DE102014200434A1 - Method for aligning a location system, method for locating an object and location system - Google Patents

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DE102014200434A1
DE102014200434A1 DE102014200434.9A DE102014200434A DE102014200434A1 DE 102014200434 A1 DE102014200434 A1 DE 102014200434A1 DE 102014200434 A DE102014200434 A DE 102014200434A DE 102014200434 A1 DE102014200434 A1 DE 102014200434A1
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Jo Pletinckx
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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Abgleich eines Ortungssystems mit einer Mehrzahl innerhalb eines Bereichs (200) angeordneter Sensorknoten (101, 102, 103, 104). Das Verfahren umfasst einen Schritt des Ansteuerns einer Sendeschnittstelle, um eine Anzahl von Abgleichsignalen (110), die von der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104) empfangbar sind, von unterschiedlichen Positionen (221, 222, 223, 224, 225) innerhalb des Bereichs (200) auszusenden, einen Schritt des Empfangens einer Mehrzahl von Zeitsignalen, die Entfernungen zwischen den unterschiedlichen Positionen (221, 222, 223, 224, 225) und der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104) abbilden, und einen Schritt des Ermittelns von Positionen der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104) innerhalb des Bereichs (200) unter Verwendung der Mehrzahl von Zeitsignalen.The invention relates to methods for adjusting a locating system with a plurality of sensor nodes (101, 102, 103, 104) arranged within a region (200). The method includes a step of driving a transmit interface to receive a number of trim signals (110) receivable from the plurality of sensor nodes (101, 102, 103, 104) from different locations (221, 222, 223, 224, 225 ) within the area (200), a step of receiving a plurality of timing signals depicting distances between the different positions (221, 222, 223, 224, 225) and the plurality of sensor nodes (101, 102, 103, 104) and a step of determining positions of the plurality of sensor nodes (101, 102, 103, 104) within the area (200) using the plurality of time signals.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abgleich eines Ortungssystems mit einer Mehrzahl innerhalb eines Bereichs angeordneter Sensorknoten, auf ein Verfahren zum Orten eines sich innerhalb eines Bereichs befindlichen Objekts unter Verwendung eines akustischen Ortungssystems, auf eine entsprechende Vorrichtung und auf ein Ortungssystem.The present invention relates to a method for aligning a locating system with a plurality of sensor nodes arranged within a region, to a method for locating an object located within a region using an acoustic locating system, to a corresponding device and to a locating system.

Mit dem Einzug des Internets der Dinge in die Gebäudetechnik werden zunehmend vernetzte, intelligente Sensorknoten verfügbar, die dazu dienen, z.B. Einbruch, Feuer oder Glasbruch zu melden, Personen zu lokalisieren, oder auf offene Türen und Fenster hinzuweisen. Solche Sensorknoten nutzen unterschiedliche Sensortechnologien wie Infrarot (passiv oder aktiv), Schall, Ultraschall oder Radar. Ein einzelner Sensorknoten kann dabei mehrere Sensoren in sich tragen. Die Vernetzung solcher Sensorknoten kann über Kabel (z.B. Ethernet), vorzugsweise aber per Funk (z.B. W-LAN) erfolgen.With the advent of the Internet of Things in building services, increasingly interconnected, intelligent sensor nodes are becoming available, serving e.g. To report burglary, fire or glass breakage, to locate people, or to point out open doors and windows. Such sensor nodes use different sensor technologies such as infrared (passive or active), sound, ultrasound or radar. A single sensor node can carry several sensors in it. The networking of such sensor nodes may be via cable (e.g., Ethernet), but preferably by radio (e.g., W-LAN).

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Abgleich eines Ortungssystems mit einer Mehrzahl innerhalb eines Bereichs angeordneter Sensorknoten, ein Verfahren zum Orten eines sich innerhalb eines Bereichs befindlichen Objekts unter Verwendung eines akustischen Ortungssystems, eine entsprechende Vorrichtung und ein Ortungssystem gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, with the approach presented here, a method for aligning a location system with a plurality of sensor nodes arranged within a range, a method for locating an intra-area object using an acoustic location system, a corresponding device, and a location system according to the main claims presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Die Inbetriebnahme eines Ortungssystems kann dadurch vereinfacht werden, dass Positionen der Sensorknoten des Ortungssystems automatisch ermittelt werden können.The commissioning of a positioning system can be simplified in that positions of the sensor nodes of the positioning system can be determined automatically.

Ein Verfahren zum Abgleich eines Ortungssystems mit einer Mehrzahl innerhalb eines Bereichs angeordneter Sensorknoten umfasst die folgenden Schritte:
Ansteuern einer Sendeschnittstelle, um eine Anzahl von Abgleichsignalen, die von der Mehrzahl von Sensorknoten empfangbar sind, von unterschiedlichen Positionen innerhalb des Bereichs auszusenden;
Empfangen einer Mehrzahl von Zeitsignalen, die Entfernungen zwischen den unterschiedlichen Positionen und der Mehrzahl von Sensorknoten abbilden; und
Ermitteln von Positionen der Mehrzahl von Sensorknoten innerhalb des Bereichs unter Verwendung der Mehrzahl von Zeitsignalen.A method for aligning a location system with a plurality of sensor nodes arranged within a range comprises the following steps:
Driving a transmit interface to transmit a number of equalization signals receivable from the plurality of sensor nodes from different positions within the range;
Receiving a plurality of timing signals that map distances between the different locations and the plurality of sensor nodes; and
Determining locations of the plurality of sensor nodes within the area using the plurality of time signals.

Ein Ortungssystem kann zum Orten von Objekten innerhalb des Bereichs eingesetzt werden. Ein Objekt kann ein Lebewesen, beispielsweise eine Person oder ein Gegenstand sein. Bei dem Bereich kann es sich beispielsweise um einen Raum handeln. Die Sensorknoten können innerhalb des Bereichs oder an einem Rand des Bereichs angeordnet sein. Ein Sensorknoten kann einen Sensor zum Erfassen eines von dem Objekt ausgesendeten Signals umfassen. Ein Sensor kann ein Luftschallsensor, beispielsweise ein Mikrofon, sein. Es können jedoch auch andere Sensoren, beispielsweise Infrarotsensoren oder Radarsensoren eingesetzt werden. Ein Sensorknoten kann eine Sendeeinheit zum Aussenden eines Signals, beispielsweise eines Zeitsignals, umfassen. Eine Entfernung kann beispielsweise durch eine Laufzeit des Abgleichsignals, eine Zeitdifferenz zwischen einem Aussendezeitpunkt oder einem Empfangszeitpunkt oder durch einen Empfangszeitpunkt abgebildet werden. Pro Abgleichsignal kann von jedem der Sensorknoten ein Zeitsignal empfangen werden. Die Positionen der Mehrzahl von Sensorknoten können zu Beginn des Verfahrens unbekannt sein. Das Ermitteln der Positionen ist vorteilhaft, da die Sensorknoten zur Ortung eines sich innerhalb des Bereichs befindlichen Objekts eingesetzt werden können, wenn die Position der Sensorknoten bekannt ist. A location system can be used to locate objects within the area. An object can be a living being, such as a person or an object. The area may, for example, be a room. The sensor nodes may be located within the region or at an edge of the region. A sensor node may include a sensor for detecting a signal emitted by the object. A sensor may be an airborne sound sensor, for example a microphone. However, other sensors, for example infrared sensors or radar sensors can be used. A sensor node may comprise a transmitting unit for transmitting a signal, for example a time signal. A distance may, for example, be mapped by a transit time of the adjustment signal, a time difference between a transmission time or a reception time or by a reception time. For each adjustment signal, a time signal can be received by each of the sensor nodes. The positions of the plurality of sensor nodes may be unknown at the beginning of the process. The determination of the positions is advantageous because the sensor nodes can be used to locate an object located within the area if the position of the sensor nodes is known.

Das Verfahren kann einen Schritt des Aussendens der Abgleichsignale umfassen. Die Abgleichsignale können von derselben Einrichtung ausgesendet werden, von der die Zeitsignale empfangen werden. Aus einem Bewegen der Einrichtung zwischen Zeitpunkten zu denen Abgleichsignale ausgesendet werden, können die unterschiedlichen Positionen des Aussendens der Abgleichsignale resultieren. Beispielsweise können die Abgleichsignale als akustische Signale ausgesendet werden. Solche Signale sind durch ein einfaches Mikrofon erzeugbar, wie es an vielen mobilen Geräten standardmäßig vorhanden ist.The method may include a step of broadcasting the trim signals. The trimming signals may be transmitted from the same device from which the timing signals are received. Moving the device between times when timing signals are sent out may result in the different positions of transmission of the tuning signals. For example, the adjustment signals can be sent out as acoustic signals. Such signals can be generated by a simple microphone, as is standard on many mobile devices.

Entsprechend können die Schritte des Aussendens und des Empfangens unter Verwendung von Schnittstellen eines mobilen Geräts ausgeführt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Laptop oder ein Smartphone handeln. Somit kann das Verfahren unter Verwendung gebräuchlicher Geräte ausgeführt werden.Accordingly, the sending and receiving steps may be performed using interfaces of a mobile device. This can be, for example, a laptop or act a smartphone. Thus, the method can be carried out using common equipment.

Im Schritt des Ermittelns kann eine Position eines der Mehrzahl von Sensorknoten als Ursprung eines Koordinatensystems definiert werden. Die Positionen der Mehrzahl von Sensorknoten können als Koordinaten des Koordinatensystems bestimmt werden. Durch diese Wahl des Ursprungs des Koordinatensystems kann die erforderliche Anzahl der Abgleichsignale reduziert werden.In the step of determining, a position of one of the plurality of sensor nodes may be defined as the origin of a coordinate system. The positions of the plurality of sensor nodes may be determined as coordinates of the coordinate system. By choosing the origin of the coordinate system, the required number of alignment signals can be reduced.

Das Verfahren kann auch eingesetzt werden, um im Schritt des Ermittelns zusätzlich die unterschiedlichen Positionen des Aussendens der Anzahl von Abgleichsignalen zu ermitteln. The method can also be used to additionally determine the different positions of the emission of the number of adjustment signals in the step of determining.

Das Verfahren kann einen Schritt des Synchronisierens von Zeitbasen der Mehrzahl von Sensorknoten umfassen. Ein solcher Schritt kann vor dem ersten Aussenden eines Abgleichsignals ausgeführt werden. Durch eine Synchronisation der Zeitbasen können die Positionen der Sensorknoten sehr genau bestimmt werden.The method may include a step of synchronizing time bases of the plurality of sensor nodes. Such a step may be performed prior to the first transmission of a trim signal. By synchronizing the time bases, the positions of the sensor nodes can be determined very accurately.

Ein Verfahren zum Orten eines sich innerhalb eines Bereichs befindlichen Objekts unter Verwendung eines akustischen Ortungssystems mit einer Mehrzahl innerhalb eines Bereichs angeordneter Sensorknoten umfasst die folgenden Schritte:
Empfangen von Ortungssignalen zumindest einer Anzahl der Mehrzahl von Sensorknoten, wobei die Ortungssignale zumindest einen Parameter eines dem Objekt zuordenbaren und von zumindest der Anzahl der Mehrzahl von Sensorknoten empfangenen Geräusches abbilden; und
Bestimmen einer Position des Objekts innerhalb des Bereichs unter Verwendung der Ortungssignale.A method of locating an in-range object using an acoustic location system having a plurality of sensor nodes disposed within a region comprises the following steps:
Receiving location signals of at least a number of the plurality of sensor nodes, wherein the location signals map at least one parameter of a noise attributable to the object and received by at least the number of the plurality of sensor nodes; and
Determining a position of the object within the area using the location signals.

Bei dem Geräusch kann es sich um von den Sensorknoten erfassbare Schallwellen handeln. Das Geräusch kann beispielsweise durch eine Bewegung des Objekts hervorgerufen sein. Auf diese Weise kann eine von dem Objekt ausgeführte Bewegung oder generell ein von dem Objekt abgegebenes Geräusch zur Bestimmung der Position des Objekts eingesetzt werden.The noise may be sound waves detectable by the sensor nodes. The noise may be caused, for example, by a movement of the object. In this way, a movement performed by the object or, in general, a sound emitted by the object can be used to determine the position of the object.

Dabei kann das Verfahren zum Orten des Objekts die Schritte des genannten Verfahrens zum Abgleich des akustischen Ortungssystems umfassen. Dabei kann im Schritt des Bestimmens die Position des Objekts unter Verwendung der Positionen der Mehrzahl von Sensorknoten bestimmt werden. Die Verfahrens zum Abgleich des akustischen Ortungssystems können vor dem Schritt des Bestimmens der Position des Objekts ausgeführt werden. Die Schritte des Verfahrens zum Abgleich des akustischen Ortungssystems können einmalig bei der Inbetriebnahme des Ortungssystems ausgeführt werden.In this case, the method for locating the object may comprise the steps of said method for adjusting the acoustic localization system. In this case, in the step of determining the position of the object can be determined using the positions of the plurality of sensor nodes. The methods for aligning the acoustic location system may be performed prior to the step of determining the position of the object. The steps of the method for adjusting the acoustic localization system can be performed once during the commissioning of the positioning system.

Eine Vorrichtung zum Abgleich eines akustischen Ortungssystems und zusätzlich oder alternativ zum Orten eines sich innerhalb eines Bereichs befindlichen Objekts weist Einrichtungen auf, die ausgebildet sind, um die Schritte eines genannten Verfahrens auszuführen.An apparatus for adjusting an acoustic localization system and additionally or alternatively for locating an object located within a region has means that are designed to carry out the steps of a said method.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft somit ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werdenThe approach presented here thus also provides a device which is designed to carry out or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Ein entsprechendes Ortungssystem kann eine Mehrzahl innerhalb eines Bereichs angeordneter oder anordenbarer Sensorknoten und eine genannte Vorrichtung zum Abgleich eines akustischen Ortungssystems und zusätzlich oder alternativ zum Orten eines sich innerhalb eines Bereichs befindlichen Objekts umfassen.A corresponding location system may comprise a plurality of sensor nodes arranged or arranged within a region and a device for adjusting an acoustic localization system and additionally or alternatively for locating an object located within a region.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out the method according to one of the above-described Embodiments is used when the program product is executed on a computer or a device.

Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Abgleich eines Ortungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a block diagram of an apparatus for adjusting a positioning system according to an embodiment of the present invention;

2 eine schematische Darstellung eines Ortungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic representation of a positioning system according to an embodiment of the present invention;

3 ein Blockschaltbild eines Ortungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a block diagram of a location system according to an embodiment of the present invention;

4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Abgleich eines Ortungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 4 a flowchart of a method for adjusting a positioning system according to an embodiment of the present invention; and

5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Orten eines Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 a flowchart of a method for locating an object according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 100 zum Abgleich eines Ortungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Ortungssystem umfasst dabei eine Mehrzahl, hier beispielhaft vier Sensorknoten 101, 102, 103, 104. Die Sensorknoten 101, 102, 103, 104 sind verteilt in einem Bereich, beispielsweise einem zu überwachenden Raum angeordnet. 1 shows a block diagram of a device 100 for adjusting a locating system according to an embodiment of the present invention. In this case, the location system comprises a plurality, here by way of example four sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 , The sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 are arranged distributed in an area, for example a room to be monitored.

Die Vorrichtung 100 ist ausgebildet, um ein Abgleichsignal 110 auszusenden. Die Sensorknoten 101, 102, 103, 104 sind je ausgebildet, um das Abgleichsignal 110 zu empfangen und ansprechend auf den Empfang des Abgleichsignals 110 ein Zeitsignal 111, 112, 113, 114 auszusenden. Jedes Zeitsignal 111, 112, 113, 114 trägt eine Zeitinformation aus der sich beispielsweise eine Laufzeit zwischen dem Aussenden des Abgleichsignals 110 und dessen Empfang durch den jeweiligen Sensorknoten 101, 102, 103, 104 oder ein Abstand zwischen der Vorrichtung 110 und den jeweiligen Sensorknoten 101, 102, 103, 104 ermittelt lässt.The device 100 is designed to receive a calibration signal 110 send out. The sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 are ever trained to match the signal 110 to receive and in response to the receipt of the adjustment signal 110 a time signal 111 . 112 . 113 . 114 send out. Every time signal 111 . 112 . 113 . 114 carries a time information from which, for example, a running time between the transmission of the adjustment signal 110 and its receipt by the respective sensor node 101 . 102 . 103 . 104 or a distance between the device 110 and the respective sensor node 101 . 102 . 103 . 104 determined.

Zum Aussenden des Abgleichsignals 110 weist die Vorrichtung 100 eine Sendeschnittstelle 120 zum Aussenden des Abgleichsignals 110 und eine Ansteuereinrichtung 122 zum Ansteuern der Sendeschnittstelle 120 auf. Die Ansteuereinrichtung 122 kann beispielsweise ausgebildet sein, um eine zu übertragende Signalinformation des Abgleichsignals 110 an die Sendeschnittstelle 120 bereitzustellen und einen Sendezeitpunkt des Abgleichsignals zu bestimmen. Zum Empfangen der Zeitsignale 111, 112, 113, 114 weist die Vorrichtung 100 eine Empfangsschnittstelle 124 auf. Ferner weist die Vorrichtung 100 eine Ermittlungseinrichtung 126 zum Ermitteln einer Position eines jeden der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 auf. Die Ermittlungseinrichtung 126 ist ausgebildet, um die Positionen unter Verwendung der Zeitsignale 111, 112, 113, 114 zu ermitteln. To send the adjustment signal 110 has the device 100 a transmission interface 120 to send out the adjustment signal 110 and a drive device 122 for controlling the transmission interface 120 on. The drive device 122 may be formed, for example, to be transmitted signal information of the adjustment signal 110 to the transmission interface 120 to provide and to determine a transmission time of the adjustment signal. For receiving the time signals 111 . 112 . 113 . 114 has the device 100 a reception interface 124 on. Furthermore, the device 100 a detection device 126 for determining a position of each of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 on. The determination device 126 is adapted to the positions using the time signals 111 . 112 . 113 . 114 to investigate.

Die Vorrichtung 100 ist ausgebildet, um von unterschiedlichen Positionen aus Abgleichsignale 110 auszusenden. Die Sensorknoten 101, 102, 103, 104 sind ausgebildet, um ansprechend auf den Empfang eines jeden Abgleichsignals 110 ein Zeitsignal 111, 112, 113, 114 als Antwort auf das jeweilige Abgleichsignal 110 auszusenden. Die Empfangseinrichtung 124 ist somit ausgebildet, um pro Abgleichsignal 110 Zeitsignale 111, 112, 113, 114 als Antwort auf das jeweilige Abgleichsignal 110 zu empfangen. Die Ermittlungseinrichtung 126 ist ausgebildet, um die Positionen der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 unter Verwendung der als Antworten auf die Abgleichsignale 110 empfangenen Zeitsignale 111, 112, 113, 114 zu ermitteln.The device 100 is designed to receive signals from different positions 110 send out. The sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 are adapted to be responsive to the receipt of each equalization signal 110 a time signal 111 . 112 . 113 . 114 in response to the respective adjustment signal 110 send out. The receiving device 124 is thus designed to per adjustment signal 110 time signals 111 . 112 . 113 . 114 in response to the respective adjustment signal 110 to recieve. The determination device 126 is formed around the positions of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 using the as responses to the alignment signals 110 received time signals 111 . 112 . 113 . 114 to investigate.

Die Positionen der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 können als Koordinaten eines Koordinatensystems bestimmt werden. Die Ermittlungseinrichtung 126 kann ausgebildet sein, um das Koordinatensystem aufzuspannen. Dabei kann die Ermittlungseinrichtung 126 beispielsweise ausgebildet sein, die Position eines der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 als Ursprung des Koordinatensystems zu definieren und ausgehend davon die Koordinaten der weiteren Sensorknoten 101, 102, 103, 104 zu bestimmen.The positions of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 can be determined as coordinates of a coordinate system. The determination device 126 may be configured to span the coordinate system. In this case, the determination device 126 be formed, for example, the position of one of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 as the origin of the coordinate system and on the basis of which the coordinates of the other sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 to determine.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 100 ausgebildet, um eine Synchronisation von Zeitbasen, also einer von den Sensorknoten 101, 102, 103, 104 verwendeten Systemzeit durchzuführen oder auszulösen. According to one embodiment, the device is 100 designed to synchronize Zeitbasen, so one of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 to use or trigger the system time used.

Die Sensorknoten 101, 102, 103, 104 können je eine weitere Sendeeinrichtung umfassen, um über einen weiteren Kanal, beispielsweise über eine Funkverbindung oder leitungsgebunden untereinander, mit der Vorrichtung 100 und/oder mit einer weiteren Vorrichtung zu kommunizieren.The sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 can each include a further transmitting device to another channel, for example via a radio link or wired to each other, with the device 100 and / or to communicate with another device.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind das Abgleichsignal 110 und die Zeitsignale 111, 112, 113, 114 als akustische Signale ausgeführt. Demnach kann es sich bei der Sendeschnittstelle 120 um einen Lautsprecher und bei der Empfangsschnittstelle 124 um ein Mikrofon handeln. Entsprechend können die Sensorknoten 101, 102, 103, 104 je ein Mikrofon zum Empfangen des Abgleichsignals 110 und einen Lautsprecher zum Aussenden der Zeitsignale 111, 112, 113, 114 aufweisen.According to this embodiment, the adjustment signal 110 and the time signals 111 . 112 . 113 . 114 executed as acoustic signals. Accordingly, it may be at the transmission interface 120 around a speaker and at the receiving interface 124 to act a microphone. Accordingly, the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 one microphone each for receiving the adjustment signal 110 and a speaker for broadcasting the time signals 111 . 112 . 113 . 114 exhibit.

Die Vorrichtung 100 kann als ein mobiles Gerät ausgeführt sein, beispielsweise als ein tragbarer Computer.The device 100 can be implemented as a mobile device, for example as a portable computer.

Der beschriebene Ansatz kann zum Abgleich eines akustischen Ortungssystems eingesetzt werden.The approach described can be used to adjust an acoustic localization system.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden Sensorknoten 101, 102, 103, 104 betrachtet, die über mindestens je ein Luftschallmikrofon verfügen und z.B. über W-LAN vernetzt sind.According to one embodiment, sensor nodes become 101 . 102 . 103 . 104 considered to have at least one airborne microphone each and are networked via W-LAN, for example.

Werden mehrere Sensorknoten 101, 102, 103, 104 mit Mikrofonen in einem Raum verteilt, so ist mit Hilfe dieser Mikrofone grundsätzlich eine Lokalisierung von Personen durch Auswertung der von der Person verursachten Geräusche möglich. Dazu ist es aber erforderlich, dass die Positionen der Mikrofone im Raum bekannt sind. Sind die Positionen der Mikrofone im Raum bekannt, kann eine grobe Lokalisierung (Ortsbestimmung) der Person dadurch erfolgen, dass die Lautstärke der Geräusche in jedem Sensorknoten 101, 102, 103, 104 gemessen wird und daraus eine Schätzung des Geräuschortes vorgenommen wird. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die empfangene Schallleistung mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt. Hierzu ist es erforderlich, dass die Sensorknoten 101, 102, 103, 104 untereinander oder mit einer zentralen Einheit 100 kommunizieren können.Become multiple sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 distributed with microphones in a room, it is with the help of these microphones basically a localization of persons by evaluating the noise caused by the person possible. For this it is necessary that the positions of the microphones in the room are known. If the positions of the microphones in the room are known, a rough localization of the person can be achieved by adjusting the volume of the noises in each sensor node 101 . 102 . 103 . 104 is measured and from an estimate of the noise location is made. It is assumed that the received sound power decreases with the square of the distance. For this it is necessary that the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 with each other or with a central unit 100 to be able to communicate.

Eine wesentliche Verbesserung der Lokalisierung kommt zustande, wenn jeder Sensorknoten 101, 102, 103, 104 den Abstand zur Geräuschquelle direkt messen kann, oder wenn z.B. die Abstandsdifferenz zwischen der Geräuschquelle und jeweils zwei Sensorknoten 101, 102, 103, 104 gemessen werden kann ("Differenzortung"). Auch hierzu ist es notwendig, dass die Position jedes Sensors möglichst genau bekannt ist, und dass eine Kommunikation der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 untereinander oder mit einer zentralen Einheit 100 möglich ist.A significant improvement in localization occurs when every sensor node 101 . 102 . 103 . 104 can measure the distance to the noise source directly, or if, for example, the distance difference between the noise source and two sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 can be measured ("Differential location"). Again, it is necessary that the position of each sensor is known as accurately as possible, and that a communication of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 with each other or with a central unit 100 is possible.

Der vorliegende Ansatz ermöglicht es erstens, für Sensorknoten 101, 102, 103, 104 mit Mikrofonen ein Verfahren zur Messung des Abstands zur Schallquelle bereitzustellen. Dies gilt insbesondere für die Einrichtungsphase des Sensornetzwerks, in der die genauen Positionen der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 zu bestimmen sind. Eine weiterer Aspekt des beschrieben Ansatzes ist es, aus den gemessenen Abstandswerten eine Karte zu erstellen, in der die Koordinaten der Sensorpositionen eingezeichnet sind, oder diese in Tabellenform anzugeben.First, this approach allows for sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 To provide with microphones a method for measuring the distance to the sound source. This is especially true for the setup phase of the sensor network, where the exact positions of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 to be determined. Another aspect of the described approach is to create a map from the measured distance values, in which the coordinates of the sensor positions are drawn, or to specify these in tabular form.

Bei dem beschriebenen Verfahren sind keinerlei Messungen der genauen Sensorpositionen im Raum mit Maßband oder ähnlichem erforderlich; es genügt, mit einer vernetzten Recheneinheit 100, beispielsweise einem Laptop, Smartphone oder Tablet-PC, den Raum abzuschreiten; alles andere, insbesondere die Abstandsmessung von der Recheneinheit zu den Sensorknoten 101, 102, 103, 104 sowie die Berechnung der Position der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 kann automatisiert erfolgen.In the described method, no measurements of the exact sensor positions in the room with tape measure or the like are required; it is enough, with a networked computing unit 100 for example, a laptop, smartphone or tablet PC, to pace the room; everything else, in particular the distance measurement from the arithmetic unit to the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 and the calculation of the position of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 can be automated.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ortungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Bereich 200 in Form eines L-förmigen Raums mit Sensorknoten 101, 102, 103, 104 und Sendepositionen 221, 222, 222, 223. Beispielhaft sind vier Sensorknoten 101, 102, 103, 104 gezeigt, die an Wänden des Raums 200 angeordnet sind. 2 shows a schematic representation of a location system according to an embodiment of the present invention. Shown is an area 200 in the form of an L-shaped room with sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 and send positions 221 . 222 . 222 . 223 , Exemplary are four sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 shown on walls of the room 200 are arranged.

Die Sendepositionen 221, 222, 223, 224, 225 entsprechen Positionen an denen je ein Abgleichsignal 110 ausgesendet wird, beispielsweise von einer Vorrichtung, wie sie anhand von 1 beschrieben ist. Dazu kann die Vorrichtung auf einer Trajektorie 230 durch den Raum 200 bewegt werden. Beispielhaft ist das Aussenden eines Abgleichsignals 110 von der Sendeposition 224 gezeigt.The send positions 221 . 222 . 223 . 224 . 225 correspond to positions on each of which a balance signal 110 is emitted, for example, from a device as described by 1 is described. To can the device on a trajectory 230 through the room 200 to be moved. An example is the transmission of a calibration signal 110 from the send position 224 shown.

Die in 2 als Abgleichsignale 110 bezeichneten Pfeile können auch als Abstände zwischen der Sendeposition 224 und den Sensorknoten 101, 102, 103, 104 aufgefasst werden. Der Abstand zwischen einem Sensorknoten Si 101, 102, 103, 104 und einer Sendepositionen 221, 222, 223, 224, 225 Tj wird als Messwert di, j bezeichnet. Ein solcher Abstand kann von der anhand von 1 beschriebenen Ermittlungseinrichtung beschrieben werden.In the 2 as adjustment signals 110 Arrows can also be referred to as distances between the transmission position 224 and the sensor node 101 . 102 . 103 . 104 be understood. The distance between a sensor node Si 101 . 102 . 103 . 104 and a send positions 221 . 222 . 223 . 224 . 225 Tj is called the measured value di, j. Such a distance can be determined by the basis of 1 be described described determination device.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt 2 eine typische Anwendungssituation im Grundriss. Als Bereich ist in L-förmiger Raum 200 mit vier Sensorknoten 101, 102, 103, 104 bestückt, wobei jeder Sensorknoten 101, 102, 103, 104 wenigstens ein Mikrofon und eine Vernetzung, z. B. per W-LAN umfasst. Zu jedem Sensorknoten 101, 102, 103, 104 gehört ein Satz von zunächst unbekannten Koordinaten, z.B. (X3, Y3, Z3) für den Sensorknoten S3 103. Um die Koordinaten der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 zu bestimmen, geht beispielsweise eine Person auf einem nahezu beliebigen Weg 230 durch den Raum 200 und trägt dabei eine mit dem Sensorcluster vernetzte Recheneinheit, z. B. einen Laptop, ein Smartphone oder ein Tablet-PC, mit sich. Die Recheneinheit kann Einrichtungen einer Vorrichtung umfassen, wie sie anhand von 1 beschrieben ist.According to one embodiment shows 2 a typical application situation in the floor plan. As area is in L-shaped space 200 with four sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 equipped, with each sensor node 101 . 102 . 103 . 104 at least one microphone and a network, e.g. B. by W-LAN includes. To every sensor node 101 . 102 . 103 . 104 belongs a set of initially unknown coordinates, eg (X 3 , Y 3 , Z 3 ) for the sensor node S3 103 , To the coordinates of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 For example, a person goes on almost any path 230 through the room 200 and carries a networked with the sensor cluster computing unit, z. As a laptop, a smartphone or a tablet PC, with him. The arithmetic unit may comprise devices of a device, as described with reference to FIG 1 is described.

Per Vernetzung wird dafür gesorgt, dass die Recheneinheit und die Sensorknoten 101, 102, 103, 104 ihre interne, z. B. durch eine Quarzuhr realisierte Systemzeit synchron halten, wobei die gegenseitige Abweichung auf z.B. maximal 1µs begrenzt wird.By networking, it is ensured that the arithmetic unit and the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 their internal, z. B. keep synchronized by a quartz clock system time, the mutual deviation is limited to eg a maximum of 1μs.

Während sich die Person durch den Raum 200 bewegt, emittiert die Recheneinheit über einen eingebauten Lautsprecher beispielsweise zu festgelegten Zeitpunkten, z. B. jede Sekunde, akustische Signale 110, die von den Mikrofonen der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 aufgefangen werden. Jeder Sensorknoten 101, 102, 103, 104 übermittelt der Recheneinheit über W-LAN jeweils den Zeitpunkt, zu dem ein Signal 110 aufgefangen wurde sowie seine individuelle Knotennummer i. Da die Recheneinheit den jeweiligen Sendezeitpunkt kennt und die Systemzeiten synchronisiert wurden, kann die Recheneinheit für jede Sendeposition Tj 221, 222, 223, 224, 225 aus den so gemessenen Schall-Laufzeiten und der Schallgeschwindigkeit die Abstände di, j zwischen der aktuellen Sendeposition Tj, beispielsweise der Sendeposition 224, und jedem Sensorknoten Si 101, 102, 103, 104 berechnen. Als akustische Signale 110 eignen sich z.B. kurze Tonbursts, kurze Pulse ("Klicks"), Frequenzrampen, oder auch Rauschsignale, z. B. sogenannte Pseudo-Noise(PN-)Folgen. Die beim Abgleich ausgesendeten Töne können für den Menschen hörbar sein.While the person is walking through the room 200 moved, the arithmetic unit emits via a built-in speaker, for example, at fixed times, eg. Every second, acoustic signals 110 from the microphones of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 be caught. Every sensor node 101 . 102 . 103 . 104 transmits the computing unit via W-LAN in each case the time at which a signal 110 was caught and his individual node number i. Since the arithmetic unit knows the respective transmission time and the system times have been synchronized, the arithmetic unit for each transmission position Tj 221 . 222 . 223 . 224 . 225 from the thus measured sound transit times and the speed of sound, the distances di, j between the current transmission position Tj, for example, the transmission position 224 , and each sensor node Si 101 . 102 . 103 . 104 to calculate. As acoustic signals 110 For example, short bursts of sound, short pulses ("clicks"), frequency ramps, or even noise signals, eg. As so-called pseudo-noise (PN) consequences. The tones emitted during the adjustment can be audible to humans.

Neben den zur Einrichtung des Sensorclusters benötigten Positionen der Sensorknoten Si 101, 102, 103, 104 liefert das beschriebene Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel auch alle Sendepositionen Tj 221, 222, 223, 224, 225.In addition to the required for the device of the sensor cluster positions of the sensor node Si 101 . 102 . 103 . 104 The described method also delivers all transmission positions Tj according to one embodiment 221 . 222 . 223 . 224 . 225 ,

Zunächst sind sämtliche Positionen unbekannt. Um die gesuchten Koordinaten aus den Messwerten di, j zu bestimmen, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel wie folgt vorgegangen. First, all positions are unknown. In order to determine the sought coordinates from the measured values di, j, the procedure is as follows, according to one embodiment.

Zunächst wird der Nullpunkt des Koordinatensystems festgelegt, z. B. durch die Wahl der Position des zweiten Sensorknotens 102 als S2 = (S2,X, S2,y, S2,z) = (0, 0, 0). Für die Position eines anderen Sensorknotens, beispielsweise der Position des ersten Sensorknotens 101 können zwei weitere Koordinaten gewählt werden, z. B. S1 = (S1,X, S1,Y, S1,Z) = (S1,X, 0, 0). Weiterhin kann z. B. für die Position des dritten Sensorknotens 103 gefordert werden, dass S3 ebenso wie S1 und S2 in der Ebene z=0 liegen soll: S3 = (S3,X, S3,Y, S3,Z) = (S3,X, S3,Y, 0). Durch diese, oder eine ähnliche Wahl ist die Lage des Koordinatensystems im Raum festgelegt.First, the zero point of the coordinate system is set, for. B. by the choice of the position of the second sensor node 102 as S 2 = (S 2, X , S 2, y , S 2, z ) = (0, 0, 0). For the position of another sensor node, for example the position of the first sensor node 101 two further coordinates can be selected, eg. B. S 1 = (S 1, X , S 1, Y , S 1, Z ) = (S 1, X , 0, 0). Furthermore, z. For the position of the third sensor node 103 be required that S3 as well as S1 and S2 should lie in the plane z = 0: S 3 = (S 3, X , S 3, Y , S 3, Z ) = (S 3, X , S 3, Y , 0). This, or a similar choice, determines the position of the coordinate system in space.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird von NS vorhandenen Sensorknoten 101, 102, 103, 104 und von NT durchlaufenen Sendepositionen ausgegangen. Dabei entstehen NS·NT Messwerte di, j. Gleichzeitig besitzen die NS + NT Positionen insgesamt 3·(NS + NT) Koordinaten, da jede Position in einem 3-D-Koordinatensystem festzulegen ist. Da sechs Koordinaten immer frei gewählt werden können (z. B. zu Null, wie oben beschrieben), sind insgesamt 3·(NS + NT)- 6 Koordinaten zu berechnen. Dabei stehen NS·NT Messwerte di, j zur Verfügung. According to one embodiment, sensor nodes present from N S 101 . 102 . 103 . 104 and from N T passed through transmission positions. This produces N S · N T measured values di, j. At the same time, the N S + N T positions have a total of 3 * (N S + N T ) coordinates since each position is to be set in a 3-D coordinate system. Since six coordinates can always be selected freely (eg to zero, as described above), a total of 3 * (N S + N T ) - 6 coordinates must be calculated. N S · N T measured values di, j are available here.

Um die Koordinaten sicher berechnen zu können, sollte die Anzahl der Messungen die Anzahl gesuchter Koordinaten übersteigen. Gemäß einem Ausführungsbiel wird davon ausgegangen, dass wenigstens 4 Sensorknoten (Ns ≥ 4) und wenigstens 7 Sendepositionen (NT ≥ 7) eingesetzt werden.In order to calculate the coordinates safely, the number of measurements should exceed the number of searched coordinates. According to an embodiment, it is assumed that at least 4 sensor nodes (Ns ≥ 4) and at least 7 transmission positions (N T ≥ 7) are used.

Bei der Berechnung der fehlenden Koordinaten wird gemäß einem Ausführungsbeispiel die kleinste Fehlerquadratsumme als Fehlermaß eingesetzt. Dabei werden die Koordinaten so bestimmt, dass die Fehlerquadratsumme E ihr absolutes Minimum gemäß folgender Formel annimmt:

Figure DE102014200434A1_0002
When calculating the missing coordinates, according to one embodiment, the least squares error is used as a measure of error. The coordinates are determined in such a way that the sum of the least squares E assumes its absolute minimum according to the following formula:
Figure DE102014200434A1_0002

Zur Bestimmung der fehlenden Koordinaten können bekannte Lösungsverfahren, beispielsweise Start mit einer Anfangslösung z. B. aus Zufallswerten, dann iterative Minimierung der Fehlerquadratsumme E, eingesetzt werden. Typische geeignete Verfahren zur Minimierung von E sind z. B. das Gradientenverfahren, das Gauss-Newtonverfahren oder mehrdimensionale Newtonverfahren.To determine the missing coordinates, known solution methods, for example starting with an initial solution z. B. from random values, then iterative minimization of the least square E be used. Typical suitable methods for minimizing E are e.g. For example, the gradient method, the Gauss-Newton method or multi-dimensional Newton methods.

Sind die Koordinaten der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 berechnet, werden diese z. B. in einer Zentraleinheit gespeichert und können ab diesem Zeitpunkt z. B. für die Ortung von Personen genutzt werden.Are the coordinates of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 calculated, these z. B. stored in a central unit and can from this time z. B. be used for the detection of people.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel stehen für ein Sensornetzwerk mindestens vier Sensorknoten 101, 102, 103, 104 mit mindestens je einem Mikrofon und einer Vernetzung zur Verfügung. Ferner ist eine tragbare, vernetzte Recheneinheit (Laptop, Smartphone, Tablet-PC) mit Lautsprecher vorhanden. Es erfolgt eine Synchronisation der Zeitbasen der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 und der Recheneinheit. Es wird eine Messung von Laufzeiten zwischen Recheneinheit und Sensorknoten 101, 102, 103, 104 beim Durchgang durch den Raum 200 durchgeführt. Es erfolgt eine Berechnung der Koordinaten von Sensorknoten 101, 102, 103, 104 oder alternativ eine gleichzeitige Berechnung der Koordinaten von Sensorknoten 101, 102, 103, 104 und von Sendepositionen 221, 222, 223, 224, 225. Es erfolgt eine Nutzung der Koordinaten z. B. zur Lokalisierung von Personen, wobei eine Nutzung der von Personen erzeugten Geräusche erfolgen kann.According to one embodiment, at least four sensor nodes are available for a sensor network 101 . 102 . 103 . 104 with at least one microphone each and a network available. Furthermore, a portable, networked computing unit (laptop, smartphone, tablet PC) with speakers is available. There is a synchronization of the time bases of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 and the arithmetic unit. It is a measurement of maturity between the arithmetic unit and sensor node 101 . 102 . 103 . 104 when passing through the room 200 carried out. The coordinates of sensor nodes are calculated 101 . 102 . 103 . 104 or alternatively a simultaneous calculation of the coordinates of sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 and from sending positions 221 . 222 . 223 . 224 . 225 , There is a use of the coordinates z. B. for the localization of persons, whereby a use of the sounds generated by persons can take place.

3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ortungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich um das bereits anhand von 1 beschriebene Ortungssystem mit den Sensorknoten 101, 102, 103, 104 handeln. 3 shows a block diagram of a positioning system according to an embodiment of the present invention. This may already be based on 1 described location system with the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 act.

Ein von einem sich innerhalb des von den Sensorknoten 101, 102, 103, 104 abgedeckten Bereichs befindet sich ein Objekt 340. Das Objekt 340 verursacht ein Geräusch 342. Die Sensorknoten 101, 102, 103, 104 sind ausgebildet, um das Geräusch 342 zu detektieren. Ferner sind die Sensorknoten 101, 102, 103, 104 ausgebildet, um je ein Ortungssignal 351, 352, 353, 354 an eine Vorrichtung 100 zum Orten eines sich innerhalb des Bereichs befindlichen Objekts 340 auszusenden. Lediglich beispielhaft handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel bei der Vorrichtung 100 um die anhand von 1 beschriebene Vorrichtung. Alternativ kann es sich auch um eine anders ausgeführte Vorrichtung 100 handeln, die beispielsweise nicht zur Ermittlung der Positionen der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 geeignet ist oder verwendet wird. In diesem Fall können Werte bezüglich der ermittelten Positionen an die Vorrichtung 100 zur Verwendung durch die Vorrichtung 100 bereitgestellt werden.One of a inside of the sensor node 101 . 102 . 103 . 104 Covered area is an object 340 , The object 340 causes a noise 342 , The sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 are trained to make the noise 342 to detect. Further, the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 trained to ever a locating signal 351 . 352 . 353 . 354 to a device 100 for locating an object located within the area 340 send out. By way of example only, it is according to this embodiment in the device 100 around the basis of 1 described device. Alternatively, it may be a different device 100 For example, do not act to determine the positions of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 is suitable or used. In this case, values relating to the determined positions can be sent to the device 100 for use by the device 100 to be provided.

Die Vorrichtung 100 weist eine Empfangseinrichtung 362 zum Empfangen der Ortungssignale 351, 352, 353, 354 auf. Ein jedes der Ortungssignale 351, 352, 353, 354 überträgt eine Information hinsichtlich eines Parameters des von dem jeweiligen Sensorknoten 101, 102, 103, 104 detektieren Geräusches. Ein solcher Parameter kann beispielsweise ein Empfangszeitpunkt oder eine Laufzeit von das Geräusch übertragenden Schallwellen sein.The device 100 has a receiving device 362 for receiving the locating signals 351 . 352 . 353 . 354 on. Each of the locating signals 351 . 352 . 353 . 354 transmits information regarding a parameter of the sensor node 101 . 102 . 103 . 104 detect noise. Such a parameter may be, for example, a reception time or a transit time of sound waves transmitting sound.

Die Vorrichtung 100 weist ferner eine Bestimmungseinrichtung 364 auf. Die Bestimmungseinrichtung 364 ist ausgebildet, um unter Verwendung der von den Ortungssignalen 351, 352, 353, 354 übertragenen Information eine Position des Objekts 340 innerhalb des Bereichs zu bestimmen. Dazu kann die Bestimmungseinrichtung 364 die Positionen der Sensorknoten 101, 102, 103, 104 verwenden.The device 100 also has a determination device 364 on. The determining device 364 is designed to be using the of the locating signals 351 . 352 . 353 . 354 transmitted information a position of the object 340 within the range. For this purpose, the determination device 364 the positions of the sensor nodes 101 . 102 . 103 . 104 use.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Abgleich eines Ortungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schritte des Verfahrens können beispielsweise unter Verwendung von Einrichtungen einer Vorrichtung ausgeführt werden, wie sie anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist. 4 shows a flowchart of a method for adjusting a positioning system according to an embodiment of the present invention. The steps of the method may, for example, be carried out using devices of a device as described with reference to the preceding figures.

Das Verfahren weist einen Schritt 401 auf, in dem eine Sendeschnittstelle angesteuert wird, um eine Anzahl von Abgleichsignalen, die von einer Mehrzahl von Sensorknoten empfangbar sind, von unterschiedlichen Positionen innerhalb eines Bereichs auszusenden. In einem Schritt 403 wird eine Mehrzahl von Zeitsignalen empfangen, wobei die Mehrzahl von Zeitsignalen Entfernungen der Anzahl von Abgleichsignalen zwischen den unterschiedlichen Positionen und der Mehrzahl von Sensorknoten abbilden. In einem Schritt 405 werden Positionen der Mehrzahl von Sensorknoten innerhalb des Bereichs unter Verwendung der Mehrzahl von Zeitsignalen ermittelt.The method has one step 401 in which a transmit interface is driven to transmit a number of equalize signals receivable from a plurality of sensor nodes from different positions within a range. In one step 403 receiving a plurality of time signals, wherein the plurality of time signals map distances of the number of trim signals between the different positions and the plurality of sensor nodes. In one step 405 positions of the plurality of sensor nodes within the area are detected using the plurality of time signals.

Die Schritte 401, 403 können wiederholt ausgeführt werden. Beispielsweise kann ein von der Mehrzahl von Sensorknoten empfangbares erstes Abgleichsignal von einer ersten Position innerhalb des Bereichs ausgesendet werden und anschließend kann eine Mehrzahl erster Zeitsignale empfangen werden, wobei die ersten Zeitsignalen Laufzeiten des ersten Abgleichsignals zwischen der ersten Position und der Mehrzahl von Sensorknoten abbilden. Nach dem Aussenden des ersten Abgleichsignals kann ein von der Mehrzahl von Sensorknoten empfangbares zweites Abgleichsignal von einer sich von der ersten Position unterscheidenden zweiten Position innerhalb des Bereichs ausgesendet werden und anschließend kann eine Mehrzahl zweiter Zeitsignale empfangen werden, die Laufzeiten des zweiten Abgleichsignals zwischen der zweiten Position und der Mehrzahl von Sensorknoten abbilden. Nach dem Aussenden des zweiten Abgleichsignals kann zumindest ein von der Mehrzahl von Sensorknoten empfangbares weiteres Abgleichsignal von einer sich von der ersten und der zweiten Position unterscheidenden weiteren Position innerhalb des Bereichs ausgesendet werden und es kann eine Mehrzahl weiterer Zeitsignale empfangen werden, die Laufzeiten des zumindest einen weiteren Abgleichsignals zwischen der weiteren Position und der Mehrzahl von Sensorknoten abbilden. Im Schritt 405 können die Positionen der Mehrzahl von Sensorknoten innerhalb des Bereichs unter Verwendung der Mehrzahl erster Zeitsignale, der Mehrzahl zweiter Zeitsignale und der Mehrzahl weiterer Zeitsignale ermittelt werden.The steps 401 . 403 can be repeated. For example, a first tuning signal receivable by the plurality of sensor nodes may be transmitted from a first position within the range, and then a plurality of first timing signals may be received, the first timing signals mapping times of the first tuning signal between the first position and the plurality of sensor nodes. After the first alignment signal has been transmitted, a second adjustment signal receivable by the plurality of sensor nodes can be transmitted from a second position within the range differing from the first position, and subsequently a plurality of second time signals can be received, the transit times of the second adjustment signal between the second position and the plurality of sensor nodes. After the second adjustment signal has been transmitted, at least one further adjustment signal receivable by the plurality of sensor nodes can be emitted from a further position differing from the first and the second position within the range and a plurality of further time signals can be received, the transit times of the at least one map further adjustment signal between the further position and the plurality of sensor nodes. In step 405 For example, the positions of the plurality of sensor nodes within the area may be determined using the plurality of first time signals, the plurality of second time signals, and the plurality of other time signals.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Orten eines Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schritte des Verfahrens können beispielsweise unter Verwendung von Einrichtungen einer Vorrichtung ausgeführt werden, wie sie anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist. Die Schritt des Verfahrens können beispielsweise ausgeführt werden, nachdem die Schritte des anhand von 4 beschriebenen Verfahrens durchgeführt wurden. 5 FIG. 12 shows a flow chart of a method for locating an object according to an embodiment of the present invention. The steps of the method may, for example, be carried out using devices of a device as described with reference to the preceding figures. The steps of the method may be performed, for example, after the steps of the 4 described method were performed.

Das Verfahren umfasst einen Schritt 501, in dem Ortungssignale zumindest einer Anzahl der Mehrzahl von Sensorknoten empfangen werden, wobei die Ortungssignale zumindest einen Parameter eines dem Objekt zuordenbaren und von zumindest der Anzahl der Mehrzahl von Sensorknoten empfangenen Geräusches abbilden. In einem Schritt 503 wird eine Position des Objekts innerhalb des Bereichs unter Verwendung der Ortungssignale bestimmt.The method comprises a step 501 in which location signals of at least a number of the plurality of sensor nodes are received, wherein the location signals map at least one parameter of a noise that can be assigned to the object and is received by at least the number of the plurality of sensor nodes. In one step 503 a position of the object within the area is determined using the locating signals.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, the method steps presented here can be repeated as well as executed in a sequence other than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims (10)

Verfahren zum Abgleich eines Ortungssystems mit einer Mehrzahl innerhalb eines Bereichs (200) angeordneter Sensorknoten (101, 102, 103, 104), das die folgenden Schritte umfasst: Ansteuern (401) einer Sendeschnittstelle (120), um eine Anzahl von Abgleichsignalen (110), die von der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104) empfangbar sind, von unterschiedlichen Positionen (221, 222, 223, 224, 225) innerhalb des Bereichs (200) auszusenden; Empfangen (403) einer Mehrzahl von Zeitsignalen (111, 112, 113, 114) von der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104), die Entfernungen zwischen den unterschiedlichen Positionen (221, 222, 223, 224, 225) und der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104) abbilden; und Ermitteln (405) von Positionen der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104) innerhalb des Bereichs (200) unter Verwendung der Mehrzahl von Zeitsignalen (111, 112, 113, 114).Method for matching a location system with a plurality within a range ( 200 ) arranged sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ), which includes the following steps: 401 ) of a transmission interface ( 120 ) to generate a number of equalization signals ( 110 ) received from the plurality of sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ) are receivable from different positions ( 221 . 222 . 223 . 224 . 225 ) within the range ( 200 ) to send out; Receive ( 403 ) a plurality of time signals ( 111 . 112 . 113 . 114 ) of the plurality of sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ), the distances between the different positions ( 221 . 222 . 223 . 224 . 225 ) and the plurality of sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ) depict; and determining ( 405 ) of positions of the plurality of sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ) within the range ( 200 ) using the plurality of time signals ( 111 . 112 . 113 . 114 ). Verfahren gemäß Anspruch 1, mit einem Schritt des Aussendens der Abgleichsignale (110) als akustische Signale. Method according to claim 1, comprising a step of transmitting the adjustment signals ( 110 ) as acoustic signals. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die Schritte (401, 403) des Aussendens und des Empfangens unter Verwendung von Schnittstellen (120, 124) eines mobilen Geräts (100) ausgeführt werden.Method according to claim 2, wherein the steps ( 401 . 403 ) of sending and receiving using interfaces ( 120 . 124 ) of a mobile device ( 100 ). Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Ermittelns (405) eine Position eines der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104) als Ursprung eines Koordinatensystems definiert wird und die Positionen der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104) als Koordinaten des Koordinatensystems bestimmt werden.Method according to one of the preceding claims, in which in the step of determining ( 405 ) a position of one of the plurality of sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ) is defined as the origin of a coordinate system and the positions of the plurality of sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ) are determined as coordinates of the coordinate system. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Synchronisierens von Zeitbasen der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104).Method according to one of the preceding claims, comprising a step of synchronizing time bases of the plurality of sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ). Verfahren zum Orten eines sich innerhalb eines Bereichs befindlichen Objekts (340) unter Verwendung eines akustischen Ortungssystems mit einer Mehrzahl innerhalb eines Bereichs angeordneter Sensorknoten (101, 102, 103, 104), das die folgenden Schritte umfasst: Empfangen (501) von Ortungssignalen (351, 352, 353, 354) zumindest einer Anzahl der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104), wobei die Ortungssignale (351, 352, 353, 354) zumindest einen Parameter eines dem Objekt (340) zuordenbaren und von zumindest der Anzahl der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104) empfangenen Geräusches (342) abbilden; und Bestimmen (503) einer Position des Objekts (340) innerhalb des Bereichs (200) unter Verwendung der Ortungssignale (351, 352, 353, 354).Method for locating an object located within a region ( 340 ) using an acoustic localization system with a plurality of sensor nodes arranged within a region ( 101 . 102 . 103 . 104 ), which includes the following steps: receiving ( 501 ) of locating signals ( 351 . 352 . 353 . 354 ) at least a number of the plurality of sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ), wherein the locating signals ( 351 . 352 . 353 . 354 ) at least one parameter of the object ( 340 ) and at least the number of the plurality of sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ) received noise ( 342 ) depict; and determining ( 503 ) a position of the object ( 340 ) within the range ( 200 ) using the locating signals ( 351 . 352 . 353 . 354 ). Verfahren gemäß Anspruch 6, mit den Schritten (401, 403, 405) eines Verfahrens zum Abgleich des akustischen Ortungssystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Schritt des Bestimmens (503) die Position des Objekts (340) unter Verwendung der Positionen der Mehrzahl von Sensorknoten (101, 102, 103, 104) bestimmt wird.Method according to claim 6, comprising the steps ( 401 . 403 . 405 ) of a method for adjusting the acoustic localization system according to one of claims 1 to 5, wherein in the step of determining ( 503 ) the position of the object ( 340 ) using the positions of the plurality of sensor nodes ( 101 . 102 . 103 . 104 ) is determined. Vorrichtung (100) zum Abgleich eines akustischen Ortungssystems und/oder zum Orten eines sich innerhalb eines Bereichs befindlichen Objekts, wobei die Vorrichtung Einrichtungen (120, 122, 124, 126; 362, 364) aufweist, die ausgebildet sind, um die Schritte (401, 403, 405; 501, 503) eines Verfahrens gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen. Contraption ( 100 ) for matching an acoustic localization system and / or for locating an object located within a region, the device comprising devices ( 120 . 122 . 124 . 126 ; 362 . 364 ) configured to perform the steps ( 401 . 403 . 405 ; 501 . 503 ) of a method according to any one of the preceding claims. Ortungssystem mit folgenden Merkmalen: einer Mehrzahl innerhalb eines Bereichs angeordneter oder anordenbarer Sensorknoten (101, 102, 103, 104); und einer Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 8.Positioning system with the following features: a plurality of sensor nodes arranged or arrangeable within a region ( 101 . 102 . 103 . 104 ); and a device ( 100 ) according to claim 8. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Programmprodukt auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.Computer program product with program code for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, when the program product is executed on a device.
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