DE10307305B4

DE10307305B4 - Verfahren zur Fernanbindung einer Mensch-Maschine Schnittstelle an ein elektronisches Gerät, Mensch-Maschine Schnittstelle sowie elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE10307305B4
Application number: DE2003107305
Authority: DE
Inventors: Thomas Jatschka; Alfred Dr. Pohl; Robert Tschofen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: DE10307305A1; WO2004075488A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fernanbindung einer, insbesondere tragbaren, Mensch-Maschine-Schnittstelle an ein der Mensch-Maschine-Schnittstelle zugeordnetes zumindest einen Dienst bereitstellendes elektronisches Gerät, bei dem Daten mittels zumindest einer Kurznachricht über eine Luftschnittstelle zwischen der Mensch-Maschine-Schnittstelle und dem elektronischen Gerät übertragen werden, bei dem die Luftschnittstelle gemäß einem Kurzstreckenfunkkommunikationsstandard, insbesondere dem "Bluetooth"-Standard, funktioniert, die Kurznachricht in genau eine gemäß dem Kurzstreckenkommunikationsstandard definierte "Inquiry"-Nachricht eingekapselt und als "Inquiry"-Nachricht übertragen wird und ein Empfänger der "Inquiry"-Nachricht anhand der "Inquiry"-Nachricht den Sender identifiziert, die Kurznachricht extrahiert und die Kurznachricht einer Anwendung zuführt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Mensch-Maschine-Schnittstelle sowie ein elektronisches Gerät jeweils mit Mitteln zur Erfassung mindestens einer Nutzereingabe, Mitteln zur Einkapselung von Daten in eine gemäß einem Kurzstreckenfunkstandard, insbesondere dem "Bluetooth"-Standard, definierte "Inquiry"-Nachricht sowie Mitteln zur Übertragung gemäß dem Kurzstreckenfunkstandard.

Description

Es sind Systeme bekannt und vielfach im Einsatz, bei denen Messdaten über eine räumliche Entfernung hinweg erfasst und über eine Luftschnittstelle, d.h. über Funkfrequenzen oder Infrarotstrahlung (IR) an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle übertragen werden. Diese Verfahrensweise wird als Telemetrie bezeichnet.
Derartige Telemetrie-Systeme sind als sogenannte proprietäre Systeme ausgestaltet. Dies äußert sich beispielsweise zum einen dadurch, dass eine drahtlose Übertragung von Messdaten, die zumeist in Form von so genannten Datentelegrammen erfolgt, über Frequenzen abgewickelt wird, die Teil eines eigens für solche Anwendungen reservierten Frequenzbandes sind und zum anderen dadurch, dass zur Abwicklung der Datenübertragung je nach Produktklasse unterschiedliche, nicht standardisierte Übertragungsprotokolle eingesetzt werden, so dass nur Endgeräte der gleichen Produktklasse miteinander kommunizieren können.
Nachteilig hierbei ist es, dass die Reservierung der Frequenzbänder nicht für alle Länder gilt, so dass ein weltweiter Einsatz eines derartigen Telemetrie-Systems im Allgemeinen nicht möglich ist. Zudem ist aufgrund proprietärer Übertragungsprotokolle eine Interoperabilität mit anderen Geräten kaum möglich, wobei ein Einsatz von standardisierten Protokollen bisher daran scheitert, dass der Energieverbrauch für Telemetrie-Systeme zu hoch ist.
Gleiches gilt auch für Fernwirksysteme, deren Aufgabe es ist, über eine räumliche Entfernung hinweg steuernd, durch Über mittlung von Datentelegrammen, auf elektronische Geräte einzuwirken.

Aus der WO 01/65875 A1 ist ein Verfahren und ein Gerät zur Fernsteuerung und Fernüberwachung mittels Kurznachrichten gemäß dem "Short Message Service" bekannt, bei dem ein fernzusteuerndes bzw. fernzuüberwachendes Gerät von einem Mobiltelefon aus über eine zu dem Mobiltelefon korrespondierende Luftschnittstelle mittels Kurznachrichten gemäß dem "Short Message Service" ferngesteuert bzw. -überwacht wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Verfahren sowie Systemelemente anzugeben, die die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Systeme behebt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren zur Fernanbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch dessen kennzeichnende Merkmale, ausgehend von der Mensch-Maschine-Schnittstelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6, durch dessen kennzeichnende Merkmale, sowie durch das elektronische Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9, durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Fernanbindung einer, insbesondere tragbaren oder von kontinuierlicher Energieversorgung abgeschnittenen, Mensch-Maschine-Schnittstelle den ein der Mensch-Maschine-Schnittstelle zugeordnetes zumindest einen Dienst bereitstellendes elektronisches Gerät, bei dem Daten mittels zumindest einer Kurznachricht über eine Luftschnittstelle zwischen der Mensch-Maschine-Schnittstelle und dem elektronischen Gerät übertragen werden, funktioniert die Luftschnittstelle gemäß einem Kurzstreckenfunkkommunikationsstandard, insbesondere dem "Bluetooth"-Standard, wird die Kurznachricht in genau eine gemäß dem Kurzstreckenfunkkommunikationsstandard definierte Abfragenachricht eingekapselt und als "Inquiry"-Nachricht übertragen, identifiziert ein Empfänger der "Inquiry"-Nachricht anhand der "Inquiry"- Nachricht den Sender und extrahiert der Empfänger die Kurznachricht und führt die Kurznachricht einer Anwendung zu.

Durch das Nutzen eines standardisierten Übertragungsprotokolls, wie beispielsweise dem "Bluetooth"-Protokoll, sowie das Nutzen eines hierdurch standardisierten Frequenzbereiches, ist eine weltweite Implementierung des erfindungsgemäßen Fernanbindungsverfahrens möglich. Die Versendung einer Kurznachricht zur Durchführung der Fernanbindung hat den Vorteil, dass Fernanbindungsdaten in eine gemäß einem Kurzstreckenfunkkommunikationsstandard definierte Abfragenachricht eingekapselt werden können. Derartige Abfragenachrichten, wie beispielsweise die nach dem "Bluetooth"-Standard definierte "Inquiry"-Nachricht, haben den Vorteil, dass sie, da sie zumeist nur dazu bestimmt sind, sich im erreichbaren Funkversorgungsbereich aufhaltende mögliche Funkkommunikationspartner und deren Art zu ermitteln, zum einen, eine Identifizierungsinformation enthalten, die es dem möglichen Kommunikationspartner ermöglicht, den Ursprung der Nachricht eineindeutig zu identifizieren, und zum anderen derart ausgestaltet sind, dass die Funk- sowie die Energieressourcen geschont werden, da solcherlei Nachrichten häufig versendet werden. Somit lässt sich das Verfahren in Geräte mit beschränkten Energieressourcen, insbesondere in batteriebetriebenen Geräten, vorteilhaft einsetzen.

Vorteilhafter Weise wird das Übertragen der Kurznachricht durch zumindest eine Nutzereingabe an der Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgelöst, so dass dem Nutzer eine Steuerungsmöglichkeit gegeben wird. Dies ist insbesondere bei einer Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Fernwirksystem, wo entfernte Geräte bedient werden sollen, von Vorteil.

Vorzugsweise enthält die Kurznachricht zumindest ein zur Nutzereingabe proportionales Datum, so dass Nutzereinstellungen an das entfernte Gerät, auf welches ferneingewirkt werden soll, übermittelt und zum gewünschten Ergebnis führen können.

Alternativ kann das Übertragen der Kurznachricht durch ein durch das elektronische Gerät erfasstes Ereignis ausgelöst werden, wobei dies vorteilhafter Weise in Telemetrie-Systeme eingesetzt wird, wo Messdaten entfernter Geräte erfasst werden sollen. Ein Ereignis kann beispielsweise die Erfassung bzw. sich gerade ändernder Messwert sein, wobei vorzugsweise die Kurznachricht zumindest ein zum erfassten Ereignis proportionales Datum, also beispielsweise eine den Messwert bzw. die Differenz zu einem vorhergehenden Wert wiedergebende in geeigneter Weise – d.h. kapazitätssparend – codierte Größe, enthält.

Die erfindungsgemäße Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Durchführung des Verfahrens, die insbesondere als Fernwirkeinrichtung ausgestaltet ist, weist Mittel zur Erfassung mindestens einer Nutzereingabe, Mittel zur Einkapselung von Daten in eine gemäß einem Kurzstreckenfunkstandard definierte Abfragenachricht, insbesondere dem "Bluetooth"-Standard definierte "Inquiry"-Nachricht, sowie Mittel zur Übertragung gemäß dem Kurzstreckenfunkstandard auf.

Die erfindungsgemäße Mensch-Maschine-Schnittstelle ist eine ressourceschonende und zugleich weltweit einsetzbare, das erfindungsgemäße Verfahren durchführende Implementierung, die insbesondere für Fernbedienungsfunktionen geeignet ist, wobei sie vorzugsweise zumindest ein Bedienelement zur Auslösung des Übertragungsvorgangs aufweist.

Vorteilhafter Weise sind die Einkapslungsmittel zumindest teilweise als FPGA, state machine und/oder Schieberegister ausgestaltet. Diese Technologien sind zum einen weit verbreitet und daher kostengünstig, zum anderen erlauben sie es, dass erfindungsgemäße Verfahren, als feste Struktur, beispielsweise als integrierte Schaltung, zu realisieren, die lediglich das Verfahren und die minimalen, zur Nutzung der Kurzstreckenfunkkommunikation, notwendigen Schritte umsetzen, d.h. ohne die vollständige Realisierung eines Gerätes nach dem jeweiligen Funkkommunikationsstandard auskommen. Damit wird eine Reduktion des Energieverbrauchs sowie der Abmessungen erreicht.

Das erfindungsgemäße elektronische Gerät zur Durchführung des Verfahrens weist Mittel zur Erfassung mindestens eines Ereignisses, Mittel zur Extraktion von Daten aus einer gemäß einem Kurzstreckenfunkstandard definierte Abfragenachricht, insbesondere dem "Bluetooth"-Standard definierte "Inquiry"-Nachricht, Mittel zur Übertragung gemäß dem Kurzstreckenfunkstandard auf.

Das erfindungsgemäße elektronische Gerät ist eine ressourceschonende und zugleich weltweit einsetzbare, das erfindungsgemäße Verfahren durchführende Implementierung, die insbesondere für Fernmessstationen geeignet ist, wobei die Extraktionsmittel zumindest teilweise als FPGA, state machine und/oder Schieberegister ausgestaltet sind und somit ebenso eine Reduktion des Energieverbrauchs sowie der Abmessungen erreicht wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Figur ist ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Fernwirksystem dargestellt.
Bei diesem Fernwirksystem kann durch eine erfindungsgemäße Fernbedienungseinrichtung (Mensch-Maschine-Schnittstelle) ein elektrisches Licht gesteuert werden, wobei zur Funkkommunikation Vorrichtungen, die gemäß dem "Bluetooth"-Standard ausgestaltet sind, zum Einsatz kommen.
Weitere Elemente des Systems (ebenfalls nicht dargestellt) sind ein Zugangspunkt, mit dem das elektrische Licht über ein, insbesondere drahtloses, Netzwerk sowie die Fernbedienung verbunden ist.
Ausgehend von einem Grundzustand "Lichtsteuerung" des Verfahrens in einem ersten Schritt S1, das beispielsweise als unterbrechungsgesteuerter Algorithmus im Hintergrund abläuft, fragt das System in einem folgenden zweiten Schritt S2 ab, ob eine Nutzereingabe vorliegt. Eine derartige Nutzereingabe kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Einstellung der Lichtstärke des elektrischen Lichts durch einen Drehregler sein.
Ergibt die Abfrage, dass keine Einstellung an dem Bedienteil (Drehregler) vorgenommen wurde, so kehrt das System wieder in den Grundzustand zurück. Diese Abfrage kann zeitgesteuert in einer Endlosschleife wiederholt werden. Alternativ ist es möglich, dass statt einer Abfrage das Einstellen an sich zu einem Interrupt führt, der weitere Schritte einleitet.
Wird jedoch im zweiten Schritt S2 ermittelt, dass eine Einstellung am Bedienteil erfolgt ist, so folgt in einem dritten Schritt S3 eine Abfrage, ob die aktuelle Einstellung an das zu steuernde Gerät übertragen werden soll, wobei hierzu überprüft wird, ob der Nutzer eine entsprechende Aktionstaste, beispielsweise einen "Sendebutton", betätigt hat.
Die Abfrage nach der Betätigung der Aktionstaste gemäß dem dritten Schritt S3 kann auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Die Ausführung zu diesem Zeitpunkt hat jedoch den Vorteil, dass Arbeitsschritte, die erst notwendig werden, lediglich dann ausgeführt werden, wenn eindeutig sichergestellt ist, dass der Nutzer die aktuelle Einstellung versendet werden soll.
Ist die Aktionstaste nicht betätigt worden, kehrt das System in den Ausgangszustand zurück. Alternativ bzw. ergänzend wäre es noch denkbar, dass der Nutzer zu einer Entscheidung, beispielsweise "Aktuelle Einstellung senden ja/nein?", aufgefordert wird.
Wurde die Aktionstaste gedrückt, so wird in einem vierten Schritt S4 die aktuelle Einstellung des Drehreglers übernommen, in eine "Inquiry"-Nachricht eingebettet bzw. die "Inquiry"-Nachricht modifiziert. In einem fünften Schritt S5, nach entsprechender Codierung, wird die gemäß "Bluetooth"-Standard definierte aber erfindungsgemäß durch Einbringen der Daten modifizierte "Inquiry"-Nachricht übermittelt.
Diese Nachricht empfängt der Zugangspunkt, der die Daten in einem sechsten Schritt S6 extrahiert, wobei er gemäß der Definition der "Inquiry"-Nachricht zum einen die eineindeutige Adresse des Senders erhält und zum anderen das eingekapselte Datum.
Anhand der nun vorliegenden Adresse ermittelt der Zugangspunkt, beispielsweise durch Abfrage einer Zuordnungstabelle, aus der zu entnehmen ist, dass die Daten, die von genau dieser Adresse stammen, lediglich der Steuerung eines dem Zugangspunkt ebenfalls bekannten elektrischen Lichts vorgesehen ist, den Empfänger und kann in einem folgenden siebten Schritt S7 die Daten an eine Steuerfunktion des elektrischen Lichts senden.
Alternativ kann die Übermittlung der Daten direkt an das Licht erfolgen. Eine weitere Alternative ist dadurch gegeben, dass der Zugangspunkt die Daten auswertet und eine Steuerfunktion für das Licht ausübt.
Nach Durchführung des siebten Schrittes S7 kehrt das System wieder in den Ausgangszustand zurück, aus dem weitere Einstellungen eingeleitet werden können.

Claims

Verfahren zur Fernanbindung einer, insbesondere tragbaren, Mensch-Maschine-Schnittstelle an ein der Mensch-Maschine-Schnittstelle zugeordnetes zumindest einen Dienst bereitstellendes elektronisches Gerät, bei dem Daten mittels zumindest einer Kurznachricht über eine Luftschnittstelle zwischen der Mensch-Maschine-Schnittstelle und dem elektronischen Gerät übertragen werden, dadurch gekennzeichne t, dass a) die Luftschnittstelle gemäß einem Kurzstreckenfunkkommunikationsstandard, insbesondere dem "Bluetooth"-Standard, funktioniert, b) die Kurznachricht in genau eine gemäß dem Kurzstreckenfunkkommunikationsstandard definierte Abfragenachricht, insbesondere "Inquiry"-Nachricht, eingekapselt und als Abfragenachricht übertragen wird (S1, S2, S3, S4, S5), c) ein Empfänger der Abfragenachricht, anhand der Abfragenachricht den Sender identifiziert, die Kurznachricht extrahiert und die Kurznachricht einer Anwendung zuführt (S6, S7).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragen der Kurznachricht durch zumindest eine Nutzereingabe an der Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgelöst wird (S2, S3).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurznachricht zumindest ein zur Nutzereingabe proportionales Datum enthält (S4).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragen der Kurznachricht durch ein durch das elektronische Gerät erfasstes Ereignis ausgelöst wird (S3).
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurznachricht zumindest ein zum erfassten Ereignis proportionales Datum enthält (S4).
Mensch-Maschine-Schnittstelle, insbesondere Fernwirkeinrichtung, zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch, a) Mittel zur Erfassung mindestens einer Nutzereingabe, b) Mittel zur Einkapselung von Daten in eine gemäß einem Kurzstreckenfunkstandard definierte Abfragenachricht, insbesondere dem "Bluetooth"-Standard definierte "Inquiry"-Nachricht, c) Mittel zur Übertragung gemäß dem Kurzstreckenfunkstandard.
Mensch-Maschine-Schnittstelle nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch, zumindest ein Bedienelement zur Auslösung des Übertragungsvorgangs.
Mensch-Maschine-Schnittstelle, nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkapselungsmittel zumindest teilweise als FPGA, state machine und/oder Schieberegister, insbesondere derart, dass sie eine minimale standardkonforme Struktur aufweisen, ausgestaltet sind.
Elektronisches Gerät zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 1 bis 5, gekennzeichnet durch, a) Mittel zur Erfassung mindestens eines Ereignisses, b) Mittel zur Extraktion von Daten aus einer gemäß einem Kurzstreckenfunkstandard definierte Abfragenachricht, insbesondere nach dem "Bluetooth"-Standard definierte "Inquiry"-Nachricht, c) Mittel zur Übertragung gemäß dem Kurzstreckenfunkstandard.
Elektronische Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Extraktionsmittel zumindest teilweise als FPGA, state machine und/oder Schieberegister ausgestaltet sind.