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毫米波雷達定位現場作業流程提示系統



一、專案啟動與範疇定義


本專案的啟動源於工業 4.0 浪潮下,製造業對智慧化生產系統的迫切需求。隨著消費市場對客製化產品的偏好日益增長,傳統固定式的生產線已難以應對多樣化、小批量的生產挑戰。為此,《毫米波雷達定位現場作業流程提示系統》應運而生,旨在透過創新的室內定位技術,打造一個能夠自動化提示標準作業程序 (SOP) 的智慧輔助系統。此專案成果彙整自產學合作案「機場加油車標準作業程序自動稽核系統規格研擬」與「工作場域定位及標準作業程序自動提示系統研發」,是推動智慧製造升級的關鍵策略佈局。


1.專案目標


根據專案的研發理念與初期規劃,我們確立了以下三大核心目標:



  • 智慧製造升級:開發一套能夠適應彈性生產需求的系統,解決多樣化產品在同一條產線上組裝時,因作業流程頻繁變動所帶來的挑戰。


  • 作業品質確保:透過精準的室內定位,在作業人員進入特定工作熱區 (Hot Zone) 時,系統能自動將對應的標準作業程序 (SOP) 推送至其終端設備,確保每一道工序的準確性,為作業品質把關。


  • 創新技術驗證:探索並驗證採用毫米波 (mmWave) 雷達技術進行高精度室內人員追蹤的可行性,為其在工業場景的應用奠定基礎。



2.專案範疇界定


為確保專案目標的聚焦與資源的有效利用,我們明確界定了本專案團隊的權責範圍。根據委託協議,本團隊主要負責核心系統的設計開發與整體系統的串接整合。具體範疇劃分如下:


A.範疇內(In-Scope):



  • 設計並開發主控台系統


  • 協助設計室內定位系統


  • 串接整合整體系統



B.範疇外(Out-of-Scope):



  • 現場提示系統之終端硬體開發


  • 現場提示系統之終端應用程式開發 (由合作夥伴資策會負責)



3.主要專案關係人


本專案的成功推動,仰賴於各方夥伴的緊密協作。主要的專案關係人及其角色如下(因保密協議恕不列出公司名稱):



  • 委託方: OO科技股份有限公司


  • 主要開發者: 醒吾科技大學陳家堂團隊


  • 合作夥伴: OO股份有限公司、財團法人資訊工業策進會 (資策會)



 


二、專案規劃與技術架構


在一個涉及多方協作與前瞻技術整合的專案中,周詳的規劃階段扮演著至關重要的角色。此階段的核心任務是評估並選定最適合的技術方案,並在此基礎上定義一套穩固、可擴展的系統架構。這不僅是將概念轉化為藍圖的過程,更是預先識別潛在風險、確保各子系統能無縫協作的基礎,為專案的最終成功奠定了基石。


1.室內定位技術選型


專案的首要技術挑戰是實現高精度的室內人員定位。我們評估了多種主流的室內定位技術,最終基於本專案對高解析度的需求,選擇了毫米波雷達。各技術評估摘要如下:



  1. WIFI定位:訊號強度 (RSSI) 不穩定,容易受環境干擾,導致定位誤差較大。


  2. Zigbee定位:技術發展初期狀態不明,相關應用案例較少,成熟度有待驗證。


  3. Bluetooth(含BLE)定位:技術成熟,但其應用模式多集中於商業廣告推播或場館導覽,與本專案所需之工業級精確追蹤與流程觸發應用不符。


  4. 毫米波雷達定位:擁有高頻率、寬頻寬的特性,能實現公分級的高分辨率,非常適合精確偵測人體移動與姿態。



 


2.系統技術堆疊


在確定核心定位技術後,我們為系統的三大組成部分選定了具體的軟硬體技術堆疊,以確保開發效率與系統穩定性:



  • 室內定位系統 (Indoor Positioning System)  


  • 主控台系統 (Main Console System)   


  • 系統間資料傳輸 (Inter-System Data Transfer)



3.整體系統架構


系統架構的核心是一套事件驅動的協作流程:作業人員透過「現場提示系統」登入,觸發主控台的追蹤任務。隨後,「室內定位系統」作為數據引擎,持續不斷地將毫米波雷達捕捉到的人員座標推送至「主控台系統」。主控台系統作為決策中樞,即時比對座標與預設的熱區地圖。一旦偵測到人員進入熱區邊界,系統便立即觸發 API 指令,將對應的 SOP 精準派送至作業人員的終端設備,供其查閱。與此同時,現場的即時影像則透過 RTSP 串流傳輸至主控台,供管理者進行遠端監控。此架構將感測、運算、監控與使用者互動等功能模組化,有效地解耦了各系統的職責。


 


三、專案執行與系統開發


專案執行階段的核心任務是將前期的架構藍圖轉化為具體可操作的軟體功能與硬體整合。本階段,開發團隊依循規劃,分別針對主控台系統、室內定位系統進行了深入的開發與建置,並設計了穩固的資料庫結構以支撐整個系統的運作。


1.主控台系統 (Main Console System) 開發


主控台系統是整個解決方案的神經中樞,我們將其設計為具備三種核心操作模式,以滿足不同階段的需求:



  • 初始設定模式


  • 即時監控模式


  • 歷史回溯模式



2.室內定位系統 (Indoor Positioning System) 開發


室內定位系統作為數據的源頭,其開發重點在於穩定地從感測器讀取數據並進行解析。


這套結構化設計確保了數據的一致性、完整性與可擴展性,為系統的穩定運行提供了可靠保障。此正規化結構不僅確保了數據的一致性與完整性,更為未來系統功能的擴展(如支援更多場域或更複雜的SOP邏輯)預留了彈性,是保障系統長期穩定運行的關鍵架構決策。完成各子系統的開發後,專案進入了至關重要的整合與品質驗證階段。


 


四、專案監控與品質保證


在一個由不同團隊分工開發、包含多個獨立子系統的專案中,嚴謹的測試與監控是確保最終成果品質的關鍵。為此,我們採取了主動的品質保證策略,旨在確保各子系統間的通訊協定能夠無縫銜接,並在整合前排除潛在的相容性問題,從而降低整合風險,加速開發進程。


 


五、專案結案與成果評估


本專案歷經概念發想、規劃設計、開發執行至整合測試,最終成功地完成了所有既定任務。專案不僅驗證了以毫米波雷達技術實現作業流程自動化提示的核心概念,更在過程中累積了寶貴的技術成果與跨組織協作經驗,為後續的產品化發展奠定了穩固的基礎。


 


作者:陳家堂, PMP


國立中央大學太空科學研究所博士,目前任教於醒吾科技大學資訊科技應用系,並擔任系主任及所長一職,專長為合成孔徑雷達目標辨識、空間資訊系統等。成為PMP後,應用所學於學生專題製作課程,並導入敏捷開發手法,帶領學生完成專題。


 

 




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