無線定位系統

Roy Want等人於1992年在Olivetti Research Laboratory(ORL)發表以紅 外線為傳輸媒介的定位系統－Active Badge[2]，如圖2.1。為了此定位系統，

研究人員設計能夠發射與接收紅外線訊號的主動式徽章(Active Badge)。此 系統運作方式是藉由佈置大量的紅外線感測訊號站(Sensor station)，藉以讀 取使用者身上攜帶的Active Badge發出的紅外線訊號來定位。而採用紅外 線傳輸訊號的原因，是因為紅外線在當時便是低成本而且可以將Active Badge的體積縮到最小(Active Badge的體積為55*55*7 mm)。而且Active Badge的訊號傳輸距離為6公尺，若紅外線感測訊號站的佈置較密集，原本 紅外線具有方向性的特性將不明顯，可以做到不受方向限制的定位。但是 缺點是每一個訊號站都必須與電腦連線，而且一台電腦最多只能連接128 個訊號站，如圖2.2。若要有較精確的定位，必須密集的佈置訊號站時，成 本便會增加，而且這樣的設計限制了系統的網路擴充性。但是此系統的架 構仍具有是相當前瞻的概念。

圖2.1 Active Badge

圖2.2 Active Badge 網路系統 2. Ultrasound

Andy Ward等人於Olivetti & Oracle Research Lab(此實驗室是設計 Active Badge的實驗室於1997年改組而成)設計了一套利用超音波技術的 Active Office定位系統[3]。由於Active Office定位系統最初是使用Active Badge來實現，所以此系統在網路的架構上與Active Badge並沒有相差太 多。主要的不同的是此系統製作了一個類似Active Badge的訊號傳輸器，

但是增加了發射超音波訊號的功能，外觀為由5個超音波傳輸器組成的半 球形超音波陣列，如圖2.3。此傳輸器發射輔助定位的超音波訊號，然後利 用內建的處理器將超音波訊號到達的時間換算成距離資訊，並使用了418 MHz頻段的射頻傳輸資料。不過此系統設計的訊號傳輸器體積比Active Badge大的多(體積為100*60*20 mm)，所以攜帶不若Active Badge方便。不 過值得一提的是此系統增加了16 bit的網路定址能力，因此一台電腦主機可 以連接65535個感測點，所以算是解除Active Badge定位系統網路不易擴充 的缺點。此系統到了1999年時，由Andy Harter等人於AT&T Laboratories Cambridge(就是Olivetti & Oracle Research Lab於1999年由AT&T接收後再

度改組而成)將此訊號傳輸器與超音波傳輸器重新整合並命名為Bats[4]，此 時體積已大幅縮小(50*30*20 mm)，如圖2.4。此系統已趨於成熟並達到實 用階段。

圖2.3 半球形超音波陣列

圖2.4 Bats 傳輸器

3. 射頻

以上所介紹的室內定位系統的網路架構已相當完整，因此對照現今的 定位系統來看，其實並沒有太大差別。主要的不同是在於提供定位訊號的 方式。Active Badge與Bats都是使用自行設計的網路技術與系統，所以發展 上並沒有太大的通用性。因此一直等到無線區域網路(Wireless local area network, WLAN)標準制定後，一股使用無線網路發展室內定位系統的研究 潮流隨之而來。

提到無線網路，最廣為人知的就是無線區域網路。IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers，電子電機工程師協會)中的 IEEE 802 委 員會於1997 年為了無線區域網路制定 IEEE 802.11 標準，接著在西元 1999 年市場上馬上出現802.11a、802.11b 等商品，對於一個新技術來說，此產 品算是相當受到市場所接受。Paramvir Bahl 等人於西元 2000 年運用無線 區域網路建立了一個室內定位系統－RADAR[5]。從此許多學者便開始使 用無線區域網路來實現室內定位。同時也帶動了其他無線網路傳輸標準例 如藍牙(Bluetooth)在的定位方面的發展。RADAR 採用了 IEEE 802.11 標準 中所定義的訊號強度指標(Received signal strength indication，RSSI)這個參 數，這個參數就是無線區域網路設備所接收到訊號強度(Received signal strength，RSS)大小的數值。