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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur rechnergestützten Bestimmung
eines Orts.
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In
der Praxis tritt häufig
das Problem des Festlegens und Auffindens eines Orts oder Treffpunkts
durch Personen auf. Häufig
wird dabei ein Treffpunkt durch einen Benutzer vorgeschlagen und den
anderen Benutzern mitgeteilt. Die an dem Treffpunkt herrschenden
Bedingungen sind zu diesem Zeitpunkt in der Regel nicht bekannt.
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Aus
dem Bereich sog. Sensornetzwerke, welche eine Anzahl an miteinander
gekoppelten Netzwerkknoten mit jeweils zumindest einem Sensor zur
Erfassung eines Umgebungsparameters aufweisen, sind dynamische Fluchtwege
bekannt. In einem Notfall, wie z.B. Feuer, werden Personen auf Wegen in
Sicherheit geleitet, bei denen die physikalischen Bedingungen, wie
z.B. die Temperatur oder die CO2-Konzentration
in einem für
die Personen unkritischen Bereich sind. Die Personen werden dabei
zu statisch definierten Orten oder Treffpunkten geleitet, wobei
dies entlang "sicherer" Pfade geschieht.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur rechnergestützten
Bestimmung eines Orts anzugeben, welche eine dynamische Bestimmung
des Orts erlauben.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den abhängigen
Patentansprüchen.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zur rechnergestützten
Bestimmung eines Orts unter Verwendung eines Netzwerks, welches
eine Anzahl an Netzwerkknoten mit jeweils zumindest einem Sen sor
zur Erfassung eines Umgebungsparameters umfasst, beinhaltet die
folgenden Schritte:
- – Feststellen der Umgebungsparameter
zumindest eines Teils der Netzwerkknoten;
- – Bestimmen,
an welchem oder welchen ausgewählten
Netzwerkknoten der überprüften Netzwerkknoten
zumindest ein spezifiziertes Kriterium einem vorgegebenen Optimierungskriterium
genügt;
und
- – Ausgabe
einer Information, welche den Ort des ausgewählten Netzwerkknotens beschreibt.
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Prinzip besteht darin, die von den
Netzwerkknoten des Netzwerks bereitgestellten Umgebungsparameter
für die Bestimmung
eines Ortes heranzuziehen. Hiermit ist eine dynamische Bestimmung
des Ortes möglich, wodurch
insbesondere eine manuelle Bestimmung des Ortes entfällt. In
einer konkreten Anwendung, in der sich mehrere Benutzer an dem zu
bestimmenden Ort treffen wollen, wird der notwendige Aufwand zum Bestimmen
des Ortes erheblich reduziert. Zur Durchführung des Verfahrens ist ein übergeordneter
Rechner für
Koordinationszwecke entbehrlich. Ebenso ist es nicht notwendig,
Zentraldaten über
einen bestimmten Ortsbereich, welcher dem Netzwerk zugeordnet ist,
vorzuhalten.
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Das
spezifizierte Kriterium kann beispielsweise einen Parameter oder
einen Parameterbereich eines durch die Netzwerkknoten festgestellten
Umgebungsparameters darstellen. Das spezifizierte Kriterium kann
jedoch auch in Form einer abstrakten Beschreibung vorliegen. Bei
dem spezifizierten Kriterium kann es sich beispielsweise um eine
Temperatur, eine Helligkeit, eine Lautstärke und dergleichen handeln.
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Die
Information, welche den Ort des ausgewählten Netzwerkknotens beschreibt,
kann konkreter oder abstrakter Natur sein. Zum Beispiel kann die
Information durch Koordinaten oder eine gegenständliche Beschreibung gebildet
sein.
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In
einer Ausführungsform
wird das zumindest eine Kriterium durch einen Nutzer spezifiziert. Die
Spezifikation des zumindest einen Kriteriums erfolgt zweckmäßigerweise
unter Verwendung eines, insbesondere mobilen, ersten Endgeräts, welches eine
Kommunikationsverbindung zu zumindest einem der Netzwerkknoten des
Netzwerks aufweist. Über
das erste Endgerät
wird damit eine Beschreibung des zu suchenden Orts oder Objekts
ermöglicht.
Das erste Endgerät
kann beispielsweise in Form eines Mobiltelefons oder PDAs (Personal
Digital Assistent) oder eines Mobilcomputers ausgebildet sein.
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Zweckmäßigerweise
erfolgt die Ausgabe der Information, welche den Ort des ausgewählten Netzknotens
beschreibt, auf dem ersten Endgerät. Es ist weiter bevorzugt,
wenn die Ausgabe der Information ferner auf zumindest einem zweiten
Endgerät
erfolgt, welches eine Kommunikationsverbindung zu zumindest einem
der Netzwerkknoten des Netzwerks aufweist. Diese Vorgehensweise
ist zweckmäßig, wenn nicht
nur dem Nutzer des ersten Endgeräts,
welcher eine Spezifizierung des gesuchten Ortes unter Verwendung
seines Endgeräts
eingegeben hat, die Informationen über den ermittelten Ort erhält, sondern auch
zumindest ein Nutzer eines zweiten Endgeräts, wenn sich der erste und
der zumindest eine zweite Nutzer beispielsweise an dem zu bestimmenden
Ort treffen wollen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird das zumindest eine spezifizierte Kriterium derart transformiert,
dass eine Verarbeitung, insbesondere ein Vergleich, des transformierten
spezifizierten Kriteriums mit einem jeweiligen Umgebungsparameter möglich ist.
Die Verarbeitung, d.h. die Transformation, kann hierbei durch das
erste Endgerät
oder eine Vorrichtung des Netzwerkes erfolgen. Das Vorsehen einer
derartigen Verarbeitung ermöglicht
es, dass ein Nutzer nicht gezwungen ist, Werte des durch die Netzwerkknoten
bestimmten Umgebungsparameters in konkreter Form festzulegen. Vielmehr
wird es einem Benutzer erlaubt, eine abstrakte Beschreibung des
zu bestimmenden Orts zu verwenden. Je nachdem wie abstrakt oder
konkret die Benutzer des ersten Endgeräts den Treffpunkt be schrieben
hat, erfolgt gemäß dieser
Ausführungsform
eine Überführung oder
Transformation in konkrete Umgebungsparameter.
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In
einer weiteren Ausführungsform
erfolgt die Bestimmung, an welchem oder welchen ausgewählten Netzwerkknoten
der überprüften Netzwerkknoten zumindest
ein spezifiziertes Kriterium einem vorgegebenem Optimierungskriterium
genügt,
durch einen oder mehrere hervorgehobene Netzknoten. In dieser Variante
wird die Ermittlung des zu bestimmenden Orts durch das Netzwerk
selbst vorgenommen, wobei zumindest dem ersten Endgerät (optional
auch dem zumindest einen zweiten Endgerät) die Information, welche
den Ort des ausgewählten
Netzknotens beschreibt, übermittelt
wird. Zu diesem Zweck werden die von den Netzwerkknoten ermittelten
Umgebungsparameter an den einen oder die mehreren hervorgehobenen
Netzknoten übertragen.
Die Übertragung
kann dabei in Reaktion auf eine Anfrage des einen oder der mehreren
hervorgehobenen Netzknoten (Pull) oder selbständig von den Netzknoten (Push)
erfolgen.
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In
einer anderen Ausführungsform
werden zur Bestimmung, an welchem oder welchen ausgewählten Netzwerkknoten
der überprüften Netzwerkknoten
zumindest ein spezifiziertes Kriterium einem vorgegebenen Optimierungskriterium
genügt,
die Umgebungsparameter der ausgewählten Netzwerkknoten an zumindest
einen Teil der Endgeräte übertragen,
wobei die Bestimmung durch zumindest den Teil der Endgeräte erfolgt.
In dieser Variante werden die von den Netzknoten ermittelten Umgebungsparameter
direkt zumindest an das erste Endgerät übertragen, welches selbsttätig eine
Bestimmung der Information, welche den Ort des ausgewählten Netzknotens
beschreibt, vornimmt.
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In
einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung
wird der zu bestimmende Ort aus den Umgebungsparametern zumindest
zweier, insbesondere ausgewählter,
Netzwerkknoten interpoliert. Gemäß dieser
Ausführungsform
braucht der zu bestimmende Ort nicht zwingend einem Sensorknoten
des Netzwerks zugeordnet sein.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Kommunikation
zwischen zumindest zwei Endgeräten über das
Netzwerk erfolgt. Damit ist zu Zwecken der Bestimmung des zu suchenden
Orts die Bereitstellung einer zusätzlichen Kommunikationsinfrastruktur
für die
Endgeräte
nicht notwendig. Vielmehr erlaubt es das bestehende Netzwerk, einfache
Kommunikationsaufgaben zwischen zwei Endgeräten zu übernehmen.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur rechnergestützten
Bestimmung eines Orts umfasst:
- – ein Netzwerk
mit einer Anzahl an Netzwerkknoten mit jeweils zumindest einem Sensor
zur Erfassung eines Umgebungsparameters;
- – einem
ersten Mittel zum Feststellen der Umgebungsparameter zumindest eines
Teils der Netzwerkknoten;
- – einem
zweiten Mittel zum Bestimmen, an welchem oder welchen ausgewählten Netzwerkknoten
der überprüften Netzwerkknoten
zumindest ein spezifiziertes Kriterium einem vorgegebenen Optimierungskriterium
genügt;
und
- – einem
dritten Mittel zur Ausgabe einer Information, welche den Ort des
ausgewählten
Netzwerkknotens beschreibt.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die gleichen Vorteile verbunden, wie sie vorstehend mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren
beschrieben wurden.
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Gemäß einer
Ausgestaltung sind die Netzwerkknoten Sensorknoten, insbesondere
zur Erfassung einer Temperatur, einer Helligkeit, einer Lautstärke usw.
und das Netzwerk bildet ein Sensornetzwerk aus.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
stehen die Netzwerkknoten des Netzwerks zumindest teilweise in einer
Kommunikationsverbindung zueinander.
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In
einer weiteren Ausbildung ist das Kriterium zur Beschreibung des
zu bestimmenden Orts durch einen Nutzer unter Ver wendung eines ersten
Endgeräts
spezifizierbar. Das zumindest eine erste Endgerät und/oder zumindest ein zweites
Endgerät
können gemäß einer
weiteren Ausbildung über
das dritte Mittel zur Ausgabe der Information, welche den Ort des ausgewählten Netzwerkknotens
beschreibt, verfügen.
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In
einer weiteren Ausbildung ist ein viertes Mittel zur Transformation
des spezifizierten Kriteriums vorgesehen. Das vierte Mittel ist
z.B. in dem ersten Endgerät
oder in dem Netzwerk vorgesehen.
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Das
erste und/oder das zumindest eine zweite Endgerät stellen gemäß einer
Ausbildung einen Netzwerkknoten des Netzwerks dar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit der Zeichnung näher
erläutert.
Die einzige Figur stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur rechnergestützten Bestimmung
eines Orts dar.
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Die
Figur zeigt ein Netzwerk mit einer Anzahl an Netzwerkknoten SK1,
..., SK13. Bei den Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 handelt es sich
beispielsweise um statisch angeordnete Netzwerkknoten, welche jeweils
zumindest einen Sensor zur Erfassung eines Umgebungsparameters aufweisen.
Dies bedeutet, an einem der Netzwerkknoten können eine Mehrzahl an unterschiedlichen
Sensoren zur Erfassung unterschiedlicher Umgebungsparameter, wie z.B.
einer Temperatur, einer Helligkeit, einer Lautstärke, usw. vorgesehen sein.
Die Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 weisen zumindest teilweise untereinander eine
Kommunikationsverbindung auf, welche in der Figur jeweils durch
die durchgezogene Linie dargestellt ist. Lediglich der Netzwerkknoten
SK13 weist beispielhaft keine Kommunikationsverbindung zu einem
der anderen Netzwerkknoten auf. Dabei ist es unerheblich, ob die
Kommunikationsverbindung drahtloser oder drahtgebundener Natur ist.
Das Netzwerk mit der Anzahl an Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 kann
beispielsweise in einem Gebäude
oder einem Betriebsgelände
ausgebildet sein. Das Netzwerk kann aufgrund der Eigenschaften der
Netzwerkknoten deshalb als Sensornetzwerk bezeichnet werden, in
dem die Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 Sensorknoten darstellen.
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Mit
den Bezugszeichen MK1 ist ein erstes Gerät und mit dem Bezugszeichen
MK2, MK3 sind beispielhaft zwei zweite Endgeräte dargestellt. Jedes der Endgeräte MK1,
MK2, MK3 weist im beschriebenen Ausführungsbeispiel zu zumindest
einem der Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 eine Kommunikationsverbindung
auf, was durch die durchbrochenen Linien dargestellt ist. Bei den
Endgeräten
MK1, MK2, MK3 handelt es sich bevorzugt um mobile Endgeräte, wie
z.B. Mobilfunktelefone, tragbare Computer oder PDAs. Die Kommunikationsverbindung
zwischen einem der Endgeräte
MK1, MK2, MK3 und einem jeweiligen der Netzwerkknoten SK1, ...,
SK13 erfolgt in diesen Fällen
drahtlos. Aufgrund einer jeweiligen Kommunikationsverbindung eines
Endgeräts
zu zumindest einem der Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 kann ein Endgerät, sofern
es ebenfalls über
einen Sensor verfügt,
einen Netzwerkknoten (mobiler Art) des Netzwerks ausbilden.
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Die
Bestimmung eines Orts oder Treffpunktes unter Verwendung der von
den Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 gelieferten Sensordaten umfasst
im Wesentlichen die folgenden Schritte: Definition des angestrebten
Ortes, (Optional) Transformation der Ortsdefinition; Ortsbestimmung;
sowie Navigation zum ermittelten Ort.
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Definition eines Orts oder Treffpunktes
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Um
einen passenden Ort oder Treffpunkt auffinden zu können, muss
dieser von einem Nutzer des ersten Endgeräts spezifiziert werden. Die
Spezifikation kann auf unterschiedlichen Abstraktionsniveaus erfolgen.
Die einfachste Variante ist eine direkte Angabe eines Umgebungsparameters,
welcher durch zumindest einen der Netzwerkknoten SK1, ..., SK13
bereitgestellt wird. Dies könnte
beispielsweise "< 75dB" für eine Lautstärke sein.
Die Spezifikation kann ferner abstakte Angaben, wie z.B. "Ich suche einen schattigen
Platz zum Telefo nieren" umfassen. Hierbei
müssen
sowohl eine Temperatur als auch eine Helligkeit und eine Lautstärke des
Treffpunktes innerhalb gewisser Schranken liegen.
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Transformation der Treffpunktinformation
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Je
nachdem, wie abstrakt oder konkret der Benutzer des ersten Endgeräts den Treffpunkt
beschrieben hat, ist es notwendig, diese Angaben in konkrete Umgebungsparameter
der Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 zu transformieren. Spezifiziert
der Benutzer des ersten Endgeräts,
dass ein ruhiger Ort zum Telefonieren bevorzugt ist, so muss dies
mit Hilfe semantischer Informationen in konkrete Umgebungsparameter
der Netzwerkknoten überführt werden.
Hierfür
kann beispielsweise eine Ontologie verwendet werden, die sämtliche
mögliche
Begriffe definiert. Diese können
beispielsweise auf dem ersten Endgerät oder auf einem oder mehreren
oder allen Netzwerkknoten oder in einer zentralen Datenbank des
Netzwerks abgelegt sein, auf welche z.B. das erste Endgerät oder z.B.
ein hervorgehobener, Koordinierungsaufgaben übernehmender Netzwerkknoten
Zugriff hat.
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Ortsbestimmung
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Nach
der Transformation oder Überführung der
Anforderungen an den zu bestimmenden Ort oder Treffpunkt in konkrete
Umgebungsparameter (= Sensordaten), muss in dem Netzwerk nach einem oder
mehreren Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 gesucht werden, welcher oder
welche diese Umgebungsparameter möglichst genau erfüllen. Hierzu werden
alle oder ein Teil der Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 des Netzwerkes
hinsichtlich der von ihnen ermittelten Umgebungsparameter abgefragt,
ob die gewünschten
Anforderungen erfüllbar
sind. Zweckmäßigerweise
erfolgt das Abfragen und Ermitteln eines oder mehrerer ausgewählter Sensorknoten,
welche den Anforderungen am besten genügen, unter Übertragung möglichst
weniger Nachrichten, um eine hohe Energieeffizienz zu gewährleisten.
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Die
Treffpunktbestimmung kann durch das Netzwerk selbst, z.B. einen
oder mehreren hervorgehobenen Netzwerkknoten erfolgen, welche die
von den Netzwerkknoten SK1, ..., SK13 ermittelten Umgebungsparameter
sammeln und bewerten. Das Ergebnis der Bewertung, nämlich die
Information über den,
die vorgegebenen Kriterien am besten erfüllenden, Ort kann dann an das
erste Endgerät übertragen werden.
Sofern sich der Benutzer des ersten Endgeräts mit den Benutzern der weiteren
zweiten Endgeräte
MK2, MK3 an diesem aufgefundenen Ort treffen möchten, werden die Informationen
ebenfalls unter Verwendung der Kommunikationsverbindungen des Netzwerks
an die zweiten Endgeräte
MK2, MK3 übertragen.
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Alternativ
könnte
das Ermitteln des optimalen Orts oder Treffpunkts auch durch jedes
der Endgeräte
MK1, MK2, MK3 oder beispielsweise nur durch das erste Endgerät MK1 erfolgen,
wobei das Ergebnis dann über
die Kommunikationsverbindungen des Netzwerkes an die zweiten Endgeräte MK2, MK3 übertragen
werden könnte.
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Navigation zum Treffpunkt
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Nachdem
ein passender Ort oder Treffpunkt ermittelt werden konnte und die
Benutzer der Endgeräte
MK1, MK2, MK3 über
diesen in Kenntnis gesetzt sind, kann die Navigation zu dem ausgewählten Treffpunkt,
der in der Figur mit TP gekennzeichnet ist, erfolgen. Im Ausführungsbeispiel
der Figur liegt der Ort oder Treffpunkt TP im Bereich eines der
Netzwerkknoten SK6. Der Treffpunkt TP könnte jedoch auch durch Interpolation
aus den Umgebungsparametern mehrerer der Netzwerkknoten SK1, ...,
SK13 zwischen mehreren der Netzwerkknoten angeordnet sein.
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Die
Erfindung lässt
sich beispielsweise im Rahmen der folgenden Szenarien einsetzen:
Häufig wird
in einer Umgebung ein optimaler Ort zum Telefonieren gesucht. Dieser
Ort zeichnet sich durch eine geringe vorherrschende Lautstärke und
eine gute Empfangsqualität
aus. Mit einem Sensornetzwerk, welches die notwendigen Sensordaten
aufzeichnen kann, wird es möglich,
solche Orte zu bestimmen.
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In
den Sommermonaten sind Biergärten
ein beliebter Treffpunkt der Bevölkerung.
Wenn eine Gruppe von Personen sich für einen konkreten Zeitpunkt
verabredet, ist es häufig
schwierig, sich vor Ort aufzufinden. Ist ein Sensornetzwerk vorhanden,
kann dieses zum Auffinden eines Treffpunktes verwendet werden. Die
sich treffenden Personen tragen in ihr Suchprofil die Personen ein,
die sie suchen. Des Weiteren ist eine Spezifikation des Treffpunktes durch
zumindest eine der Personen notwendig. So können diese z.B. einen Schattenplatz
wählen,
an dem sie sich treffen möchten.
Mit Hilfe der Sensorinformation kann der Ort ausfindig gemacht werden, der
diese Spezifikation erfüllt.
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Auch
im Fertigungsumfeld gibt es Einsatzgebiete für das vorgeschlagene Verfahren.
Zur Herstellung qualitativ hochwertiger Produkte wird qualifiziertes
Personal benötigt.
Um ein bestimmtes Produkt zu fertigen, sind im Allgemeinen mehrere
Experten notwendig, welche mit den obig beschriebenen Mechanismen
gefunden werden können.
Jeder Mitarbeiter und jede Maschine verfügt über ein Profil, in welchen die
Fertigkeiten eingetragen sind. Auf diese Weise können die benötigten Experten
sowie ihr Einsatzort, z.B. eine benötigte Maschine, aufgefunden
werden. Als Treffpunkt könnte
beispielsweise ein freier Arbeitsplatz oder eine freie Maschine
ausfindig gemacht werden.
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Das
Verfahren erlaubt auch die dynamische Bestimmung von Sammelplätzen in
einen Notfall. So werden auf Universitäts- oder Fabrikgeländen häufig Orte
als Sammelstellen definiert, zu denen Personen in einem Notfall,
z.B. einem Brand, geleitet werden. Der Weg zu diesen Sammelstellen
ist im Allgemeinen mit Schildern gekennzeichnet bzw. hängt als
Plan an Türen
und in Fluren aus. Der Rettungsweg zu diesen Sammelstellen könnte unpassierbar
sein, da Feuer oder giftige Dämpfe
den Weg dahin versperren. Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens
können
dynamische Sammelstellen geschaffen werden, die leicht und sicher
zu erreichen sind. Das Anlaufen eines überfüllten Sam melplatzes, welcher
aufgrund des Notfalls nicht mehr benutzt werden kann, kann dadurch
vermieden werden.