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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Übermitteln von Nachrichten
von einem eine zentrale Sendeeinrichtung bildenden Satelliten an zumindest
ein Kommunikationsgerät,
wobei das System vorzugsweise zur Nutzung in einem globalen Warnsystem
vorgesehen ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
ein System sowie ein Verfahren zur Übermittlung von Textinformationen
an Kommunikationsgeräte,
welche sich innerhalb geschlossener Gebäude befinden.
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Die
Entwicklung globaler Warnsysteme hat in letzter Zeit aufgrund der
vielfach eingetretenen Naturkatastrophen zunehmend an Bedeutung
gewonnen. Die hohe Anzahl an Opfern und anderweitigen materiellen
Verlusten ist nicht in erster Linie darauf zurückzuführen, dass die Gefahr nicht
rechtzeitig erkannt worden wäre.
Vielmehr bestand und besteht die Problematik bislang immer noch
darin, die von einer bevorstehenden Gefahr betroffenen Personen auch
tatsächlich
effektiv und möglichst
umgehend zu warnen. Zur Realisierung eines effektiven Warnsystems
ist es erforderlich, dass eine Vielzahl von betroffenen Personen
möglichst
gleichzeitig und frühzeitig mit
entsprechenden Nachrichten versorgt wird. Als Endgeräte, mit
denen die entsprechenden Warnungen empfangen werden können, kommen
dementsprechend lediglich Geräte
in Frage, die kostengünstig
herzustellen sind und dementsprechend von einer großen Anzahl
von Personen auch tatsächlich
erworben werden können.
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Ein
weiteres Problem bei der Entwicklung globaler Warnsysteme besteht
darin, dass die Informationen möglichst
an jeder beliebigen Stelle auf der Erde zuverlässig empfangen werden können sollten. Da
bereits existierende Mobilfunknetze nach wie vor nicht in der Lage
sind, die Erde vollständig
abzudecken, wäre
der Einsatz von Satelliten zur Übermittlung
der Warninformationen wünschenswert.
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Für den Fall,
dass als zentrale Sendeeinrichtung zum Übermitteln der Warninformationen
Satelliten eingesetzt werden, besteht dann allerdings wiederum die
Problematik darin, dass die Geräte
für den Nachrichtenempfang
nicht zu kompliziert ausgestaltet sein dürfen. Insbesondere wäre es wünschenswert,
bereits aus dem Mobilfunk bekannte Empfangseinrichtungen als Endgeräte nutzen
zu können.
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Eine
weitere Problematik bei der Verwendung von Satelliten als Sendeeinrichtungen
besteht darin, dass die üblicherweise
verwendeten Sendeleistungen von Satelliten für den Empfang von Signalen
innerhalb geschlossener Gebäude
in der Regel nicht ausreichen. Ein globales Warnsystem ist allerdings
nur dann wirklich effektiv, wenn auch innerhalb von Gebäuden befindliche
Geräte
zum Empfangen der Signale in der Lage sind. Selbstverständlich stellt sich
das zuvor geschilderte Problem nicht nur innerhalb geschlossener
Gebäude
sondern allgemein dann, wenn sich ein Empfänger an einem Ort befindet,
an dem schlechte Empfangsbedingungen – beispielsweise aufgrund des
Fehlens einer direkten Sichtverbindung – vorliegen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zu Grunde,
ein Verfahren zum optimierten Empfang von Satellitensignalen für die Realisierung
eines globalen Warnsystems anzugeben, welches Verfahren es insbesondere
auch ermöglicht,
die Signale des Satelliten innerhalb eines geschlossenen Gebäudes zu
empfangen.
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Die
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebene
Erfindung gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Kerngedanke
der vorliegenden Erfindung ist es, die Informationen mehrmals über den
Satelliten zu senden und durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen, dass
aufgrund des mehrfachen Empfangs der Signale das Kommunikationsgerät letztendlich
in der Lage ist, im Vergleich zu einem einmaligen Empfang eine zuverlässigere
Datenauswertung vorzunehmen.
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Erfindungsgemäß wird dementsprechend ein
System zur vorzugsweisen Nutzung in einem globalen Warnsystem zum Übermitteln
von Nachrichten von einer zentralen Sendeeinrichtung über einen
Satelliten an zumindest ein Kommunikationsgerät vorgeschlagen, wobei von
dem Satelliten übermittelte Daten
einen die Nachrichten beinhaltenden Informationsanteil sowie einen
Koordinierungsanteil enthalten, welcher von dem Kommunikationsgerät zum Synchronisieren
auf den Satelliten genutzt wird, wobei erfindungsgemäß vorgesehen
ist, dass die die Daten beinhaltenden Daten von dem Satelliten zumindest
zweimal übermittelt
werden und das Kommunikationsgerät
die während
den mehrmaligen Übertragungen
empfangenen Informationsanteile phasenrichtig summiert und aus dem
hierbei gebildeten Summensignal die Nachrichten übermittelt.
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Die
Lösung
der oben geschilderten Probleme beim Empfangen von Satellitensignalen
innerhalb geschlossener Gebäude
besteht somit darin, dass durch das mehrmalige Übermitteln der Informationen
und das mit Hilfe des Koordinierungsanteils ermöglichte phasenrichtige Aufsummieren
der Informationsanteile letztendlich ein Summensignal gebildet werden
kann, dessen Signal-zu-Rauschanteil derart hoch ist, dass die Informationen
fehlerfrei ausgewertet werden können.
Selbst mit verhältnismäßig einfach
aufgebauten und damit weniger empfindlichen Empfängern wird hierdurch der Empfang
der Warninformationen innerhalb geschlossener Gebäude ermöglicht,
so dass tatsächlich
die Möglichkeit
besteht, im Rahmen eines globalen Warnsystems umfangreich Personen
von bevorstehenden Gefahren zu informieren. Die Einsatzmöglichkeiten
des erfindungsgemäßen Systems
werden auf diese Weise deutlich erhöht.
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Im
Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Wiederholung der Informationsübermittlung
periodisch erfolgt. Vielmehr können
in den aufeinanderfolgenden Übertragungszeiträumen durchaus
verschiedene Nachrichten übermittelt
werden, wobei die Kommunikationsgeräte dann jeweils Summensignale
der der jeweiligen Nachricht entsprechenden Informationsanteile
bilden. Diese Möglichkeit
wird dadurch erzielt, dass die in dem Informationsanteil enthaltene
Nachricht zusätzlich
durch den Koordinierungsanteil eindeutig gekennzeichnet wird. Vereinfacht
gesprochen wird in dem Koordinierungsanteil also eine Nummer für die nachfolgende
Nachricht angegeben, so dass das Kommunikationsgerät in der
Lage ist, jeweils die entsprechenden Informationsanteile richtig
zu summieren. Neben der Hauptaufgabe, nämlich ein Synchronisieren bzw.
eine Phasenabschätzung
des Satellitensignals zu ermöglichen,
besteht also eine weitere Aufgabe des Koordinierungsanteils darin,
dem Kommunikationsgerät mitzuteilen,
welche Nachricht gerade übermittelt wird.
Hierdurch ist sichergestellt, dass auch verschiedene Nachrichten
quasi gleichzeitig übermittelt
werden können.
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Eine
andere vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung betrifft
die Problematik, dass von einem Satelliten übermittelte Warninformationen nicht
für sämtliche
Kommunikationsgeräte,
die das Signal auch tatsächlich
empfangen können,
relevant sind. So kann eine Warnmeldung sich beispielsweise lediglich
an Personen richten, welche sich innerhalb eines bestimmten Gebiets
befinden. Die Frage, ob Warninformationen relevant sind, kann auf
der anderen Seite auch davon abhängen,
in welcher Art und Weise das Kommunikationsgerät genutzt wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dementsprechend vorgesehen,
dass die von den Satelliten übermittelten
Daten neben den Nachrichten Zusatzinformationen beinhalten, welche über eine örtliche
und/oder nutzerspezifische Relevanz der Nachrichten Auskunft geben.
Für einen Empfänger der
Nachricht besteht somit die Möglichkeit,
selbst zu beurteilen, ob die Warninformation für ihn von Bedeutung ist oder
nicht.
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Hierbei
kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Entscheidung, ob die
Warninformation relevant ist, automatisch vorgenommen wird. Jedes Kommunikationsgerät kann hierbei
zunächst
unter Auswertung der Zusatzinformationen überprüfen, ob die Nachrichten für das Gerät relevant
sind, und abhängig
von dieser Überprüfung dann
die Nachrichten bearbeiten bzw. wiedergeben. Die Effektivität eines Warnsystems
wird hierdurch deutlich erhöht,
da ein Nutzer nicht andauernd mit für ihn irrelevanten Informationen
versorgt wird und jedesmal entscheiden muss, ob er die Nachricht
liest oder nicht.
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Bei
den zum Einsatz kommenden Kommunikationsgeräten kann es sich beispielsweise
um einfache Elektrogeräte
des Haushalts handeln. Beispielsweise wäre insbesondere die Nutzung
eines Fernsehers oder eines Radios denkbar, über welches dann die Warninformation
optisch oder akustisch mitgeteilt wird.
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Erfindungsgemäß wird auch
ein Kommunikationsgerät
zum Empfangen von Satellitensignalen – vorzugsweise für die Nutzung
in einem globalen Warnsystem – vorgeschlagen,
welches Empfangsmittel zum Empfangen von Daten, welche einen Nachrichten
beinhaltenden Informationsanteil sowie einen Koordinierungsanteil
enthalten, aufweist, wobei der Koordinierungsanteil von den Empfangsmitteln
zum Synchronisieren auf einen die Daten übermittelnden Satelliten genutzt,
und wobei die Empfangsmittel ferner dazu ausgestaltet sind, die
bei einer mehrmaligen Übertragung
der Daten empfangenden Informationsanteile phasenrichtig zu summieren
und aus dem hierbei gebildeten Summensignal die Nachrichten zu ermitteln.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
der phasenrichtigen Summierung von Informationsanteilen kann im Übrigen auch
unabhängig
davon eingesetzt werden, ob die Übermittlung
der Signale durch einen Satelliten oder eine anderweitige Sendeeinrichtung erfolgt.
Je nach Art der Sendeeinrichtung ist es allerdings vorteilhaft,
den Koordinierungsanteil überproportional
zu gewichten. Hierdurch ist sichergestellt, dass auch tatsächlich eine
phasenrichtige Aufsummierung der Informationsanteile und damit letztendlich
eine Auswertung der übermittelten
Informationen möglich
ist.
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Nachfolgend
soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen:
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1 schematisch
die Bestandteile eines erfindungsgemäßen Informations- bzw. Warnsystems;
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2 die
Struktur einer globalen Warnmeldung;
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3 die
Vorgehensweise zum Definieren eines Gebiets, für welches eine übermittelte
Warnmeldung relevant ist; und
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4 ein
Schema zur Verdeutlichung der Vorgehensweise zum Empfang einer Informationen innerhalb
eines geschlossenen Gebäudes.
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1 zeigt
zunächst
schematisch die Bestandteile eines allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehenen
erfindungsgemäßen Kommunikationssystems,
welches insbesondere zur Realisierung eines globalen Notruf-/Warnsystems
genutzt werden kann.
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Die
Zentrale des Notruf-/Warnsystems 1 wird entsprechend der
Darstellung durch eine zentrale Einrichtung 10, bspw. eine
Telefonleitzentrale gebildet, welche eingehende Notrufe von Teilnehmern
des Systems empfängt,
auswertet und – sofern
erforderlich – geeignete
Hilfsmaßnahmen
einleitet. Im Falle des Unfalls eines Teilnehmers kann durch die
Zentrale 10 bspw. ein Rettungswagen oder ein Rettungshubschrauber
informiert und zu der Unfallstelle beordert werden. Eine weitere
Aufgabe der Zentrale 10 besteht auch darin, eingehende
Notrufe zu bestätigen
und entsprechende Antworten zu übermitteln. Schließlich kann
die Zentrale 10 auch als Leitstelle eines Warnsystems genutzt
werden und für
den Fall einer bevorstehenden Gefahr Informationen an die Teilnehmer
des Systems 1 senden.
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Schematisch
dargestellt in 1 sind drei Teilnehmer des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems
welche im Hinblick auf ihre Ausgestaltung und Positionierung sehr
unterschiedlicher Natur sein können.
Ein erster Teilnehmer 20 wird bspw. durch ein Fahrzeug
gebildet, wobei das in dem Fahrzeug angeordnete Kommunikationsgerät dazu ausgestaltet
ist, im Falle eines Unfalls und bspw. der Auslösung eines Airbags Hilfe anzufordern.
Dies kann manuell durch den Benutzer des Fahrzeugs initiiert werden,
es wäre
allerdings durchaus denkbar, dass das Kommunikationsgerät automatisch
bei Auftreten eines schwereren Unfalls einen Notruf sendet.
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Ein
zweiter Teilnehmer 21 wird durch ein tragbares Kommunikationsgerät gebildet,
welches insbesondere auch durch ein Mobiltelefon gebildet sein kann.
Dieses Telefon 21 weist dementsprechend neben den normalen
Möglichkeiten
zur Mobilfunktelephonie Erweiterungen auf, welche das Übermitteln eines
Notrufs bzw. das Empfangen einer entsprechenden Antwort oder einer
Warnmeldung ermöglichen.
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Ein
dritter Teilnehmer ist beispielhaft durch ein Elektrogerät, bspw.
einen Fernseher 22, gebildet. Eine Besonderheit dieses
dritten Teilnehmers besteht darin, dass der Fernseher 22 innerhalb
eines Gebäudes 23 angeordnet
ist, was Auswirkungen auf die Möglichkeiten
zur Datenkommunikation hat, was später noch näher erläutert wird. Das stationär genutzte
Gerät 22 kann
in diesem Fall deshalb ausschließlich für den Empfang von Warninformationen durch
das System 1 vorgesehen sein, nicht allerdings zum Übermitteln
von Notrufen.
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Anzumerken
ist, dass die Endgeräte
des erfindungsgemäßen Systems 1 sehr
vielfältig
ausgestaltet sein können
und unterschiedlichste Funktionen aufweisen können. Auch die Nutzung innerhalb des
erfindungsgemäßen Systems 1 kann
in unterschiedlicher Weise erfolgen. So kann – wie bereits erläutert – vorgesehen
sein, dass gewisse Geräte
ausschließlich
für den
Empfang von Warnmeldungen durch das System 1 geeignet sind,
während
hingegen andere Geräte
sowohl Notrufe (ggf. unter bestimmten Voraussetzungen automatisch) übermitteln und
ergänzend
hierzu auch Warninformationen empfangen können. Auch die im Rahmen des
Systems ergänzend
von den verschiedenen Teilnehmern 20, 21 und 22 genutzten
Informationen können
je nach Ausgestaltung der Geräte
unterschiedlicher Art sein.
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Für die Kommunikation
zwischen den verschiedenen Teilnehmern 20, 21 und 22 und
der Zentrale 10 werden als Verbindungselemente Satelliten 30, 30-1, 30-2 eingesetzt, über welche
die Datenverbindung aufgebaut wird. Die Verbindung zur Zentrale 10 wird
hierbei mit Hilfe einer Sende-/Empfangsstation 11 ermöglicht,
welche in Verbindung mit der Zentrale 10 steht. Die Anordnung
der Satelliten und deren Anzahl ist vorzugsweise derart gewählt, dass weltweit
ein Verbindungsaufbau zwischen den Teilnehmern 20, 21, 22 und
einem der Satelliten 30 ermöglicht wird, wobei vorzugsweise
jeweils zumindest drei Satelliten 30 sich innerhalb des
Sende- und Empfangsbereichs eines Kommunikationsgerätes 20, 21, 22 befinden
sollten, um Alternativverbindungen im Falle des Ausfalls einer Datenverbindung
zu ermöglichen.
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Die
zwischen den verschiedenen Komponenten des erfindungsgemäßen Systems 1 ausgetauschten
Signale können
entsprechend ihrer Nutzung innerhalb des Notruf-/Warnsystems unterschieden
werden. Eine erste Funktion des Systems 1 stellt wie bereits
erwähnt
die Abgabe eines Notrufs durch die Teilnehmer sowie die entsprechende
Beantwortung dieses Notrufs durch die Zentrale 10 dar.
Die hierbei entstehenden Kommunikationsverbindungen können nach
Richtung der übermittelten
Daten sowie entsprechend den verschiedenen Komponenten, zwischen
denen eine Kommunikationsverbindung besteht, wie folgt unterschieden
werden.
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So
sind zunächst
zwei sog. Forward-Verbindungen vorgesehen, welche für die Übermittlung
von Informationen von der Zentrale 10 zu den Empfängern 20 und 21 genutzt
werden. Diese Forward-Verbindungen werden ferner noch danach unterschieden,
ob sie in Richtung auf den Satelliten 30 gerichtet sind
oder von diesem wegführen.
Dementsprechend erfolgt eine Übermittlung
von Informationen von der Zentrale 10 bzw. der Sende-/Empfangsstation 11 also über einen
sog. Forward-Uplink Iu zum Satelliten 30 sowie über einen
Forward-Downlink ID von dem Satelliten 30 zu
den Kommunikationsgeräten 20, 21. Die Übermittlung
von Informationen von den Endgeräten 20, 21 zu
der Zentrale 10 hin hingegen erfolgt über sog. Reverse-Verbindungen, genauer
gesagt über
einen Reverse-Uplink IIU von den Geräten 20, 21 zu
dem Satelliten 30 und einen Reverse-Downlink IID von dem Satelliten 30 zu der Sende-/Empfangsstation 11 der
Zentrale 10. Die verschiedenen Vorgehensweisen zur Datenübermittlung
insbesondere im Rahmen des Reverse-Uplinks IIU und
des Forward-Downlinks
ID werden später noch ausführlich erläutert, die
Kommunikation zwischen dem Satelliten 30 und der Sende-/Empfangsstation 11 hingegen kann
im Rahmen üblicher
Verfahren erfolgen, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung
sind.
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Weitere
Kommunikationsverbindungen, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Notruf-/Warnsystems aufgebaut
werden, dienen entsprechend der zweiten Funktion des Systems 1 dazu,
Warninformationen zu übermitteln.
In diesem Fall ist nur eine Kommunikation in Richtung von der Zentrale 10 zu den
Endgeräten 21 und 22 vorgesehen,
es wird also wiederum ein (in üblicher
Weise aufgebauter) Forward-Uplink IIIU zu
dem Satelliten 30 sowie ein Forward-Downlink IIID von dem Satelliten 30 zu den Endgeräten 21, 22 gebildet.
Auch die speziellen Maßnahmen
zur Bildung des Forward-Downlinks IIID für die Übermittlung
von Warninformationen werden später noch
ausführlich
erläutert.
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Die
zum Aufbauen der verschiedenen Kommunikationsverbindungen genutzten
Frequenzbereiche können
unter Berücksichtigung
von Regulierungsbestimmungen prinzipiell in gewünschter Weise gewählt werden.
Wie allerdings bereits eingangs erläutert wurde, sollten die Endgeräte weitestgehend auf
bereits zum Einsatz kommenden Technologien basieren. Es hat sich
dementsprechend als vorteilhaft herausgestellt, für den Forward-Downlink
Frequenzen im sog. L-Band im Bereich zwischen 1,6455 und 1,6465
GHz und für
den Reverse-Uplink Frequenzen wiederum im L-Band im Bereich zwischen 1,544
und 1,545 GHz einzusetzen. Der Vorteil dieser Auswahl liegt darin,
dass diese Frequenzbereiche nahe an den von bereits existierenden
Mobilfunknetzen genutzten Frequenzen liegen und darüber hinaus
auch die im Rahmen von Navigationssystemen genutzten Frequenzbereiche
einschließen.
Sende- und Empfangsmittel zur Nutzung derartiger Frequenzen sind
somit bereits vielfach in Verwendung und können dementsprechend auch bei
Geräten
im Rahmen des erfindungsgemäßen Systems 1 eingesetzt werden.
Für den
Forward-Uplink werden vorzugsweise Frequenzen im sog. Ku-Band zwischen
14 und 14,25 GHz und für
den Reverse-Downlink Frequenzen im X-Band im Bereich zwischen 10,7
und 11,7 GHz eingesetzt werden. Der Verteil der Wahl dieser Frequenzen
liegt darin, dass die hierzu genutzten Antennen geometrisch klein
gestaltet werden können. Nochmals
sei allerdings darauf hingewiesen, dass auch andere Frequenzen für die verschiedenen
Signalwege zum Einsatz kommen könnten.
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Eine
wesentliche Funktion des in 1 dargestellten
erfindungsgemäßen Notruf-/Warnsystems besteht
also darin, Teilnehmer des Systems vor bevorstehenden Gefahren zu
warnen. Beispielsweise sollten betroffene Personen vor bevorstehenden
Erdbeben oder Flutwellen gewarnt werden. Auch Unwetterwarnungen
für betroffene
Gebiete wären
ein denkbarer Anwendungsfall für
ein derartiges Warnsystem.
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Im
Unterschied zu der Datenübermittlung
im Rahmen eines Notrufs besteht hier nicht die Aufgabe, einen Teilnehmer
individuell anzusprechen, sondern möglichst alle Teilnehmer gleichzeitig
zu warnen, die von einer bevorstehenden Gefahr betroffen sind. Es müssen also
innerhalb eines möglichst
kurzen Zeitraums möglichst
viele Endgeräte
angesprochen werden, wobei letztendlich die Warninformation allerdings
nur an solche Benutzer weitergeleitet werden sollte, die von dem
bevorstehenden Ereignis möglicherweise
betroffen sind.
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Ein
erster Aspekt dieser Warnfunktion des erfindungsgemäßen Systems 1 besteht
dementsprechend darin, gemeinsam mit der Übermittlung der Textmeldung,
die über
das bevorstehende Ereignis informiert, auch festzulegen, für welches
geographische Gebiet die Information relevant ist. Vorzugsweise
wird entsprechend der Darstellung in 3 die örtliche
Relevanz für
die Meldung bzw. das betroffene geographische Gebiet durch mehrere
Einzelorte oder Positionen definiert, welche gemeinsam das betroffene
Gebiet eingrenzen. Entsprechend der Darstellung in 3 werden
dementsprechend sieben verschiedene Punkte gewählt, die im dargestellten Fall
ein Seengebiet 60 einschließen, welches von einer Sturmwarnung,
die eigentlicher Gegenstand der Warnmeldung ist, betroffen ist.
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Die
Eingrenzung des betroffenen Gebiets 60 hängt davon
ab, wie viel Orte, welche das Gebiet 60 umschließen sollen,
zur Verfügung
stehen. Selbstverständlich
führt eine
größere Anzahl
von Orten zu einer erhöhten
Datenmenge, weshalb in diesem Fall ein Kompromiss gefunden werden
muss, um das tatsächliche
Gebiet in einem möglichst
komprimierten Datenpaket zu definieren.
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Entsprechend
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist dementsprechend
vorgesehen, das Gebiet 60 einerseits durch eine Referenzposition 61 zu
definieren, deren Ort sehr genau angegeben wird, und andererseits
die weiteren Punkte als Relativpositionen 62-1 bis 62-6 anzugeben,
deren Position relativ zu der Referenzposition angegeben wird. Im
dargestellten Beispiel könnte
bspw. vorgesehen sein, die Referenzposition 61 mit Hilfe
von insgesamt 50 Bit anzugeben, wobei dann für die Länge und Breite der Referenzposition 61 jeweils
25 Bits genutzt werden können,
was letztendlich eine Positionsangabe mit einer Genauigkeit von
1,2 Metern ermöglicht.
Die Relativpositionen hingegen könnten
mit einer Genauigkeit von 32 Bit (16 Bit für die Länge und 16 Bit für die Breite)
angegeben werden, wobei jeweils eine Schrittweite von 91 Metern
gewählt
wird. Dies hat zur Folge, dass insgesamt ein Gebiet mit einer Länge und
Breite von jeweils 6.000 km definiert werden kann, was für sämtliche
denkbaren Szenarien ausreichend ist.
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Wiederum
ist anzumerken, dass die verschiedenen Wertebereiche für die Angabe
der einzelnen Positionen auch unterschiedlich gewählt sein könnten, um
das betroffene Gebiet 60 festzulegen. Bspw. wäre es auch
denkbar, die Genauigkeit von der maximalen Größe des Gebiets abhängig zu
machen.
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Für die Warnnachricht
kann dann ein Datenformat gewählt
werden, wie es bspw. in 2 dargestellt ist. Das gesamte
Datenpaket 43 besteht aus vier verschiedenen Blöcken, wobei
ein erster Block (bspw. mit einer Länge von 1.600 Bit) als sog.
Koordinierungsanteil bzw. Präambel
genutzt wird, der dazu dient, ein Synchronisieren der Empfangsgeräte auf das
Satellitensignal zu ermöglichen.
Bemerkenswert ist, dass die Präambel
im dargestellten Ausführungsbeispiel
sehr lang ist, was entsprechend den späteren Ausführungen dazu genutzt wird,
einen Empfang der Satellitensignale in auch geschlossenen Räumen bzw.
Gebäuden
zu ermöglichen.
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Die
beiden weiteren Blöcke 43-2 und 43-3 dienen
dazu, die örtliche
Relevanz der in dem nachfolgenden Block 43-4, dem sog.
Informationsanteil enthaltenen Nachricht festzulegen, wobei der
Block 43-2 zur Angabe der zuvor erläuterten Referenzposition 61 dient,
während
hingegen der Block 43-3 die Relativpositionen 62-1 bis 62-6 angibt.
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Eine
Besonderheit des in 2 dargestellten Datenformats
für die
Warnnachricht besteht wie bereits erwähnt darin, dass eine sehr lange
Präambel 43-1 gewählt wird.
Die Ursache hierfür
besteht darin, dass im Rahmen der Warnfunktion des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems 1 die
Warnnachricht nicht nur an sich im Freien befindende Empfänger übermittelt
werden soll, sondern insbesondere auch Geräte angesprochen werden sollen,
welche sich innerhalb von geschlossenen Gebäuden befinden und stationär genutzt
werden. Wie allerdings der Darstellung in 1 entnommen
werden kann, ist für derartige
Geräte 22 in
der Regel ein direkter Empfang des Satellitensignals nicht möglich. Stattdessen werden
lediglich Signalanteile empfangen, die an in der Umgebung befindlichen
Objekten, bspw. Bäumen 24 reflektiert
werden. Das hierbei an dem Gerät 22 letztendlich
eintreffende Signal ist demzufolge deutlich geschwächt.
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Durch
die besonders bzw. überproportional lange
Präambel
der Warnnachricht wird nunmehr zunächst sichergestellt, dass auch
bei einem sehr schwachen am Empfänger 22 eintreffenden
Signal ein Synchronisieren des Empfängers auf das Satellitensignal
ermöglicht
wird. Diese Maßnahme
allein würde
allerdings noch nicht zu einem geeigneten Empfang der eigentlichen
Warninformation ausreichen, da der Informationsanteil des Signals
letztendlich zu rauschbehaftet ist, um die Informationen zweifelsfrei
auswerten und nutzen zu können.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dementsprechend ein besonderes Verfahren zur Datenübermittlung
eingesetzt, welches schematisch in 4 dargestellt
ist.
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Der
Grundgedanke dieses erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens besteht
darin, dass die Warnnachrichten öfters übermittelt
werden und von den Empfängern
solange phasenrichtig aufsummiert werden, bis das hierbei entstehende
Summensignal eine fehlerfreie Auswertung der Informationen ermöglicht.
Beispielsweise wird entsprechend dem dargestellten Beispiel eine
bestimmte Warninformation MSG A fünfmal gesendet, wobei die entsprechenden Informationsanteile 70-2 bis 73-2 und 75-2 von
den Empfangsmitteln des Kommunikationsgeräts zu dem Summensignal 76 aufsummiert
werden. Wichtig hierbei ist, dass das Aufsummieren der Informationsanteile
phasenrichtig erfolgt, wozu die jeweils zuvor erfolgende Übermittlung
der Präambeln
bzw. der Koordinierungsanteile 70-1 bis 73-1 und 75-1 genutzt wird.
Erst durch das zuvor erfolgte genaue Synchronisieren des Empfängers auf
das Satellitensignal unter Verwendung der Präambeln ist ein phasenrichtiges
Summieren der Informationsanteile möglich, so dass die gewünschte Verstärkung des
Summensignals 76 erzielt wird.
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Eine
weitere Besonderheit des Verfahrens besteht auch darin, dass es
nicht zwingend erforderlich ist, dass die entsprechende Nachricht
periodisch wiederholt wird.
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Stattdessen
kann – wie
in 4 dargestellt – zwischenzeitlich auch eine
andere Nachricht MSG B übermittelt
werden, die Informationen zu einem anderen Ereignis enthält und ggf.
für Teilnehmer
des Kommunikationssystems 1 in einem anderen geographischen
Bereich bestimmt ist. Um sicherzustellen, dass der Informationsanteil 74-2 nicht
versehentlich zu den Informationsanteilen der ersten Nachricht MSG
A summiert wird, muss somit sichergestellt sein, dass der Empfänger Kenntnis
davon erlangt, welche Nachricht gerade übermittelt wird. Hierzu kann
wiederum der dem Informationsanteil mit der Nachricht vorangestellte
Koordinierungsanteil bzw. die Präambel
genutzt werden. Die Präambel
enthält hierbei
zusätzlich
noch Informationen, über
welche die Nachricht identifiziert werden kann. Diese Informationen
geben zwar keine Auskunft über
den Inhalt der Nachricht, erlauben allerdings eine Identifikation derselben,
so dass sichergestellt ist, dass lediglich diejenigen Informationsanteile
summiert werden, die einer gemeinsamen Nachricht zugeordnet sind. Letztendlich
erfüllt
somit die Präambel
neben der für das
Synchronisieren der Empfänger
erforderlichen Phasenschätzung
auch die Aufgabe, die Nachrichten zu kennzeichnen, um im Sinne des
erfindungsgemäßen Verfahrens
die Bildung eines eindeutigen Summensignals zu ermöglichen.
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Die
auf diese Weise erzielte phasenrichtige Verstärkung der Informationsanteile
führt letztendlich dazu,
dass das gebildete Summensignal 76 eindeutig ausgewertet
werden kann, um die Nachricht weiterzuverarbeiten. Auf diese Weise
ist also auch sichergestellt, dass selbst innerhalb von Gebäuden befindliche
Empfänger
das Satellitensignal nach einer mehrmaligen Wiederholung der Übermittlung
der Nachricht verwerten können.
Hierdurch wird der gewünschte
Effekt angestrebt, dass eine Warninformation gleichzeitig möglichst
vielen bzw. genau den betroffenen Personen übermittelt werden kann.
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Anzumerken
ist, dass das soeben geschilderte Verfahren nicht auf den Empfang
von Satellitensignalen beschränkt
ist, sondern grundsätzlich dann
zum Einsatz kommen kann, wenn Textinformationen mittels einem verhältnismäßig schwach
an einem Empfänger
eintreffenden Signal übermittelt
werden sollen. Auch bei anderweitigen Übertragungsverfahren kann dann
durch eine phasenrichtige Addition der mehrmals übermittelten Informationsanteile
eine geeignete Verstärkung
des Signals erzielt werden, bis eine Auswertung desselben möglich ist.
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Durch
die Warnfunktion des erfindungsgemäßen Notruf-/Warnsystems kann
also gleichzeitig eine Vielzahl von betroffenen Teilnehmern mit
Warnnachrichten versorgt werden. Durch die Hinzufügung von
Informationen hinsichtlich der örtlichen
Relevanz der Warninformationen ist ferner sichergestellt, dass die
Teilnehmer auch feststellen können,
ob sie von dieser Nachricht betroffen sind oder nicht. Gemäß einem
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist sogar vorgesehen, dass in den Empfangsgeräten vorgesehene Auswertemittel
die Informationen hinsichtlich der örtlichen Relevanz selbständig auswerten
und anhand von ergänzenden
Informationen überprüfen, ob
die Nachricht für
den Empfänger
aufgrund dessen aktueller Position gerade relevant ist oder nicht.
Erst nach Überprüfung dieser
Relevanz entscheidet dann das Gerät selbst, ob es die Nachrichten
mittels geeigneter Verarbeitungs- bzw. Wiedergabemittel weiterverarbeitet
und bspw. optisch oder akustisch wiedergibt oder nicht. Es besteht
somit nicht das Problem, dass ein Benutzer des Gerätes eine
Vielzahl von Warninformationen erhält und dann jedes Mal selbständig feststellen
muss, ob die Nachricht für
ihn von Bedeutung ist oder nicht.
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Diese
vorteilhafte Vorfilterung bzw. automatische Bewertung der örtlichen
Relevanz von Nachrichten kann insbesondere unter Heranziehung von Navigationsinformationen
erfolgen, welche dem Empfänger
bspw. wiederum über
den Satelliten zur Verfügung
gestellt werden. Allerdings wäre
es auch denkbar, die aktuelle Position des Empfängers anderweitig zu bestimmen
ohne auf den Empfang zusätzlicher
Navigationssignale angewiesen zu sein. Wird bspw. als Empfangsgerät ein Mobilfunktelefon verwendet,
so könnte
die grobe Positionsbestimmung für
den Empfänger
auch über
die Zellen-ID des Telefonnetzes erfolgen. Auch die manuelle Eingabe der
aktuellen Position durch den Benutzer und das Abspeichern dieser
Informationen in einem entsprechenden Speicher des Empfangsgerätes wäre denkbar.
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Neben
der Angabe der örtlichen
Relevanz der Warninformationen könnte
eine weitere Präzisierung
im Hinblick auf den Nutzer des Systems bzw. die Anordnung des Empfangsgerätes in bestimmten
Einrichtungen erfolgen. So ist bspw. die Information über eine
Sturmwarnung für
einen auf einem Schiff installierten Empfänger sicherlich relevant, während sie hingegen
für einen
sich innerhalb eines geschlossenen Gebäudes befindlichen Nutzer weniger
von Interesse ist. Durch die Einfügung eines zusätzlichen
Datenblocks könnten
bspw. verschiedene Nutzer-Kategorien spezifiziert werden, wobei
dann ergänzend auch
auf Basis dieser Informationen das Gerät automatisch feststellt, ob
die Informationen wiedergegeben werden sollen oder nicht. In diesem
Fall könnte wiederum
eine manuelle Eingabe durch den Benutzer vorgeben, welche Nachrichten
von Interesse sind oder nicht. Hierdurch wird eine sehr komfortable Möglichkeit
zur individuellen Warnung vor für
den Benutzer eines Gerätes
relevanten Gefahren ermöglicht.
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Den
obigen Erläuterungen
der verschiedenen Funktionen des erfindungsgemäßen Systems kann entnommen
werden, dass die Endgeräte, über die
eine Kommunikation mit dem Satelliten bzw. der Zentrale des Notruf-/Warnsystems
erfolgt, unterschiedlichst ausgestaltet sein können und auch unterschiedliche
Funktionalitäten
bieten können.
Dabei können
die Geräte
in verschiedene Kategorien hinsichtlich ihrer Nutzungsmöglichkeiten
unterteilt werden.
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An
erster Stelle stehen hierbei solche Geräte, die sowohl die Übermittlung
von Textnachrichten zur Abgabe eines Notrufs als auch den Empfang
von globalen Warnnachrichten ermöglichen. Üblicherweise
weisen diese Geräte
zusätzlich
auch einen Navigationsempfänger
auf, um im Rahmen der verschiedenen Übertragungsverfahren auf die
benötigten
Navigationsinformationen zurückgreifen
zu können. Diese
Geräte
der ersten Kategorie können
bspw. durch tragbare Kommunikationsgeräte gebildet sein. Es wäre allerdings
auch denkbar, derartige Geräte
in Fahrzeugen, wie Flugzeugen, Schiffen oder Kraftwagen zu installieren.
Insbesondere bei der Anordnung derartiger Geräte in Fahrzeugen könnte darüber hinaus
auch vorgesehen sein, dass die Abgabe eines Notrufs automatisch
im Falle eines Unfalls oder dgl. initiiert wird. Selbstverständlich ist
in diesem Fall die Anordnung des Kommunikationsgeräts an einer
Stelle vorteilhaft, die von Unfällen
möglichst
wenig betroffen ist. Bei der Anordnung in einem Fahrzeug bspw. wäre die Montage
innerhalb der Fahrgastzelle – insbesondere
am Armaturenbrett – sinnvoll,
da in diesem Bereich die größte Sicherheit
vor ungewollten Beschädigungen
besteht.
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Eine
zweite Kategorie von Geräten
bilden diejenigen, die wiederum in beweglichen Objekten – wie z.B.
Fahrzeugen – angeordnet
oder als tragbare Kommunikationsgeräte ausgestaltet sind. Im Gegensatz
zu den Geräten
der zuvor geschilderten Kategorie, welche auch die Übermittlung
von Textnachrichten ermöglichen
und dementsprechend zur Realisierung einer fehlerfreien Datenübertragung
Navigationsinformationen hinsichtlich des Teilnehmers und des Satelliten
berücksichtigen
müssen,
sind die Geräte
der zweiten Kategorie ausschließlich
dazu vorgesehen, globale Warnnachrichten zu empfangen. In diesem
Fall ist die Nutzung eines Navigationsempfängers nicht zwingend erforderlich,
da aufgrund der zuvor beschriebenen Maßnahmen im Hinblick auf die Übermittlung
der Warnnachrichten die ergänzende Nutzung
von Navigationsinformationen nicht zwingend erforderlich ist. Trotz
allem würde
auch in diesen Fällen
der Navigationsempfänger
zusätzliche Vorteile
mit sich bringen. Zum einen können
die über ihn
enthaltenen Informationen als Hilfsinformationen genutzt werden,
um das Empfangsverhalten des Geräts
in optimaler Weise auf das Satellitensignal abzustimmen. Darüber hinaus
bietet der Navigationsempfänger
auch die Möglichkeit,
automatisch eine Überprüfung der
Relevanz der Warninformationen im Hinblick auf eine örtliche
Beschränkung
zu überprüfen. Diese
zweite Möglichkeit
würde allerdings
auch – wie bereits
geschildert – durch
die Nutzung anderweitiger Informationen wie z.B. die Ortsbestimmung über die Zellenidentifizierung
eines Mobilfunknetzes oder durch die vorherige manuelle Eingabe
durch einen Benutzer des Gerätes
bestehen.
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Eine
dritte Kategorie möglicher
Endgeräte schließlich besteht
in quasi-stationären
Geräten,
welche insbesondere innerhalb geschlossener Gebäude angeordnet sind. Derartige
Geräte
können
bspw. durch Elektrogeräte
wie Fernseher oder Radios gebildet sein. Sie sind ausschließlich dazu
ausgebildet, die globalen Warninformationen des Systems zu empfangen,
wobei aufgrund der zuvor geschilderten erfindungsgemäßen Maßnahmen
ein Empfang der Informationen trotz der Anordnung der Geräte innerhalb
geschlossener Gebäude
möglich
ist. Die Nutzung eines zusätzlichen
Navigationsempfängers
ist in diesem Fall nicht sinnvoll bzw. gar nicht möglich. Um
eine automatische Vorsortierung von Warninformationen im Hinblick
auf die örtliche
Relevanz vornehmen zu können,
ist bei derartigen Geräten
vorzugsweise vorgesehen, dass entsprechende Informationen durch
einen Benutzer bei der Installation des Gerätes vorgenommen werden.
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Insgesamt
gesehen wird somit durch die vorliegende Erfindung ein satellitengestütztes Kommunikationssystem
zur Verfügung
gestellt, welches eine zuverlässige Übermittlung
von Textinformationen bzw. Nachrichten ggf. in Kombination mit orts-
oder nutzerspezifischen Informationen ermöglicht. Hierdurch besteht nunmehr
die Möglichkeit,
ein effektiv arbeitendes globales Notruf-/Warnsystem zu bilden.