DE102007042019A1

DE102007042019A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung und Navigation

Info

Publication number: DE102007042019A1
Application number: DE102007042019A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof. Dr. Rosenstiel; Jürgen Sommer; Julio Alexandrino Oliveira Filho; Ana Bunoza
Original assignee: Eberhard Karls Universitaet Tuebingen
Current assignee: Mesin Ana De
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2027-09-05
Also published as: DE102007042019B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung und Navigation zur Anwendung in Gebäuden und im Freien. Die Positionsbestimmung erfolgt mittels Funksignalübertragung zwischen einem zu lokalisierenden Netzknoten und mehreren Referenznetzknoten mit bekannter Position und anschließender Ermittlung der Position anhand der räumlichen Relationen des zu lokalisierenden Netzknoten zu zuvor definierten Regionen im Raum. Dabei werden die Regionen im Bezug auf die Referenzknoten derart gebildet, dass sie die Punkte im Raum umfassen, an denen die Wahrscheinlichkeit, eine wahre Aussage unter Anwendung von Entscheidungsregeln zu treffen, über einen bestimmten Schwellwert liegt. Die Entscheidungsregeln bilden dabei Beobachtungen von Merkmalen auf mögliche räumliche Relationen zwischen den Positionen der zu lokalisierenden Knoten und der Region ab. Eine wahre Aussage wird unter Anwendung von Entscheidungsregeln dann getroffen, wenn die zugrundeliegenden frei gewählten Entscheidungsregeln aussagen, der zu lokalisierende Netzknoten befinde sich in einer bestimmten räumlichen Relation zu einer Region und die Position dieses Netzknotens sich tatsächlich in dieser bestimmten Relation zu dieser Region befindet. Dabei bezieht sich mindestens eine Entscheidungsregel auf den Empfang von einem oder mehreren Signalen oder auf ihre Merkmale oder Eigenschaften, wie beispielsweise Signalfeldstärken (RSSI) oder Signallaufzeiten. Ein Vorteil des Verfahrens besteht ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung und Navigation zur Anwendung in Gebäuden und im Freien.
Dienste zur Lokalisierung und Navigation von Personen und Objekten erweisen sich als zunehmend nützlich und stoßen auf breite, stetig wachsende Nachfrage.
Aus dem Stand der Technik sind insbesondere drei Möglichkeiten zur Ortsbestimmung und Navigation bekannt: Laufzeit-, Signalstärke- und Zellenbasierte Verfahren.
Laufzeitbasierte Verfahren (Time-of-Arrival, Differential-Time-of-Arrival) erzielen zwar sehr hohe Genauigkeiten bei der Positionsbestimmung, benötigen jedoch einen hohen technischen Aufwand. So werden hierfür synchrone und/oder sehr exakte Uhren im Nanosekunden-Bereich, gerichtete Antennen oder neuartige Radiofrequenztechniken (Ultra-Wideband) mit entsprechend hohen Kosten benötigt.
Signalfeldstärkebasierte Verfahren (Received Signal Strength Indicator) erreichen im günstigsten Fall Genauigkeiten in der Größenordnung von einigen Metern. Allerdings werden dabei spezielle Voraussetzungen an die hard- und softwareseitige Umsetzung der Signalfeldstärkeindikation gestellt, so dass diese Verfahren mit gängigen Geräten zumeist nicht umsetzbar sind.
Bei den Zellenbasierten Verfahren (Cell-of-Origin, Cell Id) macht man sich die beschränkte Reichweite einzelner Funkzellen zu Nutze. Man betrachtet den Ort des mobilen Knoten als innerhalb der Funkreichweite des stärksten Senders. Die Genauigkeit des Verfahrens hängt von Größe und Form der Funkzellen ab. Je kleiner die Funkzellen, desto genauer stimmen tatsächliche und ermittelte Position überein. Das Verfahren wird beispielsweise vom Mobilfunkprovider o2 zur Lokalisierung von GSM-Geräten verwendet. Zellenbasierte Verfahren sind einfach und kostengünstig zu implementieren, weisen jedoch zumeist zu große Ungenauigkeiten auf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile der bekannten Verfahren zu umgehen und ein kostengünstiges und einfaches Verfahren zur Ortsbestimmung und Navigation bereitzustellen, welches mit gängigen Industriestandards implementierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen und Weiterbildungen dieses Verfahrens sowie das zum Durchführen des Verfahrens notwendige Kommunikationssystem und ihre Verwendung sind in den Ansprüchen 2 bis 29 beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem Kommunikationssystem in einer Trainingsphase Regionen im Raum im Bezug auf Referenznetzknoten nach einer bestimmten Methode definiert, in der Anwendungsphase Signale zwischen dem Netzknoten, dessen Position es zu bestimmen gilt, und den Referenznetzknoten ausgetauscht, aus dem Verhältnis der empfangenen Signalen zu den ausgesendeten Signalen nach bestimmten Entscheidungsregeln die Wahrscheinlichkeit dafür berechnet, dass sich der mobile Netzknoten in einer bestimmten Region befindet, und aus diesen Daten schließlich die Position des mobilen Netzknoten ermittelt.
Das Kommunikationssystem besteht erfindungsgemäß aus mehreren Referenznetzknoten (Landmarken) und mindestens einem zu lokalisierenden Netzknoten, dessen Position es zu ermitteln gilt. In einer bevorzugten Ausführung sind wenigstens einige der Referenznetzknoten stationär im Raum an Orten angebracht, deren Position bekannt ist, und der zu lokalisierende Netzknoten ist mobil und kann frei im Raum bewegt werden. In einer alternativen Ausführung sind wenigstens einige der Referenznetzknoten mobil und der zu lokalisierende Netzknoten ist stationär im Raum angebracht.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen sowohl die stationären als auch die mobilen Netzknoten Sende- und Empfangsmittel auf. In diesem Fall kann der mobile Netzknoten ein Signal (Suchanfrage) aussenden, das von den stationären Netzknoten empfangen werden kann. Die stationären Netzknoten, die das Signal empfangen, senden das Antwortsignal, welches vom mobilen Netzknoten empfangen werden kann. So kann der Anwender, der den mobilen Netzknoten bei sich trägt, seine eigene Position ermitteln. Wenn der mobile Netzknoten Signale in regelmäßigen, den stationären Netzknoten bekannten Zeitabständen aussendet, kann die Position des mobilen Netzknotens von den stationären Netzknoten oder einem mit ihnen in Verbindung stehenden (zentralen) Server ermittelt werden. Dies kann z. B. dazu verwendet werden, um bewegliche Objekte oder Personen, die den mobilen Netzknoten tragen oder mit ihm verbunden sind, lokalisieren zu können.
Alternativ weisen die stationären Netzknoten Sendemittel und der mobile Netzknoten Empfangsmittel auf. In diesem Fall können von den stationären Netzknoten Signale z. B. in regelmäßigen Zeitabständen ausgesendet werden, die vom mobilen Netzknoten empfangen werden können, der dann seine eigene Position ermitteln kann.
In einer anderen Ausführung weisen die stationären Netzknoten Empfangsmittel und der mobile Netzknoten Sendemittel auf. Der mobile Netzknoten sendet Signale aus (z. B. in regelmäßigen Zeitabständen), die von den stationären Netzknoten empfangen werden können. Diese Ausführung kann z. B. dazu verwendet werden, um bewegliche Objekte oder Personen lokalisieren zu können.
Zusätzlich kann das Kommunikationssystem einen Serverknoten aufweisen, der mit den stationären und/oder mobilen Netzknoten z. B. mittels einer Funkverbindung kommunizieren kann. Der Serverknoten kann z. B. zusätzliche Informationen, wie die Position der stationären Netzknoten, Software und Datenmaterial zur Lokalisierung und Navigation bereithalten.
Um die Position des mobilen Netzknoten zu bestimmen, wird erfindungsgemäß ermittelt, ob sich der mobile Netzknoten in einer bestimmten Relation zu einer oder mehreren vorher gebildeten Regionen befindet. Bevorzugt wird die Relation, ein Punkt befinde sich in der Region. Alternativ können andere Relationen wie „weit entfernt", „nah" oder andere räumliche Präpositionen gewählt werden. Diese Regionen werden bevorzugt vor der eigentlichen Positionsbestimmung in einer sog. Trainingsphase mithilfe von Messungen an vordefinierten Messpunkten im Raum und anschließender Berechnungen definiert. Diese Regionen sind bevorzugt kleiner als die Regionen, die durch die Funkreichweite des stationären Netzknoten entstehen, was den Vorteil hat, dass sich dadurch die Lokalisierungsgenauigkeit erhöht.
Befindet sich der mobile Netzknoten in der Nähe eines stationären Netzknoten, so wird ein von einem dieser Netzknoten ausgesendete Signal mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit vom anderen Netzknoten empfangen. Der mobile Netzknoten kann sicher sein, sich in der Region dieses stationären Netzknoten zu befinden. Mit zunehmendem Abstand zwischen dem mobilen und dem stationären Netzknoten sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass ein von einem dieser Netzknoten ausgesendete Signal vom anderen Netzknoten empfangen wird. Der mobile Netzknoten kann nun nicht mehr mit Sicherheit entscheiden, ob er sich in der Region befindet oder nicht.
Um die Regionen zu definieren, werden zuerst in einer Trainingsphase, die der eigentlichen Anwendungsphase vorausgeht, an jedem vordefinierten Messpunkt im Raum die charakteristischen Eigenschaften dieses Messpunktes gemessen, die unten ausführlich erläutert werden. Die Punkte mit ähnlichen Eigenschaften werden zu Regionen zusammengefasst. Insbesondere sind die Messpunkte so gewählt, dass sie wenigstens innerhalb eines Bereichs in regelmäßigen Abständen zueinander positioniert sind. Besonders bevorzugt ist eine Verteilung der Messpunkte, bei der sie an den Knotenpunkten eines imaginären Gitters platziert sind. Abhängig von Eigenschaften des Raumes, in dem die spätere Lokalisierung stattfinden soll, kann es vorteilhaft sein, die Messpunkte in einzelnen Bereichen des Raumes unterschiedlich dicht zueinander zu positionieren.
Zur Messung der charakteristischen Eigenschaften der Messpunkte werden vom mobilen Netzknoten aus jedem der Messpunkte mehrere Signale ausgesendet. Wird ein stationärer Netzknoten vom Signal erreicht, so sendet dieser ein Antwortsignal. Der mobile Netzknoten zeichnet auf, wie viele Signale von jedem der stationären Netzknoten empfangen wurden. Über die Anzahl der vom mobilen Netzknoten empfangenen Antwortsignale kann für jeden Messpunkt die Wahrscheinlichkeit errechnet werden, mit der der mobile Netzknoten an diesem Messpunkt jeden der stationären Netzknoten erreichen kann (s. unten).
Alternativ können die Signale zur Messung der charakteristischen Eigenschaften der Messpunkte von den stationären Netzknoten ausgesendet werden. Der mobile Netzknoten empfängt diese Signale abwechselnd an jedem der vordefinierten Punkte und sendet auf jedes empfangene Signal ein Antwortsignal aus. Die Anzahl der von den einzelnen Netzknoten empfangenen Antwortsignale wird von ihnen aufgezeichnet.
In einer weiteren Ausführung können die Signale in bekannten Zeitabständen vom mobilen Netzknoten aus jedem der Messpunkte ausgesendet und von den stationären Netzknoten empfangen und aufgezeichnet werden. Ferner können die Signale in bekannten Zeitabständen den stationären Netzknoten ausgesendet und vom mobilen Netzknoten, der sequenziell in jedem der Messpunkte positioniert wird, empfangen und aufgezeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die zur Entfernung überproportionale Abnahme der Empfangssignalstärke zu Nutze, welche z. B. in der Friisschen-Freiraumformel beschrieben ist (Formel (1) [0045] in EP 1018457A1 ). In 1 ist der Verlauf der Signalstärke nach Friis modelliert, sowie ein exemplarisch gemessener Verlauf im Freien. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Phänomen, dass ein Empfangsmittel ab einem kritischen Dezibelwert (in 1 exemplarisch ab 80 dB) kontingente Empfangseigenschaften aufweist. D. h. in manchen Fällen wird innerhalb des schraffierten Bereichs zu einem Zeitpunkt ein Signal empfangen, zu anderen Zeiten wiederum nicht. Unterhalb des schraffierten Bereichs ist keinerlei Empfang möglich. Dieses Phänomen führt dazu, dass von mehreren von einem ersten Netzknoten ausgesendeten Signalen alle, keine oder nur ein Teil von einem zweiten Netzknoten empfangen werden, abhängig von der relativen Position und Entfernung der beiden Netzknoten im Raum.
Die Positionsbestimmung des mobilen Netzknoten im Raum erfolgt erfindungsgemäß mittels einer einfachen Aussage, ob sich der mobile Netzknoten innerhalb einer bestimmten Region befindet oder nicht. Um ein zuverlässiges System zu entwickeln, ist es notwendig, dass diese Aussagen korrekt sind. Also soll die Wahrscheinlichkeit, mit der das System eine solche wahre Aussage trifft, so hoch wie möglich sein.
Diese Aussagen werden erfindungsgemäß anhand von bestimmten vordefinierten Entscheidungsregeln in Abhängigkeit von einem bestimmten Ereignis getroffen. Allgemein lässt sich eine Entscheidungsregel im Bezug auf ein Ereignis X wie folgt formulieren:
Beim erfindungsgemäßen Lokalisierungsverfahren wird ermittelt, ob ein vom ersten Netzknoten ausgesendete Signal vom zweiten Netzknoten empfangen wird oder nicht, somit ist dies das Ereignis X. Aufgrund dieser Beobachtung wird entschieden, ob sich das mobile Gerät in einer bestimmten Region befindet oder nicht. Diese Entscheidungsregel ist entweder auf dem mobilen Netzknoten oder auf den stationären Netzknoten implementiert, abhängig davon, von welchem Gerät die Lokalisierung durchgeführt wird.
Diese Entscheidungsregel soll im Folgenden erläutert werden. Sei M eine Position im Lokalisierungsraum auf der sich der mobile Netzknoten befinden kann, und Ω eine Menge von Messpunkten, die zu einer Region zusammengefasst wurden, so kann die Wahrscheinlichkeit Pr, eine wahre Aussage AΩd über die Position des mobilen Netzknoten im Bezug auf die Region Ω zu treffen, wie folgt beschrieben werden:
Dabei ist M eine mögliche Position des mobilen Netzknoten, der sich entweder in der Region Ω befindet oder nicht.
Eine wahre Aussage wird getroffen, wenn ein Signal empfangen wird, der Entscheidungsfall d(X) = 1 eintritt und die Position M des mobilen Netzknoten sich auch tatsächlich innerhalb der Region Ω befindet.
Eine ebenfalls wahre Aussage liegt vor, wenn kein Signal empfangen wird, der Entscheidungsfall d(X) = 0 eintritt und die Position M des mobilen Netzknoten sich nicht in der Region Ω befindet.
Folgendes Beispiel soll diese Entscheidungsregeln verdeutlichen. Es wird angenommen, dass sich der mobile Netzknoten gleichermaßen an den Punkten a, b, c und d eines Raumes befinden kann (2). Gleichzeitig wird ein Ereignis X definiert, das mit einer Wahrscheinlichkeit p_a = 0,7, p_b = 0,3, p_c = 0,6 und p_d = 0,3 eintreffen kann. Dieses Ereignis X entspricht im erfindungsgemäßen Verfahren der Tatsache, ob ein Signal empfangen wird oder nicht. Die Wahrscheinlichkeit ein Signal zu empfangen, wird in der Trainingsphase ermittelt. Dabei wird für jeden Punkt die Anzahl der empfangenen Signale im Verhältnis zur Anzahl der ausgesendeten Signale gemessen, und daraus die Wahrscheinlichkeit berechnet.
Wie oben beschrieben, wird eine Aussage A anhand einer Entscheidungsregel d getroffen. Anhand dieser Regel wird entschieden, ob sich der mobile Netzknoten in einer bestimmten Region Ω befindet, wenn das Ereignis X eingetreten ist, wenn es also ein Signal empfangen wurde. Wenn das Ereignis nicht eingetreten ist (X), d. h. wenn kein Signal empfangen wurde, wird entschieden, dass sich der mobile Netzknoten nicht in dieser Region befindet.
Somit lässt sich die Gleichung (1) wie folgt umformulieren:
Ziel ist es nun, die Punkte ω_i in einem Lokalisierungsraum so zu einer Region Ω zusammenzufassen, dass innerhalb dieser Region die Wahrscheinlichkeit, eine wahre Aussage A zu treffen, so hoch wie möglich ist. Diese Region wird im Folgenden als region of confidence Ω^ρ bezeichnet, und für die Wahrscheinlichkeit ρ, eine wahre Aussage zu treffen, gilt: ρ = Pr(AΩd ).
Betrachtet man nun die in 2 zusammengefassten Punkte ω_i, so ergibt sich für die daraus entstandene Region Ω folgende Wahrscheinlichkeit:
Dies bedeutet, dass mit einer Wahrscheinlichkeit von ρ = 0,675, also 67,5%, eine wahre Aussage darüber getroffen werden kann, ob sich der mobile Netzknoten innerhalb oder außerhalb der Region Ω befindet.
In diesem Beispiel wurden nur diejenigen Punkte ω_i zu einer Region zusammengefasst, für die die Wahrscheinlichkeit ein Signal zu empfangen ≥ 60% ist. Das heißt der Schwellwert t wurde in diesem Fall auf 60% gesetzt.
Welche Entscheidungsregel für die Wahrscheinlichkeitsberechnung genommen wird, ist frei wählbar. Die Entscheidungsregel legt fest, welche Aussage bei welchem beobachteten Ereignis getroffen wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich bei diesem Ereignis in der bevorzugten Ausführung darum, ob ein Signal, welches von einem der Netzknoten (z. B. vom stationären Netzknoten, s. 3) ausgesendet wird, von einem anderen (z. B. vom mobilen Netzknoten, s. 3) empfangen wird. Dabei kann die Anzahl der für eine Aussage notwendigen gesendeten bzw. empfangenen Signale unterschiedlich sein (s. Ausführungsbeispiel). Je größer die Anzahl der Signale ist, die zum Treffen einer Aussage von der jeweiligen Entscheidungsregel verlangt werden, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit, eine wahre Aussage zu treffen. Es muss in jedem konkreten Fall entschieden werden, wie viele Signale mindestens empfangen werden sollen, um eine Aussage treffen zu können.
Alternativ kann sich die Entscheidungsregel auch auf die Merkmale oder Eigenschaften von empfangenen Signalen beziehen, wie beispielsweise Signalfeldstärken (RSSI) oder Signallaufzeiten.
Im nächsten Schritt werden für verschiedene Schwellwerte die Wahrscheinlichkeiten für verschiedene Regionen berechnet. So kann ermittelt werden, mit welchem Schwellwert die höchste Wahrscheinlichkeit für eine bestimmte Region erreicht werden kann. Die Punkte, deren Wahrscheinlichkeiten größer oder gleich diesem Schwellwert sind, werden dann zu der region of confidence zusammengefasst. Dies ist diejenige Region, bei der man mit der höchsten Wahrscheinlichkeit eine wahre Aussage treffen kann.
Die Bildung der Regionen erfolgt anhand der Messergebnisse der Trainingsphase durchgeführt. Regionen bestehen aus mehreren Messpunkten, für die bestimmte im Folgenden beschriebene Kriterien zutreffen. Erfindungsgemäß werden die Messpunkte zu einer Region zusammengefasst, für die das Verhältnis zwischen der Anzahl der durch den zweiten Netzknoten empfangenen Signale und der Anzahl der vom ersten Netzknoten gesendeten Signale (vgl. Inquiry-Prozedur in 4) innerhalb eines bestimmten Wertbereichs – z. B. zwischen zwei Schwellwerten – liegen. Das Ziel dabei ist es, solche Regionen zu bilden, bei denen der mobile Netzknoten mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit eine wahre Aussage darüber treffen kann, ob er sich innerhalb oder außerhalb einer bestimmten Region befindet. Wird der Schwellwert z. B. auf 70%gesetzt, so werden alle Punkte, bei denen das o. g. Verhältnis > 70% zutrifft, zu einer Region zusammengefasst (5, s. Ausführungsbeispiel). Mit Hilfe der Formel (3) lässt sich die Wahrscheinlichkeit dafür berechnen, ob sich der mobile Netzknoten innerhalb oder außerhalb dieser Region befindet.
Die Berechnung der Wahrscheinlichkeit wird für unterschiedliche Schwellwerte zwischen 0 und 100% vorgenommen, um zu ermitteln, bei welchen Punkten mit welchem Schwellwert die höchste Wahrscheinlichkeit erreicht wird. Diese Berechnungen führen dazu, dass für viele Schwellwerte innerhalb eines bestimmten Bereichs die Wahrscheinlichkeit für die o. g. Aussage konstant bleibt (vgl. 6, Schwellwert t in %). Dies kann erfindungsgemäß dazu benutzt werden, um mehrere Regionen mit jeweils unterschiedlicher Anzahl von Messpunkten zu bilden, für die die Wahrscheinlichkeit gleich bleibt. Dabei gilt, dass je höher das Verhältnis zwischen der Anzahl der durch den zweiten Netzknoten empfangenen Signale und der Anzahl der vom ersten Netzknoten gesendeten Signale ist, umso weniger Punkte zu einer Region zusammengefasst sind, d. h. umso kleiner ist die entsprechende Region. Und umgekehrt, je kleiner dieses Verhältnis ist, umso mehr Punkte bilden eine Region, – es entsteht eine größere Region. Je kleiner die Regionen sind, umso weniger überlappen sie sich.
Die Variabilität der Regionengröße kann erfindungsgemäß dazu verwendet werden, um bei verschiedenen Fragestellungen bzw. Rahmenbedingungen die Größe der Region individuell festlegen zu können. Bei größeren Regionen kann zwar eine größere Fläche im Raum abgedeckt werden, jedoch sinkt damit auch die Genauigkeit der Lokalisierung. Werden kleinere Regionen gebildet, ist die von ihnen abgedeckte Fläche kleiner, und die Genauigkeit wird somit erhöht.
Da sich in einem Lokalisierungsraum in einem bevorzugten Fall mehrere stationäre Netzknoten befinden, können sich die entstehenden Regionen überlappen, wenn die stationären Netzknoten nahe beieinander liegen. Je geringer der Abstand zwischen den stationären Netzknoten gewählt wird, desto größer ist die Fläche, in der sich die Regionen überlappen. Durch diese Überlappung der Regionen entstehen so genannte Sektoren, die den Bereich einschränken, in dem sich der mobile Netzknoten befinden kann. Damit werden die gebildeten Regionen nochmals unterteilt, und der mobile Netzknoten kann genauer lokalisiert werden (8). Abhängig davon, wie dicht die stationären Netzknoten im Lokalisierungsraum positioniert sind und entsprechend ihrer Anzahl, wird der mobile Netzknoten in einem Sektor zwischen mindestens einem und mehreren stationären Netzknoten finden.
Nachdem die Trainingsphase abgeschlossen ist, wenn also die Regionen definiert sind, kann man nun in der eigentlichen Anwendungsphase die Position des mobilen Netzknoten im Raum bestimmen. Dazu muss an jedem Punkt, an dem sich der mobile Netzknoten befindet und von dem die Position bestimmt werden soll, eine Aussage getroffen werden, ob sich dieser Punkt innerhalb einer Region befindet oder nicht. Dazu werden analog dem Verfahren in der Trainingsphase Signale zwischen dem mobilen Netzknoten und den stationären Netzknoten ausgetauscht. Ausgehend von den aufgezeichneten Messdaten wird die Wahrscheinlichkeit berechnet, mit der diese Aussage zutrifft (Formel (3)) und damit die Position des mobilen Netzknoten im Bezug auf die stationären Netzknoten. Damit die Genauigkeit der Positionsbestimmung hoch ist, muss die Wahrscheinlichkeit dieser Aussage möglichst hoch sein.
Die Ermittlung, ob sich der mobile Netzknoten innerhalb einer bestimmten Region befindet, kann sowohl von dem mobilen Netzknoten selber, als auch von einem oder mehreren stationären Netzknoten ermittelt werden. Im ersten Fall kann der Anwender die Information über seine Position direkt vom mobilen Netzknoten erfahren. Im zweiten Fall kann die Positionsinformation von einem oder mehreren stationären Netzknoten entweder an den Anwender oder an einen zentralen Netzknoten (z. B. ein Server) übertragen werden, der wiederum mit dem mobilen Netzknoten Informationen austauschen könnte.
Die vom System ermittelten Positionsinformationen können für die Navigation des Anwenders im Raum unter wiederholter Aktualisierung der Positionsdaten gemäß dem oben beschriebenen Lokalisierungsverfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Verbesserung des zellenbasierten Prinzips dar, ohne dabei zwangsläufig die Zellengröße zu verkleinern und damit die Anzahl der Zellen vergrößern zu müssen. Dabei bleiben die Vorteile der zellenbasierten Verfahren trotz signifikanter Steigerung der Lokalisierungsakkuratheit und -präzision erhalten. So kann das erfindungsgemäße Verfahren z. B. mit gängigen Industriestandards, wie z. B. mit Bluetooth, ZigBee, WLAN und RFID implementiert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es im Gegensatz zu RSSI-basierten Verfahren (wie z. B. in EP1018457A1 beschreiben) keine Ermittlung der Empfangssignalstärke benötigt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nachstehend anhand der Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1: Verlauf der Empfangssignalstärke in Anhängigkeit von der Entfernung nach Friis, und ein exemplarisch gemessener Verlauf im Freien. Die Empfangssignalstärke weist ab einem kritischen Dezibelwert (hier exemplarisch ab 80 dB) kontingente Empfangseigenschaften auf (schraffierter Bereich). Unterhalb des schraffierten Bereichs ist keinerlei Empfang möglich.
2: Ein Beispiel für eine Verteilung der Wahrscheinlichkeiten eines Ereignisses X
3: Beispiel einer Messumgebung mit Messpunkten.
4: Verwendung der Inquiry-Prozedur für die Suchanfrage.
5: Beispiel für die erfindungsgemäße Erzeugung der Regionen. Der Schwellwert wurde auf 70% festgelegt.
6: Wahrscheinlichkeiten für Of1fix mit Entscheidungsregel d₁. Die höchste Wahrscheinlichkeit von 94,5%, eine wahre Aussage zu treffen, wird in diesem Ausführungsbeispiel bei einem Schwellwert zwischen 56% und 31% erreicht; die Wahrscheinlichkeit ist zwischen diesen Schwellwerten konstant.
7: Wahrscheinlichkeiten für Of1fix mit Entscheidungsregel d₂. Die höchste Wahrscheinlichkeit von 96,9%, eine wahre Aussage zu treffen, wird in diesem Ausführungsbeispiel bei einem Schwellwert zwischen 56% und 31% erreicht; die Wahrscheinlichkeit ist zwischen diesen Schwellwerten konstant.
8: Ein Beispiel für die Entstehung von kleineren Sektoren (S1, S2 und S3), die in diesem Beispiel durch die Überlappung der zwei Regionen entstehen.
Ausführungsbeispiel
In einem Messraum wurden zunächst die Größe des Messbereichs ermittelt und die Messpunkte festgelegt. Wie 3 darstellt, wurden die Messpunkte in einem Abstand von einem Meter zueinander gewählt und bilden somit ein Gitter, das den ganzen Messbereich abdeckt. Die Messpunkte stehen repräsentativ für die möglichen Positionen, an denen sich später der Anwender (der mobile Netzknoten) befinden kann, und der Messraum entspricht dem Lokalisierungsraum.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, existieren Bereiche mit einem grob gerasterten Gitter an Messpunkten und Bereiche, in denen die Messpunkte dicht beieinander liegen. In Bereichen, in denen sich die gemessenen Werte von Messpunkt zu Messpunkt nicht unterschieden haben, wurde der Abstand vergrößert und zwischen den Werten interpoliert. In Bereichen, in denen die Messwerte stark variierten, wurden zusätzliche Messpunkte, im Abstand von einem halben Meter platziert. Bereiche, in denen die Messwerte stark variierten, waren z. B. Übergänge von einem Flurabschnitt zum nächsten, die durch eine Glastür mit einem Metallrahmen getrennt sind.
Als stationäre Netzknoten in diesem Lokalisierungssystem dienten vier BTnodes. Als Programmierschnittstelle unterstützten die BTnodes das NutAPI, das wie Nut/OS für CPUs mit 8 Bit ausgelegt war. Das NutAPI hatte dabei die folgenden Merkmale:

– kooperatives Multithreading
– Synchronisationsmechanismen
– Dynamisches Speichermanagement
– Asynchrone Timer
– Unterstützung von seriellen Schnittstellen

Im nächsten Schritt wurden die Positionen O_fix dieser vier fest angebrachten stationären Netzknoten bestimmt. Dazu wurden je zwei BTnodes im Flur und zwei BTnodes in je einem Raum platziert. Die Positionen wurden so gewählt, dass verschiedene Szenarien getestet werden können. Dabei werden folgende Fälle untersucht (s. 4):

O f1 / fix:: stationärer Netzknoten befindet sich in einem geraden Flur
O f2 / fix:: stationärer Netzknoten befindet sich in einem abgewinkelten Flur
O r1 / fix:: stationärer Netzknoten befindet sich innerhalb eines Raumes mit ca. 11 qm
O r2 / fix:: stationärer Netzknoten befindet sich innerhalb eines Raumes mit ca. 36 qm

Bei den im Flur positionierten festen BTnodes Of1fix und Of2fix wurde erwartet, dass die Regionen, in denen sie vom mobilen Netzknoten erreichbar sind, sich über den ganzen Flur erstrecken. Beim zweiten dieser BTnodes wurde eine kleinere Region erwartet, da durch die Abwinkelung des Flures Streuungen und Reflexionen die Ausweitung der Region beeinflussen.
Die BTnodes Or1fix und Or2fix wurden in zwei unterschiedlich großen Räumen positioniert. Alle vier BTnodes wurden jeweils in einer Höhe von zwei Metern an den Wänden angebracht.
Als mobile Netzknoten wurden ein BTnode und ein Mobiltelefon (Nokia 6230) ausgewählt, um zu untersuchen, ob sich dabei Unterschiede in den Messungen ergeben. Da das Lokalisierungssystem auf einem beliebigen Bluetooth-fähigen Gerät zuverlässig arbeiten soll, wären Unterschiede, die den Gerätetyp betreffen kritisch. Dadurch würde das Lokalisierungssystem von einem bestimmten Gerätetyp abhängig sein.
Im nächsten Schritt der Trainingsphase wurden für jeden Messpunkt die Wahrscheinlichkeiten ermittelt, mit denen ein mobiles Gerät einen festen BTnode erreichen kann. Dabei wurden für jeden Messpunkt folgende Vorgehensweisen wiederholt.
Die mobilen Geräte werden auf jeden der zuvor bestimmten Messpunkte gelegt. Der Abstand zum Boden beträgt dabei einen Meter, angelehnt an das spätere Einsatzszenario, bei dem der Anwender das mobile Gerät in den Händen trägt.
Die mobilen Geräte führten an jedem Punkt 100 Suchanfragen aus, um zu ermitteln welchen Referenzpunkt sie wie oft erreichen können.
Eine Suchanfrage ist im Bluetooth-Standard als Inquiry-Prozedur spezifiziert. Die Inquiry-Prozedur ermöglicht, ein Bluetooth-fähiges Gerät in Reichweite zu finden, um mit ihm eine Verbindung aufzubauen. Beim erfindungsgemäßen Lokalisierungsverfahren ist ein vollständiger Verbindungsaufbau nicht notwendig und auch nicht wünschenswert, es genügt die Information, ob ein stationärer Netzknoten erreicht werden kann. Daher wird bei jeder Suchanfrage, wie in 4 dargestellt, also nur der erste Schritt eines Verbindungsaufbaus durchgeführt.
Wird ein stationärer Netzknoten gefunden, so antwortet dieser mit einer Inquiry-Response. An jedem Messpunkt senden nun die mobilen Geräte 100 Inquiries aus.
Jedes Gerät zeichnet dabei auf, welcher feste BTnode auf die Inquiries geantwortet hat, und wie viele Inquiry-Responses vom jeweiligen stationären Netzknoten empfangen wurden.
Über die Anzahl der beantworteten Inquiries kann für jeden Punkt die Wahrscheinlichkeit errechnet werden, mit der ein mobiles Gerät an diesem Punkt einen stationären Netzknoten erreichen wird.
Die Messergebnisse haben ergeben, dass es nur ein minimaler, in der Praxis vernachlässigbarer Unterschied in der Anzahl der beantworteten Inquiries zwischen dem BTnode und dem Mobiltelefon gab. Für die praktische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeutet dies, dass es unabhängig von der Art des mobilen Netzknoten einsetzbar ist.
Die Anzahl der von den im Flur positionierten BTnodes und beantworteten Inquiries im Flurbereich war sehr hoch. Bei den meisten Messpunkten lag die Antwortrate bei 100%. Dies liegt an der Tatsache, dass in diesem Bereich ein direkter Sichtkontakt zwischen den festen BTnodes und den mobilen Geräten bestand. Wurde dieser Sichtbereich verlassen, so nahm die Anzahl der beantworteten Inquiries schnell ab. Die Regionen der beiden in den Räumen positionierten BTnodes erstreckten mit einem Radius von etwa 10 Metern in den Flur. Innerhalb dieser Regionen war die Wahrscheinlichkeit, eine Inquiry-Antwort zu empfangen, immer noch sehr hoch. Über diesen Bereich hinaus sankt die Wahrscheinlichkeit, einen festen BTnode zu erreichen, sehr schnell ab.
Nachdem die Messungen durchgeführt wurden, konnten anhand der Messergebnisse die Regionen gebildet werden. Dabei sollte die Wahrscheinlichkeit, eine wahre Aussage im Bezug auf die Region zu treffen, so hoch wie möglich sein.
Um das Verfahren besser zu verstehen, wurde aus 3 ein Beispielbereich mit Messergebnissen als Anzahl beantworteter Inquiries herausgeschnitten (5).
Die Punkte in einer Umgebung werden gemäß der Anzahl an ihnen beantworteter Inquiries zusammengefasst. Nun bleibt die Frage offen, wie viele Inquiry-Responses ein Punkt empfangen haben muss, um zu einer Region zu gehören.
Ziel dabei war, Regionen zu bilden, bei denen ein mobiles Gerät mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit eine wahre Aussage treffen kann, ob es sich innerhalb oder außerhalb einer Region befindet (regions of confidence, s. oben).
Würde man nur die Punkte zusammenfassen, an denen die mobilen Geräte von 100 ausgesendeten Inquiries auch 100 Inquiry-Responses erhalten haben, so könnte man innerhalb dieser Region mit einer 100%-Wahrscheinlichkeit eine wahre Aussage darüber treffen, dass sich das mobile Gerät innerhalb dieser Region befindet. Jedoch befinden sich außerhalb dieser Region auch Punkte, für die die Anzahl beantworteter Inquiries beispielsweise 93 beträgt. An einem solchen Punkt würde das System dann mit einer 93%-Wahrscheinlichkeit eine falsche Aussage treffen, da an diesem Punkt 93 von 100 Inquiries beantwortet wurden, dieser Punkt aber nicht zu der Region gehört.
Um nun die region of confidence bilden zu können, musste ermittelt werden, welche Messpunkte zu einer Region zusammengefasst die höchste Wahrscheinlichkeit ergeben, eine wahre Aussage zu treffen.
Die Punkte wurden aufgrund der Anzahl der beantworteten Inquiries zusammengefasst. Wird der Schwellwert t wie in 5 zum Beispiel auf 70% gesetzt, so werden alle Punkte, bei denen die Anzahl der beantworteten Inquiries 70 ist, zu einer Region zusammengefasst. Mit Hilfe der Formel (3) und definierter Entscheidungsregeln (s. unten) lässt sich nun die Wahrscheinlichkeit für diese Region berechnen.
Wie in 5 zu sehen ist, existieren zwei Punkte, deren Anzahl beantworteter Inquiries ebenfalls größer als 70 ist. Diese Punkte werden jedoch nicht zu der Region zusammengefasst, da es sich hier um Punkte handelt, deren hohe Anzahl beantworteter Inquiries auf Reflexionen zurückzuführen sind.
Diese Berechnung wurde für jeden möglichen Schwellwert t = 1, ..., 100% durchgeführt, um zu ermitteln, welche Punkte mit welcher Anzahl beantworteter Inquiries zusammengefasst werden sollen, um die höchste Wahrscheinlichkeit zu erreichen.
Das Ergebnis dieser Berechnung ist für den festen BTnode in 6 dargestellt. Die höchste Wahrscheinlichkeit, die dabei erreicht werden kann, beträgt 94,5% bei einem Schwellwert zwischen 56% und 31%. Das heißt, dass Punkte, deren Anzahl beantworteter Inquiries 56 beträgt, zu einer region of confidence zusammengefasst werden können. Dabei kann der Schwellwert zwischen 56% und 31% liegen, und die Wahrscheinlichkeit bleibt konstant hoch.
Dies hat den Vorteil, dass die region of confidence in ihrer Größe bei konstanter Wahrscheinlichkeit variieren kann. Werden die Punkte zusammengefasst, deren Anzahl beantworteter Inquiries 56 ist, werden weniger Punkte zusammengefasst, und eine kleinere Region entsteht.
Fasst man die Punkte, deren Anzahl beantworteter Inquiries 31 ist, zu einer Region zusammen, so werden natürlich mehr Punkte zusammengefasst, und es entsteht eine größere Region.
Diese Berechnungen wurden für jeden der vier festen BTnodes durchgeführt. Dabei entstanden vier Regionen mit jeweils unterschiedlichen Wahrscheinlichkeitswerten.
Bei der Berechnung der Wahrscheinlichkeiten musste man sich auf eine bestimmte Entscheidungsregel festlegen. Diese kann frei gewählt werden und trifft eine Aussage, ob ein gewisses Ereignis beobachtet wurde oder nicht. Beim vorliegenden Verfahren wird beobachtet, ob ein stationärer Netzknoten erreicht werden kann oder nicht. Aufgrund dieser Tatsache wird mittels der Entscheidungsregel die Aussage getroffen, ob sich das mobile Gerät in der Region des stationären Netzknoten befindet oder nicht.
Für die in 6 berechneten Ergebnisse wurde folgende Entscheidungsregel verwendet:
Ein mobiles Gerät sendet eine Inquiry aus. Kann die Inquiry-Prozedur einen stationären Netzknoten, also einen fest angebrachten BTnode, finden, so wird anhand der Entscheidungsregel die Aussage getroffen, dass sich das mobile Gerät innerhalb der Region befindet.
Aufgrund der Tatsache, dass Bluetooth-Signale innerhalb eines Raumes reflektiert werden, könnte es also auch Zufall sein, dass das mobile Gerät den BTnode erreicht hat.
Um hier die Sicherheit, eine wahre Aussage zu treffen, zu erhöhen, kann die Anzahl der gesendeten Inquiries erhöht werden. Dabei kann beispielsweise folgende Entscheidungsregel definiert werden:
Das mobile Gerät sendet in diesem Fall drei Inquiries. Nach Empfang der Inquiry-Responses wird ermittelt, wie viele der drei Inquiries beantwortet wurden. Hat ein BTnode mindestens zwei Inquiries beantwortet, so wird anhand der Entscheidungsregel die Aussage getroffen, das mobile Gerät sei in der Region dieses BTnodes.
Alternativ könnte die Entscheidungsregel auch fordern, dass alle drei Inquiries beantwortet werden müssen, um eine Aussage zu treffen. In diesem Fall wäre die Wahrscheinlichkeit, eine wahre Aussage zu treffen, geringer als bei der obigen Entscheidungsregel, da sie viel restriktiver ist.
7 stellt die Ergebnisse der Wahrscheinlichkeitsberechnung für die Entscheidungsregel d₂ dar. Wie daraus ersichtlich ist, beträgt nun die Wahrscheinlichkeit, eine wahre Aussage zu treffen, 96,9%, falls ein Schwellwert zwischen 56% und 31% gewählt wird.
Tabelle 1 vergleicht die zwei Entscheidungsregeln d₁ und d₂ angewendet auf die jeweiligen Messergebnisse der festen BTnodes.
Tabelle 1: Vergleich der Entscheidungsregeln d₁ und d₂
Betrachtet man die für jeden festen BTnode entstandenen Regionen mit den entsprechenden Wahrscheinlichkeiten, so ist ersichtlich, dass die Entscheidungsregel d₂ mit einer höheren Wahrscheinlichkeit wahre Aussagen trifft als die Entscheidungsregel d₁ Vergleichbare Wahrscheinlichkeitsberechnungen wurden auch für die anderen festen BTnodes durchgeführt.
Welche Entscheidungsregel spezifiziert wird, ist frei wählbar. Werden mehrere Inquiries durchgeführt, so steigt auch die Wahrscheinlichkeit, eine wahre Aussage zu treffen. Hier kann dann wieder unterschieden werden, wie viele der Inquiries mindestens beantwortet werden sollen, um eine Aussage treffen zu können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1018457 A1 [0021, 0046]

Claims

Verfahren zur Positionsbestimmung und/oder Navigation von zu lokalisierenden Netzknoten im Raum mittels Funksignalübertragung zwischen mindestens einem zu lokalisierenden Netzknoten und mehreren Referenznetzknoten mit bekannter Position, die zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen geeignet sind, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bildung von definierten Regionen im Raum im Bezug auf mindestens einen der Referenznetzknoten, wobei zwischen dem zu lokalisierenden Netzknoten, der sich an mehreren definierten Punkten im Raum befindet, und mindestens einem Referenznetzknoten Signale übertragen werden, und jede Region die Punkte im Raum umfasst, an denen die Wahrscheinlichkeit, eine wahre Aussage unter Anwendung von Entscheidungsregeln zu treffen, über einem bestimmten Schwellwert liegt, wobei die Entscheidungsregeln Beobachtungen von Merkmalen auf mögliche räumliche Relationen zwischen den Positionen der zu lokalisierenden Knoten und der Region abbilden, und wobei eine wahre Aussage unter Anwendung von Entscheidungsregeln getroffen wird, wenn die zugrundeliegenden frei gewählten Entscheidungsregeln aussagen, der zu lokalisierende Netzknoten befinde sich in einer bestimmten räumlichen Relation zu einer Region, und die Position dieses Netzknoten sich tatsächlich in dieser bestimmten Relation zu dieser Region befindet, wobei sich mindestens eine Entscheidungsregel auf den Empfang von einem oder mehreren Signalen oder auf ihre Merkmale oder Eigenschaften bezieht, Senden von Signalen durch den zu lokalisierenden Netzknoten und/oder durch die Referenznetzknoten, Empfangen von Signalen durch die Referenznetzknoten und/oder durch den zu lokalisierenden Netzknoten, und Aufzeichnung der Anzahl von empfangenen Signalen oder von ihren Merkmalen oder Eigenschaften, Ermittlung der räumlichen Relation der Position des zu lokalisierenden Netzknoten zu einer oder mehreren Region unter Anwendung der Entscheidungsregeln, Ermittlung der Position der zu lokalisierenden Netzknoten im Raum anhand der ermittelten räumlichen Relationen der zu lokalisierenden Netzknoten zu einer oder mehreren Regionen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die räumliche Relation des zu lokalisierenden Netzknoten zu mindestens einer Region insbesondere „innerhalb", „außerhalb", „nah" und/oder „fern" ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die zu lokalisierenden Netzknoten mobil und/oder stationär und die Referenznetzknoten mobil und/oder stationär sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale und die Eigenschaften, auf die sich die Entscheidungsregeln beziehen, Signalfeldstärken (RSSI) oder Signallaufzeiten sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Senden von Signalen durch den zu lokalisierenden Netzknoten und das Empfangen von Signalen durch die Referenznetzknoten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Senden von Signalen durch die Referenznetzknoten und das Empfangen von Signalen durch den zu lokalisierenden Netzknoten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf jedes von einem Netzknoten empfangene Signal ein Antwortsignal gesendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale in geeigneten, insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen gesendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zu lokalisierende Netzknoten und/oder Referenznetzknoten mit einem zusätzlichen Serverknoten in Funkverbindung stehen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung darüber, ob sich der zu lokalisierende Netzknoten in einer bestimmten Region befindet, vom zu lokalisierenden Netzknoten, von wenigstens einem der Referenznetzknoten und/oder vom Serverknoten getroffen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmung vom zu lokalisierenden Netzknoten, von wenigstens einem der Referenznetzknoten und/oder vom Serverknoten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu lokalisierenden Netzknoten Mobiltelefone, Smartphones, PDAs, Tablet-PCs, Notebooks, Pager, Access Points, Gateways, Sensorknoten oder mit einer Radiosignalsende- und/oder – Radioempfangseinheit ausgestattete Gegenstände wie beispielsweise Wearable Computer oder Roboter sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenznetzknoten Basisstationen, Access Points, Gateways, Mobiltelefone, Smartphones, PDAs, Tablet-PCs, Sensorknoten oder mit einer Radiosignalsende- und/oder -Radioempfangseinheit ausgestattete Gegenstände wie beispielsweise Wearable Computer oder Roboter sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regionen so gewählt sind, dass sie kleiner, gleich oder größer als die Funkzellen einzelner Netzknoten sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regionen so gewählt sind, dass sich wenigstens einige von ihnen überlappen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bildung von Regionen definierten Punkte im Raum so gewählt sind, dass sie wenigstens innerhalb eines Bereichs in regelmäßigen Abständen zueinander positioniert sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bildung von Regionen definierten Punkte im Raum so gewählt sind, dass sie an den Knotenpunkten eines imaginären Gitters positioniert sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bildung von Regionen definierten Punkte im Raum so gewählt sind, dass sie wenigstens in einzelnen Bereichen des Raumes unterschiedlich dicht zueinander positioniert sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Funksignalübertragung gängige Industriestandards, wie z. B. Bluetooth, ZigBee, WLAN, RFID, GSM, UMTS oder Ultra-Wide-Band verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Navigation die Positionsbestimmung wiederholt in geeigneten Zeitabständen ermittelt wird.
Kommunikationssystem zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche bestehend aus mehreren Referenznetzknoten und mindestens einem zu lokalisierenden Netzknoten, die zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen geeignet sind.
Kommunikationssystem nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen Serverknoten aufweist, der von den Referenz- und/oder zu lokalisierenden Netzknoten Signale empfangen kann.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Serverknoten Signale senden kann.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Serverknoten, die zu lokalisierenden Knoten und/oder die Referenzknoten Informationen über die Position der Referenznetzknoten und/oder zusätzliche Daten zur Lokalisierung und Navigation gespeichert haben und/oder über ein oder mehrere weitere Lokalisierungssysteme wie beispielsweise GPS beziehen können.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Netzknoten mit Sensoren ausgestattet sind.
Digitales Speichermedium, insbesondere CD-ROM, mit elektrisch ausführbaren Steuersignalen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20 ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmiermitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird
Verwendung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 20 und des Kommunikationssystems gemäß den Ansprüchen 21 bis 25 zur Positionsbestimmung von Personen oder Objekten.
Verwendung nach Anspruch 28 zur Positionsbestimmung und/oder Navigation in geschlossenen Räumlichkeiten oder im Freien.