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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem speziell Fußgänger mit Hilfe eines mobilen Geräts oder Wearable Devices an ein vorgegebenes Ziel geführt werden können.
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Stand der Technik
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Navigationssysteme, beispielsweise für Fahrzeuge, ermitteln nach Eingabe einer Zielposition auf der Basis einer digitalen Karte eine Route, die entlang von durch die digitale Karte vorgegebenen Wegen von der aktuellen Position zu der Zielposition führt. Bei vielen dieser Systeme lässt sich ein Fußgängermodus einstellen, in dem zum einen der Zeitbedarf anhand der durchschnittlichen Geschwindigkeit von Fußgängern berechnet wird und zum anderen Straßen ohne Fußweg, etwa Autobahnen, ausgeblendet werden. Dem Nutzer wird typischerweise ein Ausschnitt der digitalen Karte, der zumindest ein Teilstück der Route umfasst, zusammen mit Navigationsanweisungen auf einem Display angezeigt. Die Anweisungen werden häufig zusätzlich auch per Sprachausgabe ausgegeben.
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Ein Navigationssystem speziell für Fußgänger ist in der
DE 10 2007 044 987 A1 offenbart. Dieses System erfasst das Umfeld des Fußgängers mit einer optischen Sensoreinheit und gibt Hinweise, Anweisungen, Warnung und dergleichen über eine Sprachausgabe an den Fußgänger aus. Auf diese Weise kann das System auch von blinden oder sehbehinderten Fußgängern genutzt werden, bzw. ein sehender Fußgänger wird von der Notwendigkeit entbunden, immer wieder auf die digitale Karte sehen zu müssen.
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Offenbarung der Erfindung
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Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zur Führung eines Fußgängers an eine Zielposition entwickelt. Bei diesem Verfahren wird mit einem mobilen Gerät oder Wearable Device, das der Fußgänger bei sich trägt, die Position des Fußgängers ermittelt.
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Die Position des Fußgängers kann auf beliebige Weise ermittelt werden, beispielsweise mit Satellitensignalen eines Navigationssystems, durch Auswertung von WLAN- und anderen Funksignalen, durch Koppelnavigation oder eine beliebige Kombination hieraus. Insbesondere lässt sich die Position des Fußgängers auch innerhalb von Gebäuden oder anderen Strukturen, wie etwa U-Bahn-Stationen, bestimmen.
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Aus dem Vergleich der ermittelten Position mit der Zielposition wird eine Soll-Richtung für den Fußgänger ermittelt, so dass der Fußgänger der Erreichung der Zielposition näherkommt, wenn er seinen Weg in der Soll-Richtung fortsetzt.
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Zusätzlich wird die Richtungsorientierung des Fußgängers ermittelt und mit der Soll-Richtung verglichen. Dem Fußgänger wird ein sensorischer Reiz dargeboten, der mit der Abweichung zwischen der Richtungsorientierung und der Soll-Richtung moduliert ist, so dass der Fußgänger in der Lage ist, durch Veränderung seiner Richtungsorientierung bei gleichzeitiger Beobachtung des sensorischen Reizes die Soll-Richtung zu finden.
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Der sensorische Reiz dient somit in einem Regelkreis, der die Richtungsorientierung des Fußgängers auf die Soll-Richtung regelt und den Bewegungsapparat des Fußgängers als Stellglied nutzt, zur Rückkopplung der Regelabweichung. Die Regelabweichung kann beispielsweise daher rühren, dass der Fußgänger bewusst oder unbewusst seine Richtungsorientierung geändert hat. Sie kann aber auch beispielsweise daher rühren, dass sich die Soll-Richtung ändert, etwa beim Erreichen einer Wegkreuzung, an der der Fußgänger abbiegen soll.
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Die Nutzung der Richtungsorientierung als geregelte Größe hat verschiedene Vorteile.
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Die Führung des Fußgängers in Richtung auf ein neues Ziel beginnt typischerweise zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Fußgänger steht. Wenn lediglich überwacht wird, ob die sich verändernde Position des Fußgängers der gewünschten Route folgt, dann kann der Fußgänger zunächst in die falsche Richtung loslaufen, bis das Verlassen der gewünschten Route erfasst wird. Es liegt also zunächst am Fußgänger selbst, aus der ihm angezeigten gewünschten Route die einzuschlagende Richtung abzuleiten. Wird hingegen unmittelbar die Richtungsorientierung auf eine Soll-Richtung geregelt, so wird dem Fußgänger diese Aufgabe abgenommen.
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Großer Vorteil der Darbietung eines sensorischen Reizes für die Richtungsorientierung zeigt sich in folgenden exemplarischen Anwendungsfällen. Widrige Umweltbedingungen wie Niederschlag, Nebel, Kälte oder große Umgebungslautstärke erschweren dem Nutzer eine Navigation durch Anweisungen auf einem Display bzw. durch zusätzliche Sprachausgabe. Überdies ist der sensorische Reiz sprachlich unabhängig.
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Weiterhin beziehen sich die typischerweise von Navigationssystemen an den Nutzer gegebenen Anweisungen immer auf Wege, die als solche in der digitalen Karte hinterlegt sind. Es ist also notwendig, dass sich die aktuelle Position des Nutzers jederzeit einem solchen Weg zuordnen lässt. Verlässt der Nutzer das kartographierte Gebiet, etwa auf einer Baustelle oder bei einer Wanderung in der freien Natur, können keine sinnvollen Anweisungen mehr erstellt werden. Gerade auf einer Baustelle werden diejenigen Wege, die später zu kartographieren sind, mitunter erst erschaffen. Hingegen definieren die aktuelle Position und die Zielposition immer eindeutig eine Soll-Richtung. Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann der Fußgänger also auch abseits des kartographierten Gebiets an sein Ziel geführt werden.
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Schließlich ist die Abweichung der Richtungsorientierung von der Soll-Richtung eine einfache Größe, die sich in unaufdringlicher Weise an den Fußgänger übermitteln lässt. Beispielsweise lässt sich das Maß der Abweichung in eine Intensität des sensorischen Reizes kodieren. Wenn der Fußgänger sich dreht und auf diese Weise seine Richtungsorientierung ändert, kann er unmittelbar feststellen, ob er sich hierdurch der richtigen Richtung nähert oder ob er sich hiervon entfernt. Dazu ist weder ein fester Bezugspunkt noch ein Blick auf eine digitale Karte erforderlich. Letzteres ist gerade im Straßenverkehr ein Vorteil, da der Fußgänger seinen Blick immer dorthin richten kann, von wo Gefahren kommen könnten. Als ungeschützte Verkehrsteilnehmer sind Fußgänger in besonderem Maße darauf angewiesen, Gefahren aus dem Wege zu gehen.
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Unter einem Wearable Device ist jedes mobile elektronische Gerät zu verstehen, das dazu ausgebildet ist, mit dem menschlichen Körper lösbar verbunden zu werden, wie beispielsweise eine Smartwatch, ein Fitnesstracker oder eine Datenbrille.
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Neben Baustellen und der freien Natur gibt es noch weitere Bereiche, deren innere Struktur nicht kartographiert ist und in denen es sinnvoll sein kann, einen Fußgänger zu einer Soll-Position zu führen. Beispielsweise kann ein Fußgänger in einem Kaufhaus zu dem Ort geführt werden, an dem eine bestimmte Art von Waren oder auch ein einzelner Artikel vorrätig gehalten wird. Auf einem Messegelände kann ein Fußgänger zu einem bestimmten Stand eines Ausstellers geleitet werden. In einem großen Bahnhof oder Flughafen kann ein Fußgänger zum richtigen Bahnsteig bzw. Abfluggate geleitet werden. Dabei kann die Information, welcher Bahnsteig, bzw. welches Abfluggate, das richtige ist, beispielsweise aus einer auf dem mobilen Gerät gespeicherten Fahrkarte bzw. Bordkarte bezogen werden. Insbesondere im Flugverkehr könnten dann Verspätungen durch Passagiere, die sich verlaufen haben und deshalb zu spät am Abfluggate eintreffen, reduziert werden.
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In diesem Zusammenhang ist auch der Begriff der Richtungsorientierung und der Soll-Richtung nicht auf die Bewegung in einer Ebene, also in zwei Dimensionen, eingeschränkt. Ebenso ist der Begriff der Richtungsorientierung nicht auf die Richtung eingeschränkt, in die der Körper des Fußgängers in irgendeiner Form statisch zeigt oder in die die nächsten Schritte des Fußgängers führen würden, wenn der Fußgänger denn Schritte unternähme. Vielmehr kann im Rahmen des Verfahrens auch beispielsweise festgestellt werden, ob der Fußgänger sich mit einer Treppe, einer Rolltreppe oder einem Aufzug nach oben oder unten bewegt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung nimmt die Intensität des sensorischen Reizes ein Extremum an, wenn die Richtungsorientierung des Fußgängers mit der Soll-Richtung übereinstimmt. Dabei kann je nach konkreter Anwendung die Wahl eines Maximums oder eines Minimums vorteilhaft sein. Wird ein Maximum als Extremum gewählt, so hat dies den Vorteil, dass der sensorische Reiz zusätzlich auch eine Funktionsüberwachung der Vorrichtung, die das Verfahren ausführt, beinhaltet: Bleibt der sensorische Reiz plötzlich aus, kann dies als Zeichen dafür gewertet werden, dass die Führung nicht mehr aktiv ist. Wird ein Minimum als Extremum gewählt, so hat dies den Vorteil, dass immer dann, wenn die Richtungsorientierung des Fußgängers richtig ist, weder dessen Aufmerksamkeit durch den sensorischen Reiz beansprucht wird noch Energie für die Ausgabe dieses sensorischen Reizes aufgewendet werden muss.
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Wird ein Minimum als Extremum gewählt, so kann der sensorische Reiz beispielsweise unterdrückt werden, wenn die betragsmäßige Abweichung der Richtungsorientierung von der Soll-Richtung unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts ist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Vibration des mobilen Geräts, bzw. des Wearable Device, als sensorischer Reiz dargeboten. Ein entsprechender Aktuator für die Ausgabe einer solchen Vibration ist in aller Regel bereits vorhanden, wird aber anders genutzt. So wird beispielsweise bei der Nutzung der „Karten“-App auf der Apple Watch zur Fußgängernavigation immer dann eine kurze Vibration ausgegeben, wenn der Benutzer die Richtung ändern soll. Hieraus geht jedoch die neue Richtung noch nicht hervor. Die kurze Vibration ist allein als Aufforderung gedacht, auf die Uhr zu schauen und die neue Richtung vom Display abzulesen.
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Die Vibration als sensorischer Reiz hat den Vorteil, dass sie in audiovisuellen Medien, die mit dem mobilen Gerät konsumiert werden können, üblicherweise nicht vorkommt. Sie kann also vom Fußgänger auch dann störungsfrei fortwährend beobachtet werden, wenn er das mobile Gerät gerade zum Telefonieren verwendet oder damit audiovisuelle Medien konsumiert. Weiterhin wirkt die Vibration auch nur auf den Nutzer des jeweiligen Geräts und stört niemanden in der Umgebung.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der sensorische Reiz dargeboten, indem die Bildwiedergabe, und/oder die Tonwiedergabe, von mit dem mobilen Gerät, bzw. mit dem Wearable Device, wiedergegebenen Inhalten mit der Abweichung zwischen der Richtungsorientierung und der Soll-Richtung moduliert wird. Das bedeutet, dass eine oder mehrere Eigenschaften der Wiedergabe sich in Abhängigkeit von der Abweichung merklich verändern. Es kann dann die Aufmerksamkeit des Nutzers auf die Abweichung seiner Richtungsorientierung von der Soll-Richtung gelenkt werden, ohne ihn komplett aus dem Kontext von gerade konsumierten audiovisuellen Medien zu reißen.
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Beispielsweise kann die Bildwiedergabe moduliert werden, indem die Helligkeit, der Kontrast, ein Farbstich, eine Vergröberung der Bildauflösung, und/oder eine Hinzufügung von Bildrauschen, mit der Abweichung zwischen der Richtungsorientierung und der Soll-Richtung moduliert wird. Das jeweilige Bild ist dann im Ganzen noch erkennbar, so dass der Fußgänger beispielsweise der Handlung eines gerade konsumierten Films weiterhin verfolgen kann. Zugleich sind die genannten Veränderungen besonders augenfällig.
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In analoger Weise kann beispielsweise die Tonwiedergabe moduliert werden, indem die Tonhöhe, ein Hall, eine Verzerrung, und/oder eine Hinzufügung von Rauschen, mit der Abweichung zwischen der Richtungsorientierung und der Soll-Richtung moduliert wird. Der wiedergegebene Inhalt bleibt als solcher erkennbar, und die Abweichung von dem, was das Gehirn des Fußgängers eigentlich erwartet, erregt dessen Aufmerksamkeit.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Richtungsorientierung des Fußgängers durch Messung der Beschleunigung bei einer Bewegung des Fußgängers ermittelt. Sensoren für diese Messung sind in mobilen Geräten bzw. Wearable Devices typischerweise vorhanden. Die Richtungsorientierung des Fußgängers ist aus der Messung bereits erkennbar, bevor der Fußgänger Schritte in diese Richtung unternimmt. Der Fußgänger kann sich zunächst in die richtige Richtung drehen und dann loslaufen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird, dass die Richtungsorientierung des Fußgängers mit einem Magnetfeldsensor des mobilen Geräts, bzw. des Wearable Device, aus dem Erdmagnetfeld ermittelt. Magnetfeldsensoren sind in vielen mobilen Geräten und Wearable Devices verbaut und dienen dort beispielsweise der Feststellung, ob der mit einem Dauermagneten ausgestattete Deckel einer Schutzhülle für das Gerät geöffnet oder geschlossen ist. Sie sind in Verbindung mit dem Erdmagnetfeld nicht notwendigerweise als vollwertiger Kompass brauchbar, doch reicht die Genauigkeit für die Bestimmung der Abweichung zwischen der Richtungsorientierung des Fußgängers und der Soll-Richtung aus, zumal diese Abweichung fortwährend überwacht und ausgeregelt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Richtungsorientierung des Fußgängers aus einer Auswertung der Signalstärken mehrerer Funksender in der Umgebung des mobilen Geräts, bzw. des Wearable Device, ermittelt. Beispielsweise hat die Abstrahlung vieler derartiger Sender eine Richtcharakteristik, so dass eine Drehung des Fußgängers relativ zu den Sendern die jeweiligen Signalstärken ändert. Es können sich aber auch beispielsweise die Signalstärken, mit denen die Signale ungerichteter Sender empfangen werden, als Folge von Abschattungseffekten ändern. Beispielsweise kann eine vorhandene Bebauung das Signal von einem solchen Sender nur dann zu einem Empfänger durchlassen, wenn sich dieser in einem bestimmten Raumwinkelbereich relativ zum Sender befindet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird anhand von Kartendaten eine Route von der Position des Fußgängers zur Zielposition als Aneinanderreihung von Wegstücken ermittelt, wobei in Antwort darauf, dass sich der Fußgänger auf einem Wegstück befindet, die zur Zielposition führende Richtung dieses Wegstücks als Soll-Richtung festgelegt wird. Wenn der Weg von der aktuellen Position zur Zielposition durch kartographiertes Gebiet führt, in dem ein Netz aus bestimmten vorgegebenen Wege zu benutzen ist, so kann der Fußgänger nicht mehr tun als sich an diese Wege zu halten. Dabei kann es passieren, dass vorübergehend deutlich von der direkten Richtung auf die Zielposition abgewichen werden muss, beispielsweise auf Grund eines Gebäudes, das im Weg steht und um das ein Weg herumführt. Wird die Soll-Richtung an den verfügbaren Weg angepasst, wird der Fußgänger nicht mit unsinnigen Hinweisen behelligt, doch bitte geradewegs auf die Zielposition zuzuhalten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Erreichen der Zielposition dem Fußgänger angezeigt, indem ihm ein weiterer vorgegebener sensorischer Reiz dargeboten wird. Ist der sensorische Reiz beispielsweise eine Vibration, so kann hierfür ein Rhythmus vorgegeben sein, der das Erreichen der Zielposition anzeigt, etwa dreimal kurz mit Pause.
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Wie zuvor erläutert, kann sich das Verfahren vorzugsweise Sensoren, Aktoren und andere Hardwarekomponenten zu Nutze machen, die in einem mobilen Gerät, bzw. in einem Wearable Device, bereits vorhanden sind. Dann kann das Verfahren beispielsweise in einer Software verkörpert sein, beispielsweise in einer „App“, die auf dem mobilen Gerät, bzw. auf dem Wearable Device, lauffähig ist. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Computerprogramm mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, auf einem mobilen Gerät, und/oder auf einem Wearable Device ausgeführt werden, den Computer, das mobile Gerät, bzw. das Wearable Device, dazu veranlassen, das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Ebenso bezieht sich die Erfindung auch auf einen maschinenlesbaren Datenträger oder ein Downloadprodukt mit dem Computerprogramm.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1 Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100;
- 2 Erläuterung der Bedeutung von Soll-Richtung 12 und Richtungsorientierung 32;
- 3 Nutzung kartographierter Wege 51a-51c im Rahmen des Verfahrens 100.
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Nach 1 wird in Schritt 110 des Verfahrens 100 die Position 1 des Fußgängers 3, der zu einer Zielposition 2 zu führen ist, ermittelt. Aus dem Vergleich der Position 1 mit der Zielposition 2 wird in Schritt 120 die Soll-Richtung 12 für den Fußgänger 3 ermittelt. Dabei kann optional in Teilschritt 115 die Randbedingung berücksichtigt werden, dass nur kartographisch erfasste Wege 51a-51c benutzt werden können.
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In Schritt 130 wird die Richtungsorientierung 32 des Fußgängers 3 bestimmt, und zwar beispielsweise durch Messung der Beschleunigung bei einer Bewegung (Teilschritt 131), aus dem Erdmagnetfeld (Teilschritt 132) oder durch die Auswertung von Signalstärken umgebender Funksender (Teilschritt 133).
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In Schritt 140 wird die Richtungsorientierung 32 mit der Soll-Richtung 12 verglichen und die Abweichung 33 ermittelt. Die Abweichung 33 wird in Schritt 150 verwendet, um einen sensorischen Reiz 4 für den Fußgänger 3 zu modulieren.
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Bei der Modulation 150 kann insbesondere optional die Intensität des sensorischen Reizes 4 ein Extremum annehmen, wenn die Richtungsorientierung 32 des Fußgängers 3 mit der Soll-Richtung 12 übereinstimmt (Kasten 151). Weiterhin kann die Bildwiedergabe, und/oder die Tonwiedergabe, von mit dem vom Fußgänger verwendeten mobilen Gerät 31, und/oder Wearable Device 31a, mit der ermittelten Abweichung 33 moduliert werden (Kasten 155). Beispielsweise können gemäß Teilschritt 151 die Helligkeit, der Kontrast, ein Farbstich, eine Vergröberung der Bildauflösung, und/oder eine Hinzufügung von Bildrauschen, bei der Bildwiedergabe mit der Abweichung 33 moduliert werden. Alternativ oder auch in Kombination können gemäß Teilschritt 152 die Tonhöhe, ein Hall, eine Verzerrung, und/oder eine Hinzufügung von Rauschen, bei der Tonwiedergabe mit der Abweichung 33 moduliert werden.
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In Schritt 160 wird der modulierte sensorische Reiz 4 dem Fußgänger 3 dargeboten, wobei der sensorische Reiz 4 nicht auf diejenigen innerhalb des Kastens 155 beschränkt ist. Beispielsweise kann gemäß Teilschritt 161 eine Vibration des mobilen Geräts 31, bzw. des Wearable Device 31a, als sensorischer Reiz 4 dargeboten werden.
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Optional kann dem Fußgänger 3, wenn seine aktuelle Position 1 mit der Zielposition übereinstimmt, gemäß Schritt 170 ein weiterer vorgegebener sensorischer Reiz 4' dargeboten werden.
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2 verdeutlicht die Bedeutung der Soll-Richtung 12 einerseits und der Richtungsorientierung 32 des Fußgängers 3 andererseits. Die Soll-Richtung 12 weist von der Position 1 des Fußgängers 3 zur Zielposition 2. Die Richtungsorientierung 32 des Fußgängers 3 ist gegeben durch seinen Drehwinkel bezogen auf seine Symmetrieachse 3a. Der Fußgänger 3 ist in dem in 2 gezeigten Beispiel sowohl mit einem Mobiltelefon als mobiles Gerät 31 als auch mit einer Smartwatch als Wearable Device 31a ausgestattet.
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3 zeigt schematisch, wie sich die Nutzung kartographischer Informationen in das Verfahren 100 integrieren lässt. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist die Route von der Startposition 1 des Fußgängers 3 zur Zielposition 2 eine Aneinanderreihung 5 dreier Wegstücke 51a-51c, die um einen See 6 herum führt. Jedem der Wegstücke 51a-51c ist jeweils eine zur Zielposition 2 führende Richtung 52a-52c und eine Gegenrichtung 53a-53c zugeordnet.
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Wenn sich der Fußgänger 3 auf einem der Wegstücke 51a-51c befindet, wird die entsprechende zur Zielposition 2 führende Richtung 52a-52c des jeweiligen Wegstücks 51a-51c als Soll-Richtung 12 gesetzt. In der in 3 gezeigten Momentaufnahme befindet sich der Fußgänger 3 auf dem Wegstück 51b, so dass die aktuelle Soll-Richtung 12 der zur Zielposition 2 führenden Richtung 52b des Wegstücks 51b entspricht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007044987 A1 [0003]
