DE102013200618A1

DE102013200618A1 - Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte, Orten eines Ziels im Innenraum

Info

Publication number: DE102013200618A1
Application number: DE102013200618A
Authority: DE
Inventors: Fei Liu; Changrui Ren; Miao He; Jinfeng Li; Jin Dong
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: DE102013200618B4; US20130196684A1; GB2499889A; GB201301538D0; CN103228040A

Abstract

Die vorliegende Erfindung legt ein Verfahren und System zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte, ein Verfahren zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß dem Verfahren zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte und ein System zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß dem System zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte dar. Zum Verringern des Einflusses der Auswirkung der Mehrwegeübertragung auf das Orten im Innenraum und zum Verbessern der Genauigkeit des Ortens im Innenraum hat die vorliegende Erfindung eine Technik zum Verarbeiten von Daten für das Orten eines Ziels im Innenraum und eine Technik zum Orten eines Ziels im Innenraum beruhend auf der obigen Technik bereitgestellt. Das Verfahren zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte führt für die durch den mobilen Knoten an mindestens einer Position gemessenen Drahtlossignalstärke beruhend auf durch den mobilen Knoten an benachbarten Positionen gemessenen Drahtlossignalstärken einen Glättungsprozess durch, um den Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung zu verringern.

Description

TECHNISCHES ANWENDUNGSGEBIET
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen allgemein ein Verfahren und System zum Verarbeiten von Daten und konkret ein Verfahren und System zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte und ein Verfahren und System zum Orten eines Ziels im Innenraum.
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN FACHGEBIETS
Mit der raschen Zunahme von Datendiensten und Multimedia-Diensten gibt es eine steigende Nachfrage nach dem Orten und Navigieren; besonders in komplizierten Innenraumumgebungen wie zum Beispiel Flughafenhallen, Ausstellungshallen, Lagergebäuden, Supermärkten, Büchereien, Tiefgaragen, Bergwerken und dergleichen wird dies normalerweise benötigt, um Innenraumpositionsdaten eines mobilen Endgeräts oder dessen Besitzers, einer Einrichtung oder eines Gegenstands zu ermitteln. Eine Innenraumumgebung ist jedoch eine komplizierte Umgebung, in der Signale während der Ausbreitung auf Grund von Personen, Gegenständen und Wänden im Innenraum eine starke Dämpfung erfahren können, wodurch es schwierig wird, Personen oder Gegenstände in Innenraumumgebungen genau zu orten. Derzeit ist GPS die am häufigsten eingesetzte Ortungstechnologie. Obwohl die GPS-Technologie äußerst ausgereifte industrielle Anwendungen beim Orten im Freien gefunden hat, können drahtlose Signale von Satelliten beim Betreiben eines GPS-Empfängers im Innenraum auf Grund der Auswirkung von Gebäuden stark gedämpft werden, so dass der GPS-Empfänger nicht genügend Satellitensignale empfangen und keine Ortung im Innenraum durchführen kann. Mit der Entwicklung der drahtlosen Datenübertragungstechnologie werden neu entwickelte Drahtlosnetzwerktechniken wie zum Beispiel WiFi, CDMA, ZigBee, Bluetooth und Ultrabreitband und dergleichen großflächig in Büros, Wohnungen, Fabriken usw. angewendet.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder haben bemerkt, dass nach dem Stand der Technik mehrere Techniken zum Durchführen einer Ortung im Innenraum durch drahtlose Signalübertragung offengelegt wurden; zum Beispiel wurde in einer US-Patentschrift US6799047B1 ein Verfahren zum Orten eines Ziels im Innenraum durch drahtlose Umgebungssignale offengelegt. Ein mobiler Computer erkennt Drahtlossignale, die von mehreren sich im Innenraum befindlichen Basisstationen übertragen werden, durch Vergleichen einer elektronischen Karte bekannter Orte in verschiedenen Umgebungen mit den Stärken der von den Basisstationen übertragenen Drahtlossignalen, die aktuell von dem mobilen Computer erkannt wurden, wobei eine bekannte Position mit der nächstgelegenen Signalstärke als Position des aktuellen mobilen Computers erfasst wird. Nach dem Stand der Technik ist es ihm jedoch nicht möglich, einen ernsthaften Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung (multipath effect) auf ein genaues Orten zu beseitigen.
Die Auswirkung der Mehrwegeübertragung betrifft einen Störeinfluss, der durch ein Mehrwegeübertragungsphänomen in Funkwellen-Ausbreitungskanälen verursacht wird. Da es viele Gebäude und Hindernisse auf der signalsendenden und der signalempfangenden Seite gibt, die Phänomene wie zum Beispiel Streuung, Reflexion, Brechung von Funkwellen und dergleichen verursachen können, handelt es sich bei einem praktischen Funkwellen-Übertragungskanal bei der an der empfangenden Seite empfangenen Funkwelle um die Überlagerung von über mehrere Pfade übertragenen Funkwellen, und da Funkwellen über verschiedene Pfade eine Phasenänderung erfahren können, kann das sich ergebende überlagerte Signal zu einem raschen Abklingen (fading) der Funkwelle führen, und folglich kann die Stärke der überlagerten Funkwellen die Entfernung zwischen der sendenden Seite und der empfangenden Seite nicht wahrhaft widerspiegeln. Die Auswirkung der Mehrwegeübertragung hat einen ernsthaften Einfluss auf die digitale Datenübertragung und das optimale Erkennen bei der Funkortung. Wenn es auf der signalsendenden Seite eine kleine Verschiebung gibt, kann die auf der empfangenden Seite empfangene Funksignalstärke eine große Änderung erfahren, wodurch es unmöglich wird, dass die Signalstärke der Funkwelle die Entfernung zwischen einer signalempfangenden Seite und einer signalsendenden Seite wahrhaft widerspiegelt.
Der ernsthafte Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung auf das Orten im Innenraum wurde nach dem Stand der Technik nicht erkannt, wodurch das Ergebnis des Ortens im Innenraum gemäß dem Stand der Technik weit von der tatsächlichen Position eines Ziels abweichen kann (was nachfolgend ausführlicher erörtert wird).
Zum Verringern des Einflusses der Auswirkung der Mehrwegeübertragung auf das Orten im Innenraum und zum Verbessern der Genauigkeit des Ortens im Innenraum stellt die vorliegende Erfindung eine Technik zum Verarbeiten von Daten für das Orten eines Ziels im Innenraum und eine Technik zum Orten eines Ziels im Innenraum beruhend auf der obigen Technik bereit.
Konkret stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte bereit, wobei eine Innenraumumgebung so angelegt ist, dass sie mit drahtlosen Sensorknoten und mindestens einem mobilen Knoten versehen werden kann, wobei sich der mobile Knoten in der Innenraumumgebung fortbewegen und der mobile Knoten eine drahtlose Signalübertragung mit den drahtlosen Sensorknoten durchführen kann, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Messen der zwischen den drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum übertragenen Drahtlossignalstärken; Durchführen eines Glättungsprozesses für durch den mobilen Knoten an mindestens einer Position gemessene Drahtlossignalstärken; und Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte gemäß den geglätteten Drahtlossignalstärken.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß dem obigen Verfahren bereit, das Folgendes aufweist: Messen von zwischen den drahtlosen Sensorknoten und dem Ziel übertragenen Drahtlossignalstärken an einer zu messenden Position, um einen Zielvektor der Drahtlossignalstärke zu erhalten; Vergleichen des Zielvektors der Drahtlossignalstärke mit der Innenraum-Funkkarte; und Ermitteln der Position des Ziels im Innenraum gemäß dem Ergebnis des Vergleichs.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein System zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte bereit, wobei eine Innenraumumgebung so angelegt ist, dass sie mit drahtlosen Sensorknoten und mindestens einem mobilen Knoten versehen werden kann, wobei sich der mobile Knoten in der Innenraumumgebung fortbewegen kann und der mobile Knoten eine drahtlose Signalübertragung mit den drahtlosen Sensorknoten durchführen kann, wobei das System Folgendes aufweist: eine erste Messeinheit, die so eingerichtet ist, dass sie die zwischen den drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum übertragenen Drahtlossignalstärken messen kann; eine Glättungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie einen Glättungsprozess für durch den mobilen Knoten an mindestens einer Position gemessene Drahtlossignalstärken durchführen kann; und eine Erzeugungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Innenraum-Funkkarte gemäß den geglätteten Drahtlossignalstärken erzeugen kann.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein System zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß dem obigen System bereit, das Folgendes aufweist: eine zweite Messeinheit, die so eingerichtet ist, dass sie zwischen den drahtlosen Sensorknoten und dem Ziel an einer zu messenden Position übertragene Drahtlossignalstärken messen kann, um einen Zielvektor der Drahtlossignalstärke zu erhalten; eine Vergleichseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie den Zielvektor der Drahtlossignalstärke mit der Innenraum-Funkkarte vergleichen kann; und eine Ortungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie die Position des Ziels im Innenraum gemäß dem Ergebnis des Vergleichs ermittelt.
Die vorliegende Erfindung kann den Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung auf das Orten im Innenraum verringern und die Genauigkeit des Ortens im Innenraum verbessern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben genannten und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung können anhand der ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden. In diesen Zeichnungen werden allgemein dieselben Bezugszahlen verwendet, um dieselben Teile in den Ausführungsformen anzugeben.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines beispielhaften Datenverarbeitungssystems, das zum Umsetzen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
2 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung von drahtlosen Sensorknoten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm, das die positionsabhängige Abweichung von gemessenen Drahtlossignalstärken zeigt, die zwischen einem mobilen Knoten und einem drahtlosen Sensorknoten übertragen werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein schematisches Diagramm, das gemessene Drahtlossignalstärken zeigt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geglättet wurden.
6A zeigt eine schematische Darstellung einer Signalübertragungsstruktur mit einem Eingang und einem Ausgang (SISO – Single Input Single Output) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6B zeigt eine schematische Darstellung einer Signalübertragungsstruktur mit einem Eingang und mehreren Ausgängen (SIMO – Single Input Multiple Output) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6C zeigt eine schematische Darstellung einer Signalübertragungsstruktur mit mehreren Eingängen und einem Ausgang (MISO – Multiple Input Single Output) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6D zeigt eine schematische Darstellung einer Signalübertragungsstruktur mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen (MIMO – Multiple Input Multiple Output) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines mobilen Knotens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt ein schematisches Diagramm von Signalstärken ohne Entfernen eines durch die Auswirkung der Mehrwegeübertragung verursachten Innenraum-Ortungsfehlers.
10 zeigt ein schematisches Diagramm von Signalstärken, wobei die Auswirkung der Mehrwegeübertragung verringert wird, wodurch die Ortungsgenauigkeit verbessert wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte gemäß der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in verschiedenen Formen umgesetzt werden und ist nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsformen beschränkt anzusehen. Stattdessen werden diese Ausführungsformen zum Zwecke eines gründlicheren und vollständigeren Verständnisses der vorliegenden Erfindung bereitgestellt und zum Zwecke der vollständigen Offenlegung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung für den Fachmann.
1 zeigt ein beispielhaftes Datenverarbeitungssystem 100, das zum Umsetzen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anwendbar ist. Wie in 1 gezeigt ist, kann das Datenverarbeitungssystem 100 Folgendes aufweisen: die Zentraleinheit (CPU, Central Processing Unit) 101, den Direktzugriffsspeicher (RAM, Random Access Memory) 102, den Nur-Lese-Speicher (ROM, Read Only Memory) 103, den Systembus 104, die Festplatten-Steuereinheit 105, die Tastatur-Steuereinheit 106, die serielle Schnittstellen-Steuereinheit 107, die parallele Schnittstellen-Steuereinheit 108, die Anzeige-Steuereinheit 109, die Festplatte 110, die Tastatur 111, die serielle Peripherieeinheit 112, die parallele Peripherieeinheit 113 und die Anzeige 114. Von den oben genannten Einheiten sind die CPU 101, der RAM 102, der ROM 103, die Festplatten-Steuereinheit 105, die Tastatur-Steuereinheit 106, die serielle Schnittstellen-Steuereinheit 107, die parallele Schnittstellen-Steuereinheit 108 und die Anzeige-Steuereinheit 109 mit dem Systembus 104 verbunden. Die Festplatte 110 ist mit der Festplatten-Steuereinheit 105 verbunden. Die Tastatur 111 ist mit der Tastatur-Steuereinheit 106 verbunden. Die serielle Peripherieeinheit 112 ist mit der seriellen Schnittstellen-Steuereinheit 107 verbunden. Die parallele Peripherieeinheit 113 ist mit der parallelen Schnittstellen-Steuereinheit 108 verbunden. Außerdem ist die Anzeige 114 mit der Anzeige-Steuereinheit 109 verbunden. Es sollte klar sein, dass die wie in 1 gezeigte Struktur lediglich dem Zwecke der Veranschaulichung dient und keine Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung darstellt. In einigen Fällen können beruhend auf konkreten Situationen einige Einheiten hinzugefügt oder entfernt werden.
Der Fachmann wird verstehen, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung als System, Verfahren oder Computerprogrammprodukt ausgeführt werden können. Entsprechend können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form einer vollständigen Hardware-Ausführungsform, einer vollständigen Software-Ausführungsform (darunter Firmware, im Speicher befindliche Software, Mikrocode, usw.) oder einer Software- und Hardware-Aspekte kombinierenden Ausführungsform annehmen, die hierin alle allgemein als „Schaltkreis”, „Modul” oder „System” bezeichnet sein können. Des Weiteren können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines auf einem oder mehreren durch einen Computer lesbaren Medien enthaltenen Computerprogrammprodukts annehmen, die durch einen Computer lesbaren Programmcode enthalten.
Es kann jede Kombination aus einem oder mehreren durch einen Computer lesbaren Medien verwendet werden. Bei dem durch einen Computer lesbaren Medium kann es sich um ein durch einen Computer lesbares Signalmedium oder ein durch einen Computer lesbares Speichermedium handeln. Bei einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich zum Beispiel um ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleitersystem, eine derartige Vorrichtung oder Einheit oder jede geeignete Kombination daraus handeln, ohne darauf beschränkt zu sein. Zu konkreteren Beispielen (eine nicht erschöpfende Liste) des durch einen Computer lesbaren Speichermediums gehören die folgenden: eine elektrische Verbindung mit einer oder mehreren Leitungen, eine mobile Computerdiskette, eine Festplatte, ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM bzw. Flash-Speicher), ein Lichtwellenleiter, ein mobiler Kompaktspeicherplatte-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine optische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit oder jede geeignete Kombination daraus. In dem Kontext dieses Dokuments kann es sich bei einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium um jedes beliebige physische Medium handeln, das ein Programm enthalten bzw. speichern kann, das von oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einer Einheit zur Ausführung von Anweisungen verwendet wird.
Ein durch einen Computer lesbares Signalmedium kann ein weitergeleitetes Datensignal mit darin enthaltenem durch einen Computer lesbarem Programmcode beinhalten, zum Beispiel im Basisband oder als Teil einer Trägerwelle. Ein derartiges weitergeleitetes Signal kann eine beliebige Form aus einer Vielfalt an Formen annehmen, darunter elektromagnetische, optische bzw. jede geeignete Kombination daraus, jedoch nicht darauf beschränkt. Bei einem durch einen Computer lesbaren Signalmedium kann es sich um ein beliebiges durch einen Computer lesbares Medium handeln, das kein durch einen Computer lesbares Speichermedium ist und das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder Einheit zum Ausführen von Anweisungen übertragen, weiterleiten bzw. transportieren kann.
Auf einem durch einen Computer lesbaren Medium enthaltener Programmcode kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Mediums übertragen werden, darunter drahtlos, drahtgebunden, Lichtwellenleiter-Kabel, HF usw. oder jede geeignete Kombination daraus, jedoch nicht darauf beschränkt.
Computerprogrammcode für das Ausführen von Arbeitsschritten für Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben werden, darunter objektorientierte Programmiersprachen wie Java, Smalltalk, C++ o. ä. sowie herkömmliche prozedurale Programmiersprachen wie die Programmiersprache „C” oder ähnliche Programmiersprachen. Der Programmcode kann vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem fernen Computer oder vollständig auf dem fernen Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der entfernt angeordnete Computer mit dem Computer des Benutzers durch eine beliebige Art Netzwerk verbunden sein, darunter ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetz (WAN), oder die Verbindung kann mit einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters).
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Ablaufpläne und/oder Blockschaltbilder bzw. Schaubilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Block der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder sowie Kombinationen von Blöcken in den Ablaufplänen und/oder den Blockschaltbildern bzw. Schaubildern durch Computerprogrammanweisungen ausgeführt werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können dem Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine zu erzeugen, so dass die über den Prozessor des Computers bzw. der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführten Anweisungen ein Mittel zur Umsetzung der in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder festgelegten Funktionen/Schritte erzeugen.
Diese Computerprogrammanweisungen können auch auf einem durch einen Computer lesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung bzw. andere Einheiten so steuern kann, dass sie auf eine bestimmte Art funktionieren, so dass die auf dem durch einen Computer lesbaren Medium gespeicherten Anweisungen ein Herstellungsprodukt herstellen, darunter Anweisungen, welche die/den in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder angegebene(n) Funktion/Schritt umsetzen.
Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung bzw. andere Einheiten geladen werden, um das Ausführen einer Folge von Prozessschritten auf dem Computer, der anderen programmierbaren Vorrichtung bzw. der anderen Einheiten zu veranlassen, um einen auf einem Computer ausgeführten Prozess zu erzeugen, so dass die auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführten Anweisungen Verfahren zur Umsetzung der in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder angegebenen Funktionen/Schritte erzeugen.
2 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren kann eine Innenraumumgebung so angelegt sein, dass sie mit drahtlosen Sensorknoten und mindestens einem mobilen Knoten versehen werden kann, wobei sich der mobile Knoten in der Innenraumumgebung fortbewegen kann und der mobile Knoten eine drahtlose Signalübertragung mit den drahtlosen Sensorknoten durchführen kann. In Schritt 201 werden zwischen den drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum übertragene Drahtlossignalstärken gemessen. Für jeden drahtlosen Sensorknoten wird zum Beispiel die zwischen jedem drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum übertragene Drahtlossignalstärke berechnet. In Schritt 203 wird für die durch den mobilen Knoten an mindestens einer Position gemessenen Drahtlossignalstärken ein Glättungsprozess durchgeführt. In Schritt 205 wird eine Innenraum-Funkkarte gemäß den Drahtlossignalstärken nach dem oben beschriebenen Glättungsprozess erzeugt. Optional wird in Schritt 205 eine Innenraum-Funkkarte gemäß einer Kombination aus den zwischen dem mobilen Knoten und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken nach dem Glättungsprozess erzeugt, und die Innenraum-Funkkarte gibt die zwischen einer Mehrzahl von drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum übertragenen Drahtlossignalstärken an.
Das obige Verfahren wird nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben. 3 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung von drahtlosen Sensorknoten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Es wird davon ausgegangen, dass ein Ziel in einer in 3 gezeigten Innenraumumgebung zu orten ist, und vor dem Orten wird als Vorbereitung für Ortsbestimmung im Innenraum eine Folge von Prozessen für drahtlose Signale in der in 3 gezeigten Innenraumumgebung durchgeführt.
Angenommen, es sind 8 drahtlose Sensorknoten N1 bis N8 in der in 3 gezeigten Innenraumumgebung angeordnet. Diese 8 drahtlosen Sensorknoten können Drahtlossignale (wie zum Beispiel WiFi, ZigBee usw.) übertragen und durch aktuell allgemein in der Branche verwendete Mica2-Knoten umgesetzt sein.
Ferner wird ein mobiler Knoten bereitgestellt (nicht in 3 gezeigt), der von den drahtlosen Sensorknoten übertragene Drahtlossignale empfangen kann. Der mobile Knoten kann an eine andere Einheit wie einen Laptop-Computer, ein Mobiltelefon usw. gebunden oder als separate Vorrichtung ausgeführt sein (nachfolgend ausführlicher beschrieben). Dieser mobile Knoten kann an verschiedenen Positionen im Innenraum eine Abtastung durchführen, um von verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragene Drahtlossignale zu empfangen. Wenn der mobile Knoten an eine andere Einheit wie einen Laptop-Computer, ein Mobiltelefon usw. gebunden ist, kann er von einem menschlichen Körper an verschiedene Positionen zum Abtasten getragen werden. Wenn der mobile Knoten als separate Vorrichtung ausgeführt ist, kann er als Roboter ausgeführt sein und an verschiedenen Positionen im Innenraum abtasten.
Angenommen, der mobile Knoten in 3 beginnt von einem Anfangspunkt aus und bewegt sich entlang einer geraden Linie und misst die von den verschiedenen drahtlosen Sensorknoten N1 bis N8 übertragenen Drahtlossignalstärken und erreicht letztendlich einen Endpunkt. Angenommen, der mobile Knoten bewegt sich entlang einer geraden Linie fort, und die Länge von dem Anfangspunkt bis zu dem Endpunkt beträgt insgesamt 42 Meter. Natürlich dient das Beispiel der geradlinigen Bewegung in dieser Ausführungsform lediglich einer einfachen Beschreibung, und bei praktischen Messungen kann sich der mobile Knoten entlang einer vorbestimmten Route oder jeder beliebigen benötigten Route fortbewegen und muss sich nicht unbedingt in einer geraden Linie wie in dieser Ausführungsform fortbewegen.
Obwohl nachfolgend ein Beispiel beschrieben wird, in dem die drahtlosen Sensorknoten Drahtlossignale übertragen und der mobile Knoten Drahtlossignale empfängt, kann die vorliegende Erfindung auch dann umgesetzt werden, wenn der mobile Knoten Drahtlossignale überträgt und die mobilen Sensorknoten Drahtlossignale empfangen. Das heißt, Schritt 201 aus 2 kann sowohl die von den drahtlosen Sensorknoten an den mobilen Knoten übertragenen Drahtlossignalstärken als auch die von dem mobilen Knoten an die drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken messen. Des Weiteren kann es in der vorliegenden Erfindung einen oder mehr als einen mobilen Knoten geben.
4 ist ein schematisches Diagramm, das die positionsabhängige Abweichung der gemessenen Drahtlossignalstärken, die zwischen einem mobilen Knoten und einem drahtlosen Sensorknoten übertragen werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Horizontalachse in 4 stellt eine Entfernung von einem Anfangspunkt des mobilen Knotens in der Einheit Meter (m) dar. Die Vertikalachse stellt den Messwert der Signalstärke eines von einem drahtlosen Knoten N2 übertragenen und von dem mobilen Knoten an einer aktuellen Position empfangenen Drahtlossignals dar. Allgemein verhält sich der Stärkemesswert eines Drahtlossignals umgekehrt zu der Drahtlossignalstärke, je höher die Stärke eines Drahtlossignals nämlich ist, desto kleiner ist dessen Stärkemesswert, und je geringer die Stärke des Drahtlossignals ist, desto höher ist der Stärkemesswert. Da die Messwerte der Drahtlossignalstärke des Mica2-Knotens in einem Intervall von 0 bis 255 normalisiert werden, liegen die in 4 gezeigten Messwerte der Drahtlossignalstärke der Ausführungsform ebenfalls im Bereich von 0 bis 255. Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung von Mica2-Knoten für die Übertragung von Drahtlossignalen beschränkt; wenn andere drahtlose Sensorknoten verwendet werden, können deren Drahtlossignalstärken auf andere Arten gemessen werden. Die vorliegende Erfindung weist keine Einschränkung in diesem Hinblick auf, und Mica2-Knoten werden lediglich als ein Beispiel für die Beschreibung verwendet.
Angenommen, der mobile Knoten tastet die von N2 übertragenen Drahtlossignale in einem Abstand von 0,5 m ab und zeichnet die gemessenen Drahtlossignalstärken in 4 in Form von Messwerten der Drahtlossignalstärken auf. Auf diese Weise werden während der Standortverlagerung des mobilen Knotens von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt an insgesamt 85 Positionen Messwerte der Drahtlossignalstärke erfasst. Aus 4 ist ersichtlich, dass die durch den mobilen Knoten 12 m von dem Anfangspunkt entfernt gemessene Drahtlossignalstärke am stärksten ist (der Messwert der Drahtlossignalstärke ist am niedrigsten), da der mobile Knoten die von N2, das sich 12 m von dem Anfangspunkt entfernt befindet, übertragene Drahtlossignalstärke misst, aber wenn sich der mobile Knoten von N2 weg bewegt, nimmt die von ihm gemessene, von N2 übertragene Drahtlossignalstärke allmählich ab (der Messwert der Drahtlossignalstärke wird höher).
An einer bestimmten Abtastposition kann der mobile Knoten den Messwert der Drahtlossignalstärke des von demselben drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignals nur einmal messen oder mehrmals messen und danach deren Mittelwert und Schwankung aufzeichnen. In dem Beispiel aus 4 misst der mobile Knoten für jede Abtastposition den Messwert der Drahtlossignalstärke mehrmals und zeichnet deren Mittelwert (als schwarze Punkte dargestellt) und Schwankung (als Entfernung zwischen zwei kurzen Linien dargestellt) auf.
Wie aus 4 ersichtlich ist, ist die Schwankung an jedem Abtastpunkt nicht groß, da es lediglich geringe Unterschiede zwischen einer Mehrzahl von an jeder Abtastposition gemessenen Drahtlossignalstärken gibt. Deshalb wird die Messung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur einmal durchgeführt, das heißt, die Drahtlossignalstärke wird an jeder Abtastposition nur einmal gemessen. Von daher können Datenverarbeitungsressourcen und Datenverarbeitungszeit eingespart werden, und die Genauigkeit der sich ergebenden elektronischen Karte wird nicht wesentlich beeinträchtigt.
Gleichermaßen können die von jeder der Mehrzahl von drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignale gemessen werden, und schematische Diagramme von von der Position des mobilen Knotens abhängigen Schwankungen von Drahtlossignalstärken wie in 4 können grafisch dargestellt werden. Gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform können insgesamt 8 schematische Diagramme von von der Position des mobilen Knotens abhängigen Schwankungen von Drahtlossignalstärken grafisch dargestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermittelt die vorliegende Erfindung ferner die Positionen des mobilen Knotens im Innenraum gemäß den gemessenen Drahtlossignalstärken. Das Ermitteln von Positionen im Innenraum ermöglicht das Orten eines Ziels durch das Finden eines Bezugsvektors der Drahtlossignalstärke, der sich am nächsten an einem Zielvektor der Drahtlossignalstärke befindet, während eines anschließenden Prozesses des Ortens eines Ziels im Innenraum (der nachfolgend ausführlich beschrieben wird). Natürlich kann das Ermitteln von Positionen des mobilen Knotens im Innenraum gemäß gemessenen Drahtlossignalstärken auf vielfältige Arten ausgeführt werden. In einer Ausführungsform kann eine genaue Position des mobilen Knotens im Innenraum beim jeweiligen Messen der Stärke eines von einem drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignals manuell gemessen und aufgezeichnet werden. In einer anderen Ausführungsform kann eine Mehrzahl von Nahbereichs-Signalgebern (die zumindest Bluetooth- oder RFID-Signale übertragen können) auf einem Pfad angeordnet sein, auf dem sich der mobile Knoten fortbewegt. Angenommen, der mobile Knoten bewegt sich zum Beispiel entlang einer geraden Linie von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt (insgesamt 42 Meter) und misst die Drahtlossignalstärke einmal alle 0,5 Meter, dann können insgesamt 85 Nahbereichs-Signalgeber an 85 Punkten zwischen dem Anfangspunkt und dem Endpunkt angeordnet sein, und die aktuelle Position des mobilen Knotens im Innenraum kann durch Datenaustausch mit den Nahbereichs-Signalgebern ermittelt werden. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Position im Innenraum beim jeweiligen Messen der Drahtlossignalstärke gemäß der Fortbewegungsroute im Innenraum und der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Roboters im Voraus ermittelt werden, wenn der mobile Knoten an einem Roboter angebracht ist, der sich im Innenraum automatisch entlang einer vorbestimmten Route bewegt, und die Drahtlossignalstärke gemessen wird (der Roboter wird nachfolgend ausführlich beschrieben). Natürlich schließt die vorliegende Erfindung andere Arten des Ermittelns der Position des mobilen Knotens im Innenraum beim jeweiligen Messen der Drahtlossignalstärke nicht aus.
In Schritt 203 aus 2 wird für die durch den mobilen Knoten an mindestens einer Position gemessene Drahtlossignalstärke ein Glättungsprozess durchgeführt, der nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wird.
5 ist ein schematisches Diagramm, das gemessene Drahtlossignalstärken nach dem Glättungsprozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der negative Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung auf die Signalübertragung wurde oben bereits erwähnt. Zum Verringern eines derartigen negativen Einflusses der Auswirkung der Mehrwegeübertragung hat die vorliegende Erfindung erfinderisch vorgeschlagen, einen Glättungsprozess für die Drahtlossignalstärken durchzuführen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Glättungsprozess das Mitteln der durch den mobilen Knoten an der mindestens einen Position und an einer oder mehreren benachbarten Positionen gemessenen Drahtlossignalstärken als Drahtlossignalstärke des mobilen Knotens an der mindestens einen Position auf. Die an insgesamt 5 Positionen um die aktuelle Position herum gemessenen Messwerte der Drahtlossignalstärken werden zum Beispiel als Messwert der Drahtlossignalstärke an der aktuellen Position gemittelt. Die vorliegende Erfindung kann auch andere Ausführungsformen zum Glätten der Drahtlossignalstärken verwenden. Die Messwerte der Signalstärke aus 5 können zum Beispiel durch eine Fourier-Transformation in den Frequenzbereich umgewandelt werden, dann wird ein Tiefpassfilter zum Herausfiltern hoher Frequenzanteile verwendet, um eine geglättete Messwertverteilung der Drahtlossignalstärken zu erhalten, und schließlich erhält man eine optimierte Innenraum-Funkkarte. Natürlich kann die vorliegende Erfindung andere Verfahren zum Durchführen des Glättungsprozesses verwenden.
5 zeigt das Ergebnis des Durchführens des Glättungsprozesses für Messwerte von Drahtlossignalstärken auf der Grundlage von 4. In 5 werden Messwerte von Drahtlossignalstärken nach dem Glättungsprozess als eine Anzahl von Kreisen dargestellt.
Optional kann das Durchführen eines Glättungsprozesses ferner das Durchführen eines weiteren Glättungsprozesses für die geglätteten Drahtlossignalstärken aufweisen, um die Wirkung zu erzielen, dass der Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung verringert wird. Es können zum Beispiel drei Glättungsprozesse der Reihe nach durchgeführt werden. Die Anzahl der durchzuführenden Glättungsprozesse hängt von dem Grad der Auswirkung der Mehrwegeübertragung ab, und die vorliegende Erfindung weist keine Beschränkung in dieser Hinsicht auf.
In Schritt 205 aus 2 wird eine Innenraum-Funkkarte gemäß den Drahtlossignalstärken nach dem oben beschriebenen Glättungsprozess erzeugt, der nachfolgend in Verbindung mit Gleichung 1 beschrieben wird.
Gemäß der oben angeführten Annahme von insgesamt 85 Abtastpunkten und 8 drahtlosen Sensorknoten erhält man nach dem Glättungsprozess 85 × 8 (insgesamt 680) Messwerte von Drahtlossignalstärken. Ein Messwert kann als V(i, j) dargestellt werden, wobei i 1 bis 85 beträgt, j 1 bis 8 beträgt und V(i, j) den von dem j-ten drahtlosen Sensorknoten an der i-ten Position empfangenen Messwert der Drahtlossignalstärke nach dem Glättungsprozess darstellt. [V_(1,1), V_(1,2), V_(1,3), V_(1,4), V_(1,5), V_(1,6), V_(1,7), V_(1,8)] [V_(2,1), V_(2,2), V_(2,3), V_(2,4), V_(2,5), V_(2,6), V_(2,7), V_{(2, 8)}] [V_(85,1), V_(85,2), V_(85,3), V_(85,4), V_(85,5), V_(85,6), V_(85,7), V_(85,8)] Gleichung 1
Wobei [V(1,1)...V(1,8)] als Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke bezeichnet wird. Der Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke stellt eine Kombination von zwischen dem mobilen Knoten an einer bestimmten Position und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken dar. In diesem Beispiel stellt er einen Vektor des Messwerts der Signalstärke dar, den man nach einem Glättungsprozess für die Drahtlossignale erhält, die an dem mobilen Knoten an einer ersten Position von 8 drahtlosen Sensorknoten empfangen wurden. Gleichung 1 besteht aus 85 Bezugsvektoren von Drahtlossignalstärken, was einer Darstellung einer Innenraum-Funkkarte entspricht.
Eine Innenraum-Funkkarte kann in einer Vielfalt von Formen wie einer Gleichung, einer Tabelle, einem Graphen usw. dargestellt werden. Die vorliegende Erfindung weist keinerlei Einschränkung für Datenstrukturen der elektronischen Karte auf, und die oben genannte Gleichung dient lediglich als ein Beispiel für die Beschreibung.
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 6A bis 6D erläutert, wie der Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung durch das Anordnen einer Mehrzahl von Antennen weiter verringert werden kann.
6A ist eine schematische Darstellung, die eine SISO-Signalübertragungsstruktur (Single Input Single Output – ein Eingang ein Ausgang) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem in 6A gezeigten Beispiel ist eine Sendeantenne an einem drahtlosen Sensorknoten angebracht, und eine Empfangsantenne ist an einem mobilen Knoten angebracht. Der mobile Knoten empfängt ein von dem drahtlosen Sensorknoten übertragenes Drahtlossignal über eine einzelne Empfangsantenne.
6B ist eine schematische Darstellung, die eine SIMO-Signalübertragungsstruktur (Single Input Multiple Output – ein Eingang mehrere Ausgänge) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem in 6B gezeigten Beispiel ist eine Sendeantenne an einem drahtlosen Sensorknoten angebracht, und zwei Empfangsantennen sind an einem mobilen Knoten angebracht. Der mobile Knoten kann über die beiden Empfangsantennen zwei Drahtlossignale von einem drahtlosen Sensorknoten empfangen. Da die beiden Antennen an verschiedenen Positionen auf dem mobilen Knoten angebracht sind, kann es zwischen den Messwerten der beiden empfangenen Drahtlossignalstärken einen Unterschied geben. Wenn die Auswirkung der Mehrwegeübertragung nicht berücksichtigt wird, sollten die beiden Drahtlossignalstärken im Wesentlichen gleich sein. Wenn die Auswirkung der Mehrwegeübertragung jedoch vorhanden ist, kann der Unterschied beträchtlich sein. Somit kann die Auswirkung der Mehrwegeübertragung durch Berechnen eines Durchschnittswerts der zwischen dem drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten unter Verwendung verschiedener Antennen übertragenen Drahtlossignalstärken zu einem gewissen Grad beseitigt werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können zuerst zwischen dem drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten unter Verwendung verschiedener Antennen übertragene Drahtlossignalstärken gemessen werden, dann wird ein Durchschnittswert der Drahtlossignalstärken berechnet, und danach wird ein Glättungsprozess gemäß dem oben angeführten Verfahren für die gemittelten Drahtlossignalstärken durchgeführt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können zuerst zwischen dem drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten unter Verwendung verschiedener Antennen übertragene Drahtlossignalstärken gemessen werden, dann wird ein Glättungsprozess gemäß dem oben angeführten Verfahren für die gemessenen Drahtlossignale durchgeführt, und danach wird ein Durchschnittswert der geglätteten Signalstärken der durch den mobilen Knoten unter Verwendung verschiedener Antennen erfassten Drahtlossignale berechnet.
6C ist eine schematische Darstellung, die eine MISO-Signalübertragungsstruktur (Multiple Input Single Output – mehrere Eingänge ein Ausgang) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem in 6C gezeigten Beispiel sind zwei Sendeantennen an einem drahtlosen Sensorknoten angebracht, und eine Empfangsantenne ist an einem mobilen Knoten angebracht. Der mobile Knoten kann über eine Empfangsantenne zwei Drahtlossignale von einem drahtlosen Sensorknoten empfangen. Entsprechend sollten die beiden Drahtlossignalstärken im Wesentlichen gleich sein, wenn die Auswirkung der Mehrwegeübertragung nicht berücksichtigt wird. Wenn die Auswirkung der Mehrwegeübertragung jedoch vorhanden ist, kann der Unterschied zwischen den beiden Drahtlossignalstärken beträchtlich sein. Somit kann die Auswirkung der Mehrwegeübertragung durch Berechnen eines Durchschnittswerts der zwischen dem mobilen Knoten und verschiedenen Antennen des mindestens einen drahtlosen Sensorknotens übertragenen Drahtlossignalstärken zu einem gewissen Grad beseitigt werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können zuerst die zwischen dem drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten unter Verwendung verschiedener Antennen übertragenen Drahtlossignalstärken gemessen werden, dann wird ein Durchschnittswert der Drahtlossignalstärken berechnet, und danach wird ein Glättungsprozess gemäß dem oben angeführten Verfahren für die gemittelten Drahtlossignalstärken durchgeführt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können zuerst zwischen dem mobilen Knoten und dem drahtlosen Sensorknoten unter Verwendung verschiedener Antennen übertragene Drahtlossignalstärken gemessen werden, dann wird ein Glättungsprozess gemäß dem oben angeführten Verfahren für die gemessenen Drahtlossignale durchgeführt, und danach wird ein Durchschnittswert der geglätteten Signalstärken der mit dem drahtlosen Sensorknoten unter Verwendung verschiedener Antennen erfassten Drahtlossignale berechnet.
6D ist eine schematische Darstellung, die eine MIMO-Signalübertragungsstruktur (Multiple Input Multiple Output – mehrere Eingänge mehrere Ausgänge) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem in 6D gezeigten Beispiel sind zwei Sendeantennen an einem drahtlosen Sensorknoten angebracht, und ebenfalls zwei Empfangsantennen sind an einem mobilen Knoten angebracht. Über die beiden Empfangsantennen können an dem mobilen Knoten vier Drahtlossignale von dem mit zwei Antennen versehenen drahtlosen Sensorknoten empfangen werden. Entsprechend sollten die vier Drahtlossignale im Wesentlichen die gleiche Stärke aufweisen, wenn die Auswirkung der Mehrwegeübertragung nicht berücksichtigt wird. Wenn die Auswirkung der Mehrwegeübertragung jedoch vorhanden ist, können die Unterschiede zwischen den vier Drahtlossignalen beträchtlich sein. Somit kann die Auswirkung der Mehrwegeübertragung durch Berechnen eines Durchschnittswerts der vier Messwerte der Drahtlossignalstärken zu einem gewissen Grad beseitigt werden. Entsprechend weist die vorliegende Erfindung keine Einschränkung hinsichtlich der Reihenfolge der beiden Schritte des Berechnens eines Durchschnittswerts und des Durchführens eines Glättungsprozesses auf, und die Reihenfolge dieser beiden Schritte kann in verschiedenen Ausführungen gemäß unterschiedlichen Bedürfnissen angeordnet werden.
Wie ersichtlich ist, kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein weiterer Glättungsprozess für die gemittelten Messwerte der Drahtlossignalstärken durchgeführt werden, um den Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung weiter zu beseitigen und ein genaueres Orten im Innenraum zu realisieren.
Als Nächstes wird in Verbindung mit 7 erläutert, wie Drahtlossignalstärken durch einen mobilen Roboterknoten gemessen werden.
7 ist eine schematische Darstellung, die einen mobilen Knoten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem Beispiel aus 7 wird ein mobiler Knoten von einem Roboter getragen, der sich im Innenraum fortbewegen und die von den drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken messen kann.
Die vorliegende Erfindung weist keine Einschränkung hinsichtlich der Weise auf, in der sich der Roboter fortbewegt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann sich der Roboter im Innenraum einer vorbestimmten Route folgend fortbewegen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann sich der Roboter im Innenraum über eine manuelle Fernsteuerung fortbewegen. Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann sich der Roboter willkürlich im Innenraum fortbewegen, und nach einer ausreichend langen Zeitspanne kann der Roboter sämtliche Positionen im Innenraum durchlaufen, so dass ausreichend viele Daten über die Drahtlossignalstärke erfasst werden können. Natürlich schließt die vorliegende Erfindung das Fortbewegen des Roboters auf andere Arten nicht aus.
Des Weiteren weist die vorliegende Erfindung keine Einschränkung hinsichtlich der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Roboters auf. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Roboter so eingerichtet, dass er sich mit einer konstanten Geschwindigkeit fortbewegt, so dass der mobile Knoten darauf während einer ununterbrochenen Fortbewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit die von jedem aus der Mehrzahl von drahtlosen Sensorknoten an verschiedenen Positionen im Innenraum übertragenen Drahtlossignalstärken misst. In dieser Ausführungsform kann die Position des Roboters im Innenraum beim Messen jeder Drahtlossignalstärke im Voraus ermittelt werden, wenn sich der Roboter im Innenraum auf einer vorbestimmten Route mit einer konstanten Geschwindigkeit fortbewegt. Insbesondere kann der Roboter an jedem Abtastpunkt eine oder eine geringe Anzahl von Messungen des durch den drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignals durchführen, da sich der Roboter ununterbrochen mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, so dass die Messkosten verringert werden können, ohne einen wesentlichen Einfluss auf die Genauigkeit der sich ergebenden elektronischen Karte zu erzeugen. Natürlich kann sich der Roboter gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit einer nichtkonstanten Geschwindigkeit fortbewegen.
Des Weiteren schließt die vorliegende Erfindung nicht das manuelle Tragen eines mobilen Knotens aus (zum Beispiel, wenn der mobile Knoten an einem Laptop-Computer, einem Mobiltelefon oder einer eigenständigen Empfangseinheit angebracht ist), um ihn ununterbrochen mit einer konstanten Geschwindigkeit im Innenraum fortzubewegen.
Wie aus der in 7 gezeigten Ausführungsform ersichtlich ist, kann der Roboter von den drahtlosen Sensorknoten mit einer Mehrzahl von Antennen übertragene Drahtlossignale empfangen, wodurch der Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung weiter verringert werden kann. Natürlich kann der Roboter in anderen Ausführungsformen die Drahtlossignale mit einer einzelnen Antenne empfangen.
Optional kann der mobile Knoten der vorliegenden Erfindung zusätzlich zum Messen von Drahtlossignalstärken andere Umgebungsfaktoren berücksichtigen, z. B. die zwischen dem mobilen Knoten und den drahtlosen Sensorknoten an verschiedenen Positionen im Innenraum übertragenen Drahtlossignalstärken unter verschiedenen Belegungsdichten messen. Da menschliche Körper eine behindernde Wirkung auf Drahtlossignale haben, ist es wahrscheinlich, dass sich eine in einem leeren Raum gemessene elektronische Karte von einer in einem vollen Raum gemessenen elektronischen Karte unterscheidet. Bei einer großen Ausstellung zum Beispiel ist das Endergebnis des Ortens wahrscheinlich ungenau, wenn eine elektronische Karte unter leeren Bedingungen erzeugt wird, während ein Ziel unter vollen Bedingungen zu orten ist. Somit ist es notwendig, elektronische Karten unter verschiedenen Belegungsdichten zu erzeugen, um ein Ziel im Innenraum gemäß einer elektronischen Karte mit derselben Belegungsdichte zu orten. Die Belegungsdichte kann auf viele Arten ermittelt werden. In einer Ausführungsform kann mit einer Kamera ein Bild von dem Innenraum aufgenommen werden, und dann wird die Belegungsdichte durch eine Bilderkennungstechnik erkannt. In einer anderen Ausführungsform kann die Belegungsdichte manuell ermittelt oder geschätzt werden.
Optional kann zusätzlich zur Belegungsdichte der Feuchtigkeitsgehalt im Innenraum zu einem der Faktoren werden, der eine elektronische Karte beeinflussen kann. Folglich können gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die zwischen dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum und dem drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken unter verschiedenen Feuchtigkeitsgehalten im Innenraum gemessen werden. Dadurch kann beim Orten eines Ziels im Innenraum die Position des Ziels gemäß einer elektronischen Karte ermittelt werden, die unter demselben Feuchtigkeitsgehalt erzeugt wurde.
Nachfolgend wird in Verbindung mit 8 ein Verfahren zum Orten eines Ziels im Innenraum beschrieben. 8 zeigt einen Ablauf eines Verfahrens zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß der vorliegenden Erfindung. In Schritt 801 werden die zwischen einem Ziel an einer zu messenden Position und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken gemessen, um einen Zielvektor der Drahtlossignalstärke zu erhalten. In der folgenden Gleichung 2 stellt V'(j) zum Beispiel die durch das Ziel an einer zu ortenden Position im Innenraum von N1 bis N8 empfangenen Messwerte der Drahtlossignalstärken dar, wobei j eine Zahl zwischen 1 und 8 ist. [V'₍₁₎, V'₍₂₎, V'₍₃₎, V'₍₄₎, V'₍₅₎, V'₍₆₎, V'₍₇₎, V'₍₈₎] Gleichung(2)
Gleichung 2 wird auch als Zielvektor der Drahtlossignalstärke bezeichnet. Natürlich kann der Zielvektor der Drahtlossignalstärke in der vorliegenden Erfindung in beliebigen Formen von Datenstrukturen wie einer Gleichung, einer Tabelle, einem Graphen usw. dargestellt werden, und die oben angeführte Gleichung stellt lediglich ein Beispiel für die Beschreibung dar und ist nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung anzusehen.
Man kann auf dasselbe Problem beim Orten eines Ziels treffen, das auch beim Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte auftritt, nämlich den Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung. Anders ausgedrückt werden die zwischen dem Ziel an einem zu messenden Ort und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken ebenfalls auf Grund der Auswirkung der Mehrwegeübertragung verzerrt. Wenn die zwischen dem Ziel und drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken ungenau sind, kann eine fehlerhafte Beurteilung beim Orten des Ziels getroffen werden. Nachfolgend werden zwei Ausführungsformen als Beispiele angeführt, um zu erläutern, wie der Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung beim Messen der zwischen dem Ziel und den drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken verringert werden kann.
In einer ersten Ausführungsform kann die Fortbewegungsspur des Ziels verfolgt werden, und die zwischen dem Ziel und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken, die durch das Ziel während dessen Fortbewegung an verschiedenen Abtastpunkten gemessen werden, können aufgezeichnet werden (aufgezeichnet in Form von Messwerten von Drahtlossignalstärken). Es können verschiedene Abtastpunkte auf viele Arten ermittelt werden, zum Beispiel kann festgelegt werden, dass die zwischen dem Ziel und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken in einem Abstand einer vorbestimmten Länge (zum Beispiel 0,5 m) oder einer vorbestimmten Zeitdauer (zum Beispiel 2 s) gemessen werden; es ist auch möglich, auf der Grundlage eines vorbestimmten Zustands zu bestimmen, an welchem Abtastpunkt die zwischen dem Ziel und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken zu messen sind (wenn die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Ziels zum Beispiel unter einem vorbestimmten Wert liegt, werden die zwischen dem Ziel und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken gemessen). Danach wird ein Glättungsprozess für die zwischen dem Ziel und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken durchgeführt. Der Glättungsprozess kann zum Beispiel durch Mitteln der Drahtlossignalstärken benachbarter Abtastpunkte durchgeführt werden. Da es nur möglich ist, eine Vorwärtsverfolgung der Fortbewegung des Ziels zu erhalten (d. h. zu welchem Abtastpunkt sich das Ziel vor der zu messenden Position bewegen wird), es aber unmöglich ist, eine Rückwärtsverfolgung der Fortbewegung des Ziels zu erhalten (d. h., zu welchem Abtastpunkt sich das Ziel nach der zu messenden Position bewegen wird), kann der Glättungsprozess in einer derartigen Ausführungsform nur einen Glättungsprozess für das an der zu messenden Position gemessene Drahtlossignal gemäß den zwischen dem Ziel und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken durchführen, die an benachbarten Abtastpunkten in der Vorwärtsspur gemessen werden. Wenn die Anwendung kein Orten des Ziels in Echtzeit erfordert, kann für das an der zu messenden Position gemessene Drahtlossignal natürlich ein Glättungsprozess durchgeführt werden, wobei die Drahtlossignale an den Abtastpunkten in der Vorwärtsspur und den Abtastpunkten in der Rückwärtsspur gemessen werden.
In einer zweiten Ausführungsform kann der Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung durch den Einsatz einer Mehrfachantennentechnologie verringert werden (der Grundgedanke des Verringerns des Einflusses der Auswirkung der Mehrwegeübertragung durch den Einsatz einer Mehrfachantennentechnologie wurde oben ausführlich beschrieben und wird hierin nicht wiederholt). An dem Ziel kann eine Mehrzahl von Antennen bereitgestellt werden, um mit den verschiedenen drahtlosen Sensorknoten eine drahtlose Signalübertragung durchzuführen, und ein Durchschnittswert von zwischen dem verschiedene Antennen verwendenden Ziel und den drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken kann berechnet werden. Ebenfalls kann an jedem drahtlosen Sensorknoten eine Mehrzahl von Antennen bereitgestellt werden, um mit dem Ziel eine drahtlose Signalübertragung durchzuführen, und ein Durchschnittswert von zwischen dem Ziel und den verschiedenen Antennen des mindestens einen drahtlosen Sensorknotens übertragenen Drahtlossignalstärken kann berechnet werden. Es ist auch möglich, sowohl an dem Ziel als auch an jedem der drahtlosen Sensorknoten eine Mehrzahl von Antennen bereitzustellen, um eine drahtlose Signalübertragung durchzuführen und die von verschiedenen Antennen übertragenen Drahtlossignalstärken zu mitteln.
In Schritt 803 wird nach einem mit dem Zielvektor der Drahtlossignalstärke übereinstimmenden Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke in der Innenraum-Funkkarte gesucht. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Entfernung D(i) zwischen einem Zielvektor der Drahtlossignalstärke V'(j) und einem beliebigen Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke V(i, j) gemäß nachfolgender Gleichung 3 berechnet werden.
D₍ _i ₎ stellt die Entfernung zwischen dem Zielvektor der Drahtlossignalstärke und einem Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke an der i-ten Position dar, ein höherer Wert von D(i) deutet auf eine weitere Entfernung des Ziels von der i-ten Position hin, und ein niedrigerer Wert von D(i) deutet auf eine geringere Entfernung des Ziels von der i-ten Position hin.
Die Entfernung zwischen zwei Vektoren kann in der vorliegenden Erfindung auch auf andere Arten verglichen werden, zum Beispiel durch das Berechnen einer Entfernung zwischen zwei Vektoren als Σ|V'_(j) – V_(i,j)|. Bei dem oben Aufgeführten handelt es sich lediglich um ein Beispiel für das Berechnen der Entfernung zwischen zwei Vektoren, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
In Schritt 805 wird eine Position des Ziels im Innenraum gemäß dem Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke ermittelt. Eine Position mit minimalem D(i) wird zum Beispiel als Position des Ziels im Innenraum ermittelt.
Als Nächstes werden die Auswirkungen eines genaueren Ortens der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den 9 und 10 näher beschrieben. 9 ist ein schematisches Diagramm, das Signalstärken ohne Beseitigen eines durch die Auswirkung der Mehrwegeübertragung verursachten Innenraum-Ortungsfehlers zeigt. Die Horizontalachse in 9 stellt die Entfernung von einem Anfangspunkt dar. Die Vertikalachse in 9 stellt eine Entfernung D(i) zwischen einem Zielvektor der Drahtlossignalstärke, den man ohne einen Glättungsprozess für Messwerte von Drahtlossignalstärken gemäß der vorliegenden Erfindung erhält, und einem Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke an der i-ten Position (wobei i = 1 bis 85) dar. Es wird angenommen, dass das Ziel tatsächlich an einer Position in einer Entfernung von 15,5 m von dem Anfangspunkt bleibt; auf Grund der Auswirkung der Mehrwegeübertragung befindet sich der berechnete Zielvektor der Drahtlossignalstärke am nächsten an dem in einer Entfernung von 22 m gemessenen Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke, folglich wird die Position des Ziels als 22 m von dem Anfangspunkt entfernt ermittelt, was offensichtlich eine falsche Ermittlung mit einem Fehler von 6,5 m darstellt.
10 zeigt ein schematisches Diagramm, das Signalstärken zeigt, wobei der Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung verringert wurde, um die Ortungsgenauigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verbessern. In dem in 10 gezeigten Beispiel kann der Einfluss der Auswirkung der Mehrwegeübertragung auf Grund des Glättungsprozesses für Messwerte von Drahtlossignalstärken gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erheblich verringert werden. Die Horizontalachse in 10 stellt eine Entfernung von einem Anfangspunkt dar. Die Vertikalachse in 10 stellt eine Entfernung D(i) zwischen einem Zielvektor der Drahtlossignalstärke, den man durch Durchführung eines Glättungsprozesses für Messwerte von Drahtlossignalstärken gemäß der vorliegenden Erfindung erhält, und einem Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke an der i-ten Position (wobei i = 1 bis 85) dar. In dem in 10 gezeigten Beispiel wird die Position des Ziels als sich 15 m von dem Anfangspunkt entfernt befindlich ermittelt, mit einem Fehler von lediglich 0,5 m Abweichung von der tatsächlichen Position des Ziels. Es ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung die Genauigkeit des Ortens im Innenraum erheblich verbessern kann.
Das Verfahren zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte und ein Verfahren zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben. Nachfolgend werden in Verbindung mit 11 und 12 unter demselben erfindungsgemäßen Konzept der vorliegenden Erfindung ein System zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte und ein System zum Orten eines Ziels im Innenraum beschrieben, wobei dieselben oder entsprechende Einzelheiten der Umsetzung oben zur Gänze und vollständig beschrieben wurden und deshalb nachfolgend nicht wiederholt werden.
11 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Innenraumumgebung kann so angelegt sein, dass sie mit drahtlosen Sensorknoten und mindestens einem mobilen Knoten versehen werden kann, wobei sich der mobile Knoten im Innenraum fortbewegen kann und der mobile Knoten eine drahtlose Signalübertragung mit den drahtlosen Sensorknoten durchführen kann. Das in 11 gezeigte System weist eine erste Messeinheit, eine Glättungseinheit und eine Erzeugungseinheit auf. Die erste Messeinheit ist so eingerichtet, dass sie die zwischen dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum und den drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken messen kann. Die Glättungseinheit ist so eingerichtet, dass sie für die durch den mobilen Knoten an mindestens einer Position gemessenen Drahtlossignalstärken einen Glättungsprozess durchführen kann. Die Erzeugungseinheit ist so eingerichtet, dass sie eine Innenraum-Funkkarte gemäß den geglätteten Drahtlossignalstärken erzeugen kann. Optional ist die Erzeugungseinheit so eingerichtet, dass sie eine Innenraum-Funkkarte gemäß einer Kombination aus zwischen dem mobilen Knoten und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken erzeugen kann, die gemäß dem oben genannten Glättungsprozess geglättet wurden.
Optional ist die Glättungseinheit ferner so eingerichtet, dass sie: die durch den mobilen Knoten an der mindestens einen Position und an einer oder mehreren benachbarten Positionen gemessenen Drahtlossignalstärken als Drahtlossignalstärke des mobilen Knotens an der mindestens einen Position mitteln kann.
Optional ist die Glättungseinheit ferner ist so eingerichtet, dass sie: für die geglätteten Drahtlossignalstärken einen weiteren Glättungsprozess durchführen kann.
Optional verwendet mindestens ein drahtloser Sensorknoten eine Mehrzahl von Antennen zur drahtlosen Signalübertragung, wobei das System zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte ferner Folgendes aufweist: eine erste Berechnungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie einen Durchschnittswert der zwischen dem mobilen Knoten und verschiedenen Antennen des mindestens einen drahtlosen Sensorknotens übertragenen Drahtlossignalstärken berechnen kann.
Optional verwendet der mobile Knoten eine Mehrzahl von Antennen zur drahtlosen Signalübertragung, wobei das System zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte ferner Folgendes aufweist: eine zweite Berechnungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie einen Durchschnittswert der zwischen dem verschiedene Antennen verwendenden mobilen Knoten und dem mindestens einen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken berechnen kann.
Optional weist das System zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte ferner eine Ermittlungseinheit auf, die so eingerichtet ist, dass sie eine Position des mobilen Knotens im Innenraum gemäß den gemessenen Drahtlossignalstärken ermitteln kann.
Optional ist die Ermittlungseinheit ferner so eingerichtet, dass sie eine Position des mobilen Knotens im Innenraum durch das Lesen von mindestens einem Bluetooth-Signal und/oder einem RFID-Signal ermitteln kann.
Optional ist die erste Messeinheit ferner so eingerichtet, dass sie die zwischen dem mobilen Knoten, der ununterbrochen mit einer konstanten Geschwindigkeit fortbewegt wird, an verschiedenen Positionen im Innenraum und den drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken messen kann.
Optional ist die erste Messeinheit ferner so eingerichtet, dass sie die zwischen dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum und den drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken unter verschiedenen Belegungsdichten messen kann.
12 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dem in 12 gezeigten System zum Orten eines Ziels im Innenraum handelt es sich um ein System zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß der elektronischen Karte, die durch das in 11 gezeigte System zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte erzeugt wurde. Das in 12 gezeigte System weist eine zweite Messeinheit, eine Sucheinheit und eine Ortungseinheit auf. Die zweite Messeinheit ist so eingerichtet, dass sie die zwischen einem Ziel an einer zu messenden Position und verschiedenen drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken messen kann, um einen Zielvektor der Drahtlossignalstärke zu erhalten. Die Sucheinheit ist so eingerichtet, dass sie nach einem mit dem Zielvektor der Drahtlossignalstärke übereinstimmenden Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke in der Innenraum-Funkkarte suchen kann. Die Ortungseinheit ist so eingerichtet, dass sie die Position des Ziels im Innenraum gemäß dem Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke ermitteln kann.
Optional verwendet mindestens ein drahtloser Sensorknoten eine Mehrzahl von Antennen zur drahtlosen Signalübertragung, und das System zum Orten eines Ziels im Innenraum weist ferner eine (in der Figur nicht gezeigte) dritte Berechnungseinheit auf, wobei die dritte Berechnungseinheit so eingerichtet ist, dass sie einen Durchschnittswert der zwischen dem Ziel und verschiedenen Antennen des mindestens einen drahtlosen Sensorknotens übertragenen Drahtlossignalstärken berechnen kann.
Optional verwendet das Ziel eine Mehrzahl von Antennen zur drahtlosen Signalübertragung, und das System zum Orten eines Ziels im Innenraum weist ferner eine (in der Figur nicht gezeigte) vierte Berechnungseinheit auf, wobei die vierte Berechnungseinheit so eingerichtet ist, dass sie einen Durchschnittswert der zwischen dem verschiedene Antennen verwendenden Ziel und den drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken berechnen kann.
Die Ablaufpläne und die Blockschaltbilder bzw. Schaubilder in den Figuren veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Ausführungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang kann jeder Block in den Ablaufplänen oder Blockschaltbildern bzw. Schaubildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil eines Codes darstellen, die eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Ausführung der bestimmten logischen Funktion(en) aufweisen. Es sei auch angemerkt, dass in einigen alternativen Ausführungen die in dem Block angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren gezeigt stattfinden können. Zwei nacheinander gezeigte Blöcke können zum Beispiel in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal je nach entsprechender Funktionalität in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist ferner anzumerken, dass jeder Block der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder und/oder der Ablaufpläne sowie Kombinationen aus Blöcken in den Blockschaltbildern bzw. Schaubildern und/oder den Ablaufplänen durch spezielle auf Hardware beruhende Systeme umgesetzt werden können, welche die festgelegten Funktionen oder Schritte durchführen, oder durch Kombinationen aus Spezial-Hardware und Computeranweisungen.
Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung aufgeführt, soll jedoch nicht gesamthaft stehen für bzw. begrenzt sein auf die Erfindung in der beschriebenen Form. Für Fachleute werden viele Abänderungen und Abweichungen ersichtlich sein, ohne von dem Umfang und dem Gedanken der Erfindung abzuweichen. Es wurden Begriffe gewählt, um die Grundgedanken der Erfindung und die praktische Anwendung bzw. die Verbesserung von Techniken auf dem Markt bestmöglich zu erläutern und um es Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Abänderungen, die für eine bestimmte vorgesehene Verwendung geeignet sind, zu verstehen.
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 Patentliteratur

US 6799047 B1 [0003]

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte, wobei eine Innenraumumgebung so angelegt ist, dass sie mit drahtlosen Sensorknoten und mindestens einem mobilen Knoten versehen ist, wobei sich der mobile Knoten in der Innenraumumgebung fortbewegen kann und der mobile Knoten eine drahtlose Signalübertragung mit den drahtlosen Sensorknoten durchführen kann, wobei das Verfahren aufweist: Messen der zwischen den drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum übertragenen Drahtlossignalstärken; Durchführen eines Glättungsprozesses für die durch den mobilen Knoten an mindestens einer Position gemessenen Drahtlossignalstärken; und Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte gemäß den geglätteten Drahtlossignalstärken.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Glättungsprozess ferner aufweist: Mitteln der durch den mobilen Knoten an der mindestens einen Position und an einer oder mehreren benachbarten Positionen gemessenen Drahtlossignalstärken als Drahtlossignalstärke des mobilen Knotens an der mindestens einen Position.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Glättungsprozess ferner aufweist: Durchführen eines weiteren Glättungsprozesses für die geglätteten Drahtlossignalstärken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens ein drahtloser Sensorknoten eine Mehrzahl von Antennen zur drahtlosen Signalübertragung verwendet, wobei das Verfahren ferner aufweist: Berechnen eines Durchschnittswerts der zwischen dem mobilen Knoten und verschiedenen Antennen des mindestens einen drahtlosen Sensorknotens übertragenen Drahtlossignalstärken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der mobile Knoten eine Mehrzahl von Antennen zur drahtlosen Signalübertragung verwendet, und wobei das Verfahren ferner aufweist: Berechnen eines Durchschnittswerts der zwischen den drahtlosen Sensorknoten und dem verschiedene Antennen verwendenden mobilen Knoten übertragenen Drahtlossignalstärken.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Ermitteln einer Position des mobilen Knotens im Innenraum gemäß den gemessenen Drahtlossignalstärken.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen der Drahtlossignalstärken aufweist: Messen der zwischen den drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum übertragenen Drahtlossignalstärken bei ununterbrochener Fortbewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit.
Verfahren zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend: Messen der zwischen verschiedenen drahtlosen Sensorknoten und dem Ziel an einer zu messenden Position übertragenen Drahtlossignalstärken, um einen Zielvektor der Drahtlossignalstärke zu erhalten; Suchen nach einem mit dem Zielvektor der Drahtlossignalstärke übereinstimmenden Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke auf der Innenraum-Funkkarte; und Ermitteln einer Position des Ziels im Innenraum gemäß dem Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei mindestens ein drahtloser Sensorknoten eine Mehrzahl von Antennen zur drahtlosen Signalübertragung verwendet, wobei das Verfahren ferner aufweist: Berechnen eines Durchschnittswerts der zwischen dem Ziel und verschiedenen Antennen des mindestens einen drahtlosen Sensorknotens übertragenen Drahtlossignalstärken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Ziel eine Mehrzahl von Antennen zur drahtlosen Signalübertragung verwendet, und wobei das Verfahren ferner aufweist: Berechnen eines Durchschnittswerts der zwischen dem verschiedene Antennen verwendenden Ziel und den drahtlosen Sensorknoten übertragenen Drahtlossignalstärken.
System zum Erzeugen einer Innenraum-Funkkarte, wobei eine Innenraumumgebung so angelegt ist, dass sie mit drahtlosen Sensorknoten und mindestens einem mobilen Knoten versehen ist, wobei sich der mobile Knoten in der Innenraumumgebung fortbewegen kann und der mobile Knoten eine drahtlose Signalübertragung mit den drahtlosen Sensorknoten durchführen kann, wobei das System aufweist: eine erste Messeinheit, die so eingerichtet ist, dass sie die zwischen den drahtlosen Sensorknoten und dem mobilen Knoten an verschiedenen Positionen im Innenraum übertragenen Drahtlossignalstärken misst; eine Glättungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie für durch den mobilen Knoten an mindestens einer Position gemessene Drahtlossignalstärken einen Glättungsprozess durchführt; und eine Erzeugungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Innenraum-Funkkarte gemäß den geglätteten Drahtlossignalstärken erzeugt.
System zum Orten eines Ziels im Innenraum gemäß dem System nach Anspruch 11, aufweisend: eine zweite Messeinheit, die so eingerichtet ist, dass sie die zwischen verschiedenen drahtlosen Sensorknoten und dem Ziel an einer zu messenden Position übertragenen Drahtlossignalstärken misst, um einen Zielvektor der Drahtlossignalstärke zu erhalten; eine Sucheinheit, die so eingerichtet ist, dass sie nach einem mit dem Zielvektor der Drahtlossignalstärke übereinstimmenden Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke in der Innenraum-Funkkarte sucht; und eine Ortungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie die Position des Ziels im Innenraum gemäß dem Bezugsvektor der Drahtlossignalstärke ermittelt.