-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Ortung von Inventar, insbesondere zur Ortung von Einkaufswagen, Containern, Transportwagen und/oder Kunststoffbehältern, sowie ein entsprechendes Verfahren hierfür. Ferner betrifft die Erfindung eine Überwachungseinrichtung und einen beweglichen Gegenstand in einem solchen Ortungssystem.
-
Systeme zur Ortung von Inventar werden beispielsweise auf dem Gebiet der Einkaufswagenlogistik eingesetzt, um Einkaufswagen in einem definierten Betriebsbereich aufzufinden und vor Diebstahl zu schützen. Ein Ortungssystem soll bekannte Pfandsysteme bzw. Blockadesysteme an Einkaufswagen ersetzen und den Personaleinsatz zum Auffinden und Einsammeln von Einkaufswagen reduzieren.
-
Bekannte Systeme zur Ortung von Einkaufswagen basieren in der Regel auf RFID. Hierbei werden die Einkaufswagen mit Transpondern ausgestattet und eine dedizierte Infrastruktur mit einer Vielzahl von Empfängern bereitgestellt. Die Empfänger sind im gesamten Betriebsbereich verteilt und lesen die aktiven oder passiven Transponder aus, um die Position eines Einkaufswagens in dem Betriebsbereich zu ermitteln. Systeme dieser Art haben den Nachteil, dass zwar die Transponder kostengünstig, und insbesondere passiv, ausgebildet sein können, die Infrastruktur der Lesegeräte jedoch aufwendig und teuer ist und in der Regel für jeden Betriebsbereich individuell eingerichtet werden muss. Insbesondere bei größeren Betriebsbereichen sind die Kosten für die Infrastruktur daher sehr hoch. Zudem kann die Infrastruktur nur schwer an eine geänderte Umgebung angepasst werden.
-
Alternativ sind Systeme bekannt, bei denen der Einkaufswagen selbst seine Position ermittelt, beispielsweise über einen integrierten GPS-Chip, und seine Position über ein Funknetz an einen zentralen Server übermittelt. Diese Systeme haben den Nachteil, dass eine aufwändige Elektronik mit einer entsprechenden Spannungsversorgung im Einkaufswagen integriert werden muss. Diese hat neben hohen Bereitstellungskosten auch hohe Betriebs- und Wartungskosten zur Folge, wenn das System viele Einkaufswagen umfasst.
-
Einen Mittelweg der vorstehend genannten Verfahren beschreibt
US 2017/0066464 A1 , bei dem eine Positionsbestimmung anhand einiger fester Orte erfolgt und die Position mittels Koppelnavigation weiter präzisiert wird. Auf diese Weise kann die Positionsbestimmung am Einkaufswagen vereinfacht werden, insbesondere können teure GPS-Chips entfallen, und gleichzeitig kann die benötigte Infrastruktur vereinfacht werden, da die Anzahl der Lesegeräte verringert werden kann. Ein Nachteil dieses Ansatzes ist jedoch, dass nach wie vor eine dedizierte, an den jeweiligen Betriebsbereich angepasste Infrastruktur vorausgesetzt wird, die fixe Punkte im Betriebsbereich vorgibt bzw. für die Übermittlung der Positionsdaten an eine zentrale Auswerteeinheit sorgt.
-
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives System zur Ortung von Inventar anzugeben, welches die vorstehenden Probleme vermeidet. Insbesondere ist es eine Aufgabe, ein Ortungssystem anzugeben, welches sich kostengünstig realisieren lässt, sich einfach an veränderte Umgebungsbedingungen anpasst, präzise Ortsinformationen ermittelt und gut skalierbar ist.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein System zur Ortung von Inventar umfassend eine Vielzahl von beweglichen Gegenständen, insbesondere Einkaufswagen, Container, Transportwagen und/oder Kunststoffbehälter, sowie eine Überwachungseinrichtung, wobei die Gegenstände der Vielzahl von beweglichen Gegenständen je ein Funkmodul aufweisen, welches dazu ausgebildet ist, ein Netzwerkprotokoll eines Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerks zu implementieren und sich mit einem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk zu verbinden, und wobei die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Gegenstände der Vielzahl von beweglichen Gegenständen über das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk zu lokalisieren.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe ferner gelöst durch ein Verfahren zur Ortung von Inventar umfassend eine Vielzahl von beweglichen Gegenständen, insbesondere Einkaufswagen, Container, Transportwagen und/oder Kunststoffbehälter, mit den Schritten:
- - Bereitstellen der Vielzahl von beweglichen Gegenständen, wobei die Gegenstände je ein Funkmodul aufweisen, das ein Netzwerkprotokoll eines Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerks implementiert, um sich mit einem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk zu verbinden;
- - Bereitstellen einer Überwachungseinrichtung;
- - Lokalisieren der Vielzahl von Gegenständen über das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk durch die Überwachungseinrichtung.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe ferner gelöst durch eine Überwachungseinrichtung zur Ortung einer Vielzahl von beweglichen Gegenständen, insbesondere Einkaufswagen, Container, Transportwagen und/oder Kunststoffbehälter, wobei die Gegenstände der Vielzahl von beweglichen Gegenständen je ein Funkmodul aufweisen, welches dazu ausgebildet ist, ein Netzwerkprotokoll eines Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerks zu implementieren und sich mit einem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk zu verbinden, und wobei die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Gegenstände der Vielzahl von beweglichen Gegenständen über das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk zu lokalisieren.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe ferner gelöst durch einen beweglichen Gegenstand, insbesondere Einkaufswagen, Container, Transportwagen und/oder Kunststoffbehälter, mit einem Funkmodul, welches dazu ausgebildet ist, ein Netzwerkprotokoll eines Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerks zu implementieren und sich mit einem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk zu verbinden, wobei der bewegliche Gegenstand so eingerichtet ist, mit dem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk zusammenzuwirken, um von einer Überwachungseinrichtung lokalisiert zu werden.
-
Es ist somit eine Idee der vorliegenden Erfindung, bewegliche Gegenstände über Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerke zu lokalisieren. Bei einem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk, auch als Low Power Wide Area Netzwerk (LPWAN) bezeichnet, handelt es sich um ein energiesparendes, drahtloses Datenübertragungsnetz, insbesondere aus dem Bereich des Mobilfunks, das eine bestimmte Klasse von Netzwerkprotokollen zur Verbindung von Niedrigenergiegeräten implementiert. Bei Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerken kann es sich insbesondere um öffentlich betriebene Netze handeln, die von einem Mobilfunkanbieter zur Kommunikation von Kleingeräten bereitgestellt werden. Darüber hinaus können Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerke auch als private Netzwerke betrieben werden.
-
Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerke zeichnen sich dadurch aus, dass Endgeräte mit Funkmodulen kommunizieren können, die nur einen sehr geringen Energiebedarf haben. Durch den niedrigen Energieverbrauch kann eine einzelne Primärzelle für die Energieversorgung ausreichen. Die Elektronik in den zu ortenden Gegenständen kann so besonders einfach ausfallen.
-
Vorteilhaft kann das Ortungssystem zudem zumindest teilweise auf eine bestehende Infrastruktur für die Lokalisierung zurückgreifen. Eine dedizierte Infrastruktur für das Ortungssystem kann so vereinfacht werden oder vollständig überflüssig sein.
-
Das erfindungsgemäße Ortungssystem kombiniert somit günstige und energiesparsame Hardware für die zu ortenden Gegenstände mit einer vorzugsweise von dem System unabhängigen Infrastruktur. Das Ortungssystem kann auf diese Weise besonders günstig implementiert und betrieben werden und flexibel an geänderte Bedingungen angepasst werden, insbesondere ohne die zu ortenden Gegenstände oder die zugehörige Infrastruktur individuell anpassen zu müssen.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet, die Gegenstände der Vielzahl von beweglichen Gegenständen anhand einer Lokalisierungsfunktion des Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerks zu lokalisieren.
-
In dieser Ausgestaltung kann somit auf eine dem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk inhärente Lokalisierungsfunktion zurückgegriffen werden, um die beweglichen Gegenstände zu lokalisieren. Beispielsweise kann über die Zugehörigkeit zu der aktuellen Funkzelle eine grobe Ortsbestimmung erfolgen. Weiter lassen sich netzseitig über Laufzeitberechnung oder Triangulation genauere Positionen bestimmen. Durch die Verwendung netzseitiger Lokalisierungsfunktionen kann das Ortungssystem besonders einfach aufgebaut sein, da keine zusätzlichen systemeigenen Ortungsfunktionen implementiert werden müssen. Ein solches System lässt sich besonders flexibel einsetzen, da es im Wesentlichen unabhängig von den lokalen Gegebenheiten ist.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk ein Kommunikationsnetz, das in einem Mobilfunkfrequenzspektrum arbeitet, insbesondere mit Frequenzen des GSM- und/oder LTE-Standards.
-
Indem auf ein Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk zurückgegriffen wird, das von einem Mobilfunkbetreiber als Teil seines Mobilfunknetzes implementiert ist, kann ganz oder zumindest teilweise auf eine eigene Infrastruktur verzichtet werden. Da Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerke darüber hinaus üblicherweise flächendeckend ausgedehnt sind, können auch große Betriebsbereiche ohne weitere eigene Infrastruktur abgedeckt werden. Ebenso können mehrere Ortungssysteme an verschiedenen Standorten auf ein gemeinsames Netzwerk zurückgreifen, ohne dass die beweglichen Gegenstände oder die Infrastruktur hierfür angepasst werden müssen. Beispielsweise können mehrere Ortungssysteme einer Supermarktkette ein gemeinsames Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk nutzen, so dass Gegenstände durch einfaches Umkonfigurieren an den jeweiligen zentralen Überwachungseinrichtungen von einem System ins andere überführt werden können. Das Ortungssystem ist somit sehr flexibel einsetzbar, so dass weder eine teure und aufwändige Elektronik in den zu überwachenden beweglichen Gegenständen vorgesehen sein muss noch eine dedizierte Infrastruktur notwendig ist.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk ein Kommunikationsnetz, das in einem lizenzfreien Frequenzspektrum arbeitet, insbesondere im ISM-Band.
-
Die Verwendung einer lizenzfreien Frequenz aus dem ISM-Band, beispielsweise im 433MHz-, 868MHz- oder 2,4 GHz-Band, hat den Vorteil, dass alternativ oder ergänzend zu einem von einem Mobilfunkanbieter bereitgestellten Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk auch eine eigene Infrastruktur bereitgestellt werden kann, um ggf. Bereiche abzudecken, die von kommerziellen Anbietern nicht oder nur unzureichend abgedeckt werden können.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Funkmodul dazu ausgebildet, sich lediglich im Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk einzubuchen.
-
Diese Ausgestaltung trägt dazu bei, dass die Funkmodule und damit verbunden die in den zu ortenden Gegenständen integrierte Elektronik besonders einfach, kostengünstig und energiesparend ausgestaltet sein können. Indem die Funkmodule sich nur im Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk einbuchen müssen, um lokalisiert werden zu können, kann auf eine tatsächliche Datenverbindung zu einem anderen Teilnehmer, beispielsweise zu einem zentralen Server verzichtet werden, wodurch die Elektronik in den zu ortenden Gegenständen besonders energiesparend ausgebildet sein kann.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Vielzahl von beweglichen Gegenständen dazu eingerichtet, über das implementierte Netzwerkprotokoll eine Verbindung mit der Überwachungseinrichtung herzustellen.
-
In dieser Ausgestaltung kommunizieren die beweglichen Gegenstände über das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk mit der Überwachungseinrichtung. Dies hat den Vorteil, dass weitere Informationen der beweglichen Gegenstände unmittelbar von diesen an die zentrale Überwachungseinrichtung gesendet werden können. Auf diese Weise können die beweglichen Gegenstände selbst aktiv bei der Ortung mitwirken und die Genauigkeit der Ortsbestimmung verbessern.
-
Besonders bevorzugt weisen die Gegenstände der Vielzahl von beweglichen Gegenständen hierzu Mittel auf, Positionsdaten zu bestimmen und an die Überwachungseinrichtung zu übertragen. Positionsdaten können beispielsweise über ein GPS-Modul oder Koppelnavigation absolut oder relativ bestimmt werden. Dies hat den Vorteil, dass die über das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk bestimmte Position unabhängig von dem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk präzisiert werden kann.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet, die Gegenstände der Vielzahl von beweglichen Gegenständen über eine weitere Lokalisierungstechnik unabhängig vom Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk zu lokalisieren.
-
In dieser Ausgestaltung kann somit eine weitere Lokalisierungstechnik herangezogen werden, insbesondere eine Indoor-Lokalisierungstechnik, wie WIFI, LIFI, Beacons, Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), Bluetooth Smart, RFID, Ultraschall usw., um die Lokalisierung durch das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk zu ergänzen. Durch die Kopplung verschiedener Lokalisierungstechniken kann für unterschiedliche Gegebenheiten im Betriebsbereich auf unterschiedliche Techniken zurückgegriffen werden. Insbesondere kann innerhalb von Gebäuden eine andere Technik verwendet werden als außerhalb. Dies ermöglicht eine besonders präzise Erfassung der einzelnen Gegenstände in den verschiedenen Bereichen.
-
Besonders bevorzugt ist die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet, an definierten Grenzen zwischen einer Lokalisierung über das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk und der weiteren Lokalisierungstechnik umzuschalten. So kann beispielsweise beim Betreten oder Verlassen eines definierten Bereichs automatisch die Lokalisierungstechnik gewechselt werden, so dass jeweils die optimale Lokalisierungstechnik verwendet wird.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet, mittels des Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerks einen oder mehrere Überwachungsbereiche zu definieren. Vorteilhaft können so Überwachungsbereiche festgelegt werden, ohne dass die zugrundeliegende Infrastruktur geändert werden muss. In den verschiedenen Überwachungsbereichen können so beispielsweise unterschiedliche Alarmsysteme oder -stufen (z.B. optisch, akustisch oder ein stiller Alarm) implementiert werden.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ortungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
- 2 eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Ortungssystems in einer schematischen Darstellung, und
- 3 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform.
-
In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines neuen Ortungssystems in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
-
Das System 10 umfasst eine Vielzahl von beweglichen Gegenständen 20, wie beispielsweise Einkaufswagen, Container, Transportwagen und/oder Kunststoffbehälter, deren Position von dem System 10 bestimmt werden kann. Das System ist grundsätzlich nicht auf die vorstehend genannten Transporteinrichtungen beschränkt, sondern kann auch andere bewegliche Gegenstände, wie beispielsweise Fahrräder, umfassen, die ebenfalls nur begrenzte Einrichtungen zur Stromversorgung aufweisen. Insbesondere ist das Ortungssystem auch für Gegenstände geeignet, die in örtlich getrennten Betriebsbereichen verwendet werden. So können die beweglichen Gegenstände auch mobile Werkzeuge, wie Akkuschrauber oder Bohrmaschinen, umfassen, die an unterschiedlichen Baustellen eingesetzt werden.
-
Die Gegenstände 20 umfassen jeweils ein Funkmodul 30, welches vorzugsweise unlösbar mit dem jeweiligen Gegenstand verbunden ist. Das Funkmodul 30 ist dazu ausgebildet, eine Verbindung zu einem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40 herzustellen. Vorzugsweise ist das Funkmodul am höchsten Punkt des zu ortenden Gegenstands mit möglichst großem Abstand zu Metallteilen angeordnet, um eine optimale Funkverbindung zu ermöglichen. Bei einem Einkaufswagen kann das Funkmodul 30 vorzugweise zentral im Griffstück angeordnet sein.
-
Ein Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40 im Sinne der Erfindung ist ein drahtloses Datenübertragungsnetzwerk, welches dazu eingerichtet ist, Geräte energiesparend miteinander zu vernetzen. Ein solches Netzwerk, auch als LPWAN bezeichnet, kann von einem Anbieter des Ortungssystems selbst betrieben oder aber vorzugsweise von einem externen Mobilfunkanbieter bereitgestellt werden.
-
Das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40 kann daher unabhängig von dem Ortungssystem implementiert sein und gleichzeitig von weiteren Teilnehmern genutzt werden, die nicht zum Ortungssystem gehören. Vorzugsweise ist das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40 als ein Teilsystem eines regulären Mobilfunknetzes implementiert. Aufbauend auf einer vorhandenen Infrastruktur des Mobilfunknetzes nutzt das bevorzugte Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40 definierte Ressourcen des Mobilfunknetzes, um eine energiesparende Kommunikation mit geringer Bandbreite bereitzustellen.
-
Aufgrund der definierten Ressourcen und des in der Regel eingeschränkten Funktionsumfangs eines Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerkes 40, können die Funkmodule 30 entsprechend einfach und energiesparend ausgelegt sein. Eine einzelne Primärzelle kann zur Energieversorgung ausreichen.
-
Zur Kommunikation mit dem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk implementieren die Funkmodule ein oder mehrere Netzwerkprotokolle, wie beispielsweise LoRaWAN basieren auf LoRa-Modulation von der LoRa Alliance, Symphony Link ebenfalls basierend auf LoRa-Modulation, LTE-M oder LTE Cat NB1 basierend auf LTE Advanced von 3GPP, NarrowBand-loT (NB-loT) ebenfalls von 3GPP, Weightless-N/-P/-B als offener Standard der Weighless SIG für Ultranarrow-Bandtechnologie oder Wi-Fi HaLow als offener Standard der WiFi Alliance (IEEE 802.11 ah).
-
Ferner sind nicht-standardisierte Protokolle wie WavIoT NarrowBand Fidelity (WavIoT NB-Fi) von WavIoT, SigFox basierend auf Ultra-Narrow-Band Modulation oder Random Phase Multiple Access (RPMA) im 2.4-GHz-Frequenzbereich von Ingenu bekannt.
-
Es versteht sich, dass ein Funkmodul 30 nicht auf eine der vorstehenden Technologien beschränkt ist, und insbesondere auch mehrere dieser Technologien gleichzeitig verwendet werden können.
-
Neben den beweglichen Gegenständen 20 umfasst das System darüber hinaus eine Überwachungseinrichtung 50. Die Überwachungseinrichtung 50 ist eine Verarbeitungseinheit, die ebenfalls mit dem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40 gekoppelt ist. In einem Ausführungsbeispiel kann es sich bei der Überwachungseinrichtung 50, um einen dedizierten, zentralen Server handeln. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Überwachungseinrichtung 50 auch eine virtuelle Datenverarbeitungseinheit oder ein Dienst in der Cloud sein.
-
Die Verbindung zwischen der Überwachungseinrichtung 50 zu dem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40 kann ebenfalls drahtlos erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann die Überwachungseinrichtung 50 auch kabelgebunden mit dem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk verbunden sein. Die Überwachungseinrichtung 50 kann als ein weiterer Teilnehmer des Netzwerks ausgebildet sein. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Überwachungseinrichtung 50 auch nur mit einer dem Netzwerk zugehörigen Verwaltungseinheit verbunden sein, ohne selbst aktiver Teilnehmer des Netzwerks zu sein.
-
Die Überwachungseinrichtung 50 ist dazu ausgebildet, die Gegenstände der Vielzahl von beweglichen Gegenständen 20 über das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40 zu lokalisieren. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Überwachungseinrichtung hierzu auf Lokalisierungsfunktionen des Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerks 40 zurückgreifen.
-
Bei den Lokalisierungsfunktionen kann es sich beispielsweise um aus dem Mobilfunkbereich bekannte Funktionen handeln, mit denen eine Ortsbestimmung eines eingeschalteten und in dem Funknetzwerk eingebuchten Geräts möglich ist.
-
Die Verwendung einer netzwerkinhärenten Lokalisierungsfunktion hat den Vorteil, dass die beweglichen Gegenstände 20 nicht direkt mit der Überwachungseinrichtung 50 verbunden sein müssen, um von der Überwachungseinrichtung 50 lokalisiert zu werden. Es kann in einem Ausführungsbeispiel ausreichend sein, wenn sich die beweglichen Gegenstände 20 im Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk einbuchen, ohne eine tatsächliche höherwertige Datenverbindung aufbauen zu müssen.
-
Ein Beispiel für eine netzinhärente Lokalisierungsfunktion, die ohne zusätzliche netz- oder geräteseitige Ausrüstung auskommt, ist die Lokalisierung über die Funkzelle, in der ein Endgerät eingebucht ist. Sobald ein Endgerät in einer Funkzelle eingebucht ist, kann davon ausgegangen werden, dass das Endgerät in einem definierten Bereich um die Basisstation aufzufinden ist. Dieses Verfahren kann weiter verbessert werden, indem die Position des Endgeräts anhand der Position der benutzten Funkzelle und der Laufzeit des Funksignals zwischen Basisstation und Endgerät bestimmt wird. Denkbar sind auch weitere Verfahren, wie beispielsweise Triangulation, die zu einer genaueren Ortung herangezogen werden können. Die Überwachungseinrichtung 50 kann so in einem Ausführungsbeispiel ohne eine eigene Lokalisierungsfunktion implementiert sein.
-
Alternativ oder ergänzend kann die Überwachungseinrichtung 50 auch eine systemeigene Lokalisierungsfunktion implementieren. Beispielsweise können über das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk Positionsdaten übermittelt werden, die von den beweglichen Gegenständen selbst erfasst worden sind, und die Überwachungseinrichtung 50 lokalisiert die Gegenstände anhand der übermittelten Positionsdaten.
-
Die Positionsdaten können absolute oder relative Positionsdaten sein. Absolute Positionsdaten werden beispielsweise über ein in dem Gegenstand integriertes GPS-Modul ermittelt. Relative Positionsangaben können über RFID Tags und korrespondierende Landmarken generiert werden. In beiden Fällen werden die Positionsdaten vorzugsweise über das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40 an die Überwachungseinrichtung 50 gesendet.
-
Es versteht sich, dass die o.g. Lokalisierungstechniken auch miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise ist es möglich, zunächst eine grobe Lokalisierung basierend auf den netzwerkinhärenten Lokalisierungsfunktionen durchzuführen und anschließend eine genaue Positionsbestimmung vorzunehmen, wenn dies geboten sein sollte. Ebenso ist es denkbar, dass die unterschiedlichen Lokalisierungsfunktionen in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden. So kann eine netzwerkinhärente Lokalisierungsfunktion auch dann ausgeführt werden, wenn sich der bewegliche Gegenstand weit vom zughörigen Betriebsbereich entfernt hat.
-
Die Überwachungseinrichtung 50 wertet die von der Lokalisierungsfunktion bereitgestellten Daten bzw. die von den einzelnen Gegenständen übermittelten Daten aus und aggregiert diese zu einer Übersicht. Beispielsweise kann die Überwachungseinrichtung 50 eine Anzeigevorrichtung aufweisen, welche die Positionen der einzelnen Gegenstände grafisch oder in einer Listendarstellung einem Nutzer zugänglich macht. Denkbar ist auch, dass die Überwachungseinrichtung 50 einen Dienst bereitstellt, an dem sich mobile Endgeräte anmelden können, um Positionsdaten individuell abzufragen.
-
2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Ortungssystems. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile wie in Bezug auf 1.
-
Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Anwendungsfall, bei dem das Ortungssystem 10 in der Einkaufslogistik eingesetzt wird, um Transporteinheiten wie Einkaufswagen oder Einkaufskörbe zu lokalisieren. Die Vielzahl von beweglichen Gegenständen 20 sind hier Einkaufswagen und Einkaufskörbe eines Einkaufsmarkts 60.
-
Die Einkaufswagen und Einkaufskörbe werden einem Kunden im Einkaufsmarkt 60 oder an einer designierten Sammelstellen 70 bereitgestellt. Der Kunde entnimmt einen Einkaufswagen und kann sich mit diesem frei in einem definierten Betriebsbereich 80 bewegen. Der Betriebsbereich 80 ist hier durch eine gestrichelte Linie dargestellt und umfasst im Wesentlichen den Einkaufsmarkt 60 und die zugehörige Parkfläche 90.
-
Die Einkaufswagen 20 sind mit einem Funkmodul ausgestattet, mit dem sich die Einkaufswagen 20 in ein Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40a, 40b einbuchen können. Einbuchen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk das Funkmodul in seinem Funkbereich erfasst und als Teilnehmer registriert. Vorzugsweise überprüft das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk periodisch, ob das Funkmodul noch im Funkbereich ist.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann ein Einkaufswagen über das Funkmodul auch eine dedizierte Datenverbindung zu einer Gegenstelle im Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk aufnehmen.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind zwei Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerke 40a, 40b dargestellt. Das erste Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40a ist ein vom Einkaufsmarkt 60 betriebenes eigenständiges Kommunikationsnetzwerk. Das Netzwerk verfügt über eine oder mehrere Basisstationen 100a, mit denen die Funkmodule der Einkaufswagen in Kontakt treten können, um sich in das Kommunikationsnetzwerk 40a einzubuchen bzw. um über das Kommunikationsnetzwerk 40a zu kommunizieren.
-
Das Kommunikationsnetzwerk 40a arbeitet vorzugsweise mit Frequenzen aus dem sogenannten ISM-Band, welches Frequenzbereiche umfasst, die privat verwendet werden dürfen. Das Kommunikationsnetzwerk 40a implementiert dabei Standards, die es als Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk charakterisieren, wie beispielsweise WiFi HaLow, SigFox oder Random Phase Multiple Access im 2.4-GHz Frequenzbereich.
-
In dem hier dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Funkmodule der Einkaufswagen 20 darüber hinaus eingerichtet, sich in einem zweiten Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40b einzubuchen.
-
Das zweite Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk 40b ist in diesem Ausführungsbeispiel ein von einem Mobilfunkanbieter angebotenes, flächendeckendes Kommunikationsnetzwerk, welches dem Standard eines Niedrig-Energie-Netzwerks genügt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kommunikationsnetzwerk 40b um ein GSM- oder LTE-Netzwerk eines Mobilfunkanbieters, welches zusätzlich neben der gängigen breitbandigen Mobilfunkkommunikation Ressourcen bereitstellt, die geteilt oder exklusiv für die Kommunikation mit Niedrigenergiegeräten vorgesehen sind. Das Kommunikationsnetzwerk 40b ist vorzugsweise unabhängig vom Anbieter des Ortungssystems.
-
Das Ortungssystem umfasst ferner eine Überwachungseinrichtung 50, welche dazu ausgebildet ist, über die Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerke 40a, 40b die Position der einzelnen Einkaufswagen 20 zu bestimmen. Hierfür ist die Überwachungseinrichtung 50 mit den Niedrig-Energie-Netzwerken gekoppelt. Gekoppelt heißt in diesem Zusammenhang, dass die Überwachungseinrichtung 50 dazu eingerichtet ist, von den Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerken bereitgestellte Funktionen auszuführen bzw. Verwaltungsdaten abzufragen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Überwachungseinrichtung 50 ein weiterer Teilnehmer in den jeweiligen Kommunikationsnetzen 40a, 40b sein. Alternativ kann die Überwachungseinrichtung 50 aber auch lediglich mit Verwaltungseinrichtungen, wie beispielsweise den Basisstationen 100a, 100b, verbunden sein.
-
Für die Lokalisierung der Einkaufswagen 20 kann die Überwachungseinrichtung 50 auf unterschiedliche Weise von den Kommunikationsnetzwerken 40a, 40b Gebrauch machen. Beispielsweise kann die Überwachungseinrichtung 50 in den Kommunikationsnetzen inhärente Lokalisierungsfunktionen ausführen, um Positionsdaten der Einkaufswagen 20 zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass keine eigenen Lokalisierungsfunktionen implementiert werden müssen und auch die Einkaufswagen 20 keine zusätzlichen Funktionen neben dem Einbuchen ins Kommunikationsnetz bereitstellen müssen.
-
Alternativ oder ergänzend kann die Überwachungseinrichtung 50 auch eingerichtet sein, eine direkte Verbindung zu den Einkaufswagen 20, die als Teilnehmer im Kommunikationsnetzwerk 40a, 40b eingebucht sind, aufzubauen, um Positionsdaten abzufragen, die von den einzelnen Einkaufswagen selbst ermittelt worden sind. Hierfür können die Einkaufswagen 20 über eigene Mittel zur Positionsbestimmung verfügen, wie beispielsweise ein GPS-Modul zur Bestimmung einer absoluten Position oder ein Navigationsmodul, welches anhand von Landmarken eine relative Position bestimmen kann.
-
Über eine von den Kommunikationsnetzwerken 40a, 40b bereitgestellte Datenverbindung können die von den Einkaufswagen 20 ermittelten Positionsdaten an die Überwachungseinrichtung 50 übertragen werden. Die Übertragung der Positionsdaten kann kontinuierlich erfolgen oder aber auf Anfrage der Überwachungseinrichtung 50. Denkbar ist auch, dass die Positionsübertragung von einem Einkaufswagen 20 selbst ausgelöst wird, wenn dieser erkennt, dass ein definierter Bereich betreten oder verlassen wird.
-
Die Überwachungseinrichtung 50 ist dazu ausgebildet, die verschiedenen Positionsdaten zu aggregieren und für einen Endanwender aufzubereiten. Die Überwachungseinrichtung 50 ist eine Datenverarbeitungseinrichtung und kann beispielsweise als zentraler Server oder als Dienst in der Cloud ausgebildet sein.
-
Unabhängig von der Implementierung umfasst die Überwachungseinrichtung 50 vorzugsweise eine Benutzerschnittstelle, über die die aggregierten Daten abgefragt werden können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Abfrage über ein Computerterminal 110, welches die Lokalisierungsdaten auf einem Display darstellt. Alternativ oder ergänzend können auch mobile Einrichtungen verwendet werden, wobei die Benutzerschnittstelle als App auf diesen Geräten implementiert ist. Die mobilen Einrichtungen können wiederum in einem Ausführungsbeispiel über das Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk mit der Überwachungseinrichtung gekoppelt sein.
-
Die Verwendung von zwei Kommunikationsnetzwerken, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 beispielhaft dargestellt, ermöglicht es, ein dediziertes und systemeigenes Kommunikationsnetzwerk für die Lokalisierung im Nahbereich mit einem von einem externen Dienstleister bereitgestellten flächendeckenden Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerks für eine Lokalisierung jenseits des definierten Betriebsbereichs 80 zu kombinieren. So können insbesondere auch Gegenstände lokalisiert werden, die aus dem definierten Betriebsbereich 80 entfernt worden sind. Alternativ kann ein zweites Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk auch als Redundanz oder Backup herangezogen werden. Vorteilhafterweise kann dabei ein einziges Funkmodul zur Kommunikation mit beiden Netzen verwendet werden.
-
Es versteht sich, dass das Ortungssystem nicht auf die hier dargestellte Ausführung beschränkt ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die gezeigten Merkmale auch miteinander kombiniert werden. Denkbar ist zudem, dass das Ortungssystem auf weitere Netzwerke zurückgreifen kann. Dies können weitere private oder öffentliche Netzwerke sein, um weitere Lokalisierungsfunktionen bereitzustellen oder dedizierte Bereiche abzudecken. Insbesondere kann das System mit einem System zur Indoor-Navigation gekoppelt sein, welches eine speziell für geschlossene Räume eingerichtete Lokalisierungsfunktion implementiert.
-
Ebenso ist das Überwachungssystem nicht auf einen definierten Betriebsbereich, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 gezeigt, beschränkt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Ortungssystem mehrere räumlich getrennte Betriebsbereiche abdecken, wobei vorzugweise ein und dasselbe Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk für die Abdeckung der mehreren Betriebsbereiche verwendet wird.
-
Vorzugsweise können die Einkaufswagen über ein einzelnes Funkmodul Kontakt zu verschiedenen Netzwerken aufbauen. Beispielsweise kann ein Funkmodul mehrere verschiedene Netzwerkprotokolle implementieren, um mit verschiedenartigen Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerken in Kontakt zu treten.
-
Ebenso können die verschiedenen Lokalisierungsfunktionen miteinander kombiniert werden. Im einfachsten Fall überprüft die Lokalisierungsfunktion lediglich, ob ein Gegenstand 20 im Netzwerk eingebucht ist. Solange der Gegenstand eingebucht ist, ist davon auszugehen, dass der Gegenstand sich innerhalb der Reichweite des jeweiligen Netzwerks befindet. Wenn beispielsweise die Reichweite des Kommunikationsnetzwerks 40a im Wesentlichen nur den definierten Betriebsbereich 80 abdeckt, kann auf einfache Weise ermittelt werden, ob ein Einkaufswagen innerhalb oder außerhalb des definierten Betriebsbereichs 80 ist.
-
Für eine einfache Lokalisierung ist es daher ausreichend, wenn sich das Funkmodul der Einkaufswagen in das Kommunikationsnetzwerk 40a, 40b einbuchen kann. Ein Funkmodul kann hierfür einfach und kostengünstig ausgebildet sein, da keine weiteren Funktionen benötigt werden. Ebenso kann die Überwachungseinrichtung in diesem Fall besonders einfach ausgebildet sein, da keine eigenen Lokalisierungsfunktionen implementiert werden müssen. Die Lokalisierung beschränkt sich hierbei lediglich auf eine Abfrage, ob ein Gegenstand bzw. dessen Funkmodul im Kommunikationsnetzwerk eingebucht ist oder nicht.
-
In einer komplexeren Ausführungsform haben die Einkaufswagen zusätzliche Mittel zur Positionsbestimmung, die ergänzend zu der einfachen Lokalisierung Positionsdaten an die Überwachungseinrichtung 50 übermitteln. Die Überwachungseinrichtung 50 kann in diesen Fällen weitere eigene Lokalisierungsfunktionen implementieren, um zusätzliche Funktionen bereitzustellen. Beispielsweise kann die Überwachungseinrichtung 50 dazu ausgebildet sein, Karten zu erzeugen, auf denen die Position der jeweiligen Einkaufswagen eingezeichnet ist. Denkbar ist auch, dass die Überwachungseinrichtung 50 anhand der Positionsdaten eine Dichte bestimmt, um zu ermitteln, wieviel Einkaufswagen gerade in einer Sammelbox 70 sind. Auf diese Weise lässt sich ohne zusätzliche Infrastruktur eine Füllstandsanzeige für eine Sammelbox 70 einfach realisieren.
-
Es versteht sich, dass neben der einfachen und der komplexen Ausführungsform beliebige Zwischenformen denkbar sind.
-
3 zeigt abschließend in einem vereinfachten Ablaufdiagramm ein Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens.
-
Das Verfahren umfasst hier im Wesentlichen drei Schritte. Im Schritt S10 wird die Vielzahl von Gegenständen bereitgestellt, die vom Ortungssystem lokalisiert werden sollen. Die Gegenstände sind mit Funkmodulen ausgerüstet und zur Teilnahme an einem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk ausgebildet.
-
Im Schritt S20 wird eine Überwachungseinrichtung bereitgestellt, welche die Lokalisierung der beweglichen Gegenstände durchführt. Die Überwachungseinrichtung ist mit dem Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerk gekoppelt.
-
Die Lokalisierung der Gegenstände erfolgt im Schritt S30 unter Nutzung des Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerks. Hierfür kann die Überwachungseinrichtung eine oder mehrere Lokalisierungsfunktionen ausführen, die unter der Nutzung des Niedrig-Energie-Weitverkehrsnetzwerks als Kommunikationsnetzwerk und/oder durch Ausnutzung von netzwerkinhärenten Lokalisierungsmechanismen realisiert sein können. Der Schritt der Lokalisierung wird kontinuierlich ausgeführt.
-
Es versteht sich, dass in bevorzugten Ausführungsbeispielen das Verfahren weitere Schritte umfassen kann, welche die verschiedenen Ausführungsformen des Ortungssystems berücksichtigen.
-
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 2017/0066464 A1 [0005]
