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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Navigieren eines Schwimmers
auf einer Schwimmstrecke in Seen, in Flüssen, im Meer, in Freibädern und in
Schwimmbädern
sowie eine Brille zum Schwimmen oder Tauchen mit mindestens einem
Brillenglas, einer dem Brillenglas zugeordneten Halterung und einem
mit der Halterung verbundenen Kopfband.
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Im
letzten Jahrzehnt haben sich automatische elektronische Orientierungseinrichtungen
für die
Navigation bei Fußgängern und
Fahrzeugführern weltweit
durchgesetzt. Derartige Navigationsgeräte sind seit der Verfügbarkeit
der GPS (Global Positioning System), das auf dem Prinzip der Triangulation beruht,
weit verbreitete Orientierungshilfen. Als Triangulationspunkte dienen
beim GPS Satelliten. Ortsbestimmungen auf der Oberfläche mittels
GPS liefern heute zuverlässige
Angaben sowohl in horizontaler wie auch in vertikaler Richtung bis
hin in den Meterbereich. Die fortschreitende Miniaturisierung in der
Elektronik ermöglicht
die Herstellung von kleinen tragbaren netzunabhängig betreibbaren Navigationssystemen.
GPS-gestützte
Orientierungseinrichtungen funktionieren in der Regel nur im Freien,
wo ein entsprechendes Satellitennavigationssignal problemlos empfangbar
ist. In Gebäuden,
Tunneln und dergleichen kommen spezielle Indoor-Sendesysteme zum Einsatz, die den Satellitennavigationssignalen ähnliche
Georeferenznavigationssignale bereitstellen.
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Die
vorstehend genannten Orientierungseinrichtungen können dem
Benutzer seine genaue aktuelle Position in Verbindung mit Koordinaten
und/oder einer elektronischen Karte anzeigen. Sie können ihn mit
Hilfe von Richtungsangaben zu einem gewünschten Zielpunkt führen, sofern
dessen Koordinaten dem Gerät übergeben
wurden und eine entsprechende Software in der Orientierungseinrichtung
implementiert ist.
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Inzwischen
werden derartige tragbare Navigationssysteme auch von Sportlern
bei der Ausübung
ihres Sportes verwendet. Sie ermöglichen
die aktive Ausübung
von Sportarten, z. B. Skilauf, Orientierungslauf, Wandern, Bergsteigen
und dergleichen in einer wenig vertrauten Umgebung. Die Orientierungseinrichtung
führt den
Sportler dabei zielgenau von einer Ausgangsposition zu einer bestimmten Zielposition,
wobei die momentane Ist-Position fortlaufend ermittelt wird und
dem Sportler in regelmäßigen oder
unregelmäßigen Zeitabständen Richtungsangaben übermittelt
werden, die ihn entlang eines vorbestimmten von der Orientierungseinrichtungen berechneten
Streckenverlaufes zu dem Zielort führen. Solche Orientierungseinrichtungen
können
auch für
Schwimmer in bestimmten Fällen
hilfreich sein.
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Sport-
und Freizeitschwimmer trainieren in der Regel in Schwimmbecken mit
abgetrennten Bahnen, da sie auf diesen Bahnen längere Strecken ungestört schwimmen
können.
Beim Kraulschwimmen pendelt der Kopf eines Schwimmers immer zwischen einer
nach unten gerichteten und einer zur Seite gerichteten Stellung.
Die Schwimmer orientieren sich beim Kraulschwimmen im Schwimmbecken
entweder an auf dem Boden angeordneten Strichen des Schwimmbeckens
oder an den die Bahnen grenzenden Leinen des Beckens. Beim Rückenschwimmen orientiert
sich der Schwimmer in Schwimmbädern
an der Decke oder an den die Bahnen grenzenden Leinen des Beckens.
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In
Gewässern,
wie in Seen oder im Meer gibt es keine solche Orientierungshilfe
für den
Schwimmer. Dies ist beim Brustschwimmen kein Problem, da man da
leicht nach vorne schauen kann und einen Fixpunkt, beispielsweise
an der Küste
im Blick hat. Beim Kraulschwimmen schaut man aber nur nach unten
und zur Seite und verliert dabei leicht die Orientierung. Beim Rückenschwimmen
schaut man nur nach oben und findet keine Anhaltspunkte zur Orientierung.
Ein Kraul- oder Rückenschimmer
muss daher in der freien Natur immer das Schwimmen unterbrechen,
um sich neu an dem Fixpunkt zu orientieren. Dies führt insbesondere
unter Trainings- und Wettbewerbsbedingungen zu einem für den Sportler unerwünschten
nicht akzeptablen Zeitverlust.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen, mit
der der Schwimmer sein Ziel ohne Zeitverlust auf kürzestem
Wege erreicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäße durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 sowie
durch eine Schwimm- oder Tauchbrille mit den Merkmalen des nebengeordneten
Patentanspruchs 8 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen rückbezogenen
Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Navigieren eines Schwimmers auf einer Schwimmstrecke in Seen, in
Flüssen,
im Meer oder in Frei- oder in Schwimmbädern wird die geografische
Position des Schwimmers ständig
mittels einem Ortungssystem bestimmt und Abweichungen der jeweils
aktuellen Position des Schwimmers relativ zu einer definierten Bewegungsbahn
ermittelt. Abweichungen von dieser definierten Bewegungsbahn werden
dem Schwimmer optisch angezeigt. Außerdem werden dem Schwimmer
in diesem Fall Richtungsangaben zur Rückkehr auf die definierte Bewegungsbahn
optisch übermittelt.
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Dazu
wird der Schwimmer vorzugsweise mit einem Ortungsmodul ausgestattet,
das ein elektronisches Empfangsmodul und/oder Sendemodul zur drahtlosen Übertragung
von Signalen aufweist. Zur Bestimmung der aktuellen Position des
Ortungsmoduls und damit des Schwimmers ist eine Kommunikation zwischen dem
Ortungsmodul und mindestens zwei globalen oder lokalen Referenzsendern
erforderlich. Die Bewegungsbahn des Schwimmers wird mindestens mit
Hilfe eines Start- und eines Zielpunktes festgelegt, wobei bei nicht
geradlinigen Streckenverlauf auch Zwischenpunkte für eine Richtungsänderung
vorgebbar sind. Die gewünschte
Bewegungsbahn, d. h. die optimale Schwimmstrecke kann dabei entweder
vor dem Beginn des Schwimmens computergestützt festgelegt und auf das
Ortungsmodul übertragen
werden, oder indem das Ortungsmodul an bestimmte Referenzpunkte
der Schwimmstrecke gebracht wird, wobei dort die jeweilige Position
bezüglich
den Referenzsendern von dem Ortungsmodul selbst ermittelt und in
dem Ortungsmodul manuell abgespeichert wird. Die Bewegungsbahn wird
von dem Ortungsmodul an Hand von Koordinaten des Start- und des
Zielpunktes und gegebenenfalls von einem oder mehreren Referenzpunkten
berechnet.
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Günstigerweise
wird zur Kommunikation mit dem Ortungsmodul die Referenzsender ein
lokales und/oder ein globales Georeferenzsystems verwendet. Zwecksmäßigerweise
wird die jeweils aktuelle Position des Ortungsmoduls nach einer
Positionsbestimmung an eine Gegenstelle drahtlos übermittelt und
dort aufgezeichnet. in einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird das Ortungsmodul in eine Schwimm- oder Tauchbrille
integriert, wobei eine Abweichung von der Bewegungsbahn vorzugsweise
auf dem mindestens einen Glas der Brille angezeigt wird.
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Die
Kommunikation zwischen dem Ortungsmodul, das vorzugsweise zumindest
teilweise in die Brille integriert ist, und dem lokalen und/oder
dem globalen Georeferenzsystem und/oder der ggf. der Gegenstelle
wird mittels elektromagnetischen Wellen, insbesondere in Form von
Funkwellen durchgeführt.
Dabei wird vorzugsweise ein globales Satellitennavigationssystem
wie z. B. GPS verwendet oder ein geeignetes lokales Referenzsendernavigationssystem.
Die Standorte der fokalen Referenzsender hängen im Wesentlichen nur von
der Reichweite der abgestrahlten Funkwellen ab, wobei diese so anzuordnen
oder angeordnet sind, dass entlang der Schwimmstrecke immer ein
Funkkontakt zu dem von dem Schwimmer getragenen Ortungsmodul besteht.
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Das
Ortungsmodul kann die jeweils aktuelle Position mit Hilfe des Sendemoduls
zu der Gegenstelle übermitteln,
wo die Folge der Positionsdaten als tatsächlich zurückgelegte Schwimmstrecke visualisiert
und aufgezeichnet werden können.
Die Gegenstelle verknüpft
die Positionsdaten jeweils mit entsprechenden Zeitinformationen
und speichert diese in einem Speicher der Gegenstelle ab. Mit Hilfe
einer geeigneten Software kann daraus die Schwimmleistung im Training
oder im Wettkampf ermittelt werden. Insbesondere kann die tatsächlich zurückgelegte
Schwimmstrecke, die Schwimmdauer und die Schwimmgeschwindigkeit
an jeder Stelle der zurückgelegten
Distanz überprüft werden,
was insbesondere bei langen Schwimmstrecken oder bei einer Vielzahl
von geschwommenen Bahnen nützlich
ist.
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Die
erfindungsgemäße Brille
zum Schwimmen oder Tauchen, mit mindestens einem Brillenglas, einer
dem Brillenglas zugeordneten Halterung und einem mit der Halterung
verbunden Kopfband weist mindestens ein integriertes Ortungsmodul
auf, mit dem die geografische Position des Schwimmers bestimmbar
ist. Des Weiteren weist die Brille eine optische Anzeige im Sichtfeld
des Schwimmers auf, mit der dem Schwimmer Informationen übermittelt
werden. Vorzugsweise weist das Ortungsmodul ein Empfangsmodul und/oder
ein Sendemodul auf, wobei das Empfangsmodul zweckmäßigerweise
einen Georeferenzempfänger
und/oder das Sendemodul eines GSM-Sender aufweist. Zudem kann das
Ortungsmodul mindestens eine standardisierte Computerschnittstelle
zur Dateneingabe und zur Datenausgabe aufweisen. Außerdem weist
in einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Brille das
Ortungsmodul einen elektronischen Speicher zur Aufnahme der von
dem Ortungsmodul aktuell ermittelten Positionsdaten auf. Zur dauerhaften
Zuweisung von bestimmten Positionsdaten die eine virtuelle Schwimmbahn
für den
Schwimmer bestimmen, weist das Ortungsmodul ein Bedienelement auf,
das die Aufnahme der Positionsdaten in den Speicher bewirkt.
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Das
Ortungsmodul Ist Teil eines Ortungssystem, dem mehrere stationäre oder
nicht-stationäre Referenzsender
angehören.
Es erlaubt eine vorherige Festlegung einer Trajektorie an EDV-Anlagen, zum
Beispiel Personal Computer mit Hilfe von geoinformationstechnischer
Software. Diese Trajektorie kann in das Ortungsmodul geladen werden.
Das Ortungssystem ermöglicht
dem Schwimmer während oder
bevor er im Wasser ist, die Definition einer virtuellen Schwimmbahn.
Er bewegt sich dazu an, in oder auf dem jeweiligen Gewässer zu
einem Punkt A, wobei durch Drücken
eines Bedienelementes des Ortungsmoduls die aktuellen Koordinaten
in dem Ortungsmodul abgespeichert werden. Danach sucht er mindestens
einen weiteren Punkt B auf, dessen geografische Position durch Betätigen des
Bedienelementes ebenfalls in dem Ortungsmodul festgehalten werden.
Anhand der zwei oder der mehr Referenzpunkte wird die definierte
Bewegungsbahn als virtuelle Schwimmbahn festgelegt.
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Vorzugsweise
weist die Brille eine optische Anzeigeeinrichtung auf, die im Bereich
des mindestens einen Brillenglases angeordnet oder in das Brillenglas
eingebracht ist. Die Anzeigeeinrichtung visualisiert insbesondere
Informationen des Ortungsmoduls bei Abweichungen der jeweils aktuellen
Position des Schwimmers relativ zu einer definierten Bewegungsbahn
und ggf. Richtungsangaben zum wieder Erreichen der definierten Bewegungsbahn.
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Nach
dem Start der Navigation wird von dem Ortungsmodul automatisch die
Position des Ortungsmoduls gegenüber
dem lokalen und/oder globalen Referenzsendern des Georeferenzsystem
mit oder ohne Unterbrechungen ermittelt. Unmittelbar nach einer
Positionsbestimmung wird festgestellt, ob die aktuelle Position
gemeinsame Koordinaten mit der virtuellen Schwimmbahn aufweist.
Ist dies nicht der Fall, wird dem Schwimmer die Abweichung von der
definierten Bewegungsbahn optisch in der Schwimm-/Tauchbrille angezeigt
und es werden ihm Richtungsangaben zum wieder Erreichen der definierten
Bewegungsbahn optisch übermittelt,
die von der Schwimmbrille angezeigt werden. Der Schwimmer schwimmt
somit entlang der Schwimmstrecke immer geradeaus, obwohl er sich
in einem offenen Gewässer
befindet. Er muss das Kraulschwimmen nicht unterbrechen, um sich
neu zu orientieren.
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Die
erfindungsgemäße Brille
zum Schwimmen oder Tauchen ermöglicht
dem Schwimmer das vorstehend beschriebene Verfahren zum Navigieren auf
einer Schwimmstrecke in Seen, in Flüssen, im Meer oder in Frei-
bzw. Schwimmbädern anzuwenden.
Das in der Brille integrierte Ortungsmodul kommuniziert dabei mit
einem lokalen und/oder globalen Georeferenzsystem. Es ermittelt,
ob sich der Schwimmer entlang einer zuvor definierten Bewegungsbahn
bewegt und führt
ihn mit Hilfe der optischen Anzeige, die im Sichtfeld des Schwimmers
an der Brille vorgesehen ist, zielgenau auf der von Referenzpunkten
definierten virtuellen Schwimmbahn. Dazu empfängt der Georeferenzempfänger fortlaufend
Funksignale des lokalen oder globalen Georeferenzsystems, aus dem
er unmittelbar die aktuelle Position und ggf. Abweichungen von der
definierten Bewegungsbahn ermittelt. Mittels dem GSM-Sender können die
jeweils ermittelten Positionsdaten einer Gegenstelle zur Aufzeichnung übermittelt
werden. Die Datenausgabe erfolgt dabei über eine standardisierte Computerschnittstelle
als Funksignal. Dieselbe oder eine andere standardisierte Computerschnittstelle
dient außerdem
zur Dateneingabe und ermöglicht
eine vorherige Festlegung der definierten Bewegungsbahn an einem
Personal Computer unter Zuhilfenahme einer geeigneten Software,
wobei die Koordinaten von Referenzpunkten entlang der Schwimmstrecke
anschließend
in das Ortungsmodul geladen werden.
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Die
optische Anzeige ist bevorzugt im Bereich des mindestens einen Brillenglases
angeordnet oder in das Brillenglas eingebracht, das Informationen
des Ortungsmoduls visualisiert Als optische Anzeige sind marktübliche elektrooptische
Wandler vorgesehen, beispielsweise LED- oder LCD-Anzeigen. Als LED-Anzeige
können
eine oder mehrere Leuchtdioden vorgesehen sein, wobei beispielsweise
eine rechte LED aufleuchtet, wenn der Schwimmer nach links von der
definierten Bewegungsbahn abweicht, und eine linke LED, wenn der
Schwimmer nach rechts von der Bewegungsbahn abweicht. Die Leuchtdioden
können
auch unterschiedliche Farben aufweisen, wobei zudem eine mittlere
Leuchtdiode bei einer Reihe von LEDs signalisieren kann, dass sich
der Schwimmer exakt entlang der definierten Bewegungsbahn bewegt.
Alternativ kann das mindestens eine Brillenglas als durchsichtige
Anzeigefläche verwendet
werden, indem es beispielsweise als durchsichtige Flüssigkristallanzeige
ausgebildet wird. Des Weiteren kann die Brille mit einer Projektionseinrichtung
ausgerüstet
sein, die eine darzustellenden Information auf die durchsichtige
Anzeigefläche
projiziert. Eine solche Projektionseinrichtung könnte beispielsweise seitlich
des mindestens einen Brillenglases in der dem Brillenglas zugeordneten
Halterung angeordnet sein. Das Ortungsmodul kann in jedem Fall seine
Richtungshinweise direkt im Sichtfeld des Schwimmers zur Anzeige
bringen, so dass dieses mit großer
Sicherheit von dem Schwimmer auch wahrgenommen wird.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
einzige Figur der Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Schwimm-/Tauchbrille,
in schematischer Darstellung.
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Die
Brille 1 weist zwei Brillengläser 2 auf, die in
einer Halterung 3 aufgenommen sind, wobei die Halterung 3 zwei
die Brillengläser 2 einfassende Rahmenteile 4 aufweist,
die mit einem Rahmenteilverbindungssteg 5 miteinander verbunden
sind. Von den Rahmenteilen 4 geht ein mit der Halterung 3 verbundenes
gummielastisches Kopfband 6 aus. Mittels dem Kopfband 6 kann
die Brille 1 an dem Kopf eines in der Zeichnung nicht dargestellten
Schwimmers befestigt werden. in das Kopfband 6 und/oder
dem Rahmenteilverbindungssteg 5 sind Antennen 7 für den Empfang
globaler Satellitennavigationssignale und zum Aussenden von Kommunikationssignalen
an eine Gegenstelle integriert. An dem Rahmenteilen 4 ist
auf der dem Rahmenteilverbindungssteg 5 abgewandten Seite
jeweils ein Gehäuse 8 angeordnet, in/an
dem die Stromversorgung, die Signalverarbeitung, die Kommunikationseinrichtungen,
ein Mikrorechner und ein Eingabeelement 9 eines Ortungsmoduls
der Brille 1 angeordnet sind, zu dem auch die beiden Antennen 7 sowie
zwei an den Brillengläsern 2 angeordnete
optische Anzeigen 10 gehören. Die optischen Anzeigen 10 sind
innenliegend an den Brillengläsern 2 als
durchsichtige LCD-Anzeigen vorgesehen. Die elektrische Verbindungsleitungen
zwischen den Antennen 7, den optischen Anzeigen 10 und
den beiden Gehäusen 8 sind
in der Zeichnung nicht dargestellt.
