DE10313931A1

DE10313931A1 - Vorrichtung und Verfahren für eine direktionalisierte Abfrage eines aktiven Funkfeuers unter Nutzung einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE10313931A1
Application number: DE10313931A
Authority: DE
Inventors: James Lynn Anderson
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2003-10-23
Also published as: KR20030078003A; JP2003304583A; US20030186677A1

Abstract

Ein Kommunikationssystem zum Lokalisieren eines Benutzers einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung. Die persönliche Kommunikationsvorrichtung umfaßt einen Sendeschaltungsaufbau, einen Empfangsschaltungsaufbau und eine Steuerung. Die Steuerung aktiviert einen Notfallmodus, bei dem der Empfangsschaltungsaufbau auf einen ersten vorbestimmten Kanal abgestimmt ist. Nach Empfang eines ersten vorbestimmten Signals auf dem ersten vorbestimmten Kanal wird der Sendeschaltungsaufbau aktiviert, um ein zweites vorbestimmtes Signal auf einem zweiten vorbestimmten Kanal zu senden. Eine Sende- und Empfangsvorrichtung, die durch Bergungspersonal getragen wird, umfaßt einen Sendeschaltungsaufbau, der das erste vorbestimmte Signal auf dem ersten vorbestimmten Kanal sendet und das zweite vorbestimmte Signal auf dem zweiten vorbestimmten Kanal empfängt. Die Sende- und Empfangsvorrichtung weist vorzugsweise auch eine Signalstärke-Meßeinrichtung auf, um die Lokalisierung der persönlichen Kommunikationsvorrichtung zu unterstützen.

Description

Persönliche Kommunikationsvorrichtungen, wie z. B. FRS- Mobiltelefone (FRS = family radio service = Familienfunkdienst) und PDAs (PDA = Personal Digital Assistant = persönlicher digitaler Assistent), sind fast überall in der modernen Geschäftswelt anzutreffen. Viele Vorschläge sind eingereicht worden, um persönliche Kommunikationsvorrichtungen mit GPS-Vorrichtungen (GPS = Global Positioning System = globales Positionsbestimmungssystem), wie z. B. das NAVTALK-GPS-Telefon und das RINO 110/120, die beide bei der Firma GARMIN erhältlich sind, zu kombinieren. Siehe auch US-Patent Nr. 6.128.515 mit dem Titel COMBINED GLOBAL POSITIONING AND WIRELESS TELEPHONE DEVICE. Bei diesen Vorschlägen würde das persönliche Kommunikationsgerät Positionsinformationen von einer integrierten GPS-Einheit empfangen und die Positionsinformationen über einen Kommunikationsweg senden.

Ein erheblicher Vorteil beim Kombinieren von persönlichen Kommunikationsvorrichtungen mit einem GPS ist die Fähigkeit, im Falle eines Notfalls Positionsinformationen an ein Bergungspersonal zu liefern. Die RINO-Vorrichtungen von der Firma GARMIN umfassen beispielsweise die Fähigkeit, GPS- Informationen auf Knopfdruck rundzusenden. Solche Positionsinformationen können das Ansprechzeitpotential des Bergungspersonals verringern, was zur Folge hat, daß mehr Leben gerettet werden können.

Obgleich die vorstehenden Vorschläge beträchtliche Vorteile aufweisen, weisen sie auch bestimmte Nachteile auf, die bei einem GPS-System inhärent sind. Eine GPS-Einheit trägt beispielsweise erheblich zu den Kosten der Vorrichtungen bei. Ferner erfordert ein GPS eine Sichtlinie in den Himmel, was zu Problemen führt, wenn dasselbe in einer städtischen Umgebung betrieben wird, wo Signale durch Strukturen gestört werden. Bezeichnenderweise bedeutet die Anforderung einer Sichtlinie für den Satelliten, daß solche Einheiten nicht verwendet werden können, um die Position von Opfern in eingeschlossenen oder unterirdischen Positionen zu bestimmen. Ferner erfordern bekannte persönliche Vorrichtungen einen Benutzereingriff, um ein Positionssignal zu senden, was die Verwendbarkeit auf Situationen begrenzt, wo der Benutzer bei Bewußtsein bleibt, bis Hilfe eintrifft. Die vorgeschlagenen Kombinationen aus Mobiltelefonen und GPS leiden auch unter Nachteilen, die auf den Kommunikationskanal bezogen sind. Im Falle eines katastrophalen Notfalls, z. B. eines Hurrikans, Tornados, einer Explosion, kann die lokale Mobiltelefoninfrastruktur beschädigt oder überlastet sein. Daher sind Vorrichtungen, die eine Mobiltelefonkommunikationsinfrastruktur erfordern, eventuell nicht dazu fähig, sicherzustellen, daß die Positionsinformationen an einen aktiven Empfänger gesendet werden.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen Bedarf an einer Positionsvorrichtung erkannt, die in eine persönliche Kommunikationsvorrichtung integriert sein kann, das eine Fernaktivierung erlaubt und keine Sichtlinie zu einem Sender oder Empfänger oder die Verwendung einer lokalen Telekommunikationsinfrastruktur erfordert.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kommunikationssystem zum Lokalisieren eines Benutzers einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine persönliche Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Kommunikationssystem gemäß Anspruch 5, ein Verfahren gemäß Anspruch 14 sowie ein Mobiltelephon gemäß Anspruch 15 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems zur direktionalisierten Abfrage eines aktiven Funkfeuers gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Verfahrens über einen Betrieb einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Betriebsverfahrens einer Sende- und Empfangsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Sende- und Empfangsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Es wird nun ausführlicher auf die vorliegende Erfindung Bezug genommen, wobei Beispiele derselben in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, wobei für ähnliche Elemente identische Bezugszeichen verwendet wurden.
Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer direktionalisierten Abfrage eines aktiven Funkfeuers 100 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fachleute werden darauf hingewiesen, daß das System 100, das in Fig. 1 dargestellt ist, und der Betrieb desselben, der nachstehend beschrieben ist, allgemein solche Systeme darstellen sollen und daß sich ein spezielles System von dem, das in Fig. 1 gezeigt ist, beträchtlich unterscheiden kann, insbesondere bezüglich der Einzelheiten der Konstruktion und des Betriebs eines solchen Systems. Als solches sollte das System 100 als veranschaulichend und beispielhaft betrachtet werden und im Hinblick auf die hierin beschriebene Erfindung oder die daran angehängten Ansprüche nicht als Einschränkung betrachtet werden.
Das System 100 weist allgemein eine persönliche Kommunikationsvorrichtung 102, wie z. B. ein Mobiltelefon, einen PDA oder eine drahtlose Netzvorrichtung, auf, die programmiert worden ist, um ein Signal 104 (das hierin als ein Puls bezeichnet wird, um von anderen Signalen unterschieden zu werden) ansprechend auf ein Signal 106 (das hierin als ein Ping oder Impuls oder Klingelimpuls bezeichnet wird, um von anderen Signalen unterschieden zu werden) von einer Sende- und Empfangsvorrichtung 108 zu emittieren. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die persönliche Kommunikationsvorrichtung 102 ein Mobiltelefon mit einer Softwareladung auf. Die Sende- und Empfangsvorrichtung 108 ist vorzugsweise eine unabhängige Einzeleinheit mit einer Dualband-Sende- und Empfangsantenne mit einer schmalen Strahlbreite hoher Richtwirkung von 10-15 Grad mit einer hohen Verstärkung im Bereich von 12-18 dB.
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm eines Betriebsverfahrens der persönlichen Kommunikationsvorrichtung 102 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die persönliche Kommunikationsvorrichtung in einer Software implementiert sein kann, die in die meisten Standardverbraucher- Mobiltelefone geladen werden kann oder an der sich dieselben beteiligen können ohne die Notwendigkeit an einer zusätzlichen Hardware. Das Verfahren beginnt bei Schritt 200. Die Softwareladung wird bei Schritt 202 aktiviert. Vorzugsweise aktiviert der Benutzer der persönlichen Kommunikationsvorrichtung 102 den Modus manuell durch Drücken einer vordefinierten Tastensequenz, wie z. B. 911911. Beim Aktivieren der Softwareladung tritt die persönliche Kommunikationsvorrichtung 102 in einen aktiven energiesparenden bzw. leistungsabgesenkten Hörmodus ein, der auch als ein Notfallmodus bezeichnet wird. Während sich die persönliche Kommunikationsvorrichtung 102 im aktiven energiesparenden Hörmodus befindet, schaltet sie alle unnotwendigen Funktionen ab, z. B. Positionsaktualisierungen, Suchläufe nach dem stärksten Server, erneutes Frequenzabtasten, Registrierungsfunktionen, Anzeigefunktionen und Vibrations- /Klingelmodus, um Leistung zu sparen. Die persönliche Kommunikationsvorrichtung wird dann auf eine vorbestimmte Frequenz (oder einen Kanal), vorzugsweise im 800-MHz- oder 1.900-MHz-Band (abhängig vom normalen Betriebsband des Telefons), abgestimmt und ermöglicht gerade so viele Funktionen, um auf eine Reihe von Klingeltönen (Pings) auf dem vorbestimmten Frequenz/Kanal zu hören.
Bei Schritt 204 hört die persönliche Kommunikationsvorrichtung 102 solange zu, bis eine vorbestimmte Reihe von Klingeltönen erfaßt worden ist. Vorzugsweise wird eine Schwellenkalkulation ausgeführt, so daß ein Signal erst als ein Klingelton gilt, wenn es eine gewisse Schwelle, wie z. B. -90 dBm überschritten hat. Sobald eine gültige Reihe von Klingeltönen erfaßt worden ist, wird das Verfahren bei Schritt 206 fortgesetzt, und die persönliche Kommunikationsvorrichtung 102 wird hochgefahren und wird erneut auf eine vorbestimmte Sendefrequenz (und/oder einen Kanal) abgestimmt. Anschließend sendet die persönliche Kommunikationsvorrichtung bei Schritt 208 Pulse, z. B. zwei bis vier, auf der erneut abgestimmten Frequenz/Kanal. Vorzugsweise würde die persönliche Kommunikationsvorrichtung 102 die Pulse auf der niedrigsten Frequenz in seinem Betriebsband senden, wie z. B. 824 MHz für eine A/B-Bandvorrichtung oder 1.850 für eine PCS-Trägervorrichtung. Dies dient dazu, die Durchdringungsentfernung des Signals durch feste Strukturen zu maximieren, während der geringste Betrag der Batterieleistung verwendet wird, um die Übertragungsreihe von Pulsen zu erreichen.
Sobald die Pulse bei Schritt 208 gesendet worden sind, kehrt das Verfahren zu Schritt 202 zurück, und die persönhohe Kommunikationsvorrichtung 102 wird erneut auf die vorbestimmte Empfangsfrequenz/Kanal abgestimmt und tritt erneut in den aktiven energiesparenden Hörmodus ein. Daher fungiert die persönliche Kommunikationsvorrichtung 102 im wesentlichen als ein Zielfunkfeuer (homing beacon), während die Batterieleistung für den Fall geschont wird, daß das Bergungspersonal längere Zeit benötigt, um die Signalquelle zu lokalisieren.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens der Sende- und Empfangsvorrichtung 108 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Verfahren beginnt bei Schritt 300. Bei Schritt 302 bewegt sich der Operator einer Sende- und Empfangsvorrichtung 108 zu einer neuen Position und sendet bei Schritt 304 eine Reihe von Klingeltönen auf der vorbestimmten Empfangsfrequenz/Kanal der persönlichen Kommunikationsvorrichtung 102. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die Antenne der Sende- und Empfangsvorrichtung 108 in die Richtung zeigt, in sich der nach Ansicht des Operators das Opfer befindet. Anschließend wartet der Operator auf eine Reihe von Pulsen, die durch eine persönliche Kommunikationsvorrichtung 102 emittiert werden sollen. Wenn keine Pulse erfaßt werden, kehrt das Verfahren zu Schritt 302 zurück, und der Operator bewegt sich zu einer neuen Position. Wenn Pulse erfaßt werden, stellt der Operator seine Position und die Richtung der Antenne ein, bis die Position, die die Pulse mit der größten Signalstärke empfängt, bestimmt worden ist. An diesem Punkt markiert der Operator die Position zur weiteren Erforschung bei Schritt 310. Anschließend kehrt das Verfahren optional zu Schritt 302 zurück, und der Benutzer bewegt sich zu einer neuen Position, um weitere Bereiche zur zusätzlichen Erforschung zu identifizieren, wie z. B. wenn ein Gebäude zusammengestürzt ist und mehrere Opfer lokalisiert werden müssen.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer Sende- und Empfangsvorrichtung 400 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fachleute mit Durchschnittsqualifikation werden darauf hingewiesen, daß die Sende- und Empfangsvorrichtung 400, die in fig. 4 dargestellt ist, und der Betrieb derselben, der nachstehend beschrieben ist, allgemein solche Vorrichtungen darstellen sollen und daß sich eine beliebige spezielle Vorrichtung beträchtlich von der, die in Fig. 4 gezeigt ist, unterscheiden kann, speziell bezüglich der Einzelheiten der Konstruktion und des Betriebs eines solchen Systems. Daher sollte die Sende- und Empfangsvorrichtung 400 als veranschaulichend und beispielhaft und bezüglich der Erfindung, die hierin beschrieben ist, oder der Ansprüche, die an dieselbe angehängt sind, als uneinschränkend betrachtet werden.
Die Sende- und Empfangsvorrichtung 400 weist allgemein einen 800-MHz-Abschnitt 402, einen 1.900-MHz-Abschnitt 404, einen Duplexer 406 und eine Antenne 408 auf. Die Sende- und Empfangsvorrichtung 400 wird entweder durch eine Batterie 410 oder einen AC/DC-Inverter 412 betrieben. Der Inverter 412 dient vorzugsweise auch als eine Batterieaufladevorrichtung.
Der 800-MHz-Abschnitt 402 weist allgemein einen 800-MHz- Bandempfänger 414 auf, der Signale von der Antenne 408 über den Duplexer 406 empfängt. Eine Signalmeßeinrichtung 416 überwacht die Signalstärke der empfangenen Signale. Ein 800-MHz-Bandsender 418 sendet die vorbestimmte Reihe von Klingeltönen mit der Antenne 408 über den Duplexer 406.
Der 1.900-MHz-Abschnitt 404 weist allgemeinen einen 1.900- MHz-Bandempfänger 420 auf, der Signale von der Antenne 408 über den Duplexer 406 empfängt. Eine Signalmeßeinrichtung 422 überwacht die Signalstärke der empfangenen Signale. Ein 1.900-MHz-Bandsender 424 sendet die vorbestimmte Reihe von Klingeltönen mit der Antenne 408 über den Duplexer 406.
Obwohl einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, werden Fachleute darauf hingewiesen, daß bei diesen Ausführungsbeispielen Veränderungen vorgenommen werden können, ohne von den Grundsätzen und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wobei der Schutzbereich in den Ansprüchen und ihren Entsprechungen definiert ist. Die persönliche Kommunikationsvorrichtung kann beispielsweise auch konfiguriert sein, um nach Empfang eines externen Signals in den aktiven energiesparenden Hörmodus einzutreten.

Claims

1. Persönliche Kommunikationsvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist:
einen Sendeschaltungsaufbau;
einen Empfangsschaltungsaufbau; und
eine Steuerung, die konfiguriert ist, um in einen Notfallmodus einzutreten, in dem der Empfangsschaltungsaufbau auf einen ersten vorbestimmten Kanal abgestimmt ist, unnotwendige Funktionen deaktiviert sind, und nach dem Empfang eines vorbestimmten Signals auf dem vorbestimmten Kanal der Sendeschaltungsaufbau aktiviert ist, um ein Signal auf einem zweiten vorbestimmten Kanal zu senden.

2. Persönliche Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der erste Kanal ein Kanal im 800-MHz-Band oder dem 1.900-MHz-Band ist.

3. Persönliche Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der der zweite vorbestimmte Kanal entweder 1.800 MHz oder 824 MHz ist.

4. Persönliche Kommunikationsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Steuerung in den Notfallmodus nach dem Eintrag eines vorbestimmten Codes eintritt.

5. Kommunikationssystem, das folgende Merkmaie aufweist:
ein persönliche Kommunikationsvorrichtung, das einen Sendeschaltungsaufbau, einen Empfangsschaltungsaufbau und eine Steuerung umfaßt, die konfiguriert ist, um einen Notfallmodus zu aktivieren, in dem der Empfangsschaltungsaufbau auf einen ersten vorbestimmten Kanal abgestimmt ist, und, nach Empfang eines ersten vorbestimmten Signals auf dem ersten vorbestimmten Kanal, der Sendeschaltungsaufbau- aktiviert ist, um ein zweites vorbestimmtes Signal auf einem zweiten vorbestimmten Kanal zu senden; und
eine Sende- und Empfangsvorrichtung, die einen Sendeschaltungsaufbau umfaßt, der das erste vorbestimmte Signal auf dem ersten vorbestimmten Kanal sendet und das zweite vorbestimmte Signal auf dem zweiten vorbestimmten Kanal empfängt.

6. Kommunikationssystem gemäß Anspruch 5, bei dem die Sende- und Empfangsvorrichtung ferner eine Hochverstärkungsantenne mit schmaler Strahlbreite umfaßt.

7. Kommunikationssystem gemäß Anspruch 5 oder 6, bei dem die Sende- und Empfangsvorrichtung ferner eine Signalmeßeinrichtung umfaßt, die einen Hinweis über die Stärke des zweiten vorbestimmten Signals anzeigt.

8. Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die persönliche Kommunikationsvorrichtung ferner ein Tastenfeld aufweist und bei dem die Steuerung den Notfallmodus nach Eintrag eines Codes auf dem Tastenfeld aktiviert.

9. Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem die Steuerung den Notfallmodus bei Empfang eines vorbestimmten Signals aktiviert.

10. Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem, wenn die Steuerung den Notfallmodus aktiviert, unnotwendige Funktionen deaktiviert sind.

11. Kommunikationssystem gemäß einem Anspruch 10, bei dem die unnotwendigen Funktionen folgende umfassen: Positionsaktualisierungen, Suchen nach dem stärksten Server, erneutes Tasten der Frequenz, Registrierungsfunktionen, Anzeigefunktionen, Vibrations-/Klingelmodus.

12. Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, bei dem die persönliche Kommunikationsvorrichtung ein Mobiltelefon ist.

13. Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, bei dem die persönliche Kommunikationsvorrichtung ein persönlicher Datenassistent (PDA) ist.

14. Verfahren zum Lokalisieren eines Benutzers der persönlichen Kommunikationsvorrichtung unter Verwendung einer Sende- und Empfangsvorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Aktivieren eines Notfallmodus auf der persönlichen Kommunikationsvorrichtung, wodurch die persönliche Kommunikationsvorrichtung auf den Empfang eines vorbestimmten Signals mit einer Übertragung eines zweiten vorbestimmten Signals anspricht;
Senden des ersten vorbestimmten Signals unter Verwendung der Sende- und Empfangsvorrichtung an eine vermutete Position des Benutzers;
Verwenden der Sende- und Empfangsvorrichtung, um zu erfassen, ob das zweite vorbestimmte Signal durch die persönliche Kommunikationsvorrichtung gesendet worden ist.

15. Mobiltelefon, das folgende Merkmale aufweist:
einen Sendeschaltungsaufbau;
einen Empfangsschaltungsaufbau; und
eine Steuerung, die konfiguriert ist, um in einen Notfallmodus einzutreten, in dem der Empfangsschaltungsaufbau auf einen ersten vorbestimmten Kanal abgestimmt ist, unnotwendige Funktionen deaktiviert sind und, bei Empfang eines vorbestimmten Signals auf dem vorbestimmten Kanal, der Sendeschaltungsaufbau aktiviert ist, um ein Signal auf einem zweiten vorbestimmten Kanal zu senden.