DE102012216194A1

DE102012216194A1 - Verfahren und System zum Bestimmen einer Mess-Zielgrösse

Info

Publication number: DE102012216194A1
Application number: DE102012216194A
Authority: DE
Inventors: Heikki Nieminen; Erik Lindman
Original assignee: Suunto Oy
Current assignee: Suunto Oy
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: GB2497153B; GB201215204D0; FI123761B; FI20115910A0; GB2497153A; DE102012216194B4; FI20115910A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Zielgröße wie zum Beispiel einer Geschwindigkeit oder einer Höhe, die in einem mobilen Gerät zu messen ist, und ein entsprechendes mobiles System. Bei dem Verfahren wird eine erste physikalische Größe mit der Hilfe eines ersten Sensors gemessen, und es wird eine zweite physikalische Größe mit Hilfe eines zweiten Sensors gemessen. Die zweite physikalische Größe ist typischerweise verschieden von der ersten physikalischen Größe, oder sie wird zumindest mit Hilfe einer anderen Methode gemessen. Mit Hilfe der Messungen wird der Wert der Zielgröße berechnet unter Zuhilfenahme der Messung der ersten und der zweiten physikalischen Größe in der Weise, dass eine Abschätzung der Zielgröße mit Hilfe mindestens der Messung der ersten physikalischen Größe bestimmt wird, mindestens eine erste Fehlerabschätzung bestimmt wird, welche die Genauigkeit der Messung der ersten physikalischen Größe widerspiegelt, und die Abschätzung der Zielgröße gefiltert wird mit einer Stärke, die abhängt von sowohl der ersten Fehlerabschätzung als auch der Messung der zweiten physikalischen Größe.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Sensorfusionstechnik in mobilen Geräten, das heißt, genauer gesagt, die Verarbeitung von Information, die durch mehrere Sensoren geliefert wird. Die Erfindung betrifft insbesondere die Verbesserung der Genauigkeit einer Zielgröße, die mit Hilfe eines mobilen Geräts oder Systems gemessen wird. Bei den Sensoren kann es sich zum Beispiel um einen GPS-Sensor oder Drucksensor, oder auch um einen Beschleunigungssensor handeln, mit deren Hilfe die Geschwindigkeit oder die Höhe der Zielgröße zu messen ist. Das mobile Gerät kann zum Beispiel ein Wristop-Computer, ein Mobiltelefon, ein anderes tragbares Gerät oder eine andere Sensoreinheit oder eine funktionelle Kombination dieser Einheiten sein.
Stand der Technik
GPS-Geschwindigkeit am Handgelenk oder an einer anderen Stelle des Körpers beinhaltet eine große Menge an Rauschen, weist allerdings einen nur sehr kleinen Grundfehler, das heißt systematischen Fehler auf. Dies bedeutet, dass die Genauigkeit der GPS-Geschwindigkeit, wie sie im Frequenzbereich dargestellt wird, dem Gleichstrom entspricht und mit zunehmender Frequenz rasch abnimmt, wie in 1 anhand der Kurve 1 dargestellt ist. Die Messgenauigkeit lässt sich mit Hilfe herkömmlicher Signalfilterverfahren oder mit Hilfe der GPS-Doppler-Messung verbessern. Dennoch kann bei einer typischen Messfrequenz von 1 Hz und dann, wenn die Person geht, das Rauschen in einer ausschließlich GPS-basierten Geschwindigkeitsmessung in der Größenordnung von 20–30% in Bezug auf das Signal betragen.
Andererseits enthält die mit Hilfe eines Beschleunigungssensors am Handgelenk oder an einer anderen Körperstelle abgeschätzte Geschwindigkeit weniger Rauschen, so dass die zugehörige Genauigkeit auch dann gut bleibt, wenn die Frequenz zunimmt, bis hin zu einer gewissen Grenze. Allerdings kann es hierbei einen beträchtlichen Grundfehler in der so gemessenen Geschwindigkeit geben. Dies bedeutet, dass die bestmögliche Genauigkeit der Geschwindigkeit, die aus der Beschleunigung abgeschätzt wird, schlechter ist als bei Nutzung des GPS. Die Genauigkeit in der Frequenzebene der mit Hilfe eines Beschleunigungsmessers gemessenen Geschwindigkeit entspricht typischerweise der Kurve 2 in 1.
In der Praxis allerdings besteht das Ziel darin, eine Geschwindigkeitsgenauigkeit im Frequenzbereich gemäß Kurve 3 in 1 zu erhalten, das heißt eine in einem großen Bereich exakte Messung. Ziel ist es außerdem, eine Messung zu schaffen, die ausreichend gut auf Änderungen im Bewegungszustand anspricht, jedoch wenig anspricht auf Fehlerquellen, die sich auf den Messvorgang selbst beziehen.
Ähnliche Probleme gibt es auch bei der GPS-basierten Bestimmung der Höhe und der Vertikalgeschwindigkeit. Ein ähnliches Problem bezieht sich außerdem auf die Bestimmung der Höheninformation mit Hilfe eines Drucksensors, obschon in diesem Fall die Fehler durch langsame (niederfrequente) Schwankungen des atmosphärischen Drucks verursacht werden.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung soll einen neuen Typ von Verfahren zum Bestimmen einer zu messenden Zielgröße in einem mobilen Gerät und ein entsprechendes System schaffen. Ziel der Erfindung ist insbesondere die Verbesserung der Genauigkeit der vertikalen und/oder horizontalen Geschwindigkeit und/oder Höhe, die mit Hilfe von Stellungssensorinformation berechnet wird, oder der Höhe oder vertikalen Geschwindigkeit, die mit Hilfe der Druckinformation bei variierenden Bewegungs- und Umgebungsbedingungen berechnet wird.
Erfindungsgemäß wird die Sensorfusion auf neue Weise ausgenutzt, das heißt insbesondere die Berechnung einer Sollgröße nutzt die Information, die von mindestens zwei verschiedenen Sensoren geliefert wird, die dieselbe Größe oder unterschiedliche physikalische Größen messen.
Das Verfahren und das System gemäß der Erfindung sind genauer in den unabhängigen Ansprüchen definiert.
Bei den Verfahren gemäß einer Ausführungsform werden eine erste und eine zweite physikalische Größe mit der Hilfe eines ersten bzw. eines zweiten Sensors gemessen. Der Wert der Zielgröße wird mit die Hilfe der ersten und der zweiten Messung in der Weise berechnet, dass

– eine Abschätzung der Zielgröße mit der Hilfe der Messung zumindest einer ersten physikalischen Größe bestimmt wird,
– mindestens eine erste Fehlerabschätzung bestimmt wird, die den Fehler der Messung der ersten physikalischen Größe widerspiegelt,
– eine Fehlerabschätzung für das Berechnungsmodell bestimmt wird, die abschätzt, wie gut das Berechnungsmodell der realen Situation entspricht, und zwar mit Hilfe der Messung mindestens einer zweiten physikalischen Größe, und
– die Abschätzung der Zielgröße mit einer Stärke gefiltert wird, die abhängt von sowohl der Fehlerabschätzung der Messung als auch den Fehlerabschätzungen des Berechnungsmodells.

Die zweite physikalische Größe kann eine von der ersten physikalischen Größe verschiedene Größe sein, oder wird zumindest mittels einer anderen Technik gemessen. Die andere Technik kann beispielsweise eine andere Platzierung des Sensors sein, oder es kann ein anderes Messmodell sein, mit dessen Hilfe die Messung in die Zielgröße umgewandelt wird. Damit basieren der erste und der zweite Sensor typischerweise auf einem anderen Arbeitsprinzip, selbst wenn sie dieselbe physikalische Größe messen. Beispielsweise kann die Horizontalgeschwindigkeit (Progressionsgeschwindigkeit) mit Hilfe eines Satellitenstellungssensors und mit Hilfe eines Beschleunigungssensors gemessen werden. Dementsprechend kann die Höhe oder die Steiggeschwindigkeit (Vertikalgeschwindigkeit) mit Hilfe eines Satellitenstellungssensors, eines Beschleunigungssensors und eines Drucksensors gemessen werden. Der erste und der zweite Sensor basieren vorzugsweise auf Messmethoden, die Fehlerprofile aufweisen, die wesentlich verschieden voneinander sind als Funktionen der Messfrequenz. Allerdings muss aus dem von beiden Sensoren gelieferten Daten eine gewisse Abschätzung der Zielgröße oder deren Änderung abgeleitet werden können, entweder direkt oder über ein mathematisches Modell und/oder Anfangsdaten.
Gemäß einer zentralen Ausführungsform wird mit dem Verfahren eine Geschwindigkeit mit Hilfe eines Satellitenstellungssensors (beispielsweise eines GPS-Sensors) gemessen, und es wird die Beschleunigung mit Hilfe eines Beschleunigungssensors gemessen. Der endgültige Geschwindigkeitswert, der dem Benutzer angeboten wird, wird mit Hilfe der Geschwindigkeits- und Beschleunigungsmessungen in der Weise berechnet, dass

– eine Abschätzung für Geschwindigkeit mit Hilfe einer Satellitenstellungsmessung und/oder einer Beschleunigungsmessung bestimmt wird,
– eine erste Fehlerabschätzung vorgenommen wird, die den Fehler in der Satellitenstellung-basierten Geschwindigkeitsmessung wiedergibt,
– eine zweite Fehlerabschätzung ermittelt wird, die den Fehler in der beschleunigungsbasierten Geschwindigkeitsmessung wiedergibt,
– eine erste Fehlerabschätzung für das Berechnungsmodell mit Hilfe einer Satellitenstellungs-Messung bestimmt wird,
– eine zweite Fehlerabschätzung für das Berechnungsmodell mit Hilfe einer Beschleunigungsmessung bestimmt wird, und
– die Geschwindigkeitsabschätzung unter Verwendung einer Stärke gefiltert wird, die abhängt von dem Fehlerwert der Messungen und den Fehlerwerten des Berechnungsmodells.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Geschwindigkeitsabschätzung zumindest dann, wenn die voreingestellten Qualitätsbedingungen für die Messung erfüllt sind, mit Hilfe sowohl einer Satellitenstellungsmessung als auch einer Beschleunigungsmessung gemessen, wobei die Werte in gewünschter Weise gewichtet werden. Es ist auch möglich, Fehlerabschätzungen, die das Maß der Fehler der Geschwindigkeitsmessungen widerspiegeln, zu ermitteln. Diese Fehlerabschätzungen können weiter dazu verwendet werden, die Wichtungen der Berechnungen der Fehlerabschätzung zu bestimmen. Außerdem ist es möglich, eine zweite Fehlerabschätzung zu ermitteln, welche das Maß des Fehlers des Berechnungsmodells wiedergibt. Der Fehler des Berechnungsmodells und der Fehler der Geschwindigkeitsabschätzung lassen sich weiter dazu verwenden, die Filterstärke der Geschwindigkeitsabschätzung festzulegen.
Die Geschwindigkeit kann entweder die horizontale oder die vertikale Geschwindigkeit oder die Summe dieser Geschwindigkeiten sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich entweder vollständig oder teilweise in einem Wristop-Computer ausführen. Wenn es nur teilweise in einem Wristop-Computer ausgeführt wird, kann ein gewisser Teil des Verfahrens in einem entfernten Sensor ausgeführt werden, der sich möglicherweise in einer separaten Geräteeinheit befindet oder zu einer zweiten Geräteeinheit, zum Beispiel einem Mobiltelefon, gehört. Der fragliche Teil kann die Messung der ersten und/oder der zweiten physikalischen Größe sein, das heißt beispielsweise im Fall der oben beschriebenen Geschwindigkeitsmessung kann der Teil die Messung der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung und/oder der Berechnung sein.
Eine Ausführungsform ist besonders bevorzugt, in welcher die Beschleunigungsmessung mit Hilfe eines Beschleunigungssensors in einem Wristop-Gerät erfolgt, weil die Beschleunigungsmessung am Handgelenk sehr zuverlässig ist aufgrund der natürlichen Bewegung der Hand.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann außerdem vollständig oder teilweise in einem Mobiltelefon ausgeführt werden. Wenn es nur teilweise in einem Mobiltelefon ausgeführt wird, kann ein Teil des Verfahrens in einem entfernten Sensor ausgeführt werden, der sich möglicherweise in einer separaten Geräteeinheit befindet oder zu einer anderen Geräteeinheit gehört, beispielsweise einem Wristop-Computer. Der fragliche Anteil kann die Messung und/oder Berechnung der ersten und/oder zweiten physikalischen Größe sein, das heißt beispielsweise im Fall der oben beschriebenen Geschwindigkeitsmessung kann es sich um die Messung und/oder die Berechnung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung handeln.
Allgemein lässt sich sagen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch ganz oder teilweise in einem tragbaren Gerät mit einer Anzeige ausgeführt werden kann, welches ausgebildet ist zum Anzeigen des berechneten Werts der Zielgröße für den Benutzer.
Andererseits kann das erfindungsgemäße Verfahren auch ganz oder teilweise in einem tragbaren Gerät ohne Anzeige ausgeführt werden, beispielsweise in einem Satellitenortungsmodul, welches drahtlos mit einem tragbaren Gerät mit einer Anzeige gekoppelt ist, beispielsweise einem Wristop-Computer oder einem Mobiltelefon, und/oder die gespeicherten Daten können später gelesen werden, beispielsweise können sie in einen Computer eingelesen werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist die Verringerung der Leistungsaufnahme in dem tragbaren Gerät mit Anzeige.
Das erfindungsgemäße System enthält entsprechende Geräteeinheiten, die drahtlose Kommunikationseinrichtung, die zwischen den Einheiten erforderlich sein kann, und es ist ausgebildet zum Implementieren des erfindungsgemäßen Verfahrens. Verschiedene alternative Beispiele und deren Vorteile werden weiter unten in größerer Einzelheit erläutert.
Durch die Erfindung werden beträchtliche Vorteile erzielt. Wenn sich die Zielgröße rasch ändert, so kann dies nachgewiesen werden, und dementsprechend kann der Filterpegel geändert werden, der beim Berechnen des Werts der Zielgröße verwendet wird. Entsprechend gilt:
wenn die Werte der Zielgröße, die durch die Sensoren geliefert werden, beträchtlich voneinander abweichen, so kann daraus geschlossen werden, dass es eine gewisse unerklärliche Fehlerquelle bei einer der Messungen gibt. Eine derartige Situation ist zum Beispiel dann gegeben, wenn ein GPS-Sensor unter einer großen Brücke verwendet wird, wo es kein GPS-Signal gibt. Wenn der Beschleunigungssensor immer noch angibt, dass das Gerät in Bewegung ist, kann der auf der Grundlage des Beschleunigungssensors berechneten Geschwindigkeit ein größeres Gewicht bei der abschließenden Geschwindigkeitsbestimmung beigemessen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Abschätzung der Zielgröße mit Hilfe der Messung einer ersten und einer zweiten physikalischen Größe berechnet, und es wird weiterhin eine zweite Fehlerabschätzung bestimmt, welche die Genauigkeit der Messung der zweiten physikalischen Größe widerspiegelt. Schließlich wird der Wert der Zielgröße berechnet, indem die Abschätzung der Zielgröße mit einer Stärke gefiltert wird, die sowohl von der ersten als auch von der zweiten Fehlerabschätzung abhängt. Damit kann die Genauigkeit sowohl des ersten als auch des zweiten Sensors berücksichtigt werden, bevor das Endergebnis für den Benutzer angezeigt wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird bei der Berechnung der Zielgröße die Stärke der Filterung erhöht, wenn die Messgenauigkeit für die erste und/oder zweite physikalische Größe schwächer wird, und umgekehrt. Damit werden Schwankungen in der Zielgröße aufgrund eines Messfehlers nicht in für den Benutzer des Geräts abträglicher Weise übertragen, wenn allerdings der Messfehler klein ist, bleibt die zeitliche Abmessung dennoch gut.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird während der Messung die Änderungsrate der Zielgröße nachgewiesen, entweder auf der Grundlage einer Abschätzung oder aufgrund ihres Endwerts, oder direkt aus den Messdaten des ersten oder des zweiten Sensors. Wenn festgestellt wird, dass sich die Änderungsrate der Zielgröße über eine voreingestellte Grenze hinaus bewegt oder zunimmt, wird die Stärke der Filterung bei der Berechnung der Zielgröße reduziert. Das Verfahren reagiert dann schneller auf Schwankungen in den Bedingungen, und der Benutzer kann mit Information beliefert werden, die eher der Echtzeit entspricht.
Wie oben angemerkt, liefert eine signifikante praktische Anwendung der Erfindung eine Lösung, bei der die Zielgröße die Geschwindigkeit ist und der erste Sensor ein Satellitenstellungssensor ist, beispielsweise ein GPS-Empfänger. In diesem Fall ist die erste physikalische Größe die Geschwindigkeit oder die absolute/relative Stellung. Wenn die Stellung gemessen wird, lässt sich die Geschwindigkeit auf der Grundlage der Stellung und der Zeitinformation berechnen. Wenn andererseits die GPS-Geschwindigkeit gemessen wird, beispielsweise mit Hilfe des Doppler-Effekts, so wird die Geschwindigkeit direkt aus den GPS-Daten erhalten. Auch ist eine Kombination dieser Messwege möglich.
Eine zweite mögliche Anwendung der Erfindung liefert eine Lösung, gemäß der die Zielgröße die Höhe oder Vertikalgeschwindigkeit (Anstiegsrate) ist, wobei der erste Sensor ein Atmosphärendruck-Sensor ist und die erste physikalische Größe dementsprechend dem atmosphärischen Druck entspricht. Höhe und Vertikalgeschwindigkeit oder zumindest Abschätzungen dieser Größen lassen sich mit Hilfe des Atmosphärendrucks messen, wenn der Atmosphärendruck auf Normalnull oder wenn ein anderer Bezugswert bekannt ist.
Bei sämtlichen vorerwähnten Anwendungen ist ein Sensor vorzugsweise ein Beschleunigungssensor, und die eine physikalische Größe ist die Beschleunigung. Eine Beschleunigungsmessung zeigt den Gerätezustand der Bewegung an, und auf der Grundlage dieser Größe ist es dann möglich, eine Abschätzung der Geschwindigkeit vorzunehmen. Auf Wunsch lässt sich auch eine Fehlerabschätzung, die einen Messfehler widerspiegelt, für eine Beschleunigungsmessung bestimmen, und diese kann zusammen mit oder anstelle lediglich des Bewegungszustands ausgenutzt werden zum vorübergehenden Filtern einer Abschätzung der auf der Grundlage des ersten Sensors berechneten Zielgröße mit der erfindungsgemäßen gewünschten Stärke.
Als eine mögliche Anwendung der Erfindung ist es auch möglich, auf eine Lösung Bezug zu nehmen, bei der mit Hilfe der Satellitenortung eine erste physikalische Größe, beispielsweise in Form einer Höhe oder einer Vertikalgeschwindigkeit, gemessen wird. Ein Atmosphärendruck-Sensor misst eine zweite physikalische Größe, nämlich den Atmosphärendruck. In diesem Fall kann eine den vertikalen Bewegungszustand widerspiegelnde Abschätzung unter Verwendung der Atmosphärendruck-Messung ermittelt werden, die dazu benutzt werden kann, die Filterungsstärke der mittels GPS gemessenen physikalischen Größe zu steuern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1: GPS-Geschwindigkeit (1), von einem Beschleunigungssensor am Handgelenk oder anderweitig am Körper abgeschätzte Geschwindigkeit (2) und Genauigkeit der kombinierten Geschwindigkeit (3) als Funktion der Frequenz.
2: Objektmodell eines Sensorfusion-Systems gemäß einer Ausführungsform, welche Daten von verschiedenen Geschwindigkeitsquellen kombiniert und dann die kombinierte Geschwindigkeitsinformation adaptiv filtert.
3: Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
4: Beispiele für Geschwindigkeitsmessdaten (blaue Linie mit Quadraten entspricht der Geschwindigkeit, die mit Hilfe eines Beschleunigungssensors am Handgelenk berechnet wurde, und die rote Linie mit den Kreisen entspricht der Geschwindigkeit, die durch eine GPS-Messung gewonnen wurde), der mit Hilfe traditioneller Filterung (gestrichelte Linie) korrigierten Geschwindigkeit und der unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens (ausgezogene dicke Linie) berechneten Geschwindigkeit.
5a–5f zeigen Messsystem-Implementierungen nach verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Das Grundprinzip der Erfindung soll zunächst mit Hilfe des in 2 dargestellten Objektmodells untersucht werden. Darin sind drei verschiedene Wege zum Bestimmen einer Geschwindigkeit beispielhaft dargestellt. Eine Geschwindigkeitsbestimmung 14, die unter Verwendung einer Beschleunigungssensor-Messung 15 am Handgelenk erfolgt, eine GPS-basierte Geschwindigkeitsbestimmung 16 und eine Geschwindigkeitsbestimmung 18, die unter Verwendung eines Schuhsensors (typischerweise basierend auf der Beschleunigung des Fußes) erfolgt. Die ermittelten Geschwindigkeiten werden zentral mit Hilfe einer Datenverarbeitung 22 kombiniert. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel wird Information über den Bewegungszustand der Person, die von der Beschleunigungsmessung 15 gewonnen wird, bei der Filterung 20 der kombinierten Geschwindigkeit ausgenutzt.
2 veranschaulicht außerdem, wie das System zur Selbstkalibrierung der Messungen mit Hilfe der Stufen 28, 24 verwendet werden kann, wenn eine Messung oder mehrere Messungen verfügbar sind, deren Fehlerabschätzung kleiner ist als die Fehlerabschätzung der zu kalibrierenden Messung. Beispielsweise kann eine kombinierte Variable verwendet werden, die allerdings keine Information über die zu kalibrierende Messung enthält, und durch Verwendung dieser kombinierten Variablen wird das Messmodell kalibriert, um in Zukunft genauere Messwerte zu erreichen.
Die notwendigen Berechnungen werden in der Datenverarbeitungseinheit 11 ausgeführt.
Das Kombinieren der Geschwindigkeiten kann auf zahlreichen Wegen stattfinden. Ein Weg besteht darin, für jede separate Geschwindigkeitsmessung i (entsprechend der Geschwindigkeit ν_i) eine relative Zahl (R_i) zu bilden, welche wiedergibt, wie stark der Fehler in der Messung der Geschwindigkeit ist. Je größer die Zahl ist, desto größer ist die Fehlerabschätzung der Messung, und je kleiner die Zahl ist, desto kleiner ist die Fehlerabschätzung der Messung. Die Zahl für das GPS kann beispielsweise mit Hilfe der GPS-eigenen HDOP-Zahl gebildet werden (HDOP = Horizontal Dilution Of Precision = Verminderung des horizontalen Schätzfehlers), außerdem mit Hilfe der Anzahl der sichtbaren Satelliten. Bei der Bestimmung der Beschleunigung am Schuh ist es möglich, eine relative oder eine absolute vorbestimmte Fehlerabschätzung zu verwenden, oder eine Fehlerabschätzung, die während des Ablaufs dynamisch bestimmt wird.
Die kombinierte Geschwindigkeit ν_combined wird dann mit Hilfe folgender Gleichung gewonnen:
Die kombinierte Messfehlerabschätzung R_combined der Geschwindigkeit wird aus der Gleichung
gewonnen, wobei R_smallest die kleinste der Fehlerabschätzungen R_i ist.
Das Filtern der kombinierten Geschwindigkeit kann beispielsweise mit Hilfe eines Kalman-Filters erfolgen (Introduction to random signals and applied kalman filtering, 3rd edition, R. Grover and P. Hwang, John Wiley & Sons, 1997). In einem Kalman-Filter wird ein lineares Modell des zu modellierenden Systems erstellt, welches den Messfehler und den Fehler des Systemmodells berücksichtigt. Im Fall des Beispiels besteht das Kalman-Filter aus nur einem Zustand, bei dem es sich um die gefilterte Geschwindigkeit ν_filtered handelt, wobei es sich um das gewünschte Endergebnis handelt. Weil das Kalman-Filter die kombinierte Geschwindigkeit filtert, wird der Messfehler aus der obigen Gleichung ermittelt, mit deren Hilfe die Messfehlerabschätzungen verschiedener Geschwindigkeiten unter Bildung einer einzigen Zahl R_combined kombiniert werden.
Der Systemmodell-Fehler W_system lässt sich ermitteln, indem man die Systemfehler-Abschätzungen kombiniert, die aus den verschiedenen Messungen errechnet wurden, beispielsweise mit Hilfe folgender Gleichung W_system = f_{wristAcceleration}(ν_{wristAcceleration}) + fgps(ν_gps) + f_footpod(ν_footpod), in der die Funktionen f die Systemfehler-Abschätzungen jeder Messung wiedergeben. Die Berechnung der Systemfehler-Abschätzung einer Messung hängt ab von dem verwendeten Filterungsmodell. Im Fall des Beispiels besteht das Karman-Filter aus lediglich einem einzelnen Zustand, nämlich der Geschwindigkeit. Die Systemfehler-Abschätzung sollte dann in Form von bei der Geschwindigkeit nachgewiesenen Änderungen dargestellt werden.
Im Anschluss daran werden die Gleichungen des Karman-Filters zum Erzeugen eines adaptiven Filters verwendet, das die Filterung abschwächt, wenn die Messungen genau sind und hingegen die Filterung verstärkt, wenn der Fehler der Messung zunimmt. Das Modellieren des Fehlers des Systemmodells ermöglicht ein Reduzieren der Filterung, wenn rasche Änderungen in dem System nachgewiesen werden. Wenn hingegen das Frequenzband schmal ist oder keine Änderungen der Geschwindigkeit stattfinden, kann die Filterung verstärkt werden.
3 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. Die Bestimmung der Geschwindigkeit beginnt in der Stufe 30. Im Anschluss daran startet die Messung der ersten und der zweiten physikalischen Größe in den Stufen 31a und 31b. Nachdem ausreichende Daten gesammelt wurden, wird in der Stufe 32 die kombinierte Geschwindigkeit berechnet, beispielsweise anhand der oben dargestellten Gleichung. In der Stufe 34 wird der Systemmodell-Fehler berechnet. Im Anschluss daran wird die kombinierte Geschwindigkeit in der Stufe 35 gefiltert, um eine Geschwindigkeitsabschätzung mit weniger Rauschen zu erhalten. Dabei wird die in der Stufe 33a bestimmte Fehlerabschätzung der ersten Messung verwendet, zusammen mit entweder der zweiten Messung oder der Fehlerabschätzung, die für diese in der Stufe 33b bestimmt wurde. Nachdem die gefilterte Geschwindigkeit berechnet wurde, wird das Resultat typischerweise in dem Gerätespeicher abgespeichert und/oder dem Benutzer gemeldet, Stufe 36.
4 zeigt die Geschwindigkeit (Quadrate), die mit Hilfe eines Beschleunigungssensors am Handgelenk berechnet wurden, und die Geschwindigkeit (Kreise), die durch die GPS-Messung gewonnen wurde. Beide Messungen befinden sich in der korrekten Größenordnung, enthalten jedoch relativ viel Rauschen.
Bei der kombinierten Geschwindigkeit (gestrichelte Linie) und auf traditionelle Weise gefilterten Geschwindigkeit (Medianfilterung) gibt es beträchtlich weniger Rauschen, allerdings enthält sie relativ scharfe Schwankungen. Besondere Aufmerksamkeit sollte der Langsamkeit der Änderung in der Abschätzung gewidmet werden, die bei Geschwindigkeitsänderungen zu erkennen ist, das heißt eine zu hohe Geschwindigkeitsabschätzung, die zurückzuführen ist auf den Einsatz einer Filterfunktion, die nicht an die Situation angepasst ist, sondern Daten stets über eine konstante Zeit hinweg filtert.
Die Geschwindigkeit, die erfindungsgemäß kombiniert und gefiltert wurde (ausgezogene dicke Linie) ist deutlich gleichmäßig zu Beginn der Bewegung und reagiert rasch auf eine besondere Änderung der Geschwindigkeit. Dies ist auf den Umstand zurückzuführen, dass das Filter eine starke Änderung der Geschwindigkeit aus den GPS- und/oder Beschleunigungsdaten berücksichtigt und die Filterwirkung vermindert wird. Ungeachtet des Umstands, dass das Rauschen effektiv gefiltert wird, reagiert die erfindungsgemäß berechnete Geschwindigkeit also auf die beträchtliche Geschwindigkeitsänderung rascher als die durch Medianfilter gefilterte Geschwindigkeit.
Das oben beschriebene Prinzip lässt sich nicht nur auf die Messung der Geschwindigkeit anwenden, sondern auch auf eine Höhenmessung. In diesem Fall wird es mit Hilfe der Beschleunigungsmessung und/oder Druckmessung möglich, den Bewegungszustand einer Person zu erfassen, um mit Hilfe der Druckmessung oder der GPS-Messung die zeitliche Filterung der abgeschätzten Höhe oder Vertikalgeschwindigkeit in der Weise zu justieren, dass an Punkten einer Bewegungsänderung oder insbesondere einer Änderung des Bewegungszustands die Filterung geringer ausfällt als für den stationären Zustand, so dass das System rascher auf reale Änderungen in der Höhe reagiert.
Gemäß einer Ausführungsform enthält das System eine Möglichkeit, aus mindestens zwei Alternativen des Typs des ausgeübten Sports und/oder der Lage des Sensors auszuwählen, was durch geeignete Schnittstellenelemente geschieht. Im Fall eines Beschleunigungssensors beispielsweise haben sowohl der Typ des Sports (zum Beispiel Laufen/Gehen) als auch der Ort des Beschleunigungssensors (zum Beispiel Fußsohle/Hüfte/Handgelenk/Schulter) Einfluss auf die Stärke, die Qualität und besondere Merkmale des Signals. Damit lassen sich mehrere unterschiedliche Signalverarbeitungsalgorithmen in das Gerät einprogrammieren, von denen das am meisten geeignete für die Bedingungen abhängig vom Typ des Sports oder der Lage des Sensors ausgewählt wird. In gewissen Situationen kann die Auswahl des Sports und damit auch die Änderung des Algorithmus mit Hilfe beispielsweise des Nachweises einer definierten Schrittfrequenz stattfinden.
Allgemeiner gesprochen, lässt sich sagen, dass das System einen Bedingungsparameter umfasst, der unterschiedliche Werte erhalten kann und Einfluss hat auf die Art und Weise der Berechnung der Zielgröße.
5a zeigt ein Beispiel eines Messsystems, welches das erfindungsgemäße Verfahren nutzt. Das System enthält einen Wristop-Computer 50a, der Satellitenstellungs-Information von einem Satellitenstellungssystem 51a empfangen kann, außerdem Beschleunigungsinformation, beispielsweise von einem in einem Schuh untergebrachten Beschleunigungssensor 52a. Auf der Grundlage der Messdaten kann der Wristop-Computer die erfindungsgemäße gefilterte Geschwindigkeit berechnen.
5b zeigt ein System ähnlich demjenigen nach 5a, wobei allerdings der Beschleunigungssensor 52b direkt in einen Wristop-Computer 50b integriert ist. Das Satellitenstellungssystem 51b ist drahtlos mit dem Wristop-Computer 50b gekoppelt. Im Fall einer Höhen- oder Vertikalgeschwindigkeits-Messung kann der Sensor 52b auch ein Drucksensor sein.
5c zeigt eine Abwandlung des in 5a dargestellten Systems, wobei hier anstelle eines Wristop-Computers ein Mobiltelefon oder ein Tablet-Gerät 50a als Terminal verwendet wird, welches Information von einem Satellitenstellungssystem 51c und einem Beschleunigungssensor 52c' empfängt.
5d zeigt ein System, in dem sowohl ein Mobiltelefon 50d als auch ein Wristop-Computer 53d verwendet werden. Das Mobiltelefon 50d kann Satellitenstellungs-Information von einem System 51d empfangen und speichern und Stellungs- oder Geschwindigkeitsinformation an den Wristop-Computer 53d weiterreichen. Der Beschleunigungssensor 52d' kann direkt an den Wristop-Computer 53d oder das Mobiltelefon 40d angeschlossen werden.
5e zeigt ein System, in welchem ein Wristop-Computer 53e und ein separates GPS-Messgerät 50e (ein „GPD-Pod”) verwendet werden, wobei letzteres drahtlos mit dem Wristop-Computer 53e kommuniziert. Das GPS-Messgerät 50e kann somit Stellungs- oder Geschwindigkeitsinformation an den Wristop-Computer 53e leiten. Ein separater Beschleunigungssensor 52e kann direkt mit dem Wristop-Computer 53e oder dem GPS-Messgerät 50e verbunden sein.
5c–5e zeigen außerdem Abwandlungen, in denen der Beschleunigungssensor 52c'', 52d'', 52d''', 52e'' oder 52e''' nicht in einem Schuh, sondern in einem Mobiltelefon, einem GPS-Messgerät oder einem Wristop-Gerät angeordnet ist.
5f zeigt eine besonders interessante Anwendung in Form eines Systems entsprechend jenem nach 5e, welches von einem Wristop-Computer 53f und einem separaten Satellitenstellungs-Modul, zum Beispiel einem GPS-Messgerät 50f (ein „GPS-Pod”) Gebrauch macht, wobei letzteres drahtlos mit dem Wristop-Computer 53f kommuniziert und außerdem einen Beschleunigungssensor 52f enthält. Zusätzlich zu oder anstelle des Beschleunigungssensors kann ein Drucksensor in dem GPS-Messgerät enthalten sein, so dass das Gerät sich auch zur Höhenmessung gemäß dem vorliegenden Verfahren eignet.
Einige der Ausführungsformen nach den 5c–5f haben den Vorteil, dass die GPS-Messung mit Hilfe einer eigenen Stromversorgung stattfindet und die Betriebsdauer des Wristop-Geräts oder des Mobiltelefons auf diese Weise zunimmt. In diesen Fällen kann das Wristop-Gerät auch mit einer Trockenzellenbatterie anstelle einer aufladbaren Batterie betrieben werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, in der mindestens eine Messung, vorzugsweise beide Messungen und auch die Berechnung der Zielgröße außerhalb des Wristop-Geräts oder des mobilen Telefons stattfinden. Eine derartige Situation gibt es beispielsweise gemäß 5f, wo das GPS-Messgerät 50f auch eine Einrichtung zum Durchführen der benötigten Berechnung enthält. Das Wristop-Gerät oder Mobiltelefon, das im wesentlichen nur als Anzeigeeinrichtung fungiert, weist einen sehr geringen Leistungsverbrauch auf, verglichen mit der Situation, in der all diese Vorgänge innerhalb des Geräts aufgeführt werden. Dies ist wichtig, wenn man bedenkt, dass eine Übung möglicherweise über einen langen Zeitraum stattfindet und ein Wristop-Gerät oder ein Mobiltelefon typischerweise auch Leistung verbrauchende Anwendungen aufweisen, die durchgeführt werden, wenn ein Sport ausgeübt wird (beispielsweise eine Herzschlagmessung oder Musikfunktionen), wobei dann Vorgänge bezüglich der Messung von Geschwindigkeit und Ort typischerweise eine relativ große Menge Leistung verbrauchen.
Anstelle eines Satellitenstellungs-Systems ist es auch möglich, von einem terristischen drahtlosen Ordnungssystem Gebrauch zu machen, beispielsweise einem auf Basisstationen basierenden Ortungssystem.
Wenn der Satellitenstellungs-Sensor und/oder der Beschleunigungssensor in einer anderen Geräteeinheit als der aktuellen Terminaleinheit angeordnet ist, beispielsweise gemäß einer der oben angesprochenen Lösungen, lässt sich die Fehlerabschätzung, welche die Genauigkeit der Ortung und/oder der Beschleunigungsmessung widerspiegelt, typischerweise in Form eines sogenannten Qualitätsfaktors oder sogenannter Qualitätsfaktoren, drahtlos von der Sensoreinheit zu dem Terminalgerät übertragen. In dem Terminalgerät kann dann ein Qualitätsfaktor oder eine davon abgeleitete Variable direkt als Fehlerabschätzung verwendet werden.
Abhängig von der gemessenen Größe kann der Qualitätsfaktor beispielsweise vom Typ des Sensors, dem Messort und/oder den Kennwerten des Sensors abhängen.
Speziell im Fall der Satellitenortung hängt der Qualitätsfaktor in starkem Maß von den Werten der von dem Satellitenstellungs-Sensor gelieferten Datenwerten ab. Im Fall der GPS-Norm kann, wenn das GPS nur übliche NMEA-Information (National Marine Electronics Association) liefert, der Qualitätsfaktor aus folgenden, in der NMEA-Nachricht enthaltenen Werten berechnet werden:

1. Anzahl der Satelliten in der Lösung
2. Verminderung des horizontalen Schätzfehlers, HDOP

3. geschätzter horizontaler Ortsfehler, EHPE,

Um also den Qualitätsfaktor zu berechnen, sollten diese Zahlen entweder separat an das Terminalgerät gesendet werden, oder alternativ sollte der aus diesen Zahlen berechnete Qualitätsfaktor gesendet werden.
Im Fall eines Schuh-Beschleunigungssensors, eines Zyklus-Beschleunigungssensors oder eines Handgelenk-Beschleunigungssensors ist typischerweise lediglich der Sensortyp von Bedeutung, so dass es andererseits ausreicht, nur Information über den Sensortyp als maßgeblichen Wert anstelle eines Qualitätsfaktors zu senden.
Die zum Berechnen des Qualitätsfaktors erforderlichen Werte oder der Qualitätsfaktor selbst können/kann gemäß einem geeigneten Funkprotokoll übertragen werden, beispielsweise dem ANT- oder Bluetooth-Protokoll.
Kombinationen der oben beschriebenen Lösungen und Abwandlungen der oben im Detail beschriebenen Lösungen sind ebenfalls möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Introduction to random signals and applied kalman filtering, 3rd edition, R. Grover and P. Hwang, John Wiley & Sons, 1997 [0039]

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer messbaren Zielgröße wie zum Beispiel Geschwindigkeit oder Höhe, bei dem – eine erste physikalische Größe mit Hilfe eines ersten Sensors gemessen wird, – eine zweite physikalische Größe mit Hilfe eines zweiten Sensors gemessen wird, – der Wert der Zielgröße mit Hilfe der Messung der ersten und der zweiten physikalischen Größe berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Werts der Zielgröße folgende Stufen umfasst: – eine Abschätzung der Zielgröße wird mit Hilfe der Messung zumindest der ersten physikalischen Größe bestimmt, – es wird mindestens eine erste Fehlerabschätzung bestimmt, die den Fehler der Messung der ersten physikalischen Größe angibt, und – die Abschätzung der Zielgröße wird mit einer Stärke gefiltert, die sowohl von der ersten Fehlerabschätzung als auch der Messung der zweiten physikalischen Größe abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung der Zielgröße mit Hilfe der Messung der ersten und der zweiten physikalischen Größe berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – eine zweite Fehlerabschätzung bestimmt wird, die den Fehler der Messung der zweiten physikalischen Größe angibt, und – die Abschätzung der Zielgröße mit einer Stärke gefiltert wird, die sowohl von der ersten als auch von der zweiten Fehlerabschätzung abhängt.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Zielgröße die Stärke der Filterung zunimmt, wenn die Fehlerabschätzung der ersten und/oder zweiten physikalischen Größe zunimmt, und umgekehrt.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Änderungsgeschwindigkeit der Zielgröße ermittelt wird, – die Stärke der Filterung bei der Berechnung der Zielgrößen geändert wird in Abhängigkeit davon, wie groß die Änderungsgeschwindigkeit der ersten und/oder zweiten Größe ist.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung der Zielgröße unter Verwendung eines zeitadaptiven Filters gefiltert wird, wobei die Länge der Filterperiode dazu ausgelegt ist, sich auf der Grundlage der bei der Messung der ersten und/oder zweiten physikalischen Größe ermittelten Änderungen zu variieren.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zielgröße eine Geschwindigkeit ist, – der erste Sensor ein Satellitenstellungssensor ist, und – die erste physikalische Größe eine Geschwindigkeit oder ein absoluter oder relativer Ort ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zielgröße eine Höhe ist, – der erste Sensor ein Atmosphärendrucksensor ist, und – die erste physikalische Größe der Atmosphärendruck ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zielgröße eine Höhe ist, – der erste Sensor ein Satellitenstellungssensor, und – die erste physikalische Größe eine Höhe ist.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor ein Beschleunigungssensor ist und die zweite physikalische Größe eine Beschleunigung ist.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor ein Drucksensor und die zweite physikalische Größe Atmosphärendruck ist.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es vollständig oder teilweise in einen Wristop-Computer ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es vollständig oder teilweise in einem Mobiltelefon ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es vollständig oder teilweise in einem Satellitenstellungsmodul oder einem anderen Gerät ohne Anzeige ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es teilweise oder vollständig in einem tragbaren Satellitenpositionsgerät, einem Outdoor-Freizeitcomputer, einem Yacht-Computer oder einem anderen Gerät mit Anzeige ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung der Zielgröße mit Hilfe eine Kalman-Filters gefiltert wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Sensor auf verschiedenen Messmethoden beruhen, die im wesentlichen verschiedene Fehlerprofile als Funktion der Messfrequenz aufweisen.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterung der Zielgröße derart implementiert wird, dass – eine Fehlerabschätzung für das Berechnungsmodell bestimmt wird, welches darstellt, wie gut das verwendete Berechnungsmodell der realen Situation entspricht, wobei die Messung mindestens die Messung der zweiten physikalischen Größe ist, und – die Abschätzung der Zielgröße mit einer Stärke gefiltert wird, die sowohl von der Fehlerabschätzung der Messung als auch der Fehlerabschätzung des Berechnungsmodells abhängt.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens zwei der folgenden Einheiten in separaten Geräteeinheiten befinden, die ausgebildet sind zur drahtlosen Kommunikation untereinander: ein erster Sensor, ein zweiter Sensor, eine Einrichtung zum Berechnen des Werts der Zielgröße, und eine Geräteeinheit, die mindestens einen der Sensoren enthält und dazu ausgebildet ist, eine Fehlerabschätzung der mit Hilfe des Sensors vorgenommenen fraglichen Messung oder notwendiger Daten zu deren Berechnung drahtlos zu derjenigen Geräteeinheit zu übertragen, die eine Einrichtung zum Berechnen des Werts der Zielgröße enthält.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Umstände-Parameter aufweist, der unterschiedliche Werte annehmen kann, wobei der fragliche Wert seinerseits die Art und Weise der für die Zielgröße verwendeten Berechnung beeinflusst.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Umstände-Parameter ein Sport-Typ ist.
System zum Bestimmen einer zu messenden Zielgröße wie zum Beispiel Geschwindigkeit oder Höhe, umfassend: – einen ersten Sensor zum Messen einer ersten physikalischen Größe, – einen zweiten Sensor zum Messen einer zweiten physikalischen Größe, – eine Einrichtung zum Berechnen des Werts der Zielgröße mit Hilfe der Messung der ersten und der zweiten physikalischen Größe, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Berechnen des Werts der Zielgröße aufweist: – eine Einrichtung zum Bestimmen einer Abschätzung der Zielgröße mit Hilfe der Messung von zumindest der ersten physikalischen Größe, – eine Einrichtung zum Bestimmen mindestens einer ersten Fehlerabschätzung, welche die Genauigkeit der Messung der ersten physikalischen Größe wiedergibt, und – eine Einrichtung zum Filtern der Abschätzung der Zielgröße mit einer Stärke, die abhängt von sowohl der ersten Zielabschätzung als auch der Messung der zweiten physikalischen Größe.
System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 auszuführen.
System nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der folgenden Elemente in separaten Geräteeinheiten realisiert sind, die ausgebildet sind zum drahtlosen Kommunizieren untereinander: der erste Sensor, der zweite Sensor, die Einrichtung zum Berechnen des Werts der Zielgröße.
System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Geräteeinheit ein Wristop-Gerät oder ein anderes tragbares Gerät mit einer Anzeige ist.
System nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Geräteeinheit ein Satellitenstellungsmodul oder ein Outdoor-Freizeitcomputer, ein Yacht-Computer oder ein anderes Gerät mit einer Anzeige ist.
System nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass einer der oder beide Sensoren und optional außerdem die Einrichtung zum Berechnen des Werts der Zielgröße sich in einer Geräteeinheit ohne eine Anzeige befinden.
System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Geräteeinheit mit einer Anzeige enthält, in welchem Fall die Geräteeinheit ohne eine Anzeige ausgebildet ist für eine Drahtlosverbindung mit der eine Anzeige aufweisenden Geräteeinheit, um den Wert der Zielgröße anzuzeigen.
System nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräteeinheit, die mindestens einen der Sensoren enthält, dazu ausgebildet ist, drahtlos eine Fehlerabschätzung der mit Hilfe des fraglichen Sensors vorgenommenen Messung oder zu deren Berechnung notwendiger Daten zu senden.
System nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Sensor ebenso wie die Einrichtung zum Berechnen des Werts der Zielgröße sich in derselben tragbaren Geräteeinheit befinden.
System nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräteeinheit ein Wristop-Gerät, ein Mobiltelefon, ein Satellitenstellungsgerät mit oder ohne Anzeige, ein Outdoor-Freizeitcomputer oder ein Yacht-Computer ist.