置測量點(diǎn)光源的光度資 訊，以此類推，本實(shí)施例需要測量至少三個(gè)點(diǎn)光源的光度資訊。接著，依據(jù)感測回饋裝置所量測的光度資訊，計(jì)算各個(gè)點(diǎn)光源與目標(biāo)物間的距離 (步驟S220)。詳細(xì)地說，在取得光度資訊后，即可針對各個(gè)點(diǎn)光源調(diào)整前后所測得的第一 光度與第二光度，計(jì)算此第一光度與第二光度之間的光度差，然后再依據(jù)一光度與距離平 方呈反比關(guān)系，計(jì)算此光度差所對應(yīng)的距離，并用以作為點(diǎn)光源與目標(biāo)物間的距離。舉例來說，圖3是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的點(diǎn)光源至感測回饋裝置的距離的 示意圖。請參照圖3，通過照度(單位為流明(Lux))的定義，可得下列的方程式(1)<formula>formula see original document page 9</formula>在此假設(shè)照明系統(tǒng)的高度為H，任取一個(gè)點(diǎn)光源Si,其所發(fā)出的光線的照度差為 Δ Ii，與感測回饋裝置之間的距離為Di,與感測回饋裝置所放置平面的法線的相對角度為 θ i，而感測回饋裝置所偵測到的光度差為ALi，其中i代表第i個(gè)點(diǎn)光源。將這些條件代 入方程式(1)，可得下列的方程式(2)<formula>formula see original document page 10</formula>上述方程式⑵再化簡后可得下列的方程式(3) γ ^ Iaii χ η <formula>formula see original document page 10</formula>在方程式(3)中，由于高度H可于事前測量得知，而照度差A(yù)Ii與光度差A(yù)Li也 已得知，故可通過此方程式(3)計(jì)算出點(diǎn)光源Si至感測回饋裝置的距離D”值得注意的是，若僅利用一個(gè)點(diǎn)光源與感測回饋裝置的距離，只能畫出一顆三度 空間的圓球，并無法決定出感測回饋裝置的正確位置。故本實(shí)施例還需重復(fù)上述步驟，以計(jì) 算出至少三個(gè)點(diǎn)光源至感測回饋裝置的距離。在計(jì)算出三個(gè)點(diǎn)光源與感測回饋裝置之間的距離后，接著即可依據(jù)各個(gè)點(diǎn)光源所 在位置以及與目標(biāo)物間的距離，來計(jì)算目標(biāo)物的定位位置(步驟S230)。詳細(xì)地說，此步驟 是分別以各個(gè)點(diǎn)光源所在位置為中心、與目標(biāo)物間的距離為半徑，求得一個(gè)圓球方程式，接 著計(jì)算這三個(gè)點(diǎn)光源的圓球方程式的兩個(gè)交點(diǎn)，最后再選擇位于照明系統(tǒng)正面的交點(diǎn)來做 為目標(biāo)物的定位位置。舉例來說，圖4是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的三個(gè)點(diǎn)光源至感測回饋裝置的距 離的示意圖。請參照圖4，在此假設(shè)三個(gè)點(diǎn)光源至感測回饋裝置的距離DpD2與D3。，而以此 三個(gè)點(diǎn)光源的位置做為中心，以其與感測回饋裝置的距離DpD2與D3做為半徑，可畫出三個(gè) 圓球，且此三顆圓球會交于兩點(diǎn)。由于感測回饋裝置必定位于照明系統(tǒng)的正面，因此可確定 感測回饋裝置的正確位置為B(X，y，ζ)。在此需強(qiáng)調(diào)的是，在上述的定位系統(tǒng)及方法中，照明系統(tǒng)可能包括三個(gè)或三個(gè)以 上的點(diǎn)光源，然而在進(jìn)行定位時(shí)，僅需在同一時(shí)間內(nèi)微調(diào)其中一個(gè)點(diǎn)光源的照度，并維持其 他點(diǎn)光源的照度不變，因此不會影響到照明系統(tǒng)整體的照度，也不容易被人查覺。值得一提 的是，在計(jì)算出感測回饋裝置的定位位置后，本發(fā)明還可繼續(xù)利用此定位位置來調(diào)整照明 系統(tǒng)的照射角度、位置及照度，而能夠以最省電的方式提供相同強(qiáng)度的光線給目標(biāo)物，以下 則再舉一實(shí)施例詳細(xì)說明。圖5是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位方法流程圖。請參照圖 5，本實(shí)施例利用上述實(shí)施例所述的光度定位演算法來計(jì)算感測回饋裝置的位置，并利用此 位置來調(diào)整照明系統(tǒng)的照射角度，其詳細(xì)步驟如下首先，由照明系統(tǒng)依序調(diào)整照明系統(tǒng)中至少三個(gè)點(diǎn)光源的照度，并利用感測回饋 裝置搜集照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線的光度資訊(步驟S510)。接著，依據(jù)光度資訊，計(jì)算各個(gè) 點(diǎn)光源與目標(biāo)物間的距離(步驟S520)。然后，依據(jù)各個(gè)點(diǎn)光源所在位置以及與目標(biāo)物間的 距離，計(jì)算目標(biāo)物的定位位置(步驟S530)。以上步驟S510 S530是與前述實(shí)施例的步驟 S210 S230相同或相似，故其詳細(xì)內(nèi)容在此不再贅述。在此需強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)施例還包括在取得目標(biāo)物的定位位置之后，由照明系統(tǒng)調(diào) 整其各個(gè)點(diǎn)光源的照射角度，使得這些點(diǎn)光源均正對于目標(biāo)物(步驟S540)，此步驟可再細(xì) 分為下列子步驟首先，根據(jù)各個(gè)點(diǎn)光源的位置以及目標(biāo)物的定位位置，分別計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)光源相 對于目標(biāo)物的相對角度(步驟S542)，此處所述的相對角度是指空間上目標(biāo)物所在位置相對于點(diǎn)光源位置的角度。接著，分別計(jì)算各個(gè)點(diǎn)光源的相對角度與照射角度間的夾角(步驟S544)。其中，一般在使用點(diǎn)光源照明時(shí)，其正面的照度最大，因此當(dāng)目標(biāo)物正對此點(diǎn)光源的正面(朝向 某照射角度)時(shí)，其所接收的光線強(qiáng)度也會是最大。然而，實(shí)際情況是，目標(biāo)物通常不會位 于點(diǎn)光源的正面，而是與點(diǎn)光源的正面存在著的一個(gè)夾角。據(jù)此，照明系統(tǒng)即可根據(jù)此相對角度與照射角度間的夾角，移動點(diǎn)光源，使得這些 點(diǎn)光源的正面朝向目標(biāo)物(步驟S546)。通過上述做法，即可在不改變點(diǎn)光源照度的情況 下，提高目標(biāo)物所接收的光線的光度，而能夠提供更充足的光源給目標(biāo)物。除了上述調(diào)整點(diǎn)光源照射角度的方式之外，本發(fā)明也可依據(jù)目標(biāo)物的定位位置來 移動照明系統(tǒng)，使得其中各個(gè)點(diǎn)光源與目標(biāo)物間的平均距離為最短，而提供更充足的光源 給目標(biāo)物。舉例來說，圖6是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的依據(jù)目標(biāo)物的定位位置來移動照 明系統(tǒng)的范例。請參照圖6，本實(shí)施例是以臺燈610做為照明系統(tǒng)，其包含燈座612及燈具 614。燈座612位于點(diǎn)0 (0，0，0)，而燈具614位于點(diǎn)0 (0，0，0)之上高度H之處，且朝方向f 延伸，其中配置了多個(gè)點(diǎn)光源。本實(shí)施例假設(shè)用以計(jì)算感測回饋裝置620的位置的點(diǎn)光源 為Sp S2與S3,其位置分別為S1U1, Y1, Z1)、S2 (x2, y2, z2)與S3 (x3，y3, z3)，且與感測回饋裝 置620的距離分別為D1A2與D3。值得注意的是，本實(shí)施例的燈具614所朝的方向左與感測 回饋裝置620相對于燈具614的相對方向否中間有隔一個(gè)α角，此α角可通過計(jì)算方向f 與方向月的夾角而得。照明系統(tǒng)610在取得此α角，即可對應(yīng)將其燈具614旋轉(zhuǎn)此α角， 使得其點(diǎn)光源Sp S2, S3與感測回饋裝置620的平均距離萬= (Z), +偽+偽)/3為最短。除了上述調(diào)整調(diào)整點(diǎn)光源的照射角度及位置的方式之外，本發(fā)明也可依據(jù)目標(biāo)物 的定位位置來調(diào)整照明系統(tǒng)中各個(gè)點(diǎn)光源的照度，使得目標(biāo)物所接收的光線的光度符合使 用者所需，以下則再舉一實(shí)施例詳細(xì)說明。圖7是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位方法流程圖。請參照圖 7，本實(shí)施例利用上述實(shí)施例所述的光度定位演算法計(jì)算出感測回饋裝置的位置，并利用此 位置來調(diào)整照明系統(tǒng)中各個(gè)點(diǎn)光源的照度，其詳細(xì)步驟如下首先，由照明系統(tǒng)依序調(diào)整照明系統(tǒng)中至少三個(gè)點(diǎn)光源的照度，并利用感測回饋 裝置搜集照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線的光度資訊(步驟S710)。接著，依據(jù)光度資訊，計(jì)算各個(gè) 點(diǎn)光源與目標(biāo)物間的距離(步驟S720)。然后，依據(jù)各個(gè)點(diǎn)光源所在位置以及與目標(biāo)物間的 距離，來計(jì)算目標(biāo)物的定位位置(步驟S730)。以上步驟S710 S730是與前述實(shí)施例的步 驟S210 S230相同或相似，故其詳細(xì)內(nèi)容在此不再贅述。在此需強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)施例還包括在取得目標(biāo)物的定位位置之后，提供使用者自 行輸入所需的光度值，而據(jù)以調(diào)整照明系統(tǒng)的照度。其中，本實(shí)施例例如是通過感測回饋裝 置接收使用者輸入的光度值(步驟S740)，再據(jù)此調(diào)整照明系統(tǒng)中各個(gè)點(diǎn)光源的照度，而使 得目標(biāo)物所接收的光線的光度符合使用者輸入的光度值(步驟S750)。詳細(xì)地說，照明系統(tǒng)可根據(jù)各個(gè)點(diǎn)光源與目標(biāo)物間的距離，調(diào)整其中各個(gè)點(diǎn)光源 的照度，使得感測回饋裝置所接收的光線的光度符合使用者輸入的光度值。若將此方法應(yīng) 用于如圖6所示的臺燈610中，則是將最接近感測回饋裝置的點(diǎn)光源的照度調(diào)高，并相對調(diào)降其他點(diǎn)光源的照度，如此即可以最經(jīng)濟(jì)省電的方式提供使用者所需的光線強(qiáng)度。此外，若將此方法應(yīng)用于一般室內(nèi)的照明系統(tǒng)時(shí)，則可將感測回饋裝置正上方的 點(diǎn)光源的照度調(diào)高，并相對調(diào)降其他位置的點(diǎn)光源的照度，如此不僅可提供相同光度的光 線予感測回饋裝置，且可將感測回饋裝置以外的位置的光線調(diào)暗以節(jié)省電力。以上介紹了三種根據(jù)目標(biāo)物的定位位置調(diào)整照明系統(tǒng)的方法，其目的均在于期望 以最節(jié)省電力的方式，提供相同強(qiáng)度的光線，并使照明系統(tǒng)所提供的光線強(qiáng)度符合使用者 所需。當(dāng)然，熟知本領(lǐng)域技術(shù)者當(dāng)可視實(shí)際需要，隨意調(diào)整或結(jié)合上述照明系統(tǒng)的調(diào)整方 式，例如先調(diào)整照射角度再調(diào)整照度、先調(diào)整位置再調(diào)整照度，或是先調(diào)整照射角度及位置 后再調(diào)整照度，而使得本實(shí)施例的系統(tǒng)能符合使用者的需求。在上述的定位系統(tǒng)及方法中，目標(biāo)物定位位置的計(jì)算例如是交由照明系統(tǒng)來執(zhí) 行。然而，在另一實(shí)施例中，此計(jì)算也可交由感測回饋裝置來執(zhí)行。以上兩者皆可達(dá)到本發(fā) 明定位目標(biāo)物并適應(yīng)性調(diào)整照明系統(tǒng)的功效，以下則各舉一實(shí)施例詳細(xì)說明。
圖8是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)的方塊圖。請參照 圖8，本實(shí)施例的定位系統(tǒng)800包括照明系統(tǒng)810與感測回饋裝置820，且包括在照明系統(tǒng) 810中配置一個(gè)定位模塊814，用以計(jì)算感測回饋裝置820的定位位置，以下則介紹這些元 件的詳細(xì)功能照明系統(tǒng)810中配置了至少三個(gè)點(diǎn)光源811、812、813、定位模塊814、控制單元815 及數(shù)據(jù)傳輸單元816。其中，照明系統(tǒng)810在執(zhí)行目標(biāo)物的定位時(shí)，即會通過控制單元815 依序調(diào)整點(diǎn)光源811、812、813的照度以發(fā)出光線。感測回饋裝置820中包括光度感測器821、輸入單元822及數(shù)據(jù)傳輸單元823。其 中，當(dāng)照明系統(tǒng)810依序調(diào)整點(diǎn)光源811、812、813的照度時(shí)，感測回饋裝置820即會利用光 度感測器821偵測在這些點(diǎn)光源調(diào)整前后的光度值，并通過數(shù)據(jù)傳輸單元823傳輸至照明 系統(tǒng)810的數(shù)據(jù)傳輸單元816，以供照明系統(tǒng)810的定位模塊814計(jì)算感測回饋裝置820的 定位位置。簡而言之，感測回饋裝置820僅單純地執(zhí)行光線強(qiáng)度的測量及傳輸工作，每當(dāng)偵 測到一筆光度資訊后，隨即傳送至照明系統(tǒng)810，而由照明系統(tǒng)810中的定位模塊814進(jìn)行 分析運(yùn)算，以計(jì)算感測回饋裝置820的定位位置。其中，定位模塊814計(jì)算定位位置的方法 已于先前實(shí)施例中詳細(xì)，在此不再贅述。值得一提的是，感測回饋裝置820還包括利用輸入單元822接收使用者輸入的光 度值，并通過數(shù)據(jù)傳輸單元823傳輸至照明系統(tǒng)810的數(shù)據(jù)傳輸單元816，以供照明系統(tǒng) 810的定位模塊814參考，而定位模塊814則根據(jù)此光度值，通過控制單元805調(diào)整點(diǎn)光源 811、812、813的位置及照度，而使得感測回饋裝置820所接收的光線的光度符合使用者的 需求。相關(guān)的調(diào)整方法也已于先前實(shí)施例中詳述，在此不再贅述。另一方面，圖9是依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)方塊 圖。請參照圖9，本實(shí)施例的定位系統(tǒng)900包括照明系統(tǒng)910與感測回饋裝置920，且包括 在感測回饋裝置920中配置一個(gè)定位模塊923，用以計(jì)算目標(biāo)物的定位位置，以下則介紹這 些元件的詳細(xì)功能照明系統(tǒng)910中配置了至少三個(gè)點(diǎn)光源911、912、913、控制單元914及數(shù)據(jù)傳輸單 元915。其中，照明系統(tǒng)910在執(zhí)行目標(biāo)物的定位時(shí)，即會由控制單元914依序調(diào)整點(diǎn)光源911、912、913的照度以發(fā)出光線。感測回饋裝置920中包括光度感測器921、輸入單元922、定位模塊923及數(shù)據(jù)傳 輸單元924。其中，當(dāng)照明系統(tǒng)910依序調(diào)整點(diǎn)光源911、912、913的照度時(shí)，感測回饋裝置 920即會利用光度感測器921偵測在這些點(diǎn)光源調(diào)整前后的光度值，并交由定位模塊923進(jìn) 行分析運(yùn)算，以計(jì)算感測回饋裝置920的定位位置。而計(jì)算出來的定位位置則接著通過數(shù) 據(jù)傳輸單元924傳送至照明系統(tǒng)910的數(shù)據(jù)傳輸單元915。其中，定位模塊923計(jì)算定位位 置的方法已于先前實(shí)施例中詳述，在此不再贅述。照明系統(tǒng)910在接收到感測回饋裝置920的定位位置之后，其控制單元914即會 根據(jù)定位位置，調(diào)整點(diǎn)光源911、912、913的位置及照度，而能夠以最經(jīng)濟(jì)省電的方式提供 更充足的光線強(qiáng)度。值得一提的是，感測回饋裝置920還包括利用輸入單元922接收使用者輸入的光 度值，并通過數(shù)據(jù)傳輸單元923將此光度值傳輸至照明系統(tǒng)910的數(shù)據(jù)傳輸單元916。而照 明系統(tǒng)910在接收到此光度值后，其控制單元914即會根據(jù)此光度值，通過控制單元914調(diào) 整點(diǎn)光源911、912、913的位置及照度，而使得感測回饋裝置920所接收的光線的光度符合 使用者的需求。相關(guān)的調(diào)整方法也已于先前實(shí)施例中詳細(xì)，在此不再贅述。此外，在又一實(shí)施例中，上述根據(jù)光度值調(diào)整點(diǎn)光源911、912、913的位置及照度 的部分也可統(tǒng)一在感測回饋裝置920中進(jìn)行，而照明系統(tǒng)910只需根據(jù)感測回饋裝置920 下達(dá)的指令，對應(yīng)調(diào)整點(diǎn)光源911、912、913的位置及照度即可。綜上所述，本發(fā)明的基于光線強(qiáng)度的定位方法及系統(tǒng)是使用光線強(qiáng)度做為媒介， 利用感測回饋裝置感測光線強(qiáng)弱，并以無線傳輸方式將此資訊回報(bào)至照明系統(tǒng)，而由照明 系統(tǒng)通過一光度定位演算法來計(jì)算感測回饋裝置的位置。據(jù)此，本發(fā)明無需利用額外媒介， 僅需偵測光線強(qiáng)弱，即可達(dá)到定位的目的。此外，本發(fā)明更結(jié)合上述的光線定位技術(shù)，設(shè)計(jì) 了一套無線感測設(shè)備與照明設(shè)備，來提供一種能夠自動調(diào)控?zé)粼磸?qiáng)弱以及照射角度與方向 的照明系統(tǒng)，以期能避免使用者的眼睛因?yàn)榱炼冗^亮或不足而產(chǎn)生疲勞的現(xiàn)象。雖然結(jié)合以上實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù) 領(lǐng)域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種基于光線強(qiáng)度的定位方法，包括下列步驟依序調(diào)整一照明系統(tǒng)的至少三個(gè)點(diǎn)光源的照度，并搜集該照明系統(tǒng)照射于一目標(biāo)物上的光線的一光度資訊；依據(jù)該光度資訊，計(jì)算各該些點(diǎn)光源與該目標(biāo)物間的一距離；以及依據(jù)各該些點(diǎn)光源所在的一位置以及與該目標(biāo)物間的該距離，計(jì)算該目標(biāo)物的一定位位置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于光線強(qiáng)度的定位方法，其中依序調(diào)整該照明系統(tǒng)的該至 少三個(gè)點(diǎn)光源的照度，并搜集該照明系統(tǒng)照射于該目標(biāo)物上的光線的該光度資訊的步驟包 括調(diào)整該些點(diǎn)光源其中之一的照度為一第一照度； 偵測該目標(biāo)物所接收的光線的一第一光度； 調(diào)整該點(diǎn)光源的照度為一第二照度； 偵測該目標(biāo)物所接收的光線的一第二光度；以及重復(fù)上述步驟，依序調(diào)整其他點(diǎn)光源的照度，以獲得該目標(biāo)物所接收的光線的光度來 作為該光度資訊。
3.如權(quán)利要求2所述的基于光線強(qiáng)度的定位方法，其中依據(jù)該光度資訊，計(jì)算各該些 點(diǎn)光源與該目標(biāo)物間的一距離的步驟包括計(jì)算該第一光度與該第二光度之間的一光度差；依據(jù)一光度與距離平方呈反比關(guān)系，計(jì)算各該些光度差所對應(yīng)的該距離，以作為各該 些點(diǎn)光源與該目標(biāo)物間的該距離。
4.如權(quán)利要求1所述的基于光線強(qiáng)度的定位方法，其中依據(jù)各該些點(diǎn)光源所在的該位 置以及與該目標(biāo)物間的該距離，計(jì)算該目標(biāo)物的該定位位置的步驟包括以各該些點(diǎn)光源所在的該位置為中心、與該目標(biāo)物間的該距離為半徑，求得一圓球方 程式；計(jì)算所述三個(gè)點(diǎn)光源的圓球方程式的兩個(gè)交點(diǎn)；以及 選擇位于該照明系統(tǒng)正面的該交點(diǎn)做為該目標(biāo)物的該定位位置。
5.如權(quán)利要求1所述的基于光線強(qiáng)度的定位方法，其中在計(jì)算該目標(biāo)物的該定位位置 的步驟之后，還包括調(diào)整該照明系統(tǒng)的各該些點(diǎn)光源的一照射角度，使得該些點(diǎn)光源正對該目標(biāo)物。
6.如權(quán)利要求5所述的基于光線強(qiáng)度的定位方法，其中調(diào)整該照明系統(tǒng)的各該些點(diǎn)光 源的該照射角度，使得該些點(diǎn)光源正對該目標(biāo)物的步驟包括根據(jù)各該些點(diǎn)光源的該位置與該目標(biāo)物的一定位位置，分別計(jì)算各該些點(diǎn)光源相對于 該目標(biāo)物的一相對角度；分別計(jì)算對應(yīng)于各該些點(diǎn)光源的該相對角度與該照射角度間的一夾角；以及 將各該些點(diǎn)光源移動對應(yīng)的該夾角，使得該些點(diǎn)光源的正面朝向該目標(biāo)物。
7.如權(quán)利要求1所述的基于光線強(qiáng)度的定位方法，其中在計(jì)算該目標(biāo)物的該定位位置 的步驟之后，還包括移動該照明系統(tǒng)的位置，使得該些點(diǎn)光源與該目標(biāo)物間的一平均距離為最短。
8.如權(quán)利要求1所述的基于光線強(qiáng)度的定位方法，其中在計(jì)算該目標(biāo)物的該定位位置的步驟之后，還包括接收一使用者輸入的一光度值；調(diào)整該照明系統(tǒng)中各該些點(diǎn)光源的照度，使得該目標(biāo)物所接收的光線的光度符合該使 用者所輸入的該光度值。
9.如權(quán)利要求8所述的基于光線強(qiáng)度的定位方法，其中在調(diào)整該照明系統(tǒng)中各該些點(diǎn) 光源的照度的步驟之前，還包括調(diào)整該照明系統(tǒng)的該些點(diǎn)光源的一照射角度，使得該些點(diǎn)光源正對該目標(biāo)物。
10.如權(quán)利要求8所述的基于光線強(qiáng)度的定位方法，其中在調(diào)整該照明系統(tǒng)中各該些 點(diǎn)光源的照度的步驟之前，還包括移動該照明系統(tǒng)的位置，使得該些點(diǎn)光源與該目標(biāo)物間的一平均距離為最短。
11.如權(quán)利要求8所述的基于光線強(qiáng)度的定位方法，其中調(diào)整該照明系統(tǒng)中各該些點(diǎn) 光源的照度的步驟包括根據(jù)各該些點(diǎn)光源與該目標(biāo)物間的該距離，調(diào)整該照明系統(tǒng)的該些點(diǎn)光源的照度，使 得最接近該目標(biāo)物的該點(diǎn)光源的照度大于其他點(diǎn)光源的照度。
12.一種基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，包括一照明系統(tǒng)，包括至少三個(gè)點(diǎn)光源，依序調(diào)整該至少三個(gè)點(diǎn)光源的照度以發(fā)出一光線.一入 ，一感測回饋裝置，搜集該照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線的一光度資訊；以及 一定位模塊，依據(jù)該感測回饋裝置所搜集的該光度資訊，計(jì)算各該些點(diǎn)光源與該感測 回饋裝置間的一距離，并依據(jù)各該些點(diǎn)光源所在的一位置以及與該感測回饋裝置間的該距 離，計(jì)算該感測回饋裝置的一定位位置。
13.如權(quán)利要求12所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)包括調(diào)整該些點(diǎn) 光源其中之一的照度為一第一照度，而由該感測回饋裝置偵測該照明系統(tǒng)所發(fā)出的該光線 的一第一光度，之后該照明系統(tǒng)再調(diào)整該點(diǎn)光源的照度為一第二照度，而由該感測回饋裝 置偵測該照明系統(tǒng)所發(fā)出的該光線的一第二光度。
14.如權(quán)利要求13所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)包括重復(fù)調(diào)整其 他點(diǎn)光源的照度，而由該感測回饋裝置偵測該照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線的光度，以作為該光 度資訊。
15.如權(quán)利要求13所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該定位模塊包括計(jì)算該第一 光度與該第二光度之間的一光度差，并依據(jù)一光度與距離平方呈反比關(guān)系，計(jì)算各該些光 度差所對應(yīng)的該距離，以作為各該些點(diǎn)光源與該感測回饋裝置間的該距離。
16.如權(quán)利要求12所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該定位模塊包括以各該些點(diǎn) 光源所在的該位置為中心、與該感測回饋裝置間的該距離為半徑，求得一圓球方程式，并計(jì) 算所述三個(gè)點(diǎn)光源的圓球方程式的兩個(gè)交點(diǎn)，而選擇位于該照明系統(tǒng)正面的該交點(diǎn)做為該 感測回饋裝置的該定位位置。
17.如權(quán)利要求12所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該定位模塊包括配置于該感 測回饋裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該感測回饋裝置包括 一光度感測器，偵測該照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線的一光度資訊，以提供給該定位模塊；以及一數(shù)據(jù)傳輸模塊，傳送該定位模塊所計(jì)算的該定位位置至該照明系統(tǒng)。
19.如權(quán)利要求18所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)還包括一第一控制單元，根據(jù)該感測回饋裝置的該定位位置，調(diào)整各該些點(diǎn)光源的一照射角 度，使得該些點(diǎn)光源正對該感測回饋裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該第一控制單元包括根據(jù)各 該些點(diǎn)光源的該位置與該感測回饋裝置的一定位位置，分別計(jì)算各該些點(diǎn)光源相對于該感 測回饋裝置的一相對角度，并計(jì)算對應(yīng)于各該些點(diǎn)光源的該相對角度與該照射角度間的一 夾角，而將各該些點(diǎn)光源移動對應(yīng)的該夾角，使得該些點(diǎn)光源的正面朝向該感測回饋裝置。
21.如權(quán)利要求18所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)還包括一第二控制單元，移動各該些點(diǎn)光源的該位置，使得該些點(diǎn)光源與該感測回饋裝置間 的一平均距離為最短。
22.如權(quán)利要求18所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該感測回饋裝置還包括一輸入單元，接收一使用者輸入的一光度值。
23.如權(quán)利要求22所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該數(shù)據(jù)傳輸模塊還包括傳送 該輸入單元所接收的該光度值至該照明系統(tǒng)。
24.如權(quán)利要求23所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)還包括一第三控制單元，調(diào)整各該些點(diǎn)光源的照度，使得該感測回饋裝置所接收的光線的光 度符合該使用者所輸入的該光度值。
25.如權(quán)利要求24所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該第三控制單元包括根據(jù)各 該些點(diǎn)光源與該感測回饋裝置間的該距離，調(diào)整該些點(diǎn)光源的照度，使得最接近該感測回 饋裝置的該點(diǎn)光源的照度大于其他點(diǎn)光源的照度。
26.如權(quán)利要求12所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該定位模塊包括配置于該照 明系統(tǒng)。
27.如權(quán)利要求26所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該感測回饋裝置包括一光度感測器，偵測該照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線的一光度資訊，以提供給該定位模塊；以及一數(shù)據(jù)傳輸模塊，傳送所搜集的該光度資訊至該照明系統(tǒng)，以供該定位模塊計(jì)算該感 測回饋裝置的該定位位置。
28.如權(quán)利要求27所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)還包括一第四控制單元，根據(jù)該感測回饋裝置的該定位位置，調(diào)整各該些點(diǎn)光源的一照射角 度，使得該些點(diǎn)光源正對該感測回饋裝置。
29.如權(quán)利要求28所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該第四控制單元包括根據(jù)各 該些點(diǎn)光源的該位置與該感測回饋裝置的一定位位置，分別計(jì)算各該些點(diǎn)光源相對于該感 測回饋裝置的一相對角度，并計(jì)算對應(yīng)于各該些點(diǎn)光源的該相對角度與該照射角度間的一 夾角，而將各該些點(diǎn)光源移動對應(yīng)的該夾角，使得該些點(diǎn)光源的正面朝向該感測回饋裝置。
30.如權(quán)利要求27所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)還包括一第五控制單元，移動各該些點(diǎn)光源的該位置，使得該些點(diǎn)光源與該感測回饋裝置間 的一平均距離為最短。
31.如權(quán)利要求27所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該感測回饋裝置還包括 一輸入單元，接收一使用者輸入的一光度值。
32.如權(quán)利要求31所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該數(shù)據(jù)傳輸模塊還包括傳送 該輸入單元所接收的該光度值至該照明系統(tǒng)。
33.如權(quán)利要求32所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)還包括一第六控制單元，調(diào)整各該些點(diǎn)光源的照度，使得該感測回饋裝置所接收的光線的光 度符合該使用者所輸入的該光度值。
34.如權(quán)利要求32所述的基于光線強(qiáng)度的定位系統(tǒng)，其中該第六控制單元包括根據(jù)各 該些點(diǎn)光源與該感測回饋裝置間的該距離，調(diào)整該些點(diǎn)光源的照度，使得最接近該感測回 饋裝置的該點(diǎn)光源的照度大于其他點(diǎn)光源的照度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于光線強(qiáng)度的定位方法及系統(tǒng)，此定位系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)、感測回饋裝置與定位模塊。其中，照明系統(tǒng)中包括至少三個(gè)點(diǎn)光源，其會依序調(diào)整點(diǎn)光源的照度以照射目標(biāo)物。感測回饋裝置配置于目標(biāo)物上，而用以搜集照明系統(tǒng)照射于目標(biāo)物上的光線的光度資訊。定位模塊則可依據(jù)光度資訊，計(jì)算各個(gè)點(diǎn)光源與目標(biāo)物間的距離，并依據(jù)各個(gè)點(diǎn)光源所在的位置以及與目標(biāo)物間的距離，計(jì)算目標(biāo)物的定位位置。據(jù)此，使用者只需將感測回饋裝置放置于目標(biāo)物上，本發(fā)明的定位系統(tǒng)即可推算出目標(biāo)物的位置，并據(jù)以調(diào)整照明系統(tǒng)的位置及照度。
文檔編號H05B37/02GK101825697SQ20091000798
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者葉倫武, 呂哲彥, 曾煜棋, 李岳峰, 林育萱 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院