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Satellitennavigation
bezeichnet Verfahren zur Positionsbestimmung mit Hilfe von Satelliten,
die Radiosignale ausstrahlen, aus denen ein Empfänger seine Position errechnen
kann. Beispiele für
Satellitennavigationssysteme sind das amerikanische GPS, das russische
GLONASS und das zukünftige europäische System
Galileo.
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Satellitennavigationssysteme
bestehen im Wesentlichen aus drei Komponenten:
- I.
Den Satelliten, die um die Erde kreisen und Signale zur Positionsbestimmung
aussenden.
- II. Einem Kontrollzentrum, das die Bahndaten der Satelliten
kontrolliert.
- III. Den Empfängern
(Geräte
von der Größe eines Walkmans),
die die Signale der Satelliten auswerten und dem Benutzer die aktuelle
Position anzeigen. Ein gutes Beispiel hierfür sind die mobilen Navigationsgeräte, die
man z.B. in Kraftfahrzeuge einbauen kann.
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Neben
den reinen Satellitennavigationssystemen werden satellitengestütze Zusatzsysteme
(Satellite-Based Augmentation Systems, SBAS) als Erweiterung zu
den militärischen
Systemen GPS und GLONASS entwickelt, die zivilen Anwendungen eine höhere Präzision bei
der Positionsbestimmung erschließen Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Satellitennavigation
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Standortbestimmung – ein Relativitätsproblem
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Grundvoraussetzung
für die
Zuverlässigkeit von
Satellitenortungssystemen wie GPS oder Galileo ist die weltweite
Synchronisation der Zeit. Und das hat viel mit Einsteins Relativitätstheorie
zu tun Seit der Einführung
des amerikanischen Satellitenortungssystems GPS (Global Positionning
System) im Jahr 1994, können
auch private Nutzer in kürzester Zeit
und mit hoher Präzision
ihren jeweiligen Standort bestimmen. GPS entspringt der direkten
Umsetzung der von Einstein 1905 veröffentlichen Erkenntnisse über die „Elektrodynamik
beweglicher Körper": Man misst die Distanz
zwischen zwei Punkten anhand der Übertragungszeit eines Lichtsignals
von Punkt A zu Punkt B. Voraussetzung ist allerdings, dass alle
Uhren im System gleich laufen, d.h. die Uhren an Bord des Satelliten,
in den Bodenstationen und die der Systemnutzer müssen synchronisiert sein. Dies
ist nicht nur ein technisches Problem, sondern auch ein physikalisches,
bei dem die von Einstein entwickelte Relativitätstheorie zum Tragen kommt.
Die folgenden Ausführungen
beschäftigen
sich mit dem Prinzip der Synchronisation. Die Weiterentwicklung
von Berechnungsmethoden und Techniken durch Forscher und Ingenieure
mit dem Ziel, die Genauigkeit zu erhöhen, sind nicht Gegenstand
dieser Betrachtungen.
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Wie
bestimmt ein Reisender auf dem Land oder auf See seinen Standort?
Er dreht sich um die eigene Achse, sucht nach entfernten Fixpunkten (Berggipfel,
Leuchttürme,
Seebojen usw.) und trägt sie
auf einer Landkarte ein. Anschließend verbindet er diese Fixpunkte
diagonal mit geraden Linien. Sie entsprechen jeweils dem Weg eines
Lichtstrahls, der zwei Punkte miteinander verbindet. Der Schnittpunkt der
Geraden markiert den eigenen Standort. Das Verfahren gibt allerdings
keinen Aufschluss über
die Entfernung vom Standort des Betrachters zum jeweiligen Fixpunkt.
Sie wird anschließend
mittels Triangulation oder mit Hilfe eines Maßstabs errechnet.
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Durch
die Erfindung des Radars und des Echolots wurde die Standortbestimmung
erheblich erleichtert. Elektromagnetische Wellen werden in den Raum
geschickt und von reflektierenden Gegenständen zurück geworfen. Die Entfernung
zwischen Sender und Objekt ergibt sich aus der Geschwindigkeit der
Welle, multipliziert mit der Dauer des Wellenlaufs bis zum Empfang
des Echos, geteilt durch zwei. Dieses Verfahren beruht auf zwei
grundlegenden physikalischen Erkenntnissen. Erstens: elektromagnetische
Wellen (Radarwellen, sichtbare Lichtwellen usw.) folgen immer einer
Geraden. Zweitens: elektromagnetische Wellen bewegen sich im luftleeren Raum
stets mit gleicher Geschwindigkeit und zwar unabhängig davon,
ob sich die Quelle oder der Beobachter selbst bewegt oder nicht.
Letztere ist bekanntlich Dreh- und Angelpunkt der Einstein'schen Relativitätstheorie.
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Die
genannten Eigenschaften elektromagnetischer Wellen eigenen sich
hervorragend, um Objekte zu orten. Und zwar folgendermaßen. Radar-
oder Funksysteme, wie man sie zum Beispiel in der Luftfahrt einsetzt,
um Entfernungen zu messen (Distance Measuring Equipment), basieren
darauf, dass derjenige, der seine Position bestimmen will, mittels
geeigneter Systeme ein Signal sendet und damit das Messverfahren
auslöst.
Satellitenortungssystem wie GPS machen diese Aktion überflüssig. Man
benötigt nur
noch einen Empfänger,
die Senderfunktion übernimmt
eine Uhr. Das GPS-System funktioniert folgendermaßen. Ein
Netz aus 24 Satelliten umkreist die Erde auf einer kreisförmigen Umlaufbahn.
Jeder Satellit ist mit einer hoch präzisen Atomuhr ausgestattet und
sendet in regelmäßigen Abständen elektromagnetische
Signale. Mit jedem Signal wird auch die genaue Sendezeit übermittelt.
Der Empfänger
des Nutzers registriert die genaue Uhrzeit bei Ankunft des Signals.
Aus der Übertragungsdauer,
d.h. der Zeit, die das Signal für
seinen Weg vom Satelliten im All zum GPS-Nutzer auf der Erde benötigt, lässt sich
die Entfernung zwischen Sender und Empfänger ableiten. Anhand der genauen
Positionsdaten des Satelliten, die ebenfalls mit dem Signal übertragen werden,
berechnet der elektronische Empfänger
dann die genaue Position des GPS-Nutzers.
Quelle: http://www.arte-tv.com/de/wissenentdeckung/Wissen/einstein/Jenseits_20der_204._20Dimension/856852.html
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Arbeitsweise GPS
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.....
In ca. 20000 km Höhe
bewegen sich auf 6 unterschiedlichen Bahnen Satelliten 2 × am Tag
um die Erde. Auf jeder Bahn befinden sich 3 Satelliten. An Bord
eines jeden Satelliten befinden sich 2 Atomuhren mit einer Genauigkeit
von min. 1 × 10–12.
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Die
Satelliten senden kontinuierlich auf einer Frequenz von 1,57542
GHz ihre Bahnpositionen sowie die GPS-Weltzeit alle zum selben Zeitpunkt
aus. Von einer GPS-Antenne werden die Daten von den Satelliten empfangen,
die im Sichtbereich der Antenne liegen. In einem 6 bis 12 kanaligen
GPS-Empfänger
werden diese Daten nun ausgewertet. Aus den Werten wird zunächst die
Position der Empfangsantenne bestimmt. Ist die Position berechnet,
so können
danach die Laufzeiten der Sendeinformationen von den einzelnen Satelliten
bestimmt werden.
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Aus
der GPS-Zeitinformation und den Mittelwerten der Laufzeiten wird
nun die GPS-Weltzeit (GPS-UTC) mit einer Genauigkeit von ± 1 μsec zusammengesetzt.
Die Genauigkeit der Zeitbestimmung ist in erster Linie von der Genauigkeit
der Positionsbestimmung abhängig,
weil daraus die genaue Laufzeit bestimmt wird.... .Quelle: http://www.hopf-time.com/de/dcf-gps.htm
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Ein Ausführungsbeispiel
zum besseren Verständnis der
Erfindung – (Patentanspruch
1. bzw 1.1 und 2. bzw 2.1)
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Durch
die Satellitennavigation ergeben sich neue Möglichkeiten beispielsweise
für die
Steuerung einer Ampel. Das Problem bei der üblichen Ampelsteuerung ist,
dass eine Ampel nur mithilfe eines Sensors erkennen kann, ob ein
Verkehrsteilnehmer vor ihr wartet, aber nicht genau einschätzen kann, wie
viel Verkehr sich vor ihr und vor den anderen Seiten der Ampelanlage
aufgestaut hat und daher den Verkehr z.B. in einer überfüllten Großstadt,
nicht effektiv regeln kann. Wenn die Ampel „wüsste" wie viele Verkehrsteilnehmer auf jeder
Seite warten und entsprechend bestimmen könnte, wie viele sie durchlassen
müsste
um effektiv zu arbeiten, auch im Bezug auf das aktuelle Gesamtverkehrsbild
und der Fahrtgeschwindigkeiten ect der einzelnen Verkehrsteilnehmer
einer ganzen Stadt, könnte
der Verkehr vielmehr „in
fluss" gehalten
und flexibel und intelligent gesteuert werden. Es ist allerdings
möglich
mithilfe der Satellitentechnik Standpunktpositionen von Verkehrsteilnehmern
im Verkehr durch mobile Empfänger
(siehe III oben – unter:
Vorerst ein paar Informationen zur Satellitennavigation allgemein – der Stand der
Technik) relativ genau zu bestimmen. Wenn man einem Computer mit
dem Zweck entsprechender Software diese Daten über die aktuellen Positionen der
Verkehrsteilnehmer im Verkehr zur Verfügung stellen würde, wäre es möglich ein
virtuelles Computerbild oder ein theoretisches Computerbild (wird
im folgenden nur noch als theoretisches Computerbild bezeichnet)
von der aktuellen Verkehrskonstellation zu erzeugen, dass, wenn
es als Grafikdarstellung umgesetzt werden würde, z.B. wie die vereinfachte Draufsicht
einer Ampelanlage mit Verkehrsteilnehmern oder eines ganzen Stadtteils
mit Ampeln ect aussehen könnte.
Mit diesem „Wissen" über die aktuelle Verkehrskonstellation
durch das theoretische Computerbild, könnte der Computer mit entsprechender
Software bestimmen, wie der Verkehr mithilfe der Ampeln flexibel
und intelligent geregelt werden kann und die Ampeln dementsprechend
durch direkte Verkabelung oder Funkübertragung schalten (so ein
Computer könnte
für viele
Ampeln gleichzeitig zuständig
sein und durch ein geregeltes Zusammenspiel der Ampeln miteinander
dafür sorgen,
dass diese "Hand
in Hand" arbeiten).
Die mobilen Empfänger, die
für die
Positionsbestimmung der Verkehrsteilnehmer zuständig sind, müssten für diesen
Zweck allerdings auch in der Lage sein die mithilfe der Satelliten bestimmten
Positionen an den Computer bzw an die Software/Hardware, die das
theoretische Computerbild der Verkehrslage erzeugt und die Regelung
des Verkehrs bestimmt, weiter zu senden. Es handelt sich also um
ein Gerät,
das nicht nur über
die Funktion verfügt,
Sendesignale von Satelliten zum Zweck der Positionsbestimmung (wenn
notwendig auch andere/weitere Signale) zu empfangen, sondern auch
in der Lage ist, Daten für
den Zweck des theoretischen Computerbildes (wenn notwendig auch
für andere/weitere
Zwecke) in einer sinnvollen Form weiterzusenden und ist daher ein
mobiler Empfänger-Sender (siehe
Patentanspruch 1.1), den man direkt mit Navigationsfunktion, Radio
ect kombinieren kann. Der mobile Empfänger-Sender muss seine aktuelle
Position bestimmen und diese dann möglichst zusammen mit der Geschwindigkeit
des Verkehrsteilnehmers, seiner Bewegungsrichtung ob und in welche
Richtung der Verkehrsteilnehmer den Blinker gesetzt hat ect (Geschwindigkeit
und Richtung kann allerdings auch bis zu einem gewissen Grad aufgrund
der fortwährenden
Standpunktveränderung
des Verkehrsfeilnehmers durch die Software/Hardware für das theoretische
Computerbild erkannt werden, wenn der mobile Empfänger-Sender
seine aktuelle Position und zusätzlich
seine eigene Identifikation (Identifikation damit der Computer der
die Daten des mobilen Empfänger-Senders
empfängt
anhand der Identifikation, die vom Verkehrsteilnehmer gefahrene
Bahn nachvollziehen kann und nicht nur einzelne Positionswerte empfängt, die
wohl möglich
von unterschiedlichen mobilen Empfänger-Sendern stammen) beispielsweise
in einem 1 Sekunden Intervall weitersendet – das Gerät muss für den eignen zeitlichen Sendeintervall
nicht abhängig
vom Datensendeintervall (für
die Positionsbestimmung) der Satelliten sein, da es das „Wissen" über die eigene Position aktuell halten
kann, indem es zusätzlich
zur Positionsbestimmung Werte wie die eigene Geschwindigkeit, Richtung
ect mit einbezieht – der
mobile Empfänger-Sender
müsste
hierzu mit Daten von den Messinstrumenten des Fahrzeugs versorgt
werden und oder über
eigene Messinstrumente verfügen)
an einen Computer mit entsprechender Software (siehe Patentanspruch
2.1) senden, damit dieser ein theoretisches Computerbild von der
aktuellen Verkehrslage erzeugen kann, dann bestimmt wie der Verkehr
durch eine Ampelanlage oder im Zusammenspiel mit mehreren Ampelanlagen
flexibel und intelligent geregelt werden kann und anschließend die
Ampeln entsprechend schaltet. Mithilfe dieser Technik kann beispielsweise
den Verkehrsproblemen in Großstädten zu
den Hauptverkehrszeiten sinnvoll begegnet werden und wohl möglich kann
man so auch die eine oder andere Umgehungsstraße einsparen.
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Da
die Software/Hardware für
die Verkehrsregelung (siehe Patentanspruch 2.1) durch Ampelsignale
auf den Verkehr einwirken muss, kann sie z. B. direkt bei einer
Ampel positioniert sein (weiteres dazu unten im Text unter A. – D.) Die
Funktion der theoretischen Computerbilderzeugung und Verkehrsregelung
kann auch geteilt werden, in eine Software/Hardware für das theoretische
Computerbild und eine Verkehrregelsoftware/hardware, wobei die Verkehrregelsoftware/hardware
von den Daten der Software/Hardware für das theoretische Computerbild abhängig ist,
weil sie den Verkehr nur mit dieser Hilfe flexibel dem aktuellen
Verkehrsbild entsprechend steuern kann.
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Siehe Zeichnungen – 1
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Erklärungen zu den Bezugszahlen
in 1:
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- Bezugszahl 1.1: Satelliten senden
die Signale zur Positionsbestimmung aus.
- Bezugszahl 1.1.1: Der mobile Empfänger-Sender wird vom Verkehrsteilnehmer
mitgeführt
und z.B. mit Radio ect zusammen in einem Gerät kombiniert in den Radioschacht
eines Autos eingebaut. Der mobile Empfänger-Sender empfängt die
Signale zur Positionsbestimmung und bestimmt die dem entsprechende
aktuelle Position.
- Bezugszahl 1.2: Der mobile Empfänger-Sender sendet die Bestimmte
Position und wenn notwendig auch zugehörige und zusätzliche
Daten (wie z.B. die Identifikation oder die Geschwindigkeit) weiter
an beispielsweise:
a) einen Computer der für mehrere Ampelanlagen zuständig ist
z.B. im Umkreis von 10.000m
b) zu einem Computer bei einer
einzigen Ampelanlage
c) einen Satellit (wird unter Bezugszahl 1.3 in
c.1) und c.2) aufgeteilt)
- Bezugszahl 1.3:
a) Der Computer der für mehrere
Ampelanlagen zuständig
ist, hat die Daten vom mobilen Empfänger-Sender direkt empfangen (weitere Informationen
hierzu unten – A.).
b)
Der Computer bei einer einzigen Ampelanlage hat die Daten vom mobilen
Empfänger-Sender
direkt empfangen (weitere Informationen hierzu unten – B.).
c.1)
Der Satellit sendet die empfangenen Daten direkt weiter an einen
Computer mit dem selben Zuständigkeitsbereich
wie bei a) und oder b) (weitere Informationen hierzu unten – C.).
c.2)
Im Satellit ist die Software für
die Verkehrsregelung auf entsprechender Hardware installiert und
sendet die Schaltsignale für
die Ampeln zu den Ampelanlagen direkt oder zu einer Verteilereinheit
für mehrere
Ampelanlagen im Umkreis von z. B. 10.000m (weitere Informationen
hierzu unten – D.).
- Bezugszahl 1.4: Die Software/Hardware, der die Positionsdaten
jetzt zur Verfügung
stehen, hat Zugriff auf die den Positionsdaten zugehörige Straßenkarte
und auf die entsprechenden funktionsgerechten Daten der Straßenkarte
mit Ihren Ampeln ect Mithilfe der Positionswerte und der Karte, kann
die Software/Hardware ein theoretisches Computerbild der aktuellen
Verkehrssituation erzeugen und flexibel bestimmen wie der Verkehr durch
die Ampeln intelligent gesteuert werden kann.
- Bezugszahl 1.5: Ein entsprechendes Schaltsignal wird
zu den Ampeln gesendet. Ende der Erklärung zu 1.
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Wenn
man so eine Ampelregeltechnik einsetzt ist das erste Problem, dass
noch nicht alle Verkehrsteilnhemer einen mobilen Empfänger-Sender besitzen,
aber die Verkehrregelsoftware/hardware für die Ampeln kann auch vorerst
von Durchschnittswerten ausgehen (siehe Beispiel unter diesem Textabschnitt)
und entsprechend den Verkehr effektiver regeln, als es sonst bisher
möglich
war, bis irgendwann fast jeder Verkehrsteilnehmer über einen
mobilen Empfänger-Sender
zur Positionsbestimmung verfügt.
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Beispiel:
Wenn in einer Warteschlange von fünfzehn Verkehrsteilnehmern,
die hinter einer entsprechend geregelten Ampel warten, drei bereits
einen mobilen Empfänger-Sender
mitführen
und der hinterste sich auf der zehnten Position der Warteschlange
befindet, kann die Verkehrregelsoftware/hardware schon aufgrund
des Abstandes von der Ampel bis zum letzten der drei Verkehrsteilnehmer mit
mobilem Empfänger-Sender
erkennen, wie viele Verkehrsteilnehmer sich ungefähr vor ihm
befinden müssen
und je nachdem wie lange er schon vor der Ampel gewartet hat, könnte die
Software/Hardware mithilfe von durchschnittlichen Wahrscheinlichkeitswerten
ungefähr
einschätzen,
wie viele Verkehrsteilnehmer in etwa noch nach ihm gekommen sein müssten und
jetzt möglicherweise
auch in der Warteschlange stehen und dementsprechend kann die Verkehrregelsoftware/hardware
die Ampel lange genug auf grün
geschaltet lassen, bis:
- 1. der letzte Verkehrsteilnehmer
in der Warteschlange der über
einen mobilen Empfänger-Sender
verfügt
die Ampel passiert hat und
- 2. bis theoretisch auch der letzte Verkehrsteilnehmer der sich
mehr oder minder wahrscheinlich noch nach dem letzten Verkehrsteilnehmer
mit mobilem Empfänger-Sender
in der Warteschlange befindet, die Ampel passiert hat, wenn es sich aus
der Sicht des theoretischen Computerbildes der Gesamtverkerlage
der Stadt als günstig
erweisen sollte, alle Verkehrsteilnehmer auf einmal durch zu lassen.
Bildlich gesehen könnte
man sich das vorstellen wie viele kleine Ameisen, die schnell an
ihr Ziel geleitet werden müssen
und möglichst
nicht aus dem Schwung geraten dürfen. Günstig ist
es vor allem wenn die Verkehrregelsoftware/hardware den Verkehr
durch das Zusammenspiel mehrerer Ampelanlagen, soweit es möglich ist, „in fluss" halten kann.
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Zusätzlich könnte die
Software/Hardware z.B. speichern wie groß der Verkehrsandrang bei den einzelnen
Ampeln zu den bestimmten Tageszeiten der jeweiligen Wochentage in
den jeweiligen Monaten ist und das in die Wahrscheinlichkeitsrechnungen mit
einbeziehen, bis irgendwann fast alle Verkehrsteilnehmer über einen
mobilen Empfänger-Sender verfügen und
die Ampeln in den Großstädten nicht mehr „blind" steuern müssen.
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Wenn
auf einer langen Hauptstraße
in einer Stadt mehrere Fahrzeuge dem Verlauf der Straße folgen
und in regelmäßigen Intervallen
von einer der üblichen
Ampeln durchgelassen werden, bleiben sie manchmal direkt wieder
hinter der nächsten
Ampel stehen, obwohl es viel praktischer wäre, wenn die Fahrzeuge durch
die Ampeln kettenweise möglichst „im fluss" gehalten würden, damit
sie nicht ständig aus
dem Schwung geraten, schließlich
kann es sich nicht günstig
auswirken, wenn die Verkehrsteilnehmer ständig ausgebremst werden, um
wieder beschleunigen zu müssen,
doch leider haben die normalen Ampeln keine Übersicht über den Verkehr und können nicht
einschätzen
wie lange die jeweiligen Fahrzeuge zum Beschleunigen brauchen und
wie schnell sie fahren ect. Wenn jedoch die oben beschrieben mobilen
Empfänger-Sender
eingesetzt werden, kann mithilfe von Verkehrregelsoftware/hardware
durch ein theoretisches Computerbild genau erkannt werden, wie die
aktuelle Verkehrslage aussieht. Mithilfe des Überblicks über die aktuelle Verkehrslage
kann die Software/Hardware so programmiert werden, dass sie den
Verkehr der Straßenkarte
entsprechend günstig
steuern und soweit möglich "in fluss" halten kann. Dafür kann beispielsweise
folgendes berücksichtigt
werden:
- • Die
Software/Hardware hat die Straßenkarte
für den
Bereich gespeichert, für
den sie zuständig
ist.
- • Die
Software/Hardware kann die Signale der mobilen Empfänger-Sender,
die die Verkehrsteilnehmer im Zuständigkeitsbereich der Software/Hardware
mit sich führen,
empfangen und auswerten und „weiß" daher deren aktuelle
Position.
- • Die
Software/Hardware kann die empfangen Positionsdaten der Verkehrsteilnehmer
auf die Straßenkarte
beziehen und so ein theoretisches Verkehrsbild der aktuellen Verkehrssituation
erzeugen.
- • Die
Software/Hardware "weiß" wo sich die Ampeln,
in ihrem Zuständigkeitsbereich
befinden und in welche Richtungen die Verkehrsteilnehmer auf wie
vielen Spuren abbiegen oder weiter geradeaus fahren können, und
wie sie die Ampeln schalten kann, ohne dass es zu Konflikten auf
einer Kreuzung kommt – wie
viel Zeit muss den Verkehrsteilnehmern eingeräumt werden, die Kreuzung zu
räumen..
- • Die
Software/Hardware kann, wenn sie bestimmt hat, wie sie den Verkehr
intelligent durch die Ampeln steuern kann, die entsprechenden Ampeln direkt
schalten.
- • Bei
der Programmierung der Software kann außerdem berücksichtigt werden:
- • Sollen
die Verkehrsteilnehmer gleichberechtigt sein oder soll die Minderheit
vernachlässigt
werden bzw sollen praktische Gelegenheiten ausgenutzt werden (kann
man 10 Verkehrsteilnehmer, die sowieso schon stehen, vor einer Ampel
etwas länger
warten lassen, wenn man in der selben Zeit anstatt der 10, 40 Verkehrsteilnehmer,
die gerade in Schwung sind, auf der anderen Seite durchlassen kann).
- • Die
Software/Hardware kann zählen
und speichern, wie viele Verkehrsteilnehmer zu einer bestimmten
Tageszeit, an den jeweiligen Wochentagen, durchschnittlich pro Minute
(muss nicht unbedingt pro Minute sein) eine Ampel passieren (beispielsweise
Samstags von 20:00–20:15)
und wie viel Prozent von ihnen nach rechts/links abbiegen und wie
viele weiter geradeaus fahren und diese Werte in den Prozess der
Verkehrssteuerung für
die jeweiligen Ampeln mit einbeziehen
- • Wie
lange brauchen die aktuell aktiven Verkehrsteilnehmer zum Beschleunigen,
wie schnell fahren sie, wie groß sind
die Abstände
von Verkehrsteilnehmer zu Verkehrsteilnehmer. Diese Werte können bis
zu einem gewissen Grad, mithilfe der durch die Software/Hardware
empfangenen Positionswerte der Verkehrsteilnehmer und der sich daraus
ergebenden Standpunktveränderung
ermittelt werden – je
kürzer
der Sendeintervall der mobilen Empfänger-Sender, desto besser.
(Es ist allerdings sinnvoll wenn die mobilen Empfänger-Sender
der Verkehrsteilnehmer zu diesem Zweck eine zugehörige Identifikation
mit aussenden, da sie sonst von der Software/Hardware leicht verwechselt
werden können).
- • Bei
unterschiedlichen Verkehrsverhältnissen verändert sich
die Anzahl der Fahrzeuge, die als Fahrzeugkette möglichst
in Schwung gehalten werden sollen und die Anzahl der Fahrzeuge die sich
vor einer Ampel aufstauen bis es sinnvoll ist sie durch zu lassen
- • Bei
unterschiedlichen Verkehrsverhältnissen verändert verändert sich
auch die maximale Wartezeit einer Ampel für wartende Verkehrsteilnehmer
und diese maximale Wartezeit wird zusätzlich durch die Anzahl der
wartenden Verkehrsteilnehmer beeinflusst wird (es stellt sich die
Frage: kann man einen Verkehrsteilnehmer länger warten lassen als zehn?).
- • Wie
lange dauert es bis der nächste
oder die nächsten
Verkehrsteilnehmer die Ampel erreichen und ist es sinnvoll noch
etwas damit zu warten die Ampel auf grün oder rot zu schalten.
- • Die
Ampeln müssen
in einem Zusammenspiel agieren
- • Der
Verkehr soll möglichst „in fluss" gehalten werden.
- • Die
Software/Hardware muss Durchschnittswerte und Wahrscheinlichkeiten
mit in den Prozess der Verkehrsregelung einbeziehen, solange nur wenige
Verkehrsteilnehmer über
einen mobilen Empfänger-Sender
verfügen.
Beispiel:
Durchschnittlich 40% der Verkehrsteilnehmer führen einen mobilen Empfänger-Sender mit
sich und 6 davon warten hinter einer Ampel. Aufgrund der durch die
mobilen Empfänger-Sender
ausgesendete Identifikation, kennt die Software/Hardware die Längen der
Fahrzeuge und kann mithilfe des Abstandes, des letzten Verkehrsteilnehmer
bis zur Ampel ungefähr
einschätzen,
wie viele Verkehrsteilnehmer sich theoretisch sonst noch vor ihm
bzw auch zwischen den anderen Fahrzeugen mit mobilem Empfänger-Sender
befinden. Mithilfe der Bestimmung eines durchschnittlichen Ankunftsintervalls
von Fahrzeugen bei der Ampel und das „Wissen" darüber,
wie lange die vorangegangen Ampeln auf grün geschaltet waren, kann die
Software/Hardware in etwa einschätzen,
wie viele Verkehrsteilnehmer sich mehr oder minder wahrscheinlich
noch in der Zeit nach der Ankunft des letzten Fahrzeug mit mobilem
Empfänger-Sender
hinter der Ampel aufgestaut haben. Dadurch dass die Software/Hardware
die Anzahl der Verkehrsteilnehmer, die hinter verschiedenen Ampeln
warten und die Anzahl derer, die in Bewegung sind und sich zwischen zwei
Ampeln befinden mit den zugehörigen
Positionen, ungefähr
kennt, kann sie entscheiden wie der Verkehr flexibel und intelligent
gesteuert werden kann und die Ampeln entsprechend schalten.
- • Wenn
die mobilen Empfänger-Sender
eine eigene Identifikation (elektronisches Nummernschild) mit aussenden
können:
- • muss
die Software/Hardware die Identifikation erkennen können
- • muss
die Software/Hardware auf gespeicherte Daten der jeweiligen Verkehrsteilnehmer
zugreifen können
(wie lang ist ein Fahrzeug, was hat der Fahrzeugtyp für durchschnittliche
Beschleunigungswerte in bestimmten Verkehrssituationen).
- • kann
die Software/Hardware mithilfe der durch die mobilen Empfänger-Sender
intervallmäßig ausgesendeten
Positionswerte und der zugehörigen
Identifikation ermitteln, wie lang die aktuell aktiven Verkehrsteilnehmer
zum Beschleunigen brauchen, wie schnell sie fahren und wie groß die durchschnittlichen
Abstände
von Verkehrsteilnehmer zu Verkehrsteilnehmer sind. Je kürzer die Sendeintervalle
der mobilen Empfänger-Sender sind,
desto genauer kann die Software/Hardware diese Werte ermitteln.
- • kann
man beispielsweise dem Krankenwagen bei einem Notfalleinsatz Vorteile
einräumen
(für den
Notfall wird eine andere Identifikation als normalerweise ausgesendet).
- • ist
es möglich,
dass die Software/Hardware die Gewohnheitsmuster (wie verhält sich
der Verkehrsteilnehmer im Verkehr beispielsweise im Bezug auf die
durchschnittliche Beschleunigung, Geschwindigkeit ect hat der Verkehrsteilnehmer regelmäßige Ziele
wie das tägliche
ansteuern des Arbeitsplatzes – sinnvoll
was die Regelung des Arbeitsverkehrs angeht) der jeweiligen Verkehrsteilnehmer
mit ihrer Zustimmung erkennt und speichert und so den Verkehr noch
gezielter steuern kann. Die mobilen Empfänger-Sender können auch
so hergestellt werden, dass die Identifikationsausendung vom Verkehrsteilnehmer
wenn gewünscht
ausgeschaltet werden kann.
- • Wenn
die mobilen Empfänger-Sender
zugehörige
Daten mit aussenden können:
- • muss
die Software/Hardware den Sendecode des mobilen Empfänger-Senders
auswerten können
- • kann
die aktuelle Geschwindigkeit mit in den Prozess der Verkehrsregelung
einbezogen werden, ohne dass die Software/Hardware diese mithilfe
der sich fortlaufend verändernden
Positionswerte errechnen muss.
- • können die
Fahrgewohnheiten wie beispielsweise die durchschnittliche Beschleunigung
(kann in beispielsweise 10 Stufen unterteilt werden, damit der Sendecode
kürzer
wird) und auch Fahrzeugeigenschaften wie die Abmessungen vom mobilen
Empfänger-Sender
ausgesendet und mit in den Prozess der Verkehrsregelung einbezogen werden
(z.B.: Kfz – 4m
lang – durchschnittliche Beschleunigungsstufe
2 oder LKW – 12m
lang – durchschnittliche
Beschleunigungsstufe 9).
- • kann
der nach rechts oder links oder nicht gesetzte Blinker eines Verkehrsteilnehmers
mit in den Prozess der Verkehrsregelung einbezogen werden.
- • kann
der mobile Empfänger-Sender
von z.B. einem Feuerwehrfahrzeug bei einem Notfalleinsatz mit aussenden,
dass es sich um einen Notfall handelt, damit dem Feuerwehrfahrzeug
Vorteile im Verkehr eingeräumt
werden.
- • Zusätzliche
Leistungen der Software/Hardware die nicht unbedingt mit in den
Prozess der Verkehrsregelung einbezogen werden müssen können z.B. sein:
- • Die
Software/Hardware kann ermitteln und speichern was für Reiseziele
viele Verkehrsteilnehmer an den verschiedenen Wochentagen haben
(z.B. Samstags um 10:00 morgens fahren stündlich durchschnittlich 300
Verkehrsteilnehmer auf den Parkplatz X und 150 Verkehrsteilnehmer
verlassen ihn)
- • Was
sind aufgrund der Ziele häufig
befahrene Routen.
- • Unterstützung bei
der Stadtplanung ect Wo mangelt es z.B. an Parkplätzen.
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Die
Verkehrregelsoftware/hardware, die die Positionssignale ect der
mobilen Empfänger-Sender verarbeitet
und den Verkehr durch die Schaltung der einzelnen Ampeln einer Ampelanlage
bzw mehrerer Ampelanlagen entsprechend flexibel und intelligent steuert,
könnte
an unterschiedlichen Positionen platziert werden z.B.:
- A. Es könnte
ein Zentralverkehrregelcomputer aufgestellt werden, der für viele
Ampelanlagen in einer Region zuständig ist. Die mobilen Empfänger-Sender
der Verkehrsteilnehmer, senden Ihre Positionswerte zu diesem Zentralverkehrregelcomputer
(z.B. mit einer Reichweite von 5.000m), und duch das "Wissen" des Computers, über ihre Positionswerte
und der entsprechenden Erzeugung eines theoretischen Computerbildes
der Gesamtverkerslage, kann er die flexible und intelligente Regelung
des Verkehrs mithilfe der Ampeln bestimmen, wobei er die einzelnen
Ampelanlagen entweder durch direkte Verkabelung oder durch ein Funksignal
steuert (es können
auch mehrere Zentralverkehrregelcomputer Daten untereinander austauschen,
damit auch diese in Zusammenarbeit ein noch besseres Ergebnis erzielen
können).
Wenn die Ampelsteuerung mithilfe von Funk eingesetzt wird, kann
eine autonome Verkehrregelsoftware/hardware lokal bei jeder Ampelanlage
zwischengeschaltet werden, die wie bei den alten Ampelsystemen ohne
mobile Empfänger-Sender-Signale,
also ohne oder fast ohne einen Datenzusatz von außen auskommt
und somit auf Selbstständigkeit
umschalten kann, falls es zu Störungen
der Funksignale vom Zentralverkehrregelcomputer kommen sollte – zumindest
sollte eine über
Funk gesteuerte Ampelanlage mit einer Steuereinheit versehen werden,
die nur so geschaltet werden kann dass die Verkehrsteilnehmer immer
genug Zeit zum Räumen
der Kreuzung haben.
- B. Der Verkehrregelcomputer mit Verkehrregelsoftware könnte lokal
bei einer Ampelanlage (z.B. Großstadtkreuzung)
eingebaut werden. Die mobilen Empfänger-Sender der Verkehrsteilnehmer senden
Ihre Positionswerte zu diesem Verkehrregelcomputer (z.B. mit einer
Reichweite von 400m), der dann durch ein entsprechend erzeugtes
theoretisches Computerbild der Vekehrskonstellation, die flexible
und intelligente Schaltung der Ampel bestimmen kann. Die einzelnen
Ampelelemente einer Ampelanlage (beispielsweise. auf einer großen Straßenkreuzung)
werden untereinander verkabelt oder stehen durch Funkübertragung
miteinander in Verbindung, wobei das letztere im Gegensatz zum ersten
ein Sicherheitsrisiko darstellt (Störungen der Funkübertragung).
Man könnte
bei dieser Variation auch mehrere Ampelanlagen (die z.B. hintereinander
auf einer langen Hauptstraße
angeordnet sind) mithilfe von Verkabelung oder Funkverbindung durch
die Verkehrregelsoftware/Hardware miteinander kommunizieren lassen,
um durch das Zusammenspiel der Ampelanlagen eine höhere Effektivität der Verkehrssteuerung
zu erreichen. (Funkübertragung stellt
in dem letzten Fall kein Sicherheitsrisiko dar, weil die Ampelanlagen
dieses Signal nicht in einen Sicherheitsrelevanten Prozess mit einbeziehen
müssen)
- C. (bzw c.1 in 1) Die Daten werden von den mobilen
Empfängern-Sender
der Verkehrsteilnehmer direkt oder über Umwege zu einem Satelliten gesendet
und von diesem dann weiter an einen Zentralverkehrregelcomputer,
der für
mehrere Ampelanlagen zuständig
ist (beispielsweise für den
Umkreis von 10.000m – weitere
Informationen A. entnehmen) oder an die Verkehrregelcomputer lokal
bei den jeweiligen Ampelanlagen (weitere Informationen B. entnehmen),
um dort von der Software/Hardware verarbeitet zu werden, die die
einzelnen Ampeln entsprechend des theoretischen Computerbildes der
Gesamtverkerlage flexibel und intelligent steuert.
- D. (bzw c.2 in 1) Die installation der Verkehrregelsoftware
und wenn nötig
auch des Verkehrregelcomputers direkt im Satellit (der Satellit
empfängt
die Funksignale der mobilen Empfänger-Sender
der Verkehrsteilnehmer direkt oder über Umwege): Der Verkehrregelcomputer
mit Verkehrregelsoftware bzw nur die Verkehrregelsoftware (falls
diese sich ohne weitere Hardwarezusätze auf den normalen Rechnerrecourcen
eines Satelliten installieren lässt),
wird direkt im Satellit installiert und verarbeitet dort die Signale
von den mobilen Empfänger-Sendern,
und sendet dann ein Signal zu den einzelnen Ampelanlagen oder zu
einer Verteilereinheit (z. B. für
den Umkreis von 10.000m), die die Ampelanlagen entweder durch direkte
Verkabelung oder durch Funkübertragung
steuert. Wenn die Datenübertragung mithilfe
von Funk eingesetzt wird, kann zusätzlich eine autonome Verkehrregelsoftware/hardware lokal
bei jeder Ampelanlage zwischengeschaltet werden, die wie bei den
alten Ampelsystemen ahne oder fast ohne mobile Empfänger-Sender-Signale,
also ohne einen Datenzusatz von außen, auskommt und die somit
für die
Selbstständigkeit
der Ampel sorgen kann, falls es zu Störungen der Datenübertragung
vom Satelliten oder der Verteilereinheit kommen sollte – zumindest sollte
eine über
Funk gesteuerte Ampelanlage mithilfe einer Steuereinheit nur so
geschaltet werden können,
dass die Verkehrsteilnehmer immer genug Zeit zum Räumen der
Kreuzung haben.
-
Die
Hardware auf der die Software installiert wird, kann beispielsweise
wie oben bei A. bis D. beschrieben an verschiedenen Orten platziert
werden, muss aber die Daten wie die bestimmte Position ect der mobilen
Empfänger-Sender
in irgend einer Form annehmen können
und dazu fähig
sein die Daten für eine
entsprechende Reaktion in irgendeiner Form zu verarbeiten und oder
weiterzugeben.
-
1. mobile Empfänger-Sender
-
Mobile
Empfänger-Sender
sind von der Grundfunktion her ähnlich
wie die normalen mobilen Navigationssysteme und können beispielsweise
mit Radio ect kombiniert in den Radioschacht eines Autos eingebaut
oder als kleines unabhängiges
Gerät in der
Hand mitgeführt
werden.
-
Ein
mobiler Empänger-Sender
den ein Verkehrsteilnehmers mit sich führt, kann nicht nur seine eigene
Position bestimmen wie ein übliches
Navigationsgerät,
sondern die entsprechenden Daten auch an einen Computer weiter senden,
soweit es notwendig ist. Dieser Computer benutzt das so gewonnene "Wissen" über die Position des mobilen
Empfänger-Senders
bzw des Verkehrsteilnehmers, um durch die Außenwelt auf Ihn (den Verkehrsteilnehmer)
reagieren zu können,
z.B. indem der Computer erkennt, dass sich der Verkehrsteilnehmer
einer Ampel nähert und
diese für
ihn rechtzeitig auf grün
schaltet.
-
Dadurch
dass der mobiler Empfänger-Sender
eine angepasste Reaktion der Umwelt auf sich selbst bzw auf das
Objekt, das den mobiler Empfänger-Sender
mit sich führt
ermöglicht,
ergeben sich unterschiedliche Möglichkeiten.
Beispielsweise könnte
der mobile Empfänger-Sender
der z.B. vom Verkehrsteilnehmer mitgeführt wird:
- • die Daten über die
eigene Geschwindigkeit ect an eine Polizeistation weiter senden
und so eine elektronische Verkehrskontrolle oder Unfallsaufklärung ermöglichen.
- • Einen
intelligenten Fahrtroutenvorschlag empfangen, der ihn um einen erkannten
aktuellen Stauanfang herumführt.
- • Eine
Warnung empfangen und dem Verkehrsteilnehmer mitteilen, wenn er
beispielsweise gerade auf einen Stauanfang, der nach einer unübersichtlichen
Kurve beginnt, zu fährt.
- • Es
ermöglichen,
dass aufgrund der durch ihn gesendeten Daten eine Straßenkarte,
der von ihm abgefahrenen Straße,
erstellt wird.
- • Daten
zu einer Software/Hardware weiter senden, die eine Positionskorrektur
(z.B. mithilfe von vorhandenen oder künstlichen Fixpunkten) vornimmt.
Korrigierte Positionswerte sind genauer und können beispielsweise für die oben
beschriebene Software/Hardware, die den Verkehr mithilfe von Ampeln
steuert benutzt werden bzw die Software/Hardware für die Positionskorrektur
und die Verkehrsregelungssoftware/hardware können miteinander kombiniert
werden.
- • Signale
von Orientierungssendern zum Zweck der Positionskorrektur oder zum
Ersatz von Satellitensignalen empfangen
- • Landwirtschaftliche
Maschinen automatisieren.
- • Es
ermöglichen,
dass die gleichen Signale die an eine Ampel gesendet werden, um
den Verkehr flexibel und intelligent zu steuern, von einer mobilen
Ampel empfangen werden, die der Verkehrsteilnehmer mit sich führt.
-
Zu Patentanspruch 1.)
-
Ein
mobiler Empfänger
zur Positionsbestimmung (ähnlich
wie die, die sich in normalen mobilen Navigationsgeräten befinden)
der gleichzeitig in der Lage ist auch zu senden (z.B. direkt an
einen Empfänger
der in festem Kontakt mit dem Erdboden steht, direkt an einen Satellit
oder über
Umwege an einen Satellit – z.B.
in einem 1 Sekundenintervall), um mithilfe der übermittelten Daten eine flexible
und intelligente Reaktion der Umwelt (z.B. in Form einer Software/Hardware,
die ein theoretisches Computerbild der aktuellen Verkehrskonstellation
einer Stadt erzeugen und den Verkehr dadurch mithilfe von Ampelanlagen
flexibel und intelligent steuern kann – siehe Patentanspruch 2.1
und Zeichnungen – 1)
auf den „mobilen
Empfänger-Sender" selbst bzw auf das Objekt,
das diesen mit sich führt
(z.B. Verkehrsteilnehmer), zu ermöglichen.
-
Zu Patentanspruch 1.1)
-
Ein
mobiler Empfänger
zur Positionsbestimmung (ähnlich
wie die, die sich in normalen mobilen Navigationsgeräten befinden)
der gleichzeitig in der Lage ist auch zu senden (z.B. direkt an
einen Empfänger
der in festem Kontakt mit dem Erdboden steht, direkt an einen Satellit
oder über
Umwege an einen Satellit z.B. in einem 1 Sekundenintervall) und
der zusätzlich
ein individuelles Erkennungszeichen (zur Identifikation – elektronisches
Nummernschild – es könnte evtl
auch die Funktion „Identifikation
Unterdrücken" eingerichtet werden)
und wenn nötig
zugehörige
(z.B. Geschwindigkeit, Richtung, Steigungs-Geschwindigkeits-Richtungsveränderung
und gefahrene Stecke seit dem letzten Sendungsintervall, Abstand
bis zum voraus fahrenden Verkehrsteilnehmer, Länge des Fahrzeugs, Blinker
gesetzt ect) und oder zusätzliche
Informationen aussenden kann, um mithilfe der übermittelten Daten eine gezielte
Reaktion der Umwelt (z.B. in Form einer Verkehrskontrollsoftware,
die einen Verkehrsdelikt, der von einem mobilen Empfänger-Sender
bzw dessen Träger,
ausgeht, erkennt, und die Identität des Trägers anzeigen kann bzw mithilfe
dieser Informationen in einer programmierten Weise verfahren kann – siehe
Patentanspruch 2.2 und Zeichnungen – 2) auf den „mobilen
Empfänger-Sender" selbst bzw auf das
Objekt, das diesen mit sich führt
(z.B. Verkehrsteilnehmer), zu ermöglichen.
-
Zu Patentanspruch 1.2)
-
Ein
mobiler Empfänger
zur Positionsbestimmung (ähnlich
wie die, die sich in normalen mobilen Navigationsgeräten befinden)
der gleichzeitig in der Lage ist auch zu senden (z.B. direkt an
einen Empfänger
der in festem Kontakt mit dem Erdboden steht, direkt an einen Satellit
oder über
Umwege an einen Satellit z.B. in einem 1 Sekundenintervall) und
der zusätzlich
ein individuelles Erkennungszeichen (zur Identifikation – elektronisches
Nummernschild – es könnte evtl
auch die Funktion „Identifikation
Unterdrücken" eingerichtet werden)
und wenn nötig
zugehörige
(z.B. Geschwindigkeit, Richtung, Steigungs-Geschwindigkeits-Richtungsveränderung
und gefahrene Stecke seit dem letzten Sendungsintervall, Abstand
bis zum voraus fahrenden Verkehrsteilnehmer, Länge des Fahrzeugs, Blinker
gesetzt ect) und oder zusätzliche
Informationen aussenden kann, um mithilfe der übermittelten Daten eine gezielte
Reaktion der Umwelt auf den mobilen Empfänger-Sender" selbst bzw auf das Objekt, das diesen
mit sich führt
(z.B. Verkehrsteilnehmer), zu ermöglichen. Dieser mobile Empfänger-Sender
muss außerdem
noch dazu fähig
sein, ein speziell an ihn selbst gerichtetes Signal zu empfangen
(z.B. für
den Zweck einer Verkehrskontrollsoftware – die einen Verkehrsdelikt
erkennt, auf den entsprechend reagiert werden kann z. B. in Form
einer Warnung die speziell an den betroffenen mobilen Empfänger-Sender
zurückgesendet werden
kann – siehe
Patentanspruch 2.2)
-
Zu Patentanspruch 1.2.1)
-
Ein
mobiler Empfänger
zur Positionsbestimmung (ähnlich
wie die, die sich in normalen mobilen Navigationsgeräten befinden)
der gleichzeitig in der Lage ist auch zu senden (z.B. direkt an
einen Empfänger
der in festem Kontakt mit dem Erdboden steht, direkt an einen Satellit
oder über
Umwege an einen Satellit z.B. in einem 1 Sekundenintervall) und
der zusätzlich
ein individuelles Erkennungszeichen (zur Identifikation – elektronisches
Nummernschild – es könnte evtl
auch die Funktion „Identifikation
Unterdrücken" eingerichtet werden)
und wenn nötig
zugehörige
(z.B. Geschwindigkeit, Richtung, Steigungs-Geschwindigkeits- Richtungsveränderung und
gefahrene Stecke seit dem letzten Sendungsintervall, Abstand bis
zum voraus fahrenden Verkehrsteilnehmer, Länge des Fahrzeugs, Blinker
gesetzt ect) und oder zusätzliche
Informationen aussenden kann, um mithilfe der übermittelten Daten eine gezielte
Reaktion der Umwelt auf den „mobilen
Empfänger-Sender" selbst bzw auf das
Objekt, das diesen mit sich führt
(z.B. Verkehrsteilnehmer), zu ermöglichen. Dieser mobile Empfänger-Sender
muss außerdem
noch dazu fähig
sein, ein speziell an ihn selbst gerichtetes Signal zu empfangen
und durch dieses Signal auch die Bedienelemente (z.B. Servolenkung, Geschwindigkeit,
Bremse) des Fahrzeugs, das den mobilen Empfänger-Sender mit sich führt, bedienen können oder
dazu in der Lage sein das Fahrzeug wie programmiert durch die Bedienelemente
zu steuern. (z.B. für
den Zweck einer landwirtschaftliche Aufgaben, wie das vollautomatische
Abernten eines Feldes mithilfe eines Mähdreschers – siehe Patentanspruch 2.8)
-
Zu Patentanspruch 1.2.2)
-
Ein
mobiler Empfänger
zur Positionsbestimmung der über
die selben Funktionen verfügen
kann, wie der mobile Empfänger-Sender
mit dem Patentanspruch 1.2.1, nur das dieser mobile Empfänger-Sender
anstatt oder zusätzlich
zu den Satellitensignalen die Signale von einem oder mehreren Orientierungssendern
(siehe Patentanspruch 4.) zum Zweck der Positionsbestimmung benutzen
kann.
-
Zu Patentanspruch 1.3)
-
Ein
mobiler Empfänger
zur Positionsbestimmung (ähnlich
wie die, die sich in normalen mobilen Navigationsgeräten befinden)
der gleichzeitig in der Lage ist auch zu senden (z.B. direkt an
einen Empfänger
der in festem Kontakt mit dem Erdboden steht, direkt an einen Satellit
oder Ober Umwege an einen Satellit z.B. in einem 1 Sekundenintervall)
um mithilfe der übermittelten
Daten eine gezielte Reaktion der Umwelt auf den „mobilen Empfänger-Sender" selbst bzw auf das
Objekt, das diesen mit sich führt
(z.B. Verkehrsteilnehmer), zu ermöglichen. Dieser mobile Empfänger-Sender
muss außerdem
noch dazu fähig sein,
ein ausschließlich
an ihn gerichtetes Signal zu empfangen.
-
2. Software
und Hardware
-
Generell
gilt: Die Software/Hardware kann wie im Beispiel oben (Ein Ausführungsbeispiel
zum besseren Verständnis
der Erfindung) funktionieren und es können auch mehrere Software-
und Hardwareeigenschaften miteinander kombiniert werden. Die Hardware
auf der die Software installiert wird, kann an verschiedenen Orten
platziert werden, muss aber wenn notwendig die Daten der mobilen
Empfänger-Sender
in irgendwie annehmen können
und für eine
entsprechende Reaktion in irgend einer Form verarbeiten und oder
weitergeben bzw weitersenden (beispielsweise an eine Ampel die auf
grün schalten soll)
und oder anzeigen können
(beispielsweise wenn ein Polizist am Computerbildschirm versucht mithilfe
von gespeicherten Daten einen bereits passierten Verkehrsdelikt
nachzuvollziehen).
-
Zu Patentanspruch 2.)
-
Software/Hardware
(z. B. ein speziell zugeschnittener Computer mit entsprechender
Software), die eine gezielte Reaktion der Umwelt auf mobile Empfänger-Sender
(z.B. Verkehrsteilnehmer könnten
diese mobilen Empfänger-Sender
mit sich führen – es handelt
sich um einen mobilen Empfänger
zur Positionsbestimmung (ähnlich
wie die, die sich in normalen mobilen Navigationsgeräten befinden)
der gleichzeitig in der Lage ist, auch zu senden, um mithilfe der übermittelten
Daten eine gezielte Reaktion der Umwelt auf den „mobilen Empfänger-Sender" selbst bzw auf das
Objekt, dass diesen mit sich führt, zu
ermöglichen)
ermöglicht,
indem sie in der Lage ist, die Position der mobilen Empfänger-Sender
zu empfangen (z.B. direkt vom mobilen Empfänger-Sender oder über den
Umweg Satellit) und zu verarbeiten (wenn nötig auch zu speichern und oder
weiter zu senden ect), um eine entsprechende Reaktion der Umwelt
auf den mobilen Empfänger-Sender
bzw auf das Objekt, das diesem mit sich führt, auszulösen bzw zu ermöglichen
(z. B. könnte
die Software/Hardware auf diese Weise ein theoretisches Verkehrsbild erzeugen und
aufgrund dessen bestimmen, wie der Verkehr mithilfe von Verkehrsampeln
flexibel und intelligent gesteuert werden kann – siehe Patentanspruch 2.1
und 1).
-
Zu Patentanspruch 2.1)
-
Software/Hardware,
die eine gezielte Reaktion von Ampeln und Ampelanlagen auf mobile
Empfänger-Sender (die Verkehrsteilnehmer
führen
diesen mit sich) ermöglicht,
indem sie in der Lage ist, die Position der mobilen Empfänger-Sender
zu empfangen und zu verarbeiten (evtl auch weiter zu senden), um
den Verkehr aufgrund der Positionen der Verkehrsteinehmer gezielt
durch Ampeln zu steuern (es wird ein theoretisches Computerbild
der aktuellen Verkehrskonstellation erzeugt das, wenn es als Grafikdarstellung
umgesetzt wird, wie die Draufsicht einer Stadt mit seinen Ampeln
und Verkehrsteilnehmern aussieht und mithilfe dessen, der Verkehr,
durch die Software/Hardware und die Ampeln, flexibel und intelligent
geregelt werden kann). So kann beispielsweise den Verkehrsproblemen
in den Großstädten zu den
Hauptverkehrszeiten sinnvoll begegnet werden.
-
Für diesen
Zweck eignet sich besonders die mobile Empfänger-Sender Variante 1.1 und 1.2,
da diese mobilen Empfänger-Sender
individuelle Erkennungszeichen (elektronisches Nummernschild) mit aussenden
können,
und die Software/Hardware dann auch die Abmessungen und Eigenschaften
der jeweiligen Fahrzeuge von den Verkehrsteilnehmern (beispielsweise:
Kfz – 4m
lang – durchschnittliche
Beschleunigungsstufe 2 oder LKW – 12m lang – durchschnittliche Beschleunigungsstufe
9), soweit gespeichert, mit einbeziehen kann. Wenn die mobilen Empfänger-Sender
auch Daten wie z.B. Blinker gesetzt, Geschwindigkeit, Richtung mit
aussenden, kann die Software/Hardware noch effektiver arbeiten (siehe 1 und
das Ausführungsbeispiel
zum besseren Verständnis
der Erfindung – oben).
-
Zu Patentanspruch 2.2)
-
Software/Hardware,
die in der Lage ist, die Signale von mobilen Empfänger-Sendern
(die Verkehrsteilnehmer führen
diese mit sich) zu empfangen und zu verarbeiten (z. B. mithilfe
eines theoretischen Computerbildes der aktuellen Verkehrskonstellation), um
auf diese Weise Verkehrsregelverstöße zu erkennen, damit die Umwelt
(z.B. Polizei) auf den mobilen Empfänger-Sender bzw auf den Verkehrsteilnehmer entsprechend
reagieren kann, bzw damit die Software/Hardware in vorprogrammierter
Weise reagieren kann (z.B. durch die automatisierte Versendung einer Warnung
direkt zum Verkehrsteilnehmer ins Kfz ect oder durch das automatisierte
drucken eines Mahnbriefs).
-
Der
Computer auf dem die Software installiert wird, kann an verschieden
Standorten platziert werden (z.B. könnte die Software/Hardware
gleichzeitig auf einem Computer laufen, der den Verkehr lokal für mehrere Ampeln
z.B. im Umkreis von 10.000m regelt und die Daten dann beispielsweise
an eine Polizeistation weiterleiten), muss aber zwangsläufig die Daten über die
bestimmte Position der einzelnen mobilen Empfänger-Sender in einer Region
in irgend einer Form annehmen können,
da ein theoretisches Computerbild der aktuellen Verkehrssituation
erzeugt werden muss.
-
Für den Zweck
dieser Software/Hardware eignet sich besonders die mobile Empfänger-Sender Variante 1.1 und 1.2,
da diese mobilen Empfänger-Sender
individuelle Erkennungszeichen (zur Identifikation – elektronisches
Nummernschild) und zugehörige
Informationen mit aussenden können, und
daher sofort erkannt werden kann, um welchen Verkehrsteilnehmer
bzw um welches Kfz ect es sich handelt und wo die Übertretung
begangen wurde. Für die
automatisierte Versendung einer Warnung beispielsweise direkt zum
Verkehrsteilnehmer ins Kfz ect, kann die mobile Empfänger-Sender
Variante 1.2 benutzt werden, da diese dazu fähig ist,
ein speziell an den mobilen Empfänger-Sender
gerichtetes Signal zu empfangen.
-
Mithilfe
dieser Software/Hardware können automatisierte
Geschwindigkeitskontrollen durchgeführt und auch das Einhalten
von sonstigen Verkehrsregeln überprüft werden,
somit könnte
man Kosten sparen und mehr Sicherheit im Straßenverkehr erreichen. Die Kostenersparnis
würde vielleicht
sogar dazu reichen die mobile Empfänger-Sender nach gesetzlicher
Verordnung kostenfrei in jedes Fahrzeug einbauen zu lassen (Mitführpflicht),
wenn man bedenkt wie viele Kosten es einem Staat, den Versicherungen
ect und somit dem Volk ersparen würde Polizeipatrolien usw einzusetzen
und beispielsweise Krankenhauskosten zu bezahlen, die ohne fahrlässige und
mutwillige Regelverstöße gar nicht
erst entstehen würden.
Die Fahrer die normalerweise fahrlässig oder mutwillig gegen Verkehrsregeln
verstoßen
würden
und somit eine Gefahr für
andere Verkehrsteilnehmer und Fußgänger darstellen, wären sich
der ständigen
Kontrolle bewusst und würden sich
entsprechend verhalten. Außerdem
könnten man
auf diese Weise viele Menschenleben retten oder z.B. vor einer möglichen
Querschnittslähmung ect
bewahren.
-
Siehe Zeichnungen – 2
-
Erklärungen zu den Bezugszahlen
in 2:
-
- Bezugszahl 2.1: Satelliten senden
die Signale zur Positionsbestimmung aus.
- Bezugszahl 2.1.1: Der mobile Empfänger-Sender wird vom Verkehrsteilnehmer
mitgeführt
und z.B. mit Radio ect zusammen in einem Gerät kombiniert in den Radioschacht
eines Autos eingebaut. Der mobile Empfänger-Sender empfängt die
Signale zur Positionsbestimmung und bestimmt die dem entsprechende
aktuelle Position.
- Bezugszahl 2.2: Der mobile Empfänger-Sender sendet die Bestimmte
Position und wenn notwendig auch zugehörige und zusätzliche
Daten (wie z.B. die Identifikation oder die Geschwindigkeit) weiter
an beispielsweise:
a) einen Computer
b) direkt oder über Umwege
an einen Satellit (wird unter Bezugszahl 2.3 in b.1) und
b.2) aufgeteilt)
- Bezugszahl 2.3:
a) Der Computer für die Verkehrskontrolle,
hat die Daten vom mobilen Empfänger-Sender
direkt empfangen.
b.1) Der Satellit sendet die empfangenen
Daten direkt weiter an einen Computer der z.B. für den Umkreis von 20.000m zuständig ist.
b.2)
Im Satellit ist die Software für
die Verkehrskontrolle auf entsprechender Hardware installiert und
kann nach der Datenverarbeitung oder während dessen, relevante Daten
weiter senden z.B. an ein Polizeirevier.
- Bezugszahl 2.4: Die Software/Hardware, der die Positionsdaten
jetzt zur Verfügung
stehen, hat Zugriff auf die den Positionsdaten zugehörige Straßenkarte
und auf die entsprechenden funktionsgerechten Daten der Straßen mit
Ihren Geschwindigkeitszonen, Ampeln ect. Mithilfe der Positionswerte
und der Karte, kann die Software/Hardware ein theoretisches Computerbild
der aktuellen Verkehrssituation erzeugen und dieses als Grafikdarstellung
durch einen Computerbildschirm darstellen. Die Software/Hardware
kennt auch die Verkehrsregeln und kann beispielsweise anzeigen wer
zu schnell fährt.
Diese Daten kann die Software/Hardware weiterleiten (z.B. an ein
Polizeifahrzeug) oder sofort angemessene EDV-Maßnahmen einleiten.
Ende
der Erklärung
zu 2.
-
Zu Patentanspruch 2.3)
-
Software/Hardware,
die in der Lage ist, die Signale von mobilen Empfänger-Sendern
zu empfangen, zu verarbeiten und zu speichern, (auf diese Weise
können
z.B. Verkehrsdelikte die in der Vergangenheit passiert sind oder
momentan gerade ablaufen mithilfe der gespeicherten bzw der aktuellen
Positionsdaten ect und einem dazugehörigen theoretischen Computerbild
nachvollzogen und evtl aufgeklärt
werden – wann
war wo welches Kfz und mit welcher Geschwindigkeit ist es wohin
gefahren ect) um dementsprechend durch die Software/Hardware automatisch
oder durch den Benutzer (also durch die Umwelt) eine Reaktion auf
den mobilen Empfänger-Sender
bzw auf das Objekt, das diesem mit sich führt, erzielen zu können.
-
Für diesen
Zweck eignet sich besonders die mobile Empfänger-Sender Variante 1.1 und 1.2,
da diese mobilen Empfänger-Sender
zugehörige
Informationen und individuelle Erkennungszeichen zur Identifikation
mit aussenden aussenden können.
-
Diese
Software/Hardware könnten
auch die Versicherungen benutzen um die Kfz-Versicherungskosten
genauer zu kalkulieren evtl sogar Kilometergenau.
-
Zu Patentanspruch 2.4)
-
Software/Hardware,
die in der Lage ist, die Signale von mobilen Empfänger-Sendern
(die Verkehrsteilnehmer führen
diese mit sich) zu empfangen und zu verarbeiten (z. B. durch die
Erstellung eines theoretischen Computerbildes von der aktuellen
Verkehrssituation) und dem Verkehrsteilnehmer aufgrund des aktuellen
Verkehrsbildes intelligente Fahrtrouten vorschlägt beispielsweise um einen
sich anbahnenden Stau auf einer Autobahn zu vermeiden oder zu umgehen.
-
Für diesen
Zweck eignet sich besonders die mobile Empfänger-Sender Variante 1.2,
da dieser mobile Empfänger-Sender
nicht nur individuelle Erkennungszeichen aussenden kann, sondern
auch die Fähigkeit
besitzt ein ausschließlich
an ihn gerichtetes Signal zu empfangen.
-
Zu Patentanspruch 2.5)
-
Software/Hardware,
die in der Lage ist, die Signale von mobilen Empfänger-Sendern
(die Verkehrsteilnehmer führen
diese mit sich) zu empfangen und zu verarbeiten (z.B. mithilfe eines
theoretischen Computerbildes der aktuellen Verkehrskonstellation), um
den Verkehrsteilnehmer aufgrund des aktuellen Verkehrsbildes vor
einer gefährlichen
Situation, einer möglichen
Geschwindigkeitsübertretung
oder Verkehrsregelmißachtung
mithilfe von z.B. Licht und oder Tonsignalen wie der Sprache zu
warnen. Beispielsweise indem die Software/Hardware die Geschwindigkeitszone,
je nachdem wo sich der Verkehrsteilnehmer gerade befindet, erkennt
und entsprechend den Fahrer bei Übertretung
der Geschwindigkeit warnt; beispielsweise auch Warnung vor einem
plötzlichem
Stauanfang nach einer unübersichtlichen
Stelle oder vor einem Verkehrsunfall der sich in der Nähe gerade
ereignet oder ereignet hat oder vor einer scharten Kurve auf die
ein Verkehrsteilnehmer mit verhältnismäßig hoher
Geschwindigkeit zu fährt
oder z.B. indem die Software/Hardware auf eine detaillierte Karte
der Straßenlandschaft
mit ihren Verkehrsregeln zugreifen kann und durch den Abgleich dieser
mit den Positionswerten der Verkehrsteilnehmer erkennt, wenn jemand gerade
den Blinker setzt (der mobile Empfänger-Sender muss dazu, erkennen
können
wenn der Blinker gesetzt wird und diese Daten mit weiter senden
können)
um verkehrt herum in eine Einbahnstraße abzubiegen und ihn warnt-
es können
auch verschiedene Warnstufen bestimmt werden die beispielsweise
einen Fahranfänger
nach belieben selbst darauf hinweist, wenn er vergessen hat den
Blinker zu setzen. So kann mehr Sicherheit im Straßenverkehr
erreicht werden.
-
Die
Hardware auf der die Software installiert wird, kann an verschiedenen
Orten platziert werden (beispielsweise könnte sie gleichzeitig auf einem Computer
laufen, der den Verkehr lokal für
mehrere Ampeln regelt z.B. im Umkreis von 10.000m), sollte aber
die Daten über
die bestimmte Position der einzelnen mobilen Empfänger-Sender
in einer Region in irgend einer Form annehmen können, damit ein theoretisches
Computerbild der aktuellen Verkehrssituation erzeugt werden kann
beispielsweise um einen Stauanfang nach einer scharten Kurve erkennen
zu können.
-
Für diesen
Zweck eignet sich besonders die mobile Empfänger-Sender Variante 1.2, da
dieser mobile Empfänger-Sender
nicht nur individuelle Erkennungszeichen aussenden kann, sondern
auch dazu fähig
ist, ein ausschließlich
an ihn gerichtetes Signal zu empfangen, und daher durch das theoretische
Computerbild des aktuellen Verkehrsereignis von der Software/Hardware
nicht nur erkannt werden kann, welcher Verkehrsteilnehmer mit welcher
Geschwindigkeit wo hin fährt,
sondern auch durch die Sendung eines Signals an diesen Verkehrsteilnehmer
darauf Bezug genommen werden kann.
-
Zu Patentanspruch 2.6)
-
Software/Hardware,
die in der Lage ist die Signale von mobilen Empfänger-Sendern (die Verkehrsteilnehmer
führen
diese mit sich) zu empfangen und zu verarbeiten, um aus den empfangenen
Daten Karten für
Straßen
und Straßenlandschaften
zu erstellen.
-
Die
Verkehrsteilnehmer oder ein speziell für diesen Zweck vorgesehenes
Fahrzeug fährt
die Strecke, die aufgezeichnet werden soll, ab und aus der intervallmäßigen Sendung
der Positionswerte und zugehöriger
Daten wie der Geschwindigkeit, Richtung, Steigung ect (wenn diese
Daten von dem mobilen Empfänger-Sender mit gesendet
werden) durch den mobilen Empfänger-Sender,
kann die Software/Hardware die Karte für die Strecke erstellen und speichern.
Wenn eine Straße
ständig
befahren wird, kann die Software/Hardware durch verkehrsregeltypische
Merkmale (bei einer Ampel bleiben z.B. meist mehrere Verkehrsteilnehmer
stehen und fahren in einer Gruppe weiter, wenn die Ampel auf grün schaltet, bei
einem Stopzeichen bleibt jeder Verkehrsteilnehmer einzeln stehen
und fährt
weiter, wenn gerade kein anderer Verkehrsteilnehmer kommt, in einer
Einbahnstraße
fahren die Verkehrsteilnehmer nur in eine Richtung) des Fahrverhaltens
der Verkehrsteilnehmer (mithilfe des theoretischen Computerbildes
des Verkehrgeschehens) erkennen, wo beispielsweise Ampeln stehen,
die möglicherweise
irgendwann an das mobile Empfänger-Sendernetz angeschlossen werden,
um eine intelligente Verkehrsregelung zu ermöglichen. Ansonsten braucht
die Software/Hardware, wenn sie durch gewisse Merkmale des Fahrverhaltens
der Verkehrsteilnehmer im theoretischen Computerbild erkennt, wo
z.B. Ampeln oder Stoppzeichen stehen, zur exakten Erfassung des
Verkehrregelelemente (durch manuelle Eingabe), in den meisten Fällen nur
noch eine Bestätigung
und ansonsten eine Korrektur. Wenn eine Strecke mehrfach abgefahren
wird und die Software/Hardware daher viele Positionswerte dafür empfängt, kann
sie diese parallel zur entstehenden Karte abspeichern. Leider sind
diese Positionsdaten etwas ungenau und liegen daher oft etwas abseits
von der wirklichen Position des mobilen Empfänger-Senders rechts oder links von
abgefahrenen Strecke. Mithilfe der abgespeicherten Positionsdaten
kann die Software/Hardware aus den Abweichungen von der realen Fahrtstrecke (vor
allem verursacht durch Ungenauigkeiten in der Positionsbestimmung
und auch durch nicht genaues Einhalten der vorgesehenen Straßenbegrenzung), einen
Durchschnittswert bestimmen, der von der Software/Hardware als der „reale
Weg" angenommen
und gespeichert wird und fortlaufend berichtigt werden kann, soweit
es sinnvoll ist. Das kann wie in 3 und der
Zugehörigen
Beschreibung geschehen:
-
Siehe Zeichnungen – 3
-
Erklärungen zu den Bezugszahlen
in 3:
-
- Bezugszahl 3.1: Satelliten senden
die Signale zur Positionsbestimmung aus.
- Bezugszahl 3.1.1: Der mobile Empfänger-Sender wird vom Verkehrsteilnehmer
mitgeführt
und z.B. mit Radio ect zusammen in einem Gerät kombiniert in den Radioschacht
eines Autos eingebaut. Der mobile Empfänger-Sender empfängt die
Signale zur Positionsbestimmung und bestimmt die dem entsprechende
aktuelle Position.
- Bezugszahl 3.2: Der mobile Empfänger-Sender sendet die Bestimmte
Position und wenn notwendig auch zugehörige und zusätzliche
Daten (wie z.B. die Identifikation oder die Geschwindigkeit) weiter
an beispielsweise:
a) einen Computer
b) direkt oder über Umwege
an einen Satellit (wird unter Bezugszahl 3.3 in b.1) und
b.2) aufgeteilt)
- Bezugszahl 3.3:
a) Der Computer mit der Software
für die
Kartenerstellung, hat die Daten vom mobilen Empfänger-Sender direkt empfangen.
b.1)
Der Satellit sendet die empfangenen Daten direkt weiter an einen
Computer
b.2) Im Satellit ist die Software für die Kartenerstellung
auf entsprechender Hardware installiert und sendet die Daten bei
Bedarf weiter.
- Bezugszahl 3.4: Die Software/Hardware kann aufgrund
der empfangenen Daten von den mobilen Empfänger-Sendern (ein oder viele
Verkehrsteilnehmer, die die von der Software/Hardware zu verzeichnende
Straße
abfahren, führen
diesen mit sich), wie vor allem der Positionswerte, die jeweils
einer X/Y/Z Koordinate auf der entstehenden Karte entsprechen, aber
auch der Geschwindigkeit, Richtung, Steigung ect (wenn diese Daten von
den mobilen Empfänger-Sendern
mit gesendet werden) ein Abbild der Bewegung im zugehörigen Positionsbereich
(mithilfe der Ermittlung des "realen
Wegs" – siehe
Bezugszahl 3.5) erzeugen und eine entsprechende Karte der
Straße
speichern. Die Z-Koordinate kann auch weggelassen werden, beispielsweise
indem die mobilen Empfänger-Sender
die Steigung messen können
und diesen Wert zusammen mit der aktuellen Geschwindigkeit an die
Software/Hardware für
die Kartenerstellung weiter senden, damit diese den Wert der Geschwindigkeit
der Steigung entsprechend so kürzen
kann, dass die Geschwindigkeit nur noch der Bewegung in der X/Y-Ebene,
also der Draufsicht der Karte entspricht. Den Funktion des Kürzens kann
auch der mobile Empfänger-Sender
direkt übernehmen.
Wenn in der Karte auch die Z-Achse verzeichnet werden soll, kann zusätzlich ein
Höhenmesser
beim mobilen Empfänger-Sender
die aktuelle Höhe
messen und an die Software/Hardware für die Kartenerstellung weiter
senden, was aber nicht unbedingt notwendig ist.
- Bezugszahl 3.5, 3.6, 3.7: Die Linie
mit der Bezugszahl 3.5 stellt den "realen Weg" dar, der beispielsweise der Mittellinie
einer Spur, einer zweispurigen Landstraße, entsprechen kann und der von
der Software/Hardware für
die Kartenerstellung ermittelt und gespeichert werden soll. Zu diesem
Zweck empfängt
die Software/Hardware die mithilfe der mobilen Empfänger-Sender
bestimmten Positionswerte der Verkehrsteilnehmer, und speichert
diese parallel zu der entstehenden Karte ab.
-
Wenn
eine Straße
nun mehrfach abgefahren wird (beispielsweise von Verkehrsteilnehmern,
die die Strecke regelmäßig abfahren
und sowieso schon einen mobilen Empfänger-Sender mit sich führen) kann
die Software/Hardware viele Positionswerte (es kann auch mit korrigierten
Positionswerten oder mit von den Verkehsteilnehmern gefahrenen Linienformen
(siehe 4) gearbeitet werden – für diesen Zweck eignet sich
besonders die Empfänger-Sender Variante 1.1 und 1.2,
da diese mobilen Empfänger-Sender
individuelle Erkennungszeichen oder zugehörige Daten mit aussenden können) und
die zugehörige
Bewegungsrichtung (wichtig für
Straßen
mit Spuren für
beide Richtungen) für
die Ermittlung des "realen
Wegs" der Straße speichern
und je mehr Positionswerte gespeichert werden können, desto genauer kann der "reale Weg" anschließend in
der Karte verzeichnet werden.
-
Leider
sind die bestimmten Koordinaten bzw Positionswerte etwas ungenau
und liegen daher etwas abseits von der wirklichen Position des mobilen Empfänger-Senders
rechts oder links von der abgefahrenen Strecke. Die beiden Linien
in der Abb rechts und links von 3.5 also dem "realen Weg" sind Ungenauigkeitsgrenzlinien
(3.6) und stellen den Rahmen dar, innerhalb dessen die
ungenau bestimmten Positionen von der Software/Hardware für die Positionsbestimmung,
registriert werden bzw die in der Regel maximal rechts und links
abseits von der abgefahrenen Strecke registrierten Positionsdaten
liegen genau auf den Ungenauigkeitsgrenzlinien (3.6). Da
die empfangenen und gespeicherten Positionswerte von der Software/Hardware
für den
weiteren Verarbeitungsprozess gezählt werden müssen, bietet
es sich an die Fläche
zwischen den beiden Ungenauigkeitsgrenzlinien in Streckenabschnitte
bzw Koordinatenfelder (siehe 3.7 – ein Beispiel für einen
Streckenabschnitt – ein
Streckenabschnitt kann beispielsweise 1 Meter lang sein) einzuteilen.
Die Anzahl der Positionswerte in einem Streckenabschnitt können abschließend gezählt werden
und die Linie für
den "realen Weg" wird von der Software/Hardware
für die Kartenerstellung
dem Straßenverlauf
entsprechend, so zwischen den beiden Ungenauigkeitsgrenzlinien ausgerichtet,
dass sich etwa 50% der gezählten
Positionswerte des Streckenabschnitts auf der rechten Seite von
der Linie für
den "realen Weg" befinden und 50%
links davon, da die ungenau bestimmten Positionswerte etwa zu 50%
rechts und zu 50% links abseits von der wirklichen Strecke liegen
und daher die Mittellinie, die die Anzahl der registrierten Positionswerte
teilt, am ehesten der wirklichen Strecke entspricht. Bei Kurven,
besonders bei scharten Kurven, ist es sinnvoll beim einteilen des
prozentualen Anteils an Positionswerten rechts und links von der
Linie des "realen
Wegs", zusätzlich die
Ungenauigkeiten der Positionsbestimmung bezüglich der Längs-Achsen-Verschiebung parallel
zur Fahrbahn zu berücksichtigen:
bei einer Rechtskurve müssen
sich dementsprechend im Koordinatenfeld links vom "realen Weg" prozentual gesehen
mehr Positionswerte befinden als im Feld rechts davon – diese
Prozentwerte sind abhängig
vom Kurvenradius und der Kurvenform und können von der Software/Hardware
mithilfe von Erfahrungswerten ermittelt oder theoretisch bestimmt
werden.
-
Beispiel
zur Verdeutlichung des Prinzips der Erstellung des "realen Wegs": Die Software/Hardware
für die
Kartenerstellung hat von 200 Streckenabschnitten, die eine Kurve
von einer Spur einer zweispurigen Landstraße bilden (die Spuren für die gegensätzlichen
Fahrtrichtungen können
jeweils separat bearbeitet werden, wie in diesem Beispiel oder auch
gleichzeitig – für die separate
Bearbeitung von Fahrspuren gegensätzlicher Fahrtrichtung ist
es angebracht, dass auch die empfangen Positionsdaten von der Software/Hardware
für die
Kartenerstellung separat unter Beachtung der Fahrtrichtung der Verkehrsteilnehmer
gespeichert und ausgewertet werden), die jeweiligen Positionswerte
in den 200 zugehörigen
Koordinatenfeldern gespeichert (in diesem Beispiel entspricht ein
Streckenabschnitt bzw ein Koordinatenfeld einem Meter Straße). Pro
Koordinatenfeld konnten durchschnittlich 1000 Positionswerte von
den mobilen Empfänger-Sendern
der Verkehrsteilnehmer durch die Software/Hardware empfangen und
parallel zu der entstehenden Karte gespeichert werden. Zwischen
den beiden Ungenauigkeitsgrenzlinien erstellt die Software/Hardware
nun die Linie für den "realen Weg". Diese Linie setzt
sich aus 200 kurzen Einzellinien zusammen die an den 199 Berührungspunkten
durch einen veränderbahren
Drehpunkt miteinander verbunden sind. Mithilfe dieses Drehpunktes
wird die so gebildete Kette beweglich wie eine Gliederkette und
kann von der Software/Hardware zwischen den beiden Ungenauigkeitsgrenzlinien
zum Zweck des Ausrichtens flexibel verschoben werden. Die Software/Hardware
richtet diese Linienkette nun so innerhalb ihrer zugehörigen Koordinatenfelder
bzw zwischen den beiden Ungenauigkeitsgrenzlinien aus, dass sie
- • der
Streckenform bzw dem Streckenverlauf entspricht und (ein Streckenteil
aus beispielsweise 900 zusammengefügten Linien muss ein sinnvolles
Ganzes wie beispielsweise eine gleichmäßige Kurve ergeben – die Form
der Strecke hat bei der Ausrichtung der Linie für den "realen Weg" eine höhere Priorität als das
50% zu 50% Verhältnis, da
die Linie für
den "realen Weg" sonst evtl etwas zackig
und nicht gleichmäßig verläuft – aufgrund von
Unregelmäßigkeiten
bei der durchschnittlichen seitlichen Abweichung der Positionswerte von
der wirklichen Strecke)
- • möglichst
immer 50% der Postionswerte, also in diesem Beispiel durchschnittlich
500 Positionswerte, im Koordinatenfeld rechts von der Linie des "realen Wegs" und 50% links davon
liegen (es bietet sich an mit Prozenten zu arbeiten, da die Anzahl
der gespeicherten Positionswerte in der Praktik normalerweise von
Koordinatenfeld zu Koordinatenfeld verschieden ist – ausser
wenn die Länge
der Streckenabschnitte durch die Anzahl der Positionswerte im zugehörigen Koordintenfeld bestimmt
wird)
-
Wenn
es bei zwei aufeinander folgenden Linien (Linie 1 und Linie 2),
aufgrund der Berücksichtigung
der Streckenform, zu einer unregelmäßigen prozentualen Verteilung
der Positionswerte rechts und links von den zwei Linien kommt, so
dass sich dann beispielsweise nur noch 45% der 1000 durchschnittlichen
Positionswerte auf der rechten Seite von Linie 1 befinden (bei Linie
2 ist in diesem Beispiel das Verhältnis von 50% zu 50% zur Verdeutlichung des
Prinzips geblieben), löst
die Software/Hardware dieses Problem, indem sie die zwei zusammengefügten Linien
unter Berücksichtigung
des Drehpunktes und somit der Streckenform so ausrichtet bzw ausmittelt,
dass bei Linie 1 47,5% der Positionswerte auf der rechten Seite
und bei Linie 2 dafür
52,5% der Positionswerte auf der rechten bzw 47,5% auf der linken Seite
liegen (in der Praktik sind so glatte Werfe wie in diesem Beispiel
nur selten). Da die Streckenform bei der Ausrichtung der Linie für den "realen Weg" eine größere Priorität besitzt
als das 50% zu 50% Verhältnis,
ist es sinnvoll wenn die Software/Hardware immer mehrere zusammenhängende Linien
gleichzeitig ausrichtet (und nicht wie in diesem Beispiel nur 2) und
dabei versucht dem 50% zu 50% Verhältnis unter Berücksichtigung
der Streckenform möglichst
nahe zu kommen. So könnte
die Software/Hardware beispielsweise immer 100 Einzellinien gleichzeitig
ausrichten, davon die ersten 50 sofort wie ausgerichtet speichern,
dann an die noch nicht gespeicherten 50 die nächsten 50 in der Reihe anhängen, so
dass es zusammen wieder 100 Einzellinien sind, anschließend diese
ausrichten, davon die ersten 50 sofort wie ausgerichtet speichern
(usw) und so die gesamte Linie des "realen Wegs" in fünfzigerschritten abarbeiten.
50 Einzellinien werden in diesem Beispiel immer "flüssig" gehalten, damit
nur glatte dem Streckenverlauf entsprechende Übergänge von Schritt zu Schritt entstehen.
Für Kurven
können
anstatt von geraden Linien und zugehörigen Drehpunkten auch gebogene Linien,
die die Software/Hardware automatisch dem Kurvenradius anpasst,
verwendet werden. Zusätzlich kann
die Software/Hardware zum ermitteln des "realen Wegs" Erfahrungswerte einbeziehen wie beispielsweise
für bestimmte
Kurvenformen, was bei Kurven besonders sinnvoll in Hinsicht auf
die Längs-Achsen-Verschiebung
von ungenau bestimmten Positionswerten parallel zur Fahrbahn ist.
-
Wenn
für eine
Straße
genug Positionswerte von der Software/Hardware empfangen wurden, kann
sie auch die Straßenbreite
automatisch ermitteln (ohne manuelle Eingabe). Je größer der
Abstand zwischen den Ungenauigkeitsgrenzlinien (3.6), desto breiter
ist die Straße.
Da die Ungenauigkeitsgrenzlinien von den maximal vorkommenden Abweichungen
von der wahren Strecke abhängig
sind und diese Prozentual gesehen nur sehr selten sind, kann beispielsweise
auch anhand der 5% am meisten rechts und links von der Strecke abseits
gelegenen Positionswerte ein Durchschnittswert ermittelt, eine entsprechende
Linie in etwa parallel (kann nicht immer parallel sein, da die Straßenbreite
varriert) zu der Linie des "realen
Wegs" gezogen und
als Ungenauigkeitsgrenzlinie benutzt werden. Die Straßenbreite kann
die Software/Hardware dann je nach Abstand zwischen den so erstellten
Ungenauigkeitsgrenzlinien, einer Tabelle mit streckentypischen Erfahrungswerten
oder theoretischen Werten entnehmen oder direkt theoretisch bestimmen.
Sinnvoll ist der Gebrauch unterschiedlicher Tabellen z.B. für Kurven, mehrspurige
Straßen,
Parkplätze
und deren Formen ect. Wenn die Straßenbreite ermittelt wurde,
wird die Straße
mithilfe des "realen
Wegs" und der zugehörigen Breite
von der Software/Hardware in der Straßenkarte verzeichnet. Zu berücksichtigen
ist auch, das die von den Verkehrsteilnehmern gefahrene Bahn im
Durchschnitt nicht immer parallel zur Mittellinie der Fahrbahn verläuft und,
das die verschieden Verkehrsteilnehmer die Fahrbahnbreite nicht
immer vollständig
ausnutzen, sondern eher dazu tendieren in einer Spur zu fahren,
so dass sich Fahrbahnrillen bilden. Wenn beispielsweise für eine Straße mit einer Fahrspur
pro Richtung, für
jede Spur eine separate Linie für
den "realen Weg" erstellt wird, kann
die Software/Hardware auch aufgrund des Abstandes der Spuren zueinander,
mithilfe von streckentypischen Erfahrungswerten, Rückschlüsse auf
die gesamte Straßenbreite
ziehen. Die Straßenabmessungen
ect können
also genauer erkannt werden, wenn die Linien für den "realen Weg" und die zugehörigen Ungenauigkeitsgrenzlinien
für beide
Richtungen (auch für mehrere
Spuren wenn es angebracht ist) durch die Software/Hardware für die Kartenerstellung
separat erstellt und einander angeglichen werden. Je nachdem wie
genau die Linien für
den "realen Weg" einer Straße vor dem
Angleichen formmäßig zusammenpassen,
desto genauer konnten auch die wahren Abmessungen der Straße in der
Regel erfasst werden und es kann ein entsprechender, der Strecke
zugehöriger,
Gewissheitswert bestimmt und für
weiter Zwecke gespeichert werden.
-
Mehrere
Spuren für
eine Fahrtrichtung können
automatisch mithilfe von besonderen Merkmalen der gespeicherten
Positionswerte im Verhältnis
zur befahrenen Strecke (beispielsweise haben die gespeicherten Positionswerte
der Verkehrsteilnehmer, die sich in die gleiche Richtung bewegt
haben, auf der rechten Seite von den Spuren für eine Richtung, nahe bei der
Ungenauigkeitsgrenzlinie (3.6) eine höhere Dichte pro Flächeneinheit
als auf der linken Seite, was ein Hinweis dafür ist, dass es mehr als eine Fahrspur
für eine
Richtung gibt) und aufgrund von Verhaltensmerkmalen der Verkehrsteilnehmer
(beispielsweise bewegen sich mehrere Fahrzeuge gleichzeitig nebeneinander
und oder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten) erkannt werden,
außerdem
lässt die
ermittelte Straßenbreite
je nach Straßentyp
und durchschnittlichen Fahrtgeschwindigkeiten in der Regel auf eine
bestimmte Anzahl von Fahrtspuren schließen. Wenn der Software/Hardware
die Anzahl der Fahrspuren bekannt ist, kann sie diese über die
Straßenbreite
verteilt dem "realen Weg" (so braucht die
Linie des "realen
Wegs" für mehrspurige
Straßen
nur einmal für
jede Fahrtrichtung erstellt zu werden) entsprechend in der Straßenkarte
verzeichnen.
-
Zum
bestimmen des "realen
Wegs" und der Ungenauigkeitsgrenzlinien
für Straßen mit
mehr als einer Spur für
eine Richtung, muss die Software/Hardware vor allem Rücksicht
darauf nehmen, dass sie für
die verschieden Spuren für
eine Richtung, in der Regel auch durchschnittlich unterschiedlich
viele Positionswerte empfängt
(beispielsweise sind 55% der empfangenen Positionswerte der rechten
und 45% der linken Spur zuzuordnen) und sie dementsprechend auch
das 50% zu 50% Verhältnis für die Bestimmung
der Linie des "realen
Wegs" ändert. Das
entsprechende Verhältnis
kann beispielsweise bei einer Straße mit zwei Fahrbahnen für eine Richtung
mithilfe der bereits gespeicherten Positionswerte ermittelt werden:
Wenn die Positionswerte (wurden von der Software/Hardware für jede Fahrtrichtung
separat gespeichert) pro Flächeneinheit
auf der rechten Außenseite
von den beiden Straßenbahnen
für eine
Richtung, nahe bei der Ungenauigkeitsgrenzlinie, eine höhere Dichte
haben als auf der linken Seite von den beiden Straßenbahnen,
konnten für
die rechte Spur mehr Positionswerte pro Streckeneinheit als für die linke
Spur empfangen werden und je nachdem wie sich diese Werte prozentual
gesehen zueinander verhalten, kann auch das 50% zu 50% Verhältnis zum
Ermitteln der Linie des "realen Wegs" entsprechend neu
bestimmt werden. Soweit die wirklichen Verhältnisse diesbezüglich nicht
genau ermittelt werden können,
kann zusätzlich
von streckentypischen Erfahrungswerten ausgegangen werden.
-
Es
können
nicht nur die Straßenbreiten,
sondern auch Abmessungen von Plätzen
(z.B. Parkplatz 20 × 10
Meter Quadratisch direkt an der Straße und parallel dazu) automatisch
erkannt werden. Ein viereckiger Platz beispielsweise, kann von der
Software/Hardware für
die Kartenerstellung mithilfe der empfangenen Positionswerte ähnlich wie
eine Straße,
die durch ihren Verlauf ein Viereck bildet, gehandhabt werden (die
Fahrtrichtungen der Verkehrsteilnehmer werden hierzu nicht berücksichtigt),
nur das der Platz in der Mitte aufgrund der Positionsbestimmung
ebenfalls als befahrbar erkannt wird.
Ende der Erklärung zu 3.
-
Für diesen
Zweck eignet sich besonders die Empfänger-Sender Variante 1.1 und 1.2,
da diese mobilen Empfänger-Sender
zugehörige
Informationen und individuelle Erkennungszeichen zur Identifikation
mit aussenden aussenden können.
-
Zu Patentanspruch 2.7}
-
Software/Hardware
zur Korrektur der bestimmten Position direkt bei einem mobilen Empfänger-Sender
oder zur Korrektur der bestimmten Position, dort wo das Sendesignal
(des mobilen Empfänger-Sender)
empfangen wird. Dies kann durch den Abgleich der Verhaltensmerkmale
(die einen Fixpunkt kennzeichen – ein Fixpunkt kann auch künstlich
erstellt werden – siehe
Patentanspruch 4.) von beispielsweise einem Verkehrsteilnhemer mit
der bestimmten Position im theoretischen Computerbild einer Verkehrssituation,
erreicht werden. Beispielsweise biegt der Verkehrsteilnehmer in
einer Straße
ab (die gefahrene Kurve stellt einen Fixpunkt dar), die laut der
X/Y Koordinaten des theoretischen Computerbildes erst 3m später anfängt, die
Software/Hardware erkennt das und korrigiert die bestimmte Position
und wenn nötig
sendet sie diese zurück
an den mobilen Empfänger-Sender
zur Korrektur vor Ort (der mobile Empänger-Sender mit dem Patentanspruch
1.2 ist hierfür
geeignet, da er nicht nur seine Identifikation mit aussenden kann,
sondern auch speziell an ihn gerichtete Daten empfangen kann). Die
Möglichkeit
für die
Software/Hardware einen Fixpunkt auszumachen ergibt sich also vor
allem aus der Erkenntnis, dass die gefahrene Bahn oder Lienenform
(z.B. eine Kurve die sich aus den bestimmten Positionswerten, der
Geschwindigkeit Geschwindigkeitsänderung,
der Richtung entsprechend Norden Süden Osten Westen, der Richtungsveränderung
und der Steigung des mobilen Empfänger-Sender ergibt) einer etwas
anderen Position auf dem theoretischen Computerbild entspricht als
die bestimmte Position. Für
diesen Zweck können
beispielsweise in der Software/Hardware des mobilen Empfänger-Sender
die üblichsten
Streckenformen (Linien – siehe
Zeichnungen – 4 – Schaubild 4.1)
für beispielsweise
jeweils 100 Meter vorgespeichert werden. Es wird dann von der Software/Hardware
des (bzw bei dem) mobilen Empfänger-Sender erkannt, welche
vorgespeicherte Straßenbahnlinie
auf den letzten 100 Metern vom Verkehrsteilnehmer gefahren wurde
(z.B. Linienform 217812), der zugehörige Erkennungscode für diese
vorgespeicherte Linienform rausgesucht und zusammen mit den anderen
Daten an die Software/Hardware gesendet, die für die Positionskorrektur zuständig ist
(die Software/Hardware zur Korrektur der bestimmten Position an
die gesendet wird, kann z. B. gleichzeitig auf einem Computer laufen,
der den Verkehr lokal für
mehrere Ampeln regelt z. B. im Umkreis von 10.000m oder auf den
Ressourcen eines Satelliten). Diese Software/Hardware kann mithilfe
des Erkennungscodes, wiederum die entsprechende Linienform raus
suchen und diese dann mithilfe der bestimmten Position über den "realen Weg", wie er in der Straßenkarte
gespeichert ist, legen und dadurch evtl. einen Fixpunkt erkennen oder
eine zumindest wahrscheinlichere Position bestimmen.
-
Siehe Zeichnungen – 4
-
Erklärungen zu den Bezugszahlen
und Schaubildern in 4:
-
- In Schaubild 4.1 kennzeichnet die
Bezugszahl 4.1.1 die Fahrtrichtung und 4.1.2 die
aktuelle Position des Verkehrsteilnehmer. Die Software/Hardware
des mobilen Empfänger-Sender
erstellt mithilfe der Geschwindigkeit und der Geschwindigkeitsveränderung
bzw der zurückgelegten
Strecke, der Richtung entsprechend Norden, Süden, Osten, Westen, der Richtungsveränderung
der Steigung und der bestimmten Positionswerte (werden bei der Erstellung
der Linienform im Rahmen von der mehr oder minder wahrscheinlichen
Ungenauigkeit bei der Positionsbestimmung vernachlässigt) eine
vereinfachte Linie (siehe schwarze Linie) der gefahrenen Fahrtstrecke
(z.B. für
100m) oder erkennt eine von vielen vorgespeicherten Linienformen
die dem entspricht (z.B. Linienform Nr. 217812) und sendet den entsprechenden
Code weiter an die Software/Hardware, die die Korrektur der Positionsbestimmung
vornimmt. Wenn der mobile Empfänger-Sender,
die gefahrene Linie codiert, anstatt nur eine Linienformnummer zu
senden, liegt der Nachteil darin, dass die zu sendende Datenmenge
größer wird.
- Schaubild 4.2 in 4: Die Software/Hardware, die
die Korrektur der Positionsbestimmung vornimmt und anschließend zur
weiteren Verarbeitung zur Verfügung
stellt hat den "realen
Weg" also den Straßenverlauf
in Linienform (siehe schwarze Linie) gespeichert.
- Schaubild 4.3 in 4: Die Software/Hardware, für die Korrektur
der Positionsbestimmung legt nun die empfangene Linienform (kurze
Linie) über den "realen Weg" also den Straßenverlauf
(lange Linie) und erkennt, dass die gefahrene Linienform (kurze
Linie) und die letzte bestimmte Position (4.3.1) nicht
genau mit den X/Y Koordinaten (wenn die Z-Achse zusätzlich noch
mit einbezogen wird, kann eine höhere
Genauigkeit der Positionskorrektur erzielt werden) des Straßenverlaufs
(lange Linie) übereinstimmt
(übertrieben
dargestellt).
- Schaubild 4.4 in 4: Die Software/Hardware, korrigiert
die bestimmte Position indem sie die Linienformen so übereinander
legt, dass die 100 Meter des "realen
Wegs" und der empfangenen gefahren
Linienform an möglichst
vielen Punkten übereinstimmen
oder so, dass das Flächenvolumen
zwischen den beiden Linien möglichst
gering gehalten wird und kann durch diese Veränderung die Position korrigieren.
Anschließend
kann diese wahrscheinlicher Position für weitere Zwecke zur Verfügung gestellt
werden.
-
Anmerkung
zu 4: Die Software/Hardware bei dem mobilen Empfänger-Sender
kann aber auch anstatt einen Linienform-Erkennungscode raus zu suchen,
die „exakt" gefahrene Straßenbahnlinie codieren
(z.B. für
die letzten 100m) und weiter senden (Nachteil: der Sendecode wird
länger – es wird ein
Code gesendet, aus dem die Kurven und Geraden bestimmt werden können) oder
auch die Funktion der Software/Hardware übernehmen, an die die Daten
normalerweise gesendet werden und dadurch den Sendevorgang zum Zweck
der Positionskorrektur einsparen, um dann direkt die korrigierte
Position für
die weitere Verarbeitung zu senden. Wenn der mobile Empfänger-Sender
auch Daten wie Geschwindigkeit Richtung ect aussendet, kann die
Software/Hardware für
die Positionskorrektur aufgrund des intervallmäßigen Datenempfangs auch selbst
die Funktion der Linienformerstellung für die gefahrene Strecke übernehmen,
wodurch dem mobilen Empfänger-Sender
diese Aufgabe abgenommen wird.
Ende der Erklärung zu 4.
-
Der
mobile Empfänger-Sender
oder die Software/Hardware, die seine Signale empfängt, kann auch
immer Werte wie z.B. Geschwindigkeit, Geschwindigkeitsveränderung,
Richtung, Richtungsveränderung
und Steigung mit in den Prozess der Positionskorrektur einbeziehen
und (z.B. sekündlich)
mit der bestimmten Position abgleichen, dadurch einen wahrscheinlicheren
Positionswert bestimmen und aktuell halten, um die Ungenauigkeiten
der Positionsbestimmung in einem etwas kleinerem Rahmen zu halten
(besonders sinnvoll ist diese Funktion beispielsweise, wenn vor
200m ein Fixpunkt erkannt werden konnte und aufgrund der Geschwindigkeit und
der bekannten Straßenfolge
die neue Position theoretisch relativ exakt aktuell gehalten werden kann).
-
Für diesen
Zweck eignet sich besonders die mobile Empfänger-Sender Variante 1.1 und 1.2,
da diese mobilen Empfänger-Sender
zugehörige
Informationen und individuelle Erkennungszeichen zur Identifikation
mit aussenden aussenden können.
-
Zu Patentanspruch 2.8)
-
Software/Hardware
die ein Objekt, das bestimmte Funktionen hat, mithilfe des mobilen
Empfänger-Senders
und einem entsprechendem theoretischen Computerbild automatisch
steuern (die Software/Hardware befindet sich direkt beim mobilen Empfänger-Sender,
erzeugt ein theoretisches Computerbild (wenn es nicht nötig ist
auch ohne die Positionsdaten von anderen mobilen Empfänger-Sendern einzubeziehen
bzw zu empfangen) und ist in der Lage dementsprechend die Steuerfunktion
des Objektes wie programmiert teilweise oder ganz zu übernehmen)
oder automatisch fern steuern kann (die Software/Hardware wird auf
einem Computer installiert, der die Positionsdaten des bzw der mobilen Empfänger-Sender
empfangen kann und das Objekt durch ein Funksignal wie programmiert
funktionsgerecht und entsprechend des theoretischen Computerbildes
steuert (die Steuerung kann auch ganz oder teilweise auf manuellen
Betrieb, durch einen Benutzer am Computer umgeschaltet werden)
-
Beispielsweise
für landwirtschaftliche
Aufgaben, wie das vollautomatische Abernten eines Feldes, mithilfe
eines theoretischen Computerbild, der zu erntenden Fläche mit
ihrer Begrenzung und einer Computer (oder manuell) geregelten Fernsteuerung eines
geeigneten Fahrzeugs (z.B. Mähdrescher) über Funksignale.
Ein theoretisches Computerbild für die
zu besäende
Fläche
könnte
z.B. erstellen und gespeichert werden, indem ein Mann zu Fuß mit einem mobilem
Empfänger-Sender
die äußeren Abgrenzungen
des Feldes abgeht und Software/Hardware für Kartenerstellung (siehe Patentanspruch
2.6) entsprechend ein theoretisches Computerbild der befahrbaren
Fläche
erzeugt und zur Sicherheit dabei die Toleranzen für die größtmöglichen
Ungenauigkeiten der Positionsbestimmung mit einbezieht (die befahrbare
Fläche
müsste
der Toleranz entsprechend verkleinert werden – daher wäre es sinnvoll, wenn die Abgrenzungen
mehrfach (oder langsam – je
langsamer desto mehr Positionssignale werden pro Einheit Strecke
gesendet) abgegangen würden,
um die Position der Abgrenzungen genauer bestimmen zu können). Der
Mähdrescher
kann dann von der Software/Hardware (oder vom manuellen Benutzer
am Computer) dem theoretischen Computerbild entsprechend durch den
mobilen Empfänger-Sender
(dieser hat Zugriff auf die Bedienelemente des Mähdreschers) so gesteuert werden,
dass er in intelligenten Bahnen die gesamte zu dreschende Fläche abfährt bzw
zwischendurch einen Umweg zum Zweck des Entladens einlegt. Es wäre auch
angebracht einen oder mehrere Sensoren einzusetzen, die in diesem Fall
erfassen müssten,
wie groß der
Seitenabstand zu den zu erntenden Pflanzen ist bzw in welcher Spurlage
der Mähdrescher
fahren muss. Außerdem wäre es sinnvoll
so eine vollautomatische Maschine die beispielsweise ein Feld aberntet
mit einer Schallwarnanlage (z.B. Warnung durch hörbare Sprache) auszustatten,
die entsprechenden Felder unbegehbar (auch für Tiere) und mit Warnhinweisen
abzugrenzen und zusätzlich
einen „Rammsensor" an dem ferngesteuerten
Fahrzeug anzubringen, damit sich diese Maschine bei einer Kollision
automatisch ausbremsen kann.
-
Wenn
ein Objekt wie im Beispiel mit dem Mähdrescher (über Funksignale) ferngesteuert
wird, muss der mobile Empfänger-Sender
dazu Fähig
sein das Objekt bedienen und steuern zu können (z.B. Richtung und Geschwindigkeit
eines Mähdrescher). Wenn
die Software/Hardware außerhalb
(also nicht bei dem mobilen Empfänger-Sender)
des Objektes mit dem mobilen Empfänger-Sender positioniert ist (z.B.
bei einem Landwirtschaftsbetrieb) und dieses fernsteuert, könnte die
Software/Hardware die Positionsdaten ect. z.B. direkt von einem
mobilen Empfänger-Sender
oder über
den Umweg eines Satelliten empfangen und die Daten zum Zweck der
Fernsteuerung anschließend
direkt oder über
den Umweg eines Satelliten an den mobilen Empfänger-Sender weiter senden.
Für das
Beispiel mit dem Mähdrescher
ist es nicht unbedingt notwendig, dass die Positionsdaten anderer
mobiler Empfänger-Sender
mit in das theoretische Computerbild zum Zweck der Fernsteuerung
einbezogen werden, kann aber auch hilfreich sein, z.B. für ein Fahrzeug,
das den Ernteertrag bei dem Mähdrescher
abholt, damit dieser weiter dreschen kann.
-
Für diesen
Zweck eignet sich besonders die mobile Empfänger-Sender Variante 1.2.1,
da dieser mobile Empfänger
Sender nicht nur individuelle Erkennungszeichen aussenden kann,
sondern auch die Fähigkeit
besitzt ein ausschließlich
an ihn gerichtetes Signal zu empfangen und durch dieses Signal auch
die Bedienelemente (z.B. Servolenkung, Geschwindigkeit, Bremse)
des Fahrzeugs, das den mobilen Empfänger-Sender mit sich führt, bedienen kann
oder dazu in der Lage ist das Fahrzeug wie programmiert durch die
Bedienelemente zu steuern.
-
3. mobile
Ampel
-
Zu Patentanspruch 3.)
-
Eine
mobile Ampel die sich beispielsweise direkt in einem Kfz befinden
kann und die Signale (die aufgrund des aktuellen Verkehrsbildes
bestimmt werden), die auch die Ampeln benutzen, empfängt (2.1)
und sich durch Licht und oder Tonsignale, wie z.B. der Sprache,
kenntlich macht. Die mobile Ampel könnte ein separates Gerät sein (in
diesem Fall muss es allerdings auch auf eine Straßenkarte
zugreifen und seine eigene Position bestimmen können) oder die Ampelsignale
von einem mobilen Empfänger-Sender
beziehen (der mobile Empfänger-Sender muss
die entsprechenden Ampelsignale empfangen können) der sowieso schon für andere
Zwecke z.b. in einem Kfz eingebaut wurde bzw direkt mit diesem zusammen
in einem Gerät
verbaut werden. Die mobile Ampel könnte beispielsweise auch anzeigen
in wie vielen Sekunden die Ampel auf grün schaltet, falls das durch
die Software/Hardware, die für
die Verkehrssteuerung zuständig
ist, schon bekannt ist. Allerdings ist eine mobile Ampel wohl auch
eine Frage der Sicherheit (Störung
der Funksignale, defektes Gerät
ect.).
-
4. Orientierungssender
-
Zu Patentanspruch 4.)
-
Der
Orientierungssender ist ein Gerät
das einen Fixpunkt für
die mobilen Empfänger-Sender
zum Zweck der Positionskorrektur darstellt und ein Ersatz für Satellitennavigation
sein kann. Das Gerät
kann ein Signal aussenden mithilfe dessen, der mobile Empfänger-Sender
(mobiler Empfänger-Sender – Patentanspruch
1.2.2) messen kann, wie groß der Abstand
bis zu diesem Orientierungssender ist, beispielsweise aufgrund der
Stärke
des empfangenen Signals (je näher
der Orientierungssender desto stärker
das Signal). Durch die Positonsbestimmung mithilfe der Satellitensignale,
dem „Wissen" über die Entfernung bis zum
nächsten
Orientierungssender und einer Karte in der er verzeichnet ist, kann
erkannt werden wo genau sich der Verkehrsteilnehmer befindet (wenn
notwendig unter Berücksichtigung
der Bewegungsrichtung entsprechend Norden, Süden, Osten und Westen und des
sich fortlaufend verändernden
Abstandes bis zum Orientierungssender, woraus geschlossen werden
kann, ob sich der Verkehrsteilnehmer auf den Orientierungssender
zu oder von ihm weg bewegt) und die Position entsprechend korrigiert werden.
Wenn mehrere Orientierungssender beispielsweise sehr nahe bei einander
stehen und die Gefahr besteht, dass die mobilen Empfänger-Sender die
Orientierungssender verwechseln (aufgrund von Ungenauigkeiten bei
der Positionsbestimmung mithilfe der Satelliten), wäre es sinnvoll,
dass die Orientierungssender eine Identifikation mit aussenden. Wenn
die Orientierungssender eine Identifikation mit aussenden, stellen
sie einen festen unveränderlichen Orientierungspunkt
im theoretischen Computerbild einer Karte dar und daher können mithilfe
dieser Technik auch die kostspieligen Satelliten zum Zweck der Positionsbestimmung
eingespart werden (allerdings wäre
dazu eine sehr große
Anzahl an Orientierungssenderen notwendig, die in regelmäßigen oder unregelmäßigen (z.B
bei Kreuzungen) Abständen
an den Straßen
platziert werden können – aufgrund
der großen
Herstellungszahl wären
allerdings die Produktionskosten entsprechend gering). Diese Orientierungssender
können
beispielsweise bei den Verkehrsampeln positioniert werden und wenn
sie eine Identifikation mit aussenden, kann zumindest zum Zweck
der Verkehrsregelungssoftware/hardware (siehe Patentanspruch 2.1)
auf Satellitennavigation verzichtet werden. Wenn die Orientierungssender eine
Identifikation mit aussenden, können
die mobilen Empfänger-Sender
die eigene Position, aufgrund einer gespeicherten Straßenkarte
(in der die Orientierungssender mit entsprechender Identifikation
verzeichnet sind), der eigenen Bewegungsrichtung entsprechend Norden,
Süden,
Osten und Westen und mithilfe der fortlaufenden Abstandsveränderung
bis zum Orientierungssender, auch ohne die Hilfe von Satellitensignalen
erkennen und anschließend
weiter senden – wenn
der mobile Empfänger-Sender
die eigene Bewegungsrichtung erkennen soll, muss er über einen
Kompass verfügen – außer beispielsweise,
wenn sich die Sendebereiche der Orientierungssender überschneiden
und der mobile Empfänger-Sender
mithilfe dieser Überschneidung
und der gesendeten Identifikation seine eigene Position bestimmen
kann (der mobile Empfänger-Sender
müsste
zu diesem Zweck gleichzeitig 2 oder mehr Sendesignale von verschieden
Orientierungssendern auswerten können).
-
Siehe Beispiel in Zeichnungen – 5
-
Erklärungen zu den Bezugszahlen
in 5:
-
Der
Abstand (5.3) des Verkehrsteilnehmer (5.1) bis
zum Orientierungssender (5.2) verringert sich aufgrund
der Bewegungsrichtung (5.4)
-
Aufgrund
der Bewegung Richtung Süden kann
sich der Verkehrsteilnehmer nur auf der Straße 5.5 und nicht auf
der Straße 5.6 befinden
und die aktuelle Position kann daher
-
- • mithilfe
der Identifikationsaussendung des Orientierungssenders (der Orientierungssender
mit Identifikation ist in der Straßenkarte entsprechend der X/Y-(5.7)
und evtl auch der Z-Koordinate verzeichnet),
- • durch
die Kenntnis über
den Abstand bis zum Orientierungssender
- • und
wenn nötig
mithilfe der Erkenntnis, dass der Abstand bis zum Orientierungssender
kleiner wird und nicht größer, erkannt
werden.
-
Da
der Abstand des Verkehrsteilnehmers bis zum Orientierungssender
aufgrund der Bewegung kleiner wird und nicht größer und die Bewegung Richtung
Süden erfolgt,
kann sich der Verkehrsteilnehmer nur nördlich vom Orientierungssender
befinden.
Ende der Erklärung
zu 5.
-
Zu Patentanspruch 4.1)
-
Software/Hardware zur
Korrektur und Speicherung der Sendesignalstärke der Orientierungssender
-
Wenn
sich zwischen dem Orientierungssender und dem mobilen Empfänger-Sender
ein Hindernis wie z.B. ein Haus befindet, das das Sendesignal abschwächt, kann
eine Software/Hardware (z.B. kombiniert mit Kartenerstellungssoftware/hardware – siehe
Patentanspruch 2.6) dieses Problem ausgleichen, indem sie die Stärke der
Sendesignale der Orientierungssender in den jeweiligen Kartenbereichen erkennt
und speichert. Dazu müsste
beispielsweise ein Kfz mit mobilem Empfänger-Sender den zu verzeichnenden
bzw zu korrigierenden Kartenbereich abfahren, um die Sendesignalstärke im aktuellen Straßenbereich
zu messen (evtl auch mehrfach um Ungenauigkeiten auszugleichen)
und diese in kontinuierlichen Intervallen an die Software/Hardware senden,
damit diese Daten direkt zusammen mit der Karte gespeichert werden
können.
Wenn so ein Fahrzeug eine Straße
entlang fährt
und ein Hindernis passiert, das sich zwischen dem mobilen Empfänger-Sender
und dem Orientierungssender befindet und das Sendesignal des Orientierungssenders
abschwächt,
kann die Software/Hardware und oder der mobile Empfänger-Sender
die Kenntnis über
die eigne Position auch ohne korrektes Sendesignal des Orientierungssenders,
mithilfe der Geschwindigkeit bzw der zurückgelegten Strecke, der Fahrtrichtung und
der Richtungsänderung,
aktuell halten, während gleichzeitig
die Sendesignalstärke
des Orientierungssenders, in diesem Bereich, vom mobilen Empfänger-Sender gemessen wird
und an die Software/Hardware zur Korrektur der Sendesignale gesendet
und von dieser im entsprechenden Kartenbereich verzeichnet wird.
Nach dem Prozess der Speicherung kann ein mobiler Empfänger-Sender
mithilfe der Identifikation eines Orientierungssenders und der zugehörigen in
der Karte gespeicherten Sendesignalstärken, die einer Position auf
der Straßenkarte
entsprechen, die eigene Position erkennen und zusätzlich Daten
wie Geschwindigkeit, Richtung ect benutzen, um die Kenntnis über die
eigene Position auf der Straßenkarte
aktuell zu halten. Die von der Software/Hardware erstellten Karten
können
dann beispielsweise für
mobile Empfänger-Sender
verwendet werden, die nicht von der Satellitennavigation abhängig sind
oder sie kann einfach der Positionskorrektur dienen. Nach dem gleichen
Prinzip kann die Software/Hardware auch den Störungsfaktor der Satellitensignale
zur Positionsbestimmung z.B. zwischen großen Hochhäusern erkennen und abspeichern.
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Für diesen
Zweck eignet sich besonders die mobile Empfänger-Sender Variante 1.2.2,
da diese mobilen Empfänger-Sender
die Signale von Orientierungssendern zum Zweck der Positionsbestimmung benutzen
können.