DE20304906U1 - Position locating device for mobile objects uses matrix of transmitters and object mounted receivers - Google Patents
Position locating device for mobile objects uses matrix of transmitters and object mounted receiversInfo
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Abstract
Description
SK 54121 24.04.2003SK 54121 24.04.2003
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln der Position von Objekten.The invention relates to a device for determining the position of objects.
Eine Positionsbestimmung von Personen, Fahrzeugen etc. im Außenbereich mit Hilfe von Satelliten gestützten Systemen wie dem GPS ist bekannt. Hierbei kann eine Empfangseinheit mit Hilfe einiger komplexer, messtechnischer Verfahren und gezielter Anwendung von mathematischen Methoden den eigenen Standort relativ genau bestimmen. Eine solche Positionsbestimmung funktioniert in der Regel aber nicht innerhalb von Gebäuden, da einerseits eine Sichtverbindung zu den Satelliten fehlt, und weiterhin für einen anwendungsgerechten Einsatz im Innenbereich oftmals eine deutlich höhere Genauigkeit erforderlich ist, als diese von typischen kommerziell verfügbaren GPS Empfängern erbracht werden kann (außer Systemen aus dem militärischen Bereich).Determining the position of people, vehicles, etc. outdoors using satellite-based systems such as GPS is well known. A receiving unit can determine its own location relatively accurately using a number of complex measurement techniques and the targeted application of mathematical methods. However, such positioning does not usually work inside buildings, as there is no line of sight to the satellites and, furthermore, for appropriate use indoors, a much higher level of accuracy is often required than can be provided by typical commercially available GPS receivers (except for military systems).
Geräte für die Innenortung von Objekten oder Personen sind bekannt. Gewünscht ist es einem Anwender am richtigen Ort zur richtigen Zeit die benötigten bzw. gewünschten Informationen anbieten zu können.Devices for locating objects or people indoors are well known. The aim is to be able to offer a user the information they need or want at the right place and at the right time.
Für die Positionsbestimmung im Innenbereich ist der IrDA-Beacon Transmitter bekannt. Der IrDA-Beacon Transmitter ist ein Sender, welcher Infrarot-Signale verwendet, gemäß der standarisierten IrDA Modulation. Das zu diesen Sendern benötigte Empfängerteil kann jeder handelsüblicheThe IrDA beacon transmitter is well-known for indoor positioning. The IrDA beacon transmitter is a transmitter that uses infrared signals according to the standardized IrDA modulation. The receiver part required for these transmitters can be any commercially available
Mobilcomputer sein, welcher mit einer entsprechenden Schnittstelle versehen ist und so die Signale empfangen und verstehen kann.It can be a mobile computer that is equipped with an appropriate interface and can therefore receive and understand the signals.
Die Arbeitsweise des Systems ist wie folgt: Befindet sich ein Anwender mit Empfangsteil im Ausstrahlungsbereich eines Senders, so werden die Signale des Senders empfangen und vom Empfangsteil verstanden und ausgewertet. Ist die Räumlichkeit sehr groß, so ist es möglich einen weiteren Sender zu installieren. Es muss jedoch auf einen ausreichenden Abstand zwischen den Sendern geachtet werden, da das Sendesignal einheitlich ist. Überschneiden sich mehrere Sender in ihren Ausstrahlungsbereichen, kann die Empfangseinheit keine eindeutige Zuordnung treffen und es kommt zu Problemen. Eine Überlappung der Strahlung macht eine Ortung bzw. eine Bestimmung der ungefähren Position des Empfängerteiles sehr schwierig. Die Positionsgenauigkeit ist nur so groß wie der Ausstrahlungsbereich eines Senders. Dies erlaubt nur eine grobe Lokalisierung.The system works as follows: If a user with a receiver is in the transmission range of a transmitter, the signals from the transmitter are received and understood and evaluated by the receiver. If the area is very large, it is possible to install another transmitter. However, it is important to ensure that there is sufficient distance between the transmitters, as the transmission signal is uniform. If several transmitters overlap in their transmission ranges, the receiver unit cannot make a clear assignment and problems arise. An overlap in the radiation makes locating or determining the approximate position of the receiver very difficult. Position accuracy is only as large as the transmission range of a transmitter. This only allows for rough localization.
Nachteilig ist somit die Gefahr der mangelnden Zuordbarkeit bei dem Einsatz mehreren Sendern aufgrund von Überschneidungen der Ausstrahlungsbereiche. Aus diesem Grund müssen die Sendeleistungen in der Regel sehr klein gewählt, bzw. die Sender weit genug auseinander gestellt, um nicht zu kollidieren. Dadurch kommt es zu Bereichen zwischen zwei Ausstrahlungsbereichen, die überhaupt nicht abgedeckt werden. In der Praxis führt das zu komplizierten und teuren Justierarbeiten vor Ort, um eine auch nur annähernd ausreichende Genauigkeit zu erhalten.The disadvantage is the risk of a lack of assignability when using multiple transmitters due to overlapping broadcast areas. For this reason, the transmission power must generally be very low or the transmitters placed far enough apart to avoid collision. This results in areas between two broadcast areas that are not covered at all. In practice, this leads to complicated and expensive adjustment work on site in order to achieve even close to sufficient accuracy.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ermitteln der Position von Objekten zu schaffen, die eine deutlich höhere Genauigkeit, eine höhere Zuverlässigkeit und eine exakte Information über die Ausrichtung des Objektes ermöglicht.The object of the invention is to provide a device for determining the position of objects which enables significantly higher accuracy, higher reliability and exact information about the orientation of the object.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen von Anspruch 1.The problem is solved with the features of claim 1.
Durch die zeitverschobene Aktivierung der Sender ist es möglich, viele Sender nebeneinander zu installieren. So erhält man ein engmaschiges Signalnetz für die Ortung. Die Signale nebeneinanderliegender Sender stören sich nicht, da nur die Sender gleichzeitig aktiviert werden, die ausreichend weit voneinander entfernt liegen .Es kann nicht zu einer Empfängerstörung bzw. Ortungsstörung kommen. Die Sendeperiode für einen Gesamtdurchlauf der Sender ist kurz, so dass eine Fülle auswertbarer Signale dem Empfängerteil zugeht und eine Lokalisierung des Objektes über das Empfängerteil mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.The time-delayed activation of the transmitters makes it possible to install many transmitters next to each other. This creates a dense signal network for locating. The signals from adjacent transmitters do not interfere with each other, as only those transmitters that are sufficiently far apart are activated at the same time. There can be no receiver interference or locating interference. The transmission period for a complete run of the transmitters is short, so that a large number of evaluable signals are sent to the receiver section and the object can be located with high accuracy via the receiver section.
Bei dem erfindungsgemäßen System überschneiden sich die Ausstrahlungsbereiche, hier führt es aber nicht zu Störungen, sondern zu einer auswertbaren und lückenlosen Datendichte.In the system according to the invention, the broadcast areas overlap, but this does not lead to interference, but rather to an analyzable and gapless data density.
Die Installation und die Inbetriebnahme der Sender ist einfach, da die Sendeleistung der Sender untereinander nicht auf Störungen bzw. Überschneidungen abgeklopft werden muß.The installation and commissioning of the transmitters is simple, since the transmission power of the transmitters does not have to be checked for interference or overlap.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die einzelnen Sender zeitverschoben aktivierbar, wobei die Sender Infrarotstrahlung emittierende Sender sind. So wird sicher verhindert, dass Sender, die sich örtlich zu nahe sind, zeitgleich senden. Es können somit viele Sender mit geringem Abstand nebeneinander installiert werden. So entsteht eine Fülle auswertbarer Signale, die dem Empfängerteil zugeht und eine Lokalisierung des Objektes über das Empfängerteil mit hoher Genauigkeit erlaubt.According to a preferred embodiment of the invention, the individual transmitters can be activated at different times, whereby the transmitters are transmitters that emit infrared radiation. This reliably prevents transmitters that are too close to each other from transmitting at the same time. This means that many transmitters can be installed next to each other at a short distance. This creates a wealth of evaluable signals that are sent to the receiver part and allow the object to be located with high accuracy via the receiver part.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Sender eine eigene Senderkennung auf, die als digital kodiertes Datenpaket aussendbar ist. Das Empfängerteil erkennt die Senderkennung und setzt sie in Beziehung zuAccording to a preferred embodiment of the invention, each transmitter has its own transmitter identification, which can be transmitted as a digitally coded data packet. The receiver part recognizes the transmitter identification and relates it to
· j **J* * I · j **J* * I
der Lokalität des Senders. So kann das Empfängerteil seinen Standort definieren bzw. ausmachen.the location of the transmitter. This allows the receiver to define or determine its location.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Sender nach einem sich wiederholenden Zeitplan -der Sendeperiode- nacheinander aktivierbar, wobei jeder Sender innerhalb einer Senderperiode mindestens einmal aktiv ist und ein Datenpaket aussendet. Somit ist sichergestellt, dass viele nebeneinander angeordnete Sender mit ihrer individuellen Kennung senden und geortet werden können und ein dichtes Netz von Ortungsinformationen liefern. Eine gegenseitige Störung der Sender untereinander ist ausgeschlossen.According to a preferred embodiment of the invention, the transmitters can be activated one after the other according to a repeating schedule - the transmission period - whereby each transmitter is active at least once within a transmission period and transmits a data packet. This ensures that many transmitters arranged next to one another can transmit and be located with their individual identifiers and provide a dense network of location information. Mutual interference between the transmitters is excluded.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind nur die Sender mit ausreichendem Installationsabstand gleichzeitig aktiv geschaltet, wobei der Installationsabstand dem Mindestabstand entspricht, der eine Störung der aktivierten Sender untereinander vermeidet. Der Abstand beträgt ca. 1,2 m. So ist gewährleistet, dass ein Netz individueller Sender installiert werden kann und eine Störung und Einschränkung beim Empfang der Sendesignale vermieden wird.According to a preferred embodiment of the invention, only the transmitters with a sufficient installation distance are activated at the same time, whereby the installation distance corresponds to the minimum distance that prevents interference between the activated transmitters. The distance is approximately 1.2 m. This ensures that a network of individual transmitters can be installed and interference and restrictions in the reception of the transmission signals are avoided.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind innerhalb der Sendeperiode Zeitschlitze definiert, zum Aktivieren der zeitgleich geschalteten Sender. So ist sichergestellt, dass jeder Sender einmal in seinem Zeitschlitz sendet und so das Empfangsteil die Möglichkeit der Ortung erhält. Es wird vermieden, dass Sender, die sich räumlich zu nahe sind, ebenfalls aktiviert werden können. Sie sind einem anderen Zeitschlitz zugeordnet.According to a preferred embodiment of the invention, time slots are defined within the transmission period for activating the transmitters that are switched on at the same time. This ensures that each transmitter transmits once in its time slot, thus giving the receiving part the opportunity to locate the transmitter. This prevents transmitters that are too close to each other from also being activated. They are assigned to a different time slot.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt im letzten Zeitschlitz ZS keine Emission der Senderkennung durch die Sender.According to a preferred embodiment of the invention, no emission of the transmitter identification occurs by the transmitters in the last time slot ZS.
Vorzugsweise ist der letzte Zeitschlitz ein Informationskanal. Der letzte Zeitschlitz dient nicht zur Ortsbestimmung. So ist es möglich, dass in diesem Zeitschlitz bzw. Zeitabschnitt spezifizierte Sender Informationen wie Alarme oder allgemeine Infos senden können, ohne sich mit den Sendern für die Positionsinformationsaussendung zu stören.Preferably, the last time slot is an information channel. The last time slot is not used for location determination. This makes it possible for specified transmitters to send information such as alarms or general information in this time slot or time period without interfering with the transmitters for transmitting position information.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung steigt die Zahl der Zeitschlitze mit sinkendem Abstand der Sender zueinander. Über die Anzahl der Zeitschlitze lässt sich der Senderabstand variieren. Ist der Abstand der Sender zueinander gering, so wird über die höhere Anzahl der Zeitschlitze sichergestellt, dass der Abstand gleichzeitig aktivierter Sender immer ausreichend groß ist um eine Störung der Sender untereinander zu verhindern. Je enger die Sender nebeneinander installiert sind, desto größer ist die Genauigkeit der Bestimmung des Standortes und der Richtung des festzulegenden Objektes.According to a preferred embodiment of the invention, the number of time slots increases as the distance between the transmitters decreases. The distance between the transmitters can be varied by changing the number of time slots. If the distance between the transmitters is small, the higher number of time slots ensures that the distance between simultaneously activated transmitters is always large enough to prevent interference between the transmitters. The closer the transmitters are installed next to each other, the more accurate the determination of the location and direction of the object to be determined.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dauert die Sendeperiode etwa eine halbe Sekunde . Es ist so sichergestellt, dass innerhalb einer halben Sekunde alle installierten Sender einmal aktiv waren und vom Empfängerteil geortet werden konnten, sofern dieses in ihrem Sendebereich lag.According to a preferred embodiment of the invention, the transmission period lasts approximately half a second. This ensures that within half a second all installed transmitters were active once and could be located by the receiver part, provided that it was within their transmission range.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dauert die Sendeperiode etwa eine viertel Sekunde. Die Sendeperiode ist somit noch einmal verkürzt. Dies bedeutet, dass die Signale sehr häufig kommen und die Positionsbestimmung dadurch sehr schnell erfolgen kann.According to a preferred embodiment of the invention, the transmission period lasts approximately a quarter of a second. The transmission period is thus shortened even further. This means that the signals come very frequently and the position can therefore be determined very quickly.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jede neue Sendeperiode durch ein Synchronisationssignal einleitbar. DasAccording to a preferred embodiment of the invention, each new transmission period can be initiated by a synchronization signal.
Synchronisationssignal sorgt dafür, dass örtlich benachbarte Sender nicht zur gleichen Zeit senden. Das Synchronisationssignal gibt den Takt für die Sendeperiode und damit für das Starten einer neuen Sendeperiode.The synchronization signal ensures that neighboring transmitters do not transmit at the same time. The synchronization signal sets the clock for the transmission period and thus for the start of a new transmission period.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Daten mehrerer Sendeperioden sammelbar, wobei die vom Empfänger gesammelten Daten über eine mobile Recheneinheit auswertbar sind. Es lässt sich so eine Datendichte zu einem bestimmten Aufenthaltsort des Empfangsteils berechnen. Es ist eine genauere Positionsbestimmung möglich.According to a preferred embodiment of the invention, the data from several transmission periods can be collected, whereby the data collected by the receiver can be evaluated via a mobile computing unit. In this way, a data density for a specific location of the receiving part can be calculated. A more precise position determination is possible.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Empfänger in einem mobilen Empfangsteil angeordnet. Der im Inneren installierte Empfänger stellt die Lokalisierung des Empfangsteils bzw. der Person die dieses trägt, sicher.According to a preferred embodiment, the receiver is arranged in a mobile receiving part. The receiver installed inside ensures the localization of the receiving part or the person wearing it.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei Empfänger im Empfangsteil angeordnet, wobei die Empfänger mit einem Innenwinkel von 70° zueinander angeordnet sind. Durch die Verwendung von zwei Empfängern, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, wird es möglich die doppelte Menge von Daten zu erhalten und gleichzeitig die Möglichkeit eröffnet, Richtungsinformationen zu errechnen. Dies ist vergleichbar mit der Ermittlung von Tiefeninformationen beim Stereoskopen Sehen. Auch kann durch den Einsatz von zwei Empfängern vermieden werden, dass kurzeitige Störungen wie eine Verdeckung eines Empfängers durch andere Personen oder Säulen eine Lokalisierungsstörung auslöst.According to a preferred embodiment of the invention, at least two receivers are arranged in the receiving part, with the receivers being arranged at an internal angle of 70° to one another. By using two receivers arranged at an angle to one another, it is possible to obtain twice the amount of data and at the same time open up the possibility of calculating directional information. This is comparable to the determination of depth information in stereoscopic vision. The use of two receivers can also prevent short-term disturbances such as a receiver being covered by other people or columns from causing a localization disturbance.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in einem Kopfhörer in jeder Hörmuschel (Ohraufsatzteil) jeweils wenigstens ein Empfänger angeordnet. Ein Kopfhörer ist bequem für den Träger.According to a preferred embodiment of the invention, at least one receiver is arranged in each earpiece (earpiece) of a headset. A headset is comfortable for the wearer.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind pro Ohraufsatzteil zwei Empfänger angeordnet, wobei ein Empfänger nach vorne gerichtet und ein Empfänger nach hinten gerichtet im Ohraufsatzteil angeordnet ist. Je mehr Empfänger installiert sind, desto größere Datendichten können berechnet und Störungen ausgefiltert werden. Gerade bei einem Kopfhörer ist es recht einfach, weitere Empfänger zu installieren.According to a preferred embodiment of the invention, two receivers are arranged per earpiece, with one receiver facing forwards and one receiver facing backwards in the earpiece. The more receivers are installed, the greater the data density that can be calculated and interference filtered out. It is particularly easy to install additional receivers in headphones.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Empfängerteil ein konvexer Aufsatz, auf dem mindestens ein Empfänger angeordnet ist. Vorzugsweise sind drei Empfänger kreisartig mit einem Winkel von jeweils 120° zueinander auf dem Aufsatz angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung lässt sich besonders sicher die Position des Empfangsteils, als auch eine Richtungsinformation errechnen. Der erfindungsgemäße Aufsatz eignet sich besonders gut für eine Befestigung auf Fahrzeugen, z.B. selbststeuernde Reinigungsroboter oder auch für die Befestigung auf einem Schutzhelm.
Eingesetzt werden die Geräte für die Extrahierung von Umgebungsinformationen, zu Objektidentifikation, zur Positionsbestimmung, zu Lagebeziehungen physikalischer Objekte, zum Objekt-Tracking.According to a preferred embodiment of the invention, the receiver part is a convex attachment on which at least one receiver is arranged. Preferably, three receivers are arranged in a circle on the attachment at an angle of 120° to each other. With this embodiment, the position of the receiver part and also directional information can be calculated particularly reliably. The attachment according to the invention is particularly suitable for attachment to vehicles, e.g. self-controlling cleaning robots or for attachment to a protective helmet.
The devices are used for extracting environmental information, for object identification, for position determination, for positional relationships of physical objects, and for object tracking.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in Museen, Galerien, auf Messen etc. eingesetzt werden, als eine Art elektronischem Museumsführer. Die Empfangsgeräte werden hierzu mit einem Trageriemen versehen und umgehangen. Nun kann den Besuchern multimediale Informationen in Form von Bildern, Texten, Videos etc. angezeigt werden. Durch eine intelligente Softwaresteuerung kann der Besucher selbst eingeben, in welcher Form (Audio/Bild/Video etc.), Sprache und Intensität er informiert werden möchte. Die ergänzende Einspielung einer ortsabhängigen, ambienten Musikkulisse kann hierbei ein völlig neuartiges Besuchserlebnis generieren. Da dieThe device according to the invention can be used in museums, galleries, at trade fairs, etc., as a kind of electronic museum guide. The receivers are provided with a carrying strap and hung around the neck. Visitors can now be shown multimedia information in the form of images, texts, videos, etc. Using intelligent software control, visitors can enter the form (audio/image/video, etc.), language and intensity in which they would like to be informed. The additional playback of a location-dependent, ambient music backdrop can generate a completely new visitor experience. Since the
Handgeräte jederzeit ermitteln können, wo der Besucher sich derzeitig befindet und in welche Richtung er blickt bzw. sich bewegt, kann das Gerät dem Nutzer zusätzlich Empfehlungen und Hinweise über zu gehende Wege geben. (Ähnlich dem Bordcomputer eines KFZ Navigationssystems).Since handheld devices can determine at any time where the visitor is currently located and in which direction he is looking or moving, the device can also give the user recommendations and advice about the route to take (similar to the on-board computer of a car navigation system).
Die Geräte sind in der Lage die Wege der Besucher zu speichern und die Daten für eine spätere Auswertung in Form von Bewegungsprofilen zur Verfügung zu stellen. Die so gewonnenen Informationen können den Veranstaltern und Planern von Ausstellungen wertvolle Informationen liefern.The devices are able to record the paths of visitors and make the data available for later analysis in the form of movement profiles. The information obtained in this way can provide valuable information to exhibition organizers and planners.
In Kombination mit GPS kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenfalls für Außengelände und Freiflächen eingesetzt werden, welches den Besucher einer größeren Messe zwischen den Hallen leitet und automatisch auf die präzise Indoorlokalisierung umschaltet, wenn er eine Halle betritt.In combination with GPS, the device according to the invention can also be used for outdoor areas and open spaces, guiding visitors to a larger trade fair between the halls and automatically switching to precise indoor localization when they enter a hall.
Der Einsatz von sog. "offenen" Kopfhörern ermöglicht außerdem, dass der Besucher sich problemlos mit Personen in seinem Umfeld unterhalten kann und Umgebungsgeräusche wahrnimmt.The use of so-called "open" headphones also allows visitors to easily talk to people around them and perceive ambient noise.
Mit Hilfe der Infrarotsender können neben den Informationen zur Positionsbestimmung, Synchronisationssignale ausgesendet werden, mit denen beispielsweise laufende Filmbeiträge mit einer Tonspur synchronisiert werden, die von Handheld Gerät eingespielt wird. Diese Synchronität sorgt dafür, dass alle Besucher in diesem Bereich den Ton passend zum Film (oder einem anderen Ereignis) durch ihre Kopfhörer hören können. Die Zuspielung kann sehr variabel gehalten werden. Z.B. kann der Ton für jeden Besucher in einer vorher ausgewählten Sprache erfolgen. Auch ist es möglich den Ton in verschiedenen Versionen (z.B. in einer leichter verständlichen Form für Kinder oder Lernbehinderte) abzuspielen.In addition to the information for determining position, the infrared transmitters can be used to send out synchronization signals, which can be used, for example, to synchronize current film clips with a soundtrack played by a handheld device. This synchronization ensures that all visitors in this area can hear the sound that matches the film (or another event) through their headphones. The playback can be very variable. For example, the sound can be played in a previously selected language for each visitor. It is also possible to play the sound in different versions (e.g. in a form that is easier to understand for children or people with learning disabilities).
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in Großmärkten (wie Metro etc.) als elektronischer Einkaufsassistent eingesetzt werden,z.B. befestigt an einer vorinstallierten Halterung eines Einkaufswagens. Nun kann der Kunden auf aktuelle Sonderangebote der Abteilung hingewiesen bzw. auf Wunsch zu bestimmten Abteilungen/Waren geführt werden. Ausführliche Produktinformationen können vermittelt werden. Der Kunde kann im Vorfeld bestimmen, welche Produktgruppen ihn besonders interessieren und das Gerät könnte hierzu ausgewählte Informationen liefern. Es ist auch möglich, die Wege der Kunden auszuwerten und zu Marktforschungszwecken zu verwenden.The device according to the invention can be used in hypermarkets (such as Metro etc.) as an electronic shopping assistant, e.g. attached to a pre-installed holder on a shopping cart. The customer can then be informed of current special offers in the department or, if desired, be guided to certain departments/products. Detailed product information can be provided. The customer can determine in advance which product groups he is particularly interested in and the device can provide selected information on this. It is also possible to evaluate the customer's routes and use them for market research purposes.
Ein Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verkaufsräumen allerart ist möglich. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Autohaus installiert, so kann dem Kunden in multimedialer Form alles, was er zu dem Fahrzeug wissen möchte vor dem er gerade steht, mitgeteilt werden. Der Einsatz von intelligenter Software und leistungsfähigen Handheld PC Geräten (die heute bereits preisgünstig verfügbar sind) eröffnet die Möglichkeit eines sehr ausgefeilten "virtuellen Autoverkäufers", bei dem der Kunde selbst das Erscheinungsbild (Geschlecht, Stimme etc.) des Verkäufers bestimmen kann. Fühlt der Kunde sich von dem virtuellen Verkäufer genervt, kann er diesen jederzeit so umkonfigurieren, dass dieser sich dezenter verhält. Der Kunde wird dabei kein schlechtes Gefühl haben eine echte Person zu beleidigen, oder jemandem zu nahe zu treten.The device according to the invention can be used in all kinds of sales rooms. If the device according to the invention is installed in a car dealership, the customer can be informed in multimedia form of everything he wants to know about the vehicle he is standing in front of. The use of intelligent software and powerful handheld PC devices (which are already available at low cost today) opens up the possibility of a very sophisticated "virtual car salesman" where the customer can determine the appearance (gender, voice, etc.) of the salesman himself. If the customer feels annoyed by the virtual salesman, he can reconfigure him at any time so that he behaves more discreetly. The customer will not have a bad feeling about insulting a real person or offending someone.
Multimedialen Produktinformationen gibt es zumeist schon auf CDROMS oder auf Homepages im Internet. Diese vorhandenen Medien können sehrMultimedia product information is usually already available on CDROMs or on homepages on the Internet. These existing media can be very
kosteneffizient auf tragbare Handheld Geräte übertragen und dort verwendet werden.be cost-effectively transferred to and used on portable handheld devices.
Ein weiteres Beispiel ist der Einsatz in Design- und Möbelhäusern, dem interessierten Kunden können detaillierte Informationen über die Musterküche durch die er gerade geht, geliefert oder der Elektroherd auf den er gerade blickt, erklärt werden.Another example is the use in design and furniture stores, where interested customers can be provided with detailed information about the model kitchen they are currently walking through or the electric stove they are looking at can be explained.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für die Ortsbestimmung mobiler Roboter eingesetzt werden. Mobile Roboter werden zunehmend eingesetzt in der Fertigungs- und Logistikindustrie, als Wach- und Serviceroboter etc. Sie sind so gut wie die ihnen zugehenden Informationen über ihren Standort. Ihre Einsetzbarkeit und ihr Einsatzfeld wächst in dem Maße, wie eine genaue Ortsund Richtungsbestimmung des Roboters möglich ist.The device according to the invention can be used for determining the location of mobile robots. Mobile robots are increasingly being used in the manufacturing and logistics industry, as security and service robots, etc. They are as good as the information they receive about their location. Their usability and field of application grows as the robot's location and direction can be determined precisely.
Selbstlenkende Fahrzeuge, die heute schon im industriellen Umfeld im Einsatz sind und Ware automatisch innerhalb von großen Lagerhäusern vom Standort A nach B bringen, orientieren sich derzeit oftmals an Markierungen auf dem Boden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine interessante Alternative hierzu, da sie deutlich flexibler ist. Hinzu kommt die Möglichkeit zusätzliche Informationen über die Infrarotsender auszustrahlen.Self-driving vehicles, which are already in use in industrial environments and automatically transport goods from location A to B within large warehouses, are currently often guided by markings on the floor. The device according to the invention is an interesting alternative to this, as it is significantly more flexible. In addition, there is the possibility of transmitting additional information via the infrared transmitters.
Die genaue Kenntnis des Aufenthaltsorts eines Bediensteten kann unter Umständen Leben retten, falls es zu einer Notsituation kommt (z.B. tätlicher Angriff). Auch ist es erwünscht, die aktuelle Position von Justizvollzugsbeamten innerhalb einer Haftanstalt jederzeit ermitteln zu können. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich dies zuKnowing the exact location of an employee can save lives in the event of an emergency situation (e.g. physical attack). It is also desirable to be able to determine the current position of prison officers within a prison at any time. The device according to the invention makes it possible to do this.
erreichen. Hierzu trägt jeder Beamte ein kleines Empfangsgerät, welches den aktuellen Standort ermittelt und in kurzen Abständen an die Zentrale überträgt.To do this, each officer carries a small receiver that determines the current location and transmits it to the control center at short intervals.
Es bietet sich für die Praxis an einen Empfänger in das Handfunkgerät zu integrieren. In diesen Geräten kann auch die notwendige Technik zur Übertragung der Ortsinformation problemlos integriert werden. (In vielen Geräte sind die Möglichkeiten für eine digitale Datenübertragung sogar schon vorgesehen). Die Zentrale kennt so jederzeit den Standort aller Bediensteten. Im Alarmfall weiß man, wo sich der Bedienstete befindet, der den Alarm ausgelöst hat bzw. man kann die Koordination von Helfern effizienter durchführen.In practice, it is advisable to integrate a receiver into the handheld radio. The technology required to transmit location information can also be easily integrated into these devices. (Many devices even already have the option of digital data transmission.) This means that the control center knows the location of all employees at all times. In the event of an alarm, the location of the employee who triggered the alarm is known, and the coordination of helpers can be carried out more efficiently.
Im Justizvollzug sind die Bediensteten teilweise bereits mit "Niederschlagsattackesensoren" (z.B. Gleichgewichtsschalter) ausgestattet, die notfalls vollautomatisch Alarm per Funk auslösen können. Für eine solche Alarmmeldung ist es unbedingt erforderlich, dass eine Positionsinformation vorhanden ist, da der Bedienstete bei einem tatsächlichen tätlichen Angriff seine Position nicht per Sprachfunk durchgeben kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt die präzise Lokalisierung des Bediensteten.In the prison system, some employees are already equipped with "precipitation attack sensors" (e.g. balance switches) that can, if necessary, trigger an alarm fully automatically by radio. For such an alarm to be triggered, it is absolutely necessary that position information is available, since the employee cannot transmit his position by voice radio in the event of an actual physical attack. The device according to the invention allows the employee to be precisely located.
Der Bedarf einer exakten Positionsbestimmung von Sicherheitsleuten ist natürlich im Bereich privater Sicherheitsdienste genauso vorstellbar wie im Justizvollzug.The need for precise positioning of security guards is of course just as conceivable in the area of private security services as in the prison system.
Im Bereich moderner Bühnen (Theater, Musical etc.) werden Scheinwerfer und Kameras häufig nicht mehr manuell verfahren sondern können über Motoren bewegt werden. Die Ansteuerung wird von computergesteuerten Systemen übernommen, die es z.B. erlauben bestimmte VerfahrwegeIn the area of modern stages (theatres, musicals, etc.), spotlights and cameras are often no longer moved manually but can be moved via motors. The control is taken over by computer-controlled systems, which allow, for example, certain travel paths
festzulegen und bei Bedarf abzurufen. Die auf der Bühne agierenden Personen müssen dann diese Verfahrwege kennen und zur rechten Zeit am rechten Ort (im rechten Licht) sein. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, den Standort von Schauspielern in Echtzeit auf einer Bühne sehr exakt zu bestimmen und an das Steuersystem zu übertragen. Das erlaubt den Schauspielern frei zu agieren und das Steuersystem für die Kameras kann in Echtzeit für korrekte Kameraeinstellungen und Beleuchtung sorgen.and call them up when needed. The people acting on stage must then know these travel paths and be in the right place (in the right light) at the right time. With the help of the device according to the invention, it is possible to determine the location of actors on a stage very precisely in real time and transmit it to the control system. This allows the actors to act freely and the control system for the cameras can ensure correct camera settings and lighting in real time.
Die agierenden Schauspieler sind meist mit Funksendern für die Übertragung des Tons ausgestattet. Hier kann das erfindungsgemäße Empfangsteil mit in dieses Gerät integriert und die ohnehin vorhandene Funkelektronik für die Übertragung der Positionsdaten genutzt werden. Es ist auch möglich, die Daten mittels spezieller Software zu speichern und zu archivieren.The actors are usually equipped with radio transmitters for transmitting the sound. The receiver according to the invention can be integrated into this device and the existing radio electronics can be used to transmit the position data. It is also possible to save and archive the data using special software.
Diese Daten können dann helfen Tanzchoreographien zu planen und zu optimieren oder allgemein Auftritte zu planen. Speziell bei modernen Fernseh- und Filmproduktionen bei denen virtuelle Schauspieler gemeinsam in einer Szene mit echten Schauspielern zu sehen sind, findet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Anwendung, da den Computerprogrammen, die die virtuellen Schauspieler steuern, dann die Information über die Standorte der echten Schauspieler jederzeit bekannt sind.This data can then help to plan and optimize dance choreographies or to plan performances in general. The device according to the invention is particularly useful in modern television and film productions in which virtual actors are seen together in a scene with real actors, since the computer programs that control the virtual actors then know the information about the locations of the real actors at all times.
Im Umfeld des modernen Leistungssports sind elektronische Hilfsmittel zur Leistungsanalyse der Sportler verbreitet. Mit dem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich von Mannschaftssportarten wie Handball, Basketball, Volleyball oder Eishockey ist es möglich, jeden einzelnen Spieler, der mit einem Empfänger ausgestattet ist, exakt zu lokalisieren und die Daten z.B. per Funk an ein zentrales Gerät (z.B. einIn the field of modern competitive sports, electronic aids for analyzing the performance of athletes are widespread. By using the device according to the invention in team sports such as handball, basketball, volleyball or ice hockey, it is possible to precisely locate each individual player who is equipped with a receiver and to transmit the data, e.g. by radio, to a central device (e.g. a
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Notebook mit spezieller Software) zu senden. Dadurch können alle entstandenen Spielsituationen gespeichert und für die spätere Analyse abrufbar gemacht werden. Die Daten können visualisiert werden und von den Trainern dazu genutzt werden, Taktiken zu entwickeln und zu optimieren, oder das Laufpensum einzelner Spieler zu messen etc.Notebook with special software). This allows all game situations to be saved and made available for later analysis. The data can be visualized and used by the coaches to develop and optimize tactics, or to measure the running workload of individual players, etc.
Das Empfangsteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich derartig klein und leicht bauen, dass es in die Kleidung integriert werden kann und die Spieler in keiner Weise stört.The receiving part of the device according to the invention can be built so small and light that it can be integrated into clothing and does not disturb the players in any way.
Es ist möglich, die Position des Spielers sogar während eines echten Spieles, welches z.B. für das Fernsehen übertragen wird, zu ermitteln. Dadurch wird es den Fernsehtechnikern möglich gemacht, neuartige Computeranimationen zu erstellen, die eine Spielsituation exakt nachstellen oder den Zuschauern zu visualisieren, wie häufig ein bestimmter Spieler auf einer defensiven Position mit nach vorne gegangen ist etc.It is possible to determine the position of the player even during a real game, which is broadcast for television, for example. This enables the television technicians to create new computer animations that exactly recreate a game situation or to visualize for the viewers how often a certain player has moved forward in a defensive position, etc.
Wenn die Sportler mit einem solchen Gerät ausgestattet sind, können als Zusatzinformationen auch Körperwerte wie Puls etc. gespeichert werden. Dadurch lassen sich wiederum trainingsrelevante Informationen gewinnen.If athletes are equipped with such a device, body values such as pulse etc. can also be stored as additional information. This in turn allows information relevant to training to be obtained.
Die exakte Position einer Person in einem Raum/Gebäude bestimmen zu können, kann für die Entwicklung von Trainingssystemen für die Polizei/Feuerwehr etc. nutzbar gemacht werden. Bei der Ausbildung von polizeilichen Sondereinheiten oder Feuerwehrleuten etc. ist es möglich, Teilnehmer einer Übung die z.B. trainieren sollen Geiseln aus einem Gebäude zu befreien, zu lokalisieren. Die Daten können gespeichert werden und anschließend von den Ausbildern gesichtet und bewertet werden um denBeing able to determine the exact position of a person in a room/building can be used for the development of training systems for the police/fire brigade etc. When training special police units or firefighters etc. it is possible to locate participants in an exercise that is supposed to train, for example, to free hostages from a building. The data can be saved and then viewed and evaluated by the trainers in order to
Auszubildenden konstruktive Kritik zukommen zu lassen. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Infrarot arbeitet funktioniert sie auch bei völliger Dunkelheit. Es lassen sich daher problemlos Trainingssituationen ohne Sicht herstellen. Eine Anwendung im militärischen Ausbildungsbereich ist auch denkbar.To provide constructive criticism to trainees. Since the device according to the invention works with infrared, it also works in complete darkness. Training situations without visibility can therefore be created without any problem. Application in military training is also conceivable.
Eine Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Spielshows, wie sie häufig im Fernsehen zu sehen sind, ist möglich. Z.B. lässt man Kandidaten durch einen völlig dunklen Raum oder ein Labyrinth laufen um den Ausgang zu finden oder ähnliches. Für die Regie und die Zuschauer lässt sich die Position der einzelnen Kandidaten computerunterstützt visualisieren und es können ortsabhängige Aktionen (Wasserstrahl o.a.) ausgelöst werden, um den Kandidaten das Spiel zu erschweren. Derartige Spiele lassen sich auch in Themenparks oder auf Jahrmärkten realisieren.The device according to the invention can be used in game shows, such as those frequently seen on television. For example, candidates are made to run through a completely dark room or a labyrinth to find the exit or something similar. The position of the individual candidates can be visualized using a computer for the director and the audience, and location-dependent actions (water jets or similar) can be triggered to make the game more difficult for the candidates. Such games can also be played in theme parks or at fairs.
Blinde Menschen können in einem Gebäude in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung installiert ist, mit ihrem mobilen Empfangsgerät akustische Informationen über ihren Standort erhalten und sich von dem elektronischen Assistenten leiten lassen. Dadurch ist es möglich, ihnen ein leichteres Zurechtfinden in öffentlichen Gebäuden etc. zu ermöglichen. Mit Hilfe des Handgeräts ist es fur sie möglich, ohne Inanspruchnahme von Helfern Fahrstühle, bestimmte Räume, oder Toiletten zu finden.In a building in which the device according to the invention is installed, blind people can use their mobile receiver to receive acoustic information about their location and be guided by the electronic assistant. This makes it easier for them to find their way around public buildings, etc. With the help of the handheld device, they can find elevators, certain rooms or toilets without having to call on helpers.
Eine spezielle Form des elektronischen Museumsführers oder des elektronischen Einkaufsassistenten speziell für blinde Menschen ist auch möglich. Die Technik wäre hardwareseitig identisch, nur die Gestaltung der Software und der medialen Inhalte muss angepasst werden.A special form of electronic museum guide or electronic shopping assistant specifically for blind people is also possible. The technology would be identical on the hardware side, only the design of the software and the media content would have to be adapted.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren ausgeführt, und zwar zeigen:Embodiments of the invention are set out in the following figures, which show:
Figur L: Eine Positionsbestimmungsvorrichtung gemäß der erstenFigure L: A position determining device according to the first
Ausführungsform mit 35 installierten Sendern mit zugehörigen Zeitschlitzen.Embodiment with 35 installed transmitters with associated time slots.
Figur 2.: Eine konvexe Empfangseinheit (Aufsatz) mit 3 Empfängern.Figure 2: A convex receiving unit (attachment) with 3 receivers.
Figur 3.: Einen montierten Aufsatz gemäß Figur 2 auf einem Serviceroboter.Figure 3: A mounted attachment according to Figure 2 on a service robot.
Figur 4.: Eine Positionsbestimmungsvorrichtung gemäß derFigure 4: A position determining device according to the
Ausführungsform, mit Sicht des linken Empfängers 4a (die 12 zuletzt empfangenen Werte aus mindestens 4 Sendeperioden)Embodiment, with view of the left receiver 4a (the 12 last received values from at least 4 transmission periods)
Figur 5.: Eine Positionsbestimmungsvorrichtung gemäß der erstenFigure 5: A position determining device according to the first
Ausführungsform, mit Sicht des rechten Empfängers 4b (die 12 zuletzt empfangenen Werte aus mindestens 4 Sendeperioden)Embodiment, with view of the right receiver 4b (the 12 last received values from at least 4 transmission periods)
Die Vorrichtung 1 zum Ermitteln der Position von Objekten besteht aus mehreren IR-Sendern 2. Sie sind im Abstand von 1,2 m zueinander angeordnet. Bei einer Raumgröße von ca. 8,5 &khgr; 6 m und einer Deckenhöhe von 3,5 m, beträgt die Anzahl der verwendeten Sender 2 fünfunddreißig Stück. Die Sender 2 werden an die Decke des Raumes montiert. Sie können dort fest eingebaut oder an einer abgehängten Gitterkonstruktion angeordnet werden. Der Abstand der Sender 2 kann verringert werden bis hin, dass die Sender 2 direkt nebeneinander liegen. In diesem Falle sollte eine Bündelungslinse vor jeden Sender 2 installiert werden.The device 1 for determining the position of objects consists of several IR transmitters 2. They are arranged at a distance of 1.2 m from each other. For a room size of approximately 8.5 x 6 m and a ceiling height of 3.5 m, the number of transmitters 2 used is thirty-five. The transmitters 2 are mounted on the ceiling of the room. They can be permanently installed there or arranged on a suspended grid structure. The distance between the transmitters 2 can be reduced until the transmitters 2 are directly next to each other. In this case, a focusing lens should be installed in front of each transmitter 2.
Es ist auch möglich die Sender 2 in den Wänden oder im Boden zu installieren. Die Anzahl der verwendeten Sender 2 ist praktisch nicht begrenzt und es können nahezu beliebig große Räumlichkeiten abgedeckt werden. Jeder Sender 2 besitzt eine eindeutige Senderkennung SKOl-SKx (x = Anzahl derIt is also possible to install the transmitters 2 in the walls or in the floor. The number of transmitters 2 used is practically unlimited and almost any size of room can be covered. Each transmitter 2 has a unique transmitter identifier SKOl-SKx (x = number of
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montierten Sender 2), welche von ihm in regelmäßigen Abständen als digital kodiertes Datenpaket ausgesandt wird.mounted transmitter 2), which is sent out at regular intervals as a digitally coded data packet.
Die Sender 2 verwenden zur Erzeugung der IR-Strahlung eine GaAs-IR-Lumniszenzdiode vom Typ LD271 (Hersteller Siemens).
Die Sender 2 arbeiten mit einer Modulationsfrequenz für die IR Datenübertragung von 36 kHz. Das Synchronisierungssignal hat die Frequenz von 2 Hz. Die Sender 2 übertragen 22 Bit an Informationen in einem Datenpaket. 16 Bit davon sind Nutzinformationen. Die Übertragung eines Bits dauert bei dem verwendeten Modulationsverfahren 1780&mgr;8. d.h. die Übertragung eines Datenpakets dauert ca. 40 ms. In jedem Zeitschlitz ZS steckt eine Zeitreserve von 10 ms. Die Zeit, die der Sender 2 braucht, um seine Kennung auszusenden, ist um 10 ms kleiner als die maximal Mögliche (2 Hz und 10 Zeitschlitze ZS -daraus ergeben sich 50 ms pro Zeitschlitz, die maximal zur Verfügung stehen).The transmitters 2 use a GaAs IR luminescence diode of type LD271 (manufacturer Siemens) to generate the IR radiation.
The transmitters 2 work with a modulation frequency of 36 kHz for IR data transmission. The synchronization signal has a frequency of 2 Hz. The transmitters 2 transmit 22 bits of information in a data packet. 16 bits of this are useful information. The transmission of one bit takes 1780μ8 with the modulation method used, i.e. the transmission of one data packet takes about 40 ms. There is a time reserve of 10 ms in each time slot ZS. The time that the transmitter 2 needs to transmit its identifier is 10 ms less than the maximum possible (2 Hz and 10 time slots ZS - this results in a maximum of 50 ms per time slot).
Aus den 16 Bit Nutzdaten ergeben sich 65536 mögliche eindeutige Senderkennungen, die theoretisch vergeben werden könnten.The 16 bit payload data results in 65,536 possible unique transmitter identifiers that could theoretically be assigned.
Die individuellen Signale der Sender 2 können von einem mobilen Empfangsteil 3 bzw. einem Ortungsgerät 3 empfangen werden. Das Ortungsgerät 3 ist ein tragbares Gerät auf der Basis von Handheld PCs. In jedem Ortungsgerät 3 ist mindestens ein Empfänger 4 angeordnet.
In der ersten Ausführungsform wurden zwei Empfänger 4 a, 4 b im Ortungsgerät 3 installiert, und zwar mit einem Winkelversatz von 70° zueinander. Die IR-Empfänger sind vom Typ TSOP1736.The individual signals of the transmitters 2 can be received by a mobile receiver 3 or a locating device 3. The locating device 3 is a portable device based on handheld PCs. At least one receiver 4 is arranged in each locating device 3.
In the first embodiment, two receivers 4 a, 4 b were installed in the locating device 3, with an angular offset of 70° from each other. The IR receivers are of the type TSOP1736.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Empfangsteil 3 ein Kopfhörer. Ein Empfänger 4 ist jeweils in ein Kopfhörerteil eingebaut . Es ist auch möglich pro Kopfhörerteil bzw. pro Ohraufsatzteil zwei Empfänger 4According to a further embodiment, the receiving part 3 is a headset. A receiver 4 is built into each headset part. It is also possible to have two receivers 4 per headset part or per earpiece part.
anzuordnen, und zwar einen Empfänger nach vorne und einen nach hinten gerichtet.with one receiver facing forward and one facing backward.
Eine weitere Ausfuhrungsform sieht vor, daß das Empfängerteil 3 ein konvexer Aufsatz 6 ist auf die drei Empfanger 4 im Kreis montiert angeordnet sind mit einem Winkelabstand zueinander von ca. 120°. Dieser Aufsatz 6 ist so auszulegen ,daß er, z.B., auf einen Reinigungsroboter oder auf einen Schutzhelm befestigt werden kann, siehe Fig 2,3.A further embodiment provides that the receiver part 3 is a convex attachment 6 on which three receivers 4 are mounted in a circle with an angular distance from one another of approximately 120°. This attachment 6 is designed so that it can be attached, for example, to a cleaning robot or to a protective helmet, see Fig. 2, 3.
Im Betrieb funktioniert die Positionsbestimmungsvorrichtung 1 wie folgt: Einer Person wird das Ortungsgerät 3, gemäß dem ersten Ausfuhrungsbeispiel, übergeben und diese trägt es um den Hals gehangen vor der Brust. Über das Ortungsgerät 3 kann nun die Position dieser Person innerhalb eines Gebäudekomplexes jederzeit bestimmt werden. Dabei arbeitet die Vorrichtung 1 wie folgt:In operation, the position determination device 1 works as follows: A person is given the tracking device 3, according to the first embodiment, and the person wears it around their neck in front of their chest. The tracking device 3 can now be used to determine the position of this person within a building complex at any time. The device 1 works as follows:
Die Sender 2 werden zeitverschoben aktiviert und zwar nach einem sich wiederholenden Zeitplan, der Sendeperiode. Dazu werden den Sendern 2 Zeitschlitze ZS zugeordnet, in denen sie ihre Datenpakete bzw. ihre individuelle Senderkennung SKOl bis SKx ausstrahlen. Jeder Sender 2 strahlt genau ein Datenpaket pro Sendeperiode aus.The transmitters 2 are activated at different times according to a repeating schedule, the transmission period. For this purpose, the transmitters 2 are assigned time slots ZS in which they transmit their data packets or their individual transmitter identification SKOl to SKx. Each transmitter 2 transmits exactly one data packet per transmission period.
Die Sender 2 arbeiten mit 10 Zeitschlitzen. Im letzten Zeitschlitz werden keine Informationen ausgesendet. Er kann als Informationskanal genutzt werden in dem spezifizierte Sender Informationen wie Alarme etc. aussenden ohne sich mit den Sendern 2 für die Positionsinformationsaussendung zu stören. Im Zeitschlitz 10 können die Sender beliebige Informationen aussenden. Senden zwei Sender 2 im Zeitschlitz 10 unterschiedliche Informationen, so müssen sie ausreichend voneinander entfernt sein, damit es nicht zu Störungen kommt.The transmitters 2 work with 10 time slots. No information is sent out in the last time slot. It can be used as an information channel in which specified transmitters send information such as alarms etc. without interfering with the transmitters 2 for the position information transmission. In time slot 10, the transmitters can send out any information they want. If two transmitters 2 send different information in time slot 10, they must be sufficiently far apart from each other to avoid interference.
Eine Sendeperiode hat die Dauer von 500 ms und ein Zeitschlitz hat eine Dauer von 50 ms. Die Übertragung eines Datenpaketes eines Senders dauert ca. 40 ms. 10 ms bleiben demnach als Sicherheitsabstand zum Beginn des nächsten Zeitschlitzes ZS. Im Zeitschlitz ZS 10 findet keine Aussendung von Informationen für die Orts- und Positionsbestimmung statt. Nach Ablauf des lOten Zeitschlitzes endet die Sendeperiode und eine neue Sendeperiode beginnt. Damit sich mehrere örtlich benachbarte Sender nicht gegenseitig stören, wird durch das Synchronisationssignal dafür gesorgt, dass örtlich benachbarte Sender nicht zur gleichen Zeit senden.
Diesen Takt gibt ein Synchronisationssignal an.A transmission period lasts 500 ms and a time slot lasts 50 ms. The transmission of a data packet from a transmitter takes about 40 ms. This leaves a safety margin of 10 ms before the start of the next time slot ZS. In time slot ZS 10, no information for determining location and position is transmitted. After the 10th time slot has expired, the transmission period ends and a new transmission period begins. To ensure that several neighboring transmitters do not interfere with each other, the synchronization signal ensures that neighboring transmitters do not transmit at the same time.
This clock is provided by a synchronization signal.
Es ist ein bestimmter Installationsabstand zum nächsten Sender 2, der ebenfalls aktiviert wurde, einzuhalten, damit die Sender 2 sich nicht gegenseitig stören. Grundsätzlich gilt, je enger die Sender 2 zusammen liegen, desto größer muss die Anzahl der Zeitschlitze ZS sein, um eine Störung der Sender untereinander zu verhindern. Liegen die Sender 2 sogar direkt nebeneinander, so kann es angezeigt sein zusätzlich mit Bündelungslinsen, welche vor die Sender 2 zu installieren sind, zu arbeiten. Im vorliegenden Beispiel ist die Anzahl der aktivierten Sender 2 pro Zeitschlitz ZS bei 35 installierten Sendern 2 verschieden. Bei Zeitschlitz ZSOl werden sechs Sender aktiviert, nämlichA certain installation distance must be maintained from the next transmitter 2, which has also been activated, so that the transmitters 2 do not interfere with each other. In principle, the closer the transmitters 2 are to each other, the greater the number of time slots ZS must be in order to prevent interference between the transmitters. If the transmitters 2 are even directly next to each other, it may be advisable to use additional focusing lenses, which are to be installed in front of the transmitters 2. In the present example, the number of activated transmitters 2 per time slot ZS varies with 35 installed transmitters 2. In time slot ZSOl, six transmitters are activated, namely
SKOl, SKl6, SK04, SKl9, SK31, SK34. Bei Zeitschlitz ZS02 werden vier Sender aktiviert, nämlich SKlO, SK07, SK25, SK22. Bei Zeitschlitz ZS03 werden zwei Sender aktiviert, nämlich SK13, SK28 usw., siehe Fig I.
Der jeweils aktivierte Sender 2 sendet sein individuelles Datenpaket. Ist ein Ortungsgerät 3 in seinem Sendebereich, so empfängt der Empfanger 4 im Ortungsgerät 3 dieses Signal und ordnet es dem dazugehörigen Sender 2 aufgrund seiner speziellen und individuellen Senderkennung SK zu. Es werden die Daten der Sender 2 von sechs bis zehn Sendeperioden gesammelt und ausgewertet. Die Auswertung der Daten, die von dem Empfänger 4 gesammelt werden, werden mit Hilfe einer mobilen Recheneinheit (z. B. Handheld PC) ausgewertet. Das Ortungsgerät 3 ortet nun den Benutzer.SKOl, SKl6, SK04, SKl9, SK31, SK34. At time slot ZS02, four transmitters are activated, namely SKlO, SK07, SK25, SK22. At time slot ZS03, two transmitters are activated, namely SK13, SK28, etc., see Fig I.
The transmitter 2 that is activated at any one time sends its individual data packet. If a tracking device 3 is in its transmission range, the receiver 4 in the tracking device 3 receives this signal and assigns it to the corresponding transmitter 2 based on its special and individual transmitter identification SK. The data from the transmitter 2 from six to ten transmission periods is collected and evaluated. The evaluation of the data collected by the receiver 4 is evaluated using a mobile computing unit (e.g. handheld PC). The tracking device 3 now locates the user.
Durch den Einsatz von zwei Empfänger 4 a, 4 b die mit einem Winkelversatz in eine Richtung weisen, siehe Fig.l, lassen sich durch mathematische und statistische Auswertungen der Winkel des Ortungsgerätes, also seine genaue Position im Raum, festlegen. Hierzu sind die Empfänger 4a, 4b mit einem Winkelversatz von 70° zueinander im Ortungsgerät 3 angeordnet. Der Winkel der Empfänger 4, der zum Körper zeigt, beträgt ca. 110°.
Nun werden über mehrere Sendeperioden von den Empfangern 4a, 4b des Empfängerteiles 3 Sendersignale gesammelt und den jeweiligen Senderpositionen zugeordnet. Das Empfangsgerät 3 ist so programmiert, dass es eine Auswertung durchführt, wenn eine bestimmte Anzahl an Werten vorliegt. Es läßt sich feststellen, welche Sender 2 von den Empfangern 4a, 4b gesehen werden können. In der Regel sind das mehrere Sender 2. Für die Auswertung sind Informationen über die Stärke des Senders nicht notwendig. Es genügt eine Auswertung darüber, welche Sender „gesehen" werden können. Es läßt sich eine Datendichte, d.h. ein Schwerpunkt bzw. ein Aufenthaltsschwerpunkt sowohl für den linken Empfänger 4 a, siehe Fig.4, als auch fur den rechten Empfanger 4 b, siehe Fig.5, bestimmen. DieseBy using two receivers 4a, 4b that point in one direction with an angular offset, see Fig. 1, the angle of the locating device, i.e. its exact position in space, can be determined by mathematical and statistical evaluations. For this purpose, the receivers 4a, 4b are arranged in the locating device 3 with an angular offset of 70° from each other. The angle of the receiver 4 that points towards the body is approximately 110°.
Now, over several transmission periods, transmitter signals are collected by the receivers 4a, 4b of the receiver part 3 and assigned to the respective transmitter positions. The receiver device 3 is programmed in such a way that it carries out an evaluation when a certain number of values are available. It is possible to determine which transmitters 2 can be seen by the receivers 4a, 4b. As a rule, there are several transmitters 2. Information about the strength of the transmitter is not necessary for the evaluation. An evaluation of which transmitters can be "seen" is sufficient. A data density, ie a center of gravity or a location center, can be determined for both the left receiver 4a, see Fig.4, and the right receiver 4b, see Fig.5. This
Schwerpunkte bestimmen zwei-dimensionales Koordinaten, also Standortkoordinaten des jeweiligen Empfängers . Es ergeben sich somit zwei Koordinaten, eine für den Empfänger 4 a und eine für den Empfänger 4 b. Die mobile Recheneinheit kann nun aus diesen Daten die Lage des Ortungsgerätes 3 zum Raum, seine exakte Position inklusive seiner Lage bzw seines Winkels zu den Wänden des Raumes bestimmen. Darauf basierend kann man die Blickrichtung des Trägers des Ortungsgerätes berechnen. Der Pfeil in Fig.l zeigt die Blickrichtung an, die sich aus der Lage der Empfänger 4 a, 4 b bzw. der Position von Gerät 3 ergibt.Centers of gravity determine two-dimensional coordinates, i.e. location coordinates of the respective receiver. This results in two coordinates, one for the receiver 4 a and one for the receiver 4 b. The mobile computing unit can now use this data to determine the position of the locating device 3 in the room, its exact position including its position or angle to the walls of the room. Based on this, the viewing direction of the wearer of the locating device can be calculated. The arrow in Fig.l shows the viewing direction, which results from the position of the receivers 4 a, 4 b or the position of device 3.
So kann nun durch ein individuelles Programm, welches im Gerät 3 abgelegt ist, auf die Position des Trägers reagiert werden und z. B. bei einem Museumsbesuch direkt das Bild beschrieben werden, auf den der Betrachter nach der Ortungsanalyse schaut.An individual program stored in device 3 can now react to the wearer's position and, for example, during a museum visit, the image that the viewer is looking at after the location analysis can be described directly.
Sind die Empfänger 4 jeweils in einem Kopfhörer eingebaut, so kann nach dem gleichen Prinzip eine Standort- und Richtungspositionierung ,der den Kopfhörer tragenden Person vorgenommen werden. Sind sowohl vorne als auch hinten Empfänger 4 im Ohraufsatzteil des Kopfhörers -also insgesamt vier Empfänger- im Kopfhörer angeordnet, läßt sich die Position und die Blickrichtung eine Person sehr genau errechnen.If the receivers 4 are each built into a pair of headphones, the location and direction of the person wearing the headphones can be determined using the same principle. If receivers 4 are installed in the earpiece section of the headphones at the front and back - so a total of four receivers - the position and direction of a person's gaze can be calculated very precisely.
Dies gilt auch für die Ausführungsform bei der die Empfänger 4 kreisartig mit einem Winkel von 120° auf dem Aufsatzteil 6 angeordnet sind.This also applies to the embodiment in which the receivers 4 are arranged in a circle at an angle of 120° on the attachment part 6.
Es ist auch möglich, die Sendeperiode auf eine halbe oder gar eine viertel Sekunde zu kürzen. Hierdurch wird die Schnelligkeit und Genauigkeit des Systems erhöht.It is also possible to shorten the transmission period to half or even a quarter of a second. This increases the speed and accuracy of the system.
2525
SK 54121 24. April 2003SK 54121 24 April 2003
STUCKLISTEPARTS LIST
1 Positionsbestimmungsvorrichtung1 Position determining device
2 Sender2 channels
3 Ortungsgerät (Empfangsteil)3 Tracking device (receiving part)
4 4a, 4b Empfänger4 4a, 4b Receiver
6 konvexes Aufsatzteil6 convex attachment
Claims (26)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20304906U DE20304906U1 (en) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | Position locating device for mobile objects uses matrix of transmitters and object mounted receivers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20304906U DE20304906U1 (en) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | Position locating device for mobile objects uses matrix of transmitters and object mounted receivers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE20304906U1 true DE20304906U1 (en) | 2003-06-18 |
Family
ID=7981140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE20304906U Expired - Lifetime DE20304906U1 (en) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | Position locating device for mobile objects uses matrix of transmitters and object mounted receivers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE20304906U1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2003
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