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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung, die ein Funksignal mit für die Sendeeinrichtung spezifischen Identifikationsdaten und Referenzdaten drahtlos aussendet, wobei die Sendeeinrichtung das Funksignal mit Signaleigenschaften aussendet, die zumindest teilweise von den Referenzdaten abhängig sind, um einem das Funksignal empfangenden Kommunikationsgerät zu ermöglichen, unter Nutzung von empfangsseitigen Signaleigenschaften und den aus dem empfangenen Funksignal ermittelten Referenzdaten einen Abstand zwischen der Sendeeinrichtung und dem Kommunikationsgerät zu ermitteln. Ferner betrifft die Erfindung ein System mit einer Sendeeinrichtung, die ausgebildet ist, ein Funksignal mit für die Sendeeinrichtung spezifischen Identifikationsdaten und Referenzdaten drahtlos auszusenden, wobei die Sendeeinrichtung ferner ausgebildet ist, das Funksignal mit Signaleigenschaften auszusenden, die zumindest teilweise von den Referenzdaten abhängig sind, und einem Kommunikationsgerät, das ausgebildet ist, das Funksignal zu empfangen und unter Nutzung von empfangsseitigen Signaleigenschaften und den aus dem empfangenen Funksignal ermittelten Referenzdaten einen Abstand zwischen der Sendeeinrichtung und dem Kommunikationsgerät zu ermitteln. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Leuchteinrichtung.
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Verfahren, Systeme sowie Leuchteinrichtungen der gattungsgemäßen Art sind dem Grunde nach im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Mit Leuchteinrichtungen werden Räume, beispielsweise außerhalb oder auch innerhalb von Gebäuden, in vorgebbarer Weise ausgeleuchtet, um eine bestimmungsgemäße Nutzung zu ermöglichen oder zu unterstützen. Es kommen vermehrt Leuchteinrichtungen zum Einsatz, die neben der bestimmungsgemäßen Funktion der Lichtabgabe auch eine Sendeeinrichtung aufweisen, die zumindest dazu ausgebildet ist, spezifische Identifikationsdaten drahtlos auszusenden, beispielsweise nach Art von Rundfunk. Vorzugsweise ist diese Sendeeinrichtung dazu ausgebildet, das Funksignal nach Art von Nahfunk auszusetzen. Eine derartige Sendeeinrichtung wird im Stand der Technik auch als „Beacon“ bezeichnet.
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Sogenannte Beacons können mit Leuchteinrichtungen kombiniert sein, um leuchtenspezifische oder auch andere Informationen mittels ihres Funksignals bereitstellen zu können. Die Beacon-Technologie basiert auf einem Sendersystem beziehungsweise auf einem Sender-Empfänger-System. Ein Beacon (zu Deutsch auch Leuchtfeuer, Barke, Peilsender oder dergleichen) ist ein kleiner, meist batteriebetriebener Sender, der ein Funksignal, vorzugsweise in definierbaren Zeitintervallen, aussendet, beispielsweise basierend auf einem Bluetooth-Low-Energy-Standard (BLE), ZigBee oder dergleichen.
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Das Funksignal eines Beacon zeichnet sich durch die Identifikationsdaten aus, die beispielsweise eine einmalige Identifikationsnummer, englisch auch Universally Unique Identifier (UUID) genannt, umfasst. Beacons können dazu verwendet werden, Objekten und/oder Orten eine, insbesondere digitale, Identifikation zuzuordnen. Objekte, an denen ein Beacon installiert ist, sowie auch Orte, an denen ein Beacon, zum Beispiel an einer Wand oder einer Decke, installiert ist, können auf diese Weise von Kommunikationsgeräten, insbesondere Kommunikationsendgeräten, beispielsweise Smartphones, Laptops und/oder dergleichen, im Signalfeld des Beacon identifiziert werden.
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Mit Hilfe des Beacon kann auf diese Weise zum Beispiel ein Ort identifiziert werden, beziehungsweise eine Ortung durchgeführt werden. Durch Anordnen von einem oder mehreren Beacon in einem vorgegebenen Bereich, beispielsweise einem Gebäudebereich oder dergleichen, kann eine Art funkbasiertes Raster bereitgestellt werden, dass es einem sich in diesem Bereich befindlichen Kommunikationsgerät mittels seiner Funkschnittstelle, insbesondere einer BLE-Schnittstelle, sowie entsprechenden Auswertemöglichkeiten erlaubt, eine eigene Position ermitteln zu können. Die individuellen Identifikationsdaten der installierten Beacon ordnen einem jeweiligen Ort dabei eine Kennung zu, anhand der das Kommunikationsgerät, zumindest näherungsweise, seine Position ermitteln kann. Grundsätzlich kann jedenfalls ein Kommunikationsbereich eines jeweiligen Beacon ermittelt werden.
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Durch geeignete Auswertung, beispielsweise unter Nutzung vorgegebener Algorithmen oder dergleichen, kann die Genauigkeit der ermittelten Position, beispielsweise unter Auswerten einer Signalstärke des Funksignals und/oder dergleichen verbessert werden. Vorzugsweise kann das Kommunikationsgerät hierfür auf Daten eines Datenspeichers zugreifen, zum Beispiel über ein separates Kommunikationsnetzwerk wie dem Internet, einem Mobilfunknetzwerk und/oder dergleichen. Der Datenspeicher kann beispielsweise ein Cloud-Server oder dergleichen sein. Hier können zum Beispiel die Identifikationsdaten und zugeordnete Positionsdaten in einer entsprechenden Datenbank nach Art von Kartendaten vermerkt sein.
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Kommt das Kommunikationsgerät in Kommunikationsreichweite mit der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon, kann das Kommunikationsendgerät anhand der ermittelten Identifikationsdaten somit beispielsweise über eine Serverabfrage den eigenen Standort ermitteln. Unter Nutzung weiterer Funksignale von weiteren Sendeeinrichtungen beziehungsweise Beacon kann mittels Ortungsalgorithmen die Genauigkeit weiter verbessert werden, insbesondere kann aus einer Empfangsfeldstärke eines jeweiligen der Funksignale der Sendeeinrichtungen beziehungsweise der Beacon ein Abstand zu den jeweiligen Sendeeinrichtungen beziehungsweise zum jeweiligen Beacon ermittelt werden.
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Grundsätzlich können in der Lichttechnik bei Beleuchtungssystemen an Leuchteinrichtungen Sendeeinrichtungen beziehungsweise Beacon installiert sein. Dabei wird insbesondere der Vorteil genutzt, dass eine Lichtinstallation einen permanenten Energiezugang bereitstellen kann, um die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon mit elektrischer Energie versorgen zu können. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon keine eigene Energieversorgung in Form einer Batterie oder dergleichen benötigt und somit ein entsprechender Wartungsaufwand zumindest teilweise vermieden werden kann. Darüber hinaus erlaubt es diese Ausgestaltung, dass auch Einstellungen der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon gewählt werden können, die einen hohen Energieverbrauch zur Folge haben können, ohne dass dies Auswirkungen auf eine Betriebsdauer der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon zu haben braucht. Darüber hinaus können Installationsprozesse von derartigen Sendeeinrichtungen beziehungsweise Beacon und der Lichttechnik vereinheitlicht werden. Ein weiterer Vorteil ist eine definierte Arretierungsposition der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon, die vorzugsweise derart gewählt ist dass die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon vor Manipulation geschützt ist. Dadurch kann einem Ort somit eine zuverlässig sichere Kennung zugeordnet werden.
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Einen Überblick über Nutzungspotenziale der Integration einer Sendeeinrichtung beziehungsweise eines Beacon in eine Leuchteinrichtung ergibt sich aus folgender, nicht abschließender Aufzählung:
- - Es kann die Energieversorgung der Lichtinstallation anstelle einer Energieversorgung durch eine Batterie genutzt werden, um zum Beispiel Lebenszykluskosten der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon zu reduzieren.
- - Die elektrische Energieversorgung des Beleuchtungssystems beziehungsweise der Leuchteinrichtung kann genutzt werden, um Sendeparameter des Signals der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon an einen Dienst und nicht an eine verfügbare Restenergiemenge beziehungsweise Parameter der Batterie anzupassen. Beispielsweise erzeugen häufige Sendezyklen eine hohe Genauigkeit eines jeweiligen Dienstes, jedoch kann dies auch zu einem erhöhten Energieverbrauch führen.
- - Der Austausch der Batterie konventioneller Sendeeinrichtungen beziehungsweise Beacons birgt Risiken, beispielsweise im Hinblick auf Fehler bei der Handhabung.
- - Eine Nicht-Verfügbarkeit von Diensten kann durch eine unterbrechungsfreie Energieversorgung der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon vermieden werden.
- - Ein Installationsort unterhalb einer Decke kann vorteilhaft für eine Signalausbreitung des Signals der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon sein.
- - Ein Installationsort unterhalb der Decke kann das Gesamtsystem robuster gegen Störungen beziehungsweise Abschattungen durch andere Objekte auf Höhe einer Flurebene im Gegensatz zu einer Installation der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon selbst auf Höhe der Flurebene machen.
- - Die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon kann vor Manipulationen beziehungsweise Fremdzugriffen - ob versehentlich oder mutwillig - geschützt werden.
- - Das Beleuchtungssystem sowie auch Dienste, wie zum Beispiel Ortungsdienste oder dergleichen, können als Gesamtsystem „aus einer Hand“ angeboten werden.
- - Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit einer Nutzung eines sicheren Kommunikationsnetzwerkes des Beleuchtungssystems, um beispielsweise die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon zu konfigurieren oder die Sendeeinrichtungen beziehungsweise die Beacons untereinander zu vernetzen.
- - Eine Vereinheitlichung von Installationsprozessen von Sendeeinrichtungen beziehungsweise Beacon und dem Beleuchtungssystem kann ermöglicht werden.
- - Weiterhin besteht die Möglichkeit des Koppelns mit weiteren Systemelementen einer peripheren Gebäudeinfrastruktur über das Kommunikationsnetzwerk des Beleuchtungssystems, zum Beispiel mit Elementen der Sicherheitstechnik und/oder dergleichen.
- - Es kann ein optisch ansprechendes Beleuchtungssystem bereitgestellt werden, da die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon nicht sichtbar in der jeweiligen Leuchteinrichtung beziehungsweise im Beleuchtungssystem angeordnet sein kann.
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Ein Beacon kann als Sendeeinrichtung in die Leuchteinrichtung integriert sein. Die Leuchteinrichtung umfasst dann neben dem Beacon beziehungsweise der Sendeeinrichtung auch ein oder mehrere Leuchtmittel, um die gewünschte Beleuchtungsfunktion bereitstellen zu können. Vorzugsweise können der Beacon beziehungsweise die Sendeeinrichtung einerseits und die Leuchteinrichtung andererseits miteinander in Kommunikationsverbindung stehen. Der Beacon beziehungsweise die Sendeeinrichtung ist vorzugsweise in die Leuchteinrichtung integriert angeordnet, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse. Es braucht also für den Beacon beziehungsweise die Sendeeinrichtung kein separates Gehäuse vorgesehen zu sein. Dadurch kann der Beacon beziehungsweise die Sendeeinrichtung zugleich geschützt angeordnet sein, sodass die bestimmungsgemäße Funktion mit hoher Zuverlässigkeit bereitgestellt werden kann.
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Der Beacon beziehungsweise die Sendeeinrichtung ist ausgebildet, das Funksignal mit den für den Beacon beziehungsweise die Sendeeinrichtung spezifischen Identifikationsdaten drahtlos auszusenden. Vorzugsweise erfolgt das Aussenden per Funk unter Nutzung des BLE-Standards. Der Beacon beziehungsweise die Sendeeinrichtung umfasst ferner vorzugsweise eine Steuereinheit, die eine Rechnereinheit sowie eine Speichereinheit umfassen kann. In der Speichereinheit kann ein ablauffähiges Rechnerprogramm gespeichert sein, welches für die Rechnereinheit bereitsteht, sodass mittels der Rechnereinheit eine vorgegebene Steuerfunktionalität realisiert werden kann, insbesondere auch bezüglich des Aussendens des Funksignals.
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Der Beacon beziehungsweise die Sendeeinrichtung kann ferner mit weiteren lokalen Beacon beziehungsweise Sendeeinrichtungen in Kommunikationsverbindung stehen. Die Kommunikationsverbindung kann ebenfalls als drahtlose Kommunikationsverbindung, vorzugsweise auch nach dem BLE-Standard, ausgebildet sein. Es kann aber auch eine leitungsgebundene Kommunikationsverbindung vorgesehen sein. Die Kommunikationsverbindung zwischen dem Beacon beziehungsweise der Sendeeinrichtung und den weiteren Beacon beziehungsweise Sendeeinrichtungen ist vorzugsweise bidirektional, sodass Signale, insbesondere Daten, ausgetauscht werden können.
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Darüber hinaus kann die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon über eine weitere Kommunikationsverbindung an eine Dateninfrastruktureinrichtung angeschlossen sein. Die Dateninfrastruktureinrichtung kann der Steuerung eines Systems aus einer Mehrzahl an Leuchteinrichtungen dienen. Die Dateninfrastruktureinrichtung kann zum Beispiel zumindest teilweise auch das Internet, eine Zentrale, insbesondere auch einen zentralen Dienstserver, und/oder dergleichen umfassen. Die Dateninfrastruktureinrichtung kann ferner zur Steuerung und/oder Übermittlung von Daten dienen.
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Der Beacon beziehungsweise die Sendeeinrichtung kann als reine Sendeeinrichtung zum Aussenden von Funksignalen nach Art von Rundfunk oder auch als kombinierte Sende-Empfangseinrichtung ausgebildet sein, die neben dem Aussenden von Funksignalen nach Art eines Rundfunkbetriebs auch einen Empfang von Funksignalen ermöglicht oder sogar eine bidirektionale Kommunikation mit dem Kommunikationsgerät ermöglicht. Das Funksignal der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon kann mittels des Kommunikationsgeräts empfangen werden.
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Gemäß einem Nutzungsbeispiel können Nutzer beziehungsweise Geräte gegebenenfalls die Herausforderung haben, sich innerhalb eines Bereichs orientieren zu müssen, zu navigieren oder andere lokale digitale Dienste aufzufinden beziehungsweise nutzen zu wollen, wie zum Beispiel Apps, App-Funktionen, Google-Maps, Lightify, eine Lichtsteuerung und/oder dergleichen. Das Beleuchtungssystem mit integrierten Beacon in einem vorgegebenen Bereich kann für diese Nutzungspotenziale zu einem Ortungs- beziehungsweise Orientierungssystem werden. Mit einer damit realisierbaren Selbstortung des Kommunikationsgerätes können nun Dienste bereitgestellt werden, beispielsweise eine Navigation, eine Bereitstellung von ortsspezifischen Informationen, Diensten und/oder dergleichen.
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Ein Aspekt der Beacon-Technologie ist die Möglichkeit zur Konfiguration typischer Parameter, wie beispielsweise eine Signalstärke, ein Sendeintervall und/oder dergleichen des Beacon. Mit unterschiedlichen Konfigurationen können verschiedene Anwendungsszenarien individuell unterstützt werden. Wenn zum Beispiel eine hohe Servicequalität in Bezug auf eine genaue Lokalisierung in kurzen Abständen gewünscht ist, beispielsweise bei einer Indoor-Navigation, können zum Beispiel sehr kurze Sendeintervalle zu konfigurieren sein.
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Insbesondere bei digital gesteuerten Beleuchtungssystemen, zum Beispiel unter Nutzung von Digital Addressable Lighting Interfaces (DALI), sollte eindeutig identifiziert werden können, welches Leuchtmittel beziehungsweise welche Leuchteinrichtung an welchem Ort angeordnet ist, um mittels der digitalen Lichtsteuerung eine exakte Ansteuerung der Leuchteinrichtungen beziehungsweise von deren Leuchtmittel in einem bestimmten Bereich zu ermöglichen. Die Leuchteinrichtungen benötigen hierzu eine eindeutige Adresse, welche ihre Position in einem vorgegebenen Bereich wiederspiegelt. Der Fachmann nennt eine derartige Zuordnung von Leuchteinrichtungen zu entsprechenden Positionen beziehungsweise Adressen auch „kommissionieren“. Hierbei sollten vorzugsweise mehrere Informationen zusammengeführt werden, nämlich eine eindeutige Identifikationsinformation einer jeweiligen Leuchteinrichtung, vorzugsweise nach Art von eindeutigen spezifischen Identifikationsdaten, ein Installationsort der jeweiligen Leuchteinrichtung in einem vorgegebenen Bereich, das heißt, eine physikalische Adresse der Leuchteinrichtung, sowie eine Kennung der Leuchteinrichtung, das heißt, zum Beispiel ihre digitale Adresse.
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Die digitale Adresse einer Leuchteinrichtung kann zum Beispiel über eine Powerline-Kommunikation oder eine ähnliche leistungsbasierte Kommunikationslösung über die Energieverteilung an eine Steuerung beziehungsweise Datenverarbeitung übermittelt werden. Die Leuchteinrichtung beziehungsweise ein Vorschaltgerät der Leuchteinrichtung kann sich somit mit der digitalen Adresse bei der Steuerung anmelden. Damit ist jedoch noch nicht die Information verfügbar, an welcher physikalischen Stelle im vorgegebenen Bereich die Leuchteinrichtung tatsächlich angeordnet ist.
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Diese Information ist aber erforderlich, wenn nur ein definierter Bereich beleuchtet werden soll, beispielsweise nur ein Besprechungsraum oder ein Teil davon oder dergleichen.
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Derzeit können Leuchteinrichtungen beziehungsweise Leuchtmittel und gleichzeitig deren Standort in der Regel nicht ohne weiteres elektronisch identifiziert werden. Typischerweise kann nur über einen Aufkleber oder eine Aufprägung erkannt werden, beispielsweise auf einem Gehäuse der Leuchteinrichtung, um was für einen Typ der Leuchteinrichtung beziehungsweise des Leuchtmittels es sich handelt. Eine andere aufwendige Möglichkeit ist es, jede digital angemeldete Leuchteinrichtung im Rahmen des Beleuchtungssystems einzeln blinken zu lassen und manuell eine Positionsinformation in einem Layout zu markieren.
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Um Leuchteinrichtungen und/oder Leuchtmittel im Rahmen des Beleuchtungssystems effizient mit einem Lichtmanagementsystem (LMS) zu verbinden, wäre es vorteilhaft, eine oder mehrere elektronische beziehungsweise digitale Identifikationsnummern zur Erkennung des Gesamtsystems oder einzelner Komponenten des Gesamtsystems zur Verfügung zu haben.
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Eine spezifische Problematik besteht ferner darin, dass in der Regel in einem Installationsplan Positionen der Leuchteinrichtungen beziehungsweise Leuchtmittel für einen Beleuchtungsbereich beziehungsweise einen Service-Bereich festgelegt werden. Dies gibt einem Installateur vor, welcher der angelieferten beziehungsweise kommissionierten Leuchteinrichtungen, zum Beispiel bezüglich eines Leuchtentyps oder dergleichen, an welcher Position des Bereichs, beispielsweise des Gebäudes, entsprechend dem Installationsplan angeordnet werden sollen.
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Ortsbezogene Dienste beziehungsweise Services, wie zum Beispiel Navigation eines Nutzers oder dergleichen, mittels Beacon sollten dem Nutzer in einem vorgegebenen Bereich vorzugsweise permanent und ohne Einschränkung zur Verfügung stehen. Dies erfordert neben einer unterbrechungsfreien elektrischen Energieversorgung auch eine regelmäßige Wartung beziehungsweise gegebenenfalls auch Aktualisierung von Rechnerprogrammen wie zum Beispiel der Firmware oder dergleichen.
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Dienste unter Nutzung eines Beacon, wie zum Beispiel eine Navigation mittels eines Kommunikationsgerätes, sollten den Nutzern vorzugsweise permanent und möglichst ohne Einschränkung zur Verfügung stehen. Dies erfordert unter anderem eine unterbrechungsfreie Energieversorgung für die Beacon. Gleichwohl hat sich als Hindernis herausgestellt, dass Kommunikationsendgeräte in der Regel für ein vorgegebenes, insbesondere proprietäres, Kommunikationsprotokoll ausgebildet sind. Die Kommunikationsprotokolle, die mittlerweile im Einsatz sind, basieren in aller Regel auf dem BLE-Standard als Funk-Standard. Abhängig vom jeweiligen kommunikationsendgerätespezifischen Kommunikationsprotokoll reagieren die Kommunikationsendgeräte teilweise recht unterschiedlich. Ein dabei etabliertes Beacon-Protokoll ist zum Beispiel das „iBeacon“-Protokoll® der Firma Apple Inc. Kommunikationsendgeräte basierend auf dem Betriebssystem iOS® der Firma Apple Inc. können beispielsweise ein Funksignal gemäß dem iBeacon-Protokoll® empfangen und verarbeiten. Darüber hinaus sind weitere derartige Beacon-Protokolle bekannt, so beispielsweise „Eddiestone“® der Firma Google oder das Beacon-Protokoll „AltBeacon“, welches ein Open-Source-Protokoll ist. Um eine möglichst breite Anwendung der Beacon-Technologie ermöglichen zu können, kann es somit notwendig sein, mehrere Beacon-Protokolle parallel einzusetzen. Dies erhöht die Problematik für die Herstellung der Beacon, insbesondere mit Blick auf deren Energieversorgung sowie der etwaigen zuverlässigen Bereitstellung eines jeweiligen Dienstes und dergleichen. Natürlich besteht die Möglichkeit, für jedes Beacon-Protokoll einen eigenen, angepassten Beacon bereitzustellen. Dies erweist sich jedoch als aufwändig, insbesondere in Bezug auf die Energieversorgung und/oder konstruktive Aspekte, die die räumliche Anordnung des Beacon betreffen. Darüber hinaus wäre die Anzahl der spezifischen Identifikationsdaten entsprechend erhöht.
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Möchte zum Beispiel ein Betreiber eines Supermarkts sicherstellen, dass die angebotenen Dienste, wie beispielsweise eine Navigation eines Kunden durch den Supermarkt oder dergleichen, für jeden Kunden mit einem beliebigen Kommunikationsgerät uneingeschränkt zur Verfügung steht, wären entsprechend der möglichen herstellerspezifischen beziehungsweise betriebssystemspezifischen Kommunikationsgeräte angepasste Beacon zu installieren. Dies führt jedoch dazu, dass beispielsweise bei zwei Beacon-Protokollen mindestens doppelt so viele Beacons installiert werden müssten. Dadurch ergeben sich hohe Investitionskosten, hohe Lebenszykluskosten aufgrund eines jeweiligen Batteriewechsels, ein hoher Installationsaufwand sowie auch ein hoher Einrichtungsaufwand zur Festlegung eines jeweiligen Beacon-Protokolls und dergleichen. Darüber hinaus können sich auch Probleme bei der Signalverarbeitung durch die Kommunikationsgeräte ergeben, wenn die unterschiedlichen Beacon beispielsweise nicht mit Blick auf einen Sendezeitpunkt und eine Funksignalstärke aufeinander abgestimmt sind oder dergleichen.
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Um die Ortungsfunktionalität unter Nutzung von Sendeeinrichtungen beziehungsweise Beacon realisieren zu können, kann es vorgesehen sein, dass ein Abstand des Kommunikationsgeräts zu einer jeweiligen der Sendeeinrichtungen beziehungsweise Beacon ermittelt wird. Beispielsweise unter Nutzung von Trilateration oder dergleichen kann dann eine Position des Kommunikationsgeräts ermittelt werden. Um einen jeweiligen Abstand ermitteln zu können, nutzt das Kommunikationsgerät Signaleigenschaften des jeweils empfangenen Funksignals sowie die in dem jeweiligen Funksignal enthaltenen Referenzdaten. Mit den Referenzdaten ist es möglich, anhand der Signaleigenschaften, die auf Basis des empfangenen Funksignals ermittelt worden sind, den Abstand zur jeweiligen Sendeeinrichtung beziehungsweise zum jeweiligen Beacon zu ermitteln.
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Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass das Ermitteln des Abstands durch das Kommunikationsgerät Ungenauigkeiten unterworfen ist. So erweist es sich einerseits als problematisch, dass die Sendeeinrichtungen beziehungsweise die Beacon in der Regel mehrere Funkkanäle nutzen, um ihr jeweiliges Funksignal auszusenden. Dabei hat sich gezeigt, dass in den jeweiligen Funkkanälen die Sendeleistung des Funksignals, das durch die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon abgegeben wird, nicht gleichmäßig ist und daher vielmehr in Bezug auf die Funkkanäle voneinander abweichen kann. Darüber hinaus kann sich auch ein Montageort der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon als störend bemerkbar machen, indem zum Beispiel Reflexionen erzeugt werden können, das Funksignal gedämpft wird und/oder dergleichen. Neben weiteren Einflüssen kann dies zu teilweise großen Abweichungen beim Ermitteln des Abstands zwischen der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon einerseits und dem Kommunikationsgerät andrerseits führen. Dabei ist es in der Regel vorgesehen, dass die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon bereits herstellungsseitig auf vorgegebene Werte, insbesondere in Bezug auf die Referenzdaten eingestellt wird. Ein Kalibrieren findet somit allenfalls nur einmalig während des Herstellprozesses statt.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das das Betreiben der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon, insbesondere im Verbund in einem System mit dem Kommunikationsgerät zu verbessern.
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Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren, in System und eine Leuchteinrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich anhand von Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
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Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens wird insbesondere vorgeschlagen, dass zum Kalibrieren der Sendeeinrichtung der Abstand zwischen der Sendeeinrichtung und dem Kommunikationsgerät unabhängig vom Funksignal erfasst wird, abhängig von den empfangsseitigen Signaleigenschaften des Funksignals und dem erfassten Abstand die Referenzdaten ermittelt werden und die ermittelten Referenzdaten zum Kalibrieren der Sendeeinrichtung in der Sendeeinrichtung bereitgestellt werden.
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Systemseitig wird für ein gattungsgemäßes System insbesondere vorgeschlagen, dass das System einen Abstandssensor zum Erfassen des Abstands zwischen der Sendeeinrichtung und dem Kommunikationsgerät unabhängig vom Funksignal und eine Auswerteeinheit aufweist, die ausgebildet ist, abhängig von den empfangsseitigen Signaleigenschaften des Funksignals und dem erfassten Abstand die Referenzdaten zu ermitteln und die ermittelten Referenzdaten zum Kalibrieren der Sendeeinrichtung in der Sendeeinrichtung bereitzustellen.
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Bezüglich einer gattungsgemäßen Leuchteinrichtung wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Leuchteinrichtung eine Sendeeinrichtung des Systems gemäß der Erfindung aufweist.
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Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass das Ermitteln des Abstandes zwischen der Sendeeinrichtung und dem Kommunikationsgerät auf Basis des Funksignals dadurch verbessert werden kann, dass die Referenzdaten, die von der Sendeeinrichtung zusammen mit dem Funksignal ausgesendet werden, in geeigneter Weise angepasst beziehungsweise kalibriert werden, sodass beim Auswerten der Signaleigenschaften des empfangenen Funksignals durch das Kommunikationsgerät unter Berücksichtigung der Referenzdaten, die aus dem Funksignal ebenfalls ermittelt werden können, das Ermitteln des Abstands verbessert werden kann. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Referenzdaten in geeigneter Weise angepasst beziehungsweise kalibriert werden, sodass Störeinflüsse durch die Referenzdaten besser berücksichtigt werden können. Die Referenzdaten sind also nicht mehr - wie beim Stand der Technik - fest eingestellt, sondern sie werden gemäß der Erfindung vorzugsweise bei Bedarf auch nach einer Montage der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon gegebenenfalls in geeigneter Weise angepasst. Dadurch kann die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon kalibriert werden.
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Die Erfindung erlaubt es dadurch, dass montagespezifische Besonderheiten berücksichtigt werden können, die auf das Funksignal einwirken und dadurch die Genauigkeit des Ermittelns des Abstands beeinträchtigen können. Es braucht bei der Erfindung also nicht auf eine Sendeeinheit als solche eingegriffen zu werden, indem zum Beispiel eine Sendeleistung oder dergleichen entsprechend angepasst wird. Vielmehr bleibt das Funksignal hinsichtlich seiner Sendeeigenschaften beim Aussenden durch die Sendeeinrichtung im Wesentlichen unverändert. Vielmehr betrifft die Erfindung lediglich die im Funksignal enthaltenen Referenzdaten. Das Funksignal als solches, welches in der Regel beispielsweise durch ein Trägersignal bereitgestellt sein kann, braucht also lediglich anders moduliert zu werden, indem nämlich die entsprechenden Referenzdaten, die auf dem Funksignal auf moduliert sind, entsprechend angepasst werden. Dadurch kann eine sehr einfache Anpassung der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon an lokale Gegebenheiten erreicht werden, wodurch das Ermitteln des Abstands zwischen der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon einerseits und dem Kommunikationsgerät andererseits im bestimmungsgemäßen Betrieb auf Basis des Funksignals erheblich verbessert werden kann. Die Erfindung erlaubt es darüber hinaus sogar, auch noch nachträglich Einwirkungen zu berücksichtigen, die zum Beispiel während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon auftreten können, beispielsweise wenn bauliche Veränderungen oder dergleichen vorgenommen werden. Dadurch eignet sich die Erfindung natürlich insbesondere auch für den Fall einer Nachrüstung beziehungsweise einem Umbau.
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Die Erfindung hat also insbesondere auch den Vorteil, dass hardwareseitige Veränderungen an der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon nicht vorgenommen zu werden brauchen. Es braucht lediglich auf die Referenzdaten zugegriffen zu werden, die in geeigneter Weise angepasst werden, sodass die Abstandsmessung auf Basis des Funksignals im bestimmungsgemäßen Betrieb der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon möglichst genau realisiert werden kann.
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Die Referenzdaten können vorzugsweise digitale Daten sein, die bestimmte Eigenschaften des Funksignals unter bestimmten normierten Bedingungen angeben. So kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass die Referenzdaten angeben, welche Feldstärke das Funksignal in einem vorgegebenen Abstand von einem Meter zur Sendeeinrichtung beziehungsweise zum Beacon im ungestörten Fall hat. Darüber hinaus können die Referenzdaten natürlich auch eine Sendeleistung oder dergleichen umfassen. Auch Kombinationen hiervon können vorgesehen sein. Im ungestörten Fall kann somit aus einer Empfangsfeldstärke am Kommunikationsgerät ein Abstand zwischen dem Kommunikationsgerät und der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon ermittelt werden. Dabei kann berücksichtigt werden, dass eine Empfangsfeldstärke im ungestörten Fall gemäß einer vorgegebenen Charakteristik vom tatsächlichen Abstand zwischen dem Kommunikationsgerät und der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon abhängig sein kann.
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Um Störeinflüsse berücksichtigen zu können, sieht die Erfindung vor, die Referenzdaten entsprechend anzupassen. Wird zum Beispiel das Funksignal in unerwünschter Weise durch bauliche Einrichtungen oder dergleichen gedämpft, kann dies durch Anpassen der Referenzdaten entsprechend berücksichtigt werden. Dadurch ist es kommunikationsgeräteseitig möglich, unter Nutzung der angepassten Referenzdaten den tatsächlichen Abstand auf Basis des Funksignals erheblich genauer zu bestimmen. Die Referenzdaten können in einer Speichereinheit der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon gespeichert sein.
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Um nun die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon entsprechend zu kalibrieren beziehungsweise einzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Abstand zwischen der Sendeeinrichtung und dem Kommunikationsgerät unabhängig vom Funksignal, erfasst wird. Zu diesem Zweck kann ein entsprechend geeigneter Abstandssensor vorgesehen sein, der beispielsweise optisch oder auch metrisch das Erfassen des Abstands ermöglicht. Zum Ermitteln dieses Abstands wird also nicht das Funksignal der Sendeeinrichtung herangezogen. Vielmehr erfolgt das Erfassen des Abstands unabhängig hiervon. Sodann werden abhängig von den empfangsseitigen Signaleigenschaften des Funksignals und dem erfassten Abstand die Referenzdaten ermittelt. Es wird hier also zum Beispiel die Empfangsfeldstärke ermittelt und dem Abstand zugeordnet. Hierdurch kann dann unter Nutzung weiterer physikalischer Modelle oder dergleichen zum Beispiel die Sendeleistung oder auch eine Empfangsfeldstärke in einem genormten Abstand ermittelt werden. Anhand dieser Ermittlung können dann die Referenzdaten ermittelt werden, die in der Sendeeinrichtung bereitgestellt, insbesondere gespeichert werden.
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Diese erfindungsgemäße Funktionalität in Bezug auf das Kalibrieren kann zumindest teilweise im Kommunikationsgerät oder auch in der Sendeeinrichtung durchgeführt werden. Zu diesem Zweck können geeignete Auswerteeinheiten zumindest teilweise im Kommunikationsgerät beziehungsweise der Sendeeinrichtung vorgesehen sein. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass sowohl das Kommunikationsgerät als auch die Sendeeinrichtung eine jeweilige Auswertung vornehmen und über eine bidirektionale Kommunikationsverbindung einen Datenaustausch ermöglichen, um auf diese Weise eine Redundanz hinsichtlich des Ermittelns der Referenzdaten zu erreichen.
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Die Signaleigenschaften des Funksignals können insbesondere eine Empfangsfeldstärke, eine Amplitude, eine Leistung, eine Frequenz, ein Modulationsverfahren und/oder dergleichen umfassen.
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Insgesamt ermöglicht es die Erfindung auf einfache Weise die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon zu kalibrieren, sodass die Abstandsmessung deutlich genauer realisiert werden kann.
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Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Sendeeinrichtung zum Kalibrieren ein vorgegebenes Initialfunksignal als Funksignal aussendet. Hierbei wird der Gedanke verfolgt, dass herstellungsseitig gegebenenfalls noch keine Referenzdaten zur Verfügung stehen, die mittels des Funksignals ausgesendet werden können. Deshalb kann das Initialfunksignal vorgesehen sein, was unabhängig vom Vorhandensein von etwaigen Referenzdaten ausgesendet werden kann. Das Initialfunksignal kann vorgegebene feste Signaleigenschaften aufweisen, die es unter Nutzung von empfangsseitigen Signaleigenschaften in Bezug auf das Initialfunksignal ermöglichen, die Referenzdaten ermitteln zu können. Dies erweist sich insbesondere als vorteilhaft für die Herstellung der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon, weil keine entsprechenden Referenzdaten herstellungsseitig vorgesehen zu sein brauchen. Darüber hinaus kann diese Weiterbildung natürlich auch dazu genutzt werden, standardisierte beziehungsweise normierte Referenzdaten, die herstellungsseitig bei der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon vorgesehen werden, zum Erzeugen des Initialfunksignals zu nutzen.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sendeeinrichtung das Funksignal auf wenigstens einem von mehreren Funkkanälen aussendet, die Referenzdaten funkkanalspezifische Referenzdaten umfassen, die dem jeweiligen wenigstens einen Funkkanal zugeordnet sind, und die Sendeeinrichtung zum Erzeugen des Funksignals für den jeweiligen wenigstens einen Funkkanal die dem jeweiligen Funkkanal zugeordneten funkkanalspezifischen Referenzdaten nutzt. Diese Weiterbildung basiert auf der Gedanken, dass bei einer Mehrzahl von Funkkanälen, die die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon nutzt, um das Funksignal auszusenden, die Signaleigenschaften des Funksignals auch vom jeweiligen Funkkanal abhängig sein können. Dies kann sich zum Beispiel dadurch ergeben, dass unterschiedliche Funkkanäle unterschiedlichen Frequenzbereichen zugeordnet sind und Störungen nicht im gleichen Maß auf jeden der Funkkanäle einwirken können. Dadurch ist es natürlich vorteilhaft, wenn das Funksignal eines jeweiligen Funkkanals so angepasst werden kann, dass die Abstandsmessung nahezu unabhängig vom jeweiligen Funkkanal realisiert werden kann. Die Erfindung ermöglicht es also auch, funkkanalspezifische Abweichungen kompensieren zu können.
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Entsprechend sieht diese Weiterbildung vor, dass für jeden der Funkkanäle oder auch für Gruppen von Funkkanälen eigene Referenzdaten vorgesehen sein können, die für den jeweiligen Funkkanal beziehungsweise die jeweilige Gruppe von Funkkanälen spezifisch sein können. Dadurch kann eine bessere Anpassung und eine bessere Genauigkeit insbesondere bei mehreren Funkkanälen erreicht werden. Die jeweiligen funkkanalspezifischen Referenzdaten können vorzugsweise individuell eingestellt werden. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass ein Einstellen der funkkanalspezifischen Referenzdaten lediglich teilweise möglich ist, beispielsweise bezüglich einer Empfangsfeldstärke in einem normierten Abstand oder dergleichen. Dagegen können andere Referenzdaten, beispielsweise bezüglich einer Sendeleistung oder dergleichen unveränderbar sein, insbesondere auch unter Berücksichtigung, dass die Sendeleistung gemäß der Erfindung nicht eingestellt werden soll.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Kalibrieren für wenigstens einen der Funkkanäle durchgeführt wird. Das Kalibrieren kann natürlich auch für eine Gruppe von Funkkanälen oder auch für alle Funkkanäle durchgeführt werden. Das Kalibrieren kann bei mehreren Funkkanälen sequentiell durchgeführt werden, wobei die jeweiligen Funkkanäle nacheinander kalibriert werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Funkkanäle zumindest teilweise zeitgleich kalibriert werden. Insgesamt kann eine effektive Kalibrierung der Sendeeinrichtung erreicht werden.
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Das Kalibrieren kann vorzugsweise unter Erfassen von wenigstens zwei Abständen zu voneinander unterschiedlichen Positionen des Kommunikationsgeräts in Bezug auf die Sendeeinrichtung erfolgen. Dadurch kann die Genauigkeit, mit der die Referenzdaten ermittelt werden, weiter erhöht werden. So ist es zum Beispiel möglich, mittels des Abstandssensors einen ersten Abstand zwischen dem Kommunikationsgerät und der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon zu erfassen und für diesen Abstand die Signaleigenschaften des empfangenen Funksignals zu ermitteln. In einem weiteren Schritt kann dann ein zweiter Abstand zwischen dem Kommunikationsgerät und der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon hergestellt werden und eine erneute Ermittlung der Signaleigenschaften des Funksignals kann erfolgen. Ferner erlaubt es diese Weiterbildung, dass auch statistische Methoden ergänzend berücksichtigt werden können, wodurch das Ermitteln der Referenzdaten noch weiter verbessert werden kann. Natürlich können auch mehr als zwei Abstände herangezogen werden, um die Referenzdaten ermitteln zu können.
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Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Kalibrieren wiederholt wird. Das Wiederholen kann zu vorgebbaren Zeitpunkten oder auch bei vorgegebenen Ereignissen erfolgen, beispielsweise wenn bauliche Veränderungen oder dergleichen vorgenommen werden. Darüber hinaus kann das Wiederholen auch durchgeführt werden, um zum Beispiel eine Alterung der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon berücksichtigen zu können. So können zum Beispiel Wartungsintervalle vorgegeben werden, in denen die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon erneut kalibriert wird. Die Zuverlässigkeit des bestimmungsgemäßen Betriebs der Sendeeinrichtung beziehungsweise des Beacon kann dadurch weiter verbessert werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Referenzdaten unter Nutzung einer Tabelle mit vorgegebenen Werten für die Referenzdaten ermittelt werden. Hierdurch kann das Ermitteln der Referenzdaten deutlich vereinfacht werden. Die Tabelle mit den Werten für die Referenzdaten kann beispielsweise im Kommunikationsgerät oder aber auch in der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon selbst gespeichert sein. Um die Referenzdaten zu ermitteln, braucht in diesem Fall lediglich ein entsprechender Datensatz ausgewählt zu werden, der dann aktiviert wird und von der Sendeeinrichtung zum Aussenden des Funksignals genutzt wird. Auch wenn hierdurch eine Diskretisierung in Bezug auf das Kalibrieren beziehungsweise Einstellen erreicht wird, erweist sich diese Weiterbildung insofern als vorteilhaft, dass das Einstellen als solches besonders einfach realisiert werden kann. Es braucht nämlich nur der entsprechende geeignete Datensatz für die Referenzdaten aus der Tabelle ausgewählt und aktiviert zu werden.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Referenzdaten unter Nutzung einer mathematischen Formel ermittelt werden. Die mathematische Formel kann die physikalischen Verhältnisse im realen Betrieb wiederspiegeln. Anhand der mathematischen Formel kann die Auswertung dahingehend erfolgen, dass einerseits die empfangsseitigen Signaleigenschaften zur Verfügung gestellt werden und andererseits der tatsächlich erfasste, insbesondere gemessene Abstand. Mittels der Formel können dann die entsprechenden Referenzdaten ermittelt werden. Natürlich kann diese Weiterbildung auch mit der zuvor beschriebenen Funktionalität der Tabelle kombiniert sein. So kann vorgesehen sein, dass mittels der mathematischen Formel Zwischenwerte interpoliert werden können. Dadurch kann die Genauigkeit des Kalibrierens beziehungsweise Einstellens weiter verbessert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Referenzdaten vom Kommunikationsgerät ermittelt und an die Sendeeinrichtung übermittelt werden. Die Sendeeinrichtung braucht also keine Auswertefunktionalität bereitzustellen. Sie braucht lediglich eine Empfangseinheit aufzuweisen, die dazu geeignet ist, die entsprechenden Referenzdaten empfangen zu können. Natürlich kann entsprechend vorgesehen sein, dass eine Authentifizierung erfolgen muss, damit nicht unberechtigt Dritte auf die Referenzdaten zugreifen können. Hierzu können geeignete Verschlüsselungsverfahren genutzt werden.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Kommunikationsgerät die empfangsseitigen Signaleigenschaften des Funksignals zum Ermitteln der Referenzdaten durch die Sendeeinrichtung an die Sendeeinrichtung übermittelt. Bei dieser Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Auswerten durch die Sendeeinrichtung selbst erfolgt. In diesem Fall braucht das Kommunikationsgerät keine Auswertefunktionalität bereitzustellen. Es braucht lediglich die empfangsseitigen Signaleigenschaften ermitteln zu können und diese mittels einer eigenen Sendeeinheit an die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon zu übermitteln. Zugleich ist der Sendeeinrichtung natürlich auch der erfasste Abstand zu übermitteln. Dann kann die Sendeeinrichtung selbst die Referenzdaten ermitteln und bereitstellen.
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Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Sendeeinrichtung zum Kalibrieren in einem Kalibriermodus betrieben wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass auf die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon nicht zu jedem beliebigen Zeitpunkt zugegriffen werden kann. Vielmehr kann durch den Kalibriermodus erreicht werden, dass die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon nur in diesem Modus hinsichtlich der Referenzdaten eingestellt beziehungsweise kalibriert werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass der Kalibriermodus nur eingenommen werden kann, wenn die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon ein entsprechendes geeignetes Steuersignal erhält. Das Steuersignal kann dem Authentifizieren dienen, das heißt, das eine Berechtigung vorliegt, die Referenzdaten ändern zu dürfen oder dergleichen. Das Steuersignal kann zum Beispiel ein Funksignal, ein Lichtsignal und/oder dergleichen sein. Darüber hinaus kann das Steuersignal natürlich auch durch eine manuelle Betätigung an der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon bereitgestellt werden. Dadurch kann ein unerwünschter Zugriff auf die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon durch unberechtigte Dritte reduziert werden.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Referenzdaten für die Sendeeinrichtung zumindest teilweise mittels einer Zentrale bereitgestellt werden. Die Referenzdaten brauchen bei dieser Ausgestaltung also nicht unmittelbar von dem Kommunikationsgerät zur Sendeeinrichtung übermittelt zu werden. Insbesondere braucht die Auswertefunktionalität weder im Kommunikationsgerät noch in der Sendeeinrichtung beziehungsweise dem Beacon realisiert zu sein. Vielmehr kann das Kommunikationsgerät die erforderlichen Daten an die Zentrale übermitteln, die die Auswertung vornimmt und die entsprechenden Referenzdaten ermittelt. Die so ermittelten Referenzdaten kann die Zentrale dann für die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon über eine Kommunikationsverbindung zur Verfügung stellen. Dadurch kann sowohl das Kommunikationsgerät als auch die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon technisch möglichst einfach realisiert sein.
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Die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon kann vorzugsweise auch an einer Leuchteinrichtung beziehungsweise in einer Leuchteinrichtung angeordnet sein. Dadurch kann die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon über die Leuchteinrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden, sodass eine separate eigene Energieversorgung eingespart werden kann. Zugleich besteht durch diese Weiterbildung die Möglichkeit, die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon auch geschützt anordnen zu können. Darüber hinaus brauchen keine separaten eigenen Montagemöglichkeiten für die Sendeeinrichtung beziehungsweise den Beacon vorgesehen zu sein, mit denen die Sendeeinrichtung beziehungsweise der Beacon alleinstehend befestigt werden müsste.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten gleichermaßen für das erfindungsgemäße System und die erfindungsgemäße Leuchteinrichtung und umgekehrt. Insofern können für Verfahrensmerkmale auch Vorrichtungsmerkmale und umgekehrt formuliert sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren. In den Fign. zeigen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.
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Es zeigen:
- 1 in einer schematischen Blockdarstellung ein System gemäß der Erfindung, bei dem ein Beacon unmittelbar an einer Leuchteinrichtung angeordnet ist und;
- 2 eine schematische Darstellung eines Funksignals des Beacon gemäß 1.
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1 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung ein System 10 gemäß der Erfindung mit einem Beacon als Sendeeinrichtung 12 sowie einem Kommunikationsgerät 20. Der Beacon 12 ist unmittelbar an einer Leuchteinrichtung 28 angeordnet und wird über die Leuchteinrichtung 28 mit elektrischer Energie für den bestimmungsgemäßen Betrieb versorgt.
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Der Beacon 12 ist ausgebildet, ein Funksignal 14 mit für den Beacon 12 spezifischen Identifikationsdaten 16 und Referenzdaten 18 drahtlos auszusenden (2). Das Funksignal 14 wird vom Beacon 12 mit Signaleigenschaften ausgesendet, die vorliegend von den Referenzdaten 18 abhängig sind. Vorliegend handelt es sich bei den Signaleigenschaften um eine Empfangsfeldstärke in einem normierten Abstand zum Beacon 12 von 1m. Die Empfangsfeldstärke in dem normierten Abstand ist in Form digitaler Daten als Referenzdaten 18 im Funksignal 14 enthalten (2)
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2 zeigt exemplarisch einen schematischen Aufbau des Funksignals 14, wie es intermittierend in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand von etwa 20 Millisekunden kontinuierlich als Rundfunksignal vom Beacon 12 ausgesendet wird. Das Funksignal 14 umfasst einen nicht dargestellten Träger nach Art einer elektromagnetischen Welle mit einer vorgegebenen Frequenz, auf der mittels eines Modulationsverfahrens die entsprechenden Daten auf moduliert sind. Vorliegend ist vorgesehen, dass als Modulationsverfahren eine QAM-Modulation zum Einsatz kommt. Modulationsverfahren sind dem Fachmann dem Grunde nach bekannt, sodass von einer ausführlichen Erläuterung an dieser Stelle abgesehen werden kann.
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Die Daten des Funksignals sind vorliegend digitale Daten, die in geeigneter Weise kodiert sind, sodass das Funksignal 14 mittels des Modulationsverfahrens entsprechend der Daten moduliert werden kann. Aus 2 ist ersichtlich, dass die Daten einen Header 34 aufweisen, der für das Funksignal typisch gewählt ist und dem Kommunikationsgerät 20 ermöglicht, mittels einer Empfangseinheit 26 des Kommunikationsgeräts 20 das Funksignal 14 zu empfangen und den Beginn des Funksignals zu ermitteln, um das Funksignal 14 in bestimmungsgemäßer Weise zu demodulieren. Damit können die im Funksignal 14 enthaltenen Daten ermittelt werden. Zu diesem Zweck kann ergänzend eine geeignete Decodierung vorgesehen sein.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, schließt sich an den Header 34 ein Datenbereich mit spezifischen Identifikationsdaten 16 an, die individuell für den Beacon 12 vergeben worden sind. Dadurch kann der Beacon 12 identifiziert werden.
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Gefolgt werden die Identifikationsdaten 16 von den Referenzdaten 18, die, wie im Folgenden erläutert wird, vom Kommunikationsgerät 20 genutzt werden, um einen Abstand 22 zwischen dem Beacon 12 und dem Kommunikationsgerät 20 zu ermitteln.
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Hierzu ist vorgesehen, dass das Kommunikationsgerät 20 mittels der Empfangseinheit 26 das Funksignal 14 empfängt und unter Nutzung von empfangsseitigen Signaleigenschaften und den aus dem empfangenen Funksignal 14 ermittelten Referenzdaten 18 den Abstand ermittelt. Zu diesem Zweck wird als empfangsseitige Signaleigenschaft die Empfangsfeldstärke des Funksignals 14 ermittelt. Dies kann mittels der Empfangseinheit 26 erfolgen. Eine erste Auswerteeinheit 36 empfängt von der Empfangseinheit 26 ein Signal entsprechend der Empfangsfeldstärke des Funksignals 14 sowie die aus dem Funksignal 14 ermittelten Referenzdaten 18. Anhand der ermittelten Referenzdaten 18 und der Empfangsfeldstärke wird mittels eines vorgegebenen Algorithmus der Abstand 22 ermittelt. Dies kann das Kommunikationsgerät 20 dazu nutzen, seine Position in Bezug auf den Beacon 12 zu ermitteln.
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Neben den voranstehend erläuterten Daten kann das Funksignal 14 auch noch weitere Daten bei Bedarf umfassen.
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Die Referenzdaten 18 sind vorliegend in einer nicht dargestellten Speichereinheit des Beacon 12 gespeichert. Eine Sende-/Empfangseinheit 40 ist ausgebildet, das Funksignal 14 unter Nutzung der Referenzdaten 18 zu erzeugen und als Rundfunksignal 14 auszusenden. Dabei hat sich gezeigt, dass durch Umgebungseinflüsse das Funksignal 14 beeinträchtigt, insbesondere gedämpft beziehungsweise auch gestört werden kann, sodass das Ermitteln des Abstands 22 mit dem Kommunikationsgerät 20 ungenau wird oder sogar ein unbrauchbares Ergebnis zur Folge haben kann. Es besteht deshalb der Wunsch, hier eine Verbesserung zu erreichen.
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Die Erfindung schlägt als Verbesserung vor, den Beacon 12 zu kalibrieren. Zu diesem Zweck ist ein Abstandssensor 24 vorgesehen, der zum Erfassen des Abstands 22 zwischen dem Beacon 12 und dem Kommunikationsgerät 20 unabhängig vom Funksignal 14 dient. Der Abstandssensor 24 ist vorliegend ein optischer Sensor der am Kommunikationsgerät 20 angeordnet sein kann und der mittels eines Lichtsignals den Abstand zum Beacon 12 erfasst. Dieser erfasste Abstandswert wird dem Kommunikationsgerät 20 zur Verfügung gestellt.
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Der Beacon 12 sendet das Funksignal 14 aus, das von der Empfangseinheit 26 des Kommunikationsgeräts 20 empfangen wird. Auch hier wird wieder die Empfangsfeldstärke als empfangsseitige Signaleigenschaft ermittelt. Zum Zwecke des Kalibrierens werden nun jedoch nicht die Referenzdaten 18 des Funksignals herangezogen, sondern vielmehr der tatsächliche Abstand 22, der mittels des Abstandssensors 24 erfasst worden ist. Anhand dieses Abstands ermittelt eine zweite Auswerteeinheit 42, die vorliegend im Kommunikationsgerät 20 angeordnet ist, neue Referenzdaten 18, die im Funksignal 14 enthalten sein müssten, damit das Kommunikationsgerät 20 den Abstand 22 auch ohne den Abstandssensor 24 korrekt ermitteln kann. Hierzu kann eine mathematische Formel herangezogen werden, die die physikalischen Ausbreitungsbedingungen für elektromagnetische Wellen im betroffenen Bereich hinreichend zuverlässig beschreibt.
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Die auf diese Weise ermittelten Referenzdaten 18 werden über eine nicht weiter dargestellte Kommunikationsverbindung von einer Sendeeinheit 44 des Kommunikationsgeräts 20 an eine Empfangseinheit 38 der Sende-/Empfangseinheit 40 des Beacon 12 übermittelt. Die Sende-/Empfangseinheit 40 empfängt die Referenzdaten 18 und speichert diese anstelle der vorhandenen Referenzdaten in der Speichereinheit ab. Damit kann nun durch den Beacon 12 ein Funksignal mit korrigierten Referenzdaten 18 ausgesendet werden, sodass bei zukünftigen Abstandsmessungen mittels des Kommunikationsgeräts 20 der tatsächliche Abstand 22 zwischen dem Kommunikationsgerät 20 und dem Beacon 12 auch ohne den Abstandssensor 24 zuverlässig und genau ermittelt werden kann.
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In einer Abwandlung des vorgenannten Ausführungsbeispiels kann vorgesehen sein, dass die Referenzdaten über eine Zentrale 30 bereitgestellt werden, die über eine Kommunikationsverbindung 32 mit dem Beacon 12 in Kommunikationsverbindung steht. In diesem Fall braucht der Beacon 12 lediglich eine Sendeeinheit anstelle der Sende-/Empfangseinheit 40, weil die Referenzdaten 18 von der Zentrale 30 bereitgestellt werden. Zum Kalibrieren ist in diesem Fall vorgesehen, dass die Sendeeinheit 44 des Kommunikationsgeräts 20 die ermittelten neuen Referenzdaten 18 nicht unmittelbar an den Beacon 12, sondern stattdessen an die Zentrale 30 übermittelt. Dies kann zum Beispiel über ein Kommunikationsnetzwerk wie das Mobilfunknetz oder dergleichen erfolgen.
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Das Kommunikationsgerät 20 ist vorliegend ein Smartphone, welches zum Zwecke des Ermittelns des Abstands 22 eine entsprechende App umfasst. Ebenso ist vorgesehen, dass zum Kalibrieren des Beacon 12 eine entsprechende App auf dem Smartphone installiert ist.
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Zum Zwecke des Kalibrierens wird vor dem Kalibrieren ein Modell, eine Umrechnungsformel oder eine Tabelle angelegt, in denen Messwerte hinterlegt werden. In einem Labor beziehungsweise in einem Testfeld, können die Messwerte hinsichtlich eines definierten Abstands erzeugt werden, beispielsweise in Bezug auf einen vorgegebenen standardisierten Abstand, der zum Beispiel Im betragen kann. Dies wird in Bezug auf eine vorgegebene Sendeleistung des Beacon 12 durchgeführt. Nach einer Installation des Beacon 12 an einer vorgesehenen Stelle kann mithilfe des Modells beziehungsweise der Tabelle in Verbindung mit den Messwerten und dem tatsächlichen beziehungsweise mittels des Abstandssensors erfassten Abstand zwischen dem Beacon 12 und dem Kommunikationsgerät 20 ein angepasster Kalibrierungswert beziehungsweise Referenzdaten 18 automatisiert ermittelt und eingestellt werden, um den Beacon 12 zu kalibrieren.
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In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Beacon 12 des Systems 10 in einem nicht weiter dargestellten Gehäuse der Leuchteinrichtung 28 angeordnet sind, wodurch der Beacon 12 nicht ohne weiteres erreichbar ist. Der Beacon 12 ist vorliegend dazu ausgebildet, den BLE-Standard hinsichtlich des Aussendens des Funksignals 14 zu nutzen. Alternativ kann auch ein WiFi-Standard oder dergleichen genutzt werden. Dabei ist der Beacon 12 derart ausgelegt, dass er über das Kommunikationsgerät 20 angesprochen werden kann. Sowohl das Kommunikationsgerät 20 als auch der Beacon 12 können hierzu entsprechende Steuereinheiten umfassen, die eine Datenverarbeitung sowie einen Datenspeicher bereitstellen können. Dies ist in den Fign. jedoch nicht dargestellt.
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Das Kommunikationsgerät 20 kann zum Zwecke des Kalibrierens in einem tatsächlichen, realen festen Abstand zum Beacon 12 angeordnet sein. Bei einer festen Installation kann dieser Abstand fix definiert sein. Bei einer manuell gehaltenen Positionierung sollte das Kommunikationsgerät 20 möglichst nicht bewegt werden, um die Funktionalität des Kalibrierens möglichst wenig zu beeinträchtigen. Mittels eines Algorithmus zur Repräsentation des Modells, Formeln zur Berechnung und/oder dergleichen können dann die Referenzdaten 18 ermittelt werden. Dies kann unter Nutzung von Datenverarbeitung erfolgen.
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Das Kommunikationsgerät 20 weist ferner die Empfangseinheit 26 sowie die Sendeeinheit 42 auf, die entsprechend des vorgenannten Kommunikationsstandards ausgelegt sind, damit eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Beacon 12 und dem Kommunikationsgerät 20 hergestellt werden kann. Dies kann vorzugsweise über eine App gesteuert werden.
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Die Messung des Abstands 22 mittels des Abstandssensors 24 kann unter Nutzung von Kameras, Schalldetektoren, lichtbasierten Entfernungssensoren und/oder dergleichen erfolgen. Mittels eines Algorithmus zur Distanzauswertung kann der Abstand 22 ermittelt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass mittels eines Referenz-Signal-Senders, beispielsweise basierend auf Schall, Funk oder dergleichen, ein Reflexionssignal ausgewertet werden kann. Ferner kann ein Datenspeicher vorgesehen sein, in dem die neuen Referenzdaten 18 gespeichert sein können, und der dazu dienen kann, Daten zu einem Algorithmus zur Repräsentation des Modells beziehungsweise Formeln zur Berechnung der Referenzdaten 18 zu speichern.
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Die Zentrale 30 kann zum Beispiel einen externen Server inklusive eines Datenspeichers umfassen. Die Zentrale 30 kann insofern auch Daten, insbesondere die Referenzdaten 18 sowie auch Tabellen, Routinen, Formeln und/oder Modelle umfassen, die dazu dienen können, die Referenzdaten 18 zu ermitteln.
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Das Auswerten der Empfangsfeldstärke und des tatsächlich mittels des Abstandssensors 24 ermittelten Abstands 22 kann sowohl auf dem Kommunikationsgerät 20 als auch beim Beacon 12 sowie auch durch die Zentrale 30 erfolgen. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass das Auswerten auf einem anderen Beacon oder einem Gateway erfolgt, welche mit dem Beacon 12 in Kommunikationsverbindung stehen. Natürlich kann ein Algorithmus zum Auswerten auch manuell erfolgen, beispielsweise durch einen Nutzer des Kommunikationsgeräts 20 oder dergleichen, zum Beispiel unter Nutzung einer App, aber auch schriftlich oder dergleichen.
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Die Leuchteinrichtung 28 kann allgemeine Merkmale für eine Distanzmessung aufweisen, die sich zum Beispiel zum Ermitteln des Abstands 22 unter Nutzung von UWB, Schall, flache Oberfläche für Schallreflexionen und/oder dergleichen eignen können. Insbesondere kann die Leuchteinrichtung 28 aber mit visuellen Referenzen ausgebildet sein, um anhand der visuellen Referenzen den Abstand 22 ermitteln zu können. Dies kann zum Beispiel durch wenigstens zwei definierte Punkte in einem definierten Abstand zueinander realisiert sein, anhand derer sich über trigonometrische Funktionen der Abstand 22 zwischen der Leuchteinrichtung 28 und damit auch dem Beacon 12 einerseits und dem Kommunikationsgerät 20 andererseits berechnen lässt.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere dazu, eine Kalibrierung des Beacon 12 auch dann unter Nutzung des Kommunikationsgeräts 20 durchzuführen, wenn der Abstand 22 beliebig ist. Wird das Kommunikationsgerät 20 in einem vorgegebenen Abstand 22 zum Beacon 12 gehalten, kann der Abstand mittels eines Hilfsmittels, nämlich dem Abstandssensor 24 ermittelt werden. Ferner wird die Empfangsfeldstärke durch das Kommunikationsgerät 20 gemessen. Mittels Auswertung in der zweiten Auswerteeinheit 42 können unter Nutzung des Algorithmus aus der Empfangsfeldstärke und dem gemessenen Abstand 22 die Referenzdaten 18 ermittelt werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass gemäß einer ersten Variante in einer Tabelle entsprechende Referenzdaten abhängig von der Empfangsfeldstärke und dem ermittelten Abstand angeführt sind. Zwischenwerte können durch Interpolation ermittelt werden. Gemäß einer zweiten Variante kann eine mathematische Berechnungsfunktion vorgesehen sein, in der die entsprechenden Werte eingesetzt werden, um die Referenzdaten 18 zu ermitteln. Eine dritte Variante kann vorsehen, dass aus einem Simulationsmodell die Werte für die Referenzdaten 18 abgelesen werden können. Natürlich können auch Kombinationen der Varianten oder dergleichen vorgesehen sein. Die Referenzdaten 18 können an den Beacon 12 übermittelt werden, die diese Referenzdaten 18 übernimmt und bei der Erzeugung des Funksignals 14 nutzt.
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Um das Kalibrieren zu verbessern, kann vorgesehen sein, dass nicht nur eine einzige Messung in Bezug auf einen einzigen Abstandswert des Abstands 22 herangezogen wird, sondern mehrere Messungen an unterschiedlichen Positionen des Kommunikationsgeräts 20 in Bezug auf den Beacon 12 vorgenommen werden. Dadurch kann vorzugsweise unter Nutzung statistischer Verfahren erreicht werden, dass die Referenzdaten 18 genauer und/oder zuverlässiger ermittelt werden können.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Signalstärkenvariation des Funksignals 14 genutzt werden kann, um den Beacon 12 kalibrieren zu können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Sendeleistung des Funksignals 14 erhöht wird, um zum Beispiel ein Rauschen zu reduzieren. Zu diesem Zweck kann das Kommunikationsgerät 20 ein entsprechendes Steuersignal an den Beacon 12 aussenden. Das Kommunikationsgerät 20 wird in einem vorgegebenen definierten Abstand 22 positioniert. Das Kommunikationsgerät 20 misst dann eine Empfangsfeldstärke des Funksignals 14. Anhand der empfangenen Empfangsfeldstärke und des bekannten Abstands 22 können in einer Tabelle entsprechend zuordbare Referenzdaten 18 für entsprechend niedrigere Sendeleistungen ermittelt, insbesondere auch berechnet werden. Bei diesem Vorgehen können insbesondere Störungen, die durch Rauschen verursacht werden können, in Bezug auf das Kalibrieren verringert werden.
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Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich dem Erläutern der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- System
- 12
- Beacon
- 14
- Funksignal
- 16
- Identifikationsdaten
- 18
- Referenzdaten
- 20
- Kommunikationsgerät
- 22
- Abstand
- 24
- Abstandssensor
- 26
- Empfangseinheit
- 28
- Leuchteinrichtung
- 30
- Zentrale
- 32
- Kommunikationsverbindung
- 34
- Header
- 36
- erste Auswerteeinheit
- 38
- Empfangseinheit
- 40
- Sende-/Empfangseinheit
- 42
- zweite Auswerteeinheit
- 44
- Sendeeinheit
