DE10028328A1 - Ortungssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung besteht in einem Ortungssystem (10) mit einer ortsfest zu positionierenden Ortsstation (12), die einen Ortskennungsspeicher für eine ortsspezifische Ortskennung umfasst und zum Aussenden eines von der Ortskennung abhängigen Ortssignals ausgebildet ist. Das Ortungssystem umfasst weiterhin eine mobile, einem Objekt oder einer Person zuzuordnende Objekteinheit, die einen Objektkennungsspeicher für eine objekt- oder personenspezifische Kennung umfasst und einen zum Empfangen des Ortssignals ausgebildeten Empfänger sowie einen Sender, der zum Senden eines Ortungssignals ausgebildet ist, welches von der Objektkennung und dem Ortssignal abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ortungssystem für das Orten mobiler oder ortsfester Gegenstände oder Personen.

Häufig besteht der Bedarf, den Ort eines Objektes oder einer Person zu bestimmen. Eine Variante des damit verbundenen Problems besteht darin, der Person oder dem Objekt selbst eine Information über den augenblicklichen Aufenthaltsort zu ver­ schaffen. Zur Lösung dieses Problems dient beispielsweise das bekannte GPS (Global Positioning System), über welches ein GPS-geeigneter Empfänger seine eigene Position mittels mehrerer GPS-Satelliten auf wenige Meter genau bestimmen kann.

Eine andere Variante des Problems betrifft beispielsweise solche Systeme wie ein Mobilfunknetz, bei denen es darauf ankommt, den Ort eines Mobilfunkempfängers ausfindig zu machen, damit eine Mobilfunkverbindung zu dem Empfänger herge­ stellt werden kann. In solchen Mobilfunknetzen werden die Mobilfunkempfänger dadurch geortet, dass sie sich durch individuelle Signale bei einer oder mehreren ortsfesten Sender- und Empfangsstationen anmelden und damit zu erkennen geben, dass sie sich in Reichweite dieser Empfangs- und Sendestation oder -stationen befindet. Da sich die Reichweiten verschiedener ortsfester Sender- und Empfangs­ stationen überlappen, ist die Ortung eines mobilen Empfängers genauer möglich, als alleine über die Reichweite einer einzigen Sender- und Empfangsstation.

Wiederum andere bekannte Ortungssysteme betreffen vornehmlich die Aufgabe, Personen oder Gegenstände innerhalb eines Gebäudes zu orten, um auf diese Weise beispielsweise eine automatische Rufweiterschaltung für eine Telefonanlage zu realisieren, die es ermöglicht, einen Anruf an eine bestimmte Person auch dann weiterzuleiten, wenn sich diese Person nicht an ihrem eigenen Platz, sondern beispielsweise in einem anderen Büro innerhalb eines Gebäudes aufhält. Derartige Einrichtungen sind aus den US-Patenten US 5,402,469, US 5,428,663 und US 5,493,283 oder aus der britischen Patentanmeldung GB 2 230 365 sowie dem europäischen Patent EP 0 536 949 bekannt. Gemäß der US 5,402,469, der US 5,493,283 und der GB 2 230 365 tragen die zu ortenden Personen jeweils einen Infrarotsender. Infratrotempfänger in verschiedenen Räumen eines Gebäudes empfangen von den mobilen Infrarotsendern Signale, die dem Träger des Infrarot­ senders zugeordnet sind und diesen identifizieren.

Für viele weitere Anwendungen ist es wünschenswert, den Aufenthaltsort bei­ spielsweise einer Person oder aber auch eines Gegenstandes innerhalb eines Hauses mit technischer Hilfe ausfindig machen zu können.

Der Erfindung liegt der Aufgabe zugrunde, eine Alternative zu bekannten Systemen anzugeben, die das Orten von Personen und Gegenständen insbesondere in Gebäu­ den mit mehreren Räumen erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Ortungssystem gelöst, welches eine ortsfest zu positionierende Ortsstation aufweist, die einen Ortskennungsspeicher für eine ortsspezifische Ortskennung umfasst und zum Aussenden eines von der Ortskennung abhängigen Ortssignales ausgebildet ist sowie eine mobile, einem Objekt oder einer Person zuzuordnenden Objekteinheit, die einen Objektkennungs­ speicher für eine objekt- oder personenspezifische Kennung und einen zum Empfan­ gen des Ortssignales ausgebildeten Empfänger sowie einen Sender umfasst, der zum Senden eines Ortungssignales ausgebildet ist, welches von der Objektkennung und dem Ortssignal abhängt.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante umfasst das Ortungssystem zusätzlich eine Kommunikationseinheit mit einer Schnittstelleneinheit für den Anschluss an ein Datennetz sowie einen Empfänger für das Ortungssignal. Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, dass die Ortsstation eine den jeweiligen Ort genau bezeichnende Kennung aussendet, welche von der mobilen Objekteinheit empfangen wird, so dass in der mobilen Objekteinheit selbst die Information über den jeweiligen Auf­ enthaltsort vorliegt. In der bevorzugten Ausführungsvariante wird die Ortsinforma­ tion mit der die jeweilige Objekteinheit kennzeichnenden Information zusammen­ geführt, und zwar in der Objekteinheit selbst, und an die Kommunikationseinheit weitergeleitet. Die Kommunikationseinheit stellt die Verbindung zu einem wie auch immer gearteten Datennetz her.

Ein großer Vorteil des Systems besteht darin, dass man für interessierende Räume eines Gebäudes Ortsstationen vorsehen kann, die vollkommen unabhängig voneinander sind und keine gemeinsame Anbindung an ein Datennetz benötigen. Da die Sender ortsfest sind, können sie beispielsweise an ein Stromnetz an­ geschlossen werden, so dass eine größere Sendeleistung und der damit verbun­ dene Energiebedarf kein Problem darstellen.

Bei dem vorgestellten System ist außerdem die Anzahl der von den Kommunika­ tionseinheiten gebildeten Schnittstellen zu einem Datennetz unabhängig von beispielsweise der Anzahl der Räume eines Gebäudes.

Weiterhin bietet das System eine größere Ortungssicherheit als bekannte Systeme, da der Aufenthaltsort einer Objekteinheit nicht nur über die jeweils empfangene Ortskennung möglich ist, sondern auch durch Auswerten der Information, in Reichweite welcher Kommunikationseinheit sich eine Objekteinheit befindet.

In einer besonders bevorzugten Variante des Systems umfassen die Ortsstationen Infrarotsender großer Leistung. Aufgrund der großen Leistung der Infrarotsender kann deren Sendeleistung leicht ausreichen, auch größere Räume ausreichend abzudecken. Andererseits durchdringt Infrarotstrahlung keine Raumwände, so dass ein von einer Objekteinheit empfangenes Infrarotsignal mit großer Sicherheit aus dem Raum stammen wird, in dem sich die Objekteinheit befindet. Auch können auf diese Weise Interferenzen zwischen verschiedenen Räumen eines Gebäudes ver­ mieden werden. Die Kommunikation zwischen einer jeweiligen Objekteinheit und einer Kommunikationseinheit erfolgt hingegen vorzugsweise über elektromagneti­ sche Wellen im Radiofrequenzbereich. Solche Wellen haben eine größere Reichwei­ te und können Raumwände durchdringen. Dies erlaubt es, wesentlich weniger Kommunikationseinheiten als Ortsstationen vorzusehen und damit die Anzahl der Schnittstellen zu einem Datennetz zu beschränken und übersichtlich zu halten.

Die Erfindung betrifft neben dem Ortungssystem auch die Komponenten für ein solches Ortungssystem im Einzelnen.

Demnach besteht die Lösung der zuvor genannten Aufgabe auch in einer Orts­ station, die einen Ortskennungsspeicher für eine spezifische Ortskennung umfasst und zum Aussenden eines von der Ortskennung abhängigen Ortssignales ausgebil­ det ist, wobei die Ortsstation vorzugsweise so ausgebildet ist, dass sie ein Orts­ signal aussenden kann, welches eine durch Raumwände begrenzte Reichweite hat, nämlich vorzugsweise ein moduliertes Infrarotsignal. In einer bevorzugten Variante ist die Ortsstation zum festen Anschluss an ein Stromnetz ausgebildet. Dies erlaubt es, Ortsstationen mit großer Sendeleistung und entsprechend großer Reichweite vorzusehen.

Die Lösung der zuvor genannten Aufgabe besteht außerdem in einer Objekteinheit, die einen Objektkennungsspeicher für eine objekt- oder personenspezifische Objekt­ kennung umfasst und einen zum Empfangen des Ortssignales einer Ortsstation ausgebildeten Empfänger sowie einen Sender, der zum Senden des Ortungssignales ausgebildet ist, welches von der Objektkennung und dem Ortssignal abhängt. Der Sender der Objekteinheit ist dabei vorzugsweise zum Aussenden Raumwände durchdringender, modulierter Singale ausgebildet, während der Empfänger der Objekteinheit für den Empfang durch Raumwände in ihrer Reichweite begrenzter Signale ausgebildet ist. Hieraus resultiert der zuvor schon genannte Vorteil, dass die jeweiligen Ortssignale mit der Ortskennung lokal auf einen Raum eines Gebäu­ des beschränkt sind, während das von der Objekteinheit ausgesendete Ortungs­ signal über eine größere Reichweite und insbesondere über Raumwände hinweg empfangen werden kann. Die örtliche Auflösung des Systems entspricht dann der Raumaufteilung eines Gebäudes, auch wenn die Reichweite der Kommunikations­ einheiten für den Empfang von einer Objekteinheit ausgesendeten Signalen wesent­ lich größer ist, als es den Raumgrenzen eines Gebäudes entspricht.

Bevorzugt wird eine Objekteinheit, die einen Bewegungsdetektor umfasst, welcher mit dem Sender der Objekteinheit verbunden und ausgebildet ist, eine Bewegung der Objekteinheit zu detektieren und im Falle einer detektierten Bewegung ein Bewegungssignal auszugeben. Eine solche Objekteinheit macht es möglich, dass - ausgelöst durch das Bewegungssignal - nur dann ein Ortungssignal an eine Kom­ munikationseinheit gesendet wird, wenn sich die Objekteinheit tatsächlich bewegt. Mit anderen Worten wird der Standort einer Objekteinheit immer dann auf den neuesten Stand gebracht, wenn sich die Objekteinheit bewegt. Dies reicht, da eine Objekteinheit ihren Standort nicht verändert, wenn sie sich nicht bewegt.

Da die Objekteinheit in einer bevorzugten Ausführungsform einen Empfänger für Raumwände durchdringenden Signale umfasst, kann sie bidirektional mit einer Kommunikationseinheit kommunizieren. Somit können Signale, Daten oder Informa­ tionen auch von der Kommunikationseinheit zu einer Objekteinheit übertragen werden. Dies kann zur Steuerung der Objekteinheit, zur Steuerung von mit der Objekteinheit verbundenen Objekten oder auch zur Information einer Person dienen, die die Objekteinheit trägt. Für diesen Zweck weist die Objekteinheit vorzugsweise eine Anzeigeeinheit auf, die zumindest mittelbar mit dem Empfänger für Raumwän­ de durchdringende Signale der Objekteinheit verbunden ist. Die Anzeigeeinheit kann darüber hinaus zusätzlich oder alternativ auch mit anderen Bestandteilen der Objekteinheit verbunden sein, um beispielsweise deren Zustand anzuzeigen, beispielsweise den Ladezustand einer die Objekteinheit mit Energie versorgenden Batterie.

Weiterhin umfasst die Objekteinheit vorzugsweise eine Leseeinheit zum Auslesen maschinenlesbarer Informationsträger, insbesondere solcher Informationsträger wie Chip- oder Magnetkarten. Solche Informationsträger können beispielsweise als Speicher für die Objektkennung dienen, die die Identifikation einer Person oder eines Objektes erlauben. In einer Konfiguration stellen somit eine Leseeinheit mit eingesteckter Chipkarte den Speicher für die objekt- oder personenspezifische Kennung dar, die zusammen mit dem Ortssignal zur Bildung des Ortungssignales herangezogen wird. Ein so gebildeter Speicher für die Objektkennung kann durch Auswechseln der entsprechenden Chip- oder Magnetkarte hinsichtlich seines Speicherinhaltes geändert werden. Die entsprechende Objekteinheit nimmt durch Austauschen einer Magnet- oder Chipkarte dann im gewissen Sinne eine neue Identität an.

Zur Steuerung und Koordinierung aller ihrer Bestandteile umfasst die Objekteinheit vorzugsweise eine Steuereinheit, die mit einem oder mehreren der Bestandteile verbunden ist.

Die vorgenannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Kommunikationseinheit gelöst, welche eine Schnittstelleneinheit für den Anschluss an ein Datennetz sowie einen Empfänger für das Ortungssignal umfasst, welcher vorzugsweise zum Empfangen von Raumwände durchdringenden Signalen ausgebildet ist. Eine derartige Kommunikationseinheit kann Ortungssignale einer Objekteinheit über große Entfernun­ gen empfangen. Ebenso umfasst die Kommunikationseinheit vorzugsweise einen Sender für Raumwände durchdringende Signale. Dies erlaubt eine bidirektionale Kommunikation zwischen einer Objekteinheit und einem Datennetz über größere Entfernung. Infolge des Zusammenwirkens einer Objekteinheit mit einer jeweiligen Ortsstation stehen in dem Datennetz weiterhin Informationen über den Ort zur Verfügung, in dem sich die jeweilige Objekteinheit befindet.

Die Kommunikationseinheiten können vorzugsweise über das Internetprotokoll im Datennetz kommunizieren. Es ist auch möglich, dass von mehreren Kommunika­ tionseinheiten eine über das Internetprotokoll mit dem Datennetz kommuniziert und als Master fungiert, der mit weiteren Objekteinheiten als Slaves verbunden ist.

Die Erfindung soll nun an einem Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Figuren näher erläutert werden. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Ortungssystemes im Gebäudebereich;

Fig. 2 eine Darstellung einer Ortsstation des Ortungssystems aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung einer Objekteinheit des Ortungssystems aus Fig. 1;

Fig. 4 eine Darstellung einer Kommunikationseinheit des Ortungssystems aus Fig. 1;

Fig. 5 einen Grundriß eines Gebäudes zur Darstellung der Reichweite der Ortsstationen;

Fig. 6 den Grundriß aus Fig. 5 zur Darstellung der Reichweite der Kommunikationseinheiten;

Fig. 7 eine Darstellung einer direkten Anbindung mehrerer Kom­ munikationseinheiten, wie in Fig. 4 dargestellt, an ein Datennetz; und

Fig. 8 eine Darstellung einer direkten und mehrerer indirekter Anbindungen von in Fig. 4 dargstellten Kommunikationseinheiten an ein Daten­ netz.

Das in Fig. 1 dargestellte Ortungssystem 10 umfasst zwei Ortsstationen 12.1 und 12.2, zwei Objekteinheiten 14.1 und 14.2 und eine Kommunikationseinheit 16. Jede der Ortsstationen 12.1 und 12.2 ist in einem eigenen Raum 18.1 und 18.2 ortsfest derart positioniert, dass von der jeweiligen Ortsstation 12.1 oder 12.2 ausgesendete Infrarotstrahlung, in der Figur angedeutet durch Wellenfronten 20, in dem gesamten Raum 18.1 bzw. 18.2 zu empfangen sind.

Die Objekteinheiten 14.1 und 14.2 sind mit einer Person oder einem Gegenstand verbunden, das heißt, sie werden beispielsweise von einer Person mitgeführt und sind daher beweglich. Die Objekteinheiten 14.1 und 14.2 sind in diesem Sinne autonom.

Die Kommunikationseinheit 16 ist ebenfalls ortsfest angeordnet und steht mit den Objekteinheiten 14.1 und 14.2 in Funkverbindung, angedeutet durch die Pfeile 22.1 und 22.2, sofern sich die Objekteinheiten 14.1 und 14.2 in Funkreichweite zu der Kommunikationseinheit 16 befinden.

Die von den Ortsstationen 14.1 und 14.2 ausgesendete Infrarotstrahlung stellt jeweils ein Ortssignal dar, welches entsprechend einer für die jeweilige Ortsstation 12.1 und 12.2 individuelle Ortskennung A (Room_Id_A) bzw. Ortskennung B (Room_Id_B) moduliert ist. Das jeweilige Ortssignal A bzw. B wird von der jeweili­ gen Objekteinheit 14.1 bzw. 14.2 empfangen. Das von der Ortsstation 12.1 ausgesendete Ortssignal A mit der Ortskennung A ist auf den Raum 18.1 beschränkt, da das Ortssignal A als Infrarotsignal Raumwände nicht durchdringt. Daher empfängt die Objekteinheit 14.1 in dem Raum 18.1 lediglich das Ortssignal A mit der Ortskennung A (Room_Id_A). Über die Ortskennung A ist der Raum 18.1 eindeutig bezeichnet, so dass der Aufenthaltsort der Objekteinheit 14.1 auf den Raum genau durch die Ortskennung A lokalisierbar ist. Gleiches gilt entsprechend für die Ortsstation 12.2, die Ortskennung B und das Ortssignal B, die Objekteinheit 14.2 und den Raum 18.2.

Wenn die Objekteinheiten 14.1 und 14.2 jeweils von Personen getragen werden und diese Personen ihren Aufenthaltsort tauschen, so dass sich die Objekteinheit 14.2 im Raum 18.1 befindet, während die Objekteinheit 14.1 sich im Raum 18.2 befindet, empfängt die Objekteinheit 14.2 das Ortssignal A mit der Ortskennung A, während die Objekteinheit 14.1 das Ortssignal B mit der Ortskennung B empfängt. Der Wechsel des Aufenthaltsortes der Objekteinheiten 14.1 und 14.2 ist damit anhand der von den Objekteinheiten 14.1 und 14.2 empfangenen Ortssignale eindeutig nachvollziehbar. Der zuletzt geschilderte Fall ist in Fig. 1 nicht darge­ stellt.

In dem in Fig. 1 dargestellten Fall übermittelt die Objekteinheit 14.1 per Funk ein Ortungssignal A an die Kommunikationseinheit 16. Das Ortungssignal A wird in Abhängigkeit der Ortskennung A und einer Objektkennung Y gebildet. Die Objekt­ kennung Y (Badge_Id_Y) ist eindeutig der Objekteinheit 14.1 zugeordnet und in dieser gespeichert. Entsprechend übermittelt die Objekteinheit 14.2 ein Ortungs­ signal B an die Kommunikationseinheit 16, welches von dem von der Objekteinheit 14.2 empfangenen Ortssignal B und der die Objekteinheit 14.2 eindeutig bezeich­ nenden Objektkennung X (Badge_I_X) abhängt.

Bei der Kommunikationseinheit 16 liegen somit eindeutige Informationen darüber vor, welche Objekteinheit 14.1 oder 14.2 sich wo, nämlich im Raum 18.1 bzw. 18.2 befindet. Diese Information ist in dem jeweiligen von der Objekteinheit 14.1 und 14.2 an die Kommunikationseinheit 16 gesandten Funkortungssignal 22.1 bzw. 22.2 enthalten, indem das Funksignal in Abhängigkeit der Ortskennung A und der Objektkennung Y bzw. der Ortskennung B und der Objektkennung X moduliert ist.

In der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform besitzt die Kom­ munikationseinheit 16 eine ihr eindeutig zugeordnete Schnittstellenkennung. Die Kommunikationseinheit 16 ist an ein Datennetz angeschlossen (siehe Fig. 6 und 7) und stellt über eine entsprechende Schnittstelleneinheit die Ortsinformatio­ nen für die Objekteinheiten 14.1 und 14.2 durch solche Signale zur Verfügung, die die Ortskennung A, die Objektkennung Y und die Schnittstellenkennung einander zugeordnet enthalten. In einem anderen, den Ort der Objekteinheit 16 beschreiben­ den Signal sind die Ortskennung B, die Objektkennung X und die Schnittstellenken­ nung (Relais_Id) durch die Kommunikationseinheit 16 einander zugeordnet.

Die in Fig. 2 abgebildete Ortsstation 12 umfasst eine Anordnung von Infrarot­ leuchtdioden 30, eine Treibereinheit 32 zum Ansteuern der Infrarotleuchtdioden, einen Ortskennungsgenerator 34, einen Ortskennungsspeicher 36 für eine individu­ elle Ortskennung und eine Stromversorgung 38. Der Ortskennungsspeicher 36 ist mit dem Ortskennungsgenerator 34 verbunden. Der Ortskennungsgenerator 34 generiert aus dem Speicherinhalt des Ortskennungsspeicher 36 ein Signal, mit dem die Treibereinheit 32 angesteuert wird. Das von dem Ortskennungsgenerator 34 generierte Signal wird von der Treibereinheit 32 im Wesentlichen verstärkt. Die Treibereinheit 32 steuert ihrerseits die Infrarotleuchtdioden 32 an, so dass diese ein in Abhängigkeit vom Inhalt des Ortskennungsspeichers 36 moduliertes In­ frarotsignal als Ortssignal aussenden.

Die zur Energieversorgung der Bestandteile der Ortsstation 12 dienende Stromver­ sorgungseinheit 38 kann als Batteriestromversorgungseinheit als ausgelagertes Kleinspannungsnetzteil oder als integriertes Netzteil ausgebildet sein. Geeignete Kleinspannungsnetzteile sind solche, die 24 V Gleichspannung zur Verfügung stellen. Der Vorteil eines Kleinspannungsnetzteils oder eines integrierten Netzteils als Stromversorgungseinheit 38 ist, dass diese ihre Leistung dem Stromnetz entnehmen, so dass ein erhöhter Stromverbrauch der Ortsstation 12 keine Probleme bereitet.

Der Ortskennungsspeicher 36 kann grundsätzlich in beliebiger Weise ausgeführt sein und auch mit wechselbaren Speichermedien, wie Chipkarten oder ROM-Modu­ len, arbeiten. Vorzugsweise ist der Ortskennungsspeicher statisch programmierbar und kann in an sich bekannter Weise als PROM, EPROM, EEPROM aber auch als statisches RAM ausgebildet sein. Speicherinhalt des Ortskennungsspeichers kann eine Raumnummer sein, eine Inventarnummer oder jede andere eine Ortsstation individualisierende Information.

Die Treibereinheit 32 ist in Verbindung mit den Infrarotleuchtdioden 30 vorzugs­ weise so ausgebildet, dass das von den Infrarotleuchtdioden 30 ausgesendete Signal im Sharp-ASK-Modulationsverfahren (Alternate-Shift-Key-Modulationsver­ fahren) auf eine Trägerfrequenz von 455 kHz moduliert ist. Die Wellenlänge der ausgesandten Infrarotstrahlung beträgt vorzugsweise 885 nm, die Reichweite des ausgesendeten Signals vorzugsweise 5 m Halbkugeldurchmesser. Es sind jedoch auch andere Infrarotübertragungsverfahren in vorteilhafter Weise einsetzbar.

Die in Fig. 3 abgebildete Objekteinheit 14 umfasst einen Infrarotempfänger 40, eine mit diesem verbundene Signalaufbereitungseinheit 42, eine Steuereinheit 44, eine Funksende- und Empfangseinheit 46, einen Objektkennungsspeicher 48, einen Objektkennungsgenerator 50 und eine Stromversorgung 52. Weitere optionale Bestandteile sind ein Bewegungsdetektor 54, ein Kartenleser 56 und eine Flüs­ sigkristallanzeige 58.

Zusätzlich oder alternativ zu dem Bewegungsdetektor 54 können auch eine oder mehrere Tipptasten oder auch eine Tastatur vorgesehen sein, in einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bewegungsdetektor 54 als Eingabeeinheit mit drei Tipp- Tasten ausgebildet.

Im Folgenden soll nun die Arbeitsweise der Objekteinheit 14 im Betrieb erläutert werden. Über den Infrarotempfänger 40 empfängt die Objekteinheit 14 Infrarotsi­ gnale, die von einer Ortsstation ausgesandt werden. Der Infrarotempfänger 40 ist dazu auf die Wellenlänge der Infrarotleuchtdioden 30 der entsprechenden Ortsstation abgestimmt, beispielsweise 885 nm. Das von dem Infrarotempfänger 40 empfangene Signal wird durch die mit ihm verbundene Signalaufbereitungsein­ heit 42 aufbereitet, das heißt dekodiert bzw. demoduliert, so dass ein beispielsweise mit dem Sharp-Alternate-Shift-Key-Verfahren moduliertes Signal in ein rein digitales Signal umgewandelt wird. Dieses steht im Ausgang der Signalauf­ bereitungseinheit 42 der Steuereinheit 44 zur Verfügung.

Ein weiteres Eingangssignal wird der Steuereinheit 44 von dem Objektken­ nungsgenerator 50 zur Verfügung gestellt, der seinerseits mit dem Objektken­ nungsspeicher 48 in Verbindung steht und aus der im Objektkennungsspeicher 48 gespeicherten Informationen eine Objektkennung generiert. Der Objektken­ nungsspeicher 48 ist vorzugsweise ein Festspeicher, kann aber auch aus einer Leseeinheit für Chip- oder Magnetkarten bestehen. Im letzteren Fall ist die Infor­ mation, aus der der Objektkennungsgenerator 50 die Objektkennung generiert, auf der Magnet- oder Chipkarte gespeichert.

Die Steuereinheit 44 führt die von der Signalaufbereitungseinheit 42 modulierte und/oder dekodierte Ortskennung mit der vom Objektkennungsgenerator 50 gene­ rierten Objektkennung zusammen und generiert ein entsprechendes Ausgangs­ signal, die Ortungskennung. Dieses Ausgangssignal wird über die entsprechende Verbindung von der Steuereinheit 44 an die Sende- und Empfangseinheit 46 weitergeleitet. Die Sende- und Empfangseinheit 46 sendet das die Ortskennung und die Objektkennung enthaltene Ortungssignal entsprechend moduliert oder kodiert aus. Die Sende- und Empfangseinheit 46 arbeitet vorzugsweise im Frequenzbereich zwischen 868 und 870 MHz und erfüllt die Anforderungen gemäß CEPT/ERC/REC 70-03 E, EN 300 200-1 V1.2.1 und EN 300 220-2 V1.2.1 für so genannte Short Range Devices. Alternativ kann die Sende- und Empfangseinheit auch zur Übertragung gemäß dem Bluetooth-Standard ausgebildet sein.

Die optionalen Bestandteile der Objekteinheit 14, nämlich der Bewegungsdetektor 54 mit drei Tipp-Tasten, der Kartenleser 56 sowie die Punkt-Matrix-Flüssigkristall­ anzeige 56 sind ebenfalls mit der Steuereinheit 44 verbunden und ermöglichen es, über die Sende- und Empfangseinheit 46 empfangene Informationen darzustellen oder Zusatzinformationen zu übertragen. Die Anzeige solcher Zusatzinformationen, wie beispielsweise Paging-, Control- oder Navigationsinformationen, erfolgt dabei über die Punkt-Matrix-Flüssigkristallanzeige 56. Solche Zusatzinformationen werden über die Sende- und Empfangseinheit 46 als Funksignale empfangen. Die Aufberei­ tung der empfangenen Funksignale erfolgt in der Sende- und Empfangseinheit 46 und in der Steuereinheit 44.

Der Bewegungsdetektor 54 erlaubt es, das Aussenden eines die Ortskennung und die Objektkennung enthaltenden Ortungssignales durch die Steuereinheit erst dann auslösen zu lassen, wenn sich die Objekteinheit bewegt, beispielsweise, weil die Person, die die Objekteinheit trägt, sich bewegt. Unabhängig davon kann das Aussendung der Ortungskennung auch mittels einer der Tipp-Tasten an dem Bewegungsdetektor 54 ausgelöst werden.

Der Kartenleser 56 dient dem Lesen von Magnet- oder Chipkarten, die weitere Informationen, beispielsweise zur Identität des Trägers der Objekteinheit 14, enthalten können. Auf diese Weise kann zusätzlich zu dem Ortungssignal, welches die Informationen über die Objekteinheit und deren Aufenthaltsort enthält, auch eine Information über den Träger der Objekteinheit ausgesandt werden.

Selbstverständlich kann die Objekteinheit 14 auch mit weiteren Funktionseinheiten ausgestattet sein, die es beispielsweise erlauben, mittels der Objekteinheit 14 über eine entsprechende Schnittstelle an die Objekteinheit 14 angeschlossene Geräte zu steuern. Die Steuerinformationen werden ebenfalls über die Sende- und Empfangs­ einheit 46 empfangen und von der Steuereinheit 44 aufbereitet werden. Falls die Objekteinheit 14 mit einer entsprechenden Schnittstelle versehen ist, kann diese auch Signale von an ihr angeschlossenen Geräten übernehmen, die Aufschluss über den Zustand dieser Geräte geben. Das angeschlossene Gerät, beispielsweise eine Waschmaschine, kann mit der Sende- und Objekteinheit ein- und ausgeschal­ tet werden. Gleichzeitig kann der augenblickliche Waschzustand mittels der Objekt­ einheit 14 über die Funkverbindung zwischen der Sende- und Empfangseinheit 46 und der Kommunikationseinheit 16 in ein Datennetz eingespielt werden. Derartige Erweiterungen der Objekteinheit 14 sind insbesondere im Zusammenhang mit einer bevorzugten Anwendung des Ortungssystems im Bereich der Heimautomatisierung vorteilhaft.

Sämtliche Bestandteile der Objekteinheit 14 werden über die Stromversorgung 52 mit der benötigten Energie versorgt. Die Stromversorgung 52 umfasst vorzugs­ weise einen Akkumulator sowie ein integriertes Induktionsfeld-Ladegerät. Ein derartiges Ladegerät erlaubt es, den Akkumulator 52 ohne entsprechende Kontakte durch ein Gehäuse der Objekteinheit 14 hindurch zu laden, indem eine entspre­ chende Spule des Ladegerätes einem Magnetfeld ausgesetzt wird, welches von einer entsprechenden separaten Einheit ausgesendet wird.

In Fig. 4 ist eine Kommunikationseinheit 16 abgebildet, deren zentraler Bestandteil ein Micro-Controller samt Speicher und eine Ausgabeeinheit ist, im Folgenden Controller 60 genannt. Der Controller 60 arbeitet mit einem Echtzeitbetriebssystem (RTOS) und ist als Web-Server konfiguriert. Der Controller 60 ist mit einer Ethernet-Schnittstelle 62 verbunden, über die eine Anbindung an ein Datennetz und ein bidirektionaler Datenaustausch über das Datennetz möglich ist. Weiterhin umfasst die Kommunikationseinheit 16 einen Funksender und Empfänger 64 für die asyn­ chrone Datenübertragung (UART). Die Funksende- und Empfangseinheit 64 ist bidirektional mit dem Controller 60 verbunden.

Weitere Bestandteile der Kommunikationseinheit 16 sind eine serielle oder parallele Schnittstelle 66, die mit dem Controller 60 verbunden ist. Außerdem kann die Kommunikationseinheit 16 eine Flüssigkristallanzeige 68 aufweisen, über die mittels des Controllers 60 Daten darstellbar sind. Weitere Bestandteile der Kom­ munikationseinheit 16 sind eine CAN-Schnittstelle 70 für einen CAN-Bus (CAN: Controller Area Network) und eine Micro-LAN-Schnittstelle 72 um auf solche Datennetzwerke zurückzugreifen, die auf den entsprechenden Standards aufbauen. Der CAN-Bus ermöglicht es insbesondere, mehrere Kommunikationseinheiten 16 miteinander zu verbinden, so dass von diesen Kommunikationseinheiten 16 nur eine als Master dienende beispielsweise über die Ethernet-Schnittstelle 62 mit einem Datennetz verbunden zu sein braucht, welches auf dem Internetprotokoll (IP) aufbaut, während die übrigen Schnittstelleneinheiten 16 über den CAN-Bus mit der als Master dienenden Schnittstelleneinheit 16 verbunden sind und als Slave dienen (siehe auch Fig. 8).

Da die Kommunikationseinheiten 16 ausgelegt sind, über die jeweilige Ethernet-Schnittstelle 62 Zugang zu internetprotokollgestützten Datennetzen zu haben, während sie auf der anderen Seite asynchrone, bidirektionale Funkschnittstellen für die Kommunikation mit Objekteinheiten aufweisen, können sie auch als IP-Relais bezeichnet werden. Diese IP-Relais empfangen die Informationen der Objekteinhei­ ten und leiten sie entweder direkt an das internetprotokollgestützte Datennetz weiter, wenn sie als Master fungieren, oder mittels des CAN-Busses oder auch andere drahtlose Datenkommunikationseinrichtungen indirekt über den Master einer Gruppe. Die als Master fungierende Kommunikationseinheit 16 benutzt beispiels­ weise das Ethernet-Transfer-Protocol für die Kommunikation mit dem internetprotokollgestützten Datennetz. Die Kommunikation via Internetprotokoll erlaubt es, die von den IP-Relais empfangenen Informationen in einer Datenbank abzulegen oder über eine Schnittstelle zu dem Internetprotokoll basierten Netzwerk anzubie­ ten. Jedes IP-Relais, das heißt jede Kommunikationseinheit 16 fügt der übertragen­ den Information ihre eigene Kennung hinzu. Dies kann beispielsweise die CAN-Bus oder eine MAC-Adresse sein.

Im Übrigen erlauben es die IP-Relais, auch Informationen für Paging-, Control- oder Navigationsaufgaben an einzelne Objekteinheiten zu übermitteln.

Die Kommunikation zwischen einer Objekteinheit 14 und einer Kommunikationsein­ heit 16 erfolgt dabei, wie beschrieben, über Funk. Die Reichweite und damit die Ausdehnung einer Funkzelle entspricht innerhalb von Gebäuden etwa 30 m und außerhalb von Gebäuden etwa 100 m. Dies gilt sowohl für die Kommunikation zwischen einer Objekteinheit und einer Kommunikationseinheit, wie auch gegebe­ nenfalls für die Kommunikation zwischen den Kommunikationseinheiten unterein­ ander, falls diese über Funk miteinander verbunden sind. In der Regel wird die Ausdehnung einer Funkzelle einer Kommunikationseinheit ausreichen, mehrere Räume eines Gebäudes abzudecken.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen an einem Beispiel eines Grundrisses, wie die Reichweite einzelner Ortsstationen auf jeweils einen Raum eines Gebäudes begrenzt ist (Fig. 5), während die Funkreichweite einer Kommunikationseinheit mehrere Räume erfasst (Fig. 6).

Die begrenzte Reichweite der Ortsstationen ist identisch mit den Raumgrenzen, da Trennwände zwischen einzelnen Räumen die Infrarotübertragung begrenzen. Außerhalb fester Wände ist die Reichweite der Ortsstationen ca. 5 m. In einem Raum können mehrere Ortsstationen plaziert werden. Hierdurch können auch größere Räume abgedeckt werden, oder es können zusätzliche, in der Regel immo­ bile Gegenstände erfasst werden. Letzteres kann im Falle einer Inventur von Vorteil sein. Eine vollständige Ortbarkeit von Objekteinheiten wird für ein Gebäude erreicht, wenn jede Fläche des Gebäudes einerseits von einer Ortsstation (Fig. 5) und andererseits von einer Kommunikationseinheit (Fig. 6) erfasst wird.

Außerhalb von Gebäuden ist der Einsatz von Ortsstationen, die Infrarotsignale aussenden, durch das Sonnenlicht beschränkt. Die Objekteinheiten werden gewis­ sermaßen durch das Sonnenlicht geblendet. Daher ist es für den Einsatz außerhalb von Gebäuden vorgesehen, die entsprechenden Bereiche nur durch die Funkzellen von Kommunikationseinheiten abzudecken. In diesem Falle überträgt eine Objek­ teinheit lediglich seine Objektkennung und gegebenenfalls auf eingelesenen Chip­ karten enthaltene Informationen. Hierdurch kann der Aufenthaltsort einer Person oder eines Gegenstandes mit der Auflösung der Funkzellen der Kommunikationsein­ heiten bestimmt werden. Zusätzlich kann die Stärke eines jeweiligen von einer Kommunikationseinheit empfangenen Signals ausgewertet werden (RSSI, Receiver Signal Strength Indication), um den Aufenthaltsort der Person oder des Gegenstan­ des auf 50 bis 75 m genau zu bestimmen.

Die Fig. 7 und 8 erläutern, dass Kommunikationseinheiten 16 entweder direkt (Fig. 7) oder indirekt (Fig. 8) an ein auf dem Internetprotokoll basierten Daten­ netz 80 angeschlossen werden können. Der direkte Anschluss einer Kom­ munikationseinheit 16 an dieses Datennetz 80 (Intra- oder Internet) erfolgt dabei über einen Ethernet-Hub 82. Bei der indirekten Anbindung (Fig. 8) ist nur eine Kommunikationseinheit als Master via Ethernet-Hub 82 mit dem IP-basierten Datennetz verbunden, während eine Gruppe von Kommunikationseinheiten 16 über einen CAN-Bus 84 miteinander und mit dem Master verbunden sind. Für die Nutzer ergeben sich hieraus keine Unterschiede im Vergleich zu der direkten Anbindung aller Kommunikationseinheiten an das Datennetz. Der Vorteil einer Master-Slave-Konfiguration kann jedoch in einer Kostenreduktion liegen.

Die Micro-LAN-Schnittstelle 72 einer Kommunikationseinheit erlaubt es, 1-Wire Micro-LAN-Komponenten an die Kommunikationseinheit 16 anzuschließen und erschließt damit die kostengünstige Nutzung der Kommunikationseinheit 16 für Raumsteueraufgaben.

Claims (17)

1. Ortungssytem
mit einer ortsfest zu positionierenden Ortsstation (12), die einen Ortskennungsspeicher (36) für eine ortsspezifische Ortskennung umfasst und zum Aussenden eines von der Ortskennung abhängigen Ortssignales ausgebildet ist,
mit einer mobilen, einem Objekt oder einer Person zuzuordnenden Objekteinheit (14), die einem Objektkennungsspeicher (48) für eine objekt- oder personenspezifische Kennung umfasst und einen zum Empfangen des Ortssignales ausgebildeten Empfänger (40) sowie einem Sender (46), der zum Senden eines Ortungssignals ausgebil­ det ist, welches von der Objektkennung und dem Ortssignal ab­ hängt.

2. Ortungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kommunikationseinheit (16) mit einer Schnittstelleneinheit (62) für den Anschluss an ein Datennetz sowie einem Empfänger (64) für das Or­ tungssignal umfasst.

3. Ortsstation für ein Ortungsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Ortsstation (12) ausgebildet ist ein Ortssignal mit durch Raumwände begrenzter Reichweite zu senden.

4. Ortsstation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortsstation (12) ausgebildet ist, das Ortssignal als moduliertes Infrarotsignal zu senden.

5. Ortsstation nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortsstation (12) zum festen Anschluss an ein Stromnetz ausgebildet ist.

6. Objekteinheit für ein Ortungsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekteinheit (14) einen Sender (46) umfasst, der zum Aussenden Raumwände durchdringender, modulierter Signale ausgebil­ det ist.

7. Objekteinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekt­ einheit (40) einen Empfänger für durch Raumwände in ihrer Reichweite begrenzter Signale umfasst.

8. Objekteinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekt­ einheit (14) einen Infrarotempfänger (40) umfasst.

9. Objekteinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekteinheit (14) einen Empfänger (46) für Raumwände durchdrin­ gende Signale umfasst.

10. Objekteinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekteinheit (14) einen Bewegungsdetektor (54) umfasst, der mit dem Sender (46) der Objekteinheit (14) verbunden und ausgebildet ist, eine Bewegung der Objekteinheit (14) zu detektieren und im Falle eine detektier­ ten Bewegung ein Bewegungssignal auszugeben.

11. Objekteinheit nach einem der Ansprüche 9 und 6, 7, 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekteinheit (14) eine Anzeigeeinheit (58) um­ fasst, die mit dem Empfänger (46) für Raumwände durchdringende Signale verbunden ist.

12. Objekteinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekteinheit (14) eine Leseeinheit (56) zum Auslesen maschinen­ lesbarer Informationsträger umfasst.

13. Objekteinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseein­ heit (56) ein Chip- oder Magnetkartenleser ist.

14. Objekteinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekteinheit (14) eine Steuereinheit (44) umfasst, die mit dem Sender (46) und dem Empfänger (46) für Raumwände durchdringende Signale verbunden ist.

15. Objekteinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer­ einheit (56) mit dem Bewegungsdetektor (54) oder der Leseeinheit (56) oder der Anzeigeeinheit (58) oder dem Infrarotempfänger (40) oder dem Ob­ jektkennungsspeicher (48) oder mehreren hiervon verbunden ist.

16. Kommunikationseinheit für ein Ortungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (16) einem Empfänger (64) für Raumwände durchdringende Signale umfasst.

17. Kommunikationseinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (16) einem Sender (64) für Raumwände durchdringende Signale umfasst.