Aufgabenstellung
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur drahtlosen
Sicherung und Kontrolle von Gegenständen und Personen zur Verfügung zu
stellen, wobei die Lösung
flexibel, komfortabel, störungs-
ausfall- und überwindungssicher,
in der Bedienung einfach, und dabei kostengünstig sein soll.
Die
Erfindung erreicht dies dadurch, dass zur Veranlassung von Steuerungsbefehlen
und zum Empfang von Signalen ein mobiles Bediengerät mit einer
Anzeige-, einer Eingabe- und einer Sende-/Empfangseinrichtung, insbesondere
ein Mobiltelefon, PDA, Pocket-PC, Notebook und dgl., und zur Übertragung
der Steuerungsbefehle an eine, an mehrere oder an ein Netzwerk aus vielen
Sende-/Empfangseinrichtungen ein bidirektionales drahtloses Übertragungsprotokoll,
insbesondere Bluetooth, WLAN und dgl., vorgesehen ist.
Mobiltelefone
sind immer mehr mit zusätzlichen
Rechenkapazitäten
ausgestattet, die über
die reinen Telefonfunktionen hinausgehende Anwendungen ermöglichen.
In Verbindung mit den vorhandenen Displays, Speicherkapazitäten und
hohen Rechenleistungen bieten sich die Möglichkeit, standardisierte
Software-Programme, z.B. auf Basis von JAVA, zu erstellen und so
relativ plattformunabhängige Programme
zu ermöglichen.
Neben der für
die Mobilkommunikation vorhandenen Funkschnittstelle weisen die
Mobiltelefone zunehmend auch Nahbereichsfunk-Übertragungssysteme,
wie z.B. Bluetooth und WLAN, auf. Ebenso sind derartige technische Einrichtungen
inzwischen bei fast allen neueren tragbaren Computern vorhanden,
angefangen von Notebooks, über
Subnotebooks bis hin zu Pocket-PCs/PDAs mit und ohne Tatstatur.
Diese Geräte verfügen daneben üblicherweise
auch über
die Möglichkeit,
Benutzer durch optische und/oder akustische Signale zu informieren.
Die Datenübertragungsprotokolle
werden ständig
erweitert und neuen technischen Möglichkeiten angepasst. Bestes
Beispiel ist der „Bluetooth"-Standard, der sich
von einer einfachen und langsamen Kurzstreckenübertragungstechnik zu einer
universell verwendbaren, schnellen, sicheren, dabei kostengünstigen Übertragungstechnik
entwickelt hat, mit der sich Strecken von über 100m überbrücken lassen.
Die
Verwendung eines ohnehin beim Benutzer vorhandenen mobilen Bediengerätes, wie
einem Mobiltelefon, ist kostengünstig.
Die ohnehin in dem Bediengerät
eingebauten Kommunikationseinrichtungen werden so zur Übertragung
von Signalen an Sende/Empfangseinrichtungen, sowie zum Empfang der
Signale von diesen Sende/Empfangseinrichtungen genutzt, welche am
Sicherungsobjekt oder im Raum (zur Peilung) angebrachten Sende/Empfangseinrichtungen
gesandt werden. Durch ein Programmmodul können auf der Anzeigevorrichtung
des Bediengerätes
aktuell mögliche
Funktionen zur Auswahl gestellt und abhängig von den vorangegangenen
Steuerbefehlen oder den Programmzuständen weitere Befehle angezeigt
werden. So läßt sich
eine übersichtliche
Bedienstruktur mit zustandsabhängigen
auch grafischen Untermenüs
erreichen. Die Auswahl der Eingabe der Befehle erfolgt über vorhandene
Tasten, berührungsempfindliche
Anzeigefelder oder dgl.
Die
Benutzung von Funkübertragungsprotokollen,
wie Bluetooth oder WLAN, bietet den Vorteil, dass für eine Befehlsübertragung
keine Sichtverbindung zwischen dem Bediengerät und der Sende-/Empfangseinrichtung
bestehen muss. So läßt sich
die wünschenswerte
Flexibilität
erreichen.
Die
Verwendung eines bidirektionalen Übertragungsprotokolls ermöglicht darüber hinaus,
dass Rückmeldungen über den
aktuellen Systemzustand der Sende/Empfangseinrichtungen an das Bediengerät übertragen,
dort angezeigt und ausgewertet und abhängig hiervon die möglichen
Steuerungsbefehle angezeigt oder Reaktionen ausgelöst werden.
Auch Informationen über
Entfernung, örtliche
Lage und ggf. Zeitpunkt des Abbruchs des Funkkontaktes, also des
Entfernens des Sicherungsobjektes aus dem überwachten Bereich lassen sich übertragen
bzw. feststellen und auf dem Bediengerät speichern und darstellen.
Die
Verwendung eines bidirektionalen Übertragungsprotokolls ermöglicht zusätzlich,
dass die Sende/Empfangseinrichtungen untereinander Kontakt aufnehmen
und sich auf diese Weise selbst zu einem Netzwerk organisieren können, in
dem Daten ausgetauscht bzw. weitergereicht werden, bis diese den
gewünschten
Empfänger
erreicht haben, welcher z.B. wegen zu großer Entfernung vom Sender nicht
auf direkte Weise mit diesem kommunizieren kann.
Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhaft
ist es, dass das Bediengerät
ein Programmmodul zur Entgegennahme und Auswertung der empfangenen
Steuerbefehle und zur Aktivierung von Computerfunktionen und ggf.
zur Veranlassung der Sendung von Rückmeldungen oder Steuersignalen
aufweist.
Ein
solches Programmmodul auf dem Bediengerät ermöglicht, dass die von der Sende-/Empfangseinrichtung
gesendeten Zustandsinformationen die beabsichtigten Aktionen auslösen. Dies
kann einerseits durch Aktionen auf dem Bediengerät geschehen, aber auch durch
Aktionen auf der Sende/Empfangseinrichtung. Auch eine direkte Weiterleitung
der Befehle an weitere Geräte
(Kopfhörer, Schlüsselanhänger, Versand
von SMS durch das Mobiltelefon) ist möglich.
Auf
diese Weise ist es möglich,
beispielsweise nach Auswertung der von der gesendeten Zustandsinformationen
durch das Bediengerät
durch diese Informationen an andere durch Nachbereichsfunk verbundene
Geräte
weiterzuleiten und z.B. Alarm auszulösen, oder auch nur die Bewegungsrichtung
eines Gegenstandes, an dem eine Sende-/Empfangseinrichtung angebracht
ist, und der sich eigentlich nicht bewegen dürfte, anzugeben, um den Gegenstand
bzw. diejenige Person, die den Gegenstand unerlaubt entfernt, zu
verfolgen.
In
Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass das mobile Bediengerät zur Ausstrahlung
und zum Empfang von drahtlosen Steuersignalen zur Steuerung weiterer
Sende-/Empfangseinrichtungen oder fernbedienbarer Geräte ausgebildet
ist.
Weiterhin
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur drahtlosen Steuerung Kommunikation
mit einer oder mehreren Sende-/Empfangseinrichtungen, das sich dadurch
auszeichnet, dass auf der Anzeigeeinrichtung des mobilen Bediengerätes die
möglichen Steuerungsbefehle,
insbesondere in einer Menüstruktur,
dargestellt, mittels der Eingabeeinrichtung eine oder mehrere Steuerungsbefehle
ausgewählt
und mittels des drahtlosen Übertragungsprotokolls
an die Sende-/Empfangseinrichtungen übertragen
werden.
Weiterhin
ist vorgesehen, dass von einem Programm-Modul auf dem mobilen Bediengerät bei Empfang
eines Steuerungsbefehls eine Funktion der Sende-/Empfangseinrichtung
und/oder ein externes Gerät
gesteuert und ggf. eine Rückmeldung
mittels des drahtlosen Übertragungsprotokolls
an das mobile Bediengerät
gesendet wird.
Schließlich ist
vorgesehen, dass die Batterien der Sende-/Empfangseinrichtungen
mit einer Spannungsüberwachung
ausgestattet sind, die rechtzeitig anzeigt, wenn Stromausfall droht,
damit die Batterien rechtzeitig nachgeladen oder getauscht werden
können.
Auf
diese Art und Weise ist eine besonders komfortable Möglichkeit
der Steuerung auch eines Netzwerkes aus Sende-/Empfangseinrichtung
und weiterer externer Geräte
gegeben. Durch die interaktive Darstellung der möglichen Steuerbefehle auf dem
mobilen Bediengerät
ist eine einfache Steuerung auch komplizierter und umfangreicher
Funktionen möglich.
Neben elementaren Funktionen, wie das Aktivieren und Steuern von
Bereichen bzw. Grenzen, deren Verlassen durch Aktionen signalisiert wird,
lassen sich auch Befehlssequenzen von Abhängigkeiten der als Signalgeber
fungierenden Sende-/Empfangseinrichtungen definieren und durch das Bediengerät aktivieren.
Das System ist sehr weit konfigurierbar und kann auf unterschiedliche
Ausstattungen, sowohl im Bereich der Hardware als auch der darauf
installierten Software, angepasst werden. Unterschiedliche Fähigkeiten
der mobilen Bediengeräte,
wie beispielsweise Größe und Darstellungsfähigkeiten
der Anzeigeeinrichtung oder die vorhandenen Eingabemöglichkeiten,
können
durch Änderungen der
Programmmodule relativ einfach berücksichtigt werden. Durch die
Integration der Steuerung externer Geräte in das einheitliche Bedienkonzept
wird der Komfort der Bedienung für
den Benutzer weiter erhöht.
Eine
Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass Informationen über die
zu steuernden Programmfunktionen und ggf. die externen Geräte mittels
des mobilen Bediengeräts
erfasst und in einem Konfigurationsdatensatz gespeichert werden,
und die auf dem mobilen Bediengerät angezeigten und/oder auswählbaren
Steuerungsfunktionen abhängig
von den übertragenen
Informationen gemacht werden.
Eine
weitere Ausgestaltung benutzt neue Funktionen der drahtlosen Schnittstellen,
insbesondere der durch neue Funktionen erweiterten „Bluetooth"-Funkschnittstelle.
Hierdurch ist es möglich,
ein Netzwerk aus Sende-/Empfangseinrichtungen aufzubauen, wobei
die einzelnen Sende-/Empfangseinrichtungen
untereinander selbsttätig
kommunizieren, gegenseitig als Relaisstationen dienen oder als Positionsgeber
für die
Triangulation dienen können.
Auch können
die Sende/Empfangseinrichtungen Messwerte und andere Sensordaten
an das mobile Bediengerät übermitteln,
z.B. Temperatur, Luftdruck usw., welche das mobile Bediengerät auswerten
und in Abhängigkeit
von diesen Werten Aktionen auslösen kann.
Solche Aktionen können
unter Verwendung des neuen Funkstandards auch die Sende-/Empfangseinrichtungen
selbst auslösen,
so wenn z.B. bestimmte Grenzwerte erreicht werden oder z.B. das Sendesignal
des mobilen Bediengeräts
oder das Signal einer anderen Sende-/Empfangseinrichtung zu schwach
werden, und ein Abriß des
Signals droht oder schon erfolgt ist. In diesem Fall kann die Sende-/Empfangseinrichtung
eine optische, akustische oder eine stille Aktion auslösen, z.B.
ein Funksignal absetzen, welches von andern Sende-/Empfangseinrichtungen
im Netzwerk aufgefangen und weitergeleitet werden kann, und damit
letztlich wieder zu einem zugeordneten mobile Bediengerät gelangt,
das aus den von den Sende-/Empfangseinrichtungen übermittelten
Daten die Position der verlorenen Sende-/Empfangseinrichtung, also
des abhanden gekommenen Gegenstandes ermitteln kann. Umgekehrt kann
das mobile Bediengerät
sog. „Agenten" durch das Netz schicken
mit dem Ziel, die verloren gegangene Sende-/Empfangseinrichtung
wieder zu finden und zu orten. Letztlich verarbeitet das „Netz" ständig die
von den erreichbaren Sende-/Empfangseinrichtungen
gesendeten Daten und hält
diese vor, damit diese dann von dem mobilen Bediengerät abgefragt
und ausgewertet werden können.
Dies funktioniert umso besser, je mehr Teilnehmer in dem Netz vorhanden
sind, da die Position der einzelnen Teilnehmer umso ungenauer sein
kann, aus je mehr Stationen z.B. die Position der gesuchten Sende-/Empfangseinrichtung
ermittelt werden kann. Dies ist insbesondere deshalb von entscheidender
Bedeutung, da aus der Signalstärke
der einzelnen Sende-/Empfangseinrichtungen nur der relative Abstand
berechnet werden kann, nicht aber die Lage der einzelnen Sende-/Empfangseinrichtungen,
welche sich verhalten wie im Raum verteilte Antennen, es aber möglich ist,
die gesuchte Sende-/Empfangseinrichtung
mit hinreichender Genauigkeit anzupeilen, wenn genügend solcher
Antennen verwertbare Signale liefern.
Alle
o.g. Ausgestaltungen basieren auf Daten, welche auf einer Funkstrecke übertragen
werden. Solche Funkstrecken sind prinzipiell durch beliebige Empfänger abhörbar. Eine
spezielle Ausgestaltung der Erfindung verwendet nun Verschlüsselungsverfahren
(WEP, AES, DES usw.), um die Kommunikation der Sende-/Empfangseinrichtungen
untereinander und mit dem mobilen Bediengerät abhörsicher zu machen.
Auf
diese Art und Weise lassen sich die unterschiedlich in der Praxis
anzutreffenden Konfigurationen von Hard- und Software berücksichtigen,
indem diese zunächst
im Wege der Anmeldung der einzelnen Geräte oder eines Netzwerkes von
Sende-/Empfangseinrichtungen an dem mobilen Bediengerät (pairing)
erfasst, und deren Zahl und Eigenschaften in einem Konfigurationsdatensatz
gespeichert wird werden. Diese Informationen werden dann benutzt,
um dem Benutzer nur die Steuerungsfunktionen zur Auswahl zu stellen,
die mit der zuvor eingestellten Konfiguration möglich sind. Dies erhöht die Übersichtlichkeit,
da Steuerbefehle, die für
den Benutzer keine Rolle spielen, erst gar nicht angezeigt werden.
Nachträgliche Änderungen
an der Programm- oder Hardware-Konfiguration
lassen sich später
erfassen und im Konfigurationsdatensatz speichern.
Ausführungsbeispiel
Die
Erfindung wird nachstehend anhand dreier Zeichnungen näher erläutert. Diese
zeigen in:
1 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Sicherungssystems in einer
ersten Ausführung
sowie in
2 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherungssystems in einer zweiten
Ausführung.
3 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherungssystems in einer
dritten (Netzwerk-) Ausführung.
Eine
allgemein mit 1, 1a, 1b, ... bezeichnetes zu
sicherndes fixes oder mobiles Objekt wird mit einer Sende-/Empfangseinrichtung 2, 2a, 2b,
... versehen. Diese Sende-/Empfangseinrichtung 2, 2a, 2b,
... ist mit einem mobilen Bedienteil 8, hier einem Mobiltelefon, über eine
Funkschnittstelle 3 verbunden. Das Mobiltelefon 8 befindet
sich bei dem Besitzer 4 des Sicherungsobjektes 1,
der aufgrund eines Hindernisses 5 dieses Sicherungsobjekt 1 nicht
direkt beobachten und kontrollieren kann. So lange sich das Mobiltelefon 8 in
Reichweite des am Sicherungsobjekt 1 angebrachten Empfangsgerätes 2 befindet,
kann die Entfernung der beiden Geräte voneinander durch Auswertung
der Signalstärke
festgestellt werden. Sollte der Kontakt sehr schwach werden oder
gar abreißen,
können,
je nach gewünschter
Art des zu signalisierenden Zustands, unterschiedlichste Aktionen durch
das auf dem Mobiltelefon 8 installierte Programmmodul,
sowie auf der Sende-/Empfangseinrichtung 2 vorgesehen werden,
z.B. akustische oder optische Signale auf einem der beiden Geräte, auf beiden
Geräten,
oder auf einem dritten, durch das Mobiltelefon angesteuerten Gerät.
Als
zentrales Sende-/Empfangs-, Datenverarbeitungs- und Steuergerät ist ein
Mobiltelefon 8 vorgesehen. Über die Tastatur 9 des
Mobiltelefons werden zunächst
Steuerbefehle ausgewählt,
die auf der Anzeigeeinrichtung 10 zur Auswahl dargestellt werden.
Die ausgewählten
Steuerbefehle oder Befehlssequenzen werden durch das Funkübertragungsprotokoll
Bluetooth 3 auf die an dem zu sichernden Objekt 1, 1a, 1b,
... angebrachte Sende-/Empfangseinrichtung 2, 2a, 2b,
... übertragen. Dort
anfallende Rückmeldungen über Erfolg
oder Misserfolg des ausgewählten
Steuerbefehls sowie über
weitere zur Verfügung
stehende Steuerbefehlsmöglichkeiten
werden anschließend
von der Sende-/Empfangseinrichtung 2, 2a, 2b,
... am Sicherungsobjekt 1, 1a, 1b, ...
mittels des Funkübertragungsprotokolls 3 an
die Sende-/Empfangseinrichtung 2, 2a, 2b,
... des Mobiltelefons 8 übermittelt und auf der Anzeigeeinrichtung 10 dargestellt.
Zur
Steuerung des Mobiltelefons 8 dient ein Programmmodul.
Dieses wertet die von der Sende-/Empfangseinrichtung 2, 2a, 2b,
... empfangenen Signale nach Stärke
und Richtung, sowie Steuerbefehle aus und leitet sie an die Programmkomponenten,
die für
die Steuerung zuständig
sind, intern, aber auch an andere Sende-/Empfangseinrichtungen oder Geräte weiter.
Hierzu werden zunächst
die im Funk-Netzwerk 3, 3a empfangsbereiten Hardware-Komponenten 2, 2a, 2b,
... samt deren ebenfalls mit übertragenen
Eigenschaften in einem Konfigurationsdatensatz gespeichert. Die
sich hieraus ergebenen möglichen
Steuerbefehle werden dann von dem Programmmodul auf der Anzeigeeinrichtung 10 des
Mobiltelefons dargestellt.
Auf
dem Mobiltelefon 8 befindet sich ein Programmmodul, das
aus den übermittelten
Steuerinformationen, die gegenwärtig
dem Benutzer zur Verfügung
stehenden Steuermöglichkeiten
in einer graphisch aufbereiteten Struktur auf der Anzeigeeinrichtung 10 des
Mobiltelefons 8 darstellt. Der Benutzer kann mit der Eingabeeinrichtung 9 einen
Befehl auswählen,
der dann, wie beschrieben, an die Sende-/Empfangseinrichtung 2, 2a, 2b,
..., übermittelt wird.
Das Programmmodul auf dem Mobiltelefon 8 leitet die empfangenen
Befehle an die zur Ausführung
des Steuerbefehls benötigte
Sende-/Empfangseinrichtung(en) weiter. Der Startbefehl für einen
Signalton wird beispielsweise vom Programmmodul an die Sende-/Empfangseinrichtung 2, 2a, 2b,
... übermittelt,
die in der Folge die akustische Signalisierung der Tatsache, dass
das Sicherungsobjekt aus der ihm zugewiesenen örtlichen Umgebung entfernt
wurde, übernimmt.
Die Übermittlung
der Steuerbefehle erfolgt entweder über manuelle Eingaben des Benutzers
oder durch Simulationen von Tastatureingaben durch das Programmmodul.
Die Rückmeldung,
ob die Ausübung
eines Steuerbefehles Erfolg hatte, wird, wie beschrieben, zurück an das
Mobiltelefon 8 übermittelt
und dort angezeigt. Das Programmmodul weist weitere Funktionen auf,
wie beispielsweise Anzeige der Richtung und Entfernung der Sicherungsobjekte
und sonstige, von den Sende-/Empfangseinrichtungen 2, 2a, 2b,
... übermittelte
bzw. vom dem Programmmodul errechnete Daten.
In
einer anderen Ausführungsform,
wie sie in 2 dargestellt ist, befindet
sich zusätzlich
zu den oben beschriebenen Elementen eine weitere Sende-/Empfangseinrichtung 2a in
Verbindung mit der ersten Sende-/Empfangseinrichtung 2 und
dem mobilen Bediengerät.
Der Kontakt zwischen diesen Einrichtungen erfolgt ebenfalls drahtlos über eine
Funkschnittstelle 3. Die erste Sende-/Empfangseinrichtung 2 kann
Signale der weiteren Sende-/Empfangseinrichtung 2a von
dieser entgegennehmen und an das mobile Bediengerät 8 weiterleiten
und umgekehrt von dort empfangene Signale an die weitere Sende-/Empfangseinrichtung 2a durchleiten.
Hierdurch lässt
sich ein kleines Funknetzwerk aufbauen, innerhalb dessen eine räumliche
Ortung der einzelnen Sende-/Empfangseinrichtungen 2, 2a anhand
der Signalstärke-
und Richtung möglich
wird.
Natürlich ist
die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern in vielfältiger Hinsicht
abänderbar, 3,
ohne den Grundgedanken zu verlassen. So sind die Gestaltungen der
Sende-/Empfangseinrichtungen 2, 2a, 2b,
... in hohem Maße
variabel, um alle möglichen
Ausstattungskomponenten mit dem Mobiltelefon 8 steuern
zu können. Die
Sende-/Empfangseinrichtungen 2, 2a, 2b,
... können
z.B. Sensoren für
Temperatur und Luftdruck oder einen Bewegungsmelder beinhalten,
die bei jeder Lageänderung
(z.B. durch Diebe 6a, 6b) ein Signal senden. Die
Sende-/Empfangseinrichtungen 2, 2a, 2b,
... können
selbst mit einem Speicher und einem Mikroprozessor ausgerüstet werden,
um sich z.B. mit anderen Komponenten zu einem Netzwerk 3a selbst
zu organisieren, in dem Signale der Sende-/Empfangseinrichtungen 2, 2a, 2b,
... verarbeitet und, wenn die Reichweite des Funksignal zum direkten
Empfang nicht ausreicht, andere Sende-/Empfangseinrichtungen, hier 2b an
Sicherungsobjekt 1b ähnlich
einer Relaisstation, über
die Sende-/Empfangseinrichtung 2a an Sicherungsobjekt 1a an
ein weit entferntes Mobiltelefon 8 gesendet werden können. Für nachgerüstete oder
gänzlich
neue Komponenten müssen hier
lediglich die Konfigurationsdateien bzw. Programmmodule angepasst
werden. Auch die Steuerung weiterer, durch drahtlose Steuerungsprotokolle 3,
z.B. Bluetooth, steuerbare Geräte,
entweder unmittelbar durch das Mobiltelefon 8 oder durch
den Sender der Sende-/Empfangseinrichtung 2, 2a, 2b, ...,
z.B. zur Reichweitenerhöhung,
sind möglich.