DE10130522B4

DE10130522B4 - Verfahren zur Korrektur der magnetischen Deklination einer Kompasseinheit

Info

Publication number: DE10130522B4
Application number: DE2001130522
Authority: DE
Inventors: Dirk Moldenhauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: DE10130522A1

Abstract

Verfahren zur Korrektur einer magnetischen Deklination einer Kompasseinheit 3, bei welchem ein zur Korrektur benötigter Deklinationswert für die aktuelle Position der Kompasseinheit 3 unter Nutzung eines Mobilfunknetzes ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Mobilfunkeinheit (2) ein Identifikationsparameter empfangen wird, welcher die aktuelle Funkzelle (C₁) des Funknetzes, in der sich die Mobilfunkeinheit (2) zu diesem Zeitpunkt befindet, eindeutig identifiziert, und dass anhand dieses Identifikationsparameters aus einer Speichereinheit (4) der Kompasseinheit (3) und/oder der Mobilfunkeinheit (2), in welcher den verschiedenen Funkzellen (C₁, C₂) zugeordnete Deklinationswerte gespeichert sind, ein zu der aktuellen Funkzelle (C₁) gehöriger Deklinationswert ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer magnetischen Deklination einer Kompasseinheit, bei welchem ein zur Korrektur benötigter Deklinationswert für die aktuelle Position der Kompasseinheit unter Benutzung eines Mobilfunknetzes ermittelt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein System zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie eine Mobilfunkeinheit und eine Kompasseinheit für ein solches System.
Die Richtung von Magnetfeldlinien ist bereits mit einfachen Mitteln gut messbar. Die im Allgemeinen kostengünstigste und einfachste Form, einen Kompass zu realisieren, ist daher die Verwendung einer Messeinrichtung, die sich an den magnetischen Feldlinien des Erdmagnetfeldes orientiert. Ungünstigerweise variieren jedoch die Richtungen der magnetischen Feldlinien entlang der Erdoberfläche von vertikal (am magnetischen Pol) bis zu horizontal (am magnetischen Äquator). Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass der magnetische Nordpol nicht mit dem geografischen Nordpol übereinstimmt. Dies führt je nach Ort der Messung zu verschieden breiten Abweichungen bei der Bestimmung der Himmelsrichtung mittels eines magnetisch arbeitenden Kompasses. Die Abweichung der angezeigten Himmelsrichtung von der tatsächlichen Himmelsrichtung – bei Verwendung einer magnetischen Kompassnadel der Winkel, den die Kompassnadel zur geografischen Nordrichtung einnimmt – wird als Missweisung oder magnetische Deklination bezeichnet.
Der vom Kompass gemessene Wert bzw. die angezeigte Richtung muss daher mit Hilfe des Deklinationswertes, das heißt unter Berücksichtigung der am jeweiligen Messort vorliegenden Deklination, korrigiert werden. Der klassische Weg zur Korrektur eines Kompasses besteht in einem manuellen Abgleich, indem der örtlich aktuelle Deklinationswert aus einer sogenann ten Isogonenkarte entnommen wird und dieser Wert zu dem abgelesenen Wert hinzuaddiert wird. Alternativ kann an manchen Kompassen – insbesondere bei elektronischen Kompassen – der Deklinationswert zur Kalibrierung manuell eingestellt werden, so dass direkt der korrigierte Wert angezeigt wird. Bei jedem Ortswechsel mit einem neuen Deklinationswert muß ein neuer Abgleich erfolgen.

Aus DE 199 59 675 A1 ist eine elektronische Kompasseinheit bekannt, die Information bezüglich der lokalen magnetischen Abweichung von der richtigen Richtung zu dem geografischen Nordpol empfängt und automatisch verschiedene Abweichungen in dem Erdmagnetfeld an verschiedenen Stellen in der Welt kompensiert.

Auch aus DE 297 16 732 U1 ist ein automatischer Kompass bekannt, der in der Lage ist, die magnetische Missweisung, die bei ei nem konventionellen Kompass auftritt, zu kompensieren.

Aus JP 2001091257 A ist ein GPS Empfänger mit einem Magnetsensor zur Messung des wahren Nord-Azimuths in einer beliebigen Gegend bekannt.

Bei einer Isogonenkarte handelt es sich um eine topografische Landkarte, auf der die sogenannten Isogonen eingezeichnet sind. Isogonen sind Linien gleicher Deklination. Ein Problem besteht darin, dass sich das Erdmagnetfeld langsam mit der Zeit verändert. Die 0°-Linie der Missweisung wandert jährlich ca. 5 Kilometer nach Westen. So hat sich beispielsweise zwischen 1930 und 1970 die Deklination in Hamburg von ca. 10° West auf 2,7° West geändert. Auf guten Karten werden daher die Isogonen mit einem Datum versehen.

Ein solcher Abgleich anhand einer Isogonenkarte ist zum einen nicht besonderes komfortabel, zum anderen erfordert dies, dass jederzeit eine aktuelle Isogonenkarte zur Verfügung steht und dass ein Benutzer in der Lage ist, die Isogonenkar

te richtig zu lesen und den passenden Wert zu entnehmen. Mit fortschreitender Technik im Bereich der Positionsbestimmung, beispielsweise durch Anwendung von GPS (Global Positioning System) und anderen Positionsbestimmungsverfahren, sind moderne Kompasssysteme inzwischen in der Lage, anhand der bestimmten Position selbständig den Deklinationswert zu ermitteln. So kann beispielsweise anhand der ermittelten Position der Deklinationswert aus einer elektronisch gespeicherten Karte entnommen und vollautomatisch der Kompass auf den aktuellen Deklinationswert eingestellt werden. Dabei handelt es sich jedoch um aufwendigere und damit teurere Systeme, die neben der Kompasseinheit selbst ein komplexes Ortsbestimmungssystem, wie z.B. einen GPS-Empfänger, sowie umfangreiches Kartenmaterial mit den erforderlichen Informationen über die Deklinationswerte umfassen.

Auf der anderen Seite werden immer mehr Dienste und Produkte für den Durchschnittsverbraucher angeboten, die eine Richtungsbestimmung erforderlich oder zumindest wünschenswert machen, wie beispielsweise einfache, für den Fußgänger oder Autofahrer nutzbare Navigationssysteme. Mit zunehmender Nutzbarmachung von Kompasssystemen in einfachen Endgeräten für den Durchschnittsverbraucher tritt aber auch immer mehr die Forderung nach besonders kostengünstigen und einfach einzurichtenden und zu bedienenden Systemen in den Vordergrund. Da derartige Systeme ohnehin häufig in Verbindung mit Mobilfunkgeräten verwendet werden, bietet es sich an, ein Mobilfunknetz für die Bestimmung eines aktuellen Deklinationswertes und damit für die Korrektur einer Kompasseinheit zu verwenden.

In der vorstehend genannten DE 199 59 675 A1 wird daher vorgeschlagen, in einem Mobilfunknetz die verschiedensten Basisstationen der einzelnen Funkzellen des zellularen Mobilfunknetzes mit einer zentralen Datenspeichereinheit zu verbinden. In dieser zentralen Datenspeichereinheit sind die Deklinationswerte für die verschiedenen Orte gespeichert. Sie werden von dort an die einzelnen Mobilfunkeinheiten über die jeweils nächstliegende Basisstation übermittelt. In der Mobilfunkeinheit mit der angeschlossenen Kompasseinheit wird dann der jeweilige Deklinationswert genutzt, um den Messwert der Kompasseinheit automatisch entsprechend der aktuellen Deklination zu korrigieren. Dieses Verfahren ist benutzerfreundlich, da der Benutzer ohne weiteres Eingreifen automatisch den richtigen Wert angezeigt bekommt.

Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, dass die Deklinationswerte von den Basisstationen an die einzelnen Mobilfunkeinheiten übertragen werden müssen. Diese zusätzliche Datenübertragung bedeutet naturgemäß eine zusätzliche Belastung des Mobilfunknetzes. Bei einem Senden der Daten auf Anfrage der Mobilfunkeinheit muss speziell für diesen Zweck eine Kom munikationsverbindung zwischen der Mobilfunkeinheit und der jeweiligen Basisstation aufgebaut werden. Bei einer automatischen ständigen Übertragung von Deklinationswerten von den einzelnen Basisstationen an alle sich in der jeweiligen Funkzelle befindenden Mobilfunkeinheiten ist eine Änderung des Übertragungsprotokolls notwendig, damit die Deklinationswerte in einer definierten Art und Weise und zu einem definierten Zeitpunkt übertragen werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren bzw. ein entsprechendes System zu schaffen, mit welchem ohne eine Änderung der Übertragungsprotokolle eines Mobilfunknetzes und ohne zusätzliche Belastung eines Mobilfunknetzes eine Ermittlung von Deklinationswerten zur Korrektur einer Kompasseinheit möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein System gemäß Patentanspruch 10 bzw. eine Mobilfunkeinheit nach Anspruch 13 und eine Kompasseinheit nach Anspruch 16 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels der Mobilfunkeinheit zunächst ein Identifikationsparameter empfangen wird, welcher die aktuelle Funkzelle des Funknetzes, in der sich die Mobilfunkeinheit zu diesem Zeitpunkt befindet, eindeutig identifiziert. Bei der aktuellen Funkzelle handelt es sich um die von der Basisstation aufgespannte Funkzelle, welche die Mobilfunkeinheit zum jeweiligen Zeitpunkt gerade bedient bzw. für eine Bedienung der Mobilfunkeinheit zuständig wäre. Diese aktuelle Funkzelle wird häufig auch als „Serving Cell" bzw. die entsprechende Basisstation als „Serving Base Station" bezeichnet. Die Kompasseinheit oder die Mobilfunkeinheit weist außerdem eine Speichereinheit auf, in der den verschiedenen Funkzellen zugeordnete Deklinationswerte gespeichert sind. Anhand des empfangenen Identifikationsparameters kann dann mit Hilfe der gespeicherten Daten der zu der aktuellen Funkzelle gehörige Deklinationswert auf einfache Weise ermittelt werden.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Daten von den Basisstationen an die Mobilfunkeinheiten übertragen werden müssen, da üblicherweise die Mobilfunkeinheit nach dem bisherigen Standard ohnehin einen Identifikationsparameter empfängt, um jederzeit mit der betreffenden Basisstation in Kontakt zu treten und eine Kommunikation aufzubauen. In der Regel ist der Mobilfunkeinheit sogar nicht nur die eigene aktuelle Funkzelle bzw. Basisstation bekannt, sondern auch die Nachbarfunkzellen, welche an die aktuelle Funkzelle angrenzen. Veränderungen am Mobilfunknetz selbst sind daher nicht notwendig.

Bei dem Identifikationsparameter kann es sich um einen beliebigen Parameter handeln, aus dem die Mobilfunkeinheit eindeutig auf die jeweils aktuelle Funkzelle bzw. die Basisstation zurückschließen kann. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine Identifikationsnummer, welche eine Art Adresse der Basisstation im jeweiligen Mobilfunknetz ist. Beispielsweise kann es sich hierbei um die sogenannte LAI (Location Area Identification) handeln.

Ein System zur Durchführung dieses Verfahrens benötigt neben der Kompasseinheit mit einer entsprechenden Ausgabeeinheit, um einen Messwert der Kompasseinheit auszugeben, außerdem eine Mobilfunkeinheit, die dementsprechend Mittel aufweist, um die Identifikationsparameter einer aktuellen Funkzelle zu empfangen. Darüber hinaus werden eine Speichereinheit, in welcher die Identifikationsparameter und die zugehörigen Deklinationswerte gespeichert sind, sowie Mittel zur Selektion benötigt, um anhand der empfangenen Identifikationsparameter aus der Speichereinheit den aktuellen Deklinationswert zu ermitteln.

Bei der Mobilfunkeinheit kann es sich um ein Mobilfunkmodul, beispielsweise zum Einbau in andere Systeme wie Navigationssysteme oder Ähnliches, oder um ein komplettes Mobilfunkgerät handeln. Im einfachsten Fall reicht es aus, wenn es sich um einen Mobilfunkempfänger handelt, welcher in der Lage ist, die von den Basisstationen ausgesandten Identifikationsparameter zu registrieren. Bei der Kompasseinheit handelt es sich vorzugsweise um einen elektronischen Kompass. Die Ausgabeeinheit kann vorzugsweise dementsprechend entweder ein Display, beispielsweise zur digitalen Anzeige eines Messwerts, oder aber eine akustische Ausgabeeinheit sein, die dem Benutzer die Himmelsrichtung ansagt. Bei den Selektionsmitteln handelt es sich vorzugsweise um eine geeignete Softwareroutine, welche beispielsweise in einem Controller der Mobilfunkeinheit oder der Kompasseinheit implementiert ist und welche mit dem empfangenen Identifikationsparameter die in der Speichereinheit hinterlegten Daten zur Auswahl des richtigen Deklinationswerts durchsucht.

Im einfachsten Fall sind die Identifikationsparameter und die zugehörigen Deklinationswerte in Form einer Liste in der Speichereinheit hinterlegt. Zur Reduzierung des Speicherplatzbedarfs kann hierbei auch mehreren benachbarten Funkzellen derselbe Deklinationswert zugeordnet werden, da Änderungen des Deklinationswerts zwischen zwei benachbarten Funkzellen in der Regel nur gering sind. Insbesondere dann, wenn die Identifikationsparameter bzw, die Adressen der Basisstationen derart aufgebaut sind, dass benachbarte Basisstationen – gegebenenfalls neben gemeinsamen Adressteilen – eine fortlaufende Nummerierung aufweisen, bietet es sich an, von einer Gruppe von Basisstationen, denen ein und derselbe Deklinationswert zugeordnet ist, lediglich den Identifikationsparameter mit der größten und der kleinsten fortlaufenden Nummer zusammen mit dem Deklinationswert zu hinterlegen. Es muss dann die Suchsoftware entsprechend ausgestaltet sein, um anhand dieser Daten für einen beliebigen Identifikationsparameter den Deklinationswert zu finden.

Bei der Speichereinheit kann es sich um einen fest in der Mobilfunkeinheit oder der Kompasseinheit eingebauten Speicher handeln, welcher beispielsweise auch für andere Zwecke innerhalb der jeweiligen Einheit benutzt wird. Es kann sich hierbei aber auch um eine austauschbare Speichereinheit, z. B. um eine im Mobilfunkgerät befindliche SIM-Karte, handeln.

Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigten Daten, d.h. die Listen mit den Identifikationsparametern und den zugehörigen Deklinationswerten, können bereits werkseitig eingespeichert sein. Da sich die Listen aber zum einen durch die Veränderung des Erdmagnetfeldes, aber auch durch Änderung des Mobilfunknetzes, beispielsweise durch ein Hinzufügen oder ein Wegfallen von Basisstationen, mit der Zeit verändern, werden die Identifikationsparameter und die zugehörigen Deklinationswerte in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für einen bestimmten, mehrere Funkzellen umfassenden geografischen Bereich von einem Server eines Dienstanbieters über das Mobilfunknetz und über die Mobilfunkeinheit in die Speichereinheit geladen. Hierbei handelt es sich um einen größeren geografischen Bereich, beispielsweise Gesamteuropa, Nordamerika, Südamerika, Asien etc. Bei dem Dienstanbieter kann es sich dabei entweder um den Mobilfunknetzbetreiber selbst oder um einen beliebigen anderen Anbieter handeln.

Das Laden der Liste über das Mobilfunknetz kann zum einen auf Anforderung des Nutzers geschehen, indem dieser direkt den jeweiligen Server des Dienstanbieters anwählt und die Übermittlung der Daten veranlasst. Bei einem besonders komfortablen Ausführungsbeispiel erfolgt diese Anforderung jedoch automatisch, sobald für einen empfangenen Identifikationsparameter kein Deklinationswert aus der Speichereinheit ermittelt werden kann. Das System geht dann davon aus, dass sich die Mobilfunkeinheit außerhalb des eingespeicherten Gebiets befindet und fordert automatisch die Daten für den geografi schen Bereich an, in dem sich die Mobilfunkeinheit zur Zeit befindet. So ist es dann z.B. nicht mehr nötig, dass, wenn ein Benutzer beispielsweise von Europa in die USA fliegt, er dort bewusst die neuen Werte anfordert, sondern es wird automatisch die neue Liste angefordert, sobald die Mobilfunkeinheit das erste Mal in das neue Mobilfunknetz einbucht wird und/oder sobald das erste Mal die Kompasseinheit im neuen Bereich in Betrieb genommen wird. Der zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Speicherbedarf kann so einerseits in einem begrenzten Umfang gehalten werden, wobei sich andererseits der Benutzer nicht um seine Position kümmern muß, sondern ihm überall auf der Welt die aktuellen Daten automatisch zur Verfügung stehen. Dennoch wird nur in selten Ausnahmefällen, nämlich dann, wenn der Benutzer größere Strecken zurückgelegt hat, das jeweilige Mobilfunknetz kurzzeitig zum Laden der Daten belastet.

Prinzipiell kann der ermittelte Deklinationswert an den Nutzer ausgegeben werden, der den Wert dann beim Ablesen eines Kompasswerts berücksichtigt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das System aber zur Durchführung des Verfahrens außerdem eine Korrektureinrichtung auf, welche einen aktuellen Messwert der Kompasseinheit unter Verwendung des ermittelten Deklinationswertes automatisch korrigiert und den korrigierten Wert zur Ausgabe an die Ausgabeeinrichtung oder zur Weiterverarbeitung an eine andere Funktionseinheit übermittelt. Der Nutzer braucht sich dann um eine Korrektur nicht zu kümmern, sondern er erhält automatisch den richtigen Wert, ohne dass er überhaupt darüber informiert sein muss, dass eine Korrektur unter Verwendung des Deklinationswertes notwendig ist und durchgeführt wurde.

Die Kompasseinheit muss hierzu mit der Mobilfunkeinheit verbunden sein.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Mobilfunkeinheit, die Kompasseinheit, die Speichereinheit, die Selektionsmittel, die Korrektureinrichtung und die Ausgabeeinheit dabei in einem einzigen Gerät, beispielsweise in einem Mobilfunkgerät, integriert. Die Ausgabeeinheit ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise das übliche Display, welches das Mobilfunkgerät ohnehin aufweist. Die Selektionsmittel und die Korrektureinrichtung können in Form von Software innerhalb des Controllers des Mobilfunkgerätes bzw. auch in einem separaten Controller der Kompasseinheit realisiert sein.

Bei einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Mobilfunkeinheit und die Kompasseinheit getrennt und weisen jeweils ein passendes Interface zum gegenseitigen Anschluss auf. Dabei kann es sich entweder um eine drahtlose Schnittstelle wie eine Infrarot- oder Bluetooth-Schnittstelle oder um eine Verbindung mittels eines Kabels bzw. um eine Steckverbindung handeln.

Im Übrigen müssen die Mobilfunkeinheit und die Kompasseinheit geeignete Mittel, beispielsweise ein passendes Softwareübermittlungsprotokoll, aufweisen, um einen ermittelten Identifikationsparameter und/oder einen Deklinationswert bzw. einen von der Kompasseinheit gemessenen Messwert oder einen bereits korrigierten Messwert über das Interface an das jeweils andere Gerät zu versenden. Hierbei sind die verschiedensten Kombinationen denkbar.

So kann zum einen die Mobilfunkeinheit lediglich den Identifikationsparameter empfangen und über das Interface an eine geeignete Kompasseinheit übermitteln, welche dann automatisch den Deklinationswert ermittelt und dann dazu nutzt, um einen Messwert zu korrigieren und auf einer eigenen separaten Ausgabeeinrichtung auszugeben.

Ebenso ist es möglich, dass die Mobilfunkeinheit nicht den Identifikationsparameter an die Kompasseinheit übermittelt, sondern in einer Liste bereits den Deklinationswert heraus sucht und diesen Deklinationswert an die Kompasseinheit übermittelt, welche dann die Korrektur durchführt.

Alternativ kann auch die Kompasseinheit einen Messwert an die Mobilfunkeinheit übermitteln, wobei in der Mobilfunkeinheit mittels des Identifikationsparameters aus einem Speicher in der Mobilfunkeinheit der Deklinationswert ermittelt wird und automatisch der übermittelte Messwert, der Kompasseinheit korrigiert und an eine Ausgabeeinrichtung der Mobilfunkeinheit ausgegeben wird.

Eine weitere Variante sieht vor, dass die Kompasseinheit mit Hilfe des übermittelten Identifikationsparameters bzw. eines übermittelten fertigen Deklinationswerts die Korrektur des Messwertes vornimmt und den fertig korrigierten Messwert dann an die Mobilfunkeinheit übermittelt, um eine an der Mobilfunkeinheit vorhandene Ausgabeeinheit zur Ausgabe des korrigierten Messwertes zu nutzen.

Die Verwendung einer separaten Kompasseinheit zum Anschluß an ein Mobilfunkgerät, hat den Vorteil, dass das Mobilfunkgerät selbst kleiner dimensioniert sein kann und nur in den Fällen, in denen eine Kompasseinheit genutzt wird, der Benutzer diese mit sich führen muss.

Das erfindungsgemäße Verfahren und System bietet den Vorteil, dass insbesondere bei Benutzung eines elektronischen Kompasses und einer automatischen Korrektur der Benutzer auf einfache Weise immer die richtige Himmelsrichtung angezeigt bekommt. Das System ist auch in herkömmlichen Mobiltelefonen und Mobilfunknetzen äußerst kostengünstig realisierbar, da auf der Netzwerkseite keine zusätzliche Einrichtung, beispielsweise ein Server, welcher regelmäßig an die einzelnen Basisstationen die zugehörigen Deklinationswerte übermittelt, erforderlich ist. Zudem müssen auf der Luftschnittstelle keine zusätzlichen Daten übertragen bzw. definiert werden, so dass weder eine Änderung der Übertragungsprotokolle erforder lich ist, noch das Netz in erhöhtem Maße durch die Verfahren belastet wird.

Falls jedoch umgekehrt ein Dienstanbieter einen aktuellen Deklinationswert und/oder einen aktuellen Messwert einer Kompasseinheit eines bestimmten Nutzers benötigt, können diese Daten bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel von der Kompasseinheit bzw. der Mobilfunkeinheit über das Mobilfunknetz an den Dienstanbieter übertragen werden.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Mobilfunkgerätes mit einem elektronischen Kompass in einem Mobilfunknetz,
2 ein Blockschaltbild mit den für die Erfindung wesentlichen Komponenten eines Mobilfunkgerätes mit Kompasseinheit.
Bei dem in 1 gezeigten Mobilfunkgerät 1 handelt es sich um ein Mobilfunkgerät 1 mit einer üblichen Mobilfunkeinheit 2. In das Mobilfunkgerät 1 ist außerdem eine Kompasseinheit 3, z.B ein elektronischer Kompass, integriert.
In einer Speichereinheit 4 des Mobilfunkgerätes 1, beispielsweise auf einer SIM-Card, befindet sich eine Liste 5 mit Identifikationswerten von verschiedenen Funkzellen C₁, C₂ des Mobilfunknetzes sowie den zugehörigen Deklinationswerten, die innerhalb der jeweiligen Funkzelle C₁, C₂ gelten. Bei den Identifikationsparametern handelt es sich um die sogenannte LAI (Location Area Identification), welche die Adresse der jeweiligen Basisstation BS₁, BS₂ der entsprechenden Funkzelle C₁, C₂ ist und welche standardmäßig permanent an die in der jeweiligen Funkzelle C₁ befindlichen Mobilfunkgeräte 1 übermittelt wird.
Das Mobilfunkgerät 1 bzw. die Mobilfunkeinheit 2 innerhalb des Mobilfunkgerätes 1 nimmt auf übliche Weise mit einer Basisstation BS₁ über die Luftschnittstelle LS Kontakt auf, sobald das Mobilfunkgerät 1 eingeschaltet und im Mobilfunknetz eingebucht wird. Hierbei wird an das Mobilfunkgerät 1 über die Luftschnittstelle LS automatisch die LAI der aktuellen Funkzelle C₁, in der sich das Mobilfunkgerät 1 gerade befindet, sowie auch die LAI der Nachbarzellen C₂ übermittelt. (In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber lediglich eine Nachbarzelle C₂ dargestellt).
Die empfangene LAI der aktuellen Funkzelle C₁ wird mit dem Inhalt der Liste 5 in der Speichereinheit 4 verglichen und der zugehörige Deklinationswert ausgelesen. Dieser Wert wird der elektronischen Kompasseinheit 3 für den automatischen Abgleich zur Verfügung gestellt.
Das Mobilfunkgerät 1 gemäß 1 ist in Form eines einfachen Blockschaltbildes in 2 detaillierter dargestellt. Dabei werden lediglich die für die Erfindung wesentlichen Komponenten gezeigt. Das Mobilfunkgerät 1 weist darüber hinaus natürlich auch alle weiteren Merkmale und Bauelemente eines üblichen Mobilfunkgerätes auf.
Bei der Mobilfunkeinheit 2 des Mobilfunkgerätes 1 handelt es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen um eine auch in anderen Mobilfunkgeräten vorhandene konventionelle Mobilfunkeinheit, die jedoch bestimmte Modifikationen zur Durchführung des Verfahrens aufweist. Sie besteht aus einem Hochfrequenzteil 11 mit einer Sende-/Empfangseinrichtung 12 und einer Antenne 13. Die mittels der Sende-/Empfangseinrichtung 12 empfangenen HF-Signale werden im Hochfrequenzteil 11 in Basisbandsignale umgewandelt und in den Basisbandteil 10, welcher hier wie der Hochfrequenzteil 11 als ein einfacher Block dargestellt ist, weitergeleitet. Umgekehrt werden ausgehende Signale vom Basisband teil 10 im Hochfrequenzteil 11 in Hochfrequenzsignale umgewandelt und von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 über die Antenne 13 zu einer Basisstation BS₁ des Mobilfunknetzes übermittelt.
Der Basisbandteil 10 weist einen Controller 9 auf, welcher zur Steuerung der notwendigen Funktionen der Mobilfunkeinheit 2 dient. In der Regel sind in einem solchen Controller 9 weitere Zusatzfunktionen in Form von Software realisiert, beispielsweise Software zum Erstellen und Versenden von SMS oder bei einem WAP-fähigen Mobilfunkgerät Software zur Kommunikation mit dem Internet etc.
Weiterhin befindet sich in der Mobilfunkeinheit 2 eine Speichereinheit 4, in welcher Daten, die der Controller 9, z.B ein Mikrocontroller, benötigt, gespeichert sind. Bei dieser Speichereinheit 4 kann es sich um einen fest im Mobilfunkgerät 1 eingebauten Speicher, aber auch um einen Speicher auf einer SIM-Karte oder Ähnliches handeln. Die Daten können auch zum Teil auf einem entnehmbaren Speicher, beispielsweise der SIM-Karte, und zum Teil in einem fest im Mobilfunkgerät 1 integrierten Speicher untergebracht sein. Der Einfachheit halber ist die Speichereinheit 4 hier nur als ein einzelner Block dargestellt.
Weiterhin weist die Mobilfunkeinheit 2 eine Anzeigeeinrichtung, beispielsweise ein übliches Display 14 mit einem Displaycontroller 15, auf. Dieser Displaycontroller 15 ist über einen Bus 16 mit dem Controller 9 der Mobilfunkeinheit 2 verbunden.
Zur Durchführung des Verfahrens weist das Mobilfunkgerät 1 folgende Modifikationen gegenüber einem herkömmlichen Mobilfunkgerät auf.
In der Speichereinheit 4 ist an einem definierten Speicherplatz eine Liste 5 hinterlegt, welche die LAI der Funkzellen eines Mobilfunknetzes oder auch mehrerer Mobilfunknetze ge meinsam mit den am Ort der jeweiligen Funkzellen geltenden aktuellen Deklinationswerten enthält. Damit die Liste 5 innerhalb der Speichereinheit 4 nicht zu viel Speicherplatz einnimmt, sind nicht weltweit alle Daten, sondern nur die Daten für einen zwar größeren, aber doch begrenzten geografischen Bereich, beispielsweise Europa, Nordamerika oder Südamerika, hinterlegt. Diese Daten können regelmäßig aktualisiert werden. Die Aktualisierung erfolgt über eine Anforderung über das Mobilfunknetz von einem bestimmten Server eines Dienstanbieters. Der Datentransfer wird hierbei über einen üblichen Datenkanal, beispielsweise in Form einer SMS, durchgeführt.
Außerdem ist innerhalb des Controllers 9 eine Routine implementiert, welche anhand der LAI, die über die Sende-/ Empfangseinrichtung 12 von der das Mobilfunkgerät 1 zur Zeit bedienenden Basisstation empfangen wurde, aus der Liste 5 den zugehörigen aktuellen Deklinationswert heraussucht. Dieser Deklinationswert wird über den Bus 16 an eine ebenfalls in dem Mobilfunkgerät 1 integrierte Kompasseinheit 3 übermittelt.
Diese Kompasseinheit 3 umfasst eine Sensoreinheit, z.B. einen Magnetsensor 6. Hierbei kann es sich um eine Hall-Sonde, ein Paar von zueinander orthogonalen Sensorspulen oder Ähnliches handeln, mit welchen das Erdmagnetfeld bzw. dessen Richtung bestimmt werden kann. Die mit diesem Magnetsensor 6 gewonnenen Messwerte werden über einen A/D-Wandler 7 an einen separaten Controller 8 der Kompasseinheit 23 übermittelt.
Dieser Controller 8 empfängt außerdem über den Bus 16 von der Mobilfunkeinheit 2 den aktuellen Deklinationswert und ist derart eingerichtet, dass er den von dem Magnetsensor 6 ermittelten Messwert entsprechend dem Deklinationswert korrigiert. Der korrigierte Messwert wird dann über den Bus 16 an den Displaycontroller 15 des Displays 14 oder an den Control ler 9 der Mobilfunkeinheit 2 ausgegeben. Der korrigierte Messwert kann auch über den Controller 9 der Mobilfunkeinheit 2 an den Displaycontroller 15 des Displays 14 zu Ausgabe weitergeleitet werden. Auf dem Display 14 wird dann der aktuelle Messwert ausgegeben. Außerdem kann der korrigierte Messwert alternativ oder zusätzlich zur Ausgabe auf dem Display 14 auch für andere Funktionen genutzt werden.
Vorzugsweise werden die Ermittlung des aktuellen Deklinationswertes, die Messung des Erdmagnetfelds und die Berechnung bzw. Korrektur der tatsächlichen Himmelsrichtung nur dann durchgeführt, wenn die aktuelle Himmelsrichtung, in die das Gerät zeigt, auf Wunsch des Nutzers angezeigt werden soll oder wenn diese Daten für einen anderen Dienst benötigt werden. Ansonsten wird diese Funktion aus Gründen der Energieersparnis außer Kraft gesetzt.
Mit dem dargestellten Mobilfunkgerät 1 kann der Benutzer jederzeit auf einfache Weise die Himmelsrichtung bestimmen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, dass dem Nutzer bekannt ist, welches die für die Richtungsbestimmung vordefinierte Bezugsachse seines Mobilfunkgerätes ist. Als Bezugsachse kann - sofern das Mobilfunkgerät eine Stummel- oder eine Stabantenne aufweist – beispielsweise definiert sein, dass genau die Himmelsrichtung ausgegeben wird, in die der Nutzer mit der Antenne seines Mobilfunkgerätes zeigt. Eine Alternative besteht darin, die angezeigte Richtung beispielsweise als Pfeil auf dem Display darzustellen.
Ein typisches Anwendungsbeispiel für die Nutzung eines Kompasses in einem Mobilfunkgerät ist die Implementierung eines Navigationsdienstes auf dem Mobilfunkgerät, welches nicht nur wie üblich die Position, sondern auch bei einem unbewegten Gerät die Richtung angibt und/oder beispielsweise auf dem Display des Mobilfunkgerätes eine Kartendarstellung automatisch so orientiert, dass die Karte mit der Blickrichtung des Benutzers übereinstimmt. Dazu muss allerdings die zusätzliche Möglichkeit der Positionsbestimmung des Mobilfunkgerätes gegeben sein. Dies kann zum einen bei teureren Geräten über ei nen zusätzlichen GPS-Empfänger geschehen. Darüber hinaus ist es aber inzwischen auch möglich, mit den verschiedensten Verfahren über das Mobilfunknetz selbst, beispielsweise mittels eines E-OTD-Verfahrens (Enhanced Observed Time Difference), die Position des Mobilfunkgerätes zu bestimmen.
Ein weiteres bevorzugtes Anwendungsbeispiel zur Nutzung. eines Mobilfunkgerätes mit einem eingebauten Kompass und einem Positionsermittlungssystem ist eine Fremdenführerfunktion, welche auch online genutzt werden kann. Ein solcher "Online-Fremdenführer" kann jederzeit vom Benutzer z.B. in einer fremden Stadt aufgerufen werden. Dies kann in ähnlicher Weise wie eine Anbindung an das Internet bei WAP-fähigen Mobilfunkgeräten über die Bedienung des Benutzerinterface geschehen.
Nach Aufrufen des Online-Fremdenführers fordert das Mobilfunkgerät automatisch die aktuelle Position über das Positionsbestimmungssystem an. Anschließend kann der Benutzer sein Mobilfunkgerät auf ein gewünschtes Objekt, z.B. ein Denkmal, ein Gebäude oder eine Brücke richten und dann mit Drücken einer Taste auf der Benutzerschnittstelle die Information über dieses Objekt anfordern. Das Mobilfunkgerät erhält dann von der Kompasseinheit die mit Hilfe des ermittelten Deklinationswertes korrigierte Richtung, in die der Benutzer mit dem Mobilfunkgerät zeigt.
Die ermittelte Position und die Richtung werden an einen Server des Online-Fremdenführerdienstes über einen Datenkanal, beispielsweise einen "Data Call"-Kanal oder einen SMS-Kanal, an den Server gesendet. Der zuständige Server kann dann anhand der übermittelten Daten über Position und Richtung unter Verwendung einer geeigneten Software das Objekt identifizieren. Im Server des Online-Fremdenführerdienstes sind zu bestimmten Objekten Informationen, z.B. Bilder und Texte, in einer Datenbank gespeichert. Diese Informationen werden für ein identifiziertes Objekt vom Server wieder über die Luftschnittstelle an das Mobilfunkgerät gesendet. Das Mobilfunk gerät kann dann die Informationen auf dem Display darstellen oder einen Text über die Sprachausgabe an den Benutzer ausgeben.

Claims

Verfahren zur Korrektur einer magnetischen Deklination einer Kompasseinheit 3, bei welchem ein zur Korrektur benötigter Deklinationswert für die aktuelle Position der Kompasseinheit 3 unter Nutzung eines Mobilfunknetzes ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Mobilfunkeinheit (2) ein Identifikationsparameter empfangen wird, welcher die aktuelle Funkzelle (C₁) des Funknetzes, in der sich die Mobilfunkeinheit (2) zu diesem Zeitpunkt befindet, eindeutig identifiziert, und dass anhand dieses Identifikationsparameters aus einer Speichereinheit (4) der Kompasseinheit (3) und/oder der Mobilfunkeinheit (2), in welcher den verschiedenen Funkzellen (C₁, C₂) zugeordnete Deklinationswerte gespeichert sind, ein zu der aktuellen Funkzelle (C₁) gehöriger Deklinationswert ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Identifikationsparameter eine Identifikationsnummer einer Basisstation (BS₁) der Funkzelle (C₁) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationsparameter und die zugehörigen Deklinationswerte in Form einer Liste (5) in der Speichereinheit (4) abgelegt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung des Speicherplatzbedarfs mehreren benachbarten Funkzellen in der Speichereinheit derselbe Deklinationswert zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationsparameter und die zugehörigen Deklinationswerte für einen bestimmten, mehrere Funkzellen umfassenden geographischen Bereich von einem Server eines Dienstanbieters über das Mobilfunknetz in die Speichereinheit geladen werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationsparameter und die zugehörigen Deklinationswerte auf Anforderung eines Nutzers der Mobilfunkeinheit in die Speichereinheit geladen werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationsparameter und die zugehörigen Deklinationswerte für einen geographischen Bereich, in dem sich die Mobilfunkeinheit zur Zeit befindet, automatisch in die Speichereinheit geladen werden, wenn für einen empfangenen Identifikationsparameter kein Deklinationswert aus der Speichereinheit ermittelt werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompasseinheit (3) mit der Mobilfunkeinheit (2) verbunden ist und ein aktueller Messwert der Kompasseinheit (3) in einer Korrektureinrichtung (8) unter Verwendung des ermittelten Deklinationswerts korrigiert wird und der korrigierte Wert mittels einer Ausgabeeinrichtung (Display 14) ausgegeben und/oder an eine weitere Funktionseinheit zur Nutzung weitergegeben wird .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Deklinationswert und/oder ein aktueller korrigierter Messwert der Kompasseinheit mittels der Mobilfunkeinheit über das Mobilfunknetz an einen Dienstanbieter übertragen wird.
System zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch – eine Kompasseinheit (3), – eine Ausgabeeinrichtung (Display 14) zur Ausgabe eines Messwerts der Kompasseinheit (3), – eine Mobilfunkeinheit (2) mit Mitteln zum Empfang eines Identifikationsparameters einer aktuellen Funkzelle (C₁) des Funknetzes, in welcher sich die Mobilfunkeinheit (2) zu diesem Zeitpunkt befindet, – eine Speichereinheit (4), in welcher den verschiedenen Funkzellen zugeordnete Identifikationsparameter und die zugehörigen Deklinationswerte gespeichert sind, – und Selektionsmittel (9), um anhand des empfangenen Identifikationsparameters aus der Speichereinheit (4) den der aktuellen Funkzelle (C₁) gehörigen Deklinationswert zu ermitteln.
System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Korrektureinrichtung (8), welche einen aktuellen Messwert der Kompasseinheit (3) unter Verwendung des ermittelten Deklinationswerts korrigiert und den korrigierten Wert zur Ausgabe an die Ausgabeeinrichtung (Display 14) und/oder an eine weitere Funktionseinheit zur Nutzung übermittelt.
System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilfunkeinheit (2), die Kompasseinheit(3), die Speichereinheit (4), die Selektionsmittel (9) die Korrektureinrichtung (8) und die Ausgabeeinrichtung (Display 14) in einem Mobilfunkgerät (1) integriert sind.
Mobilfunkeinheit für ein System nach einem der Ansprüche 10 bis 12 mit Mitteln zum Empfang eines Identifikationsparameters einer aktuellen Funkzelle des Funknetzes, in welcher sich die Mobilfunkeinheit zu diesem Zeitpunkt befindet, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle zum Anschluss an eine Kompasseinheit und Mittel, um einen ermittelten Identifikationsparameter und/oder einen Deklinationswert über die Schnittstelle an die angeschlossene Kompasseinheit zu übermitteln und/oder um einen Messwert über die Schnittstelle von der angeschlossene Kompasseinheit zu empfangen.
Mobilfunkeinheit nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Speichereinheit, in welcher den verschiedenen Funkzellen zugeordnete Deklinationswerte gespeichert sind, und durch Selektionsmittel, um anhand des empfangenen Identifikationsparameters aus der Speichereinheit den der aktuellen Funkzelle gehörigen Deklinationswert zu ermitteln.
Mobilfunkeinheit nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch eine Korrektureinrichtung, welche einen aktuellen Messwert der Kompasseinheit unter Verwendung des ermittelten Deklinationswerts korrigiert, mit einer Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe des korrigierten Meßwerts und/oder Mittel, um den korrigierten Meßwert über das Interface an die angeschlossene Kompasseinheit zu übermitteln.
Kompasseinheit mit einer Schnittstelle zum Anschluss an eine Mobilfunkeinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 15 und Mittel, um einen von der Mobilfunkeinheit ermittelten Identifikationsparameter und/oder einen Deklinationswert zu empfangen und/oder um einen Messwert an die angeschlossene Mobilfunkeinheit zu übermitteln.
Kompasseinheit nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Speichereinheit, in welcher den verschiedenen Funkzellen zugeordnete Deklinationswerte gespeichert sind, und durch Selektionsmittel, um anhand des empfangenen Identifikationsparameters aus der Speichereinheit einen zu der aktuellen Funkzelle gehörigen Deklinationswert zu ermitteln.
Kompasseinheit nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch eine Korrektureinrichtung, welche einen aktuellen gemessenen Messwert unter Verwendung eines ermittelten oder von der Mobilfunkeinheit empfangenen Deklinationswerts korrigiert, und eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe des korrigierten Messwerts und/oder Mittel, um den korrigierten Messwert über die Schnittstelle an die angeschlossene Kompasseinheit zu übermitteln.