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Die
Erfindung betrifft ein Kommunikations-, Informations- und Ortungssystem
für Taucher.
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Da
der Mensch als Landlebewesen nicht für das Element Wasser geschaffen
ist, benötigt
er für
einen längeren
Aufenthalt unter Wasser Hilfsmittel, wie Sauerstoffgeräte, Taucheranzüge zum Schutz
vor Kälte
sowie eine Maske zum Vorschalten eines Luftraumes vor die Augen
des Tauchers, um ein Sehen unter Wasser zu ermöglichen. Trotz dieser Hilfsmittel bleibt
der Mensch starken physikalischen Kräften ausgesetzt, die einerseits
ein Gefühl
von Schwerelosigkeit vermitteln, andererseits aber den Organismus beeinträchtigen.
So wirkt sich der Wasserdruck stark auf den Körper aus und führt zur
Verlangsamung der Atmung, Einschränkung des Reaktionsvermögens und
hohem Energiebedarf bei schnellen Bewegungen.
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Zur
Orientierung und Kommunikation unter Wasser ist zu beachten, dass
sich Schall aufgrund der besseren Leitfähigkeit des Wassers um das 4,5-fache
schneller als in der Luft ausbreitet, was zur Aufnahme von Geräuschen auch
aus weit entfernten Schallquellen führt, jedoch eine Lokalisierung
der Geräusche
erschwert bzw. unmöglich
macht. Bezüglich
des Sehens unter Wasser ist zu beachten, dass Lichtstrahlen im sichtbaren
Bereich in Abhängigkeit von
ihrer jeweiligen Wellenlänge
unter Wasser unterschiedlich stark absorbiert werden, so dass das
Sehvermögen
nicht nur bei Wassertrübungen
eingeschränkt
ist.
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Die
vorstehend genannten Unterwasserbedingungen erfordern auch besondere
Kommunikationsmittel, um mit einem Tauchpartner (Buddy) oder Personen
an Land bzw. auf einem Schiff in Verbindung zu treten, Ortungsmittel,
um sich unter Wasser orientieren zu können, sowie Informationsmittel,
die für
den Taucher wichtige Parameter wie den Sauerstoffgehalt einer Sauerstoffflasche,
die Tauchtiefe, Tauchzeit und dergleichen anzeigen.
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Bisher
bekannte Kommunikationsmittel sind akustische Signalen, die ein
Taucher durch Klopfen an die Tauch- oder Sauerstoffflasche oder
unter Einsatz spezieller akustischer Signalgeber abgibt, die aufgrund
der hohen Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall unter Wasser zwar
weit hörbar
sind, jedoch aus genau diesem Grunde auch eine Ortung der Signalquelle
erschweren. Weiterhin werden visuelle Signale in Form von Handzeichen
oder auf Tafeln geschriebenen Informationen eingesetzt, die jedoch bei
schlechter Sicht, Strömung
oder beim Auftreten von natürlichen
Hindernissen wie Felsformationen nicht oder nur sehr eingeschränkt einsetzbar
sind. Des Weiteren werden bei extrem eingeschränkten Sichtverhältnissen
wie z. B. beim Eistauchen, Höhlentauchen
und in der Berufstaucherei spezielle Leinensignale verwendet, um
dem Tauchpartner oder bereitstehendem Hilfspersonal Zeichen und
Anweisungen zu geben. Alle Standard- und Zusatzzeichen müssen vor
einem Tauchgang abgesprochen und eventuell wiederholt werden, um
Missverständnisse zu
vermeiden.
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Da
eine effektive Kommunikation unter Wasser aber unter Umständen lebenswichtig
sein kann, um auf einen Notfall aufmerksam zu machen oder eine Ortung
des eigenen Standortes oder des von Tauchpartnern bzw. eines Schiffs
sowie Informationen über
bestimmte Tauchparameter durchzuführen, ist ein effektives Kommunikations-,
Ortungs- und Informationssystem
für einen
Taucher von erheblicher Bedeutung.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kommunikations-, Ortungs-
und Informationssystem für
Taucher anzugeben, das einfach handhabbar ist, vom Taucher benötigte Informationen
leicht erkennbar darstellt, eine leichte und sichere Ortung des Tauchers
ermöglicht
und dem Taucher wichtige Navigationshilfen gibt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Lösung stellt
mit einem Unterwassermodem, das mit mindestens einem Sensor, einer
in die Tauchermaske integrierten Anzeigeeinrichtung und einem Bedienungselement
zur Auswahl von Funktionen sowie zur Eingabe und zum Abrufen von
Daten verbunden ist, ein einfach handhabbares Kommunikations-, Ortungs-
und Informationssystem für
Taucher bereit, das durch die Integration einer Anzeigeeinrichtung
in die Tauchermaske die vom Taucher benötigten Informationen leicht
erkennbar darstellt und in Verbindung mit einem einzelnen Bedienungselement
eine einfache Eingabe und einen einfachen Abruf von Daten ermöglicht,
wodurch eine leichte und sichere Ortung des Tauchers ermöglicht wird
und dem Taucher Navigations- und Zustandshilfen gegeben werden.
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Vorzugsweise
besteht die Anzeigeeinrichtung aus einem in die Tauchermaske integrierten
Virtual-Retinal-Display, das ein Rasterbild direkt auf die Netzhaut
eines oder beider Augen des Tauchers abbildet.
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Diese
Form der Anzeige ist sehr effektiv und ermöglicht gleichwohl, dass der
Taucher sein Umfeld im Auge behält.
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Alternative
Anzeigemöglichkeiten
sind eine LED-Anzeige an einem Armband oder in einem Teil der Taucherbrille.
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Ein
mit dem Unterwassermodem verbundener Sensor kann aus einem den Druck
der vom Taucher mitgeführten
Sauerstoffflasche erfassenden Drucksensor bestehen. Weitere Sensoren
können Tiefenmesser
sowie Infrarot- oder Ultraschallsensoren sein.
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Vorzugsweise
ist das Unterwassermodem mit einem Computer oder einem mobilen Endgerät verbindbar
und konfigurierbar.
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In
dieser Ausführungsform
handelt es sich beim Unterwassermodem um ein nicht eigenständig programmierbares
Gerät,
das aber durch die Verbindung mit einem Computer oder einem mobilen
Endgerät
mit beliebigen Funktionen belegbar ist.
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Das
Bedienungselement besteht vorzugsweise aus einer Multifunktionseinheit,
mit der durch Drehen eines Multifunktionsrades Funktionen und Daten
anwählbar
und durch Drücken
des Multifunktionsrades auswählbar
sind.
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Diese
Form eines Bedienungselementes ist für einen Einsatz unter Wasser
besonders geeignet, da feinfühlige
Bedienungen unter Wasser nicht oder nur schwer ausführbar sind
und der Wasserdruck erschwert Tastenbedienungen beim Tragen von
Handschuhen oder macht dies unmöglich.
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Anhand
mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele soll der der
Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Funktionselemente des erfindungsgemäßen Kommunikations-,
Informations- und Ortungssystems;
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2a, 2b zwei
Varianten für
die Anordnung eines Bedienungselements;
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3 ein
Blockschaltbild der Systemkonfiguration;
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4 eine
schematische Darstellung des Interaktionsprinzips bei der Handhabung
des Bedienungselements;
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5 ein
Beispiel für
die Handhabung des Bedienungselements bei Anwendung des Interaktionsprinzips;
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6 bis 9 schematische
Darstellungen verschiedener Anzeigemodi;
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10 eine
schematische Darstellung des Ablaufs einer Buddy-Mail und
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11 eine
Darstellung verschiedener Symbole für die Eingabe von Grenzwerten.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung der Systemkomponenten für ein Kommunikations-, Informations-
und Ortungssystem für
einen Taucher 1 mit:
- – einem
Unterwassermodem 2, das über die Verbindung mit einem
Computer oder einem mobilen Endgerät 6 programmierbar
und konfigurierbar ist,
- – einer
Anzeigeeinrichtung 3 in Form eines in die Tauchermaske
integrierten Displays, insbesondere eines in die Maske integrierten
Virtual-Retinal-Displays, mit dem sicherheitsrelevante Taucherinformationen
eingeblendet werden. Bei dieser Anzeigetechnologie wird ein Rasterbild
direkt auf die Netzhaut des Auges gezeichnet, das der Taucher 1 wie
auf einer Leinwand sieht, die vor ihm schwebt. Der große Vorteil
dieser Technologie besteht darin, dass der Taucher 1 sich
nicht vom Geschehen in seinem Umfeld abwenden muss, um die gewünschte Information
zu erfassen,
- – einem
Bedienungselement 4 in Form einer Multifunktionseinheit,
die sehr einfach gehalten ist und durch Drehen eines Multifunktionsrades
nach rechts oder links vorgegebene Icons in die Anzeigeeinrichtung 3 projiziert,
die durch Drücken
des Multifunktionsrades ausgewählt
werden, so dass nach einem vorgegebenen Menü bestimmte Funktionen oder
die Auswahl von Daten anwählbar
sind,
- – einem
Drucksensor 5 zur draht- oder schlauchlosen Übertragung
des Drucks der Sauerstoffflasche zum Unterwassermoden 2,
das über
ein vorgegebenes Programm beispielsweise unter Berücksichtigung
des vorangegangenen Sauerstoffverbrauchs die Resttauchzeit oder
den Inhalt der Sauerstoffflasche zur Anzeigeinrichtung 3 übermittelt.
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Die
Positionierung des vorzugsweise als Multifunktionseinheit ausgebildeten
Bedienungselementes kann je nach Bedarf und Vorliebe des Tauchers 1 an
unterschiedlichen Stellen erfolgen. In den 2a und 2b sind
zwei Ausführungsbeispiele dargestellt,
wobei 2a die Anordnung des Bedienungselements
an einem Armband und 2b die Anordnung an der Seite
der Tauchermaske zeigt. Die Anordnung des Bedienungselements an
der Tauchermaske eignet sich insbesondere für Berufstaucher, die für die Arbeit
unter Wasser Gegenstände
an Händen
und Armen als störend
empfinden.
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3 zeigt
ein Blockschaltbild eines Pre-Dive-Menues, einem Tauchgangsbriefing,
das vor jedem Tauchgang mit dem Kommunikations-, Informations- und
Ortungssystem durchgeführt
wird, in dem der Tauchgang mittels eines Computers oder eines mobilen
Endgeräts 6 das
System konfiguriert und der Tauchgang mit den Teilnehmern besprochen
wird. Die mit dem Pre-Dive-Menue verbundenen Informationen geben
dem Taucher die größtmögliche Sicherheit,
den Tauchpartner (Buddy) oder die ganze Gruppe des Tauchgangs zu
orten, mit ihnen in Kontakt treten zu können und zu wissen, wo sich
das Boot der Tauchgruppe befindet und den eigenen Status, das heißt die Sauerstoffreserve,
die Tauchtiefe, Tauchzeit und dergleichen zu kennen. Diese für das sichere Tauchen
notwendigen Informationen werden über das in der Tauchmaske integrierte
Retinal-Display eingeblendet,
ohne dass sich der Taucher 1 vom Geschehen in seinem Umfeld
abwenden muss.
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Die
einzelnen Funktionen des Pre-Dive-Menues betreffen:
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A. Diver:
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Hierbei
handelt es sich um eine Modem-Konfiguration, bei der die IP-Adressen
mit den Namen der Taucher eingelesen werden. Der Tauchpartner (Buddy)
wird gewählt
und steht somit an erster Stelle, das heißt, dass der Buddy immer aktiv
ist. Den übrigen
Tauchern der Gruppe wird je nach Tauchreihenfolge eine Zahl (1,
2, 3, 4, 5 ...) zugewiesen. Auch das Boot der Tauchgruppe erscheint
in dieser Liste.
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B. Divesite:
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Diese
Funktion enthält
eine Übersicht
der Tauchplätze
mit einer vorzugsweise digitalisierten Übersichtskarte entsprechend
der Abbildung gemäß 8.
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C. Icons:
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Diese
Funktion enthält
die Kommunikationsebene des Kommunikations-, Informations- und Ortungssystems
und gewährleistet über die
jeweils abgebildeten Icons die Kommunikation zu jedem Zeitpunkt
und bei allen Sichtverhältnissen.
Die Icons werden in ihrer jeweiligen Reihenfolge dargestellt, wobei „OK” immer
in der Auswahl ist.
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D. Preferences:
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Mit
dieser Funktion wird eingestellt, ob der Tauchstatus immer sichtbar
ist oder auf eine Befehlseingabe „on demand” erscheint. Gleichzeitig werden
Grenzwerte für
die Warnsignale von Sauerstoffreserve, Tiefe und Distanz definiert.
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E. Tutorial:
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In
dieser Funktion werden weitere Informationen über die Komponenten gespeichert
und dienen dem Benutzer bzw. Taucher als Informationsquelle.
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4 zeigt
in einer schematischen Darstellung das Interaktionsprinzip des Kommunikations-, Informations-
und Ortungssystems, das so einfach wie möglich gehalten ist, da der Mensch
unter Wasser und zunehmender Tiefe keine schwierigen Befehle ausführen kann.
Dementsprechend erfolgen die Interaktionen über Drehen und Pressen des
Multifunktionsrades (multifunction wheels) der Multifunktionseinheit.
Wird das Multifunktionsrad nicht betätigt, hat der Taucher freie
Sicht, indem keine Einblendung über
das Virtual-Retinal-Display
erfolgt. Mit einem Druck auf das Multifunktionsrad kann der Taucher
direkt in den Kommunikationsmodus des Systems springen und seinem
Buddy eine Nachricht übermitteln,
da dieser infolge der vorangegangenen Konfiguration immer aktiv
ist.
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Um
einen Blick auf seinen Tauchstatus zu werfen, dreht der Taucher
das Multifunktionsrad nach rechts. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne
wird der in das Virtual-Retinal-Display
eingeblendete Tauchstatus ausgeblendet. Für die Lokalisierung der Tauchgruppe
und des Bootes wird das Multifunktionsrad nach links gedreht. Erfolgt
kein weiterer Befehl, so verschwindet auch diese Darstellung nach
einer vorgegebenen Zeitspanne aus dem Virtual-Retinal-Display.
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5 zeigt
ein Anwendungsbeispiel des Interaktionsprinzips in einer schematischen
Blockbilddarstellung. Dreht der Taucher das Multifunktionsrad nach
links, so gelangt er in den Ortungsmodus (Locate). Mit einem Links-
oder Rechtsdreh des Multifunktionsrades kann er die Informationen über Tauchtiefe und
Sauerstoffreserve der einzelnen Taucher einer Tauchgruppe abrufen
oder eine Übersicht
des Tauchplatzes (Divesite) erhalten, wenn er das Ankersystem für das Boot
anwählt.
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Wählt der
Taucher einen Taucher oder das Boot mit einem Druck auf das Multifunktionsrad
aus, so gelangt er in den Kommunikationsmodus. Auch dort erfolgt
die Navigation durch die Icons mit einem Links- oder Rechtsdreh
des Multifunktionsrades und mit einem Drücken des Multifunktionsrades
wird die Nachricht gesendet.
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In
den 6 bis 11 sind verschiedene Anzeigemodi
dargestellt und werden nachfolgend erläutert.
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6 zeigt
ein Beispiel für
den Anzeigemodus „Dive”, einer
Statusanzeige während
des Tauchgangs, die wie ein Tauchcomputer informiert. Die Statusanzeige 30 enthält Informationen über die
aktuelle Tauchtiefe 31, den Flaschendruck 32 der
Sauerstoffflasche, die verbleibende Tauchzeit 33, die maximale Tauchtiefe 34,
die Tauchzeit unterhalb einer vorgegebenen Tauchtiefe 35 sowie
die Anzahl der erforderlichen Dekompressionsstopps 36.
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Die
im Feld 31 der Statusanzeige 30 angegebene Tauchtiefe
wird beispielsweise in 10 cm-Schritten angegeben. Der im Feld 32 der
Statusanzeige angezeigte Flaschendruck dient als Berechnung der verbleibenden
Tauchzeit (Remaining Bottom Time). Beim Unterschreiten des Alarmwertes
von beispielsweise 100 Bar ertönt
ein akustisches Signal, die Anzeige blinkt und fordert zum Einleiten
des sofortigen Aufstiegs auf. Die im Feld 33 der Statusanzeige
angezeigte verbleibende Tauchzeit soll einen vorgegeben Wert „0” nicht
erreichen, da sonst der Reservedruck an der Oberfläche nicht
mehr gewährleistet
ist.
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Die
im Feld 34 angezeigte maximale Tauchtiefe wird nur angezeigt,
wenn diese mindestens einen Meter tiefer liegt als die gegenwärtige Tiefe
des Tauchers. Im Feld 35 wird mit der Tauchzeit die gesamte
unter 0,80 m verbrachte Zeit in Minuten angegeben. Die im Feld 36 der
Statusanzeige angezeigten Dekompressionsstopps geben eine Nullzeit
an, wenn kein Dekompressionsstopp nötig ist. Die Anzeige „No Stop” ist sichtbar,
die verbleibende Nullzeit wird in Minuten angezeigt. Wird diese
Null, wird der Taucher aufgefordert, sofort einige Meter aufzusteigen.
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7 zeigt
ein Beispiel für
die „Locate”-Anzeige,
mit deren Hilfe die Tauchgruppe und das Boot jederzeit geortet werden
kann. Informationen über die
Tauchtiefe und die Sauerstoffreserve werden hier auf einen Eingabebefehl
des Tauchers eingeblendet.
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8 zeigt
den Anzeigemodus „Locate
over boat” und
stellt eine Ansicht dar, wenn das Boot in der Auswahl steht. Dieser
Anzeigemodus enthält
eine Übersichtskarte
mit der aktuellen Position des Bootes und der Position des Tauchers.
Des Weiteren werden in einer Übersicht über den
Tauchplatz der Einstiegspunkt sowie der zurückgelegte Weg des Tauchers
gekennzeichnet.
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9 zeigt
in einer Auswahl die Symbole für den
Anzeigemodus „Communicate”, mit der
die Kommunikation zu jedem Zeitpunkt und bei allen Sichtverhältnissen
gewährleistet
ist, indem für
das erfindungsgemäße Kommunikations-,
Informations- und Ortungssystem eine Symbolsprache in Form von Icons
verwendet wird. Die Auswahl steht hierbei immer auf „OK”, da dieses
Symbol am häufigsten
verwendet wird.
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10 zeigt
den Anzeigemodus für
einen Ablauf einer Buddy-Mail, das heißt einer Nachricht, die der
Tauchpartner sendet. Durch entsprechende Auswahl am Multifunktionsrad wird
die Nachrichtenübermittlung
ausgewählt
und nach Drücken
des „OK” pulsiert
die Anzeige, bis der Tauchpartner betätigt. Anschließend zeigt
ein kleines „B” im roten
Punkt, dass eine Verknüpfung
hergestellt ist und der „B” wie Buddy
eine Antwort zurückgesendet
hat.
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11 zeigt
eine Übersicht über die
verschiedenen Eigenzustände
des Tauchers, nämlich von
links nach rechts eine symbolische Anzeige der Sauerstoffreserve
in Form eines vertikalen Balkendiagramms, eine Anzeige der Distanz
zu vorgegebenen Partnern bzw. dem Boot oder der Einstiegsstelle, einer
symbolischen Anzeige einer zu tiefen Tauchtiefe sowie eine Anzeige
der Herzfrequenz. Werden die zuvor gesetzten Grenzwerte überschritten,
so ertönt ein
Warnsignal und die Anzeige blinkt. Die Buddy-Informationen werden über der
eigenen Statusanzeige eingeblendet. Trägt der Taucher ein Herzfrequenzmessband,
so werden die Daten eingelesen und bei erhöhtem Puls, beispielsweise wenn
der Taucher in Panik gerät,
wird der Buddy oder Tauchlehrer informiert.
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12 zeigt den eigenen Tauchstatus mit aktiver
Warnanzeige. Der Buddy hat noch 100 Bar Sauerstoffvorrat, während sich
der Taucher/Benutzer in einer Tiefe von 3,7 m bei einer maximalen
Tauchtiefe von 25 m befindet, einen Sauerstoffvorrat von 210 Bar
für eine
verbleibende Tauchzeit (Remaining Bottom Time, RBT) von 60 Minuten
hat, seit 5 Minuten (Dive Time) taucht und ohne Stop (Dekompression)
auftauchen kann.