AT511881A1 - Verfahren und system zur lokalisierung eines kommunikationsgerätes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines Kommunikationsgerätes (1) im Empfangsbereich zumindest eines Funknetzes (2) wobei durch das Einmessen von Feldstärken des Funknetzes (2) an bekannten Ortskoordinaten eine Zuordnung der am Kommunikationsgerät (1) gemessenen Feldstärke zu den bekannten Ortskoordinaten erfolgt, wobei das Verfahren eine Kalibrierungsphase, eine Einmessphase, eineNachbearbeitungsphase sowie eine Lokalisierungsphase, umfasst, wobei in der Kalibrierungsphase die von den Referenzempfängern (3) und den Kommunikationsgeräten (1) aufgenommenen Daten an eine Datenverarbeitungseinheit (8) übertragen werden und eine kommunikationsgerät- und funknetzspezifische Regressionskurve (9) zwischen den von den jeweiligen Kommunikationsgeräten (1) aufgenommenen Endgerätfeldstärken (5) und den von den Referenzempfängern (3) aufgenommenen Referenzfeldstärken (4) generiert wird.

Description

Verfahren und System zur Lokalisierung eines Kommunikationsgerätes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines Kommunikationsgerätes im Empfangsbereich zumindest eines Funknetzes, wobei durch das Einmessen von Feldstärken des Funknetzes an bekannten Ortskoordinaten eine Zuordnung von am Kommunikationsgerät gemessenen Feldstärken zu den Ortskoordinaten erfolgt.

Mobile Kommunikationsgeräte in Form von Handys, Smartphones, Tablet-PCs, Laptops oder dergleichen sind heutzutage allgegenwärtig. Viele dieser Geräte sind mit Vorrichtungen zur Lokalisierung ausgestattet, beispielsweise einem GPS-Empfänger oder einer Applikation, die es erlaubt, näherungsweise Ortskoordinaten aus empfangenen Funknetzen abzuleiten.

Derartige Vorrichtungen bzw. Verfahren haben jedoch entscheidende Nachteile. Beispielsweise arbeiten GPS-Empfänger nur in Gegenden verlässlich, in denen ein fehlerfreier Empfang der GPS-Signale von mehreren Satelliten möglich ist. Dies ist insbesondere im städtischen Bereich nicht immer gewährleistet. Darüber hinaus ist der Empfang von GPS-Signalen in Innenräumen nicht möglich.

Gerade die Lokalisierung in Innenräumen wird jedoch von Benutzern zunehmend gefordert. Beispielsweise in Einkaufszentren, Krankenhäusern, Flughäfen, oder anderen großen Gebäuden oder überdachten Bereichen wäre es von höchstem Interesse für Benutzer, wenn eine zuverlässige Methode zur Lokalisierung bzw. zur Generierung der kürzesten bzw. schnellsten Route zwischen zwei Punkten zur Verfügung stehen würde.

Zu diesem Zweck sind aus dem Stand der Technik Verfahren zur Lokalisierung eines Kommunikationsgerätes im Empfangsbereich zumindest eines Funknetzes bekannt, wobei durch das Einmessen von Feldstärken des Funknetzes an bekannten Ortskoordinaten eine Zuordnung von am Kommunikationsgerät gemessenen Feldstärken zu den Ortskoordinaten erfolgt. * * ·· Μ · · ·*·♦ • ι « « * Μ ·* ····· * * !’* ; · .50262 Ag/Fl - Markus Krainz

Beispielsweise zeigt die EP 1 731 919 B1 ein derartiges Verfahren, wobei als Funknetz ein WLAN-Netz mit mehreren Stationen, deren Ortskoordinaten bekannt sind, genutzt wird. Durch eine anfängliche Einmessung von Feldstärken an bekannten oder berechneten Ortskoordinaten wird eine datensatzmäßige Zuordnung der empfangenen Feldstärke zu den Ortskoordinaten ermöglicht. Durch eine weitere dynamische Ermittlung von Referenzpunkten wird diese Zuordnung weiter verfeinert.

Derartige Verfahren weisen jedoch gravierende Nachteile auf. Zum ersten ist es nicht ausreichend, lediglich die Signalstärken von WLAN-Netzen zur Lokalisierung heranzuziehen. In vielen Gebäuden sind WLAN-Netze nicht verfügbar oder zu schwach. Weiters gehen die bekannten Verfahren von der Prämisse aus, dass alle verwendeten Endgeräte eine identische Empfangscharakteristik aufweisen. Dies ist jedoch keineswegs der Fall: ein Netzwerk, welches von einem ersten Endgerät mit einer gewissen Signalstärke empfangen wird, kann auf einem anderen Endgerät an derselben Position eine wesentlich höhere Signalstärke aufweisen.

Schließlich kann eine derartige Einmessprozedur, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, ausgesprochen aufwändig und langwierig sein, und ein immenses Datenaufkommen generieren. Vorrichtungen und Verfahren zur Limitierung des benötigten Datenaufkommens sind erforderlich, um das Verfahren auf handelsüblichen Endgeräten implementieren zu können und eine akzeptable Laufzeit bzw. Responsezeit zu gewährleisten.

Die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zu schaffen, welches die Nachteile aus dem Stand der Technik behebt und eine einfache, aber exakte Lokalisierung mobiler Kommunikationsgeräte in Innenräumen ermöglicht. Das Verfahren soll unabhängig von dem jeweils verwendeten Funknetz und ebenfalls unabhängig vom verwendeten Endgerät sein. Das Verfahren soll weiters derart schlank implementierbar sein, dass es auf möglichst vielen Endgeräten ohne übermäßige Hardwareanforderungen implementierbar ist. Weiters soll das Verfahren schnell durchführbar sein und nicht auf bestimmte örtliche Gegebenheiten beschränkt sein. i :: : * 50262 Ag/Fl - Markus Krainz

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Lokalisierung eines Kommunikationsgerätes im Empfangsbereich zumindest eines Funknetzes vorgestellt wird, welches folgende Schritte umfasst: eine Kalibrierungsphase, in der zu jedem Funknetz für eine beliebige Anzahl von Kommunikationsgeräten unter Verwendung eines Referenzempfängers eine Zuordnung der vom Referenzempfänger empfangenen Referenzfeldstärke zu der vom jeweiligen Kommunikationsgerät empfangenen Endgerätfeldstärke aufgenommen und gespeichert wird; eine Einmessphase in der zu jedem Funknetz eine Feldstärke an bekannten Ortskoordinaten im Empfangsbereich aufgenommen, verarbeitet und als Fingerprint vorzugsweise gemeinsam mit weiteren Daten gespeichert wird; eine Nachbearbeitungsphase, in der die in der Kalibrierungsphase und Einmessphase aufgenommenen Daten vorzugsweise gemeinsam mit einer Karte und weiteren Metadaten zumindest teilweise auf das Kommunikationsgerät geladen werden; eine Lokalisierungsphase, in der am Kommunikationsgerät die Feldstärke zumindest eines Funknetzes empfangen wird und aus der empfangenen Endgerätfeldstärke und den in der Kalibrierungsphase und Einmessphase aufgenommenen Daten die Ortskoordinaten des Kommunikationsgeräts zumindest näherungsweise bestimmt werden.

Die Kalibrierungsphase ermöglicht es, für eine beliebige Anzahl von Funknetzen und eine beliebige Anzahl von Endgeräten eine für jedes Endgerät spezifische Zuordnung der von einem Referenzempfänger empfangenen Referenzfeldstärke zu der vom Endgerät empfangenen Endgerätfeldstärke zu bestimmen. Erst in der darauf folgenden Einmessphase werden die örtlichen Gegebenheiten abgefahren oder abgeschritten, um ein eindeutiges Signalprofil für jedes im Bereich empfangbare vorgesehene Funknetz zu erhalten. + · • * · » ft · •§0262 Ag/Fl - Markus Krainz

Dabei ist es unerheblich, mit welchem Empfänger die Einmessphase durchgeführt wird: Da in der Kalibrierungsphase bereits sämtliche Zuordnungen der verschiedenen Empfänger aufgenommen wurde, kann die Einmessung mit jedem beliebigen vorgesehenen Referenzempfänger oder Kommunikationsgerät durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß kann es sich bei dem Funknetz um ein Rundfunknetz, insbesondere um UKW-Rundfunk, ein Datennetz wie IEEE 802.11 (W-LAN), ein Mobilfunknetz wie GSM oder UMTS, oder ein anderes Funknetz wie CB-Funk, DCF77, oder DECT handeln, wobei zum Empfang dieser Funknetze geeignete Referenzempfänger vorgesehen sein können. ln der Kalibrierungsphase können die Referenzempfänger und die Kommunikationsgeräte gleichzeitig und an gleicher Position die Feldstärken der empfangbaren Funknetze messen und zusätzliche Metadaten wie Frequenz bzw. Kanal oder Kennung des Funknetzes (BSSID bei WLAN, BTS-Cell-ID bei GSM) aufnehmen. Es ist jedoch unerheblich, ob die Funknetze selbst eine eindeutige Identifizierung mitschicken, oder ob die Identifizierung anhand der Sendefrequenz oder anderer Charakteristika im Rahmen des Verfahrens erfolgt.

Darüber hinaus können in der Kaiibrierungsphase die Messcharakteristika der Referenzempfänger und/oder der kalibrierten Kommunikationsgeräte aufgenommen werden. Dies umfasst, insbesondere bei WLAN-Karten, spezifische Informationen wie das verwendete Channel Hopping und die Diskretisierungsstufen, aber auch statistische Kenngrößen der empfangenen Feldstärken wie Mittelwert, Varianz oder Schiefe der relativen Häufigkeit. Diese Informationen können erfindungsgemäß für die spätere Verarbeitung gespeichert werden, und können in der Lokalisierungsphase verwendet werden, um genauere Aussagen beispielsweise überden Konfidenzintervall einer Messung mit einem bestimmten Kommunikationsgerät zu machen.

In der Kalibrierungsphase können die von den Referenzempfängern und den Kommunikationsgeräten aufgenommenen Daten an eine Datenverarbeitungseinheit übertragen werden, wobei solange der Standort geändert wird, bis ausreichend Messwerte zur Generierung einer kommunikationsgerät“ und funknetzspezifischen Regressionskurve zwischen den von den jeweiligen Kommunikationsgeräten * 50262 Ag/Fl - Markus Krainz aufgenommenen Endgerätfeldstärken und den von den Referenzempfängern aufgenommenen Referenzfeldstärken zur Verfügung stehen. Die Anzahl der Datenpunkte ist für die Erstellung einer genauen Regressionskurve von Bedeutung, das Verfahren beschränkt sich jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl von Datenpunkten. Es kann beispielsweise auch mit nur zwei Datenpunkten eine Abschätzung des Offsets zwischen dem Referenzempfänger und dem Kommunikationsgerät erfolgen.

In der Kalibrierungsphase können diese kommunikationsgerät- und funknetzspezifischen Regressionskurven und/oder die oben genannten statistischen Kenngrößen für jedes verwendete Kommunikationsgerät und jedes empfangene Funknetz in einer Offset-Datei gespeichert werden.

Bei dieser Offset-Datei kann es sich um jede beliebige computerlesbare Datei handeln, wie beispielsweise eine CSV- oder XLS-Datei. Selbstverständlich können die Werte auch in einer Datenbank gespeichert werden, um eine schnelle Zugreifbarkeit zu gewährleisten. Weiters kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass nicht die Messwerte selbst, sondern nur Parameter einer die Regressionskurve charakterisierenden Darstellung gespeichert werden, um Speicherplatzzu sparen und die Zugriffsgeschwindigkeit zu erhöhen.

In der Kalibrierungsphase können für zumindest ein Funknetz auch mehrere Referenzempfänger verwendet werden. In diesem Fall kann insbesondere ein Mittelungsverfahren verwendet werden, um Schwankungen in der Signalfeldstärke zu reduzieren. Selbstverständlich kann auch eine zeitliche Mittelung erfolgen.

In der Kalibrierungsphase kann für Funknetze, die über mehrere Kanäle senden, auch eine Mittelung der empfangenen Feldstärke über zwei oder mehrere der gesendeten Kanäle erfolgen. £ :: J * £0262 Ag/Fl - Markus Krainz

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass, beispielsweise für den WLAN-Empfang, mehrere Referenzempfänger vorgesehen sind, die ihrerseits die vorhandenen Kanäle in Form eines'Channel Hopping' scannen. Dadurch kann für jeden Kanal (beispielsweise einen der 14 im 2,4GHz Band gesendeten WLAN-Kanäle) eine Mittelung über mehrere Referenzempfänger durchgeführt werden.

In der Einmessphase kann für Funknetze, die über mehrere Kanäle senden, eine gleichzeitige Erfassung aller oder einiger dieser Kanäle unter Verwendung von Referenzempfängern mit mehreren Empfangsmodulen erfolgen. Auch in der Einmessphase kann wiederum eine Mittelung über die empfangenen Kanäle erfolgen, um ein robusteres Messergebnis zu erhalten.

In der Einmessphase können erfindungsgemäß Informationen über die empfangenen Funknetze, beispielsweise im Fall von WLAN-Netzen der Sendeintervall, aufgezeichnet werden.

In der Einmessphase kann die RSS, die ID und/oder die Frequenz des Funknetzes, der Mittelwert, die Varianz und/oder andere statistische Kenngrößen der empfangenen Referenzfeldstärke und die Ortskoordinaten, optional unter Angabe eines Gebäudestockwerks, in einer Datei, vorzugsweise einer XML-Datei oder einer Datenbank, vorzugsweise SQLite, gespeichert werden.

Diese in der Einmessphase aufgezeichneten Daten werden als Fingerprints bezeichnet.

In der Einmessphase kann erfindungsgemäß zusätzlich die Bewegungsrichtung aufgenommen werden. Zu diesem Zweck kann ein geräteeigener Kompass und/oder ein Gyroskop oder ein Beschleunigungssensor verwendet werden. Darüber hinaus kann, wenn die Messung manuell erfolgt, die durch den menschlichen Körper verursachte Signaldämpfung (typischerweise im Bereich von 6dB) kompensiert werden oder ein Kompensationsfaktor aufgenommen werden.

In der Einmessphase kann weiters eine vorhandene Darstellung der geographischen Gegebenheiten, insbesondere eine Karte verwendet werden. Die Messergebnisse können dieser Karte überlagert werden. « * 5,!.* .:. : *50262 Ag/Fl - Markus Krainz fn der Einmessphase kann die Aufnahme der Referenzfeldstärke in fixen örtlichen Abständen, beispielsweise in einem Schachbrettmuster, an gewissen Ankerpunkten, oder entlang eines vorab definierten Pfades erfolgen.

In der Einmessphase kann die Aufnahme der Referenzfeldstärke mit einem an einen Computer angeschlossenen Referenzempfänger oder einem Kommunikationsgerät erfolgen. Während der Einmessphase kann weiters eine Aufnahme der geographischen Gegebenheiten in Form von Koordinaten von Wänden, Türen, Räumen, Ecken und dergleichen erfolgen. Dadurch kann erfindungsgemäß eine Karte der örtlichen Gegebenheiten erstellt, oder eine bestehende Karte angepasst werden.

Insbesondere können erfindungsgemäß in der Einmessphase örtliche, die Bewegungsmöglichkeiten beeinflussende Gegebenheiten aufgenommen werden. Dazu zählen insbesondere Förderbänder, wie sie auf Flughäfen gebräuchlich sind, oder Rolltreppen. Diese Information kann ebenfalls in der Datenbank gespeichert werden, und in der Lokalisierungsphase zur Berechnung der Wahrscheinlichkeitswerte der Fingerprints herangezogen werden. Beispielsweise kann ein Förderband eine gewisse Geschwindigkeitserhöhung der darauf befindlichen Personen bewirken, wodurch in der Lokalisierungsphase für Personen auf dem Förderband weiter weg liegende Fingerprints eine höhere Gewichtung erhalten, als für Personen, die sich nicht auf dem Förderband befinden. Die Rolltreppe hat Auswirkung auf den Wechsel des Stockwerkes, wobei auch gespeichert werden kann, in welche Richtung sich die Rolltreppe bewegt, und daraus in der Lokalisierungsphase der einzig mögliche Stockwerkwechsel bestimmt wird.

In der Nachbearbeitungsphase werden die gemessenen Daten den Endgeräten zur Verfügung gestellt. Das kann Daten aus der Kalibrierungsphase, vorzugsweise in Form einer Offset-Datei, Daten aus der Einmessphase, vorzugsweise in Form einer XML-Datei oder einer Datenbank, sowie optional Karten und Metadaten wie Gebäudenamen, Gesamtgröße des Bereichs, Stockwerksnamen, Raumbeschreibung, GPS-Koordinaten des Ursprungs, und/oder Referenz-Cell-IDs umfassen. k « * * · · * · · · · ι · · * * £ *5Q262 Ag/Fl - Markus Krainz • · * · ' I · « I* *· * ·

In der darauf folgenden Lokalisierungsphase können die näherungsweise ermittelten Positionen auf einer dem Kommunikationsgerät übermittelten geographischen Darstellung des abgedeckten Bereichs, vorzugsweise einer Karte dargestellt, insbesondere dieser überlagert werden.

In der Lokalisierungsphase kann zunächst geprüft werden, welche Funknetze empfangbar sind, und danach relevante Fingerprints aus der Einmessphase in einen Speicher des Kommunikationsgeräts geladen werden und an das aktuelle verwendete Kommunikationsgerät bzw. die aktuell verwendete Antenne angepasst werden.

In der Lokalisierungsphase kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass nur relevante Fingerprints in einen Speicher des Kommunikationsgeräts geladen werden. Zu diesem Zweck kann in der Einmessphase ein Clustering von Fingerprints durchgeführt werden, wobei ein vorgegebenes Qualitätskriterium verwendet wird und insbesondere Ausreißer entfernt werden. In der Lokalisierungsphase können dann erfindungsgemäß zu jedem Cluster exemplarische Fingerprints geladen und mit den empfangenen Signalen verglichen werden, um zu bestimmen, in welchem Cluster sich der Benutzer befindet. Dies hat den Vorteil, dass stets nur eine vergleichsweise geringe Anzahl von Fingerprints im Speicher gehalten werden muss. Bei einem Clusterwechsel in einen benachbarten Cluster können die Fingerprints des neuen Clusters in den Speicher geladen, und die Fingerprints des alten Clusters zumindest teilweise fallengelassen werden.

Zur Beurteilung der Relevanz von Fingerprints kann eine

Wahrscheinlichkeitsabschätzung durchgeführt werden, die die örtlichen Gegebenheiten in Betracht ziehen kann. Anhand dieser Wahrscheinlichkeitsabschätzung können Fingerprints gewichtet werden. Mithilfe der ermittelten Ortskoordinaten des Kommunikationsgeräts und der Eingabe eines gewünschten Zieles können weiters Verfahren zur Wegfindung (Routing) durchgeführt werden.

In der Lokalisierungsphase kann erfindungsgemäß zusätzlich die Bewegungsrichtung detektiert werden. Zu diesem Zweck kann ein geräteeigener Kompass und/oder ein Gyroskop oder ein Beschleunigungssensor verwendet werden. Darüber hinaus kann die durch den menschlichen Körper verursachte Signaldämpfung bei den aufgenommenen + · · · 9i •50362 Ag/Fl - Markus Krainz

Signalstärken berücksichtigt werden. Wenn auch in der Einmessphase die Signaldämpfung aufgenommen wurde, dann hat dies den Vorteil, dass sich die beiden Korrekturfaktoren bei gleicher Orientierung aufheben.

In der Lokalisierungsphase kann erfindungsgemäß ein Kompass und/oder ein Gyroskop verwendet werden, um neben der Historie der vorherigen Positionen die aktuelle Bewegungsrichtung zu detektieren und somit zur Gewichtung der Wahrscheinlichkeiten von in Frage kommenden Fingerprints beizutragen.

In der Kalibrierungs-, Einmess- und/oder der Lokalisierungsphase können insbesondere beim Empfang von WLAN-Netzen die empfangenen Datenpakete kontinuierlich in einem Datenpuffer, insbesondere einem Ringpuffer, gespeichert werden, der beispielsweise in der Einmessphase eine Größe von 2 Sekunden und in der Lokalisierungsphase eine Größe von 5 Sekunden aufweist. Dies hat den Vorteil, dass bei der Abfrage von Messdaten auf die im Puffer gespeicherten Daten zurückgegriffen werden kann, wodurch das Verfahren beschleunigt werden kann.

Ebenfalls beim Empfang von WLAN-Funknetzen kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass Pakete, die auf einem anderen Kanal als dem angegebenen Sendekanal empfangen werden, verworfen werden. « m «· ft ft I * * * * · « 4 «« ft« »ft# ·· * « ft · ft« · * * * * 1Ö I! : **: · · *50262 Ag/Fl - Markus Krainz

Die Erfindung betrifft weiters ein System zur Lokalisierung eines Kommunikationsgerätes im Empfangsbereich zumindest eines Funknetzes, wobei durch das Einmessen von Feldstärken des Funknetzes an bekannten Ortskoordinaten eine Zuordnung von am Kommunikationsgerät gemessenen Feldstärken zu den Ortskoordinaten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Funknetz für eine beliebige Anzahl von Kommunikationsgeräten unter Verwendung eines Referenzempfängers eine Zuordnung der vom Referenzempfänger empfangenen Referenzfeldstärke zu der vom jeweiligen Kommunikationsgerät empfangenen Endgerätfeldstärke aufgenommen und gespeichert wird; zu jedem Funknetz eine Feldstärke an bekannten Ortskoordinaten im Empfangsbereich aufgenommen, verarbeitet und als Fingerprint vorzugsweise gemeinsam mit weiteren Daten gespeichert wird; die in der Kalibrierungsphase und Einmessphase aufgenommenen Daten vorzugsweise gemeinsam mit einer Karte und weiteren Metadaten zumindest teilweise auf das Kommunikationsgerät geladen werden; und am Kommunikationsgerät die Feldstärke zumindest eines Funknetzes empfangen wird und aus der empfangenen Endgerätfeldstärke und den in der Kalibrierungsphase und Einmessphase aufgenommenen Daten die Ortskoordinaten des Kommunikationsgeräts zumindest näherungsweise bestimmt werden.

Bei dem Kommunikationsgerät kann es sich um ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Notebook, einen Laptop, einen Tablet-PC oder ein anderes tragbares elektronisches Kommunikationsgerät handeln.

Die Zuordnung der vom Referenzempfänger empfangenen Referenzfeldstärke zu der vom jeweiligen Kommunikationsgerät empfangenen Endgerätfeldstärke kann in einer Offset-Datei auf einem Server hinterlegt sein. Die aufgenommenen Fingerprints können vorzugsweise gemeinsam mit weiteren Daten in einer XML-Datei oder einer Datenbank auf einem Server hinterlegt sein.

Weiters umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt für ein erfindungsgemäßes System welches durch ein erfindungsgemäßes Verfahren betreibbar ist, sowie einen Datenträger mit einem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt. Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen oder den Figuren. •5Q262 Ag/Fl - Markus Krainz

Die Erfindung wird nun anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kalibrierungsphase;

Fig. 2a: eine schematische Darstellung exemplarischer Ausführungsformen erfindungsgemäß erzeugter Regressionskurven;

Fig. 2b: eine erfindungsgemäß erzeugte Offset-Datei;

Fig. 2c: erfindungsgemäß erzeugte Messcharakteristika unterschiedlicher Kommunikationsgeräte

Fig. 3a: eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einmessphase;

Fig. 3b: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Clustering von Fingerprints;

Fig. 4: eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäß erzeugten Datenbank;

Fig. 5: eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalisierungsphase;

Fig. 6a - 6d: schematische Flussdiagramme exemplarischer Ausführungsbeispiele des erftndungsgemäßen Verfahrens. • 4 » · * * »*·· · t • · I « * * * · « · i · * * · · · ft * 50262 Ag/Fl - Markus Krainz • Φ »·· · · · t *a »a * a * # »i

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kalibrierungsphase an Hand einer Karte 7. In der Kalibrierungsphase werden die Referenzempfänger 3 und die zu kalibrierenden Kommunikationsgeräte (Endgeräte) 1 mit einer Datenverarbeitungseinheit (Computer) 8 verbunden. Kalibriert werden unterschiedliche Funknetze 2, insbesondere UKW/FM Radio, IEE 802.11 (WLAN), und Mobilfunk-Empfänger (GSM/CDMA/UMTS oder 4G). Die Verwendung von mehreren Arten von Empfängern erhöht die Abdeckung, Redundanz, Geschwindigkeit und Genauigkeit. Außerdem können mehr Geräte unterstützt werden. Die Funknetze 2 umfassen insbesondere WLAN-Funknetze, die von Access Points 14 ausgesendet werden.

Die Referenzempfänger 3 und die zu kalibrierenden Endgeräte 1 werden an an den Computer 8 angeschlossen. Dabei verbinden sich die Geräte über eine TCP/IP-Verbindung mit dem Computer. Alternativ intitiert der Computer die Verbindung über USB. Dabei übertragen die Geräte auch ihre Daten wie “Hersteller”, “Produkt-Kennung” und “Software-Version”.

Die Referenzempfänger 3 und die Kommunikationsgeräte 1 messen gleichzeitig und an gleicher Position die Funknetze 2 in der Umgebung und ihre Attribute: Frequenz/Kanal, eindeutige Kennung (BSSID3 bei WLAN, oder BTS-Cell-ID bei GSM), Empfangsstärke (RSS4).

Anschließend werden die Wert vom jeweiligen Gerät an den Computer 8 übertragen und es wird mit (linearer) Regression eine Gleichung zum Umrechnen der Endgerätefeldstärke in die Referenzfeldstärke berechnet.

Anschließend wird solange der Standort gewechselt und nochmals gemessen bis genug Sample-Werte in jedem möglichen Bereich der Input-Werte zur Verfügung stehen um eine gute Regression zu erhalten. Diese werden dann für jedes bekannte Gerät in einer globalen Offset-Datei 10 gespeichert.

Fig, 2a zeigt eine schematische Darstellung exemplarischer Ausführungsformen erfindungsgemäß erzeugter Regressionskurven 9. ' *. 50262 Ag/Fl - Markus Krainz « · i · · · · « · ··

Als Referenzempfänger für GSM kann ein Mobiltelefon und für WLAN drei über USB verbundene 802.11 WLAN-Geräte verwendet werden. Die drei Geräte hoppen über die verfügbaren WLAN Channels (im 2,4GHz Band beispielsweise 14 Kanäle). Das Channel-Hopping mittelt die leicht unterschiedlichen Empfangsstärken der WLAN Karten. Wenn eine besonders schnelle Einmessrate erforderlich ist, vor allem während der Einmess- Phase können mehrere Empfänger gleichzeitig (ohne Hopping) verwendet werden. Dabei können batteriegestützte USB-Hubs als sehr effizente und kostengüstige Variante verwendet werden, trotzdem ist auch die Verwendung batteriegestützter Spezialhardware mit der sich alle Kanäle gleichzeitg erfassen und die 802.11 Frames dekodieren lassen vorgesehen.

Fig. 2b zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der erzeugten Offset-Datei. Zu jedem Kommunikationsgerät werden Typ, ID, Frequenz sowie die gemessene RSS des Referenzempfängers und die gemessene RSS des Endgeräts aufgenommen. Darüber hinaus können zahlreiche weitere Parameter, die das Kommunikationsgerät bzw. den verwendeten Empfänger charakterisieren, gespeichert werden.

Zu diesen zusätzlich speicherbaren Meta-Informationen zählt insbesondere die in Fig. 2c schematisch gezeigte Messcharakteristik (relative Häufigkeit empfangener Signalwerte für eine gegebene Referenzsignalwertverteilung), die für jedes Gerät unterschiedlich ist. So misst beispielsweise ein erstes Gerät bei einer gegebenen RSS öfter einen etwas höheren Wert, und ein anderes Gerät öfter einen etwas niedrigeren Wert. Aus der Kenntnis dieser Charakteristik werden in der Lokalisierungsphase Konfidenzintervalle für die bestimmten Positionen berechnet.

Fig. 3a zeigt eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einmessphase. In der Einmessphase wird, sofern vorhanden, eine Karte 7 des Areals importiert. Dabei wird der Maßstab der Karte erfasst. Beispielsweise: x mal y Meter oder alternativ 1 Pixel entspricht x Millimeter. Es können auch mehrere Detailstufen und verschieden hoch aufgelöste Karten importiert werden. Üblicherweise werden drei verschiedene Detailgrade bzw. Kartengrößen verwendet. Als Quellen eignen sich auch abfotografierte Fluchtpläne und Info-Grafiken. Dieser Vorgang wird für jedes Stockwerk durchgeführt. I · · * ,. · 50262 Ag/Fl - Markus Krainz

Die Einmess-Phase kann am Kommunikationsgerät 1 oder am Computer 8 durchgeführt werden. Mit dem Computer erreicht man Geschwindigkeiten von 200-1000 ms/Punkt für WLAN, auf den Kommunikationsgeräten typischerweise 10.000 ms/Punkt. Längere Messdauer erhöht die Genauigkeit.

Beim “Einmessen” werden die RSS, ID, und Frequenz-Werte der jeweiligen Netzwerke zusammen mit den Koordinaten gespeichert.

Fig. 3b zeigt einen schematischen Lageplan eines eingemessenen Areals mit zahlreichen Fingerprints 6. Die Fingerprints 6 werden anhand vorgegebener Kriterien iterativ zu zusammengehörigen Clustern 16 zusammengefasst. Zu jedem Cluster 16 wird zumindest ein Example Fingerprint 15 bestimmt. Bei der späteren Lokalisierungsphase wird das gemessene Funknetz nicht mit sämtlichen Fingerprints 6, sondern nur mit relevanten Example Fingerprints 15 verglichen. Dadurch wird eine wesentliche Erhöhung der Geschwindigkeit erreicht, da der Vergleich nicht mit tausenden, sondern nur mit einigen 10 bis einigen 100 Example Fingerprints erfolgen muss.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäß erzeugten Datenbank 12. Die Datenbank verfügt beispielsweise über die beiden schematisch gezeigten Tabellen, welche einerseits die empfangenen Funknetze charakterisieren (obere Tabelle), und andererseits zu jedem Funknetz die gemessenen Fingerprints angeben. Diese Werte werden z.B. alle 5 Meter für jeden Punkt in jedem erfassten Stockwerk gespeichert. Für das Koordinatensystem hat sich ein Ursprung in der oberen, linken Gebäude-Ecke und die Einheit Millimeter bewährt. Zusätzlich zu den RSS Mittelwerten und Varianzen, können optional die einzelnen RSS-Messungen abgespeichert werden.

Zu schwache Signale, stark schwankende Signale und Signale von mobilen Endgeräten werden automatisch verworfen. Zusätzlich wird abgespeichert, ob die Werte am Computer oder von welchem Gerät ermittelt wurden. Es ist möglich vorab Pfade zu definieren, welche beim Durchführen der Messung abgegangen oder abgefahren werden. Beim Einmessen werden diese Aufgaben dann Schritt für Schritt abgearbeitet. • · « • · « ’.je- .. ; ·,, * 50262 Ag/Fl - Markus Krainz

Ist keine Karte vorhanden, kann eine Karte selbst durch Auswahlen der Raumform(en) erstellt werden. Sind keine Abstandsmessungen vorhanden, werden diese an den Raumecken eingemessen. Die Werte Raum-ID und Ecke werden dann zusätzlich zu oder statt der Χ,Υ-Koordinaten gespeichert.

In der Nachbearbeitungsphase werden die Gebäude-Daten als komprimiertes Archiv (ZIP-Datei), oder über unseren HTTP-Server an die Clients verteilt. Eine ZIP-Datei enthält dabei:

Messwerte aus der Offline “Einmess’'- Phase;

Die Offset-Datei aus der Kalibrierungsphase;

Karten-Bild material;

Meta-Daten;

Raum-Beschreibung.

Das Karten-Bildmaterial wird nach Stockwerk und Detailstufe geordnet in beispielsweise maximal 255 mal 255 Pixel großen Teilbereichen als komprimiertes Bild (PNG) abgespeichert. Diese Aufteilung ist notwendig, weil die Geräte einen sehr kleinen RAM besitzen und nicht die ganze Karte im Speicher halten können.

Weiters kann man dadurch, wenn Daten über HTTP nachgeladen werden, nur die benötigten Teile übertragen. Einmal übertragene, oder per ZIP-Datei auf das Gerät übertragene Teile, werden am Gerät zwischengespeichert/gepuffert. Unter Meta-Daten sind im allgemeinen Gebäudenamen, Gesamtgröße, Stockwerksnamen, GPS-Koordinaten des Ursprunges, oder Referenz-Cell-IDs oder dergleichen zu verstehen.

Abschließend kann aufgrund des Planes am Computer optional noch eine Raum-Beschreibung hinzugefügt werden. Dabei werden Räume, Bereiche, Wände, Geschäfte, Aufzüge, Rolltreppen, Hindernisse, Förderbänder etc. erfasst. Dies wird benötigt, weil man den Benutzer Routing, Zielfindungs, Öffnungszeiten und andere Zusatzinfos anbieten will.

Alle diese Entitäten sind einigen wenigen Elementen modelliert und in einer XML-Datei oder einer Datenbank mit abgespeichert. Zum Erstellen der Raum-Informationen wird am Computer im Hindergrund das Karten-Bildmaterial angezeigt, und die Raum-Beschreibungen überlagert. 1p

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Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalisierungsphase. Die Lokalisierung startet damit, dass versucht wird zu ermitteln, ob in der Umgebung Gebäude mit WLAN-Abdeckung vorhanden sind. Wenn dies nicht ermittelt werden kann, wird auf diese Funktion verzichtet. Ist WLAN verfügbar wird Wifi aktiviert, falls es inaktiv war, sowie die entsprechende Datenbank 12 entpackt oder von einem Server heruntergeladen und die Messung gestartet.

Die Fingerprints aus der Einmessphase werden platzsparend in den Speicher eingelesen und an die aktuelle Antenne angepasst. Nicht brauchbare Fingerprints werden entfernt.

Ein optionaler Clusteringschritt, bei dem die Fingerprints nach physikalisch erreichbaren Einträgen gefiltert werden, reduziert wie oben beschrieben den Rechenaufwand bei den mobilen Geräten, und beschränkt gleichzeitig den Suchbereich auf die sinnvolle unmittelbare Umgebung. Ausreißer werden dadurch Implizit entfernt.

Fig. 6a - 6d zeigen schematische Flussdiagramme exemplarischer Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 6a zeigt die ersten Verfahrensschritte nach Aktivierung des Systems. Diese Verfahrensschritte werden durchgeführt, um den Energieverbrauch des Systems gering zu halten - das Verfahren könnte auch ohne diese Schritte durchgeführt werden, wenn man nicht auf den Energieverbrauch achten muss, oder auf Laptops ohne eingebautem Mobiltelefon. Zu diesem Zweck wird zunächst abgefragt, ob eine ungefähre Positionsfrage erforderlich ist. Dann wird anhand der letzten empfangenen Cell ID (GSM, CDMA oder ein anderes Mobilfunknetz) festgestellt, ob für dieses Gebiet (welches einen Umkreis von mehreren Kilometern aufweisen kann) bereits Fingerprints vorhanden sind. Ist dies der Fall, wird die benötigte Datenbank vom Server heruntergeladen, der Funkempfänger aktiviert und die Messung gestartet, andererseits wird der Funkempfänger deaktiviert. Dies hat den Vorteil dass weniger Energie verbraucht wird.

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Danach wird, wie in Fig. 6b gezeigt, die Messung gestartet. Es wird der Frequenzbereich gescannt, die empfangenen Daten gespeichert, und weiter gescannt, bis der Datenpuffer gefüllt ist. Sind genügend Datenpakete vorhanden wird die Verarbeitung gestartet. Die Anzahl der Datenpakete ist abhängig von der Aufgabenstellung, beispielsweise bei einer Größe des Datenpuffers von 2 Sekunden und einem Intervall der Datenpakete von 100ms etwa 20 Datenpakete.

Fig. 6c zeigt das Verfahren der Verarbeitung, wenn ausreichend Datenpunkte im Datenpuffer aufgenommen sind. Zunächst werden aus der Datenbank, welche die in der Einmessphase aufgenommenen Fingerprints enthält, unbrauchbare Fingerprints gefiltert. Dabei kann es sich insbesondere um Fingerprints handeln, die auf einer anderen Frequenz oder in einem anderen Funknetz aufgenommen wurden. Danach werden aus dieser Datenbank die Example Fingerprints entnommen, die zu dem aktuellen Gebiet vorhanden sind. Dabei kann es sich je nach Größe des Gebiets um einige Hundert bis einige Tausend Datensätze handeln. Die Example Fingerprints werden an Hand der Offset-Tabelle korrigiert, um die aufgenommene Signalstärke mit dem verwendeten Kommunikationsgerät abzugleichen. Danach werden durch Vergleich der aufgenommenen Signalstärke mit den Example Fingerprints jene Cluster identifiziert, in denen sich das Kommunikationsgerät wahrscheinlich befindet, und zu diesen Clustern werden sämtliche in der Datenbank vorhandenen relevanten Fingerprints geladen. Dabei kann es sich wiederum um einige Hundert bis einige Tausend Datensätze handeln. Wiederum wird eine Korrektur an Hand der Offset-Tabelle durchgeführt. Die Fingerprints werden weiters durch vorgegebene Qualitätskriterien gefiltert, beispielsweise minimale Signalstärke, maximale Varianz, maximales Alter, minimale Anzahl an Messungen. Schließlich werden die verbleibenden korrigierten Fingerprints im Speicher des Kommunikationsgerätes abgelegt.

Danach wird, wenn erforderlich, eine Korrektur der Signalstärke aufgrund der Abschwächung des Signals durch den menschlichen Körper vorgenommen. Zu diesem Zweck wird ein eingebauter Kompass oder ein eingebautes Gyroskop bzw. ein Beschleunigungssensor verwendet. Danach wird eine Gewichtung der Positionswahrscheinlichkeiten vorgenommen, wobei verschiedenste Faktoren, wie der bisher zurückgeiegte Weg, die örtlichen Gegebenheiten wie Wände oder Türen, Rolltreppen oder Förderbänder, sowie Daten von einem Beschleunigungssensor oder .. · 50262 Ag/Fl - Markus Krainz einem Gyroskop oder Kompass berücksichtigt werden. Jeder Fingerprint wird mit den aus dem Puffer entnommenen gemessenen Signalstärken verglichen, wobei auch diese Messungen vor dem Vergleich gefiltert werden. Jedem in Frage kommenden Fingerprint werden Bayes-sche Positionswahrscheinlichkeiten zugeordnet, und es wird durch spezielle Algorithmen bestimmt, welche Position am wahrscheinlichsten ist. Danach erfolgt eine Nachverarbeitung und Filterung unwahrscheinlicher oder unmöglicher Ergebnisse (beispielsweise Lokalisierung ergibt Position in einem nicht zugänglichen Gebiet). Schließlich erfolgt eine Fehlerschätzung und Glättung unter Verwendung bekannter statistischer Methoden (z.B. Kalman Filter), und die Position wird an ein Interface gesendet.

Die Messung wird stetig wiederholt, wobei einerseits überprüft wird, ob sich der aktuelle Cluster ändert, und andererseits, ob das Gebäude verlassen wird. Wenn sich der Cluster ändert, werden die Fingerprints des neuen Clusters bestimmt und in den Speicher geladen, und die alten Fingerprints verworfen. Dies hat den Vorteil, dass stets nur eine vergleichsweise geringe Anzahl an Datensätzen im Speicher des Kommunikationsgerät verfügbar gehalten werden muss. Wenn das Gebäude verlassen wird, geht das Verfahren zurück in den Anfangszustand wie in Fig. 6a gezeigt.

Schließlich zeigt Fig. 6d das Verfahren zur Wegfindung, weiches ebenfalls Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. Zunächst werden in einer ersten Phase ('Vorbereitung Wegfindung') die möglichen Pfade berechnet und gespeichert. Zu diesem Zweck werden zunächst Elemente gefiltert, für die der Benutzer keine Berechtigung hat (z.B. darf nur bestimmtes Personal eine Tür benutzen oder ein Areal betreten, etc.). Danach Randpunkte der Elemente extrahiert (Ecken, Kanten). Danach wird eine Verknüpfung zwischen Stockwerken und zwischen Portalen, also direkten Verknüpfungen zwischen Punkten, hergestellt. Es werden Zwischenpunkte eingefügt. Danach wird sichergestellt, dass Minimalabstände zu Objekten eingehalten werden (damit eine nicht zwingend rechnerisch optimale, aber für den Benutzer natürlichere Route entsteht). Attribute der zu durchlaufenden Objekte, wie Geschwindigkeitsfaktoren (Förderbänder) werden berücksichtigt, wobei sich Zonen auch überlagern können und sich Attribute vererben und/oder überlagern. Schließlich werden mögliche Pfade berechnet und nur die besten bzw. relevantesten gespeichert. ··» ..' 50262 Ag/Fl Markus Krainz

Danach werden in einer weiteren Phase ('Wegfindung1) die Position aus der Lokalisierungsphase bestimmt, und ein Start- bzw. Zielpunkt abgefragt. An Hand der vorberechneten Pfade wird ein Suchalgorithmus ausgeführt, der innerhalb kurzer Zeit den besten Pfad liefert. Dieser wird zusammen mit den Kosten (Zeit) ausgegeben.

Die Erfindung umfasst nicht ausschließlich die dargestellten Ausführungsformen, sondern auch andere erfindungsgemäße Vorrichtungen gemäß Beschreibung, Figuren oder Patentansprüche. Insbesondere sind die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkend auszulegen und es können auch Merkmale, die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gezeigt sind, miteinander kombiniert werden.

Bezugszeichenliste 1 Kommunikationsgerät 2 Funknetz 3 Referenzempfänger 4 Referenzfeldstärke 5 Endgerätfeldstärke 6 Fingerprint 7 Karte 8 Datenverarbeitungseinheit 9 Regressionskurve 10 Offset-Datei 11 Empfangsmodul 12 Datenbank 13 Server 14 Access Point 15 Example Fingerprint 16 Cluster

Claims (27)

1. • · * • · • · 50262 Ag/Fl - Markus Krainz Patentansprüche 1. Verfahren zur Lokalisierung eines Kommunikationsgerätes (1) im Empfangsbereich zumindest eines Funknetzes (2), wobei durch das Einmessen von Feldstärken des Funknetzes (2) an bekannten Ortskoordinaten eine Zuordnung von am Kommunikationsgerät (1) gemessenen Feldstärken zu den Ortskoordinaten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) eine Kalibrierungsphase, in der zu jedem Funknetz (2) für eine beliebige Anzahl von Kommunikationsgeräten (1) unter Verwendung eines Referenzempfängers (3) eine Zuordnung der vom Referenzempfänger (3) empfangenen Referenzfeldstärke (4) zu der vom jeweiligen Kommunikationsgerät (1) empfangenen Endgerätfeldstärke (5) und gegebenenfalls andere Daten aufgenommen und gespeichert werden; b) eine Einmessphase in der zu jedem Funknetz (2) eine Feldstärke an bekannten Ortskoordinaten im Empfangsbereich aufgenommen, verarbeitet und als Fingerprint (6) vorzugsweise gemeinsam mit weiteren Daten gespeichert wird; c) eine Nachbearbeitungsphase, in der die in der Kalibrierungsphase und Einmessphase aufgenommenen Daten vorzugsweise gemeinsam mit einer Karte (7) und weiteren Metadaten zumindest teilweise auf das Kommunikationsgerät geladen werden; d) eine Lokalisierungsphase, in der am Kommunikationsgerät (1) die Feldstärke zumindest eines Funknetzes (2) empfangen wird und aus der empfangenen Endgerätfeldstärke (5) und den in der Kalibrierungsphase und Einmessphase aufgenommenen Daten die Ortskoordinaten des Kommunikationsgeräts (1) zumindest näherungsweise bestimmt werden. • · · · · » · · « · · «· • * · »· » t« · # · • ·· ·· m · · ♦ * • · « · * » i · » 50262 Ag/Fl Markus Krainz »•^2 ·· ·* *· · ··
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Funknetz (2) um ein Rundfunknetz, insbesondere um UKW-Rundfunk, ein Datennetz wie IEEE 802.11 (W-LAN), ein Mobilfunknetz wie GSM oder UMTS, oder ein anderes Funknetz wie CB-Funk, DCF77, oder DECT handelt, wobei zum Empfang dieser Funknetze geeignete Referenzempfänger (3) vorgesehen sind.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibrierungsphase die Referenzempfänger (3) und die Kommunikationsgeräte (1) gleichzeitig und an gleicher Position die Feldstärken der empfangbaren Funknetze (2) messen und zusätzliche Daten wie Frequenz bzw. Kanal oder Kennung des Funknetzes (BSSID bei WLAN, BTS-Cell-ID bei GSM) aufnehmen.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibrierungsphase die von den Referenzempfängern (3) und den Kommunikationsgeräten (1) aufgenommenen Daten an eine Datenverarbeitungseinheit (8) übertragen werden, wobei solange der Standort geändert wird, bis ausreichend Messwerte zur Generierung einer kommunikationsgerät- und funknetzspezifischen Regressionskurve (9) zwischen den von den jeweiligen Kommunikationsgeräten (1) aufgenommenen Endgerätfeldstärken (5) und den von den Referenzempfängern (3) aufgenommenen Referenzfeldstärken (4) zur Verfügung stehen.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibrierungsphase die kommunikationsgerät- und funknetzspezifischen Regressionskurven (9) für jedes verwendete Kommunikationsgerät und jedes empfangene Funknetz in einer Offset-Datei (10) gespeichert werden.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibrierungsphase für zumindest ein Funknetz (2) mehrere Referenzempfänger (3) verwendet werden. • · * * «* * » *Φ· * ·· * · i * * ·«· » * 4 i φ; J*fi ; 1* ;**; 50262 Ag/Fl - Markus Krainz I* * * * * ··· * f1»
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibrierungsphase für Funknetze (2), die über mehrere Kanäle senden, eine Mittelung der empfangenen Feldstärke über zwei oder mehrere Kanäle erfolgt.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einmessphase für Funknetze (2), die über mehrere Kanäle senden, eine gleichzeitige Erfassung aller oder einiger dieser Kanäle unter Verwendung von Referenzempfängern (3) mit mehreren Empfangsmodulen (11) erfolgt.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einmessphase die RSS, die ID und/oder die Frequenz des Funknetzes (2), der Mittelwert und/oder die Varianz der empfangenen Referenzfeldstärke (4) und die Ortskoordinaten, optional unter Angabe eines Gebäudestockwerks, in einer computerlesbaren Form, vorzugsweise einer XML-Datei oder einer Datenbank (12) gespeichert werden.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einmessphase eine vorhandene Darstellung der geographischen Gegebenheiten, insbesondere eine Karte (7) verwendet wird.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einmessphase die Aufnahme der Referenzfeldstärke (4) in fixen örtlichen Abständen, beispielsweise in einem Schachbrettmuster, an gewissen Ankerpunkten, oder entlang eines vorab definierten Pfades erfolgt.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einmessphase die Aufnahme der Referenzfeldstärke (4) mit einem an einen Computer angeschlossenen Referenzempfänger (3) oder einem Kommunikationsgerät (1) erfolgt.
13. 13. * « 13. * « η ! \ 50262 Ag/Fl - Markus Krainz * · Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass während der Einmessphase eine Aufnahme der geographischen Gegebenheiten in Form von Koordinaten von Wänden, Türen, Räumen, Ecken und/oder die Lage von die Fortbewegungsmöglichkeiten beeinflussenden Gegebenheiten wie Förderbändern, Rolltreppen oder dergleichen erfolgt.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einmessphase ein Clustering von Fingerprints (5) durchgeführt wird, wobei ein vorgegebenes Qualitätskriterium verwendet wird, und für jeden Cluster zumindest ein den Cluster identifizierender Example Fingerprint 15 aufgenommen wird.
15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Nachbearbeitungsphase bereitgestellten Daten unter anderem Daten aus der Kalibrierungsphase, vorzugsweise in Form einer Offset-Datei (10), die Daten aus der Einmessphase, vorzugsweise in Form einer Datenbank (12), sowie optional Karten (7) und Metadaten wie Gebäudenamen, Gesamtgröße des Bereichs, Stockwerksnamen, Raumbeschreibung, GPS-Koordinaten des Ursprungs, und/oder Referenz-Cell-IDs umfassen.
16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lokalisierungsphase die näherungsweise ermittelte Position auf einer dem Kommunikationsgerät (1) übermittelten geographischen Darstellung des abgedeckten Bereichs, vorzugsweise einer Karte (7) dargestellt, insbesondere dieser überlagert wird.
17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lokalisierungsphase zunächst geprüft wird, welche Funknetze (2) empfangbar sind, und danach relevante Fingerprints (5) aus der Einmessphase in einen Speicher des Kommunikationsgeräts (1) geladen werden und an das aktuelle verwendete Kommunikationsgerät bzw. die aktuell verwendete Antenne angepasst werden. * · · .*2$ ·..· 50262 Ag/Fl - Markus Krainz
18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lokalisierungsphase an Hand von Qualitätskriterien als relevant eingestufte Fingerprints (5) in einen Speicher des Kommunikationsgeräts geladen werden,.
19. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lokalisierungsphase zunächst ein Vergleich mit relevanten Example Fingerprints erfolgt, wonach die Bestimmung relevanter Cluster erfolgt, und in einem nächsten Schritt ein Vergleich mit Fingerprints des ausgewählten Clusters erfolgt.
20. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lokalisierungsphase zur Beurteilung der Relevanz von Fingerprints (5) eine Wahrscheinlichkeitsabschätzung und/oder eine Gewichtung der Fingerprints an Hand bestimmter Kriterien durchgeführt wird.
21. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lokalisierungsphase mithilfe der ermittelten Ortskoordinaten des Kommunikationsgeräts (1) und der Eingabe eines gewünschten Zieles Verfahren zur Wegfindung durchgeführt werden. » · ! Μ 1 * * I 50262 Ag/Fl - Markus Krainz
22. 22. System zur Lokalisierung eines Kommunikationsgerätes (1) im Empfangsbereich zumindest eines Funknetzes (2), wobei durch das Einmessen von Feldstärken des Funknetzes (2) an bekannten Ortskoordinaten eine Zuordnung von am Kommunikationsgerät (1) gemessenen Feldstärken zu den Ortskoordinaten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Funknetz (2) für eine beliebige Anzahl von Kommunikationsgeräten (1) unter Verwendung eines Referenzempfängers (3) eine Zuordnung der vom Referenzempfänger (3) empfangenen Referenzfeldstärke (4) zu der vom jeweiligen Kommunikationsgerät (1) empfangenen Endgerätfeldstärke (5) aufgenommen und gespeichert wird; zu jedem Funknetz (2) eine Feldstärke an bekannten Ortskoordinaten im Empfangsbereich aufgenommen, verarbeitet und als Fingerprint (6) vorzugsweise gemeinsam mit weiteren Daten gespeichert wird; die in der Kalibrierungsphase und Einmessphase aufgenommenen Daten vorzugsweise gemeinsam mit einer Karte (7) und weiteren Metadaten zumindest teilweise auf das Kommunikationsgerät (1) geladen werden; und am Kommunikationsgerät (1) die Feldstärke zumindest eines Funknetzes (2) empfangen wird und aus der empfangenen Endgerätfeldstärke (5) und den in der Kalibrierungsphase und Einmessphase aufgenommenen Daten die Ortskoordinaten des Kommunikationsgeräts (1) zumindest näherungsweise bestimmt werden.
23. 23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kommunikationsgerät (1) um ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Notebook, einen Laptop, einen Tablet-PC oder ein anderes tragbares elektronisches Kommunikationsgerät handelt.
24. 24. System nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der vom Referenzempfänger (3) empfangenen Referenzfeldstärke (4) zu der vom jeweiligen Kommunikationsgerät (1) empfangenen Endgerätfeldstärke (5) in einer Offset-Datei (10) auf einem Server (13) hinterlegt ist.

    • * * 50262 Ag/Fl - Markus Krainz
25. 25. System nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen Fingerprints (6) vorzugsweise gemeinsam mit weiteren Daten in einer XML-Datei oder einer Datenbank (12) auf einem Server (13) hinterlegt sind.
26. 26. Computerprogrammprodukt welches ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 implementiert.
27. 27. Datenträger mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 26.

    Wien, am