技术领域
[0001] 本
发明是有关于一种定位系统，且特别是有关于一种应用与具有定位功能的智能联网系统的地表定位系统。
背景技术
[0002] 众所皆知，全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)，在无遮蔽的户外，使用一般的移动通讯装置，其定位
精度基本上为10-20公尺，若要更准确的定位，则需要更昂贵的配备。对于需要定位精度超过两公尺以内的要求，仅靠一般的移动通讯装置与GPS，目前仍然无法达成，所以有改善的必要。
[0003] 再者，对于有遮蔽的户外或室内，全球定位系统(GPS)，基本上就无用武之地，
建筑物众多的城市内，人们活动几乎都在建筑物内，加上目前全球人口有超过一半都居住在城市内，因此能够对遮蔽的户外或室内的人员、宠物等、或对遮蔽的户外出租车、公交车、私人轿车、器具、河道上的航具等精准定位，乃是非常重要的；另外精准定位还可以提供各种以
位置相关的服务(location-based service)与协助、进行数据探勘等功能。
发明内容
[0004] 本发明的目的在提供一种地表定位系统，以室内/室外灯源为
基础，该灯源系内建蓝牙4.0以上通讯功能的LED电灯，室内/室外用户(包含人员或载具)携带至少具有蓝牙4.0以上通讯与WIFI通讯功能的移动通讯装置，例如穿戴式通讯装置，或手机等；让每个携带移动通讯装置的用户可精准定位，无论室内与室外，其精度至少在1-2公尺，可以知道用户与其所处环境的位置，可以记录，可以分析，可以处理，作为私人安全的监控，或是政府单位为人民提供地理位置(location-based)公共服务，或是商业单位为消费者提供地理位置商业服务，或是医疗单位为病患提供地理位置医疗服务。
[0005] 本发明的目的在提供一种地表定位系统，以室内/室外灯源为基础，该灯源系内建蓝牙4.0以上通讯功能的LED电灯，室内/室外人员或车辆携带至少具有蓝牙4.0以上通讯与WIFI通讯功能的移动通讯装置，例如穿戴式通讯装置，
耳机型装置、手环型装置、眼镜型装置，或手机、平板计算机等；让室内/室外的灯源的开启与否或
亮度可因其周围的移动通讯装置的定位而调整，达到节能减
碳的功能。
[0006] 本发明的目的在提供一种地表定位系统，以室内室外灯源为基础，该灯源系内建蓝牙4.0以上通讯功能的LED电灯，人员佩带至少具有蓝牙4.0以上通讯与WIFI通讯功能的移动通讯装置，例如穿戴式通讯装置，耳机型装置、手环型装置、眼镜型装置，或手机、平板计算机等；移动通讯装置通过蓝牙通讯读取收集用户身上配戴的
传感器数据，甚至LED电灯上加装的环境
传感器数据，配合上述的定位数据，构成一具有地表定位为基础的用户穿戴传感器以及
环境传感器数据的智能联网系统。
附图说明
[0007] 图1系为本发明的一种LED街灯内嵌蓝牙低功耗模
块TICC2540/2541的
电路示意图；
[0008] 图2是依据本发明一
实施例的一种
LED灯的示意图；
[0010] 图4系为本发明的EPS地图切换关系示意图；
[0011] 图5A系为本发明的Google地图，图5B系为Google地图加上LED街灯地标与使用人员标签；
[0012] 图6A与图6B系本发明的一种智能联网
传感器系统实施例示意图；
[0013] 图7是依据本发明一实施例的一种移动通讯装置的示意图；
[0014] 图8系本发明的另一种智能联网传感器系统实施例示意图；
[0015] 图9是依据本发明一实施例的用户与在场适用电器用品的示意图；
[0016] 图10系本发明的EPS导航利用移动通讯装置与其附近的蓝牙LED灯源的互动示意图；
[0017] 附图标记说明：
[0018] 1-9：内含蓝牙4.0以上通讯功能LED电灯；
[0019] 11-19：内含蓝牙4.0以上通讯功能与环境传感器的LED电灯；
[0020] 10：移动通讯装置；
[0021] 21,22,23,24：穿戴式传感器与移动通讯装置；
[0022] 25：网关(gateway)； 26：
云端；
[0023] 27：网关(gateway)； 28：云端；
[0024] 31：GPS+灯源地标； 32：Google Map+灯源地标；
[0025] 33：室内灯源定位系统； 34：室内地图；
[0026] 35：公共区域； 36：私人区域；
[0027] 40：街灯地标； 41：用户所在位置；
[0028] S1-S6：从
节点(内含蓝牙4.0通讯功能的LED电灯)；
[0029] M1：主节点(内含蓝牙4.0通讯功能的LED电灯)；
[0030] M4：主节点(内含蓝牙4.0通讯功能的LED电灯)；
[0031] 80：携带移动通讯装置的用户；
[0032] 81：起始的地点； 82：起始位置；
[0033] 83：目标位置； 84：一连串箭头；
[0034] 85：室内LED灯(蓝牙从节点)；
[0035] 86：导引方向或两点间最短距离；
[0036] 88：携带移动通讯装置的用户；
[0037] 101：交流-直流转换器； 102：低压差稳压器；
[0038] 103：蓝牙4.0以上的模块；
[0039] 104：复合晶体管对（Darlington pair）；
[0040] 105：LED模块； 120：开启应用程序EPS；
[0041] 121：读取GPS与街灯的经纬度坐标与高度数据；
[0042] 122：取得Google地图或室内地图；
[0043] 123：移动通讯装置在Google map或室内地图上标注，进行追踪；
[0044] 124：结束应用程序EPS；
[0045] 710：蓝牙通讯模块； 720：
微处理器；
[0046] 730：环境传感器； 740：WIFI通讯模块；
[0047] 750：显示器； 760：电源；
具体实施方式
[0050] 室外灯源泛指街灯、地灯、壁灯等室外灯，可配或不配
太阳能电池。可以照明户外区域，例如
马路、公园、
停车场、建筑物、步道、公园道路、公路和其它公共区域。每一上述灯源可包含或不包含
太阳能电池。室外灯源在马路、公园道路等提供车辆与行人所需的夜间照明，在许多城市常占有很大的电费支出，虽然政府有义务于夜间提供安全的活动环境，然则因为节能减碳的要求，室外灯源仍然需要通过智能型的控制，达到省电与安全照明的两种目的。过去有人尝试以GPS定位来控制发光
二极管(light-emitting diode,简称LED)街灯，或是在灯柱上安放ZIGBEE的无线传感器(WSN)模块，企图配合GPS定位携带行动装置的人员，作为控制街灯是否明亮的依据，此举的缺点乃是行动装置的GPS的定位精度仅达10-20公尺，而ZIGBEE很容易受到树叶树木的遮蔽影响，因此控制街灯是否明亮的效果不佳，常常该点亮而未点亮，不该点亮，反而点亮。因此点亮街灯与否，需要有更可靠的方法。
[0051] 街灯与街灯的距离一般为30公尺，若是路宽为12米，只需要一排灯，若是路宽大于24米，需要两排
路灯，一般街灯的高度约为4米、6米、8米、10米。高度越低，照明范围越小，所需的瓦特数小，需要较密集的街灯。反之，高度越高，照明范围越大，所需的瓦特数大，不需要较密集的街灯。一般以现行技术而言，96瓦的街灯，高度八米，街灯与街灯的距离为32公尺，若是从日落到日出的平均时间为11小时，则每天需要1.056KW-H，相当于一度电，一年约365度电。
[0052] 街灯点亮的时间随着季节与地点不同，基本上由于电灯内嵌含微
控制器的蓝牙通讯模块，一种可能的实施例是用TI CC2540/2541或是CSR-1000，CSR-1001等市面上贩卖的芯片，或是ANT、ANT+，可以在其
微控制器内程序化当地的日出日落时间，又蓝牙通讯模块，可以由移动通讯装置直接无线对其写入更新的控制参数，因此街灯点亮的时间可以智能型的调控，兼顾安全照明与节能减碳。
[0053] 街灯基本上乃是为了行经该街灯照明范围的人员或车辆提供夜间照明，因此除了上述按照季节日出日落限定点亮的时间外，还可以通过行动装置的蓝牙与WIFI模块，特别是蓝牙与街灯内的蓝牙之间的接收
信号强度
指针(RSSI)或距离来调整其照明强度，其通讯强度以50公尺为较佳实施例，因为在这样的状况，可确保夜间行人的周遭50公尺的
视野内都是照明完整的，甚至也可以当附近无人在50公尺内，采用低照度，维持不让坏人藏匿的可能，又能兼顾节能减碳，而当有人在50公尺内，再采用高照度。
[0054] 夜间时段行人与车量稀少时，降低照度，不但可以省电，同时也可降低街灯的LED模块与其它电路模块的折旧率，相对提高使用寿命。
[0055] 如图1所示，为本发明的街灯，在交流直流
变压器101的48V DC的输出线加入一电路方块，该电路方块主要系包含低压差稳压器(LDO regulator)102，蓝牙4.0的模块103，复合晶体管对（Darlington pair）104，LED模块105。低压差稳压器102将变压器101输出的48V直流
电压转换为3V直流电压。上述3V直流电压做为蓝牙模块103的电源。复合晶体管对104放大蓝牙模块103提供的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)信号。蓝牙4.0的模块103的实施例可以是TI的CC2540/2541，或是CSR-1000，CSR-1001等，或是ANT、ANT+，蓝牙模块103内建微控制器8051，因此可以写入程序，进行各种调光的控制，例如通过脉冲宽度调制(PWM)控制提供给复合晶体管对（Darlington pair）104再给LED模块105的导通时间以提供照明的亮度。另外，有关电灯转换成内建蓝牙4.0以上通讯功能的LED电灯，可参考
发明人申请的台湾发明
专利，案号100127360“灯源为基础的
物联网”。该发明提出在既有的标准LED
灯泡或LED
灯管内建蓝牙4.0以上通讯功能的电路模块，让用户可以直接更换旧有的电灯或灯管，成为具通讯功能的LED电灯。
[0056] 如图1所示的LED灯其内嵌的无线通讯模块，如上述的TI的CC2540/2541，为同时具有蓝牙低功耗通讯功能以及微控制器的系统芯片，该芯片工作于从节点模式时，其广播的数据最长可达128字节(byte)，该数据可能的组合实施例可以包含26字节的经度坐标、26字节的纬度坐标、9字节的高度坐标、30字节的环境传感器数据、6字节的时间数据等。此处要特别注意经纬度与高度坐标乃标示此LED灯的所在位置或地点，乃是具唯一性的世界坐标，遵守可交换图像文件格式(exchangeable image file format，简称EXIF)标准，如表.1所示，因此上述坐标可以容易进行转换，也可以将其内嵌于图片、影片、录音文件。有了LED灯的所在位置或地点，移动通讯装置的蓝牙模块即可利用扫描的方式快速取得其周围的LED灯的三维坐标，进而推算出移动通讯装置自己的三维坐标。
[0057] 表.1
[0058]
[0059] 图2是依照本发明另一实施例的一种LED灯200的示意图。LED灯200可以是户外灯或室内灯。LED灯200包括
基板260、固定于基板260上的一个或多个LED晶粒(die)210、控制单元250、无线通讯模块240、电源230、以及
外壳220。控制单元250固定于基板260上并与LED晶粒210电性连接。控制单元250储存有LED灯200的唯一辨识码。无线通讯模块240固定于基板260上并与控制单元250电性连接。无线通讯模块240可无线传送出LED灯200所在的经纬度与高度坐标。电源230固定于基板260上，供应LED晶粒210、控制单元250、以及无线通讯模块240所需的电
力。
[0060] 换言之，本发明所称的定位功能，主要是利用更换原有电灯(灯泡或灯管)成为具通讯功能的LED电灯，该LED电灯内建蓝牙4.0以上通讯功能的无线通讯模块；另提供一移动通讯装置，至少具有蓝牙4.0以上通讯与WIFI通讯功能，用户通过该移动通讯装置扫描其所在处附近的LED电灯上的经纬度与高度坐标或无线通讯辨识码(ID)以及其接收信号强度指针(Received Signal-Strength Indicator,RSSI)值。上述无线通讯辨识码是LED灯的内建无线通讯模块的独一无二的辨识码。上述无线通讯辨识码可基于无线通讯模块所支持的区域无线通讯协议或区域无线通讯功能来决定，例如蓝牙或WIFI。上述数据可直接于移动通讯装置内加以运算，并且通过WIFI将这些数据送到附近的网关(gateway)或是云端，送出给相关照护人员或监控人员。该定位信息或知识的取得是建立于三点定位的技术，其主要方法是三
角定位技术配合功率发射调控技术以有效增进定位精度，其执行顺序：
[0061] 步骤一、移动通讯装置的蓝牙主节点利用扫描功能来读取在蓝牙4.0可及范围的从节点，这时候蓝牙主节点的收发功率都是最大的位准，同时其扫瞄所需时间非常短，可少至1/20秒内；
[0062] 步骤二、利用至少一三灯源组合进行三角定位确定在扫描范围内的蓝牙主节点的可能位置，可以由多个三灯源组合来增进其定位精度。
[0063] 设置于
天花板的
灯具或街灯由于具有制高权，结合移动通讯装置可以有效执行从节点与主节点之间的视线(Line of Sight，简称LOS)通道，不会有严重的多重路径传输，因此其精确度可以大为提升。可以根据移动人物的多寡进行适当的校正，也可使用模糊推论，或类神经推论等方法，来建立模型。除了RSSI值以外，实体层(physical layer)的功率特征，即信道响应(channel response)，也可用来分辨多重路径特征(multipath characteristics)，所以可用来达成普遍且精准的室内定位。因此信道状态信息（Channel State Information，简称CSI），也就是WIFI、Zigbee或蓝牙的反射通道响应是可与三边测量(trilateration)技术整合以达到次米等级(sub-meter level)的精确度的另一种方案。另外，在传统技术中，指纹比对(fingerprinting)是除了三边测量以外的一种可将实际量测结果转换为所在位置的主流技术。本发明可收集在感兴趣的区域中的每一可能位置的蓝牙节点提供的信号特征（也就是上述的指纹）以建立指纹
数据库（此步骤称为地点考察或地点校对），然后可以比对在未知位置量测所得的指纹和数据库中的指纹，以最适配的指纹所对应的位置来定位。此为熟悉此技艺者习知的技术，在此不再赘述。
[0064] 有了上述的定位功能，各种LED灯调光调色的控制即可通过CC2540/2541等市面上的通讯模块来自动根据移动通讯装置的位置与LED灯位置之间的距离进行调光，达到节能减碳的功能。例如对于街灯的调光，直接由移动通讯装置对LED灯内嵌的CC2540/2541等通讯模块写入RSSI，或是对其写入距离，由于行人的移动速度一般为5000m/3600sec=1.5m/sec，加上街灯之间通常为30公尺，因此LED街灯可根据一设定时间例如一秒内接受到手机给的距离或RSSI，决定调光的亮度，仍属快速有效。须注意较佳的最低亮度，仍为50%亮度或更低亮度，调整亮度的方式可渐亮或渐暗。
[0065] 除自动调光调色之外，本发明所称的街灯以及室内灯还可作为地表定位系统的地标，对于这两种角色，如何兼顾，其解决方案如下：
[0066] 一、让灯源设定为从节点，可以被扫描，对于多个移动通讯装置同时出现，每个移动通讯装置都能通过扫描到该从节点灯源的该灯源的坐标，或是无线通讯辨识码，与RSSI值，因此上述数据能上传云端计算器，获得定位结果。进行调光的方法是由移动通讯装置对灯源写入RSSI值，灯源调光乃是根据一段时间内例如两秒，收集周围多个移动通讯装置写入的RSSI值，以最强的RSSI值为依据，立即对应进行调光，基本上RSSI值越大，光度越大。如果较长时间例如5秒以上，没有收到RSSI的写入，表示四下无人，应该进行调暗灯光，例如降到50%亮度。
[0067] 二、灯源的蓝牙低功耗模块，分时改变成主节点、与从节点，工作于主节点时，用于读取周围移动通讯装置的RSSI，取其最靠近者，作为其调光的依据；当处于从节点模式时，则受到周围移动通讯装置的扫描取得，包括灯源的坐标或是灯源的无线通讯辨识码，以及RSSI值，因此上述数据（上述坐标、无线通讯辨识码、以及RSSI值）能直接运算或上传云端计算器，获得定位结果。
[0068] 三、每一节点设计成由两个单模式模块所组成，例如CC2540或CC2541，其中一个设定为从节点，一个设定为主节点。或者，每一节点可包括一个支持蓝牙和蓝牙低功耗或ANT的双模式模块，例如CC2564。主节点用于读取周围移动通讯装置的RSSI，取其最靠近者的RSSI值，作为其调光的依据；从节点，则受到周围移动通讯装置的扫描取得，包括灯源的坐标或是灯源的无线通讯辨识码，以及RSSI值，因此能直接运算或上传云端计算器，获得定位结果。
[0069] 四、所有的街灯都只是无线通讯从节点，广播媒体接入控制地址(media access control address，简称MAC)、经纬度与高度坐标，车子与人员都携带手机，直接扫描取得街灯的从节点坐标与MAC地址，或两者之一，即可将上述坐标和MAC地址传送至云端运算，其实如果手机能直接扫描取得街灯从节点的坐标与RSSI，则手机就可由三点定位直接计算出手机所在的位置，无须经过云端的运算，更为迅速，也就是说手机要精准定位，其实可以直接通过自己的应用程序(APP)就能达到定位，又无需交付网络的通讯费，如果要给云端监控，则可同时通过WIFI或是通过2G/3G/4G/将定位数据传送给云端，如果不要，也可自行取得定位数据，这对于隐私权大有帮助。此外进一步，配合GOOGLE-MAP离线版本，可以实时将手机位置显示于GOOGLE-MAP上。
[0070] 对于室外的定位系统，因为已经有全球定位系统GPS，可以有GPS与本发明的地表定位系统EPS两套系统的互补，当附近没有任何地标灯源时，例如50公尺以内，这时的定位是以GPS为主，如果附近50公尺内有至少三个地标灯源时，则以EPS的三角定位来运算世界位置。进入室内，基本上是以EPS的室内灯源为定位的依据。
[0071] 室内与室外的系统转换必须考虑以下要素，要达到无缝隙的切换地图系统，其过程如图3所示，开启移动通讯装置的EPS应用程序(APP)(步骤120)：
[0072] 步骤一、利用移动通讯装置读取GPS与扫描街灯的经纬度与高度坐标121，若没有GPS信号，则以蓝牙灯源的经纬度与高度坐标为主，但可能同时扫描到其它非灯源的蓝牙信号，需要能加以排除。排除方法是让蓝牙灯源传送其所在的经纬度与高度坐标，而非灯源的蓝牙信号，则没有经纬度与高度坐标，因此就能加以排除。若有GPS信号，没有扫描街灯的经纬度与高度坐标，则以GPS为主。若两者皆有，仍以蓝牙灯源的经纬度与高度坐标为主。
[0073] 步骤二、利用搜寻引擎根据最近取得的坐标或最近的GPS信号取得附近的Google地图或室内地图(步骤122)，该地图具有已取得的该蓝牙灯源的辨识码或是该灯源的经纬度与高度坐标。
[0074] 步骤三、在该室内地图进行室内追踪，或在该Google地图进行室外追踪(步骤123)，若实时读取的蓝牙灯源的辨识码或是该灯源的经纬度与高度坐标无法于该地图找到，则回到步骤121与122。若不使用EPS应用程序(APP)，则进入结束步骤124以结束EPS应用程序。
[0075] 如图4所示，由于室外定位系统几乎都属于公共区域，地图系统因此主要是由GPS与开放性的街灯地标31所构成，而室内灯源定位系统33，需要以室内地图44数据库为基础，室内地图44属于公共区域35的包括学校、政府单位、医院、百货公司、游乐场所、各类公开的商业场所等；室内地图44属于私人区域36的，则为住宅。应用程序(APP)EPS-home产生个人家庭的地图，储存于个人的云端计算器中；而应用程序(APP)EPS-outdoor则是可以公开查询，但不能随意更改，基于安全性与隐私性的顾虑，公共区域35可以提供对灯源地标的状况于Google map或Apple map。私人区域36则要另外设一个地图系统，例如此地图系统可将Google map或Apple map当作背景，加注街灯地标，也就是由个人云端数据库，提供加注数据，而加注数据属于个人所有。若加注数据要成为公开数据，需要经过认证，其认证的方式可以参考WIKI的义工管理制度，通过统计由10个不同的人提供，才加以更新。
[0076] Google Maps是一种Google服务，提供了强力的友善的地图映射技术与在地商业信息—包含了商业地点、联络信息、与驱车方向。Google Maps Javascript是一种免费的服务可以让消费者内嵌Google Maps到他们自己的网页。如图5A所示，为Google map的内容，图5B为加注“街灯地标”40以及“用户所在位置”41的Google map，用户可以开放这个实时数据给相关受
许可的人员观看，另外也可以成为历史记录，做为日后查询之用。
[0077] 本发明的地表定位系统使用室内灯和/或室外灯做为定位地标。此外，固定在房屋中的
家用电器，例如
冰箱、电视、
洗衣机、
洗碗机、
打印机、
微波炉和
烤箱等等，也可以包括内建的蓝牙/WIFI通讯模块，做为本发明的地表定位系统的定位地标。任何一种包含内建蓝牙/WIFI通讯模块的
电子装置皆可做为本发明的地表定位系统的定位地标。
[0078] 根据上述的技术说明，本发明的地表定位系统(EPS)可提供的位置服务包[0079] 括以下各项：
[0080] ·确定用户的位置
[0082] ·通知用户他/她的位置
[0083] ·通知其它的用户，与该用户相关的用户的位置
[0084] ·在Google地图或是APPLE地图或是室内地图上显示用户的位置
[0085] ·当用户在需要帮助时，通知适当的机构。
[0086] 地表定位系统的定位方式除了上述使用移动通讯装置为主节点配合固定式灯源为从节点之外，也可以将移动的装置作为从节点，固定式灯源为主节点或主从交替节点，来达成对移动的装置进行定位。以下为此定位上的说明：
[0087] 从节点广播的数据，包括MAC地址、经纬度坐标、以及从节点的传感器的量测结果；每一节点也同时储存网关(gateway)的坐标；如图6A与图6B所示，蓝牙LED灯为二维平面分布的架构，LED灯可随时切换其主节点或从节点，网关，例如图6A与图6B所示的网关A或网关B，则为从节点加上连结云端的装置。
[0088] 步骤一、每一个LED灯平常都是蓝牙主节点，定时进行扫描其附近移动装置的从节点，并且进行判断有无从节点进入其范围，如果有，例如图6A中的LED灯M1，则进行下一步骤。
[0089] 步骤二、该LED灯M1，对四周进行扫描判读附近的从节点S2、S3、S4、S5、S6，如图6A所示，当蓝牙主节点从扫描中取得多个附近的从节点MAC地址、经纬度坐标，RSSI，就可以计算该几个从节点与网关的距离，得出与GATEWAY的最近距离的从节点。
[0090] 步骤三、对与网关B最近距离的从节点S4进行联结，之后对其写入其附近移动装置的从节点数据，如图6A所示。
[0091] 步骤四、被写入的从节点S4立刻转换成蓝牙主节点M4，如图6B所示，重复步骤二直到将其附近移动装置的从节点数据传送到网关B。
[0092] 如果有多于一个LED灯扫描到移动装置的从节点，该些LED灯从节点仍然可以直接转换成LED灯主节点，并且对附近的LED灯节点进行扫描，扫描后如果有可以连接的LED灯从节点接受写入，如此就能传送出去，LED灯主节点一旦将数据写入
选定的LED灯从节点，其本身立刻变成LED灯从节点，并且停留60秒都持续扮演LED灯从节点，如此一来，最坏的情况是：如果每个LED灯节点都有数据要传送，并且假设每个LED灯节点传送的距离为50公尺，50公尺对于两个包括蓝牙模块的相邻的LED灯来说是可靠的通讯距离，因此从第一个从节点到最靠近网关的从节点皆可以传送成功到网关。
[0093] 对于损坏了的节点，其更换非常简单，重新设定也很简单，只要提供各边的网关的经纬度、损坏节点本身的经纬度、以及需要写入新节点的相关运算程序即可。
[0094] 综而言之，上述的EPS包含多个具有无线通讯功能的固定式LED灯，以及一个移动从节点。每一LED灯的角色可在主节点与从节点之间交替变换，并可无线传送出该LED灯所在的经纬度与高度坐标。移动从节点可广播数据包括无线通讯模块辨识码、以及与移动从节点整合的传感器的量测值。该多个LED灯可布置于室内或室外，对经过其周围的该移动从节点扫描，取得该从节点的无线通讯模块辨识码、传感器量测值、接收信号强度指针(RSSI)，以及该些LED灯所在地的经纬度与高度坐标组成的封包，通过该多个LED灯其角色在主节点与从节点之间交替变换，并利用多重跳跃传送(multi-hop relay)机制，以发送封包至网关再至云端，或经由网关从云端接收封包。
[0095] 另一种EPS实施方式，则是让LED灯内建蓝牙4.0/WIFI双模块，可以直接扫瞄移动装置的从节点，因为从节点广播的数据，包括无线通讯模块辨识码、其它传感器量测结果。LED灯扫描后将该从节点的无线通讯模块辨识码、其它传感器量测结果，以及该LED灯的经纬度与高度坐标通过WIFI送至网关再送至云端。云端可以整合同时扫描到该从节点的LED灯，进行三角定位运算出该从节点的精准经纬度与高度坐标，达成定位与追踪的功能。另外，手机基本上其蓝牙4.0模块是双模的，而LED灯内建BT4/WIFI Combo也是双模的模块，因此可以直接沟通，使调光与定位皆可同时完成。
[0096] [移动通讯装置]
[0097] 图7是根据本发明一实施例的一种移动通讯装置700的示意图。本发明的移动通讯装置700是指至少具有蓝牙4.0以上通讯与WIFI通讯功能的装置。
[0098] 1、移动通讯装置700可设计成腕带式装置或眼镜式装置，轻巧、防
水，可于任何场合佩带，移动通讯装置700具有外壳705可容纳下列组件。
[0099] 2、具有一微控制器或微处理器720，做为控制单元，与其它电路模块联接。
[0100] 3、蓝牙BT4.0通讯模块710，提供身份辨识，与外部具有蓝牙4.0功能的LED灯源，或内建蓝牙4.0功能的穿戴式传感器沟通。
[0101] 4、WIFI通讯模块740在有WIFI的环境下，可无线直接连上云端，将穿戴式传感器的感测值传送至云端。WIFI通讯模块740的传输功率可调，避免过度消耗功率。
[0102] 5、电源760，供应腕带式移动通讯装置700的电路组件所需的电源，一般以电池较为适当。
[0103] 移动通讯装置700可进一步包含下列组件
[0104] A.
液晶(LCD)/或触控式屏幕，做为显示器750。
[0105] B.至少一个麦克风770，提供语音辨识的输入
接口与输出接口，云端计算器可根据上述语音辨识进行云端语音辨识(Cloud Speech Recognition,简称CSR)运算。用户可直接通过语音求救。移动通讯装置700根据上述语音辨识送出求救的
请求。麦克风770可使移动通讯装置700具有录音功能。
[0106] C.内建至少一个扬声器780，可作为人声传递的接口，传递自云端接收的朋友或亲人或照护人员的呼叫，类似对讲机，但是以上人声主要是靠云端与无线网络，无须经过系统商付费。扬声器780也可通过无线耳机传送上述人声，例如通过蓝牙耳机传送。
[0107] D.内建蓝牙4.0功能的环境传感器730，可收集周遭信息，协助判断是否对个人体质有害。
[0108] E内建加速度计790，以纪录用户的活动量以及内建心跳量测，以知道用户的活动强度。
[0109] 值得注意的是，上述的腕带移动通讯装置，如果使用具有BT4.0的手机也可以达成同样功能，例如支持Android4.3以上的手机，HTC,Samsung等，或是iPhone 4S,5系列。只需要撰写一个APP到手机，即可。当然，上述的腕带移动通讯装置也需要有一个
操作系统，也需要有工作程序。使用腕带式移动通讯装置的目的是提供必要功能，不需要照像摄影的功能，不需要大屏幕，不需要长程的无线通讯能力，如GSM、GPRS、3G、4G等。上述的腕带移动通讯装置具有防水的设计，可以任何场合佩带。
[0110] 上述的无线通讯模块选自蓝牙模块、蓝牙低功耗(BLE)模块、WIFI模块、ANT模块、ANT+模块、Zigbee模块、或以上模块的组合。
[0111] 其中的蓝牙4.0、ANT、ANT+、Zigbee低功耗通讯模块的角色可在主节点与从节点之间交替变换。主节点计算出移动通讯装置的经纬度与高度坐标后，变换成从节点对外广播移动通讯装置的经纬度与高度坐标。低功耗通讯模块/WIFI COMBO模块扫描从节点，以取得移动通讯装置的经纬度与高度坐标，并通过WIFI传送上述坐标至云端。
[0112] 其中的蓝牙4.0、ANT、ANT+、Zigbee低功耗通讯模块的角色可在主节点与从节点之间交替变换。主节点计算出移动通讯装置的经纬度与高度坐标后，变换成从节点对外广播移动通讯装置的经纬度与高度坐标。低功耗通讯模块或网关扫描从节点，以取得移动通讯装置的经纬度与高度坐标，直接传送上述坐标至云端。
[0113] 实施例一
[0114] 图8为本发明较佳的LED灯源配置的实施例，其中每一LED灯源内建一蓝牙4.0芯片模块，在灯源底下的使用人员配备具有移动通讯装置。蓝牙4.0的通讯规范具有快速的扫描功能，基本上，主节点扫描40个从节点所需要的时间，不超过一秒，因此本发明不但可以静态定位用户的所在位置，也可以定位移动中的用户，这是过去蓝牙2.0或3.0，或是ZIGBEE不能达到的功能。也就是说，本发明提出了可以动态室内定位的创新功能。
[0115] 蓝牙4.0芯片模块的实施例的一为德州仪器公司(Texas Instruments,TI)的CC2540/CC2541系统单芯片，该芯片不但具有蓝牙4.0的通讯功能，也有8051微处理器，以及ADC转换器，可以连接八个感测信号的输入，以联接环境传感器，在某些实施例中，也可在移动通讯装置读取该灯源的无线通讯辨识码时，同时读取该些环境传感器的量测值，并送到云端。
[0116] 图8的WIFI也指Wi-Fi Direct，可让装置间彼此直接通讯，无需连接存取点。这不只让装置之间的通讯变得更简单更快速，并可以随时随地联机。
[0117] 图8的网关(Gateway)27，可以是家用计算机，PC、笔电、手机、或平板计算机等，因为这些装置都已经内建BT4.0+WIFI组合芯片，通过其有线或无线上网的功能，成为网关(Gateway)27，因此可以轻易连上云端28运算服务。
[0118] 虽然图8的移动通讯装置，是以可携式或穿戴式为主要的实施例，但是其中部分的移动通讯装置也可以是固定式，换句话说，可携式移动通讯装置进一步加以固定于室内外不妨碍人或物移动的位置，成为固定式移动通讯装置，可以由网关的WIFI与固定式移动通讯装置的WIFI沟通联结，这也就是说，即使没有人员配带移动通讯装置在智能联网灯源下提供命令，也可以在远程通过因特网与云端，由网关的WIFI与固定式移动通讯装置的WIFI沟通联结，再由固定式移动通讯装置的蓝牙双模节点对图8中的所有具有蓝牙节点的装置进行监控与调控。例如LED灯源可以被调光或调色或开启或关闭；LED灯源上的传感器可以被读取，而具有蓝牙接口的电器用品可以被开启或关闭，或监控等；而
机器人也可被监控或下命令。
[0119] 如果智慧联网灯源布局的空间范围不大，并且蓝牙通讯的距离可以达10-30米，则网关(Gateway)内建BT4.0+WIFI组合芯片，就可直接通过其蓝牙4.0界面，对具有蓝牙节点的LED灯源或电器用品或传感器或机器人进行监控与调控。
[0120] 此外，利用LED灯源的因特网接口，带着腕带移动通讯装置或是手机的人员，可以被三角定位，以决定该人员与在场适用(on-site applied)的电器用品(从节点)之间的距离，而由网关(gateway)根据上述距离与上述电器用品的种类决定该电器用品应该处于关闭、暖启动(warm booted)、或是使用的状态。或者，用户携带的移动通讯装置可通过扫描得知附近的在场适用电器用品(从节点)的无线通讯识别码以及其RSSI值，网关可根据上述RSSI值的大小以及该在场适用电器用品的种类决定该在场适用电器用品应该处于关闭、暖启动、或是使用的状态。
[0121] 在场适用的电器用品可以是
空调系统例如
电风扇、电暖扇、冷暖气、电灯或照明装置、计算机或电视等。以LED灯为例，网关可根据上述距离、LED灯所在地的日出时间与日落时间其中至少一者，决定该LED灯应该处于关闭、调亮、或是调色的状态。或者，网关可根据上述RSSI值、LED灯所在地的日出时间与日落时间其中至少一者，决定该LED灯应该处于关闭、调亮、或是调色的状态。在场适用的电器用品可以是户外的草地洒水器，当有移动通讯装置靠近其洒水的范围，就能自动暂停洒水或是缩小洒水范围直到状况排除。
[0122] 举例而言，图9是根据本发明一实施例的用户920与在场适用电器用品910的示意图。在场适用电器用品应该处于关闭、暖启动、或是使用的状态的决定是基于用户920的位置，特别是用户920与在场适用电器用品910之间的距离。如图9所示，是否开启或关闭电器用品910可依据用户920与在场适用电器用品910之间的估测距离或RSSI值来决定。依照电器用品910的
冷启动或暖启动所需的时间，以及用户920走路的速度，可以推算上述距离，或是直接由RSSI值的大小决定是否将电器用品910关闭或启动。用户920与电器用品910的距离可分成五个区域903～907。电器用品如电视或计算机或空调通常因为开机时间长，有冷启动或暖启动之分。
[0123] 当用户920的位置在区域903，则电器用品910处于使用状态。
[0124] 当用户920的位置在区域905，则电器用品910处于暖启动待机状态。
[0125] 当用户920的位置在区域907，则电器用品910处于关机状态。
[0126] 当用户920正从区域906移动至区域905时，则令电器用品910切换至暖启动状态。当用户920正从区域906移动至区域907时，则令电器用品910切换至关闭状态。若是用户920停留在区域906，则电器用品910的状态维持不变。
[0127] 当用户920正从区域904移动至区域903时，则令电器用品910切换至使用状态。当用户920正从区域904移动至区域905时，则令电器用品910切换至暖启动状态。若是用户停留在区域904，则电器用品910的状态维持不变。
[0128] 例如，若电器用品910是LED电灯，则不需要有暖启动这个状态。当用户920离开最近的区域903而且移动方向是远离LED灯910，则将LED电灯910关闭。反之，如果用户920接近区域903而且移动方向是趋近LED灯910，则将LED电灯910点亮。例如，区域903的长度可以是三公尺。
[0129] 虽然上述的说明主要是以人员做为用户，但是事实上，用户可以泛指宠物、动物、
植物、机器人、重要的设备、固定或移动的仪器或器具、移动载具等，只要该用户配戴本发明的移动通讯装置即可。
[0130] 定位功能：案例(一)，参考图8
[0131] 图8绘示多个蓝牙从节点，例如蓝牙从节点1～9。图8也绘示多个包括环境传感器的蓝牙从节点，例如蓝牙从节点11～19。图8也绘示移动通讯装置10、21～24、网关25和27、以及云端或因特网26与28。
[0132] 1.移动通讯装置21扫瞄附近的LED灯源的蓝牙从节点坐标与RSSI，例如4、7、5、8；或是移动通讯装置22扫瞄附近的LED灯源的蓝牙从节点坐标与RSSI，例如3、6、11、14。
[0133] 2.移动通讯装置21将这四个蓝牙从节点坐标与RSSI数据直接利用三角定位技术加以运算，求出移动通讯装置21的位置。同理，也可计算出移动通讯装置22的所在位置的三维坐标。
[0134] 3.移动通讯装置21将其所在位置三维坐标通过WIFI传送至WIFI存取点(access point,AP)或是网关25后，再传送到因特网或云端26。移动通讯装置22将其位置三维坐标通过WIFI送至WIFI存取点或是网关27后，再传送到因特网或云端28，并对照三维空间地图，判断移动通讯装置21或22是否位于特殊属性的房间，例如浴室或厨房。或是机密的房间或是受到管制的房间等。或是有相关的地理位置服务(location-based service,LBS)。
[0135] 4.网关25/云端26和网关27/云端28分别回传该位置的属性或相关的地理位置服务至移动通讯装置21与移动通讯装置22。或是进一步给照护人然或管控人员参考，甚至可以再次要求移动通讯装置21或移动通讯装置22，提供其用户身上的穿戴式传感器的感测值或是其附近LED灯源上的环境传感器感测值。
[0136] 定位功能：案例(二)，参考图8
[0137] 1.移动通讯装置23扫瞄附近的LED灯源的蓝牙从节点坐标与RSSI，例如6、9、14、17。
[0138] 2.移动通讯装置23将这四个蓝牙从节点的坐标与RSSI数据，利用三角定位技术加以运算，分别求出移动通讯装置23的所在位置的三维坐标，之后将该坐标以及LED灯源14、17的环境传感器感测值，通过WIFI送至WIFI存取点或是网关27后，再传送到因特网或云端28。
[0139] 3.在云端对照预设的三维空间地图，判断移动通讯装置23是否位于特殊属性的房间，例如浴室或厨房。或是机密的房间或是受到管制的房间等，并且云端可根据LED灯源14、17的环境传感器感测值判断是否环境有危险状况，例如当空气中含有过多的二
氧化碳，移动通讯装置23可显示
通风不良；或是当有过多的
一氧化碳，移动通讯装置23可显示通风不良并且有危险要尽速处理。
[0140] 4.回传该位置相关的危险讯息至移动通讯装置23，进一步给照护人然或管控人员参考，要求移动通讯装置23的佩戴用户尽速处理，并且上述步骤持续进行追踪，直到危机解除。
[0141] 上述所称的环境传感器进一步可选自
气体传感器，空气传染的病原体传感器、
温度计、湿度计、压力计、照度计、流量计、流速计等。
[0142] 此外，在上述案例(二)中，当然移动通讯装置23的佩戴在用户身上的穿戴式传感器的感测值也可一并传送至云端接受监控与管理，并且实时提供用户各种合宜的处置。上述穿戴式传感器可以是足底
压力传感器、三轴加速度计、
陀螺仪、数位罗盘、脑波传感器、
心电图、经皮传感器、植入式传感器、血氧计、血糖计、
肌电图(EMG)或
血压计。
[0143] 此实施例进一步延伸可用于城市管理，例如利用市民携带大量移动的移动通讯装置协助将城市中的状况提供给市府单位、公共单位。当然也可以要求警察等公务员于例行巡逻携带移动通讯装置来提供，只要于LED灯源上加装相关传感器，即可获得更多当地的状况，例如空气
质量。这些状况可以实时显示于GOOGLE MAP，各地政府可以利用这些信息来协助进行城市管理与建设。
[0144] 实施例二
[0145] 在没有地图信息，没有正确可走的路或最佳路线的情况下，没有配备云端或网络的EPS下，对于携带移动通讯装置的用户80而言，他只能认经纬度与高度坐标，并朝目标前进，如图10所示，周围原本就布置了许多蓝牙LED灯，例如蓝牙LED灯85。如果其要抵达的目标位置83在室内，而其起始的地点81在室外，携带移动通讯装置的用户80凭着导引方向或两点81和83之间最短距离86的指示前进，路程中，会遇到障碍，会到
楼梯，会遇到死路，携带移动通讯装置的用户80可以绕路闪开，但是不论用户如何走，始终都会通过接收周围的蓝牙LED灯的经纬度与高度坐标而获得其本身的经纬度与高度坐标，因此不会迷路，可以以正确方向朝目标位置83前进，其最后抵达目标的路线如一连串箭头84所示。另一携带移动通讯装置的用户88的起始位置82，同理也可顺利抵达目标位置83。
[0146] 在有地图信息，有配备云端或网络的EPS下的导航，参考图8，可以如下实施，[0147] 移动通讯装置24的佩戴用户，由他的移动通讯装置24设定要抵达LED灯7的位置，云端立刻从他的定位数据得知其位于LED灯16与19之间，提供其最佳路径就是往北走，并且在前往的过程，不断进行定位追踪，提供指示给用户，以确保移动通讯装置24的佩戴用户能顺利抵达LED灯7的位置。
[0148] 上述地表定位系统EPS的导航功能，可以用于更多的地理位置服务(LBS)例如多人之间约定地点会面，只要将会面地点传给所有要会面的人的手机并加以记录，之后每个要会面的人，在约定时间前打开该APP即可将大家的实时位置显示于每个要会面的人的手机地图(例如GOOGLE MAP)中，每个人按照地图上的导引，最后每个人的实时位置与原约定地点重合，所有人都会无误的会合。
[0149] 这个地理位置服务可以在启动APP后，为您控制时间，预估时间，避免您迟到，同时也可避免他人迟到。另外对于不认识朋友约定地点碰面，或是一群人各自分散活动后，重新会合，不会造成无谓的等待与焦急，
[0150] 这个地理位置服务也可连结停车系统APP，为用户事先预约
停车位，使得用户可预估停车所需要的时间，利用约定地点会面的技术，需要停车的车子可以释出需要停车位的请求，云端根据停车场释放的位置，进行媒合，并引导该车子抵达预约的停车位。其媒合的要件为先行决定车子与最靠近的已释放停车位的距离。原则上，停车系统APP可以事先预约停车位，但媒合系统必须于该车子在路上时，并距离该停车位在设定时间内可抵达，例如5分钟内，才开始进行导引。
[0151] 实施例三 地理位置服务
[0152] 防止被偷窃的设计，可以使车主愿意使用比e-tag更强大的无线通讯辨识码来达成防窃的功效。当车子被驶离原停车位置，可以通过LED街灯的读取，该slave同时有加速计的信号，可以被读取，立即送到手机要求确认，如果手机给予确认，则云端不再追踪，如果手机没有确认，则云端视同可能被偷窃，必须进行追踪，以确保车子的位置。
[0153] 在大型十字路口，可设有摄影机与无线通讯模块同时加以确认，只要摄影机辨认出有车辆经过，但是却没有读到无线通讯辨识码，则可以怀疑该辆车可能关闭或破坏了无线通讯辨识码。如果随意更换无线通讯辨识码，可以由摄影机判断该无线通讯辨识码对应的车辆其
颜色或车型是否有异，凡是有问题者，立刻由云端人员人工判断，如此一来，车辆偷窃将不易发生。
[0154] 实施例四 名胜古迹、博物馆、展场、城市导览
[0155] 提供手机自助旅行导览APP，有各种语言接口，通过WIFI/云端传送，对用户进行随机导览，无所不在的导览。
[0156] 以LED灯位置作为云端导览的触发点，由于户外的名胜古迹或城市景点例如101大楼、大峡谷、巴黎
铁塔等，其景点的所在附近一定有LED街灯或地灯，因此旅客启动APP，即可获得正确的语音导览，该APP具有1.可选择不同的语言播放；2.可供定位的地图(室内与室外)；3.可选择不同深度的该景点的图文并茂详细说明；4.可选购的纪念品。
[0157] 进入博物馆、展场前，可以由先选择多个必看展品或摊位，并给予该些展品或摊位对应的LED灯坐标，利用实施例二的[约定地点会合]技术，按顺序或随机抵达各个必看摊位，每完成一个会合，即消除该地图上LED灯的坐标，直到所有必看摊位都看完。可纪录参观者观看某展品时间的长短与
频率，得知该参观者想要购买该真品或复制品的可能性。
[0158] 实施例五 图资纪录
[0159] 无论用户位于室内或室外，本发明的EPS的移动通讯装置，可进一步利用其录音、照相、录像功能取得的录音文件、照片、影片自动内嵌纪录当下从LED灯扫描与三角定位运算所得的精准的经纬度高度坐标与时间于纪录档案中。进一步，移动通讯装置还可同时在上述的录音档、照片、影片内嵌从LED灯扫描取得的环境感测数据，甚至移动通讯装置用户的穿戴式传感器数据。
[0160] 实施例六 犯罪防止
[0161] 犯罪活动会发生于室外也发生于室内，因此当使用手机报案时，同时提供室内或室外的经纬度是非常重要的，利用本发明的设计可使室内的LED灯具有经纬度与高度坐标，所以当使用移动通讯装置拨打119或是110等紧急电话或使用手机APP按下求救SOS的键，移动通讯装置就会连上警察保安网络，同
时移动通讯装置可提供经纬度与高度坐标给该网络的
可视化地图，因此警察就可以立即根据该经纬度高度坐标对应的位置进行救援，大幅缩短警力抵达时间，同时因为所有出勤的警察甚至包括便衣警察也会收到地理位置服务的讯息，立刻会就近提供服务，使得随处都可达到高见警率，犯罪率即可大幅降低。
[0162] 整合GIS数据与自动车辆定位（Automatic Vehicle Location，简称AVL）和本发明地表定位系统（EPS）用于警察的业务。警察部
门所使用的
地理信息系统（geographic information system,简称GIS）将犯罪事件的位置和地址存储在一个集中的数据库，使其在数位地图上可视化，并可模型化犯罪模式以预测犯罪活动。地理编码警方的数据可纳入AVL系统的移动地图，让警察可以不断获得需要注意的事件或人员（性罪犯，假释，团伙成员等）有关他们的当前位置信息。实时信息可视化可有效提高服务的质量，监控假释犯，或辨识犯罪模式。
[0163] 另外，本发明也可建立市民检举专线
网站，市民只要对不法或违规情事通过移动通讯装置进行拍照，即可将相片或录像连同时间与精准地点一起传送该检举网站，即可达到随时随地检举，以及协助政府与警察部门管理城市，大幅提高见警率。
[0164] 综上所述，本发明提出地表定位系统EPS，乃一种可于室内与室外精准定位的智能联网系统，系由至少一个内含蓝牙4.0以上通讯功能LED电灯网络，一个移动通讯装置也具有蓝牙4.0以上通讯功能、WIFI、与云端所构成。EPS胜过GPS的优点如下，[0165] GPS经常受到乌云遮住或高楼的遮挡影响，下雨等也会影响，导致手机无法取得GPS的位置。利用EPS则不会受到
气候以及乌云或高楼的遮挡影响，只要有LED灯就可以定位手机。
[0166] EPS在室内各个角落，无论几楼甚至地下室，只要有LED灯，就可以定位手机。GPS不能。
[0167] EPS的手机自动扫描周遭的LED灯坐标，不需要手机连上网络，就可直接读取LED灯蓝牙的信号，取得定位坐标，避免网络死角的影响。手机可以直接对LED灯源调光调色。GPS不能。
[0168] EPS通过其移动通讯装置连结穿戴式传感器，其LED电灯结合环境传感器，可以建构室内外精准定位的智能感测联网系统。GPS不能。
[0169] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
