本发明涉及一种定位技术，尤其涉及一种充电装置及定位电子装置的方法。
背景技术：
随着科技的发展，无线蓝牙耳机已成为蓝牙耳机发展的主流。为了避免用户因遗失无线蓝牙耳机的充电盒而无法对无线蓝牙耳机进行充电，现有技术中已提出诸多关于无线蓝牙耳机的充电盒的定位技术。
然而，上述定位技术多半需基于全球定位系统(gps)的坐标执行，而其除了较局限于室外环境之外，精度也较低(仅约数米)。
因此，对于本领域技术人员而言，如何设计一种在室内对充电盒进行高精度定位的机制实为一项重要议题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种充电装置及定位电子装置的方法，其可用于解决上述技术问题。
本发明提供一种充电装置，其配对于一电子装置，包括处理器及多个天线。处理器耦接所述多个天线，并经配置以执行：响应于判定接收到来自电子装置的一定位请求信号，致能所述多个天线；控制各天线接收电子装置广播的一第一射频信号，并基于各天线接收的第一射频信号决定第一射频信号的一到达角以及电子装置与充电装置之间的一距离；以及基于到达角及距离决定充电装置与电子装置之间的一相对位置。
本发明提供一种定位电子装置的方法，适于配对于电子装置的一充电装置，其中充电装置包括多个天线及一处理器，所述方法包括：响应于判定接收到来自电子装置的一定位请求信号，致能所述多个天线；控制各天线接收电子装置广播的一第一射频信号，并基于各天线接收的第一射频信号决定第一射频信号的一到达角以及电子装置与充电装置之间的一距离；以及基于到达角及距离决定充电装置与电子装置之间的一相对位置。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1是依据本发明的实施例示出的充电装置及电子装置示意图。
图2是依据本发明的实施例示出的定位电子装置的方法流程图。
图3a是依据本发明第一实施例示出的决定到达角的流程图。
图3b至图3e是依据本发明第一实施例示出的决定到达角的应用情境图。
图4a至图4c是依据本发明不同实施例示出的各式天线排列示意图。
图5a是依据本发明第二实施例示出的决定充电装置与电子装置之间距离的流程图。
图5b是依据本发明第二实施例示出的决定充电装置与电子装置之间距离的应用情境图。
图6a是依据本发明第三实施例示出的决定充电装置与电子装置之间距离的流程图。
图6b是依据本发明第三实施例示出的决定充电装置与电子装置之间距离的应用情境图。
图7是依据本发明的实施例示出的充电装置部分透视图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
请参照图1，其是依据本发明的实施例示出的充电装置及电子装置示意图。在不同的实施例中，电子装置199可实现为各式计算机装置及智能装置，但可不限于此。另外，充电装置100例如是可用于对各式电子装置进行充电的装置，且可通过任意无线通信协议(例如蓝牙协议)配对于电子装置199。为便于理解，以下假设充电装置100为可用于对相应的无线耳机组进行充电的充电舱，但可不限于此。
如图1所示，充电装置100例如可包括天线102a、102b及处理器104。在不同的实施例中，处理器104可耦接于天线102a、102b，并可为一般用途处理器、特殊用途处理器、传统的处理器、数字信号处理器、多个微处理器(microprocessor)、一个或多个结合数字信号处理器核心的微处理器、控制器、微控制器、特殊应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可程序门阵列电路(fieldprogrammablegatearray，fpga)、任何其他种类的集成电路、状态机、基于进阶精简指令集机器(advancedriscmachine，arm)的处理器以及类似品。在本发明的实施例中，处理器104及天线102a、102b例如可整合于充电装置100的定位电路中，但可不限于此。
在一实施例中，处理器104可存取特定的软件模块、程序代码来实现本发明提出的定位电子装置的方法，其细节详述如下。
请参照图2，其是依据本发明的实施例示出的定位电子装置的方法流程图。本实施例的方法可由图1的充电装置100执行，以下即搭配图1所示的组件说明图2各步骤的细节。
在一实施例中，当电子装置199的用户欲寻找充电装置100时，用户例如可藉由操作电子装置199上对应于充电装置100的应用程序来向充电装置100发出定位请求信号pq，但可不限于此。
概略而言，在收到定位请求信号pq之后，充电装置100即可相应地对电子装置199进行定位，并可将相关的定位结果(例如充电装置100与电子装置199之间的相对位置)回报电子装置199。相应地，电子装置199即可依据上述定位结果反推充电装置100的位置，进而让用户能够基于电子装置199提供的信息找到充电装置100，相关细节详述如下。
首先，在步骤s210中，响应于判定接收到来自电子装置199的定位请求信号pq，处理器104可致能天线102a、102b。
接着，在步骤s220中，处理器104可控制各天线102a、102b接收电子装置199广播的第一射频信号s1，并基于各天线102a、102b接收的第一射频信号s1决定第一射频信号s1的到达角θ以及电子装置199与充电装置100之间的距离r。
在不同的实施例中，充电装置100可基于不同的方式取得第一射频信号s1的到达角以及电子装置199与充电装置100之间的距离，以下将辅以不同的实施例作进一步说明。
请参照图3a至图3e，其中图3a是依据本发明第一实施例示出的决定到达角的流程图，图3b至图3e是依据本发明第一实施例示出的决定到达角的应用情境图。
在步骤s310中，天线102a可响应于接收第一射频信号s1而提供第一天线信号as1至处理器104。在步骤s320中，天线102b可响应于接收第一射频信号s1而提供第二天线信号as2至处理器104。
如图3b及图3c所示，当电子装置199发射第一射频信号s1时，第一射频信号s1例如可以平面波的方式传递至充电装置100。由于天线102a及102b之间存在天线距离d，故第一射频信号s1将会在不同的时间点到达天线102a及102b，而此将相应地使得第一天线信号as1与第二天线信号as2之间存在相位差φ。在不同的实施例中，天线距离d可介于61.5mm及10mm之间，但可不限于此。
接着，在步骤s330中，处理器104可将第一天线信号as1映射为对应于天线102a的第一信号向量sv1，以及将第二天线信号as2映射为对应于天线102b的第二信号向量sv2，如图3d所示。由图3d可看出，第一信号向量sv1及第二信号向量sv2之间也将存在相位差φ。
之后，在步骤s340中，处理器104可基于第一信号向量sv1与第二信号向量sv2估计第一天线信号as1及第二天线信号as2之间的相位差φ。在本发明的实施例中，步骤s330及s340的细节可参照相关的天线信号处理技术文献，于此不赘述。
在步骤s350中，处理器104可基于相位差φ、天线距离d、第一射频信号s1的波长(以λ表示)估计第一射频信号s1的到达角θ。在图3e中，第一射频信号s1的到达角θ例如可基于
应了解的是，虽以上实施例皆假设充电装置100中包括2个用于定位电子装置199的天线102a及102b，但在其他实施例中，充电装置100(的定位电路中)亦可包括更多的天线，藉以增加z轴的检测准确性。在不同的实施例中，这些天线可依设计者的需求而作任意排列。举例而言，上述天线例如可经排列为mxn的阵列(m、n为整数)或一圆形天线阵列，但可不限于此。
请参照图4a至图4c，其是依据本发明不同实施例示出的各式天线排列示意图。在图4a中，充电装置100例如可包括所示的4个天线，而其例如可排列为4x1的阵列。另外，在图4b中，充电装置100例如可包括所示的9个天线，而其例如可排列为3x3的阵列。在图4c中，充电装置100例如可包括所示的12个天线，而其例如可排列为一圆形天线阵列。
当充电装置100所包括的天线呈现图4a至图4c中任一的配置方式时，处理器104仍可基于图3a至图3e所教示的机制来取得第一射频信号s1的到达角θ，而其细节可参照先前实施例中的说明，于此不另赘述。
请参照图5a及图5b，其中图5a是依据本发明第二实施例示出的决定充电装置与电子装置之间距离的流程图，而图5b是依据本发明第二实施例示出的决定充电装置与电子装置之间距离的应用情境图。
在第二实施例中，充电装置100例如可执行步骤s510，以控制天线102a及/或天线102b在发送信号时间区间tx1(其可具有发送结束时间t1)发送第二射频信号s2至电子装置199。相应地，电子装置199例如可在接收信号时间区间rx2接收来自充电装置100的第二射频信号s2。
另外，响应于第二射频信号s2，电子装置199可在发送信号时间区间tx2回传第一射频信号s1至充电装置100。相应地，充电装置100可在接收信号时间区间rx1(其可具有接收开始时间t2)接收来自电子装置199的第一射频信号s1。
换言之，对于充电装置100而言，其可交替地在发送信号时间区间tx1发送第二射频信号s2至电子装置199，以及在接收信号时间区间rx1接收来自电子装置199的第一射频信号s1。在第二实施例中，发送信号时间区间tx1及接收信号时间区间rx1之间例如可具有一固定间隔时间tifs，亦即发送结束时间t1与接收开始时间t2之间的时间差。相似地，接收信号时间区间rx2与发送信号时间区间tx2之间亦可具有固定间隔时间tifs，但可不限于此。
之后，在步骤s520中，处理器104可在接收信号时间区间rx1中找出起始于接收开始时间t2的闲置接收时间长度d1。在一实施例中，在处理器104接收第一射频信号s1时，例如需经历一段固定的接收验证时间(例如是49.5μs)方能完成，而此接收验证时间即为闲置接收时间长度d1，但可不限于此。
在步骤s530中，处理器104可决定第一射频信号s1的接收完成时间t3，并据以估计发送结束时间t1至接收完成时间t3之间的时间长度d2。
在步骤s540中，处理器104可基于时间长度d2、固定间隔时间tifs及闲置接收时间长度d1估计第一射频信号s1的接收时间长度tnbit。在图5b中，处理器104可以时间长度d2减去固定间隔时间tifs及闲置接收时间长度d1来估计第一射频信号s1的接收时间长度tnbit，但可不限于此。
在步骤s550中，处理器104可基于第一射频信号s1的接收时间长度tnbit、处理器104的振荡器频率(以of表示)及光速(以c表示)估计电子装置199与充电装置100之间的距离r。在一实施例中，距离r例如可基于
请参照图6a及图6b，其中图6a是依据本发明第三实施例示出的决定充电装置与电子装置之间距离的流程图，而图6b是依据本发明第三实施例示出的决定充电装置与电子装置之间距离的应用情境图。
在第三实施例中，假设电子装置199经设计以依一发射功率(以pt表示)发射第一射频信号s1，且此发射功率对于处理器104而言为已知。在此情况下，处理器104可在步骤s610中测量第一射频信号s1的接收功率(以pr表示)。之后，在步骤s620中，处理器104可基于发射功率及接收功率估计电子装置199与充电装置100之间的距离r。在一实施例中，处理器104例如可基于
请再次参照图2，在依据上述教示取得电子装置199与充电装置100之间的距离r以及第一射频信号s1的到达角θ之后，在步骤s230中，处理器104可基于到达角θ及距离r决定充电装置100与电子装置199之间的相对位置。举例而言，充电装置100可基于到达角θ得知电子装置199是位于充电装置100的哪个方向，并可辅以距离r而估计电子装置199的具体位置。
在一实施例中，处理器104还可将充电装置100与电子装置199之间的相对位置通知电子装置199。藉此，电子装置199即可相应地反推充电装置100的位置，进而让用户能够顺利找到充电装置100。
请参照图7，其是依据本发明的实施例示出的充电装置部分透视图。在图7中，充电装置100例如是一对蓝牙无线耳机的充电舱，但可不限于此。如图7所示，本实施例的天线102a及102b例如可设置于所示位置，但可不限于此。
此外，在不同的实施例中，响应于充电装置100与电子装置199之间通讯协议的不同，充电装置100可具有不同的检测范围。举例而言，假设充电装置100与电子装置199之间是基于蓝牙低功耗(bluetoothlowenergy，ble)协议而配对，则当距离r小于30米时，充电装置100应皆可成功检测到电子装置199。此外，当充电装置100与电子装置199之间是基于一般版本的蓝牙协议而配对，则当距离r小于50米时，充电装置100应皆可成功检测到电子装置199。
综上所述，本发明的充电装置可通过额外设置的定位电路而基于来自电子装置的射频信号估计充电装置及电子装置之间的相对位置。相较于基于gps坐标执行定位的技术，本发明的方法除了可达到较佳的定位精确度之外，还可适用于室内环境。藉此，可让用户能够基于充电装置及电子装置之间较为准确的相对位置而顺利找到充电装置，从而改善相关的使用体验。
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。
1.一种充电装置，其配对于电子装置，包括：
多个天线；
处理器，耦接所述多个天线，并经配置以：
响应于判定接收到来自所述电子装置的定位请求信号，致能所述多个天线；
控制各所述天线接收所述电子装置广播的第一射频信号，并基于各所述天线接收的所述第一射频信号决定所述第一射频信号的到达角以及所述电子装置与所述充电装置之间的距离；以及
基于所述到达角及所述距离决定所述充电装置与所述电子装置之间的相对位置。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述多个天线及所述处理器整合于所述充电装置的定位电路中。
3.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述多个天线包括：
第一天线，其响应于接收所述第一射频信号而提供第一天线信号至所述处理器；
第二天线，其与所述第一天线相距天线距离，并响应于接收所述第一射频信号而提供第二天线信号至所述处理器，其中，
所述处理器经配置为：
将所述第一天线信号映射为对应于所述第一天线的第一信号向量，以及将所述第二天线信号映射为对应于所述第二天线的第二信号向量；
基于所述第一信号向量与所述第二信号向量估计所述第一天线信号及所述第二天线信号之间的相位差；以及
基于所述相位差、所述天线距离、所述第一射频信号的波长估计所述第一射频信号的所述到达角。
4.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述处理器经配置以控制各所述天线在接收信号时间区间接收所述电子装置广播的所述第一射频信号，所述接收信号时间区间具有接收开始时间，且在控制各所述天线在所述接收信号时间区间接收所述电子装置广播的所述第一射频信号之前，所述处理器还经配置为：
控制所述多个天线在所述接收信号时间区间之前的发送信号时间区间发送第二射频信号至所述电子装置，其中所述发送信号时间区间具有发送结束时间，所述发送信号时间区间的所述发送结束时间与所述接收信号时间区间的所述接收开始时间之间具有固定间隔时间，且所述电子装置响应于所述第二射频信号而回传所述第一射频信号至所述充电装置；
在所述接收信号时间区间中找出起始于所述接收开始时间的闲置接收时间长度；
决定所述第一射频信号的接收完成时间，并据以估计所述发送结束时间至所述接收完成时间之间的时间长度；
基于所述时间长度、所述固定间隔时间及所述闲置接收时间长度估计所述第一射频信号的接收时间长度；
基于所述第一射频信号的所述接收时间长度、所述处理器的振荡器频率及光速估计所述电子装置与所述充电装置之间的所述距离。
5.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述第一射频信号的发射功率对于所述处理器为已知，且所述处理器经配置以测量所述第一射频信号的接收功率，并基于所述发射功率及所述接收功率估计所述电子装置与所述充电装置之间的所述距离。
6.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述多个天线经排列为mxn的阵列。
7.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述多个天线经排列为圆形天线阵列。
8.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述充电装置为无线耳机组的充电舱。
9.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述多个天线中的每两天线之间具有天线距离。
10.根据权利要求9所述的充电装置，其中，所述天线距离介于61.5mm及10mm之间。
11.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述处理器还将所述相对位置通知所述电子装置。
12.一种定位电子装置的方法，适于配对于所述电子装置的充电装置，其中所述充电装置包括多个天线及处理器，所述方法包括：
响应于判定接收到来自所述电子装置的定位请求信号，致能所述多个天线；
控制各所述天线接收所述电子装置广播的第一射频信号，并基于各所述天线接收的所述第一射频信号决定所述第一射频信号的到达角以及所述电子装置与所述充电装置之间的距离；以及
基于所述到达角及所述距离决定所述充电装置与所述电子装置之间的相对位置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个天线及所述处理器整合于所述充电装置的定位电路中。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个天线包括第一天线及第二天线，且所述方法包括：
由所述第一天线响应于接收所述第一射频信号而提供第一天线信号至所述处理器；
由所述第二天线响应于接收所述第一射频信号而提供第二天线信号至所述处理器，其中所述第二天线与所述第一天线相距天线距离；
将所述第一天线信号映射为对应于所述第一天线的第一信号向量，以及将所述第二天线信号映射为对应于所述第二天线的第二信号向量；
基于所述第一信号向量与所述第二信号向量估计所述第一天线信号及所述第二天线信号之间的相位差；以及
基于所述相位差、所述天线距离、所述第一射频信号的波长估计所述第一射频信号的所述到达角。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括：
控制各所述天线在接收信号时间区间接收所述电子装置广播的所述第一射频信号，所述接收信号时间区间具有接收开始时间，且在控制各所述天线在所述接收信号时间区间接收所述电子装置广播的所述第一射频信号之前，所述方法还包括：
控制所述多个天线在所述接收信号时间区间之前的发送信号时间区间发送第二射频信号至所述电子装置，其中所述发送信号时间区间具有发送结束时间，所述发送信号时间区间的所述发送结束时间与所述接收信号时间区间的所述接收开始时间之间具有固定间隔时间，且所述电子装置响应于所述第二射频信号而回传所述第一射频信号至所述充电装置；
在所述接收信号时间区间中找出起始于所述接收开始时间的闲置接收时间长度；
决定所述第一射频信号的接收完成时间，并据以估计所述发送结束时间至所述接收完成时间之间的时间长度；
基于所述时间长度、所述固定间隔时间及所述闲置接收时间长度估计所述第一射频信号的接收时间长度；
基于所述第一射频信号的所述接收时间长度、所述处理器的振荡器频率及光速估计所述电子装置与所述充电装置之间的所述距离。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一射频信的发射功率对于所述处理器为已知，且所述方法包括：
测量所述第一射频信号的接收功率，并基于所述发射功率及所述接收功率估计所述电子装置与所述充电装置之间的所述距离。
17.根据权利要求12所述的方法，还包括将所述相对位置通知所述电子装置。
技术总结