定位装置及定位方法与流程

本案涉及一种定位装置及方法，尤为一种利用超音波的定位装置及方法。

背景技术：

时至今日，能够透过景深相机(depthcamera)以及惯性侦测单元(inertialmeasurementunit,imu)两者的结合以达成距离测量效果的电子装置日益增加。虽然透过景深相机来侦测距离效果优良，然而，以此种方式进行测距将使得景深相机产生高温以及高耗能问题。

显然地，单独地利用景深相机进行测距并非一理想的技术方案，此种测距方式亟待加以改良。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本案提供一种定位装置、用以提供一模拟环境的一种定位装置以及一种定位方法。

本案的一实施态样是涉及一种定位装置。该定位装置包含一光学感测器、一第一超音波收发器以及一处理器。该处理器与该光学感测器以及该第一超音波收发器耦接。该光学感测器用以获取一深度影像。该第一超音波收发器用以发送一第一超音波并对应地接收一第一超音波反射。该处理器用以于该深度影像中标定一反射表面，该处理器并用以于该第一超音波反射中辨识对应该反射表面的一显著特征，该处理器更用以根据该显著特征的一第一回应时间，量测该定位装置与该反射表面之间的一第一距离。

在一实施例中，定位装置还包含一惯性侦测单元，耦接于该处理器，并用以追踪该定位装置的一空间向量，其中该处理器用以根据该空间向量调整该第一距离。

在另一实施例中，该处理器更用以根据该空间向量获取该定位装置的一第一轴向与该反射表面的一第二轴向之间的一夹角，该处理器用以根据该夹角调整该第一距离。

在又一实施例中，该反射表面是为一人造物的一部分。

在再一实施例中，该显著特征包含对应该深度影像中被标定的该反射表面的一波形态样。

在一实施例中，定位装置还包含一第二超音波收发器，用以发送一第二超音波并对应地接收一第二超音波反射，该第二超音波收发器被设置以朝向不同于该第一超音波收发器的一方向，其中该处理器更用以于该第二超音波反射中辨识对应该反射表面的该显著特征，该处理器用以根据该显著特征的一第二回应时间，量测该定位装置与该反射表面之间的一第二距离。

在另一实施例中，该处理器更用以根据该第一距离以及该第二距离，判断该定位装置的一位移。

本案的另一实施态样是涉及一种定位装置，用以提供一模拟环境。该定位装置包含一光学感测器、一第一超音波收发器、一显示器以及一处理器。该处理器与该光学感测器、该第一超音波收发器以及一显示器耦接。该光学感测器用以获取一深度影像。该第一超音波收发器用以发送一第一超音波并对应地接收一第一超音波反射。该显示器用以输出该模拟环境当中的一景象。该处理器用以于该深度影像中标定一反射表面，该处理器并用以于该第一超音波反射中辨识对应该反射表面的一显著特征，该处理器并用以根据该显著特征的一第一回应时间量测该定位装置与该反射表面之间的一第一距离，该处理器更用以于该第一距离改变时更新该景象。

在一实施例中，定位装置还包含一惯性侦测单元，耦接于该处理器，并用以追踪该定位装置的一空间向量，其中该处理器用以根据该空间向量调整该第一距离。

在另一实施例中，定位装置还包含一第二超音波收发器，用以发送一第二超音波并对应地接收一第二超音波反射，该第二超音波收发器被设置以朝向不同于该第一超音波收发器的一方向，其中该处理器更用以于该第二超音波反射中辨识对应该反射表面的该显著特征，该处理器用以根据该显著特征的一第二回应时间，量测该定位装置与该反射表面之间的一第二距离。

在又一实施例中，该处理器更用以根据该第一距离以及该第二距离，判断该定位装置的一位移。

本案的另一实施态样是涉及一种定位方法。所述方法包含下列步骤：透过设置于一装置上的一光学感测器获取一深度影像；透过设置于该装置上的一第一超音波收发器发送一第一超音波；透过该第一超音波收发器接收一第一超音波反射；透过与该光学感测器以及该第一超音波收发器耦接的一处理器，于该深度影像中标定一反射表面；透过该处理器于该第一超音波反射中辨识对应该反射表面的一显著特征；以及透过该处理器根据该显著特征的一第一回应时间，量测该定位装置与该反射表面之间的一第一距离。

在一实施例中，定位方法还包含：透过设置于该装置上的一惯性侦测单元，追踪该定位装置的一空间向量；以及透过该惯性侦测单元，根据该空间向量调整该第一距离。

在另一实施例中，定位方法还包含：透过该处理器，根据该空间向量获取该定位装置的一第一轴向与该反射表面的一第二轴向之间的一夹角；以及透过该处理器，根据该夹角调整该第一距离。

在又一实施例中，该反射表面是为一人造物的一部分。

在再一实施例中，该显著特征包含对应该深度影像中被标定的该反射表面的一波形态样。

在一实施例中，定位方法还包含：透过设置于该装置上的一第二超音波收发器，朝向不同于该第一超音波收发器的一方向发送一第二超音波；透过该第二超音波收发器接收一第二超音波反射；透过该处理器于该第二超音波反射中辨识对应该反射表面的该显著特征；以及透过该处理器根据该显著特征的一第二回应时间，量测该定位装置与该反射表面之间的一第二距离。

在另一实施例中，定位方法还包含：透过该处理器根据该第一距离以及该第二距离判断该定位装置的一位移。

应注意的是，前述的发明内容以及后述的实施方式皆仅是举例说明而已，其主要目的是为详细地解释本案申请专利范围当中的内容。

附图说明

参照后续段落中的实施方式以及下列附图，当可更佳地理解本案的内容：

图1为根据本案一实施例绘示的定位装置的示意图；

图2为根据本案一实施例绘示的深度景像的示意图；

图3a为根据本案一实施例绘示的由超音波收发器产生的超音波讯号以及超音波反射的波形示意图；

图3b为根据本案一实施例绘示的在定位装置移动至其他位置时由超音波收发器产生的超音波讯号以及超音波反射的波形示意图；

图4为根据本案一实施例绘示的定位装置的示意图；

图5为根据本案一实施例绘示的定位装置的示意图；

图6a为根据本案一实施例绘示的定位装置的示意图；

图6b为根据本案一实施例绘示的定位装置的示意图；

图6c为根据本案一实施例绘示的定位装置的示意图；以及

图7为本案一实施例的定位方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下将以附图及详细叙述清楚说明本案的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指二或多个元件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个元件或装置相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，是包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本案。

关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案的描述上额外的引导。

图1为根据本案一实施例绘示的定位装置的示意图。在本实施例中，定位装置100是运作于一空间当中，例如房间、舱室、厅室或相似的室内空间等等。此定位装置100包含一光学感测器101、一超音波收发器102以及一处理器103，其中光学感测器101以及超音波收发器102是与处理器103电性耦接。该光学感测器101可为一摄影机，其是用以自定位装置所在的该空间当中获取多个深度影像。该光学感测器101更可进一步地处理这些深度影像并将对应这些深度影像的讯息传送至该处理器103。

在本实施例中，该超音波收发器102是设置于定位装置100上，其设置的位置邻近于光学感测器101。该超音波收发器102包含一超音波发射器以及一超音波接收器。该超音波收发器102是用以向该空间发射一超音波讯号，并用以接收自该空间反射的一超音波反射，其中该超音波反射对应该超音波讯号。当该超音波收发器102接收该超音波反射，其可进一步地处理该超音波反射并将对应该超音波反射的讯息传送至该处理器103。

在本实施例中，由于该处理器103与该光学感测器101以及该超音波收发器102电性耦接，由这些感测器获取的信息(例如对应这些深度影像以及该超音波反射的信息)将被传送至该处理器103。该处理器103，举例来说，可为中央处理器(cpu)或绘图处理器(gpu)，其是用以自一记忆体获取多个指令并且执行这些指令。透过执行这些指令，该处理器103可将光学感测器101所获取的这些深度影像集合为该空间的一深度景像，其中该深度景像大致上可呈现该空间当中的空间结构或是家具的摆设态样。

图2为根据本案一实施例绘示的深度景像的示意图。如上述实施例所陈，该处理器103可基于光学感测器101获取的这些深度影像以产生该深度景像。在本实施例中，如图中所绘示的一深度景像dvw呈现了上述空间当中的部分景像，如图中可见，在该深度景像dvw当中包含一白板rs1以及一柱体rs2。当获取深度景像dvw后，该处理器103可在深度景像dvw当中标定该空间里的一反射表面。在本实施例中，在该深度景像dvw当中被标定的该反射表面是为人造物的一部分，尤为具有宽广超音波反射区域的人造物的一部分，例如该白板rs1以及该柱体rs2。然而，应注意的是，图2中所绘示的该深度景像dvw仅是为深度景像的一范例，该深度景像并非一定是可视的图像。领域中人应理解此深度景像可指涉透过其他态样呈现该空间当中的景深讯息的信息。

应注意的是，在某些实施例当中，由处理器103进行集合处理后的该深度景像dvw是为一虚拟地图的部分讯息。详细地说，该光学感测器101可根据一预定频率自该空间当中的多个不同方向获取多个深度影像，而由该光学感测器101获取的这些深度影像可用于建构对应该空间的该虚拟地图，而该虚拟地图大致上地展示了该定位装置100所处的该空间当中的家具及配置。该处理器103更可进一步将该虚拟地图转换为一声音模型，该声音模型包含了关于超音波收发器102所接收的反射声波当中可能存在的声音特征信息，而此反射声波当中可能存在的声音特征信息是对应该虚拟地图当中可探知的物体。例如，当该光学感测器101获取这些深度影像，该超音波收发器102亦被启动以传送超音波并收集其反射的回波。而若这些深度影像当中的图像化物体与声音特征是对应于该空间当中的同一物体，该图像化物体可用以与此声音特征配对，因此，透过机器视觉在该虚拟地图当中探知的物体可被利用于进行听觉上的辨识。据此，透过该声音模型，上述在该深度景像dvw当中被标定的该反射表面将能够以超音波进行辨识。

如图1所示，在本实施例中，透过执行这些指令，该处理器103可分析对应该超音波反射的信息，该处理器103的目的是为在该超音波收发器102获取的该超音波反射当中辨识多个显著特征。在该声音模型中，该超音波反射当中的这些显著特征是对应于该光学感测器101所标定的该反射表面。这些显著特征可为对应该光学感测器101所获取的该深度景像dvw当中被标定的该反射表面(例如，该白板rs1或该柱体rs2)的形状、尺寸、反射程度及(或)材质而异的一种波形态样。

图3a为根据本案一实施例绘示的由超音波收发器102产生的超音波讯号us1以及超音波反射ufb1的波形示意图。如图3a所示，该超音波讯号us1以及该超音波反射ufb1是为沿时间轴产生振幅变化的波形。在本实施例中，该超音波收发器102是于周期p1以及周期p3透过预设形式(具有预定频率以及预定振幅的正弦波)发射超音波讯号us1，并于周期p2以及周期p4监测超音波反射ufb1。在一实施例中，该超音波收发器102向图2所示的该白板rs1以及该柱体rs2发射超音波讯号。该超音波讯号us1将受到该白板rs1形成的一反射表面以及该柱体rs2形成的另一反射表面所反射，借此将对应地产生该超音波反射ufb1，该超音波反射ufb1可被该超音波收发器102接收。

由于在该空间中具有这种反射表面(例如该白板rs1以及该柱体rs2)，该超音波讯号us1将被这种反射表面(例如该白板rs1以及该柱体rs2)反射至该超音波收发器102，此种反射将于该超音波反射ufb1产生显著特征sf1a以及显著特征sf2a，而该处理器103是用于提取显著特征sf1a以及显著特征sf2a。在本实施例中，该处理器103将辨识该显著特征sf1a的一波形态样是对应于该白板rs1，另外，该处理器103亦将该显著特征sf2a的一波形态样是对应于该柱体rs2。

在该超音波反射ufb1中，根据该白板rs1的形状、尺寸、反射程度及(或)材质的不同，该显著特征sf1a的振幅以及波形态样亦将不同。该显著特征sf1a的一回应时间t1是与该白板rs1以及该超音波收发器102之间的一距离相互对应。同样地，根据该柱体rs2的形状、尺寸、反射程度及(或)材质的不同，该显著特征sf2a在该超音波反射ufb1当中的振幅以及波形态样也将不同。该显著特征sf2a的一回应时间t2是与该柱体rs2以及该超音波收发器102之间的一距离相互对应。

在本实施例中，该显著特征sf1a是于该周期p2当中的回应时间t1(自超音波开始发送的该周期p1起算)被捕捉到。在一实施例中，该超音波收发器102是周期性地发送该超音波讯号us1，因此，该超音波收发器102将在该周期p2之后的周期p3再发送该超音波讯号us1。随后，该超音波收发器102可于周期p4再次接收超音波反射ufb1。在一实际应用情境中，该超音波收发器102将根据一秒10次的频率进行该超音波讯号us1的发送，而该超音波收发器102可根据相同的一秒10次的频率对该超音波反射ufb1进行采样。若该超音波收发器102以及该反射表面之间维持一特定的关联性(例如定位装置停留于原地)，对应该反射表面(例如，该白板rs1)的该显著特征sf1将在周期p4出现于该超音波反射ufb1当中。如图3a所示，该显著特征sf1a在周期p4当中是于同样的回应时间t1被捕捉到。

应注意的是，在图3a当中的这些显著特征sf1a是对应于图2所示的该白板rs1的尺寸以及形状所绘示。然而，当该反射表面具有不同的尺寸以及形状时，在该超音波反射当中能捕捉的该显著特征将对应地改变。如图3a所示，在周期p2以及周期p4中，该超音波反射ufb1更额外包含了另一种显著特征sf2a。由于在该空间当中具有另一反射表面(例如，该柱体rs2)，该超音波讯号us1亦将被此反射表面反射至该超音波收发器102并于该超音波反射ufb1当中产生该显著特征sf2a。该处理器103可用以提取该显著特征sf2a，该处理器103将辨识该显著特征sf2a的一波形态样是对应于该柱体rs2。对应该柱体rs2的形状、尺寸、反射程度及(或)材质的不同，该显著特征sf2a的该波形态样亦将不同。由于该柱体rs2与该白板rs1具备相异的形状以及尺寸，由该柱体rs2所产生的该显著特征sf2a将异于如图3a所示的该显著特征sf1a。该显著特征sf2a在该超音波反射ufb1当中被捕捉的时间是与该柱体rs2以及该超音波收发器102之间的一距离相互对应。在一实施例中，显著特征sf2a是于该周期p2当中的另一回应时间t2(自超音波开始发送的该周期p1起算)被捕捉。

根据该超音波反射ufb1，该处理器103可根据该回应时间t1量测该白板rs1以及该超音波收发器102之间的距离，并可根据该回应时间t2量测该柱体rs2以及该超音波收发器102之间的距离。在本实施例中，该回应时间t2的时间长于该回应时间t1，故该处理器103可辨认该定位装置100目前的位置较靠近该白板rs1且较远离该柱体rs2。

当该定位装置100移动至该空间当中的其他位置(例如，该定位装置100远离该白板rs1)，在该超音波收发器102a获取的该超音波反射当中将仍能够侦测到相似的显著特征(对应该白板rs1)，然而，在此状况下该显著特征的回应时间将不相同。请参照图3b，其是为根据本案一实施例绘示的在定位装置100移动至其他位置时由超音波收发器102产生的超音波讯号us1以及超音波反射ufb2的波形示意图。如图3b所示，该超音波收发器102是于周期p1以及周期p3透过预设形式(具有预定频率以及预定振幅的正弦波)发射超音波讯号us1，并于周期p2以及周期p4监测超音波反射ufb2。在图3b当中，这些超音波反射ufb2在周期p2以及周期p4当中包含显著特征sf1b，而由于显著特征sf1a以及显著特征sf1b皆是由同一反射表面(白板rs1)所产生，故该显著特征sf1b在图3b当中所显示的波形态样是相似于(或相同于)在图3a当中所显示的显著特征sf1a。该超音波反射ufb1与该超音波反射ufb2的相异点在于，自周期p1(或周期p3)起算，该显著特征sf1b是于周期p2(或周期p4)当中的一回应时间t3被捕捉到。如图3b所示，该回应时间t3长于图3a当中的该回应时间t1。图3b的实施例当中的该回应时间t3显示了该超音波收发器102以及该白板rs1之间的一距离长于图3a的实施例当中的该距离。

在一实施例中，该回应时间t1以及该回应时间t3之间的一时间差显示了该定位装置100进行的一相对移动。由于该回应时间t3长于该回应时间t1，根据图3b所示的超音波反射ufb2以及图3a所示的超音波反射ufb1之间的差异，该处理器103可辨认该定位装置100已经进行了远离该白板rs1的移动。

另外，图3b所示的该超音波反射ufb2在周期p2以及周期p4当中包含该显著特征sf2b。由于该显著特征sf2a以及该显著特征sf2b皆是由同一反射表面(例如，该柱体rs2)所产生，故该显著特征在图3b当中所显示的波形态样是相似于(或相同于)在图3a当中所显示的显著特征sf2a。该超音波反射ufb1与该超音波反射ufb2当中的该显著特征sf2b的相异点在于，自周期p1(或周期p3)起算，该显著特征sf2b是于周期p2(或周期p4)当中的一回应时间t4被捕捉到。如图3b所示，该回应时间t4短于图3a当中的该回应时间t2。图3b的实施例当中的该回应时间t4显示了该超音波收发器102以及该柱体rs2之间的一距离短于图3a的实施例当中的该距离。

在一实施例中，该回应时间t2以及该回应时间t4之间的一时间差显示了该定位装置100进行的一相对移动。由于该回应时间t4短于该回应时间t2，根据图3b所示的超音波反射ufb2以及图3a所示的超音波反射ufb1之间的差异，该处理器103可辨认该定位装置100已经进行了靠近该柱体rs2的移动。

另外，根据如图3b所示的该超音波反射ufb2，该处理器103可根据该回应时间t3量测该白板rs1以及该超音波收发器102之间的距离，并可根据该回应时间t4量测该柱体rs2以及该超音波收发器102之间的距离。在本实施例中，该回应时间t4的时间短于该回应时间t3，故该处理器103可辨认该定位装置100目前的位置较靠近该柱体rs2且较远离该白板rs1。

应注意的是，在图3a以及图3b当中的显著特征sf1a以及该显著特征sf1b是对应于图2所示的该白板rs1的尺寸以及形状所绘示，而在图3a以及图3b当中的该显著特征sf2a以及该显著特征sf2b是对应于图2所示的该柱体rs2的尺寸以及形状所绘示。然而，当该反射表面具有不同的尺寸以及形状时，在该超音波反射当中能捕捉的该显著特征将对应地改变。

请再参照图1，在本实施例当中，透过执行这些指令，该处理器103可根据该显著特征于该超音波反射当中的回应时间来测量该定位装置100以及该反射表面之间的距离。在前述实施例当中已经说明，该显著特征的回应时间是为该显著特征在该超音波反射当中被侦测到的发生时间。当该处理器103于该超音波反射当中辨识对应该反射表面的该显著特征时，该处理器103将侦测该显著特征在该超音波反射的波形图当中出现的时间。根据这些显著特征在该超音波反射当中被侦测到的时间点之间的时间差，该处理器103可估算该定位装置100以及该反射表面在空间当中的相对移动。例如，如图3a以及图3b所示，由于对应该反射表面的该显著特征sf1a以及该显著特征sf1b在超音波反射的波形图当中被捕捉于不同的回应时间，该处理器103可侦测到该定位装置100正远离该白板rs1。同样地，由于该显著特征sf2a以及该显著特征sf2b在图3a以及图3b当中亦被捕捉于不同的回应时间，其即表示该定位装置100正向该柱体rs2靠近。

图4为根据本案一实施例绘示的深度景像的示意图。相似于图1的实施例，在本实施例中，此定位装置100包含该光学感测器101、该超音波收发器102以及该处理器103，其中该光学感测器101以及该超音波收发器102是与该处理器103电性耦接。然而，在本实施例中，该定位装置100还包含一惯性侦测单元104，其中该惯性侦测单元104与该处理器103电性耦接并用以追踪该定位装置100相对于该空间的一空间向量。当该定位装置100在该空间当中进行移动，该惯性侦测单元104可侦测该定位装置100的移动并产生该空间向量。根据该空间向量，该处理器103可获取该定位装置100的一第一轴向与该反射表面的一第二轴向之间的一夹角。例如，若该第一轴向是为沿该超音波收发器102的指向方向延伸的一轴向，而该第二轴向是为该白板rs1几何上的法线方向，当获取了该超音波收发器102的指向方向以及该白板rs1的法线方向之间的夹角后，该定位装置100可根据该夹角调整前述其所估算的这些距离。

图5为根据本案一实施例绘示的深度景像的示意图。在本实施例中，该定位装置100包含一光学感测器101、一第一超音波收发器102a、一第二超音波收发器102b、一第三超音波收发器102c、一第四超音波收发器102d、一第五超音波收发器102e、一处理器103、一惯性侦测单元104以及一显示器105。应注意的是，在本实施例中，该定位装置100特别是一种用以向使用者提供模拟环境的装置。该光学感测器101、这些超音波收发器102a-102e、该惯性侦测单元104以及该显示器105皆电性耦接于该处理器103。相似于图1的实施例,该光学感测器101可为一摄影机，其是用以自定位装置所在的该空间当中获取多个深度影像，其中该光学感测器101更可进一步地处理这些深度影像并将对应这些深度影像的讯息传送至该处理器103。然而，在本实施例中，该定位装置100具有五组超音波收发器102a-102e，而这些超音波收发器102a-102e是设置以向该空间发送多个超音波讯号并分别该空间接收多个超音波反射。当这些超音波收发器分别接收这些超音波反射，这些超音波收发器可对这些超音波反射进行处理并将对应这些超音波反射的讯息传送至该处理器103。应注意的是，由这些超音波收发器发送的这些超音波讯号各自为具有独特振幅以及独特频率的超音波，故各超音波收发器可正确地辨识各自发送的讯号所对应的超音波反射。或者，各个超音波收发器可透过分时处理以进行这些超音波讯号的发送或接收，如此可避免不同的超音波收发器所发送的这些超音波讯号相互干扰。

例如，在图2的实施例当中，如该深度景像dvw所示，当该定位装置100建构该深度景像dvw并对应地产生该声音模型后，该处理器103可于该声音模型当中标定可能的一些反射表面，而这些超音波收发器102a-102e被设置以朝向不同方向，使这些超音波收发器各自涵盖该空间当中的不同区域。举例而言，当该第一超音波收发器102a被设置以朝向该空间当中的该白板rs1，该第一超音波收发器102a所接收到的该超音波反射可用以追踪该深度景像dvw当中的该白板rs1。与此同时，该第二超音波收发器102b则被设置以朝向该空间当中的该柱体rs2，该第二超音波收发器102b所接收到的该超音波反射可用以追踪该深度景像dvw当中的该柱体rs2。亦即，根据这些超音波收发器各自所指向的方向，该处理器103可同时估算该定位装置100与多个反射表面之间各自的距离。在本实施例中，该处理器103可基于这些深度影像以呈现该深度景像，并于该深度景像当中标定该空间当中的一反射表面。在本实施例中，在该深度景像当中被标定的该反射表面是为人造物的一部分，尤为具有宽广超音波反射区域的人造物的一部分，例如书桌、餐桌、天花板、黑白板、窗户、墙面或是柱体等等。在该深度景像当中标定该反射表面后，该处理器103可分析关于该超音波反射的信息，并辨识被标定的该反射表面对应至该超音波反射当中的显著特征。由于这些超音波收发器可各自接收由该反射表面的不同部分所反射的超音波反射，该处理器103可根据该超音波反射当中该显著特征的多个回应时间以测量该定位装置100以及该反射表面之间的距离。显然地，在设置两个以上的超音波收发器的状况下,该定位装置100所测量的该距离将具有更高的准确度。

在本实施例中，该定位装置100的该显示器105是用以向该使用者输出该模拟环境当中的一景象，其中，所述的该模拟环境是指由一或多部计算机设备所建构的环境，其可透过拟真影像、声音或其他感官刺激以模拟该使用者身处于该模拟环境当中的状况。例如，该模拟环境可为虚拟实境(vr)空间、扩增实境(ar)空间或是混合实境(mr)空间。在一本实施例中，该处理器103是与某些模拟环境服务器通讯耦接以接收关于该模拟环境的信息，并透过该显示器105显示这些信息以呈现该模拟环境当中的该景象。如上所述，根据该空间向量以及在该超音波反射当中辨识的该显著特征，该处理器103可测量该定位装置100与该空间中的至少一实体障碍物之间的相对距离。当使用者穿戴该定位装置100时，该处理器103可将该定位装置100相对于该空间的一正确位置回应至这些模拟环境服务器，借此，当使用者正沈浸于该模拟环境当中时，本案的装置可以避免使用者与障碍物发生碰撞。

图6a为根据本案一实施例绘示的定位装置的示意图。图6a绘示了前述的该定位装置100的外观。如图中所示，自该定位装置100的外观可见该光学感测器101以及这些超音波收发器102a-102e的设置位置。而图5当中所述的该处理器103、该惯性侦测单元104以及该显示器105是为该定位装置100的内部构件，故并无法自该定位装置100的外观看见。如图中所示，该第一超音波收发器102a是设置于该定位装置100的前侧，而其他的这些超音波收发器102b-102e则分别设置于该定位装置100的右侧、左侧、上侧以及下侧。如前所述，在本实施例当中的此种装置配置较之仅设置单一超音波收发器的装置配置效率更高。而关于本实施例当中提到的这些构件的功效已于上述实施例，尤为图5的实施例当中详细解释过，故于此不再赘述。然而，应注意的是，在此附图中绘示的该定位装置100仅是为一种可行的配置，领域中人可调整超音波收发器的排列方式或增加超音波收发器以扩展该定位装置100的收发范围。

图6b为根据本案一实施例绘示的定位装置的示意图。本图中所绘示的该定位装置100的配置可以一并参照图6a的实施例当中的该定位装置100。本图所绘示的是为一俯视图，其视角是为自该定位装置100的上方向下俯瞰。该定位装置100是由该空间当中的一使用者所穿戴。如图中所示，该第一超音波收发器102a可向一第一方向发送第一超音波讯号，并对应地接收由一反射表面rs3(例如图中的前方墙面)所反弹的一第一超音波反射。据此，透过在该第一超音波反射当中侦测对应该反射表面rs3的一显著特征的一回应时间，该处理器103可计算该反射表面rs3与该第一超音波收发器102a之间的一第一距离dst1。该第二超音波收发器102b则可向一第二方向发送第二超音波讯号，并对应地接收由一反射表面rs4(例如图中的侧墙)所反弹的一第二超音波反射。根据在该第二超音波反射当中侦测对应该反射表面rs4的一显著特征的一回应时间，该处理器103可计算该反射表面rs4与该第二超音波收发器102b之间的一第二距离dst2。当该处理器103获取该第一距离dst1以及该第二距离dst2后，该处理器103可估算该定位装置100相对于该空间的一水平位置。另外，透过监测该第一距离dst1以及该第二距离dst2，该处理器103可进一步地根据第一距离dst1以及该第二距离dst2及/或其所发生的变化判断该定位装置100相对于该空间的一水平位移。

图6c为根据本案一实施例绘示的定位装置的示意图。本图中所绘示的该定位装置100的配置亦可以一并参照图6a的实施例当中的该定位装置100。本图所绘示的是为一侧视图，其视角是为自该定位装置100的侧边向另一侧观看。该定位装置100是由图6b所示的该空间中的该使用者所穿戴。如图中所示，类似于图6b的实施例，该第四超音波收发器102d可用以侦测该定位装置100以及一反射表面rs5(例如，天花板)之间的一第三距离dst3，而该第五超音波收发器102e可用以侦测该定位装置100以及一反射表面rs6(例如，地板)之间的一第四距离dst4。借此，当该处理器103获取该第三距离dst3以及该第四距离dst4后，该处理器103可估算该定位装置100相对于该空间的一垂直位置。另外，透过监测该第三距离dst3以及该第四距离dst4，处理器103可进一步地根据第三距离dst3以及该第四距离dst4及/或其所发生的变化判断该定位装置100相对于该空间的一垂直位移。

图7为本案一实施例的定位方法的步骤流程图。在本实施例中，此定位方法700是由前述实施例当中的该定位装置100所执行，故可一并参照上述实施例当中的叙述。在本实施例中，该定位方法700所包含的步骤将详述于下列段落当中。

步骤s701:自一空间当中获取一深度影像。如图1的实施例中所述，该定位装置100的该光学感测器101与该处理器103电性耦接，其中该光学感测器101可用以自该定位装置100所处的该空间当中获取多个深度影像。当该光学感测器101自该空间当中获取这些深度影像后，该光学感测器101更可进一步地处理这些深度影像并将对应这些深度影像的讯息传送至该处理器103。如图5的实施例中所述，该定位装置100的该光学感测器101亦是用以自该空间当中获取多个深度影像并将对应这些深度影像的讯息传送至该处理器103。

步骤s702:向该空间当中的一方向发送一超音波。如图1的实施例所述，该定位装置100的该超音波收发器102亦电性耦接于该处理器103，其中该超音波收发器102是用以向一特定方向发送该超音波讯号。如图5的实施例所述，该五个超音波收发器102a-102e可用以分别向五个不同的方向发送这些超音波讯号。

步骤s703:接收自该方向反射的一超音波反射。如图1的实施例所述，当该超音波讯号被发送后，该超音波收发器102可于一段时间后接收到由该特定方向反射回来的该超音波反射。当该超音波收发器102接收该超音波反射，该超音波收发器102可进一步地将对应该超音波反射的讯息传送至该处理器103。如图5的实施例所述，该第一超音波收发器102a、该第二超音波收发器102b、该第三超音波收发器102c、该第四超音波收发器102d以及该第五超音波收发器102e皆是用以分别接收对应这些超音波讯号的多个超音波反射，并将对应该超音波反射的讯息传送至该处理器103。

步骤s704:于该深度影像当中标定一反射表面。如图1的实施例所述，当对应该深度影像的讯息被传送至该处理器103后，该处理器103可于该深度影像当中标定一反射表面。例如，在图2的实施例中，该处理器103可在该深度景像dvw当中标定该白板rs1或该柱体rs2为该反射表面。同样地，在图5的实施例中，该处理器103亦是用以于该空间的该深度影像当中标定一反射表面。此外，如上面实施例所述，被标定的该反射表面为具有宽广超音波反射区域的人造物的一部份，在此种状况下，对该反射表面对应的显著特征进行的辨识结果应能更加理想。

步骤s705:在该超音波反射当中辨识对应该反射表面的一显著特征。如图1的实施例所述，该处理器103可分析该超音波反射，进而于该超音波反射当中辨识对应被标定的该反射表面的该显著特征。应当理解的是，根据被标定的反射表面的不同，其在该超音波反射的波形图当中所表现的该显著特征亦有所不同。关于超音波反射的波形示意图，请参照图3a以及图3b。

步骤s706:根据该超音波反射当中被辨识的该显著特征的一回应时间测量一装置以及该反射表面之间的一距离。如图1的实施例所述，该处理器103可根据该超音波反射当中该显著特征的该回应时间测量该定位装置100以及该反射表面之间的该距离。如图3a以及图3b的实施例所述，当该处理器103侦测到该显著特征sf1的回应时间后，其即可根据回应时间估算该定位装置100与该反射表面之间的该距离。

综上所述，本案的定位装置可根据超音波以及深度影像来估测该定位装置以及一些已知障碍物之间的距离。透过将超音波以及深度影像所包含的讯息进行结合，本案提供了一种节省电力且在空间中具有高效能的定位装置。此外，本案以深度影像建构的虚拟地图作为辅助，可使显著特征的辨识效率提升。再者，本案的定位装置可以进一步地利用于虚拟环境系统当中，令使用者能获得更佳的游戏体验。

虽然本案以实施例揭露如上，然其并非用以限定本案，任何熟悉此技艺者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本案的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。