DE202009007549U1

DE202009007549U1 - Vorrichtung für eine störungssichere Übertragung

Info

Publication number: DE202009007549U1
Application number: DE202009007549U
Authority: DE
Original assignee: Wacker Neuson SE
Current assignee: Wacker Neuson Produktion & Co Kg De GmbH
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2019-05-28

Abstract

Vorrichtung zum drahtlosen Übertragen von Steuerinformation aufweisenden Daten, mit einer Sendeeinheit, einer Recheneinheit und einer Einstelleinheit, wobei die Daten enthaltende Telegramme wiederholt aussendbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass
durch die Recheneinheit Zufallszahlenwerte bestimmbar sind,
durch die Sendeeinheit mehrere aufeinander folgende Telegramme aussendbar sind, und
durch die Einstelleinheit Sendepausen zwischen dem Senden von zwei aufeinander folgenden Telegrammen einhaltbar sind, wobei jede Sendepause eine einem der von der Recheneinheit bestimmten Zufallszahlenwerte entsprechende Sendepausendauer aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum drahtlosen Übertragen von Steuerinformation aufweisenden Daten mittels einer Sendeeinheit zum Aussenden von die Daten enthaltenden Telegrammen mit dazwischen liegenden Sendepausen.
Bei einer Fernsteuerung von Geräten können verschiedene Sendeverfahren eingesetzt werden. Dabei werden Daten, welche Steuerinformation zum Steuern der Geräte enthalten, von einer Sendeeinheit an eine Empfangseinheit übertragen. Dies kann beispielsweise durch eine Datenübertragung per Infrarot oder per Funk erfolgen. Bei optischen Übertragungsarten wie Infrarot muss ein ”Sichtkontakt” zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit gegeben sein, so dass die Infrarotwellen, welche die Daten übertragen, ungehindert auf direktem Wege von der Sendeeinheit an die Empfangseinheit gelangen können. Dabei ist es auch wichtig, dass bei einer ungehinderten Übertragungsstrecke die Sendeleistung der Sendeeinheit ausreichend groß ist, so dass die Infrarotwellen eine Distanz zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit so passieren können, dass die Empfangseinheit eine ausreichend hohe Signalstärke empfangen kann. Bei einem Funkübertragungssystem muss entsprechend gewährleistet sein, dass Funkwellen von der Sendeeinheit die Empfangseinheit erreichen.
Werden auf einem beschränkten Raum mehrere Sendeeinheiten mit ihren dazu gehörigen Empfangseinheiten betrieben, können sich die Sendesignale überlappen. Eine Empfangseinheit im Bereich der Überlagerung könnte dabei Steuerinformation aufweisende Daten von mehreren Sendeeinheiten empfangen. Damit jede Empfangseinheit ausschließlich von der zugehörigen Sendeeinheit gesteuert wird, ist es üblich, die Steuerinformation aufweisenden Daten mit Identifizierungsinformation zu versehen, so dass jede Empfangseinheit alle ankommenden Signale zwar erkennen kann, jedoch nur die Daten interpretiert, welche an die jeweilige Empfangseinheit adressiert sind.
Da sich jedoch die Überlappung von Signalen, wie z. B. die Sendekeulen von Infrarotfernbedienungen, darin auswirken kann, dass Schwebungen und Interferenzen entstehen, können Signalabschwächungen oder Signalauslöschungen entstehen, so dass ganze Daten enthaltende Telegramme nicht mehr von einer Empfangseinheit empfangen werden können. Im Falle einer synchronen Schwebung, also einer periodischen Telegrammkollision, kann sogar überhaupt kein Telegramm mehr innerhalb des Überlappungsbereichs von einer Empfangseinheit registriert werden. Insbesondere bei einem Betreiben mehrerer ähnlicher Geräte, bei denen auch ähnliche Sende- und Empfangseinheiten verwendet werden, kommt es durch die ebenfalls ähnlichen Wiederholraten der Telegramme sowie der ähnlichen Sendeleistungen der Sendeeinheiten besonders häufig zu Störungen der Telegramme und sogar zu Schwebungen.
Aus DE 43 33 563 C1 ist eine Vorrichtung zur drahtlosen Datenübertragung bekannt, bei welcher eine erfolgreiche Datenübertragung eines Datensignals mit einem Antwortsignal quittierbar ist. Eine Datenübertragung zwischen einem Sender und einem Empfänger soll möglichst ungestört verlaufen. Jede erfolgreiche Datenübertragung von einem Sender an einen Empfänger wird mit dem Senden von Bestätigungsdaten von dem Empfänger an den Sender quittiert und führt somit zu zusätzlichem Datenverkehr auf der Übertragungsstrecke oder zu einem Bedarf einer zusätzlichen Übertragungsstrecke.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum drahtlosen Übertragen von Steuerinformation aufweisenden Daten, welche mittels Telegrammen von einer Sendeeinheit an eine Empfangseinheit übertragen werden, anzugeben, wobei die Übertragung der Telegramme störungssicher ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Übertragen von Steuerinformation aufweisenden Daten erfolgt von einer Sendeeinheit an eine Empfangseinheit. Drahtloses Übertragen kann dabei bedeuten, dass für die Übertragung der Daten Infrarotsignale, optisch sichtbare Signale oder Funksignale, also Radiowellen oder Mikrowellen, zur Datenübertragung verwendet werden. Dabei werden die Daten enthaltende Telegramme von der Sendeeinheit ausgesendet, wobei mehrere Telegramme gesendet werden. Eine bestimmte Steuerinformation kann dabei entweder bereits komplett in einem Telegramm enthalten sein, oder über mehrere Telegramme verteilt werden, so dass beispielsweise ein Empfang von drei Telegrammen notwendig ist, um eine vollständige Steuerinformation zu erhalten. Wenn bereits ein Telegramm ausreicht, um eine Steuerinformation zu übertragen, sind alle von der Sendeeinheit ausgesendeten Telegramme gleich und damit auch gleich lang, besitzen also konstante Sendedauern. Wird eine Steuerinformation auf mehrere Telegramme aufgeteilt, so können die Sendedauern der Telegramme nur in sehr geringem Maße voneinander abweichen, wenn eine gleichmäßige Aufteilung vorzuziehen ist. Die Sendedauern der Telegramme können aber auch deutlich voneinenander abweichen.
Die Telegramme werden nacheinander von der Sendeeinheit ausgesendet, wobei jeweils eine Sendepause zwischen dem Senden von zwei aufeinander folgenden Telegrammen eingehalten wird. Das Einhalten einer Sendepause könnte auch als „Senden einer Pause” oder als nicht-Senden verstanden werden, da es vorzugsweise durch ein zeitweiliges Einstellen jeglichen Sendens durch die Sendeeinheit erfolgt.
Zusätzlich ist ein Bestimmen von Zufallszahlenwerten durch die Sendeeinheit möglich, wobei Zufallszahlenwerte aus einem vorgegebenen Zahlenraum bestimmt werden. Vorzugsweise werden echte Zufallszahlenwerte bestimmt. Da dies jedoch technisch schwierig realisierbar sein kann, ist auch das Bestimmen von so genannten Pseudozufallswerten durch arithmetische oder deterministische Algorithmen möglich. Dabei soll ein entsprechender Pseudozufallsgenerator jedoch ein unendlicher bzw. ein nicht periodischer Generator sein. Die durch die Sendeeinheit bestimmten Zufallszahlenwerte werden für das Einhalten der Sendepausen zwischen den Telegrammen herangezogen, so dass jede Sendepause eine einem der bestimmten Zufallszahlenwerte entsprechende Sendepausendauer aufweist. Damit eine Sendepausendauer einer Sendepause zwischen zwei aufeinander folgenden Telegrammen eingehalten werden kann, muss bereits ein dafür vorgesehener Zufallszahlenwert bestimmt sein. Vorzugsweise werden also die Schritte des Bestimmens eines Zufallszahlenwerts durch die Sendeeinheit, des Sendens eines der Daten enthaltenden Telegramme sowie das Einhalten einer Sendepause unmittelbar nach dem Senden des Telegramms, wobei die Sendepause eine dem zuvor bestimmten Zufallszahlenwert entsprechende Sendepausendauer aufweist, nacheinander ausgeführt.
Dadurch wird eine Vielzahl von Telegrammen ausgesendet, wobei zwischen zwei aufeinander folgenden Telegrammen jeweils eine Sendepause eingehalten wird, und die Sendepausendauern zwischen den Telegrammen entsprechend den bestimmten Zufallszahlenwerten in ihrer Sendepausendauer variieren. Die Sendedauern von Telegrammen sind dabei um ein Vielfaches kleiner als die Dauern der Sendepausen zwischen den Telegrammen.
Um die Auslastung des Übertragungskanals zu verringern, können auch verkürzte Telegramme ausgesendet werden. Dabei können diese Telegramme auch unvollständig sein, in dem Sinne, dass sie nicht eine vollständige Steuerinformation aufweisen. Die zu übertragende Information wird somit auf mehrere Telegramme aufgeteilt und die Sendedauer der Telegramme sinkt weiter relativ zu den Sende pausendauern. Daneben kann eine Überlastung des Datenkanals dadurch vermieden werden, dass die Mindestabstände zwischen den Telegrammen, also die Mindestsendedauern der Sendepausen vergrößert werden. Die Sendedauern der Telegramme sind dann noch kleiner gegenüber den Sendepausendauern und die Wahrscheinlichkeit einer Kollision von Telegrammen oder Telegrammteilen ist weiter reduziert. Möglich ist dabei auch, nicht nur die Mindestsendedauern der Sendepausen zu erhöhen, sondern auch die maximalen Dauern der Sendepausen. Dadurch erhöht sich die durchschnittliche Sendepausendauer weiter und eine Kollisionswahrscheinlichkeit von Telegrammen oder Telegrammteilen sinkt weiter.
Eine Sendepause zwischen zwei Telegrammen weist aufgrund ihrer Abhängigkeit von einem Zufallszahlenwert nur mit einer äußerst geringen Wahrscheinlichkeit die gleiche Sendepausendauer auf, wie eine weitere Sendepause zwischen zwei weiteren Telegrammen. Vielmehr weist jede Sendepause eine andere Sendepausendauer auf. Dadurch werden die Telegramme nicht mit einer festgelegten Wiederholrate ausgesendet. Vielmehr wird jede Sendepausendauer gemäß einem bestimmten Zufallszahlenwert eingestellt, so dass die Sendepausendauern zwischen zwei aufeinander folgenden Telegrammen variieren und so die Telegramme in unregelmäßigen Abständen ausgesendet werden.
Dabei ist vorzugsweise die Sendedauer für ein Telegramm um ein Vielfaches kleiner als die nach den bestimmten Zufallszahlenwerten kleinstmögliche Sendepausendauer. Beispielsweise beträgt die Sendedauer eines Telegramms zwischen 1,5 und 3,0 ms. Die Sendepausendauer gemäß den bestimmten Zufallszahlenwerten beträgt dann jedoch vorzugsweise zwischen 32 und 96 ms. Dabei können die Zufallszahlenwerte entweder aus einem vorgegebenen Zahlenraum von 32 bis 96 bestimmt werden, oder beispielsweise zwischen 0 und einer einstellbaren Zahl gewählt werden, so dass zum Einhalten der gewünschten Sendepausendauern eine Skalierung oder eine additive Verschiebung der bestimmten Zufallszahlenwerte um einen einstellbaren Faktor bzw. einem einstellbaren Offsetwert durchgeführt werden kann. Nach diesem Beispiel beträgt die durchschnittliche Sendepausendauer 64 ms und die durchschnittliche Sendedauer für Telegramme etwa 2,25 ms, so dass die Sendepausendauern etwa 30mal größer sind als die Telegrammdauern. Mindestens sollen die Sendepausendauern jedoch das 10- bis 15fache der Telegrammsendedauern betragen.
Wird dies mehrfach auf begrenztem Raum eingesetzt, beispielsweise bei der Fernsteuerung von drei Empfangseinheiten mit jeweils einer zugehörigen Sendeeinheit, kommt es durch die relativ langen Sendepausendauern sowie durch die durch Zufallszahlen bestimmte Dauer der Sendepausen nicht zu Überlagerungen oder gar Schwebungen von Signalen in einem Bereich, in dem sich die Signale überlagern könnten. Wird beispielsweise Infrarotlicht zum Übertragen der Telegramme verwendet, treten in einem Überlappungsbereich der drei Sendekeulen der Sendeeinheiten keine Schwebungen auf, so dass eine Empfangseinheit in dem Überlappungsbereich die Steuerinformationen ungestört empfangen kann und die an sie adressierte Steuerinformation interpretieren kann.
Durch die einer Zufallszahl entsprechende Sendepausendauer einer Sendepause zwischen zwei aufeinander folgenden Telegrammen ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision von zwei Telegrammen unterschiedlicher Sendeeinheiten in einem Überlappungsbereich der Sendegebiete der Sendeeinheiten äußerst gering, insbesondere unter der Berücksichtigung der relativ kleinen Telegrammsendedauern im Vergleich zu den relativ großen Sendepausendauern. Selbst für den Fall einer Kollision von zwei Telegrammen, welche das Empfangen zumindest eines der beiden beteiligten Telegramme stören würde, ist die Wahrscheinlichkeit wiederum äußerst gering, dass auch ein darauf folgendes Telegramm des Senders mit einem weiteren Telegramm eines anderen Senders kollidiert. Über eine Gesamtdauer des Sendens der Telegramme und der Sendepausen, welche ein Vielfaches einer Sendepausendauer betragen kann, können somit stets ausreichend viele Telegramme ungestört von einer Empfangseinheit empfangen werden.
Damit die Wahrscheinlichkeit einer ungestörten Übertragungen der Telegramme besonders hoch ist, sind die Zufallszahlenwerte bzw. die Pseudozufallszahlenwerte vorzugsweise gleichverteilt und nicht Gauß-verteilt. Bei einer Gaußverteilung ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Zufallszahlenwert aus der Mitte bzw. dem Maximum der Gaußkurve bestimmt wird, relativ groß, im Vergleich zur Wahrscheinlichkeit der Bestimmung extrem hoher oder niedriger Zahlenwerte des zur Verfügung stehenden Zahlenraums. Es treten folglich häufiger Sendedauern mit entsprechenden Dauern auf. Darum ist auch die Kollisionswahrscheinlichkeit der Telegramme höher, wenn die Zufallszahlenwerte Gaußverteilt sind. Bei der bevorzugten Gleichverteilung der bestimmten Zufallszahlenwerte ist die Kollisionswahrscheinlichkeit von Telegrammen jedoch äußerst gering. Alle Zufallszahlenwerte werden nämlich mit gleicher Wahrscheinlichkeit bestimmt, so dass keine Häufung der Sendepausendauern auftritt. Auch über einen längeren Gesamtsendezeitraum gesehen bleibt die Kollisionswahrscheinlichkeit äußerst gering.
Bei einer Gleichverteilung der Zufallszahlenwerte, welche als Grundlage für die Sendepausendauern dienen, wobei die Sendepausendauern zwischen 32 und 96 ms betragen und die Sendedauer eines Telegramms von ca. 3 ms, beträgt die mittlere Zeit einer Übertragungsstörung durch eine Telegrammkollision zweier Telegramme bei einem gleichzeitigen Betrieb von drei Sendern innerhalb eines Überlappungsbereichs aller dreier Sender ca. 14,8 Tage, wenn von einer Gesamtsendedauer der Telegramme und Sendepausen von 700 ms ausgegangen wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Übertragungsstörung während der Gesamtsendedauer eines Senders auftritt, also für alle Telegramme innerhalb der Gesamtsendedauer ist somit äußerst gering.
Bei dem oben Beschriebenen ist insbesondere festzustellen, dass die Übertragungsrichtung der Datentelegramme unidirektional ist. Es erfolgt lediglich ein Senden von Telegrammen von einer Sendeeinheit an eine Empfangseinheit. Eine Empfangseinheit sendet dabei jedoch selbst keine Daten. Durch diese unidirektionale Datenversorgung wird eine unerwünschte zusätzliche Auslastung eines Übertragungskanals verhindert, die zu einer erhöhten Telegrammkollisionswahrscheinlichkeit führen würde. Im ebenfalls unerwünschten Fall einer bidirektionalen Datenübertragung, die nicht über einen Kanal erfolgt, sondern bei der ein eigener Kanal für jede der beiden Übertragungsrichtungen bereitgestellt ist, müsste in beiden Kanälen sichergestellt werden, dass eine Kollision von Datentelegrammen ausgeschlossen ist. Dies erfordert zusätzlichen Aufwand bei der Herstellung von Sendeeinheiten und Empfangseinheiten und schränkt zusätzlich die verwendbaren Sendefrequenzen ein.
Im Gegensatz hierzu ist der Vorschlag einfacher und bedarf keiner bidirektionalen Datenübertragung und damit auch nur entsprechend einfacherer Sende- ud Empfangseinheiten. Außerdem wird lediglich ein Datenkanal benötigt, so dass die Gesamtzahl unbelegter Sendefrequenzen nicht zusätzlich eingeschränkt ist.
Bei der Wahl geeigneter Dauern der Telegramme und der Sendepausen, bzw. des zugrunde liegenden Zufallszahlenbereichs, aus welchem sich die Sendepausendauern ergeben, ist zu beachten, dass zwar eine sehr große Pausendauer die Kollisionswahrscheinlichkeit für Datentelegramme verringert. Allerdings führt eine zu große Sendepausendauer zu einer Verlangsamung der Ansteuerung der Sendeeinheit, so dass hier in Abhängigkeit der gewünschten Ansteuerungsart Obergrenzen entstehen können. Eine weitere Begrenzung in der Wahl der Sendedauern und Pausendauern kann eine beschränkte Verarbeitungskapazität der Empfangseinheit für empfangene Datentelegramme sein. Ein Aussenden von schnell aufeinander folgenden, kurzen Telegrammen von einer Sendeeinheit ist nur möglich, wenn die zugehörige Empfangseinheit dieses Telegrammaufkommen auch empfangen und verarbeiten kann. Insbesondere bei der Infrarotübertragung können unterschiedliche Sende- bzw. Empfangskapazitäten vorliegen. Diesen dargelegten Austauschbeziehungen muss durch eine geeignete Wahl sowohl der Dauern der Telegramme und der durchschnittlichen Pausen, als auch des Verhältnisses zwischen den Sendedauern und den Pausendauern Rechnung getragen werden. Die oben angegebenen Beispiele sind hierfür besonders vorteilhaft.
Die Schritte des Bestimmens eines Zufallszahlenwertes, des Sendens eines Telegramms sowie des Einhaltens einer Sendepause können wiederholt ausgeführt werden. Vor dem Senden des ersten Telegramms von mehreren auszusendenden Telegrammen kann zudem eine Anfangssendepause eingehalten werden. Diese Anfangssendepause kann dabei eine vorgegebene Versatzzeitdauer betragen.
Ein Vorteil liegt beispielsweise darin, dass mehrere Sendeeinheiten, welche auf einen begrenzten Raum gleichzeitig betrieben werden, nicht aufeinander abgestimmt werden müssen, d. h. das Senden von Telegrammen muss nicht zeitsynchronisiert werden, um Telegrammkollisionen zu vermeiden. Vielmehr kann stets ein Sender in den Bereich eines anderen Senders eingebracht und betrieben werden und jederzeit ein oder ausgeschaltet werden, wobei stets die Wahrscheinlichkeit der ungestörten Übertragung von Telegrammen, selbst in einem Überlappungsbereich der Sender, äußerst hoch ist.
Eine Eingabe in die Sendeeinheit kann auch durch einen Benutzer zum Auslösen des Sendens einer Steuerinformation ermittelt werden. Anhand der ermittelten Eingabe kann dann eine ausgewählte Steuerinformation über die entsprechenden Daten enthaltenden Telegramme von der Sendeeinheit ausgesendet werden.
Ferner sind das wiederholte Ausführen des Bestimmens eines Zufallszahlenwertes, des Sendens eines Telegramms sowie des Einhaltens einer Sendepause innerhalb eines vorgegebenen Standardzeitraums durchführbar. Beispielsweise kann die Gesamtdauer des Sendens der Telegramme sowie des Einhaltens der Sendepausen 700 ms betragen. Entsprechend kann die zugehörige Empfangseinheit einer Sendeeinheit für diesen vorgegebenen Standardzeitraum zum Empfang von Telegrammen bereitstehen.
Es ist aber auch möglich, dass die Empfangseinheit zunächst jedoch für einen kürzeren Zeitraum zum Empfang der Telegramme bereitsteht, beispielsweise für 200 ms. Während diesem verkürzten Zeitraum ist es bereits sehr wahrscheinlich, dass die Telegramme bzw. die darin enthaltene Steuerinformation einwandfrei empfangen und interpretiert werden kann, so dass ein weiterer Empfang weiterer Telegramme nicht mehr notwendig ist. Es erhöht sich somit die Reaktionszeit der Empfangseinheit, da diese nicht unnötig lange in einem Empfangsmodus eingestellt bleiben muss, sondern bereits schnell mit dem Ausführen der Steuerbefehle beginnen kann und auch für folgende Steuerbefehle bereitstehen kann. Falls jedoch während dem verkürzten Gesamtzeitraum keine ungestörte Übertragung möglich war und die gewünschten Daten nicht übertragen werden konnten, kann die Empfangseinheit während des gesamten vorgegebenen Standardzeitraums der Sendeeinheit zum Empfang von Telegrammen bereitstehen, so dass der ungestörte Empfang der Steuerinformation mittels der Telegramme somit äußerst wahrscheinlich wird.
Es ist auch möglich, dass das Ausführen das Bestimmen eines Zufallszahlenwertes, des Sendens eines Telegramms und des Einhaltens einer Sendepause wiederholt durchgeführt wird, bis eine Eingabe zum Auslösen des Sendens einer weiteren Steuerinformation ermittelt wird. Beispielsweise dauert die Gesamtsendedauer für die Übertragung einer ersten Steuerinformation so lange an, bis ein Benutzer eine zweite Steuerinformation übertragen möchte und eine entsprechende Eingabe zum Auslösen des Sendens der zweiten Steuerinformation in die Sendeeinheit tätigt. Dann endet die Gesamtsendedauer des wiederholten Sendens der der ersten Steuerinformation entsprechenden Telegramme und das Senden der die zweite Steuerinformation darstellenden Telegramme beginnt.
Gemäß einer Vorrichtung zum drahtlosen Übertragen von Steuerinformation aufweisenden Daten von einer Sendeeinheit an eine Empfangseinheit, sind bereits beschriebene Daten enthaltende Telegramme wiederholt aussendbar. Die Vorrichtung weist eine Sendeeinheit, eine Recheneinheit und eine Einstelleinheit auf, wobei durch die Recheneinheit Zufallszahlenwerte bestimmbar sind. Hierbei sind durch die Recheneinheit Zufallszahlenwerte aus einem vorgegebenen Zahlenraum so bestimmbar, dass die Zufallszahlenwerte in ihrem Zahlenraum gleichverteilt sind. Durch die Recheneinheit sind, wie oben bereits beschrieben, auch Pseudozufallszahlenwerte bestimmbar. Die Sendeeinheit kann mehrere aufeinander folgende Telegramme aussenden, welche die Steuerinformation aufweisenden Daten enthalten. Durch die Einstelleinheit sind Sendepausen zwischen dem Senden von zwei aufeinander folgenden Telegrammen einhaltbar, wobei jede Sendepause eine der von der Recheneinheit bestimmten Zahlenwerte entsprechende Sendepausendauer aufweist. Die Sendepausendauer zwischen zwei aufeinander folgenden Telegrammen ist entsprechend einem durch die Recheneinheit bestimmten Zufallszah lenwert einstellbar, so dass die Sendeeinheit zwischen zwei aufeinander folgenden Telegrammen für die entsprechende Sendepausendauer keine Daten sendet.
Die Vorrichtung kann eine zugehörige Empfangseinheit aufweisen, an welche die Telegramme durch die Sendeeinheit übertragbar sind.
Die Empfangseinheit kann durch die Steuerinformation, welche durch die Telegramme übertragen wird, steuerbar sein, so dass die Empfangseinheit die Telegramme empfangen und interpretieren kann und entsprechende Funktionen ausführt oder Entscheidungen vornimmt.
Die Telegramme können durch die Sendeeinheit als optische Signale ausgesendet werden, wie z. B. als Infrarotsignale oder als Lichtimpulse.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Eingabe einer Anweisung zum Senden der Telegramme durch einen Benutzer über eine Eingabeeinheit möglich. Die Eingabeeinheit kann zu diesem Zweck einen Schalter, eine Taste, einen Bedienhebel, einen Joystick, eine Spracheingabeeinheit mit Spracherkennungsfunktion oder eine Einheit zum Eingeben von Steuergesten zum Eingeben der Anweisung aufweisen.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein in skizzierter Form dargestelltes Diagramm gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein in skizzierter Form dargestelltes Diagramm gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
3 mehrere in skizzierter Form dargestellte Vorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung.
1 zeigt ein Zeitdiagramm für Telegramme 1, 1', 1'', 1''', welche aufeinander folgend von der Sendeeinheit gesendet werden, wobei zwischen zwei aufeinander folgenden Telegrammen 1, 1', 1'', 1''' Sendepausen 2, 2', 2'' eingehalten werden. Die Abszisse stellt hier den Zeitverlauf dar, während die Ordinate die Sendeleistung für ein Telegramm darstellt. Die Sendepausendauern der Sendepausen 2, 2', 2'' werden entsprechend mit einer Zufallsfunktion mit Gleichverteilung bestimm ten Zufallszahlenwerte eingehalten, so dass sie sich voneinander unterscheiden. Die Sendedauer der Telegramme 1, 1', 1'', 1''' ist in diesem Beispiel im Wesentlichen konstant, jedenfalls aber relativ klein zu den Sendepausendauern der Sendepausen 2, 2', 2''. Selbst eine kürzestmögliche Sendepausendauer ist um ein Vielfaches größer als eine Sendedauer eines Telegramms 1, 1', 1'', 1'''.
2 zeigt ein Diagramm, welches die Wahrscheinlichkeitsverteilung der bestimmten Zufallswerte oder Pseudozufallswerte darstellt. Die Abszisse stellt hierbei die Zufallszahlenwerte dar, welche hier in einem Zahlenraum zwischen a und b bestimmbar sind. Die Ordinate bezeichnet die Auftrittshäufigkeit der jeweiligen Zufallszahlenwerte. Die bestimmten Zufallszahlenwerte im auftretenden Bereich 3 der bestimmten Zufallszahlenwerte sind über ihren Zahlenraum zwischen a und b gleichverteilt, so dass die Bestimmungshäufigkeiten aller Zahlen von a bis b gleich sind.
3 zeigt in skizzierter Form drei Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a, welche Telegramme, die Steuerinformation aufweisende Daten enthalten, senden. Jede Sendeeinheit 4a, 5a, 6a dient dabei zum Steuern jeweils einer zugeordneten Empfangseinheit 4b, 5b bzw. 6b. Dabei zeigen die stilisierten Sendekeulen 7, 8, 9 die Sendebereiche der entsprechenden Sendeeinheiten 4a, 5a bzw. 6a, und es wird gezeigt, dass ein Bereich 10 vorliegt, in dem sich die drei Sendekeulen 7, 8, 9 überlappen, so dass in diesem Bereich alle drei Signale der Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a auftreten können.
Die Empfangseinheit 4b soll von der Sendeeinheit 4a gesteuert werden und befindet sich innerhalb deren Sendebereich und außerhalb der Sendebereiche der anderen Sendeeinheiten 5a, 6a. Somit kann eine Übertragungsstörung an der Empfangseinheit 4b durch die Signale der Sendeeinheiten 5a, 6a nicht auftreten. Gleiches gilt für die Empfangseinheit 6b, welche keine Signale der Sendeeinheiten 4a, 5a empfangen kann, sondern nur Signale der zugehörigen Sendeeinheit 6a.
Die Empfangseinheit 5b befindet sich hingegen im Überlappungsbereich 10, soll aber nur von der Sendeeinheit 5a gesteuert werden und nicht von den Sendeeinheiten 4a, 6a. Im Überlappungsbereich 10 könnte es zu Übertragungsstörungen kommen, indem Telegramme verschiedener Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a kollidieren oder eine Schwebung von Telegrammen von zwei oder mehr Sendern 4a, 5a, 6a aufgrund einer Phasenauslöschung der Signale oder einer Kollision jedes Telegramms einer Sendeeinheit 4a, 5a oder 6a mit Telegrammen einer anderen Sendeeinheit 4a, 5a, 6a auftreten.
Die Steuerdaten enthaltenden Telegramme für die Empfangseinheit 5b werden von der Sendeeinheit 5a so ausgesendet, dass zwischen jeweils zwei Telegrammen eine Sendepause eingehalten wird, wobei die Dauern der Sendepausen jeweils einem Zufallszahlenwert entsprechen. Die Telegramme der Sendeeinheiten 4a und 6a werden ebenfalls nach diesem Prinzip ausgesendet. Somit werden alle Telegramme in unregelmäßigen Abständen ausgesendet. Aufgrund der Abhängigkeit dieser Abstände, also der Sendepausendauern, von Zufallszahlenwerten und durch die im Vergleich zu den Sendedauern der Telegramme längeren Sendepausendauern wird von der Empfangseinheit 5b mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit zu einem Zeitpunkt nur ein Telegramm empfangen, welches von einer der Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a ausgesendet wurde. Durch eine Adressierung der Telegramme an jeweils eine der Empfangseinheiten 4b, 5b, 6b kann eine Zuordnung der Telegramme von jeder Empfangseinheit 4b, 5b, 6b vorgenommen werden. Empfängt die Empfangseinheit 5b im Überlappungsbereich 10 ein Telegramm, welches von der Sendeeinheit 5a ausgesendet wurde, so überprüft die Empfangseinheit 5b die Adressierung dieses Telegramms und interpretiert aufgrund der korrekten Zuordnung des Telegramms die darin enthaltenden Daten. Wenn die Empfangseinheit hingegen ein Telegramm einer der beiden anderen Sendeeinheiten 4a, 6a empfängt, wird dieses Telegramm aufgrund seiner Adressierung an eine der entsprechenden Empfangseinheiten 4b bzw. 6b von der Empfangseinheit 5b verworfen, also nicht beachtet.
Falls dennoch der Fall eintreten sollte, dass ein für die Empfangseinheit 5b bestimmtes Telegramm mit einem der von den Sendeeinheiten 4a, 6a für die anderen Empfangseinheiten 4b, 6b ausgesendeten Telegramme kollidiert und sein Empfang somit verhindert wird, ist durch die von Zufallszahlen abhängigen Sendepausendauern zwischen den Telegrammen die Wahrscheinlichkeit äußerst gering, dass auch eine Kollision des folgenden, für die Empfangseinheit 5b bestimmten Telegramms mit einem weiteren für eine andere Empfangseinheit 4b, 6b bestimmten Telegramm auftritt. Vielmehr kann nach einer Telegrammkollision die Datenübertragung ungestört fortfahren.
Eine Störung eines Telegramms wirkt sich nur unwesentlich auf die Datenübertragung an eine Empfangseinheit 4b, 5b, 6b aus. Wenn ein Telegramm alle Steuerdaten enthält, so hält eine Störung lediglich für eine Telegrammsendedauer und eine Sendepausendauer an. Wenn beispielsweise drei Telegramme zum Übertragen eines Steuerbefehls verwendet werden, so beträgt die Störungsdauer bei einer Telegrammkollision maximal die Dauer von drei Telegrammsendedauern und drei Sendepausendauern. Anschließend kann in beiden Fällen die Datenübertragung fortgesetzt werden.
Im Gegensatz dazu würde sich bei einer herkömmlichen Datenübertragung aufgrund von festen Widerholraten von Telegrammen bei einer Kollision zweier Telegramme zweier Sendeeinheiten eine Schwebung und somit eine periodische Fortsetzung dieser Störung einstellen. Dabei tritt die Störung für die gesamte Dauer des Sendens von Telegrammen und Sendepausen auf, die typischer Weise mehrere hundert Millisekunden betragen kann. Derart lange Störungsdauern verursachen erhebliche Beeinträchtigungen der Steuerbarkeit der Empfangseinheiten.
Die gegenüber herkömmlichen Übertragungsmöglichen verbesserte Telegrammübertragung kann erreicht werden, ohne mehrere Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a untereinander zu synchronisieren. Da alle Sendepausendauern im Wesentlichen voneinander unabhängig sind, ist es jederzeit möglich, eine der Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a oder sogar weitere Sendeeinheiten in Betrieb zu nehmen, ohne dass eine Übertragungsstörung im Überlappungsbereich 10 auftritt.
Außerdem kann bei einem Einsatz des beschriebenen Übertragungsprinzips von allen Sendern die gleiche Frequenz für das Senden der Telegramme verwendet werden. Eine Änderung der Sendefrequenzen mehrerer Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a, die aufwendig ist und stets unter Berücksichtigung aller möglicher Weise beteiligten Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a durchgeführt werden muss, ist nicht notwendig.
Die Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a können beispielsweise Infrarotfernsteuerungen sein, bei denen die Empfangseinheiten 4b, 5b, 6b jeweils Arbeitsmaschinen, insbesondere z. B. Baumaschinen wie fahrbare Walzen oder Vibrationsplatten für eine Bodenverdichtung oder Rüttler für eine Betonverdichtung gesteuert werden können.
Eine zu einer Sendeeinheit 4a, 5a, 6b gehörende Arbeitsmaschine soll nur von der jeweils zugehörigen Sendeeinheit 4a, 5a, 6a gesteuert werden. Wenn etwa auf einem begrenzten Raum einer Baustelle zwei Walzen und eine Vibrationsplatte ferngesteuert betrieben werden sollen, kann es vorkommen, dass sich die Sendekeulen 7, 8, 9 der Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a in dem Überlappungsbereich 10 überlagern. Bei einem herkömmlichen Übertragungsverfahren der jeweiligen Steuerinformation bzw. beim Betrieb von herkömmlichen Übertragungsvorrichtungen können Telegrammkollisionen oder Schwebungen den Empfang beispielsweise einer sich im Überlappungsbereich 10 befindenden Walze erheblich beeinträchtigen oder sogar vollständig verhindern. In einem solchen Fall kann diese Walze ruckartige oder sonstige unvorhersehbare Bewegungen vollziehen.
Bei der beschriebenen Vorrichtung ist die Übertragung der Steuerdaten enthaltenden Telegramme aber auch in dem Überlappungsbereich 10 der Sendekeulen 7, 8, 9 der Sendeeinheiten 4a, 5a, 6a nahezu ungestört möglich, so dass eine Walze 5b hier einwandfrei ferngesteuert werden kann. Gefährliche unvorhersehbare Bewegungen werden so verhindert und eine benutzerfreundliche Steuerung mit unbeeinträchtigter Reaktion der Walze 5b ist sichergestellt.
Es ist jedoch auch möglich, dass alle drei Sendeeinheiten 4, 5, 6 die Empfangseinheit 5b durch Steuerbefehle in den Telegrammen steuern sollen. Auch für diesen Fall wird eine Telegrammkollision für die Empfangseinheit im Überlappungsbereich 10 der Sendekeulen 7, 8, 9 vermieden. Die stilisierten Sendekeulen 7, 8, 9 stellen hierbei insbesondere die Sendekeulen von Infrarotfernsteuerungen 4, 5, 6 dar, können jedoch beispielsweise auch als Sendekeulen von Richtfunksendern 4, 5, 6 verstanden werden. Wenn jede Sendeeinheit 4, 5, 6 eine andere Empfangseinheit 5b steuern soll, können diese in unmittelbarer Nähe gleichzeitig betrieben werden, ohne dass Übertragungsstörungen auftreten, selbst wenn eine oder mehrere Empfangseinheiten innerhalb eines Überlappungsbereichs von mindestens zwei Sendekeulen 7, 8, 9 betrieben werden sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4333563 C1 [0005]

Claims

Vorrichtung zum drahtlosen Übertragen von Steuerinformation aufweisenden Daten, mit einer Sendeeinheit, einer Recheneinheit und einer Einstelleinheit, wobei die Daten enthaltende Telegramme wiederholt aussendbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Recheneinheit Zufallszahlenwerte bestimmbar sind, durch die Sendeeinheit mehrere aufeinander folgende Telegramme aussendbar sind, und durch die Einstelleinheit Sendepausen zwischen dem Senden von zwei aufeinander folgenden Telegrammen einhaltbar sind, wobei jede Sendepause eine einem der von der Recheneinheit bestimmten Zufallszahlenwerte entsprechende Sendepausendauer aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Empfangseinheit, an welche die Telegramme durch die Sendeeinheit übertragbar sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuerinformation der Telegramme die Empfangseinheit steuerbar ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Telegramme durch die Sendeeinheit als optische Signale aussendbar sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Telegramme Infrarotsignale aufweisen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Eingabeeinheit zum Eingeben einer Anweisung zum Senden der Telegramme durch einen Benutzer.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit einen Schalter, eine Taste, einen Bedienhebel, einen Joystick, eine Spracheingabeeinheit oder eine Einheit zum Eingeben von Steuergesten zum Eingeben der Anweisung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die entsprechenden Sendedauern der Telegramme um ein Vielfaches kleiner sind, als die entsprechenden Dauern der Sendepausen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauern der Sendepausen durchschnittlich um das 15fache größer sind, als die Sendedauern der Telegramme.
Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bestimmen eines Zufallszahlenwertes, ein Senden eines Telegramms und ein Einhalten einer Sendepause wiederholt ausführbar sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei eine Anfangssendepause mit einer vorgegebenen Versatzzeitdauer vor dem Senden des ersten von mehreren Telegrammen einhaltbar ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei eine Eingabe in die Sendeeinheit durch einen Benutzer zum Auslösen des Sendens einer Steuerinformation ermittelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wiederholte Ausführen des Bestimmens eines Zufallszahlenwertes, des Sendens eines Telegramms und des Einhaltens einer Sendepause innerhalb eines vorgegebenen Standardzeitraums durchführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausführen des Bestimmens eines Zufallszahlenwertes, des Sendens eines Telegramms und des Einhaltens einer Sendepause wiederholt durchführbar ist, bis zu einem Ermitteln einer Eingabe zum Auslösen des Sendens einer zweiten Steuerinformation.