DE102009050667A1 - System for the notification of localized information - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin einen Schutzhelm um Knochenschalllautsprecher und Richtungssensoren zu erweitern, sodass der Träger über auditive Signale räumlich gerichtet - relativ zur Ausrichtung des Schädels - auf verortete Informationen in seinem Umfeld hingewiesen werden kann. Die Notifikation des Benutzers erfolgt dabei über verschiedene kontextabhängige in Echtzeit aus der Position des Benutzers, die Orientierung seines Kopfes sowie der Position der Information berechnete auditive Signale, die über diese Knochenschalllautsprecher ausgegeben werden, wobei die wahrgenommene Schallquelle dabei der Position der Information entspricht. Je nachdem ob der Anwender ein Mobiltelefon, einen PDA, Tablet PC oder sonstigen tragbaren Computer mit sich führt, wird er auf unterschiedliche Weise über einen sich ändernden Zustand der Software oder des Systems notifiziert. Durch die Knochenschallübertragung ist gewährleistet, dass das Signal zur Notifikation unabhängig von Umgebungsgeräuschen wahrgenommen werden kann. Die Erfindung findet voraussichtlich in den Domänen Location Based Services, Augmented Reality, Mensch Maschine Interfaces (HMI) und Industrie ihre Hauptanwendung.The invention essentially consists in adding bone conduction speakers and directional sensors to a protective helmet, so that the wearer can be informed of localized information in his environment via auditory signals in a spatially directed manner - relative to the orientation of the skull. The notification of the user takes place via various context-dependent auditory signals calculated in real time from the position of the user, the orientation of his head and the position of the information, which are output via these bone conduction speakers, the perceived sound source corresponding to the position of the information. Depending on whether the user has a mobile phone, PDA, tablet PC or other portable computer with him, he is notified in different ways about a changing state of the software or the system. The bone sound transmission ensures that the notification signal can be perceived independently of ambient noise. The invention is likely to find its main application in the domains of location-based services, augmented reality, human-machine interfaces (HMI) and industry.
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Notifikation bzw. Bekanntmachung verorteter Information, also Informationen, die einem bestimmten Ort zugewiesen sind bzw. durch diesen adressierbar sind.The invention relates to a system for notification or publication of localized information, that is, information that is assigned to a specific location or can be addressed by it.
Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich vor allem auf Location Based Services als mobile, standortbezogene Informationsdienste, die unter Zuhilfenahme von positions-, zeit- und personenabhängigen Daten dem Endbenutzer selektive Informationen auf mobilen Endgeräten, wie bspw. PDA, Tablet PC oder Handy, bereitstellen. Solche Informationen können etwa Benutzerhandbücher zu komplexen Anlagen, Wartungsauf-träge zu Maschinen, Pläne oder auch Warnhinweise sein, die erst am mobilen Endgerät sichtbar werden, wenn man sich tatsächlich in deren Nähe befindet. Denkbare Einsatzgebiete einer solchen Technologie sind neben Großindustrieanlagen, auch Baustellen, Bergwerke, usw.The invention described here relates primarily to location-based services as mobile, location-based information services that provide the end user with selective information on mobile devices, such as. PDA, Tablet PC or mobile phone, with the help of position, time and personal data. Such information can be, for example, user manuals for complex installations, maintenance orders for machines, plans or also warning notices which only become visible on the mobile terminal when one is actually in the vicinity of them. Conceivable applications of such technology are in addition to large-scale industrial plants, construction sites, mines, etc.
Aufgrund des sich ändernden Position bzw. des zeitlichen und räumlichen Kontexts des Endbenutzers ist es notwendig, diesen über die neue und aktualisierte Informationen in seinem Umfeld zu notifizieren. Zurzeit angewendete Notifikationsmechanismen werden den Anforderungen eines mobilen, sowie ständig wechselnden Umwelteinflüssen, wie bspw. Lärm, Licht, Gefahrenzonen, Schutzkleidung usw., ausgesetzten Anwenders nicht gerecht. Darüber hinaus stören oder behindern bisherige Notifikationstechnologien den Anwender und sein Umfeld in seinem Arbeitsablauf.Due to the changing position or the temporal and spatial context of the end user, it is necessary to notify the user about the new and updated information in his environment. Currently applied notification mechanisms are the requirements of a mobile, and constantly changing environmental influences, such as. Noise, light, danger zones, protective clothing, etc., exposed users do not do justice. In addition, previous notification technologies disrupt or hinder the user and his environment in his workflow.
Eine auditive Notifikation erfolgt bislang mittels Warn- oder Hinweiston über Lautsprecher eines Endgeräts. Die Nachteile bestehen hierbei darin, dass eine angemessene Lautstärke und Verständlichkeit abhängig von Umgebungsgeräuschen, der Entfernung des Lautsprechers zum Ohr sowie der Dämpfung durch Kleidung usw. ist. Eine zu leise Notifikation kann entweder überhört, oder nicht verstanden werden. Eine zu laute Notifikation wird vom dem Anwender oder seinem Umfeld als störend und aufdringlich empfunden. Das Tragen von Kopfhörern oder Headsets ermöglicht zwar eine einwandfreie und gerichtete Audiowiedergabe, stellt aber ein Sicherheitsrisiko dar, da Umgebungsgeräusche nicht mehr ausreichend wahrgenommen werden können. Information über räumliche Nähe/Entfernung bzw. Richtung zur Information kann wiederum über Lautsprecher an einem mobilen Geräte nicht ausreichend vermittelt werden.An auditive notification is done so far by means of warning or advisory tone through the loudspeaker of a terminal. The disadvantages here are that adequate volume and intelligibility is dependent on ambient noise, the distance of the loudspeaker to the ear, as well as the attenuation through clothing, etc. Too soft notification can either be overheard or not understood. Too loud a notification is perceived by the user or his environment as disturbing and obtrusive. Although the wearing of headphones or headsets allows a flawless and directional audio playback, but represents a security risk because ambient noise can no longer be sufficiently perceived. Information about spatial proximity / distance or direction to the information can in turn not be adequately communicated via speakers on a mobile device.
Eine visuelle Notifikation erfolgt bisher mittels einer Nachricht auf einem Display. Nachteilig ist hierbei, dass sich das Endgerät nicht immer im Sichtfeld des Benutzers befindet bzw. dass das Lesen des Displays in vielen Situationen die Sicherheit des Anwenders gefährdet, etwa als Gabelstaplerfahrer in einer Lagerhalle, auf einem Baugerüst, etc.A visual notification has so far taken place by means of a message on a display. The disadvantage here is that the terminal is not always in the field of view of the user or that reading the display in many situations endangers the safety of the user, such as a forklift driver in a warehouse, on a scaffolding, etc.
Eine Notifikation in Form eines Vibrationsalarms, also mittels Vibration des Endgeräts, hat den Nachteil, dass eine Vibration nur spürbar ist, wenn Endgerät vom Anwender unmittelbar am Körper oder unter Schutz- bzw. Arbeitskleidung getragen wird. Information über räumliche Nähe/Entfernung bzw. Richtung zur Information kann hiermit nicht vermittelt werden.A notification in the form of a vibration alarm, that is, by means of vibration of the terminal, has the disadvantage that a vibration is only noticeable when the terminal is worn by the user directly on the body or under protective or work clothing. Information about spatial proximity / distance or direction for information can not be conveyed herewith.
Bei der Visualisierung innerhalb von Augmented Reality (AR) Displays, also wenn entweder in dem Bild einer Videokamera zusätzliche Information zu sichtbaren Objekten angezeigt oder mithilfe von speziellen See-Through Displays der Blick auf die Realität direkt augmentiert wird, tritt nachteiliger Weise eine physische und visuelle Einschränkung durch Tragen/Benutzen eines AR Displays auf.When visualizing within Augmented Reality (AR) displays, ie when additional information on visible objects is either displayed in the image of a video camera or the view of reality is augmented directly by means of special see-through displays, a physical and visual disadvantage occurs disadvantageously Restriction by wearing / using an AR display.
Wenn eine Luftschallübertragung nicht möglich oder zweckmäßig ist, wird zur Übertragung von Schall häufig Knochenschall eingesetzt. Dies ist etwa der Fall, wenn ein Gehörschutz getragen wird oder aber auch bei Einsätzen unter Wasser sowie wenn es notwendig ist auch Umgebungsgeräusche einwandfrei wahrzunehmen. Bei Schwerhörigen mit einer Schädigung des Mittelohrs finden entsprechende Hörgeräte ebenfalls Einsatz. Knochenschall bezeichnet die Weiterleitung von Schall-Schwingungen bzw. Vibrationen durch den das Gehörorgan umgebenden Schädelknochen unter Umgehung des Mittelohrs. Durch das Anbringen von zwei Lautsprechern direkt am Schädelknochen können Töne stereoskopisch wiedergegeben werden. Damit wird ein räumlicher Wahrnehmungseffekt erreicht. Zum Einsatz von stereoskopischen Knochenschall vergleiche insbesondere Walker et. al.: Evaluation of bone-conduction headsets for use in multitalker communication environments.
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Darüber hinausgehend wurde am Georgia Institute of Technology das SWAN (System for Wearable Audio Navigation) System entwickelt. Dabei handelt es sich um ein prototypisches, auditives Guidance System für blinde bzw. visuell eingeschränkte Personen, wie z. B. Feuerwehrleute im Rauch. Das System ist dafür ausgelegt Personen durch auditive Informationen, die Echtzeit aufgrund von Sensordaten generiert werden, zu führen. Dazu werden visuelle Sensorinformationen von vier am Kopf montierten Kameras genutzt, um auditive Signale zu erzeugen. Im Wesentlichen wird versucht einen nicht vorhandenen oder beeinträchtigten Körpersinn, also hier Sehen, durch einen anderen, also hier Hören, zu ersetzen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein System zur Notifikation verorteter Information anzugeben, bei dem die oben genannten Nachteile möglichst vermieden werden.The object underlying the invention is now to provide a system for the notification of localized information, in which the above-mentioned disadvantages are avoided as possible.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved by the features of claim 1 according to the invention. The further claims relate to preferred embodiments of the invention.
Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin einen Schutzhelm um Knochenschalllautsprecher und Richtungssensoren zu erweitern, sodass der Träger über auditive Signale räumlich gerichtet – relativ zur Ausrichtung des Schädels – auf verortete Informationen in seinem Umfeld hingewiesen werden kann. Die Notifikation des Benutzers erfolgt dabei über verschiedene kontextabhängige in Echtzeit aus der Position des Benutzers, die Orientierung seines Kopfes sowie der Position der Information berechnete auditive Signale, die über diese Knochenschalllautsprecher ausgegeben werden, wobei die wahrgenommene Schallquelle dabei der Position der Information entspricht. Je nachdem ob der Anwender ein Mobiltelefon, einen PDA, Tablet PC oder sonstigen tragbaren Computer mit sich führt, wird er auf unterschiedliche Weise über einen sich ändernden Zustand der Software oder des Systems notifiziert. Durch die Knochenschallübertragung ist gewährleistet, dass das Signal zur Notifikation unabhängig von Umgebungsgeräuschen wahrgenommen werden kann. Die Erfindung findet voraussichtlich in den Domänen Location Based Services, Augmented Reality, Mensch Maschine Interfaces (HMI) und Industrie ihre Hauptanwendung.The invention consists essentially in a protective helmet to expand bone sound speakers and directional sensors, so that the carrier on auditory signals spatially directed - relative to the orientation of the skull - can be pointed to localized information in his environment. The user's notification is made via various context-dependent real-time from the user's position, the orientation of his head and the position of the information calculated auditory signals that are output through these bone-noise speakers, the sound source thereby corresponds to the position of the information. Depending on whether the user is carrying a mobile phone, PDA, tablet PC or other portable computer, it is notified in different ways of a changing state of the software or system. Bone sound transmission ensures that the signal for notification can be perceived independently of ambient noise. The invention is expected to find its main application in the domains of Location Based Services, Augmented Reality, Human Machine Interfaces (HMI) and Industry.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing.
Dabei zeigtIt shows
Der Richtungssensor RS enthält einen Digitalkompass und einen Neigungssensor und stellt unter Zuhilfenahme des Erdmagnetfeldes die Ausrichtung des Helmes fest. Der Neigungssensor ist notwendig, da ansonsten aus dem gemessenen Erdmagnetfeld nicht eindeutig die Ausrichtung des Kopfes errechenbar ist.The direction sensor RS contains a digital compass and an inclination sensor and detects the alignment of the helmet with the aid of the earth's magnetic field. The inclination sensor is necessary, since otherwise the orientation of the head can not be calculated unambiguously from the measured geomagnetic field.
Mittels der Knochenschalllautsprecher, die direkt am Schädel getragen werden, ist es möglich dem Anwender räumlich über ortsgebundene Informationen in seinem Umfeld zu informieren.By means of the bone sound speakers, which are worn directly on the skull, it is possible to spatially inform the user about local information in his environment.
Bei der Recheneinheit D kann es sich um ein Mobiltelefon, einen PDA (Personal Digital Assistant) oder auch um eine am Armgelenk getragene (Wrist Computing Device) bzw. in der Kleidung eingearbeitete (Wearable Computing Device) Einrichtung handeln.The arithmetic unit D may be a mobile telephone, a PDA (personal digital assistant) or also a wrist-worn device (Wrist Computing Device) or a clothing integrated device (wearable computing device).
Die Recheneinheit D hat dabei folgende Aufgaben zu erfüllen:
- – Ermitteln der absoluten Position des Benutzers, z. B. im Freien mittels GPS-Daten
4 oder in Gebäuden mit WLAN Triangulation - – Auslesen des Richtungssensors, also Neigung und Kompass, im Schutzhelm
- – Errechnen der tatsächlichen absoluten Ausrichtung des Kopfes
- – Beziehen von Daten
3 für verortete Informationen über eine Datenfunkverbindung zu einem Geoinformationssystem, etwa über UMTS oder WLAN - – Anzeigen von verorteten Informationen wie bspw. Dokumenten und Karten am Display
- – Interaktion des Benutzers etwa über Touchdisplay, z. B. eine Bestätigung von Meldungen, ein Abrufen von Information
- – Ausgeben eines Stereo-Audiosignals an die Knochenschall-Lautsprechereinheiten L im Schutzhelm. Ggf. ist noch eine Audioverstärker-Einheit vorzuschalten, da Knochenschallautsprecher einen 40 bis 50 dB höheren Audiopegel als Luftschallautsprecher benötigen.
- – Erzeugung des Audiosignals. Dieses wird abhängig von der Position des Benutzers und der Ausrichtung seines Kopfes in Echtzeit relativ zu der virtuellen Soundquelle am Ort der zu notifizierenden verorteten Information räumlich richtig berechnet. Mit Hilfe dieses generierten 3D Audio Sounds wird die Orientierung des Trägers gewährleistet.
- Determine the absolute position of the user, e.g. B. outdoors using GPS data
4 or in buildings with wireless triangulation - - Reading the direction sensor, so tilt and compass, in the helmet
- - Calculate the actual absolute orientation of the head
- - Obtaining data
3 for localized information about a data radio connection to a geographic information system, such as UMTS or WLAN - - Display of localized information such as documents and maps on the display
- - user interaction via touch display, eg. As confirmation of messages, retrieval of information
- Outputting a stereo audio signal to the bone sound speaker units L in the protective helmet. Possibly. is still an audio amplifier unit vorzuschalten because bone sound speakers need a 40 to 50 dB higher audio level than airborne loudspeakers.
- - Generation of the audio signal. This is spatially correctly calculated depending on the position of the user and the orientation of his head in real time relative to the virtual sound source at the location of the located information to be notified. This generated 3D audio sound ensures the orientation of the wearer.
Diese Signale werden in Echtzeit berechnet, um einen räumlich richtig wahrgenommenen Audioeindruck zu erzeugen.These signals are calculated in real time to produce a spatially correctly perceived audio impression.
Optional werden neben der Richtung zu einer verorteten Information noch weitere Informationen über das Audiosignal übertragen. So wird beispielsweise die Entfernung zu einer Information nicht nur über die Lautstärke des Audiosignals, was v. a. im industriellen Umfeld mit entsprechendem Umgebungslärm nicht zielführend ist, sondern auch über dessen Tonhöhe oder die Frequenz eines sich wiederholenden Signals, also analog zu einem Geigerzähler, dargestellt.Optionally, further information about the audio signal is transmitted in addition to the direction to a located information. For example, the distance to an information is not only about the volume of the audio signal, what v. a. In the industrial environment with corresponding environmental noise is not effective, but also on the pitch or the frequency of a repeating signal, that is analogous to a Geiger counter, shown.
Darüber hinaus werden optional verschiedenen Informationskategorien, wie etwa Warnhinweise, virtuelle Absperrungen oder allgemeine Informationen, verschiedene Soundmuster zugeordnet.In addition, various information categories, such as warnings, virtual barriers or general information, are optionally assigned to different sound patterns.
Exemplarisch sind im Folgenden noch einige vorteilhafte Anwendungsbeispiele der Erfindung dargestellt:By way of example, some advantageous examples of application of the invention are shown below:
– Als Erweiterung bestehender Interfaces:- As an extension of existing interfaces:
Da die Position eines Anwenders dem System bekannt und dieser dem eindeutig identifiziert ist, können bestehende Steueranlagen um virtuelle Interfaces erweitert werden. Der Anwender bedient eine Steuerung auch über seinen tragbaren Computer. Über das erfinderische System zur Notifikation kann er darauf aufmerksam gemacht werden, dass eine Zustandsänderung auf seinen mobilen Computer, etwa ausgelöst durch eine vorgenommene Regelung, seine Eingabe erfordert, dass weiterführende virtuelle Steuerelemente vorhanden, sowie Informationen, Hand- oder Wartungsbücher verortet sind, etc., siehe
– Als Auditive Ergänzung zu Warnvorrichtungen:- As an auditory supplement to warning devices:
Bestehende Warn- und Hinweislampen können durch ein gerichtetes, auditives Signal erweitert werden. Da eine solche Notifikation räumlich richtig wiedergegeben wird, kann die Aufmerksamkeit des Anwenders zielgerichtet gesteuert werden.Existing warning and information lamps can be extended by a directional, audible signal. Since such a notification is reproduced spatially correct, the attention of the user can be controlled purposefully.
– In Auditiven Navigations- und Leitsystemen:- In auditive navigation and guidance systems:
Mittels auditiven räumlichen gerichteten Signalen kann der Anwender zu einem bestimmten Punkt im Raum geleitet werden bzw. auch mit Warnhinweisen von Sperrgebieten/Gefahrenbereichen ferngehalten werden.By means of auditory spatially directed signals, the user can be directed to a certain point in the room or even be kept away with warnings of restricted areas / danger areas.
– Zur Notifikation für Location Based Services:- For the notification of location based services:
Der Anwender wird über das Vorhandensein verorteter Information notifiziert, wenn er sich in deren Einflussbereich, also bspw. innerhalb eines definierter Radius um eine Information, befindet. Dadurch können Nachrichten und Informationen an einem bestimmten Ort hinterlassen und wieder aufgefunden werden.The user is notified of the presence of located information when he is in their sphere of influence, that is, for example, within a defined radius to an information. This allows messages and information to be left in a specific location and retrieved.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120417 |