現地無線感測定位技術與模式

系統對應現地監測方面必須選擇感測定位技術與定義感測模式，現地感測定位 資訊可提供受測物件於工程現地中實際之定位座標與相對位置，將結果呈現於三維 視覺化模擬時更能真實反應現場之空間資訊。本研究選擇整合 RFID 與 GPS 技術做 為現地感測定位資料的來源，並以統一的感測座標格式定義三維視覺化的虛擬工地 場景，以下各小節進一步說明監測時所需的感測定位資訊、監測設備技術之定位機 制與系統所需之感測定位運作模式。

3.1.1.1 RFID

本系統在 RFID 定位為基於「區域式」的感測模式，讀取器可於其讀取範圍內以 區域定位的方式讀取感測標籤，其所建置之 RFID 天線裝置框架是由 RFID 讀取器和 四個圓形極化天線所組成，每一面向最遠讀取距離約為 4 至 5 公尺，以讀取器為中 心讀取範圍，本研究將其理想化近似為圓形，故本研究所採之「區域式」RFID 定位 不預計太精確的定位結果而只求得知標籤所在的區域範圍，故本系統採被動式的感 測方式且將 Reader 讀取區近似模擬成方型區域，並依天線框架所在位置為基準中心 將感測到之標籤物件定位在區塊範圍內，此一定位模擬如圖 25 所示。

圖 25. RFID Reader 天線框架讀取範圍模擬

實際監控定位時動態的人員標籤移動位置應可適用於依隨機方式產生其定位座 標來模擬人員的移動，但若是材料標籤處於堆放狀態時，因材料不會隨意的移動，

故隨機產生定位座標的方式將較不符實際情況，因此本研究另加入堆放的定位模 式，可針對放置中的材料基於讀取器座標位置為基準以規則排列放置的方式顯示，

其是根據天線框架的讀取範圍並將感測到的標籤排列定位；與隨機定位的模式不 同，此模式是以固定間隔距離自動排列，藉以區隔呈現出材料標籤的使用狀態和堆 放的情景，工作狀態與堆放狀態對於人員標籤和材料標籤之定位模式比較如圖 26 所 示。

圖 26. RFID 工作狀態與材料堆放定位模式比較圖

3.1.1.2 GPS

GPS 即時動態測量是使用雙機作業方式，首先將一接收器放置於基準測量站，

基準測量站的座標為已知且固定，另外放置一接收器於移動站，透過無線電設備的 傳輸將基站的載波相位觀測量傳輸給移動站，而得到移動站的座標，本研究所模擬 之 GPS 定位模式將是基準站位置固定，來感測移動站每一時刻所位於的座標。

GPS 即時動態測量是使用雙機作業方式，首先將一接收器放置於基準測量站，

基準測量站的座標為已知且固定，另外放置一接收器於移動站，透過無線電設備的 傳輸將基站的載波相位觀測量傳輸給移動站，而得到移動站的座標。本研究所模擬 之 GPS 定位模式是基準站位置固定，來感測移動站每一時刻所位於的座標，其定位 方式為將感測器量測到的資料經轉換成為 TM2 座標系統之 X、Y、Z 座標，系統是 直接取用 GPS 感測數據資料中的座標數據，並對應三維場景中的座標系統轉換後，

即可直接在三維場景中定位出移動站於現地觀測的相對位置。在此模擬模式下，GPS 定位座標數據處理之示意如圖 27 所示。

圖 27. GPS 定位座標數據處理示意圖

3.1.1.3

本研究所提系統之運作需求是必須將 RFID 與 GPS 等設備所量測的數據資料整 合並做進一步的三維視覺化處理，以利用感測資料中的相對關係或定位座標將現地 受測的元件依定位處理的結果呈現於系統產生的虛擬場景中。本研究所規劃的感測 檔案整合處理模式如圖 28 所示，首先不同感測模式之感測資料會經由網路回收並基 於先前定義的資料格式彙整成各自的感測定位資料文字檔，再由系統將不同的現地 感測定位數據資料檔案讀入，系統需根據 RFID 與 GPS 資料格式的不同分別辨認並 暫存資料，再將這些資料針對其對應到資料庫中所設定的屬性供系統做後續的處 理，系統亦可視需求讓使用者基於指令將即時感測定位資訊儲存於資料庫中以便日 後查詢使用，最後是將感測數據和資料庫中的座標資訊轉換處理成虛擬場景的座標 系統後顯示對應的感應元件於其定位位置，由於所有的即時定位資訊都是由現地感 測設備所感測的資料而來，系統即可藉由不斷地讀取新的現地感測資料檔來更新虛 擬場景中感應元件的定位位置。

圖 28. 感測定位資料整合處理模式