Wi-Fi室內定位與行人導航技術

時間：2008年12月11日

除了車載導航器及PND外，愈來愈多的手機也開始內建GPS/A-GPS定位功能，希望能將位置服務（LBS）導入到個人的生活當中。不過，當GPS功能進入個人手持應用的領域，就出現了很大的使用限制，也就是當個人進入騎樓、巷弄或室內時，就無法清楚收到衛星訊號，此時GPS定位功能就無法發揮作用，需要尋求其他的輔助方案。

透過目前已廣泛佈建的Wi-Fi接取點（Access Point；AP），利用三角定位技術即可實現室內定位的要求，讓個人定位的範圍得以進到更寬廣的領域。市場最熱門的iPhone手機已率先導入Wi-Fi定位功能，此技術在NB、PND、手機等設備中的應用可望逐漸普及。

《圖一　工研院資通所林昱仁工程副組長》

工研院資通所是國內率先投入Wi-Fi定位技術研發的單位，林昱仁工程副組長在講座中指出，目前可用來定位的技術包括GPS、手機基地台定位系統、Wi-Fi定位、RFID定位等方式，每種技術都有其優缺點，請見表一。其中GPS當然是使用最廣的技術，不論是定位精度、可用性（availability）和隱私性，都是相當理想的，唯一的缺點即是上述在使用環境上的限制。

林昱仁分析說，打破使用環境限制的最佳定位技術，自然是涵蓋率最廣的手機基地台定位系統，然而它的弱點在於定位精度太低（約一公里），而且往往需要電信業者來提供。RFID定位能提供最精確的位置資訊，但問題是需要廣泛的佈建接取訊號的收發設備。

相較之下，Wi-Fi接取點在市區內的佈建已達到相當的密集度，不論是室內或室外，都有機會成為定位上的輔助系統。林昱仁指出，目前已有多家廠商及研究單位投入Wi-Fi定位的技術開發或服務，例如Skyhook（美）、AeroScout（美）、ekahau（芬蘭）、Airlocation（Hitachi）及工研院。這些開發者大多基於兩種定位技術來實現Wi-Fi的定位，一是基於收訊時間差（Time Difference of Arrival, TDOA），一是基於訊號強度（Received Signal Strength；RSS），兩者各有優缺點，請見表二。

林昱仁表示，今日的Wi-Fi已用於無線資料傳輸及語音通話，下一步則可發展為行動定位的輔助技術，而開發的重點在於如何在標準的Wi-Fi無線區域網路環境下，無需其他專屬硬體設備，即可提供行動定位服務解決方案。在室內的應用上，必須規劃接取點（AP）的放設位置及密集度，並配合適當的地圖資訊；在室外的應用，服務業者必須定期在各條道路上收集Wi-Fi接取點的訊號。這是相當浩大的初期工程，林昱仁指出，下一階段則可透過用戶使用時的接收狀況，隨時更新接取點改變的資訊。

《圖二　CSR系統應用經理楊俊仁》

手機基地台的網路資訊則是輔助定位的另一個可行方法。CSR系統應用經理楊俊仁表示，GSM/WCDMA的網路資訊能夠加速GPS的定位速度，並提供穩定且持續的定位功能。從基地台的時間同步資料，定位設備能夠大幅縮小GPS訊號搜尋的頻率與電碼範圍，進而加快定位的時間。此做法能做到比今日A-GPS更高的精確性與可用性，讓手機的位置服務（LBS）更為實用。（編輯部）

《圖三　ITO patterning的各種型式》

投射電容式多點觸控技術

時間：2008年12月18日

觸控螢幕為使用者提供更直覺、便利的操控方式，因而成為重要的輸入介面功能，而iPhone導入多點觸控（Multi-Touch）的介面技術，更成為眾所矚目的新興手持設備設計趨勢。多點觸控的實現需要採用不同於以往的技術作法，在手持設備上最可行的技術即是投射電容式（Projected Capacitive）技術。此技術的建置涉及複雜的ITO pattern、感測電路佈局及先進控制演算方法等，業界仍致力於掌握這些關鍵技術。

《圖四　投射電容式觸控面板採ITO薄膜/玻璃作法》 資料來源：Sipix趙一雄博士

本次講座吸引涵蓋手持設備、觸控控制器／模組、面板組裝、顯示器和材料等觸控產業各領域業者齊聚一堂，共同探討此一新興技術的實現要領。講師Cypress王一杭經理和Sipix資深副總經理趙一雄博士分別就觸控控制及ITO薄膜先進技術進行剖析說明。

王一杭指出，觸控技術的發展在十多年前即已開始，如今已廣泛進入消費應用的領域中。現在的發展重點即在於如何讓人的手指能夠更直覺的操控使用介面，而多點觸控則是必然的使用趨勢。然而，要在手持介面實現多點觸控，必須發展有別於過去電阻式或表面電容式觸控的投射電容式觸控面板與控制技術。

投射電容式技術採用單層或多層的樣式化（patterned）ITO層來形成行、列交錯的感測單元（sensing element）矩陣。其中可行的作法包括軸交錯式（Axis Intersect）和所有觸點可定位式（All Points Addressable；APA）兩種感測技術。軸交錯式為自電容型（self capacitance）感測，也就是分別直接感測欄與列電極在手指觸碰時的電容偶合變化；APA則屬於互電容型（mutual capacitance）感測，是以一面ITO層做為驅動極，另一面ITO層做為感測極。

《圖五　Cypress王一杭經理》

王一杭指出，軸交錯式的掃描數量較少，因此對控制器的運算要求較低，較容易實現，但其限制是無法感測出多點觸控的真實位置，除非採用更複雜的技術，如分區佈線。相較之下，APA能夠感測出多點觸控的真實位置，但運算要求比起軸交錯式高出許多。事實上，如果只是要做到多點觸控的動作（gesture）辨識，如pan、pinch、rotate等，以軸交錯式就能夠滿足。

《圖六　Sipix資深副總經理趙一雄博士》

在ITO的技術上，趙一雄指出，今日的電阻式觸控面板採用薄膜（film）/玻璃（glass）、薄膜/薄膜及薄膜/薄膜/塑膠等三種實現技術，而投射電容式則主要採用薄膜/玻璃技術。觸控用的ITO薄膜被要求需具有防刮、抗炫光、抗牛頓環、抗指紋、抗UV等功能，因此需要施行相應的PET基材之功能性塗佈。不同的設備的應用性會決定這些功能的需求程度。

在設計製造上，觸控面板用的ITO薄膜必須滿足一些重要參數的要求，例如面電阻要介於300～500Ohm/sq、阻抗值的線性度要小於等於1.5％、透光率要高於88％等。此外，還得通過環測可靠性的要求。至於當紅的ITO薄膜Patterning的技術，趙一雄表示，可行的技術包括化學蝕刻法、雷射蝕刻法和剝離法，而利用剝離法作捲筒式ITO Patterning具有較多的優點。此外，他認為未來的ITO薄膜將朝高穿透率PET基材和結晶型ITO薄膜的技術發展。

《圖七　Android的Activity運作流程示意圖》

Android開放手機實機建置要領

時間：2009年1月15日

由Google主導的Android開放式手機平台，由宏達電的G1手機打響市場的第一炮，目前已引起極大的迴響。台灣身為電子產品製造開發的重鎮，有很大的機會乘著此平台之便，站上手機市場更重要的位置。然而，開於此平台的泛論性研討會活動已不少，但如何真正實做，仍然欠缺深入的介紹。在本次的講座中，專業Embedded Linux教育訓練講師Jollen即針對Android的市場商機、軟體開發套件（SDK）安裝、應用程式模式及開發逐一做了清楚的說明。

Jollen指出，手機的發展已進入新的階段，也就是未來硬體規格不會相差太多，開始走向品牌化，要求穩定性和創新的工業設計，但功能上的差異性則得靠軟體來達成。近年來，開放軟體（Open-source）社群已形成強大的力量，透過社群建立使用者體驗管道、收集使用者經驗等，已被證明是品牌與技術推廣的成功策略。

在過去的手機市場，軟體的開發有著種種的限制，但這個情況已開始被打破。iPhone雖然不是採用Linux核心，但已對外提供SDK；手機第一大廠Nokia在去(2008)年6月買下Symbian，並成立基金會，走的也是開放平台的路；其他還包括LiMO和OpenMoko等組織，在Linux開放式手機平台的推動上已行之多年。然而，Jollen表示，Android能夠脫穎而出，確實具有其獨到之處。

《圖八　Linux教育訓練講師Jollen》

Android平台有幾項特色，讓它成為最被看好的開放式手機平台。除了Google的加持外，Android解決了過去應用Linux開發手機常見的一些問題，例如授權問題。由於開放軟體中的GPL授權方式要求開發者需要完全公開其發展過的程式碼，因此讓商業機構為之卻步。然而，基於Android平台的應用程式採用Apache License（第二版）的授權條款，讓開發者自行決定是否願意將其專利技術授權出來。

不僅如此，為了讓上、下層軟體之間的關係解套，Android的應用架構採用Java套件，開發者只需設計此一層的軟體，即可為其手機新增功能。至於中介層的程式庫（libraries）和底層的核心（Kernel），原則上開發者不需更動，Android發展組織會持續地進行維護。這對開發者是一大利多，在此架構下，他們可以更專注於創造價值的應用程式開發。

Jollen指出，Android提出了相當容易上手的開發工具，包括Android模擬器、Android開發套件（ADT）、Android除錯工具（ADB）以及協助UI設計佈局的Hierarchy Viewer，這些工具都採用Eclipse整合開發環境（IDE），讓設計上更為容易上手。此外，在應用程式的開發上，Android提出Activity、Service、Process、Intent等重要的架構及觀念。了解了這些，開發者就能事半功倍的從事其Android手機的開發設計了。（編輯部）