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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zielführung mit
Hilfe eines Navigations-Endgerätes
entlang eines Pfades, wobei eine drahtlose Übertragung von positionsrelevanten
Informationen und Umgebungsinformationen an das Navigations-Endgerät erfolgt.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbau einer
Zielführungs-Infrastruktur
mit drahtlosen Datenübertragungseinrichtungen
zur Übertragung
von positionsrelevanten Informationen und Umgebungsinformationen
an ein Navigations-Endgerät.
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Positionsrelevante
Informationen im Sinne der vorliegenden Erfindung können dabei
entweder Informationen sein, aus denen ein Navigations-Endgerät aktiv
seine eigene Position bestimmen kann, also Informationen, die erst
die Grundlage für
eine spätere
Positionsbestimmung darstellen. Beispiele hierfür sind Kennungen, wie Identifikationsnummern oder
Sendeparameter wie Feldstärke,
Signallaufzeiten oder Signalrichtungen von drahtlosen Datenübertragungseinrichtungen,
die das Navigations-Endgerät empfangen
und auswerten kann. Positionsrelevante Informationen können aber
auch Informationen sein, die bereits Informationen über die
Position eines Navigations-Endgerätes enthalten, aus denen also
das Navigations-Endgerät
nach dem Empfang der Informationen seine Position unmittelbar entnehmen
kann (network assisted positioning). Die Position des Navigations-Endgerätes wird
in diesem Fall also außerhalb
des Navigations-Endgeräte
ermittelt, das Endgerät
verarbeitet die positionsrelevanten Informationen nur passiv. Positionsrelevante
Daten können
aber auch Hilfsinformationen zur Signalakquisition sein, also z.B.
Almanachdaten, und auch Augmentationsdaten, also Korrekturparameter
von SBAS, GBAS oder von differeniellen Messungen.
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Verfahren
zur Zielführung
von Navigations-Endgeräten
sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, sowohl für Einsatzbereiche
außerhalb
von Gebäuden
(Outdoor-Anwendungen) als auch innerhalb von Gebäuden (Indoor-Anwendungen).
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So
beschreibt beispielsweise die
DE 101 21 260 A1 ein Navigationssystem mit
drahtlosen Datenübertragungseinrichtungen
als Erweiterung eines satellitengestützten Navigationssystems im
Indoor-Bereich.
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Klinec,
D. et al.: "NEXUS – Positioning
and Communication Environment for Spatially Aware Applications", ISPRS Congress
2000, IAPRS, pp.324–330.
Amsterdam, 2000 beschreibt ein passives Verfahren zur Zielführung eines
Navigations-Endgerätes
entlang eines Pfades, wobei eine drahtlose Übertragung von Positionsinformationen und
Umgebungsinformationen an das Navigations-Endgerät erfolgt. Als Positionsinformationen
wird hier unmittelbar die außerhalb
des Navigations-Endgerätes
bestimmte Position des Endgerätes übertragen,
wobei die Bestimmung der Position des Navigations-Endgerätes mit
Hilfe einer zentralen Server-Infrastruktur erfolgt und nicht im
Navigations-Endgerät selbst.
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Problematisch
an den Systemen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind,
ist jedoch, dass ein relativ hoher Aufwand an Navigations-Infrastruktur
und damit ein hoher Kostenaufwand erforderlich ist, um eine durchgehende
Zielführung
eines Benutzers entlang eines bestimmten Pfades zu realisieren. Dies
gilt insbesondere für
Verfahren zur Zielführung, bei
denen die Positionsbestimmung nicht im Endgerät, sondern seitens der Navigations-Infrastruktur
erfolgt, da dann zusätzliche
Einrichtungen zur Positionsermittlung und zum Datenaustausch der
Positionsdaten erforderlich sind. Auch ist es bei einer Zielführung nach
dem Stand der Technik erforderlich, das Navigations-Endgerät ständig in
Betrieb zu halten, was gerade bei portablen Endgeräten die
Betriebsdauer des Endgerätes
aufgrund der begrenzten Batteriekapazitäten stark herabsetzt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile des Standes der
Technik zu beheben und eine Möglichkeit
bereitzustellen, eine Zielführung eines
Benutzers eines Navigations-Endgerätes mit möglichst geringem Aufwand an
Infrastruktur zu realisieren. Diese Aufgabe wird gelöst durch
die Merkmale der Ansprüche
1 und 7.
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Ein
erster Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zielführung mit
Hilfe eines Navigations-Endgerätes
entlang eines Pfades, wobei eine drahtlose Übertragung von positionsrelevanten
Informationen und Umgebungsinformationen an das Navigations-Endgerät erfolgt.
Der Pfad wird dabei in der Regel auf Basis einer Zieleingabe durch
den Benutzer und von Informationen über den aktuellen Standort
automatisch berechnet, der Pfad kann aber auch vom Benutzer zumindest
teilweise vorgegeben werden, z.B. wenn der Benutzer auf dem Pfad
gewisse Zwischenstationen passieren möchte.
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Gemäß der Erfindung
ist nun vorgesehen, dass eine Zielführung durch das Navigations-Endgerät entlang
des Pfades ausschließlich
bis zur nächsten
für die
Zielführung
entlang des Pfades relevante, von Menschen wahrnehmbaren Navigationshilfe
erfolgt. Das erfindungsgemäße System
nutzt also die Tatsache, dass ein Benutzer eines Navigations-Endgerätes als
Mensch selbst eigene Möglichkeiten
zur Navigation besitzt, insbesondere anhand von Navigationshilfen,
die für
Menschen wahrnehmbar sind, also insbesondere optische, akustische
oder tastbare Navigationshilfen wie beispielsweise Schilder, Anzeigetafeln,
Lautsprecheransagen, Richtungspfeile oder ähnliches. In Umgebungsbereichen,
in denen solche, für
Menschen wahrnehmbare Navigationshilfen vorhanden sind, ist eine
Zielführung
durch ein Navigations-Endgerät
nicht erforderlich, wenn für
den Benutzer aus den wahrnehmbaren Navigationshilfen eine Zielführung entlang
des berechneten Pfades entnehmbar ist. Das Navigations-Endgerät besitzt
also Kenntnis über
die von Menschen wahrnehmbaren Navigationshilfen, die entlang des
berechneten Pfades angeordnet sind und es wird eine Zielführung durch
das Navigations-Endgerät
nur dort durchgeführt,
wo solche Navigationshilfen nicht existieren. Diese Kenntnis kann
dem Navigations-Endgerät im Rahmen
der Übertragung
der Umgebungsinformationen vermittelt werden. Diese Umgebungsinformationen
können
weiterhin auch Pfadinformationen, beispielsweise in Form einer Umgebungskarte,
eines Straßenplans
oder eines Gebäudeplans
enthalten. Auf Basis solcher Pfadinformationen kann dann das Navigations-Endgerät mit Hilfe
der empfangenen positionsrelevanten Informationen durch einen Vergleich
von Pfadinformationen, und positionsrelevanten Informationen (Map
Matching) und gegebenenfalls weiteren Umgebungsinformationen den
Weg des Navigations-Endgerätes
entlang des Pfades verfolgen. Das Navigations-Endgerät erkennt
damit insbesondere, ob eine Abweichung vom berechneten Pfad vorliegt
oder ob das Ende des berechneten Pfades erreicht ist.
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Positionsrelevante
Informationen im Sinne der vorliegenden Erfindung können dabei,
wie bereits erwähnt,
entweder Informationen sein, aus denen ein Navigations-Endgerät aktiv
seine eigene Position bestimmen kann, also Informationen, die erst
die Grundlage für
eine spätere
Positionsbestimmung darstellen. Beispiele hierfür sind Kennungen, wie Identifikationsnummern
oder Sendeparameter wie Feldstärke,
Signallaufzeiten oder Signalrichtungen von drahtlosen Datenübertragungseinrichtungen,
die das Navigations-Endgerät
empfangen und auswerten kann. Positionsrelevante Informationen können aber
auch Informationen sein, die bereits Informationen über die
Position eines Navigations-Endgerätes enthalten, aus denen also
das Navigations-Endgerät nach
dem Empfang der Informationen seine Position unmittelbar entnehmen
kann. Die Position des Navigations-Endgerätes wird in diesem Fall also
außerhalb
des Navigations-Endgeräte
ermittelt, das Endgerät
verarbeitet die positionsrelevanten Informationen nur passiv.
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Zusätzlich zu
Umgebungsinformationen und positionsrelevanten Informationen können aber
auch weitere Benutzer-Unterstützungs-Informationen
(wie Buchungen, also e-ticketing und e-commerce, Fahrpläne, Veranstaltungshinweise,
Kaufangebote, Onlinebanking etc.) oder Kommunikationsdaten (Sprach- und/oder
Datenkommunikation) oder Unterhaltungsdaten (Multimedia, Spiele
etc.) übertragen
werden.
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Es
kann im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen werden, dass in denjenigen
Umgebungsbereichen, in denen von Menschen wahrnehmbare Navigationshilfen
existieren, auch auf die Übertragung von
positionsrelevanten Informationen verzichtet wird, da diese in diesen
Umgebungsbereichen für den
Benutzer nicht erforderlich sind. Eine Weiterbildung der Erfindung
sieht daher vor, dass eine Übertragung
von positionsrelevanten Informationen ausschließlich in Umgebungsbereichen
ohne für
die Zielführung
entlang des speziellen berechneten Pfades relevante, von Menschen
wahrnehmbare Navigationshilfen erfolgt, oder sogar, dass eine Übertragung von positionsrelevanten
Informationen ausschließlich in
Umgebungsbereichen ohne jegliche von Menschen wahrnehmbare Navigationshilfen
erfolgt. Dies kann davon abhängen,
ob die vorhandenen, für
Menschen wahrnehmbaren Navigationshilfen für alle denkbaren oder wahrscheinlichen
Pfade in diesem Umgebungsbereich eine ausreichende Navigationshilfe
bieten oder ob die Navigationshilfen nur für gewisse Pfade hilfreich sind,
für andere
jedoch nicht.
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Es
kann einerseits vorgesehen werden, dass die Übertragung der positionsrelevanten
Informationen und Umgebungsinformationen durch separate drahtlose
Datenübertragungseinrichtungen
erfolgt, dass also einerseits Datenübertragungseinrichtungen zur Übertragung
der positionsrelevanten Informationen und andererseits Datenübertragungseinrichtungen
zur Übertragung
der Umgebungsinformationen vorgesehen sind. Die Datenübertragungseinrichtungen
können
dann für
ihren jeweiligen Einsatzzweck optimiert werden. In diesem Fall weist
das Navigations-Endgerät
zumindest zwei separate Schnittstellen zur drahtlosen Datenübertragung
auf.
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Andererseits
kann aber auch vorgesehen werden, dass die Übertragung der positionsrelevanten
Informationen und Umgebungsinformationen durch gemeinsame drahtlose
Datenübertragungseinrichtungen
erfolgt, dass also Datenübertragungseinrichtungen
vorgesehen sind, die sowohl zur Übertragung
der positionsrelevanten Informationen als auch zur Übertragung
der Umgebungsinformationen dienen. In diesem Fall weist das Navigations-Endgerät zumindest
eine gemeinsame Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung
auf.
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Für die Bereitstellung
der Umgebungsinformationen an das Navigations-Endgerät und die
nachfolgende Zielführung
kann insbesondere vorgesehen werden, dass Umgebungsinformationen
in Form von Karteninformationen aus einer Datenbank an das Navigations-Endgerät übertragen
werden und in einer Datenverarbeitungseinrichtung des Navigations-Endgeräts eine
Berechnung von Zielführungsdaten
auf Basis eines Vergleichs der empfangenen Karteninformationen und
von empfangenen positionsrelevanten Informationen erfolgt. Hierzu
können,
wie bereits erwähnt,
insbesondere Map Matching-Verfahren angewendet werden. Die Umgebungsdaten können dabei
in Form einer digitalen Karte an das Navigations-Endgerät übertragen
werden, beispielsweise in Form einer digitalen Vektorkarte.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Aufbau einer Zielführungs-Infrastruktur
mit drahtlosen Datenübertragungseinrichtungen
zur Übertragung
von positionsrelevanten Informationen und Umgebungsinformationen
an ein Navigations-Endgerät.
Dabei ist gemäß der Erfindung
vorgesehen, dass die drahtlosen Datenübertragungseinrichtungen ausschließlich in Umgebungsbereichen
ohne von Menschen wahrnehmbare Navigationshilfen angeordnet werden.
Es wird also hierbei wiederum die eigene Navigationsfähigkeit
des Menschen berücksichtigt,
soweit von Menschen wahrnehmbare Navigationshilfen vorhanden sind.
Damit ist im Gegensatz zum Stand der Technik keine flächendeckende
und damit höchst aufwändige und
kostenintensive Versorgung eines bestimmten Umgebungsbetreiches
mit positionsrelevanten Informationen und gegebenenfalls auch Umgebungsinformationen
erforderlich. Es kann vielmehr die Zahl der nötigen Datenübertragungseinrichtungen auf
ein Minimum reduziert werden und damit eine ausreichende Navigationshilfe
mit minimaler Infrastruktur bereitgestellt werden. Es genügt also
im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass lediglich eine lokale
Zielführungs-Infrastruktur
aufgebaut wird, die nur diejenigen kritischen bzw. relevanten Bereiche
abdeckt, in denen ohne Zielführung
durch das Navigations-Endgerät keine
Zielführung
des Benutzers erfolgen kann.
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Ein
spezielles Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 beschrieben.
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Es
zeigen:
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1: Schematische Darstellung
der Zielführung
entlang eines Pfades mit Hilfe von Umgebungsinformationen und positionsrelevanten
Informationen
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2: Darstellung wie 1, jedoch mit gemeinsamer
Schnittstelle für
Umgebungsinformationen und positionsrelevanten Informationen
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3: Schematische Darstellung
des Aufbaus einer Zielführungs-Infrastruktur
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1 zeigt schematisch eine
Darstellung der Zielführung
mit einem Navigations-Endgerät 1 entlang
eines Pfades 5 mit Hilfe von Umgebungsinformationen und
positionsrelevanten Informationen. Dabei übertragen erste Datenübertragungseinrichtungen 6 die
Umgebungsinformationen, zweite Datenübertragungseinrichtungen 8 die
positionsrelevanten Informationen. Die ersten Datenübertragungseinrichtungen 6 greifen
dabei auf eine Datenbank 7 zu, in der die Umgebungsinformationen
in Form einer digitalen Vektor-Karte gespeichert sind, die auch
Informationen darüber
enthält,
wo von Menschen wahrnehmbare Navigationshilfen wie Schilder, Anzeigetafeln,
Lautsprecheransagen etc. vorgesehen sind und was deren Inhalt ist.
Um diese übertragenen
Daten zu empfangen weist das Navigations-Endgerät 1 im Beispiel nach 1 zwei separate Schnittstellen 10, 11 auf,
wobei die Schnittstelle 10 Teil einer Einrichtung 2 zum
Empfang und zur Verarbeitung der Umgebungsinformationen ist, die
Schnittstelle 11 dagegen Teil einer Einrichtung 3 zum
Empfang und zur Verarbeitung der positionsrelevanten Informationen
ist.
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Die
jeweils verarbeiteten Informationen werden dann einer Datenverarbeitungseinrichtung 4, beispielsweise
einer Rechnereinheit CPU, zugeführt, die
einen Vergleich der empfangenen Karteninformationen und von empfangenen
positionsrelevanten Informationen in Form eines Map Matchings durchführt, um
Zielführungsdaten
zu berechnen. Diese werden so berechnet, dass in der Umgebung vorhandene,
von Menschen wahrnehmbare Navigationshilfen 9 berücksichtigt
werden, die dem Benutzer bereits als Navigationshilfe auf dem Pfad 5 dienen
können.
Eine Zielführung
durch das Navigations-Endgerät 1 erfolgt
damit nur so lange entlang des Pfades 5, bis eine von Menschen
wahrnehmbare Navigationshilfe 9 erreicht ist, dann kann
der Benutzer selbst mit Hilfe der für ihn wahrnehmbaren Navigationshilfen 9 den
Pfad 5 weiterverfolgen.
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Das
vorliegende Beispiel entspricht also einem aktiven Zielführungs-System,
bei dem die Bestimmung der Position des Navigations-Endgerätes durch
das Endgerät
selbst erfolgt. Der Aufwand auf Seiten der Zielführungs-Infrastruktur, d.h.
auf Seiten der Datenübertragungseinrichtungen 6, 8,
kann damit folglich deutlich reduziert werden. Gleiches gilt auch
für das
Beispiel nach 2. Zur
Zielführung weist
das Navigations-Endgerät 1 eine
Benutzerschnittstelle 14 auf, die bevorzugt in Form einer
optischen, akustischen oder tastbaren Ausgabeeinheit ausgebildet
ist.
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2 zeigt eine alternative
Darstellung zu 1, wobei
das Navigations-Endgerät 1 mit
einer gemeinsamen Schnittstelle 13 für Umgebungsinformationen und
positionsrelevanten Informationen ausgestattet ist. Eine solche
Schnittstelle kann beispielsweise als Bluetooth-Schnittstelle ausgebildet sein.
Es sind aber auch andere drahtlose Schnittstellen möglich wie
GSM, WLAN, UMTS etc. In diesem Fall sind die Datenkommunikationseinrichtungen 12 sowohl
zur Übertragung
der Umgebungsinformationen als auch der positionsrelevanten Informationen ausgebildet
und zumindest eine der Datenkommunikationseinrichtungen 12 ist
mit einer Datenbank 7 für Umgebungsinformationen
datentechnisch verbunden.
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3 zeigt eine schematische
Darstellung des Aufbaus einer Zielführungs-Infrastruktur. In 3 ist ein Umgebungsbereich
mit verschiedenen Wegen dargestellt, beispielsweise ein Gebäudekomplex
im Fall einer Indoor-Anwendung oder ein Straßensystem im Fall einer Outdoor-Anwendung,
für das
beispielsweise keine ausreichende satellitengestützte Navigationsmöglichkeit
besteht. Die Zielführungs-Infrastruktur wird
nun nicht flächendeckend aufgebaut,
sondern es werden nur an solchen Punkten Datenübertragungseinrichtungen 12a, 12b mit
einer begrenzen Sendereichweite r installiert, die häufig Startpunkte
von Zielführungspfaden
oder gemeinsame Startpunkte einer Mehrzahl von möglichen Zielführungspfaden
sind oder an sonstigen Punkten, die eine Entscheidung zwischen mehreren
Möglichkeiten
der Fortsetzung eines Pfades erfordern. Solche Punkte können beispielsweise
Eingänge
oder Ausgänge
von Gebäuden,
Wegegabelungen oder Wegekreuzungen, Aufzüge oder ähnliches sein. Kritisch sind
diese Punkte deshalb, weil ein Benutzer an diesen Punkten eine Zielführung zur
Fortsetzung seines Pfades 5 benötigt. Die Datenübertragungseinrichtungen 12a, 12b werden
jedoch nur an solchen kritischen Punkten installiert, an denen keine
fest installierten, von Menschen wahrnehmbaren Navigationshilfen 9 wie
Schilder, Anzeigetafeln oder ähnliches
vorgesehen sind, die dem Benutzer Zielführungsinformationen für die Fortsetzung
seines Pfades 5 geben können.
Eine Übertragung
von positionsrelevanten Informationen erfolgt daher nur in den Bereichen,
die innerhalb der Reichweite r der Datenübertragungseinrichtungen 12a, 12b liegen,
und eine Zielführung
durch das Navigations-Endgerät 1 erfolgt nur
bis zu der von Menschen wahrnehmbaren Navigationshilfe 9,
hier als Wegweiser ausgebildet, die dann den Benutzer auf seinem
Pfad 5 weiter führt.
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Umgebungsdaten
in Form von digitalen Kartendaten können von allen Datenübertragungseinrichtungen 12a, 12b zusätzlich zu
den positionsrelevanten Informationen ausgesendet werden, sie können aber
nur von einer ersten Datenübertragungseinrichtungen 12a ausgesendet
werden, die an einem gemeinsamen Startpunkt aller möglichen
Pfade 5 installiert wird, beispielsweise am Eingang eines
Gebäudes.
Es genügt
dann, dass beispielsweise ein einziges Mal die notwendigen Karteninformationen an
das Endgerät 1 übertragen
werden, im weiteren Verlauf der Zielführung werden dann nur noch
positionsrelevanten Informationen durch weitere Datenübertragungseinrichtungen 12b benötigt, um
das Map Matching durchzuführen.
Es können
jedoch auch die Umgebungsinformationen erneut von anderen Datenübertragungseinrichtungen 12b übertragen
werden, beispielsweise, wenn eine Aktualisierung der Umgebungsinformationen
auf Grund von Umleitungen oder Änderungen
Standorte und/oder Inhalte der von Menschen wahrnehmbaren Navigationshilfen 9 erforderlich
wird, das Datenvolumen für
eine einmalige Übertragung
zu hoch ist oder eine Initialisierung und/oder eine Reinitialisierung
innerhalb von Gebäuden
oder in für
die Satellitennavigation ungeeigneten Outdoor-Bereichen erfolgt.
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Der
Aufbau der Zielführungs-Infrastruktur kann
auch so erfolgen, dass zusätzlich
zu den Datenübertragungseinrichtungen 12a, 12b,
die neu installiert werden, bereits vorhandene drahtlose Datenübertragungs-Infrastrukturen
genutzt werden. Ist in einem Gebäude
beispielsweise bereits eine Short Range Radio (SRR) Infrastruktur, wie
z.B. WLAN, Bluetooth, etc in einem bestimmten Bereich vorhanden, so
kann diese in die Zielführungs-Infrastruktur
integriert und für
eine Zielführung
im Rahmen der vorliegenden Erfindung genutzt werden. Dies gilt für alle bereits
vorhandenen drahtlosen Datenübertragungs-Infrastrukturen,
die Identifikations-Kennungen oder andere Sendeparameter aussenden,
mit deren Hilfe ein Navigations-Endgerät eine Bestimmung der eigenen
Position durchführen
kann. Datenübertragungseinrichtungen 12a, 12b würden in
diesem Fall nur in den übrigen
Gebäudebereichen
entsprechend der vorliegenden Erfindung installiert, um auch in
diesen übrigen
Bereichen eine Zielführung
zu garantieren. Die Gesamtheit aus SRR-Infrastruktur, Datenübertragungseinrichtungen 12a, 12b und
den von Menschen wahrnehmbaren Navigationshilfen 9 gewährleistet
in diesem Fall die flächendeckende,
lückenlose
Zielführung
eines Benutzers.