DE102006018106B4

DE102006018106B4 - Verfahren zur kontaktlosen Erkennung von mikroprozessorgesteuerten, batteriebetriebenen Geräten im Stand-by Betrieb

Info

Publication number: DE102006018106B4
Application number: DE102006018106A
Authority: DE
Inventors: Niels Dernedde; Thomas Lorenz
Original assignee: Individual
Current assignee: Radontec De GmbH
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2006-04-18
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2026-04-19
Also published as: DE102006018106A1

Abstract

Verfahren zur kontaktlosen Erkennung von mikroprozessorgesteuerten, batteriebetriebenen Geräten im Stand-by Betrieb
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Prozessoraktivität des Stand-by betriebenen Gerätes mittels Messung eines hieraus resultierenden impulsförmigen magnetischen niederfrequenten Wechselfeldes durch eine frequenzselektive elektronische Messschaltung erkannt wird
und
dass das erkannte, impulsförmige Feld zusätzlich durch eine geeignete Schaltung von langsam veränderlichen Feldern separiert und so ein bereinigtes Nutzsignal erzeugt wird

Description

Stand der Technik
Die dem hier beschriebenen Verfahren zugrundeliegende Aufgabenstellung hat sich offenbar bisher nicht gestellt und folglich konnte in der einschlägigen Literatur auch kein entsprechendes Verfahren gefunden werden.
Insofern wird generell die als gängiges Hochschulwissen bekannte Schaltungstechnik für (ggf. frequenzselektive) Feldstärkemessungen als Stand der Technik betrachtet.
Als relevanter Stand der Technik werden folgende Druckschriften betrachtet:

• EP 0 868 033 A2 , aus der ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt ist;
• DE 102 19 110 A1 woraus ein Verfahren zum Detektieren von Uhrwerken oder Uhrwerkszündern bekannt ist, bei dem magnetische Impulse nachgewiesen werden, die von dem Uhrwerk ausgesendet werden.

Als Stand der Technik wird weiterhin betrachtet, dass eine kontaktlose Erkennung und Lokalisierung von Stand-by Geräten selbstverständlich über andere, offensichtliche Merkmale möglich ist. Als Beispiele seien erstens die visuelle Erkennung und Lokalisierung genannt oder zweitens, etwas weniger offensichtlich aber dennoch naheliegend, die Messung des HF-Signals von Mobiltelefonen, die bei der Zellrückmeldung mit dem Netz kurzzeitig während des Stand-by Betriebes auftritt. Nachteilig ist beim visuellen „Verfahren", dass selbstverständlich Sichtverbindung bestehen muss und beim anderen beschriebenen Beispiel die Tatsache, dass das genutzte Signal nicht ständig vorhanden ist. Auch bei den denkbaren akustischen, taktilen oder sensorischen Verfahren sind entsprechende Nachteile leicht erkennbar.
Schließlich ist die Möglichkeit der akustischen Analyse von Frequenzen im hörbaren Bereich eine bekannte Technik. Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist die Tatsache, dass meist schon die verwendete Schaltung, weiterhin der akustische Signalgeber und spätestens das menschliche Ohr zu träge ist, um derart kurze Impulse, wie diejenigen, um die es hier geht, differenziert „wiedergeben" zu können.
Aufgabenstellung
Aufbauend auf dem Stand der Technik haben wir uns die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln welches die kontaktlose Erkennung und Lokalisierung von mikroprozessorgesteuerten, batteriebetriebenen Geräten im Stand-by Betrieb (nachfolgend kurz „Stand-by Geräten") und die Aufbereitung des gewonnenen Signals für eine akustische Auswertung ermöglicht. Es sollte zumindest auf einige Zentimeter Abstand (möglichst sogar einige Meter) und ohne dass Sichtkontakt notwendig ist eine möglichst zuverlässige Funktion entsprechender Vorrichtungen ermöglichen. Dies ist nützlich zum Beispiel zur Erkennung von Mobiltelefonen im Stand-by Betrieb, wo deren Benutzung unerwünscht ist, z. B. im Unterricht, im Theater, in Kliniken oder im Luftverkehr.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
Beschreibung der verfahrensgemäß genutzten Eigenschaften von mikroprozessorgesteuerten, batteriebetriebenen Geräten im Stand-by Betrieb
Um die Batterielebensdauer zu optimieren, wird in aller Regel der eingebaute Mikroprozessor dieser Geräte während des Stand-by Betriebes in einen „Schlafzustand" versetzt (in technischen Spezifikationen meist „sleep mode" genannt). Er „erwacht" jedoch (je nach Gerät) zwischen mehrmals pro Sekunde und bis zu einmal innerhalb von wenigen Sekunden für einige Milli- oder Mikrosekunden. Dies wird so gemacht um sogenannte Servicedienste abzuleisten (z. B. Batteriespannung prüfen, Display aktualisieren, Uhr weiterschalten, etc.) oder aber um festzustellen, dass der Benutzer wieder eine Aktivierung des Systems wünscht. Bei diesem kurzzeitigen „Aufwachen" schwingt ein interner Oszillator an und der Controller „erwacht" kurzzeitig, erledigt die programmgemäßen Servicedienste und legt sich dann selbst wieder in den „Schlafzustand".
Dieses „Erwachen" und schnelle „wieder Einschlafen" erzeugt einen charakteristischen elektrischen und magnetischen Feldimpuls, nachfolgend kurz „Impuls" genannt. Die Hüllkurve dieses Impulses zeichnet sich dadurch aus, dass er schnell ansteigt, nur einige Mikro- bis wenige Millesekunden aktiv ist und dann wieder verstirbt. Impulsförmige Signale im Kilohertzbereich mit einem der oben beschriebenen Charakteristik ähnlichen Puls-/Pauseverhältnis treten in anderen als der hier zu untersuchenden praktischen Anwendung kaum auf.
Genau diese Tatsache wird in dem hier vorgestellten Verfahren genutzt, um solche Geräte ohne direkten Kontakt oder Sichtverbindung zu erkennen und lokalisieren.
Beschreibung des Verfahrens
Das Verfahren lässt sich in drei Hauptschritte unterteilen:

• Frequenzselektive Feldstärkemessung.
• Separierung des Nutzsignals von Störeinflüssen.
• Aufbereitung des Nutzsignals zur weiteren Analyse.

Frequenzselektive Feldstärkemessung
Gemessen wird vorzugsweise der magnetische Feldimpuls, der durch den Prozessor des Stand-by Gerätes erzeugt wird, da dieser fast alle Gehäusematerialien dieser Geräte ungehindert durchdringt (prinzipiell ist auch die Messung des elektrischen Feldimpulses möglich). Dies geschieht mit einer (breitbandig) frequenzselektiven Messschaltung, die Ihre optimale Empfindlichkeit in demjenigen Frequenzbereich hat, den der Träger des Impulses des Stand-by Gerätes (mit) verursacht. In der Regel liegt dieser im Bereich von wenigen Kilohertz bis zu wenigen Megahertz. Der Grund für die Wahl dieses Frequenzbereichs liegt im externen Bustakt der Prozesso ren begründet, der bei einem Bruchteil der internen Prozessortaktfrequenz liegt. Da die von den Impulsen des Stand-by Gerätes erzeugten Feldstärken äußerst gering sind (sie liegen viele Zehnerpotenzen unter den gültigen Grenzwerten) muss die Messschaltung hochempfindlich und hochauflösend sein. Hierzu eignet sich besonders die induktive Messwertaufnahme.
Separierung des Nutzsignals von Störeinflüssen
Um das Nutzsignal von eventuell ebenfalls durch die Feldstärkemessung aufgenommenen, anderen Signalen (Feldern) im betrachteten Frequenzbereich unterscheiden zu können, muss es sauber von diesen Störsignalen (Störfeldern) getrennt werden. Typische technische Störsignale im betrachteten Frequenzbereich zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich gar nicht oder nur langsam ändern. Abrupte Änderungen solcher Störsignale treten in der Regel nur unregelmäßig (interne Lastwechsel) oder beim Ein- und Ausschalten auf.
Der zweite Verfahrensschritt beinhaltet also die Separierung des charakteristischen, impulsförmigen Signals von durchgängigen bzw. nur langsam veränderlichen Signalen.
Aufbereitung des Nutzsignals zur weiteren Analyse
Am Ende der Feldstärkemessung und der Separierung des Nutzsignales liegt jeweils ein der Feldstärke bzw. der magnetischen Flussdichte proportionales Signal vor. Dies kann vorzugsweise durch ein akustisches oder visuelles Signal direkt dem Benutzer zur Kenntnis gebracht, einer maschinellen Weiterverarbeitung zugeführt oder gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritt weiter aufbereitet werden. Bei einer mobilen, verfahrensgemäßen Vorrichtung kann das akustische oder visuelle Signal bereits direkt zur Lokalisierung des Stand-by Gerätes herangezogen werden.
Speziell eine intelligent aufbereitete, akustische Signalisierung weist durch die sehr gute Differenzierungsfähigkeit des menschlichen Hörsinnes in Bezug auf Änderungen in der Tonhöhe bzw. "Klangfarbe" einerseits oder Periodizität eines pulsförmigen Signals andererseits große Vorteile für die Analyse des Nutzsignals auf. Der Verfahrensschritt der Nutzsignalaufbereitung zur akustischen Analyse wird deshalb nachfolgend genauer beschrieben:
Um den Impuls mit allen seinen charakteristischen Merkmalen für die akustische Analyse mit dem menschlichen Hörsinn optimal aufzubereiten, wird das rohe Nutzsignal verfahrensgemäß in mehrfacher Hinsicht prozessiert:

• Durch den Beginn des von den Störsignalen separierten Pulses getriggert wird die Hüllkurve des rohen Nutzsignals (feldstärke bzw. flussdichteproportional und in der Originalfrequenz) gebildet
• Das Signal dieser Hüllkurve wird dann in eine für das menschliche Ohr hörbare Frequenz gewandelt, wobei die Frequenz dieses Signals charakteristisch für die Signalstärke ist und
• Die Hüllkurve des Impulses, der im Original nur wenige Milli- oder sogar nur Mikrosekunden lang dauert, wird auf eine für die Wiedergabe und die menschliche Wahrnehmung bzw. Analyse geeignete also insbesondere längere Dauer „gestreckt", die aber den unterschiedlichen Originalimpulslängen proportional bleibt
• Vorteilhaft für den vorigen Punkt ist eine Aufbereitung, die „langsam" (d. h. in einer Zehntelsekunden- bis Sekundengrößenordnung) ausklingt.

Diese Aufbereitung ermöglicht eine sehr gute Differenzierung der Art der Stand-by Schaltung, häufig im Rückschluss sogar deren Herstellers und somit der Gerätegruppe bzw. des Geräteherstellers. Die Differenzierung erfolgt dabei über kleinste Abweichungen der Periodizität bzw. Aperiodizität der Pulse sowie über das Anschwingverhalten der verwendeten Hardware.
Praktische Ausformung
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in einer kompakten Vorrichtung bzw. Schaltung unter Verwendung herkömmlicher Flachbaugruppenfertigung realisieren, so dass diese wahlweise in einem mobilen Handgerät oder stationär eingebaut werden kann, z. B. für eine Eingangsschleuse.

Claims

Verfahren zur kontaktlosen Erkennung von mikroprozessorgesteuerten, batteriebetriebenen Geräten im Stand-by Betrieb dadurch gekennzeichnet, dass eine Prozessoraktivität des Stand-by betriebenen Gerätes mittels Messung eines hieraus resultierenden impulsförmigen magnetischen niederfrequenten Wechselfeldes durch eine frequenzselektive elektronische Messschaltung erkannt wird und dass das erkannte, impulsförmige Feld zusätzlich durch eine geeignete Schaltung von langsam veränderlichen Feldern separiert und so ein bereinigtes Nutzsignal erzeugt wird
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Nutzsignal für eine akustische Interpretation bzw. Analyse durch einen Benutzer aufbereitet wird indem dessen Hüllkurve gebildet, das Hüllkurvensignal in eine für das menschliche Ohr hörbare, der Signalstärke proportionale Frequenz umgesetzt wird und das Hüllkurvensignal auf eine längere, der Originalimpulslänge proportionale Dauer verlängert wird