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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Messung von Atmosphärendruck
in tragbaren Geräten, beispielsweise Wristop-Computern.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Verarbeitung und die Übertragung
von Atmosphärendruckinformation zu dem Benutzer des Geräts
in der Weise, dass der Benutzer auf wesentliche Änderungen
reagieren kann, die bei dem Atmosphärendruck stattfinden.
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Die
Messung des Atmosphärendrucks ist zu einer der grundlegenden
Funktionen von Wristop-Computern geworden, die für Sport
im Freien ausgelegt sind. Atmosphärendruck wird mit Hilfe
eines Atmosphärendrucksensors gemessen. Atmosphärendruckdaten
werden bei der Höhenbestimmung und bei der Überwachung
der vorherrschenden Wetterbedingungen gebraucht. Die Vorhersage von
künftigen Wetterbedingungen kann ebenfalls anhand von Änderungen
des Atmosphärendrucks vorgenommen werden. Ein Problem bei
der Überwachung von Wetterbedingungen besteht darin, dass der
von dem Sensor gelieferte Messwert nicht nur durch den aktuellen
Atmosphärendruck nach Maßgabe des Wetters beeinflusst
wird, sondern auch durch die Höhenlage des Sensors. So
zum Beispiel bedeutet in Luftschichten nahe am Erdboden ein Höhenanstieg
von 8 Meter eine Verringerung des Atmosphärendrucks um
etwa 1 hPa (1 mbar). Dies ist die gleiche Größenordnung
wie die Änderung des Atmosphärendrucks innerhalb
einer Stunde bei einer wesentlichen Änderung des Wetters.
So ist beispielsweise die automatische Erzeugung einer Wetterwarnung,
die einen heranziehenden Sturm signalisiert auf der Grundlage einer Änderungsgeschwindigkeit des
Atmosphärendrucks, nur dann einfach, wenn die Höhe
des Geräts sich nicht ändert. Im Fall von tragbaren
Geräten ist dies häufig nicht möglich.
Wenn sich die Höhe des Geräts ändert, ändert
sich auch der Umgebungs-Atmosphärendruck, was zu Störungen
bei der Auswertung von Änderungen im Atmosphärendruck
führt, die auf die Wetterentwicklung zurückzuführen
sind.
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Es
besteht die Möglichkeit, den Versuch zu unternehmen, die üblicherweise
raschen Änderungen des Atmosphärendrucks, die
sich aus Höhenänderungen ergeben, zu unterscheiden
von langsameren Änderungen des Atmosphärendrucks,
die sich aus Wetterbedingungen ergeben. Rasche Änderungen
des Atmosphärendrucks werden dann interpretiert als auf
Höhenänderungen zurückzuführende Änderungen,
und nicht als auf eine Änderung des Wetters zurückzuführende Änderungen,
was zu einem schwierigen Widerspruch bei dem Algorithmus führt, der
die Ausgabe einer „Sturmwarnung” reguliert, wie es
oben angesprochen wurde.
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Mit
der oben angesprochenen Problematik befasst sich beispielsweise
die
US-Patentveröffentlichung
6 678 629 , wonach versucht wird, ein einfaches Drucksignal
dazu zu verwenden, zwischen einer durch normale Schwankungen des
Atmosphärendrucks verursachten Druckänderung einerseits und
einer durch die Bewegung des Benutzers eines mobilen Geräts,
beispielsweise eines Wristop-Computers, verursachten Änderung
des Barometer-Messwerts, andererseits, zu unterscheiden. Obschon
diese Lösung vorteilhafte Merkmale aufweist, kommt es zu
Problemen bei dem exakten Verhalten des Geräts einerseits
durch Schwankungen des Atmosphärendrucks aufgrund rascher Änderungen
von Wetterbedingungen, und andererseits aufgrund von Änderungen
durch Bewegung, die nicht ausreichend schnell sind, um von Schwankungen
im Atmosphärendruck unterschieden werden zu können.
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Natürlich
lässt sich eine Änderung des Atmosphärendrucks
aufgrund von Bewegung von Änderungen des Atmosphärendrucks
aufgrund von Wetteränderungen mit Hilfe zusätzlicher
Sensoren unterscheiden, beispielsweise Beschleunigungssensoren oder
magnetischen Sensoren, allerdings erhöhen solche Lösungen
die Komplexität und die Kosten des Geräts. Eine
Lösung dieses Typs ist in der
FI-Patentveröffentlichung
119297 offenbart, wonach Druckdaten gemessen und als Atmosphärendruckdaten
zur Bestimmung der Höhe verwendet werden, während ein
Magnetsensor dazu dient, das Magnetfeld der Erde zu messen. Mit
Hilfe des magnetischen Sensors werden aufeinander folgende Messungen
durchgeführt, die aufeinander folgenden Messungen werden miteinander
verglichen, und auf der Grundlage des Vergleichs wird das mobile
Gerät entweder für die Atmosphärendruckmessung
oder die Höhenmessung eingestellt, oder es wird für
das mobile Gerät die gewünschte Höhe
eingestellt. Während sich die beschriebene Lösung
gut für automatische Kalibrierung der Höhenmessung
eignet, löst sie nicht das Problem in Verbindung mit der
Auswertung der Bedeutung von Wetterschwankungen.
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Das
US-Patent 7 324 002 offenbart
ein Verfahren zum Ausgeben einer automatischen Wetterwarnung. Bei
dem Verfahren werden Atmosphärendruckdaten wiederholt ermittelt,
während die Höhendaten wiederholt und gleichzeitig
mit den Atmosphärendruckdaten unter Zuhilfenahme eines
Satelliten-Ortungssystems ermittelt werden. Mit Hilfe der Höhendaten
können Änderungen in der Höhenlage des
Geräts berücksichtigt werden, wodurch eine durch Änderungen
des Atmosphärendrucks verursachte Wetterwarnung zuverlässiger
erzeugt werden kann. Das Verfahren ist zuverlässig, erfordert
aber einen in das Gerät eingebauten GPS-Empfänger
und macht damit das Gerät komplexer und teurer, außerdem
wird der Leistungsverbrauch des Geräts deutlich gesteigert.
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Die
Erfindung zielt darauf ab, einen neuen Typ von Gerät und
Verfahren zu schaffen, mit deren Hilfe es einfacher als früher
für den Benutzer ist, die Aussagekraft von Wetterschwankungen
zu bewerten. Die Erfindung zielt außerdem ab auf die Schaffung
eines Geräts und eines Verfahrens, die einfacher und dennoch
zuverlässiger als bekannte Lösungen sind, die
auf einer automatischen Wetterwarnung basieren, um Wetteränderungen
nachzuweisen.
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Die
Erfindung beruht auf der Idee, den Atmosphärendruck zu
mehreren Zeitpunkten zu messen, die Atmosphärendruckdaten
in einem Speicher aufzuzeichnen und die gemessenen Atmosphärendruckdaten
auf eine Anzeigeeinheit mit Hilfe spezieller Atmosphärendruck-Indikatoren,
beispielsweise eines Graphen anzuzeigen, dessen eine Achse die Zeitachse
und dessen andere Achse die Atmosphärendruck-Achse ist.
Darüber hinaus ist die Anzeigeeinheit mit einem Referenzindikator
ausgestattet, der mindestens eine Steigungslinie umfasst. Die Atmosphärendruck-Indikatoren
gemäß der Erfindung sind derart skaliert, dass
eine temporäre Änderung des Atmosphärendrucks
mit einem einer spezifischen, vorab definierten Konstanten entsprechenden
Betrag zur Folge hat, dass die aufeinander folgenden Atmosphärendruck-Indikatoren
in dem Graphen parallel zu der Steigungslinie eingestellt werden.
Damit werden die Atmosphärendruck-Indikatoren relativ zu dem
gemessenen Atmosphärendruck derart skaliert, dass die Änderungsgeschwindigkeit
des Atmosphärendrucks mit einem einer vorab definierten
Konstanten entsprechenden Betrag dem Winkel-Koeffizienten der Referenzindikatoren
entspricht. Die Konstante kann so eingestellt werden, dass sie beispielsweise
der typischen Änderungsgeschwindigkeit des Atmosphärendrucks
entspricht, die das Heraufziehen eines Sturms vorhersagt.
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Insbesondere
ist das Gerät und ist das Verfahren gemäß der
Erfindung durch die Kennzeichnungsteile der unabhängigen
Ansprüche gekennzeichnet.
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Mit
Hilfe der Erfindung werden beträchtliche Vorteile erzielt.
Vor allen beseitigt die Erfindung vollständig das Erfordernis
einer automatischen Wetterwarnung, da ein Benutzer des Geräts
mit dessen Hilfe in der Praxis auf einfache Weise visuell die Bedeutung
von Änderungen im Atmosphärendruck abschätzen
kann. Indem den Benutzern des Geräts selbst gestattet wird,
in einfacher Weise visuell zu untersuchen, ob ein wichtiger Grenzwert
der Änderung des Atmosphärendrucks überschritten
wurde, werden die in Verbindung mit automatischen Algorithmen stehenden
Problemsituationen vermieden, und die Komplexität, die
Kosten und die Leistungsaufnahme des Geräts können
deutlich gesenkt werden.
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Ein
beträchtlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass
mit ihrer Hilfe ein Benutzer die eigene Erfahrung und das eigene
Gedächtnis bei der Erklärung von Änderungen
des Atmosphärendrucks besser nutzen kann. Die Eigenbewegung
des Benutzers erscheint, wenn die Bewegung eine beträchtliche
Höhenänderung beinhaltet, in dem Atmosphärendruck-Graphen
als steiler Sprung. Damit kann der Benutzer auf einfache Weise bei
der eigenen Betrachtung solche Änderungen ausfiltern, die
nicht auf Wetteränderungen zurückzuführen
sind, und er kann die Bedeutung von ausschließlich einer
Wetteränderung mit Hilfe der Linie oder der Gruppe von
Linien der Referenzindikatoren bewerten. Wie oben in größerer
Einzelheit erläutert wurde, mussten bei bekannten Lösungen
solche Änderungen, die nicht auf eine Wetteränderung
zurückzuführen waren, rein rechentechnisch nachgewiesen
werden, was zu Problemen bei der Zuverlässigkeit führte,
oder was zu einer Steigerung der Komplexität und Erhöhung
der Anzahl von Messkomponenten des Geräts führte, was
wiederum zu Kostenaufwand und erhöhter Leistungsaufnahme
führte. Die vorliegende Erfindung bietet außerdem
eine Möglichkeit, die Bedeutung von Atmosphärendruck-Schwankungen
zu bewerten, die in der Vergangenheit stattgefunden haben.
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Im
folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung in
größerer Einzelheit unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen erläutert.
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1a–1d zeigen
Darstellungen der Anzeigeeinheit für den Fall verschiedener
Atmosphärendruck-Verläufe, wobei eine Skalierung
der Atmosphärendruck-Indikatoren erfindungsgemäß implementiert
wurde.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Wristop-Computers gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung.
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Bezugnehmend
auf die 1a–1d lässt sich
bei einer Ausführungsform der Erfindung in einer graphischen
Darstellung des Atmosphärendrucks auf der rechten Seite
der Echtzeit-Atmosphärendruck erkennen, und in den Spalten
von rechts nach links lassen sich die Atmosphärendrücke
der vergangenen zwölf Stunden erkennen. Die Beispiele zeigen
eine Spalte für jede Stunde, wobei natürlich die
zeitliche Auflösung größer oder kleiner
sein kann. Man erkennt aus der Darstellung leicht, wie der Atmosphärendruck
sich während der letzten wenigen Stunden geändert
hat, wobei es sich hierbei um wesentliche Information für
die Bewertung der Wetterentwicklung handelt.
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In 1a ist
der Atmosphärendruck-Indikatorgraph 10 mit dem
Bezugszeichen 12 bezeichnet. Über den Graphen
ist ein Referenzindikator 14 gelegt, der in den Beispielen
der 1a–1d aus vier
parallelen Linien steht, deren Steigungswinkel einer Änderung
des Atmosphärendrucks von etwa –1,4 hPa/1 h entspricht.
Diese Änderungsgeschwindigkeit wurde als guter Grenzwert
für eine „Sturmwarnung” erkannt, die
ausgegeben werden kann, wenn, basierend auf der Änderungsgeschwindigkeit
des Atmosphärendrucks, Grund für die Erwartung
einer signifikanten Wetteränderung besteht. Wenn die Atmosphärendruck-Indikatoren 12 und
eine Gruppe derartiger Steigungslinien übereinander liegend
in dem Graphen implementiert werden, kann der Benutzer des Geräts
die Entwicklung des Atmosphärendrucks gegenüber
diesem Grenzwert untersuchen, wenn er die Bedeutung der Entwicklung
des Atmosphärendrucks abschätzt.
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Der
Grenzwert für die Änderung des Atmosphärendrucks,
gemäß dem die Atmosphärendruck-Indikatoren
skaliert werden, kann eine Konstante sein, die in dem Gerät
fabrikseitig eingestellt wird, oder er kann auch durch die Benutzer
selbst definiert werden. Die Konstante entspricht der Änderungsgeschwindigkeit
im Atmosphärendruck, die typischerweise einem Tiefdruckgebiet
oder einem Sturmgebiet vorausgeht, und sie beträgt vorzugsweise < –1,0 hPa/h,
typischerweise –1,0-–10,0 hPa/h, insbesondere
-1,0-–3,0 hPa/h.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform enthält das Gerät
eine Benutzerschnittstelle, mit deren Hilfe die Betrachtung des
Graphen zeitlich zurückverschoben werden kann. Die Benutzerschnittstelle
kann beispielsweise eine drehbare Rolle oder ein Knopf sein. Damit
können Atmosphärendruck-Änderungen aus
einer weiteren Zeitspanne des Graphen untersucht werden, beispielsweise
für die letzten 24 oder 48 Stunden. Nach einer alternativen
Ausführungsform entspricht das Drehen der Rolle der Skalierung
der Zeitskala, was eine schmalere oder breitere Zeitspanne gegenüber
der ursprünglichen Darstellung auf der Anzeige entspricht.
Natürlich lässt sich die Benutzerschnittstelle
vom Typ einer Rolle beispielsweise ersetzen durch eine Drucktaste oder
durch irgendeine andere bekannte Lösung.
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Die
Atmosphärendruck-Indikatoren können, wie in den 1a–1d gezeigt
ist, einen Spaltentyp-Indikator aufweisen, dessen Spitzenwert den
Betrag des Atmosphärendrucks (Spalten-Graph) angibt, ferner
einen punktähnlichen Indikator (Punkte-Graph), oder beispielsweise
eine Linie (Linien-Graph), welche die Atmosphärendrücke
miteinander verbindet. All diese Graphen-Typen haben den Umstand
gemein, dass sie mehrere Indikatoren entsprechend den Zeitpunkten
auf der Zeitachse enthalten, deren Stellen in Richtung der Druckachse
des Graphen direkt proportional sind zum Betrag des gemessenen Drucks.
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Nach
einer Ausführungsform ist die Entwicklung des Atmosphärendrucks
mit Hilfe einer oder mehrerer aufeinander folgender Linien oder
Pfeile dargestellt, in welchem Fall Anfang und Ende der Linie oder
des Pfeils als aufeinander folgende Atmosphärendruck-Indikatoren
zu verstehen sind, die damit die Steigung der Linie definieren.
Die Indikatoren brauchen nicht notwendiger Weise so deutlich wie
in den begleitenden Darstellungen unterscheidbar zu sein, jedoch
versteht der Fachmann in diesem Zusammenhang, dass die Erfindung
auf äußerst vielfältige Weise implementiert
werden kann.
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Der
Referenzindikator kann passiv sein, in welchem Fall seine Position
relativ zu der Anzeigeeinheit und der Anzeigefläche des
gesamten Geräts fixiert ist, oder er kann aktiv sein, in
welchem Fall seine Position oder Form auf der Anzeige elektronisch änderbar
ist, beispielsweise in der Weise, dass sie den verschiedenen Wertebereichen
der Achsen des Graphen entspricht. Anstatt als kontinuierliche Anzeige
kann der Referenzindikator auch in der Weise implementiert werden,
dass er nur auf Wunsch mit Hilfe eines geeigneten Schnittstellenelements
sichtbar gemacht werden kann. Außerdem kann die Anzeige
unter Verwendung einer wie auch immer gearteten, dem Fachmann bekannten
Technik implementiert werden, beispielsweise unter Verwendung der
LCD-, TFT- oder (O)LED-Technik.
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Der
fixierte Referenzindikator kann zum Beispiel mit Hilfe einer Membran
implementiert werden, die eine Gruppe von Linien enthält,
im übrigen aber transparent ist und oben auf die Anzeige
des Geräts aufgebracht ist. Natürlich kann die
Gruppe von Linien direkt auf der Oberfläche der Anzeigeeinheit
angeordnet sein, oder auch auf dem Schutzglas der Anzeigefläche
des Geräts. Die Implementierung des aktiven Referenzindikators
seinerseits kann auf Pixeln basieren.
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Der
Referenzindikator umfasst vorzugsweise mindestens zwei und typischerweise
mindestens drei parallele Linien, die auf dem Graphen angeordnet sind.
Diese können zum Beispiel eine Linie für atmosphärischen
Tiefdruck enthalten, das heißt eine Linie, die auf dem
linken unteren Teil des Graphen angeordnet ist, eine Linie für
mittleren Atmosphärendruck, das heißt eine Linie
angeordnet im zentralen Bereich des Graphen, und eine Linie für
atmosphärischen Hochdruck, das ist eine Linie, die auf
dem rechten oberen Teil des Graphen angeordnet ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt
der Abstand der Linien voneinander parallel zur Druckachse mindestens
10 hPa und/oder der Abstand der Linien voneinander parallel zur
Zeitachse beträgt höchstens 8 h. Dies stellt sicher,
dass jede bedeutsame Änderung des Atmosphärendrucks,
die innerhalb des Zeitbereichs auftritt, auf der Anzeigeeinheit
einfach und rasch ablesbar ist, das heißt, dass der Abstand
zwischen den gemessenen Atmosphärendruck-Indikatoren und
den Referenzindikatoren für einen visuellen Vergleich immer
vernünftig bleibt.
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Der
Referenzindikator ist typischerweise in seiner Gesamtheit oben über
den Atmosphärendruck-Indikatoren dargestellt und unterscheidet
sich von letzteren farblich, um die Erkennung zu erleichtern.
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2 zeigt
ein Wristop-Gerät 20, welches einen Prozessor,
das heißt eine Steuereinheit 21, sowie einen Atmosphärendrucksensor 22,
der betrieblich mit der Steuereinheit 21 verbunden ist,
eine Speichereinheit 23, eine Taktschaltung 24 und
eine Anzeigeeinheit 25 umfasst. Die Steuereinheit 21 liest
Atmosphärendruckdaten von dem Atmosphärendrucksensor 22 in
programmierten Intervallen von beispielsweise 1–60 Minuten
mit Hilfe der Taktschaltung 24 und zeichnet sie in der
Speichereinheit auf einem freien Platz oder einem gerade frei werdenden
Platz auf. Die Speichereinheit umfasst Speicherplatz für mindestens 10,
typischerweise mehrere hundert Atmosphärendruck-Dateneinheiten.
Das Gerät lässt sich auch programmieren, um Mittelwerte
aus vorausgehenden Atmosphärendrücken zu berechnen und
Mittelwertdaten anstelle individueller Messwerte in der Speichereinheit 23 aufzuzeichnen,
um die Messgenauigkeit zu steigern und/oder um Speicherplatz zu
sparen. Die Atmosphärendruckdaten können erfindungsgemäß skaliert
werden, um die Position/Höhe des Atmosphärendruckindikators
auf der Anzeigeeinheit 25 festzulegen, bevor irgendein
Wert in der Speichereinheit 23 abgespeichert wird, oder ausschließlich
nachdem der Wert aus der Speichereinheit 23 zur Sichtbarmachung
der Atmosphärendruckdaten geholt wurde. Wenn der Benutzer
mit Hilfe des oder der (nicht dargestellten) Benutzerschnittstellen-Elemente
des Geräts den Status für die Atmosphärendruckdaten-Visualisierung
auswählt, zieht die Steuereinheit 21 die Atmosphärendruck-Indikatoren
für die letzten paar Stunden, erfindungsgemäß skaliert,
auf die Anzeigeeinheit 25, ebenso wie bei Bedarf die Linie
oder die Linien der Referenzindikatoren oben auf die Atmosphärendruck-Indikatoren.
Im Anschluss daran lässt sich die Bedeutung der Änderungsgeschwindigkeit
im Atmosphärendruck unmittelbar auf der Anzeigeeinheit 25 erkennen.
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Anstelle
eines Wristop-Geräts kann das Gerät auch ein anderes
mobiles Gerät sein, zum Beispiel ein Mobiltelefon oder
eine tragbare Wetterstation.
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Im
folgenden werden in größerer Einzelheit die Hintergründe
und die Interpretation der Atmosphärendruck-Verläufe
nach den 1a–1d beschrieben:
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1a:
der Atmosphärendruck ist über die letzten sechs
Stunden etwas angestiegen.
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1b:
der Atmosphärendruck ist rasch abgefallen, hat sich aber
dann vergleichmäßigt.
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1c:
es lässt sich in der Entwicklung des Atmosphärendrucks
ein rascher Abfall erkennen, allerdings erinnert sich der Benutzer,
vier Stunden zuvor mit dem Auto von einem Ort zu dem anderen Ort gefahren
zu sein, was die zeitliche Änderung erklärt.
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1d:
der Atmosphärendruck ist innerhalb der letzten vier Stunden
steiler als die Referenzlinie abgefallen, wobei der Benutzer diesmal
nirgendwohin gefahren ist, so dass eine plötzliche Wetteränderung
zu erwarten ist.
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Wie
der Fachmann erkennt, besitzt die Erfindung zahlreiche Varianten
und lässt sich in verschiedener Weise abweichen von den
obigen Beschreibungen von Ausführungsformen implementieren.
Die obige Beschreibung und Beispiele oder die begleitenden Zeichnungen
sind folglich nicht dazu gedacht, den Schutzumfang der Erfindung,
der durch die begleitenden Ansprüche definiert ist, einzuschränken. Die
Ansprüche sind also in ihrem vollen Umfang unter Berücksichtigung
der Äquivalenzbetrachtung aufzufassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6678629 [0004]
- - FI 119297 [0005]
- - US 7324002 [0006]
