DE112020005028T5 - Implementierung von innenraum-positionierungssystemen - Google Patents

Abstract

Während einer Einrichtungsphase legt eine Datenverarbeitungseinheit eine Karte eines Bereichs fest, der eine oder mehrere Regionen umfasst. Von einer Mehrzahl von Ultrabreitband(UWB)-Knoten und einer Mehrzahl von Bluetooth-Low-Energy-Knoten (BLE) in dem Bereich werden Signale empfangen, die über einen oder mehrere Agenten an einer oder mehreren Positionen in dem Bereich weitergeleitet werden. Auf der Grundlage einer Korrelation zwischen den empfangenen Signalen der UWB-Knoten und den empfangenen Signalen der BLE-Knoten wird eine Präzisionskarte erstellt. Auf der Grundlage der Präzisionskarte werden die Standorte zum Platzieren der Mehrzahl von BLE-Knoten identifiziert.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Positionierungssysteme und im Besonderen auf Verfahren und Systeme zum Implementieren von Innenraum-Positionierungssystemen.
• HINTERGRUND
• Es werden verstärkt unterschiedliche Technologien eingesetzt, bei denen eine Einheit im Raum positioniert wird. Viele Anwendungen nutzen die Standortinformationen eines Benutzers, um ihn mit anderen Benutzern, Veranstaltungsorten, Ereignissen oder Ressourcen in der Nähe zu verbinden oder ihn dorthin zu führen. Diese Standortinformationen werden auch verwendet, um Informationen über die Nutzung zu sammeln. Viele dieser Lösungen stützen sich auf das Global Positioning System (GPS) und sind daher in ihrer Genauigkeit beschränkt und von einem Betrieb in direkter Sicht (line-ofsight operation) abhängig.
• KURZDARSTELLUNG
• Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen werden eine Datenverarbeitungseinheit, ein durch einen Computer lesbares Speichermedium und ein Verfahren zum Implementieren eines Innenraum-Positionierungssystems bereitgestellt. In einer Einrichtungsphase wird eine Karte eines Bereichs festgelegt, der eine oder mehrere Regionen umfasst. Von einer Mehrzahl von Ultrabreitband(UWB)-Knoten (UWB = ultrawideband) und einer Mehrzahl von Bluetooth-Low-Energy-Knoten (BLE) in dem Bereich werden Signale empfangen, die über einen oder mehrere Agenten an einer oder mehreren Positionen in dem Bereich weitergeleitet werden. Auf der Grundlage einer Korrelation zwischen den empfangenen Signalen der UWB-Knoten und den empfangenen Signalen der BLE-Knoten wird eine Präzisionskarte erstellt. Auf der Grundlage der Präzisionskarte werden die Standorte zum Platzieren der Mehrzahl von BLE-Knoten identifiziert.
• In einer Ausführungsform werden die UWB-Knoten nach Abschluss der Einrichtungsphase entfernt, nachdem die Mehrzahl der BLE-Knoten auf der Grundlage der Präzisionskarte platziert wurde.
• In einer Ausführungsform werden die Schritte der Einrichtungsphase so lange wiederholt, bis jeder des einen oder der mehreren Knoten an einem Standort platziert ist, der ein oder mehrere vorgegebene Kriterien erfüllt.
• In einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Festlegens der Karte des Bereichs Empfangen der Karte von einer Datenverarbeitungseinheit eines Administrators.
• In einer Ausführungsform werden die Beschränkungen des Bereichs von einer Datenverarbeitungseinheit eines Administrators empfangen. Zu den Beschränkungen können für jede Region des Bereichs mindestens gehören: Wände, Einrichtungsgegenstände, ein oder mehrere Standorte, an denen ein Platzieren eines BLE-Sensors vermieden werden soll, und/oder ein Präzisionsschwellenwert für BLE-Sensoren. Für die eine oder mehrere Regionen gelten möglicherweise nicht dieselben Beschränkungen.
• In einer Ausführungsform umfasst das Empfangen von Signalen von den UWB-Knoten und der Mehrzahl von BLE-Knoten in dem Bereich Verlagern von mindestens einem des einen oder der mehreren Agenten in dem Bereich zu jeder der einen oder mehreren Positionen in dem Bereich.
• In einer Ausführungsform wird für jeden BLE-Knoten auf der Grundlage der empfangenen Signale von der Mehrzahl der BLE-Knoten in dem Bereich eine Sichtbarkeitskarte erstellt. Das Identifizieren der Standorte zum Platzieren der Mehrzahl von BLE-Knoten beruht des Weiteren auf der Sichtbarkeitskarte. Jeder BLE-Knoten, dessen Sichtbarkeit unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, kann identifiziert und entfernt werden.
• In einer Ausführungsform umfasst das Erstellen der Präzisionskarte für jede der einen oder mehreren Positionen in dem Bereich eine erste Schätzung eines Standorts der Position des entsprechenden Agenten, die auf der Grundlage der empfangenen Signale von der Mehrzahl der UWB-Knoten in dem Bereich berechnet wird. Eine zweite Schätzung des Standorts der Position des entsprechenden Agenten wird auf der Grundlage der empfangenen Signale von mindestens einigen der Mehrzahl von BLE-Knoten in dem Bereich berechnet. Die erste Schätzung wird als Felddaten (ground truth) für die zweite Schätzung verwendet. Zwischen der ersten und der zweiten Schätzung wird eine Differenz ermittelt und in die Präzisionskarte aufgenommen.
• In einer Ausführungsform erfolgen die erste und die zweite Schätzung des Standorts durch Trilateration der empfangenen UWB- bzw. BLE-Signale.
• In einer Ausführungsform beruht eine in der Präzisionskarte erfasste Präzision auf: einer Abweichung zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt und/oder einer Abweichung zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung über einen bestimmten Zeitraum.
• Diese und andere Merkmale ergeben sich anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist.
• Figurenliste
• Die Zeichnungen zeigen veranschaulichende Ausführungsformen. Sie veranschaulichen nicht alle Ausführungsformen. Andere Ausführungsformen können zusätzlich oder stattdessen verwendet werden. Aus Platzgründen oder zur besseren Veranschaulichung können Details, die offensichtlich oder unnötig sind, weggelassen werden. Einige Ausführungsformen können mit zusätzlichen Komponenten oder Schritten und/oder ohne alle dargestellten Komponenten oder Schritte umgesetzt werden. Wenn dieselbe Ziffer in verschiedenen Zeichnungen erscheint, bezieht sie sich auf dieselben oder gleichartige Komponenten oder Schritte.
• 1 zeigt eine Beispielarchitektur für eine Implementierung eines Innenraum-Positionierungssystems während der Laufzeit gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform.
• 2 zeigt eine beispielhafte Rasterkarte mit einer Implementierung von Ultrabreitband- und Bluetooth-Low-Energy-Knoten gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform.
• 3 ist ein Blockschaubild, in dem verschiedene Komponenten eines veranschaulichenden Agenten in Form einer mobilen Einheit im Überblick dargestellt sind.
• 4 zeigt ein Konzeptblockschaubild der Erzeugung eines Systems zum Implementieren eines Innenraum-Positionierungssystems gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform.
• 5 ist eine Präzisionskarte eines Bereichs, das von einer Entwicklungssteuerkomponente eines Innenraum-Positionierungssystems erstellt wird.
• 6 zeigt eine Sichtbarkeitskarte gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform.
• 7 ist ein Blockschaubild von Datenstrukturen, die verwendet werden, um gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform eine Präzisions-/Unsicherheitskarte für einen Bereich zu erstellen.
• 8 ist ein Blockschaubild von Datenstrukturen, die verwendet werden, um gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform für jeden Knoten eine Sichtbarkeits-/ Verdeckungskarte für einen Bereich zu erstellen.
• 9 stellt einen veranschaulichenden Prozess für die Implementierung eines Innenraum-Positionierungssystems während einer Einrichtungsphase dar.
• 10 ist eine Darstellung eines funktionalen Blockschaubildes einer Computerhardwareplattform, z.B. eines Servers für eine Implementierungssteuerkomponente von 1.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten anhand von Beispielen erläutert, um ein umfassendes Verständnis der relevanten Lehren bereitzustellen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegenden Lehren auch ohne diese Einzelheiten angewendet werden können. In anderen Fällen wurden bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und/oder Schaltkreise relativ allgemein und ohne Einzelheiten beschrieben, um Aspekte der vorliegenden Lehren nicht unnötig zu überfrachten.
• Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Verfahren und Systeme zum Optimieren des Implementierens einer Positionierungssystemtechnologie. Heutige Anwendungen finden rasch Verbreitung auf Anwendungen in Innenräumen und andere Anwendungen, bei denen GPS allein keine ausreichende Leistung bereitstellen kann. Zu einigen Beispielen gehören das Lenken von Mitarbeitern in einem Bürogebäude, Verfolgen von Einrichtungen und Pflegepersonal in einem Krankenhaus, das Lenken von Kunden in einem Einkaufszentrum und sogar das Lenken von Robotern und Drohnen in Höhlen, Tunneln und Fabriken. In solchen Umgebungen mit Hindernissen sollten Positionierungssysteme intelligent in der Umgebung implementiert und mit höherer Genauigkeit und Präzision betrieben werden.
• Eine Herausforderung beim Entwickeln eines wirksamen Innenraum-Positionierungssystems (IPS) umfasst Konfigurieren eines Systems (z.B. Platzierung der Knoten, Übertragungsleistung, Übertragungsrate und andere Einstellungen) in einer Weise, die die Systemleistung auf der gesamten Karte maximiert. Wie hier verwendet, umfasst eine Karte einen Satz von Zuständen (Positionen), die ein Agent einnehmen kann. Ein Knoten bezieht sich auf einen Sensor oder Sender, der an einem bekannten Standort auf der Karte in Betrieb ist. Eine Konfiguration bezieht sich auf einen Satz von Knoten (und ihre entsprechenden Einstellungen) an bekannten Standorten auf einer Karte.
• In verschiedenen Szenarien können in Innenraumumgebungen schwierige Beschränkungen für ein Platzieren von Knoten vorhanden sein, darunter, ohne auf diese beschränkt zu sein: Zugangsbeschränkungen zu Gebäuden, Einschränkungen der Gebäudeinfrastruktur, Verfügbarkeit von Stromquellen, Sicherheitsbeschränkungen usw. Wird das Problem des Platzierens von Knoten in einer Innenraumumgebung als reines Optimierungsproblem angesehen, ist dies aufgrund der Komplexität und der häufig fehlenden Kenntnis der Beschränkungen schwierig. Dieses Optimierungsproblem ohne Beschränkungen oder mit unrealistischen Beschränkungen zu lösen, kann in der Praxis zu nicht durchführbaren Lösungen führen.
• Ein Beispiel für eine problematische Innenraumumgebung ist ein Krankenhaus. Bedingt durch den Persönlichkeitsschutz der Patienten und Sicherheitsbeschränkungen kann es vorkommen, dass mehrere ansonsten zweckmäßige Standorte von der Karte entfernt werden müssen. Darüber hinaus kann es dazu kommen, dass andere Einrichtungen dem Platzieren von Knoten im Wege stehen, die Signalausbreitung stören oder ein Bereitstellen einer geeigneten Stromquelle nicht zulassen. Bestimmte Räume können beispielsweise über spezielle Einrichtungen verfügen (z.B. Röntgen-, MRT-Geräte usw.), die das Platzieren von Knoten in großen Regionen der Karte einschränken. Solche Einschränkungen werden oft erst erkannt, wenn die Knoten platziert wurden.
• Zu anderen Beispielen für Umgebungen, in denen die hier beschriebene Technologie angewendet werden kann, gehören U-Bahnen, Einkaufszentren, Hochhäuser usw. Relevante Umgebungen sind nicht auf Gebäude beschränkt, sondern können ohne Einschränkung auch Tunnel, Höhlen, Ruinen usw. umfassen, die jeweils ihre eigenen Beschränkungen aufweisen. Alle diese Umgebungen werden von dem hier beschriebenen Innenraum-Positionierungssystem unterstützt.
• Neben dem Konfigurieren eines effizienten IPS ist auch zu berücksichtigen, dass das System gewartet und an Umgebungsänderungen angepasst werden muss. Innenraumumgebungen sind dynamisch, da sie leicht umgestaltet werden können. So verlagern Krankenhäuser beispielsweise Einrichtungen, stellen Möbel um und führen häufig Baumaßnahmen durch, um Gebäude zu erweitern oder die Infrastruktur zu verbessern. Beschädigte, verdeckte oder fehlende Knoten können oft in vorgegebenen Intervallen oder bei Auslösungsereignissen ersetzt werden, wodurch unter Umständen zusätzliche Knoten hinzugefügt werden müssen (z.B. neue Regionen in einem Bereich und/oder in Bereiche, die neuerdings Hindernisse aufweisen).
• Entsprechend wird hier ein visuell intuitives, interaktives Tool vorgestellt, das Analysen und Anleitungen zum Platzieren von Knoten bereitstellt, mit denen eine verbesserte Konfiguration eines Innenraum-Positionierungssystems bereitgestellt werden kann. Im Zusammenhang mit einem Aspekt werden während einer Einrichtungsphase verschiedene Technologien mit unterschiedlichen Genauigkeits- und Präzisionsstufen gemeinsam verwendet, um für eine aktive Phase ein hochgenaues, zuverlässiges und kostengünstiges Innenraum-Positionierungssystem bereitzustellen. So wird beispielsweise in einer Einrichtungsphase zum Optimieren einer Implementierung eine Hochleistungstechnologie eingesetzt, die für eine spätere aktive Phase, in der eine wirtschaftlichere Technologie zum Einsatz kommt, wieder eingestellt werden kann, um die Komplexität und die Kosten des Positionierungssystems zu verringern.
• In einer Ausführungsform wird eine hochgenaue Ultrabreitband(UWB)-Technologie mit einer weniger genauen Bluetooth-Low-Energy(BLE)-Technologie verbunden, um ein leistungsfähiges Platzieren von Knoten in einer Karte bereitzustellen, die eine vorgegebene Genauigkeit ergeben. Eine empfangene Signalstärke (received signal strength - RSS) jedes Knotens wird als Maßzahl verwendet, um den Abstand zwischen einem BLE-Knoten und einem Empfänger zu schätzen (z.B. des überwachten oder gelenkten Gegenstands). In verschiedenen Ausführungsformen sind die hier erörterten Technologien und Maßzahlen jedoch austauschbar und können auf mehr als zwei Technologien ausgedehnt werden.
• Zum Beispiel können UWB-Knoten während einer Einrichtungsphase verwendet werden, um die Leistung der BLE-Knoten zu optimieren. Diese UWB-Knoten können anschließend deaktiviert (und/oder in anderen Umgebungen wiederverwendet) werden. BLE ist zwar weniger genau wie UWB, bringt aber einen erheblich geringeren Stromverbrauch und geringere Kosten mit sich, sodass mehr Einheiten (z.B. Knoten) verwendet werden können. In einigen Szenarien können bei gewünschter gleichbleibender Genauigkeit weniger BLE-Knoten verwendet werden. Es sei beispielsweise auf den Einsatz eines UWB-Systems an einer Mehrzahl von Standorten (z.B. an vier Ecken eines Hörsaals) hingewiesen, die verwendet werden, um das Platzieren von BLE-Knoten zu optimieren. Nach Abschluss der Optimierung kann das UWB-System an einen zweiten Standort verlagert werden (z.B. in eine Cafeteria, um den gleichen Prozess erneut zu beginnen). Dadurch kann ein sehr kleines UWB-System wiederholt verwendet werden, um BLE-Knoten auf einer großen Fläche zu implementieren. Auf diese Weise wird eine schnelle und einfach zu verwendende Anleitung für die Implementierung von Innenraum-Positionierungssystemen während der Laufzeit bereitgestellt, die die Leistung maximiert, die Kosten für Einrichtungen und Energie minimiert und in der Lage ist, verschiedene Beschränkungen einzuhalten, auf die später noch ausführlicher eingegangen wird.
• Ein Administrator ist in der Lage, schnell eine zweckmäßige und effiziente Konfiguration zu ermitteln, indem er im laufenden Betrieb fundierte Entscheidungen darüber trifft, wo BLE-Knoten platziert werden sollen. In einer Ausführungsform stellt das System selbst eine vorgeschlagene Anzahl der BLE-Knoten und ihre Standorte bereit. Darüber hinaus können Administratoren das Innenraum-Positionierungssystem regelmäßig und mit minimalem Aufwand auf Aktualisierungen testen, wenn sich die Umgebung ändert und Wartungsarbeiten erforderlich sind, die mit oder ohne UWB-Knoten durchgeführt werden können. Im Gegensatz zu Systemen nach dem Stand der Technik, die WLAN- und BLE-Lösungen auf der Grundlage von RSS verwenden, werden die Präzision und Genauigkeit beim Ermitteln eines Agentenstandorts verbessert, während die Implementierungskosten niedrig gehalten werden. Durch das Platzieren von BLE-Knoten an geeigneten Standorten und Entfernen von BLE-Knoten, die nicht leistungsfähig sind, wird die Leistung des Positionierungssystems verbessert, während Energie- und Ausstattungskosten gesenkt werden. Weiterhin sind die hier erörterten Techniken nicht zwangsläufig mit komplexen und/oder rechenintensiven Algorithmen verbunden (z.B. Partikelfilter, tiefes Lernen, genetische Algorithmen usw.), die manchmal verwendet werden, um ein schlechtes Platzieren von Knoten und eine geringe Genauigkeit/Präzision der Sensoren auszugleichen.
• Die hier beschriebenen Techniken lassen sich auf verschiedene Weise implementieren. Nachstehend werden beispielhafte Implementierungen mit Bezug auf die folgenden Figuren bereitgestellt.
• 1 zeigt eine Beispielarchitektur 100 für eine Implementierung eines Innenraum-Positionierungssystems (IPS) während der Laufzeit gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform. Die Architektur 100 umfasst einen Bereich 102, in dem ein globales Positionierungssystem (GPS) oder andere Satellitentechnologien keine ausreichende Präzision oder Durchdringung bieten, darunter, ohne auf diese beschränkt zu sein: ein Gebäude, eine Tiefgarage, ein Stadion, ein Einkaufszentrum, ein Flughafen, ein Krankenhaus, ein Tunnel, eine Höhle, eine Fabrik usw. Zum Lokalisieren eines Agenten innerhalb des Bereichs werden hauptsächlich zwei Technologien verwendet, d.h. UWB und BLE, dargestellt durch die Knoten 104(1) bis 104(N) bzw. 110(1) bis 110(N). Wie im Folgenden ausführlicher erläutert wird, spielen diese Technologien während einer Einrichtungsphase und einer aktiven Phase unterschiedliche Rollen. Als Agent wird hier ein Empfänger bezeichnet, der UWB- und/oder BLE-Signale empfangen kann. In verschiedenen Ausführungsformen können Agenten die Form von tragbaren Handgeräten, Smartphones, Tablet-Computern, persönlichen digitalen Assistenten (PDAs) und Smartwatches annehmen, obwohl sie auch in anderen Ausführungsformen implementiert werden können, darunter in elektronischen Einheiten von Konsumgütern, medizinischen Einrichtungen und Unternehmen sowie in Robotern und Drohnen. Für die Zwecke dieser Beschreibung werden die Agenten durch eine mobile Einheit 112 und einen Roboter 114 dargestellt. Beispielsweise kann ein Roboter, eine Drohne usw. 114 während einer Einrichtungsphase automatisch den Bereich 102 durchsuchen, um mit Unterstützung der UWB-Knoten 104(1) bis 104(N) den geeigneten Standort der BLE-Knoten 110(1) bis 110(N) zu ermitteln, worauf später noch ausführlicher eingegangen wird. Während einer aktiven Phase fungieren diese BLE-Knoten 110(1) bis 110(N) dann als Signalstationen, um Agenten, z.B. einen Benutzer mit einer mobilen Einheit 112, durch den Bereich 102 zu lenken.
• Es kann ein Netzwerk 106 vorhanden sein, das es den Agenten 112 und 114 ermöglicht, mit verschiedenen mit dem Netzwerk 106 verbundenen Ressourcen Daten auszutauschen, z.B. mit der Implementierungssteuerkomponente 132 für das Innenraum-Positionierungssystem (IPS), die auf einem Server 120 läuft, und/oder mit einem Administrator über eine entsprechende Datenverarbeitungseinheit 130. In einigen Ausführungsformen kann der Zugriff auf das Netzwerk 106 über einen Router 116 erfolgen. Bei dem Netzwerk 106 kann es sich ohne Einschränkung um ein lokales Bereichsnetzwerk („LAN“), ein virtuelles privates Netzwerk („VPN“), ein Mobilfunknetzwerk, das Internet oder eine Kombination davon handeln. Das Netzwerk 106 kann z.B. ein mobiles Netzwerk umfassen, das für den Datenaustausch mit einem privaten Netzwerk verbunden ist, das manchmal auch als Intranet bezeichnet wird und verschiedene Zusatzdienste bereitstellt, z.B. den Datenaustausch mit der IPS-Implementierungssteuerkomponente 132, um das richtige Platzieren und die Anzahl der BLE-Knoten 110(1) bis 110(N) zu identifizieren.
• In einigen Ausführungsformen kann ein Administrator 131 über seine Datenverarbeitungseinheit 130 verschiedene Beschränkungen oder Bedingungen für den Bereich 102 als Eingabe bereitstellen. Zu diesen Beschränkungen können z.B. Wände, Einrichtungen, die nicht ohne Weiteres verlagert werden können, Bereiche, in denen keine Sensoren platziert werden dürfen (z.B. um Interferenzen mit medizinischen Geräten zu vermeiden) usw. gehören.
• In einigen Ausführungsformen kann der Administrator 131 ein anfängliches Platzieren der BLE-Knoten 110(1) bis 110(N) bereitstellen sowie deren endgültige Position auswählen, nachdem er während der Einrichtungsphase Rückmeldungen (z.B. in Form von Präzisions-, Sichtbarkeits- und/oder Blackout-Karten sowie anderen Maßzahlen, auf die später ausführlicher eingegangen wird) von der IPS-Implementierungssteuerkomponente 132 empfangen hat.
• Die anfängliche Eingabe kann eine Angabe umfassen, wo die UWB-Knoten platziert werden sollen, sowie Informationen zum Implementieren der BLE-Knoten, z.B. eine universelle eindeutige Kennung (universally unique identifier - UUID) für jeden Knoten (z.B. BLE) und die Koordinaten jedes Knotens auf der Karte 200. Die Knoten können zunächst zufällig oder intuitiv vom Administrator platziert werden. Die UWB-Knoten können z.B. wie in 2 dargestellt an den vier Ecken der Karte 200 platziert werden. Die anfängliche Eingabe kann weiterhin die gewünschte Genauigkeit für jeden Rasterstandort (z.B. innerhalb eines Quadranten, der hier manchmal als Region bezeichnet wird) in der Karte 200 umfassen. So können beispielsweise verschiedene Quadranten einen unterschiedlichen Genauigkeitsgrad aufweisen: z.B. erfordern Küche, Lagerplätze oder Badezimmer möglicherweise nicht dieselbe Präzision wie Flure und Besprechungsräume. Weiterhin kann die Blockgröße angegeben werden, d.h. die Detailgenauigkeit des Rasters zum Erstellen der nachfolgenden Karten (z.B. 1 m, 2 m, 5 m usw.), sowie die gewünschte Genauigkeit für jede Region. Der Administrator kann eine anfängliche Anzahl der zu verwendenden BLE-Knoten sowie eine Unter- und Obergrenze bereitstellen.
• In einigen Ausführungsformen legt der Administrator 131 für die Einrichtungsphase die Dauer (z.B. 2 Stunden, 1 Tag usw.), die Auflösung der Messungen (z.B. in welchen Abständen eine Standortbestimmung durchgeführt wird (z.B. 5 m, 1 m usw.)), den Typ des Agenten (z.B. ein Roboter, eine Drohne, eine Person, die mit einem UWB- und BLE-Empfänger durch den Bereich 102 läuft, ob Informationen von verschiedenen Agenten über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg empfangen werden sollen usw.) und zu vermeidende Standorte (z.B. sollen Agenten diesen Bereich in einer späteren, aktiven Phase nicht abdecken) fest. In einigen Ausführungsformen kann der Administrator 131 als Eingabe die Präzisionsfunktion und die Sichtbarkeitsfunktion bereitstellen, die von der IPS-Implementierungssteuerkomponente verwendet werden sollen (darauf wird später noch ausführlicher eingegangen).
• Während einer Einrichtungsphase werden die UWB-Knoten 104(1) bis 104(N) beispielsweise verwendet, um den aktuellen Standort eines Empfängers (z.B. des Agenten 114) in einem Block in einer Rasterkarte zu ermitteln. In diesem Zusammenhang wird auf 2 verwiesen, die gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform eine beispielhafte Rasterkarte 200 mit einer Implementierung von UWB- und BLE-Knoten zeigt. Die UWB-Knoten sind als Quadrate, die BLE-Knoten als Kreise und der Agent als Raute dargestellt. Die UWB-Knoten können eine hohe Genauigkeit (z.B. auf 10 cm genau) erreichen und können daher als Referenz oder Felddaten für den Standort eines Agenten verwendet werden. Die vom mobilen Agenten empfangene Signalstärke RSS von Bluetooth-Low-Energy(BLE)-Knoten (d.h. an bekannten Positionen) kann verwendet werden, um Messwerte zum Erstellen von Präzisions-, Sichtbarkeits- und Blackout-Karten zu sammeln und verschiedene andere Leistungsmaßzahlen zu berechnen, die später erläutert werden. Die RSS, manchmal auch als Empfangsfeldstärkeindikator (Received Signal Strength Indicator - RSSI) bezeichnet, ist ein in Dezibel (dB) ausgedrücktes Maß für die Leistung eines von den BLE-Knoten, die als Signalstationen mit bekannten Standorten fungieren, empfangenen Funksignals.
• Durch Vergleichen der empfangenen Signalwerte von den registrierten BLE-Knoten und ihrer bekannten Koordinaten kann der Agent anhand der RSSI seinen Abstand (z.B. mithilfe eines Pfadverlustmodells) zu jedem entsprechenden BLE-Knoten schätzen. Es sei darauf hingewiesen, dass auch andere Modelle verwendet werden können. Je größer der Abstand ist, desto schwächer ist das RSSI-Signal. In einer Ausführungsform wird die Trilateration mit drei oder mehr BLE-Knoten verwendet, die sich in einer Sichtlinie des Agenten befinden, um dessen Position auf der Karte 200 zu ermitteln. In der Regel werden drei oder mehr Knoten verwendet, um eine Position eines Agenten auf der Karte 200 zu ermitteln. In manchen Szenarien, beispielsweise in engen Durchgängen (z.B. Tunneln oder Fluren), können jedoch auch zwei Signalstationen (d.h. BLE-Knoten) ausreichen. Wenn die BLE-Knoten wirksam platziert sind, kann der Standort des Agenten mit einer gewünschten Genauigkeit ermittelt werden. Um die gewünschte Genauigkeit zu erreichen, werden die UWB-Knoten verwendet, um die korrekte Anzahl und das korrekte Platzieren der BLE-Knoten zu ermitteln. Zu diesem Zweck werden durch Korrelieren der empfangenen Signale von den UWB-Knoten und den BLE-Knoten Präzisions-, Sichtbarkeits- und/oder Blackout-Karten erstellt. Diese Karten ermöglichen das Ermitteln der Anzahl von BLE-Knoten sowie deren korrektes Platzieren, um eine gewünschte Präzision für jede Region der Karte 200 zu erreichen, woraufhin die UWB-Knoten entfernt werden können (z.B. um sie für einen anderen Bereich für einen anderen Zweck zu verwenden). Auf diese Weise kann ein IPS mit geringem Energieverbrauch, geringer Komplexität, niedrigen Kosten und hoher Genauigkeit implementiert werden.
• Mit erneutem Bezug auf 1: Die IPS-Implementierungssteuerkomponente 132 ist zwar beispielhaft als Teil eines entfernt angeordneten Servers 120 dargestellt, in einer Ausführungsform jedoch können die Funktionen der IPS-Implementierungssteuerkomponente 132 auch vom Agenten (z.B. 112 oder 114) selbst durchgeführt werden. In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere dieser Datenverarbeitungsplattformen durch virtuelle Datenverarbeitungseinheiten in Form von virtuellen Maschinen oder Software-Containern implementiert werden, die in der Cloud gehostet werden, wodurch eine elastische Architektur zum Verarbeiten und Speichern bereitgestellt wird.
• Wie im Zusammenhang mit 1 erörtert, kann die effiziente Implementierung eines IPS verschiedene Arten von Agenten umfassen. Zu diesem Zweck veranschaulicht 3 ein Blockschaubild, das verschiedene Komponenten eines veranschaulichenden Agenten in Form einer mobilen Einheit 300 im Überblick zeigt. Für die Zwecke dieser Beschreibung zeigt die Darstellung die mobile Einheit 300 in Form einer drahtlosen Datenverarbeitungseinheit, wobei darauf hingewiesen sei, dass auch andere Datenverarbeitungseinheiten in Betracht gezogen werden können.
• Die mobile Einheit 300 kann eine oder mehrere Antennen 302; einen Sendeempfänger 304 für eine Datenübertragungstechnologie über Mobilfunk, WLAN, Nahbereichsfunk und/oder eine drahtgebundene Datenübertragung; eine Benutzerschnittstelle 306; einen oder mehrere Prozessoren 308; die Hardware 310; und den Speicher 330 umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Antennen 302 eine Uplink-Antenne umfassen, die Funksignale an eine Basisstation sendet, und eine Downlink-Antenne, die Funksignale von der Basisstation empfängt. In einigen anderen Ausführungsformen kann eine einzige Antenne sowohl Funksignale senden als auch empfangen. Für die Datenübertragung über WLAN, UWB und/oder BLE können die gleichen oder andere Antennen verwendet werden. Diese Signale können vom Sendeempfänger 304 verarbeitet werden, der manchmal auch als Netzwerkschnittstelle bezeichnet wird und so konfiguriert ist, dass er digitale Daten empfängt und sendet. In einer Ausführungsform umfasst die mobile Einheit 300 keine Antenne 302 und die Daten werden drahtgebunden an externe Komponenten übertragen.
• In einer Ausführungsform umfasst die mobile Einheit 300 eine oder mehrere Benutzerschnittstelle(n) 306, die es einem Benutzer ermöglichen, Eingaben für die mobile Einheit 300 bereitzustellen und Ausgaben von ihr zu empfangen. Die Benutzerschnittstelle 306 kann z.B. eine Datenausgabeeinheit (z.B. visuelle Anzeige(n), Lautsprecher, eine haptische Einheit usw.) umfassen, die dazu verwendet werden kann, visuellen Inhalt bereitzustellen, um verschiedenen Inhalt anzuzeigen wie Präzisions-, Sichtbarkeits- und Blackout-Karten sowie verschiedene relevante Maßzahlen, die hier beschrieben werden. Die Anzeige kann auch dazu verwendet werden, einen Standort der mobilen Einheit 300 in Bezug auf einen Innenbereich anzuzeigen, in dem sie sich befindet.
• Die Benutzerschnittstelle(n) 306 kann (können) auch eine oder mehrere Dateneingabeeinheiten umfassen. Die Dateneingabeeinheiten können, ohne auf diese beschränkt zu sein, Kombinationen aus einem oder mehreren Tastenfeldern, Knöpfen/Bedienelementen, Tastaturen, Touchscreens, Spracherkennungspaketen und anderen geeigneten Einheiten oder anderen elektronischen/softwaregesteuerten Auswahlschnittstellen umfassen.
• Die mobile Einheit 300 kann einen oder mehrere Prozessoren 308 umfassen, bei denen es sich um einen Einzelkernprozessor, einen Mehrkernprozessor, einen CISC-Prozessor (Complex Instruction Set Computing - CISC), einen Spieleprozessor oder einen anderen Typ eines geeigneten Prozessors handeln kann.
• Die Hardware 310 kann eine Stromquelle und digitale Signalprozessoren (digital signal processors - DSP) umfassen, die Einzelkern- oder Mehrkernprozessoren enthalten können. Die Hardware 310 kann auch Netzwerkprozessoren umfassen, die Schnittstellen für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung verwalten, darunter Datenübertragungsschnittstellen, die mit Peripheriekomponenten zusammenarbeiten. Die Netzwerkprozessoren und die Peripheriekomponenten können über eine Vermittlungsstruktur verbunden werden. Die Hardware 310 kann Hardware-Decodierer und -Codierer, eine Netzwerk-Schnittstellensteuereinheit und/oder eine USB-Steuereinheit umfassen.
• Die Hardware 310 kann verschiedene Sensoren umfassen, die verwendet werden können, um ein Ermitteln der Position und Ausrichtung der mobilen Einheit 300 zu ermöglichen. Zum Beispiel können ein oder mehrere Beschleunigungssensoren 312 vorhanden sein, die so konfiguriert sind, dass sie Beschleunigungskräfte messen, die zum Ermitteln einer Ausrichtung der mobilen Einheit 300 verwendet werden können. Es kann ein Gyroskop 314 vorhanden sein, das das Messen der Drehung der mobilen Einheit 300 sowie der seitlichen Bewegungen ermöglicht. In einer Ausführungsform können der/die Beschleunigungssensor(en) 312 und das Gyroskop 414 zusammen verwendet werden, um die Ausrichtung und die Geschwindigkeit der Bewegung der mobilen Einheit 300 besser zu ermitteln.
• Die Hardware 310 kann weiterhin einen GPS-Sensor 316 umfassen, der funktionsmäßig einen Standort der mobilen Einheit 300 bereitstellt und ihre Geschwindigkeit misst, wenn die mobile Einheit 300 einen Innenbereich verlässt und dann wieder Satellitensignale empfangen kann. Es können eine Kamera 320 sowie BLE-Sensoren 318 und/oder UWB-Sensoren 322 und ein Magnetometer 324 vorhanden sein.
• Die mobile Einheit 300 umfasst einen Speicher 330, der mithilfe von durch einen Computer lesbaren Medien, z.B. Computerspeichermedien, implementiert werden kann. Speichermedien umfassen flüchtige und nichtflüchtige, wechselbare und nichtwechselbare Medien, die in einem beliebigen Verfahren oder mit einer beliebigen Technologie zum Speichern von Informationen, beispielsweise durch einen Computer lesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten, implementiert sind. Computerspeichermedien umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder andere Speichertechnologien, CD-ROM, DVD (Digital Versatile Disks), High-Definition-Video-Speicherplatten oder andere optische Speicher, Magnetkassetten, Magnetbänder, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichereinheiten oder jedes andere Nichtübertragungsmedium, das zum Speichern von Informationen für den Zugriff durch eine Datenverarbeitungseinheit verwendet werden kann.
• Der Speicher 330 kann verschiedene Softwarekomponenten oder -module speichern, die von dem (den) Prozessor(en) 308 und der (den) Steuereinheit(en) der mobilen Einheit 300 ausgeführt werden können oder auf die diese zugreifen können. Die verschiedenen Komponenten des Speichers 330 können die Software 332 und ein Betriebssystem 370 umfassen. Die Software 332 kann verschiedene Anwendungen 340 umfassen, z.B. eine IPS-Implementierungssteuerkomponente 342 mit mehreren Modulen, von denen jedes zum Steuern eines anderen Aspekts des IPS konfiguriert ist. In einigen Ausführungsformen kann die Standortsteuerkomponente 342 die Funktionalität der hier beschriebenen Merkmale der IPS-Implementierungssteuerkomponente umfassen. Die Module der IPS-Implementierungssteuerkomponente 342 wurden zwar vorstehend im Zusammenhang mit einer Softwareanwendung beschrieben, doch sei darauf hingewiesen, dass eine oder mehrere Funktionen in der Hardware 310 durchgeführt werden können.
• Das Betriebssystem 370 kann Komponenten umfassen, die es der mobilen Einheit 300 ermöglichen, Daten über verschiedene Schnittstellen (z.B. Benutzersteuerungen, Datenübertragungsschnittstellen und/oder Speichereingabe-/-ausgabeeinheiten) zu empfangen und zu senden sowie Daten mithilfe des Prozessors bzw. der Prozessoren 308 zu verarbeiten, um Ausgaben zu erzeugen. Das Betriebssystem 370 kann eine Darstellungskomponente umfassen, die die Ausgabe darstellt (z.B. mindestens einen Teil des Medieninhalts auf einer elektronischen Anzeige der mobilen Einheit 300 anzeigt, die Daten im Speicher 330 speichert, die Daten an eine andere elektronische Einheit überträgt usw.). Darüber hinaus kann das Betriebssystem 370 weitere Komponenten umfassen, die verschiedene zusätzliche Funktionen durchführen, die im Allgemeinen einem Betriebssystem 370 zugehörig sind. Dank der Hard- und Software der mobilen Einheit 300 kann ein Standort der mobilen Einheit 300 mit hoher Genauigkeit und Effizienz identifiziert werden, während die IPS-Kosten niedrig bleiben.
• 4 zeigt ein Konzeptblockschaubild 400 eines IPS-Implementierungssystems gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform. Die IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 empfängt mehrere Eingaben von einer Datenverarbeitungseinheit 412 eines Administrators 431, um die Implementierung zu starten. Die Eingaben können z.B. eine Karte der Umgebung, ein UWB-Positionierungssystem und dessen Standorte, eine Liste der Informationen der anfänglichen BLE-Knotenkonfiguration und mindestens eine Empfängerkonfiguration (z.B. Agent) umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Die Karte weist ein Raster mit einer vom Administrator 431 festgelegten Detailgenauigkeit auf (die idealerweise der für die Anwendung gewünschten Präzision entspricht). Der Administrator 431 kann auch den Erfassungszeitraum festlegen, während dessen die erfassten Daten gespeichert werden sollen.
• Während der Einrichtungsphase kombiniert die IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 die empfangenen Signale von einem UWB-Positionierungssystem (d.h. mit hoher Präzision und daher die Felddaten für die Position eines Agenten) mit einem BLE-Positionierungssystem (d.h. mit geringer Präzision, geringen Kosten und geringer Komplexität). Die BLE-RSS-Daten 404 aller aktiven Knoten werden von den jeweiligen Agenten gesammelt und von der IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 gespeichert (z.B. in einem RESTful-Dienst bereitgestellt). Das UWB-Positionierungssystem 402 und ein Positionierungsalgorithmus (z.B. Trilateration, erweitertes Kalman-Filter (EKF) oder eine andere geeignete Echtzeitlösung) werden verwendet, um die aktuellen Rasterblockpositionen des einen oder der mehreren aktiven Datensammelagenten zu ermitteln. Die UWB-Positionierungsdaten werden auch von der IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 gespeichert (z.B. in dem RESTful-Dienst bereitgestellt). In einer Ausführungsform kann der Administrator 431 über eine Datenverarbeitungseinheit, auf der die Standortsteuerkomponente läuft und die Zugriff auf den RESTful-Dienst hat, eine Schnittstelle mit der IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 bilden.
• In einer Ausführungsform werden die UWB-Knoten 402 mit mindestens drei oder vier Knoten implementiert. So können beispielsweise drei Knoten für die 2D-Positionierung und vier Knoten für die 3D-Positionierung verwendet werden. Die UWB-Knoten 402 werden lokal in einer zu optimierenden Kartenregion implementiert. Die BLE-Knoten 404 (d.h. Knoten mit geringer Präzision) werden in dem Bereich entsprechend einer Anfangskonfiguration (die zufällig sein kann) implementiert, um Daten zu sammeln. In einer Ausführungsform ist das System zu Beginn nicht ausreichend implementiert (z.B. unterhalb einer anfänglichen Mindestschätzung) und BLE-Knoten 404 werden hinzugefügt oder verlagert, um die Leistung zu verbessern. Die Messwerte des BLE-Knotens 404 werden gesammelt und von der IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 verwendet, um Karten zu erstellen, die die Gesamtpräzision der Knotenmessungen in jedem besuchten Rasterblock darstellen, hier als eine Präzisionskarte bezeichnet, die verwendet werden kann, um die Regionen mit geringer Präzision und/oder hoher Unsicherheit in einem Bereich zu ermitteln. In diesem Zusammenhang wird auf 5 verwiesen, bei der es sich gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform um eine Präzisionskarte 500 eines Bereichs handelt, der von einer IPS-Entwicklungssteuerkomponente erstellt wurde. Zu Erläuterungszwecken wird die Präzisionskarte 500 mit Bezug auf das IPS-Implementierungssystem von 4 beschrieben.
• In der Präzisionskarte 500 werden die BLE-Knoten durch „X“ (z.B. 540) dargestellt. Die Präzisionskarte 500 kann Hindernisse (z.B. 520) umfassen, z.B. Betonpfosten, unbewegliche Einrichtungsgegenstände usw. Es können auch Wände (z.B. 510) vorhanden sein, die eine physische Barriere für BLE-Knoten bilden. Der Einfachheit halber werden die verschiedenen Arten von Hindernissen, Wände und anderen Einschränkungen hier zusammenfassend als Beschränkungen bezeichnet.
• In verschiedenen Ausführungsformen können die Einschränkungen von der IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 als Eingaben vom Administrator 431 über dessen Datenverarbeitungseinheit 412 empfangen oder von der IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 auf der Grundlage der Signalstärken und des Rauschens der BLE-Knoten oder anderer Sensoren (z.B. optisch, Radar, Laser usw.) ermittelt werden. In einigen Ausführungsformen können Einschränkungen darauf hinweisen, dass das Platzieren von BLE-Knoten an Standorten innerhalb des Bereichs, die als ungeeignet angesehen werden (z.B. Einrichtungen, die beeinträchtigt werden könnten, wie empfindliche medizinische Geräte, oder Geräte, die die Signale stören), zu vermeiden ist.
• In der Präzisionskarte 500 von 5 stellen niedrige Regionen eine hohe Präzision (d.h. eine geringe Unsicherheit) dar, während hohe Regionen eine geringe Präzision (d.h. eine hohe Unsicherheit) aufweisen. In einer Ausführungsform kann die Unsicherheit ermittelt werden, indem eine Differenz zwischen den von den UWB-Signalen und den BLE-Signalen bereitgestellten Positionsinformationen in Bezug auf einen Empfänger (d.h. einen Agenten) berechnet wird. Auf diese Weise kann die IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 ermitteln, wo zusätzliche BLE-Knoten platziert werden sollen und wo sie für den gewünschten Präzisionsgrad über- oder unterrepräsentiert sind. Wenn die Regionen eine sehr geringe Amplitude aufweisen (z.B. unterhalb eines vom Administrator 431 bereitgestellten vorgegebenen Schwellenwertkriteriums), kann ein BLE-Knoten entfernt werden. Anders ausgedrückt: Wenn die Präzision unnötig hoch ist, deutet dies darauf hin, dass es möglicherweise mehr BLE-Knoten als nötig gibt, sodass überflüssige BLE-Knoten an einem anderen Standort im Kartenraster 500 neu zugewiesen werden können.
• In einer Ausführungsform beruht die in 5 angegebene Präzision auf der Abweichung zwischen den Felddaten (d.h. dem von den UWB-Knoten 402 bereitgestellten Standort eines Agenten) und den BLE-Knoten 404, wobei der auf den Signalen der UWB-Knoten 402 beruhende Standort die „Felddaten“ darstellt. Liegt die Abweichung über einem vorgegebenen Schwellenwert, wird dies als Standort mit geringer Präzision und/oder hoher Unsicherheit eingestuft und in der Präzisionskarte 500 grafisch als Spitze (z.B. 530) dargestellt, was darauf hindeutet, dass eine zusätzliche Signalstation (d.h. ein BLE-Knoten) an diesem Standort angebracht wäre.
• Es können verschiedene Arten von Abweichungen in Betracht gezogen werden, wobei jedes Mal der von den UWB-Knoten bereitgestellte Standort als Felddaten verwendet wird. Die erste Art der Abweichung kann auf der Abweichung zwischen dem von den UWB-Knoten bereitgestellten Standort und dem von den BLE-Knoten bereitgestellten Standort beruhen. Die zweite Art der Abweichung kann eine zeitliche Abweichung sein. Die gleichen Messungen können zum Beispiel zu unterschiedlichen Zeiten von den BLE-Knoten durchgeführt werden. Wenn das Signal der BLE-Knoten im Laufe der Zeit über einen vorgegebenen Schwellenwert hinaus ansteigt, gilt die betreffende Region als sehr unsicher und/oder sehr ungenau. Entsprechend kann die Präzisionskarte 500 von 5 verwendet werden, um zu ermitteln, welche Regionen zusätzliche Knoten erhalten sollten, damit die Lokalisierungsalgorithmen wirksam sind. Zum Beispiel können ein Kalman-Filter, ein erweitertes Kalman-Filter, KNN (k-nearest neighbors), eine Trilateration und eine Triangulierung verwendet werden, ohne auf diese beschränkt zu sein.
• Die Sichtbarkeitskarten 450(1) bis 450(N) zeigen Maßzahlen für die Sichtbarkeit eines bestimmten Knotens innerhalb des betreffenden Bereichs an. In diesem Zusammenhang sei auf 6 verwiesen, die eine Sichtbarkeitskarte gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform zeigt. Die Sichtbarkeitskarte 600 wird mit Bezug auf das IPS-Implementierungssystem von 4 beschrieben. Wie bereits erwähnt, werden die BLE-Knoten durch ein „X“ dargestellt. Die niedrigen Regionen (z.B. die hellen Regionen in 6) weisen eine hohe Sichtbarkeit (und daher eine geringe Verdeckung) auf, während die hohen Regionen (z.B. die dunkleren Regionen in 6) eine geringe Sichtbarkeit (und daher eine hohe Verdeckung) aufweisen. Die IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 kann entscheiden, dass Knoten mit leeren oder fast flachen Karten entfernt werden, da sie nicht zur Gesamtleistung des Systems beitragen. Wenn die Karte eines Knotens leer oder flach ist, kann dies auch ein Hinweis auf einen defekten oder fehlenden BLE-Knoten sein, was wiederum bedeutet, dass der Knoten möglicherweise gewartet werden muss.
• Entsprechend zeigen die Präzisions-/Unsicherheitskarte 440 und die Verdeckungs-/Sichtbarkeitskarten 450(1) bis 450(N) gemeinsam an, wie gut ein bestimmter BLE-Knoten verschiedene Regionen eines Bereichs versorgt, und können Aufschluss darüber geben, welche Knoten schlecht platziert und welche Regionen nicht abgedeckt sind. Diese Karten zeigen auch an, wenn Knoten nicht funktionieren oder durch Hindernisse erheblich beeinträchtigt sind, da ihre Sichtbarkeitskarten dann leer sind. In einer Ausführungsform können diese Präzisions-/Unsicherheitskarten 440 und die Verdeckungs-/ Sichtbarkeitskarten 450(1) bis 450(N) einem Administrator 431 als Anleitung dafür bereitgestellt werden, wo die BLE-Knoten für eine wirksame Positionierungsoperation platziert werden sollen. In einigen Ausführungsformen werden die Karten verwendet, um die geeignete Anzahl und das richtige Platzieren der BLE-Knoten zu ermitteln. Die passenden Standorte können auf der Karte angezeigt werden, wodurch der Administrator 431 beim Interpretieren der Karten entlastet wird.
• Entsprechend zeigt die Präzisions-/Unsicherheitskarte 440 allgemeine Maßzahlen der verfügbaren Messwerte an den Positionen in einer Karte an. In einer Ausführungsform stellt eine solche Anzeige dem Administrator 431 eine intuitive Visualisierung der relativen Messgenauigkeit bereit, die sich direkt darauf auswirken kann, wie gut Positionierungsalgorithmen durchgeführt werden.
• Die Sichtbarkeitskarten 450(1) bis 450(N) stellen für jeden Knoten eine intuitive Visualisierung der Sichtbarkeit eines Knotens auf der Karte bereit. In einer Ausführungsform stellt eine solche Visualisierung dem Administrator 431 eine intuitive Möglichkeit bereit, festzustellen, ob ein BLE-Knoten in ausreichendem Maße zur Gesamtleistung des Positionierungssystems auf der Karte beiträgt (z.B. eine Sichtbarkeit aufweist, die über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt). Ein durch Hindernisse beeinträchtigter, nichtfunktionierender oder deaktivierter Knoten wird auf der Sichtbarkeitskarte als leerer Fleck dargestellt.
• Durch die unterschiedlichen Automatisierungsgrade kann die Interaktion bzw. Arbeitslast für den Administrator 431 beim Ermitteln der Anzahl und des geeigneten Platzierens der BLE-Knoten 404 wesentlich effizienter gestaltet oder minimiert werden. Um die Arbeitslast des Administrators weiter zu verringern, können auch passive oder automatisierte Datensammelagenten (z.B. Roboter und/oder Drohnen) eingesetzt werden (z.B. Arbeiter in einem Gebäude, die einfach ihrem normalen Tagesablauf nachgehen, oder mehrere autonome Roboter, die sich im Laufe der Zeit in dem Bereich bewegen und ihre mobilen Einheiten während der Einrichtungsphase als BLE- und UWB-Empfänger nutzen). Nach Abschluss der Einrichtungsphase können die UWB-Knoten entfernt und in einem anderen Bereich wieder eingesetzt werden.
• In einer Ausführungsform werden die Präzisions-/Unsicherheitskarte 440 sowie die Verdeckungs-/Sichtbarkeitskarten 450(1) bis 450(N) beim Sammeln der Messwerte aktualisiert und können jederzeit von der IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 verwendet werden, um Aktualisierungen der Konfiguration des BLE-Knotens 404 durchzuführen. Diese Karten können dem Administrator 431 die Standorte auf der Karte aufzeigen, für die keine präzisen Messwerte von den verfügbaren BLE-Knoten vorliegen, und welche BLE-Knoten innerhalb des Kartenbereichs eine geringe Sichtbarkeit aufweisen. Der Administrator kann die Knoten auf der Grundlage der von der IPS-Implementierungssteuerkomponente über diese Präzisions- und Sichtbarkeitskarten bereitgestellten intelligenten Anleitungen platzieren.
• Andererseits kann der Administrator in Regionen, in denen die Präzision und/oder die Sichtbarkeit über den gegebenen Schwellenwerten liegt, Knoten entfernen und sie möglicherweise an Standorte mit geringerer Präzision verlagern. Dieser Rückmeldetyp, bei dem der Administrator auf dem Laufenden gehalten wird („Administrator-in-the-Loop“), und die Aktualisierungsfunktionen ermöglichen es dem Administrator 431, eine Konfiguration während der Laufzeit zu implementieren, ohne zuvor die Beschränkungen des Bereichs zu kennen. Wenn der Administrator 431 während des Implementierens auf Beschränkungen stößt, können diese in einer Ausführungsform über eine digitale Nachricht von einer Datenverarbeitungseinheit 412 an die IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 zur Karte hinzugefügt werden. Entsprechend ermöglicht es die IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 dem Administrator 431, die Konfiguration des Bereichs zu überprüfen und zu aktualisieren, wenn sich die Umgebung eines Bereichs im Laufe der Zeit ändert.
• Die Kombination dieser Karten (d.h. der Präzisions-/Unsicherheitskarte 440 und der Verdeckungs-/Sichtbarkeitskarten 450(1) bis 450(N)) sowie der Ermessensspielraum des Administrators beim Aktualisieren der Beschränkungen und des Platzierens von Knoten schließen einen Kreislauf zur schrittweisen Verbesserung beim Implementieren von Knoten. Indem mehr Informationen über die Umgebung gesammelt werden, kann das Platzieren von Knoten auf der Grundlage der von der IPS-Implementierungssteuerkomponente 432 bereitgestellten visuellen Darstellungen und Maßzahlen immer weiter optimiert werden.
• Die hier erörterten Konzepte können unter anderem folgende Vorteile bereitstellen: Anleitung zum Implementieren während der Laufzeit, Leistungsverbesserung, Senkung der Kosten für Einrichtungen, Senkung der Energiekosten, Senkung der Wartungskosten, Meldung von Systemausfällen, Meldung von Veränderungen in der Umgebung usw.
• Zum Erstellen der hier beschriebenen Präzisions- und Sichtbarkeitskarten gibt es mehrere Kandidatenfunktionen. In einigen Ausführungsformen kann der Administrator 431 wahlweise seine eigene Maßzahl anstelle der vordefinierten Kandidatenfunktionen verwenden. In diesem Zusammenhang sei auf 7 verwiesen, die ein Blockschaubild 700 von Datenstrukturen zeigt, die verwendet werden, um gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform eine Präzisions-/Unsicherheitskarte 712 für einen Bereich zu erstellen.
• Die Präzisionskarte 712 kann einen Bereich abdecken, der eine Mehrzahl von Blöcken aufweist (z.B. Block_0 bis Block_M). Jeder Block kann eine Mehrzahl von BLE-Knoten umfassen. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der BLE-Knoten für jeden Block unterschiedlich oder gleich sein kann. Für jeden BLE-Knoten eines Blocks wird von der IPS-Implementierungssteuerkomponente eine Präzisions-/Sichtbarkeitsfunktion angewendet, um verschiedene Statistiken für diesen bestimmten Knoten des Blocks zu berechnen. Die angegebene Präzisionsfunktion kann blockweise auf die Statistik angewendet werden. Die Präzisionsfunktion sendet einen allgemeinen Präzisionsmesswert der verfügbaren Messwerte im Rasterblock zurück. Diese Messwerte werden dann zur Präzisionskarte 712 hinzugefügt.
• Entsprechend wird die Präzisionskarte wie vorstehend erläutert von der IPS-Implementierungssteuerkomponente verwendet, um das Ermitteln der Anzahl von BLE-Knoten und ihrer Standorte zu ermöglichen. So führt die IPS-Implementierungssteuerkomponente beispielsweise für jeden Rasterblock alle Messungen der BLE-Knoten durch, um für jeden BLE-Knoten die Abweichung zu berechnen. Anschließend kann die IPS-Implementierungssteuerkomponente die durchschnittliche Abweichung der n Knoten mit der geringsten Abweichung berechnen (diese Maßzahl kann als durchschnittliche Mindestabweichung bezeichnet werden) und eine Karte erstellen, die diese Maßzahl auf der Rasterkarte sichtbar macht. Die Blöcke mit den schlechtesten Ergebnissen werden für ein zusätzliches Platzieren von Knoten priorisiert. In einem Rasterblock können z.B. Signale von weit entfernten BLE-Knoten immer noch erkannt werden, obwohl sie möglicherweise überhaupt keinen Beitrag leisten, da sie weit entfernt sind und die Signalabweichung zu groß ist. Es könnte demnach sinnvoll sein, nur die Knoten mit der geringsten Abweichung in Betracht zu ziehen. Entsprechend wird in einigen Ausführungsformen eine untere und/oder obere Grenze verwendet.
• 8 ist ein Blockschaubild 800 von Datenstrukturen, die verwendet werden, um gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform für jeden Knoten eines Bereichs eine Sichtbarkeits-/Verdeckungskarte zu erstellen. Block 806 zeigt die von der IPS-Implementierungssteuerkomponente für einen bestimmten Knoten in den einzelnen Blöcken eines Bereichs berechneten Statistiken an. Die angegebene Sichtbarkeitsfunktion wird auf die Statistiken für jeden Block angewendet, und die berechneten Werte (z.B. auf der Grundlage des RSSI oder der Abstandsmessung) werden in den entsprechenden Block der Sichtbarkeitskarte eingetragen. Für jeden Knoten wird eine entsprechende Sichtbarkeitskarte erstellt (z.B. 812(1) bis 812(N)).
• So wird beispielsweise für jeden BLE-Knoten von der IPS-Implementierungssteuerkomponente eine durchschnittliche Empfangsrate (drop rate) in jedem Block der Rasterkarte (z.B. für jeden in der Karte definierten Block) berechnet. Es wird eine Sichtbarkeitskarte erstellt, die diese Maßzahl für die Rasterkarte veranschaulicht. Die Abdeckung eines BLE-Knotens kann als Summe der durchschnittlichen Empfangsraten in allen Zuständen quantifiziert werden. Die Knoten mit den schlechtesten Werten werden vorrangig entfernt.
• Entsprechend kann die IPS-Implementierungssteuerkomponente wie oben erläutert sowohl Präzisions- als auch Sichtbarkeitskarten verwenden, um das Ermitteln der Anzahl von BLE-Knoten und ihrer Standorte zu ermöglichen. In einer Ausführungsform fügt der Administrator iterativ BLE-Knoten in dem Bereich hinzu bzw. entfernt sie daraus, um die Systemleistung auf der Grundlage der erstellten Karten und verschiedener Maßzahlen wie hier beschrieben zu optimieren. Die folgende Tabelle 1 stellt lediglich beispielhaft und ohne darauf beschränkt zu sein einige einfache Maßzahlen bereit, die im Zusammenhang mit dem Erstellen von Präzisionskarten verwendet werden können: Tabelle 1:

  1.	Durchschnittliche Mindestabweichung: Die durchschnittliche Abweichung der n Knoten mit der geringsten Abweichung
  2.	Maximale Mindestabweichung: Die maximale Abweichung der n Knoten mit der geringsten Abweichung
  3.	Durchschnittlicher geringster Durchschnittsfehler: Der durchschnittliche Abstandsfehler (gestützt auf die Differenz zwischen UWB-Positionierung und BLE-Knotenabstand) der n Knoten mit dem geringsten Durchschnittsfehler
  4.	Maximaler geringster Durchschnittsfehler: Der maximale Abstandsfehler (gestützt auf die Differenz zwischen UWB-Positionierung und BLE-Knotenabstand) der n Knoten mit dem geringsten Durchschnittsfehler

• Die folgende Tabelle 2 stellt lediglich beispielhaft und ohne darauf beschränkt zu sein einige einfache Maßzahlen bereit, die im Zusammenhang mit dem Erstellen von Sichtbarkeitskarten verwendet werden können: Tabelle 2:

  1.	Empfangsrate: Rate, mit der Knotenmesswerte innerhalb eines gegebenen Blocks empfangen werden. (Anzahl der empfangenen Messwerte/Gesamtanzahl Probenahmen)
  2.	Fehlerschwellendurchschnitt: Durchschnittliche Rate der Messungen innerhalb der Abstandsfehlerschwelle (gestützt auf die UWB-Positionierung)

• Wenn beispielsweise in Bezug auf die Empfangsrate in einem Rasterblock 10 Messungen durchgeführt und 10 Messwerte von einem Knoten empfangen werden, dann ist ein Knoten insofern aktiv, als seine Daten problemlos gelesen werden können, da die Anzahl der empfangenen Messwerte gleich der Gesamtzahl der Probenahmen ist. Wenn jedoch in einem Rasterblock 10 Messungen durchgeführt werden und nur 5 Messwerte vom Knoten empfangen werden, weil z.B. ein Objekt im Weg steht, beträgt die Empfangsrate 50 %. In den vorstehenden Tabellen 1 und 2 werden zwar beispielhaft einige Maßzahlen bereitgestellt, es sei jedoch darauf hingewiesen, dass auch andere geeignete Maßzahlen verwendet werden können.
• In einer Ausführungsform werden von der IPS-Implementierungssteuerkomponente aus der Sammlung von Sichtbarkeitsmaßzahlen in den Knoten Blackout-Karten erstellt. Blackout-Karten sind von Sichtbarkeitskarten abgeleitet und werden hier daher als Sichtbarkeitskarten bezeichnet. Die Blackout-Karten im Zustandsraster stellen die kombinierte Sichtbarkeit aller Knoten dar (z.B. werden Zustände angezeigt, die von keinem Knoten eine Signalausbreitung empfangen). Anders ausgedrückt wird eine Mehrzahl von Sichtbarkeitskarten verwendet, um eine Blackout-Karte zu erstellen. Blackout-Karten zeigen Zustände (z.B. Positionen) an, die von keinem Knoten eine Signalausbreitung empfangen. In einem Beispiel werden die Sichtbarkeitskarten aller Knoten zusammengefasst. Jede Rasterposition, deren Summe unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, gilt für die IPS-Implementierungssteuerkomponente als Blackout-Region. Eine solche Kennzeichnung kann dem Administrator mitteilen, dass die Region von den verfügbaren BLE-Knoten nicht abgedeckt wird und die Positionierungsalgorithmen nicht adäquat funktionieren und dass ein oder mehrere Knoten in diesem Bereich hinzugefügt oder verlagert werden müssen.
• In einer Ausführungsform kann der Administrator auch neue Beschränkungen in Form von Maßzahlen zu den Daten hinzufügen. Sobald der Administrator eine ausreichende Leistung zur Verfügung hat, kann UWB deaktiviert werden, und die energiearme, leistungsstarke BLE-Konfiguration kann während der aktiven Phase langfristig verwendet werden. Das UWB-System kann in regelmäßigen Abständen neu aktiviert werden, um Wartungsarbeiten am System durchzuführen oder um es an Änderungen der Umgebung anzupassen.
• Wenn für Neuimplementierungen keine UWB-Knoten mehr zur Verfügung stehen, können einige Messwerte der BLE-Knoten immer noch verwendet werden, um zu ermitteln, ob die langfristige BLE-Konfiguration noch leistungsfähig ist. Beispielsweise können die Maßzahlen in Tabelle I, die durchschnittliche Mindestabweichung oder die maximale Mindestabweichung, oder andere Maßzahlen, die keine UWB-Positionierung erfordern, verwendet werden, um im Fall von Präzisions-/Unsicherheitskarten Regionen mit geringer Präzision/hoher Unsicherheit festzulegen. Das Gleiche könnte für Sichtbarkeits-/ Verdeckungskarten verwendet werden, um zu ermitteln, ob ein BLE-Knoten in der Rasterkarte noch sichtbar ist.
• Der folgende Pseudocode stellt ein Beispiel für eine durchführbare Aktualisierung bereit.

  
• Nach dem vorstehenden Überblick über die Architektur 100, die beispielhafte mobile Einheit 300 von 3 und das beispielhafte Blockschaubild 400 kann es hilfreich sein, nun allgemein einen beispielhaften Aufrufablaufprozess zu beschreiben. Zu diesem Zweck stellt 9 einen veranschaulichenden Prozess 900 für die Implementierung eines IPS während einer Einrichtungsphase dar. Der Prozess 900 wird als eine Gruppe von Blöcken in einem Prozess veranschaulicht, die eine Abfolge von Operationen darstellen, die in Hardware, Software oder einer Kombination daraus implementiert werden können. Im Zusammenhang mit Software stellen die Blöcke durch einen Computer ausführbare Anweisungen dar, die, wenn sie von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, die genannten Operationen durchführen. Im Allgemeinen können durch Computer ausführbare Anweisungen Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen usw. enthalten, die bestimmte Funktionen durchführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Die Reihenfolge, in der die Operationen beschrieben werden, ist nicht als Einschränkung zu verstehen, und eine beliebige Anzahl der beschriebenen Blöcke kann in beliebiger Reihenfolge kombiniert und/oder parallel durchgeführt werden, um den Prozess zu implementieren. Für die Zwecke dieser Beschreibung wird der Prozess 900 mit Bezug auf die Architektur 100 von 1 beschrieben. Es wird insbesondere davon ausgegangen, dass die IPS-Implementierungssteuerkomponente 132 von einem Server 120 der IPS-Implementierungssteuerkomponente gehostet wird, jedoch sei darauf hingewiesen, dass die IPS-Implementierungssteuerkomponente in anderen Ausführungsformen Teil eines Agenten sein kann (z. B. 112 oder 114).
• In Block 902 wird eine Karte eines Bereichs 102 mit einer oder mehreren Regionen festgelegt. Die Karte kann zum Beispiel von einer Datenverarbeitungseinheit 130 eines Administrators 131 über das Netzwerk 106 empfangen werden. In einigen Ausführungsformen können verschiedene Beschränkungen von der Datenverarbeitungseinheit 130 des Administrators 131 empfangen werden. Diese Beschränkungen können z.B. Wände, Einrichtungen, die nicht ohne weiteres verlagert werden können, Bereiche, in denen keine Sensoren platziert werden dürfen usw., umfassen. Für verschiedene Regionen des Bereichs 102 können unterschiedliche Beschränkungen gelten. In einigen Ausführungsformen können der IPS-Implementierungssteuerkomponente 132 vom Administrator 131 Präzisionsschwellenwerte bereitgestellt werden, die für jede Region des Bereichs unterschiedlich sein können.
• In Block 904 können in verschiedenen Ausführungsformen ein oder mehrere Agenten an verschiedene Positionen in dem Bereich verlagert werden oder sogar stationär sein. In Block 906 werden für jede der Positionen Signale von einer Mehrzahl von UWB-Knoten von dem entsprechenden Agenten empfangen. In ähnlicher Weise werden Signale von einer Mehrzahl von BLE-Knoten von dem entsprechenden Agenten empfangen. Diese Signale werden über diesen einen oder diese mehreren Agenten an die Datenverarbeitungseinheit 120 der IPS-Implementierungssteuerkomponente 132 von 1 weitergeleitet.
• In Block 908 wird auf der Grundlage einer Korrelation zwischen den erfassten Signalen der UWB-Knoten und den erfassten Signalen der BLE-Knoten eine Präzisionskarte erstellt.
• In Block 910 werden in einer Ausführungsform auf der Grundlage der erfassten Signale von den BLE-Knoten Sichtbarkeitskarten erstellt. So wird beispielsweise für jeden BLE-Knoten eine Sichtbarkeitskarte erstellt, um die Sichtbarkeit des entsprechenden Knotens hervorzuheben.
• In Block 920 werden Standorte zum Platzieren der Mehrzahl von BLE-Knoten identifiziert. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Ermitteln, wo Knoten platziert werden sollen, wie hier erläutert auf der Grundlage der Präzisionskarte, der Sichtbarkeitskarten oder einer Kombination daraus erfolgen.
• In Bezug auf die Präzisionskarte wird beispielsweise für jede der Positionen eine erste Schätzung eines Standorts der Position des entsprechenden Agenten auf der Grundlage der erfassten Signale von zumindest einigen der UWB-Knoten berechnet. Eine zweite Schätzung des Standorts der Position wird auf der Grundlage der erfassten Signale von mindestens einigen der Mehrzahl von BLE-Knoten berechnet. Die erste und die zweite Schätzung des Standorts können durch Trilateration der erfassten Signale von den UWB- bzw. BLE-Knoten erfolgen. Die erste Schätzung wird als Felddaten im Vergleich zur zweiten Schätzung verwendet. Zwischen der ersten und der zweiten Schätzung wird eine Differenz ermittelt. Anders ausgedrückt, je größer die Abweichung der von den BLE-Knoten kommenden Signale von den Felddaten ist, desto ungenauer oder unsicherer wird der Standort eingeschätzt, was in der Präzisionskarte erfasst wird. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Präzision auf unterschiedliche Weise beschrieben werden. Die Präzision kann zum Beispiel auf der Abweichung zwischen dem von den UWB-Knoten bereitgestellten Standort und den von den BLE-Knoten bereitgestellten Standorten beruhen. Die zweite Art der Abweichung kann eine zeitliche Abweichung sein. Zum Beispiel können die gleichen Messungen zu unterschiedlichen Zeiten von den BLE-Knoten durchgeführt werden. Wenn das Signal der BLE-Knoten im Laufe der Zeit über einen vorgegebenen Schwellenwert hinaus ansteigt, gilt die betreffende Region als sehr unsicher und/oder sehr ungenau.
• In Block 914 wird ermittelt, ob die Genauigkeit für jeden Standort über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Ist dies nicht der Fall (d.h. „NEIN“ im Entscheidungsblock 914), geht der Prozess weiter zu Block 920, wo die BLE-Knoten an den entsprechenden Standorten platziert werden, wie durch die Präzisionskarte und/oder die Sichtbarkeitskarten (siehe Beschreibung oben) bereitgestellt. Der iterative Prozess kehrt dann zu Block 904 zurück. Wenn jedoch festgestellt wird, dass die Genauigkeit für jeden Standort über dem vorgegebenen Schwellenwert liegt (d.h. „JA“ im Entscheidungsblock 914), ermittelt die IPS-Implementierungssteuerkomponente 132 in 1 in einer Ausführungsform (Block 916) für jeden BLE-Knoten, ob die Sichtbarkeit des entsprechenden BLE-Knotens über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Liegt die Sichtbarkeit nicht über dem vorgegebenen Schwellenwert (d.h. „NEIN“ im Entscheidungsblock 916), geht der Prozess weiter zu Block 920, wo der entsprechende BLE-Knoten entfernt/verlagert wird. Wird jedoch festgestellt, dass die Sichtbarkeit über dem vorgegebenen Schwellenwert liegt (d.h. „JA“ im Entscheidungsblock 916), ist dies ein Hinweis darauf, dass die Implementierung des IPS optimiert wurde. In diesem Zusammenhang können in einer Ausführungsform in Block 924 die UWB-Knoten entfernt und für einen anderen Bereich wiederverwendet werden.
• Nach Abschluss der Einrichtungsphase können die positionierten BLE-Knoten den Benutzereinheiten, die mit der BLE-Technologie kompatibel sind, eine genaue und kostengünstige Positionierungsanleitung bereitstellen.
• Wie bereits erwähnt, können Funktionen zum Optimieren der Implementierung eines IPS mithilfe einer oder mehrerer Datenverarbeitungseinheiten durchgeführt werden, die wie in 1 dargestellt für eine Datenübertragung über eine drahtlose Datenübertragungsverbindung verbunden sind. Ein Beispiel für eine mobile Einheit 300 in Form eines Smartphones wurde im Zusammenhang mit 3 beschrieben. 10 ist eine Darstellung eines funktionalen Blockschaubildes einer Computerhardwareplattform, z.B. eines Servers 120 der Implementierungssteuerkomponente von 1, die wie hier beschrieben mit verschiedenen vernetzten Komponenten Daten austauschen kann.
• Die Computerplattform 1000 kann eine Zentraleinheit (central processing unit - CPU) 1004, ein Festplattenlaufwerk (hard disk drive - HDD) 1006, einen Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM) und/oder einen Nur-Lese-Speicher (read only memory - ROM) 1008, eine Tastatur 1010, eine Maus 1012, eine Anzeige 1014 und eine Datenübertragungsschnittstelle 1016 umfassen, die mit einem Systembus 1002 verbunden sind.
• In einer Ausführungsform weist die HDD 1006 Fähigkeiten auf, die das Speichern eines Programms umfassen, das verschiedene Prozesse, z.B. die IPS-Implementierungssteuerkomponente 1040, in einer hier beschriebenen Weise ausführen kann. Die IPS-Implementierungssteuerkomponente 1040 kann verschiedene Module aufweisen, die so konfiguriert sind, dass sie verschiedene Funktionen durchführen. Zum Beispiel kann ein Interaktionsmodul 1042 vorhanden sein, das funktionsmäßig über ein Netzwerk Daten über UWB- und BLE-Signale von verschiedenen Agenten empfängt. Es kann ein Trilaterationsmodul 1044 vorhanden sein, das funktionsmäßig einen Standort eines Agenten auf der Grundlage der empfangenen Signale von den UWB- und/oder BLE-Signalen berechnet. Es kann ein Präzisionsmodul 1046 vorhanden sein, das funktionsmäßig eine Präzisionskarte für einen Bereich erstellt. Es kann ein Sichtbarkeitskartenmodul 1048 vorhanden sein, das funktionsmäßig eine Sichtbarkeitskarte für jeden BLE-Knoten in einem Bereich erstellt. Es kann ein Blackout-Kartenmodul 1050 vorhanden sein, das funktionsmäßig Standorte in einem Bereich hervorhebt, in dem ein Positionieren nicht wirksam ist. Es kann ein Maßzahlenmodul 1052 vorhanden sein, das wie hier beschrieben funktionsmäßig verschiedene Signalmaßzahlen erfasst.
• Die Module der IPS-Implementierungssteuerkomponente 1040 werden zwar vorstehend im Zusammenhang mit der HDD 1006 beschrieben, doch sei darauf hingewiesen, dass eine oder mehrere Funktionen dieser Module in der Hardware durchgeführt werden können.
• In einer Ausführungsform kann ein Programm wie Apache™ zum Betreiben des Systems als Webserver gespeichert werden. In einer Ausführungsform kann auf der HDD 1006 eine ausführende Anwendung gespeichert werden, die ein oder mehrere Bibliotheks-Softwaremodule umfasst, z.B. solche für das Programm Java™ Runtime Environment zum Implementieren einer JVM (Java™ Virtual Machine).
• Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren wurden zum Zwecke der Veranschaulichung vorgestellt, sollen jedoch nicht erschöpfend oder auf die Ausführungsformen beschränkt sein. Für Fachleute ist offensichtlich, dass viele Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne vom Anwendungsbereich der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hier verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Grundgedanken der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder technische Verbesserung gegenüber Technologien auf dem Markt bestmöglich zu erläutern oder es Fachleuten zu ermöglichen, die hierin beschriebenen Ausführungsformen zu verstehen.
• Zwar wurde im Vorstehenden beschrieben, was als der beste Zustand gilt, und/oder es wurden andere Beispiele angeführt, doch sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen möglich sind und dass der hier offenbarte Gegenstand in verschiedenen Formen und Beispielen implementiert werden kann und dass die Lehren in zahlreichen Anwendungen angewendet werden können, von denen hier nur einige beschrieben wurden. Mit den folgenden Ansprüchen wird beabsichtigt, alle Anwendungen, Änderungen und Abweichungen zu beanspruchen, die in den tatsächlichen Anwendungsbereich der vorliegenden Lehren fallen.
• Die hier beschriebenen Komponenten, Schritte, Merkmale, Aufgaben, Nutzen und Vorteile haben lediglich beispielhaften Charakter. Keiner dieser Punkte und auch nicht die sich darauf beziehenden Beschreibungen zielen darauf ab, den Anwendungsbereich des Schutzes zu begrenzen. Zwar wurden hier verschiedene Vorteile beschrieben, doch sei darauf hingewiesen, dass nicht alle Ausführungsformen notwendigerweise alle Vorteile umfassen. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Messwerte, Werte, Einstufungen, Positionen, Mengen, Größen und andere Spezifikationen, die in dieser Beschreibung einschließlich der folgenden Ansprüche aufgeführt sind, nur annähernd und nicht exakt. Sie sollen in einem angemessenen Bereich liegen, der mit den dazugehörigen Funktionen vereinbar und in dem relevanten Fachgebiet üblich ist.
• Zahlreiche andere Ausführungsformen sind ebenfalls denkbar. Dazu gehören Ausführungsformen, die weniger, zusätzliche und/oder andere Komponenten, Schritte, Merkmale, Aufgaben, Leistungen und Vorteile aufweisen. Dazu gehören auch Ausführungsformen, bei denen die Komponenten und/oder Schritte anders angeordnet und/oder in einer anderen Reihenfolge sortiert sind.
• Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind hier unter Bezugnahme auf Aufrufablaufpläne und/oder Blockschaubilder eines Verfahrens sowie von Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Schritt der Ablaufpläne und/oder der Blockschaubilder sowie Kombinationen von Blöcken in den Aufrufablaufplänen und/oder den Blockschaubildern mittels durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen ausgeführt werden können.
• Diese durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können einem Prozessor eines Computers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine zu erzeugen, sodass die über den Prozessor des Computers bzw. der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführten Anweisungen ein Mittel zur Umsetzung der in dem Block bzw. den Blöcken des Aufrufablaufprozesses und/oder der Blockschaubilder festgelegten Funktionen/Schritte erzeugen. Diese durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können auch auf einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium gespeichert sein, das einen Computer, eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder andere Einheiten so steuern kann, dass sie auf eine bestimmte Art funktionieren, sodass das durch einen Computer lesbare Speichermedium, auf dem Anweisungen gespeichert sind, einen Herstellungsartikel aufweist, darunter Anweisungen, welche Aspekte der/des in dem Block bzw. den Blöcken des Aufrufablaufs und/oder der Blockschaubilder angegebenen Funktion/Schritts umsetzen.
• Die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine andere Einheit geladen werden, um das Ausführen einer Reihe von Prozessschritten auf dem Computer bzw. der anderen programmierbaren Vorrichtung oder anderen Einheit zu verursachen, um einen auf einem Computer ausgeführten Prozess zu erzeugen, sodass die auf dem Computer, einer anderen programmierbaren Vorrichtung oder einer anderen Einheit ausgeführten Anweisungen die in dem Block bzw. den Blöcken des Aufrufablaufprozesses und/oder der Blockschaubilder festgelegten Funktionen/Schritte umsetzen.
• Der Ablaufplan und die Blockschaubilder in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und den Betrieb möglicher Ausführungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In diesem Zusammenhang kann jeder Block im Aufrufablaufprozess oder den Blockschaubildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Anweisungen darstellen, die eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Ausführung der bestimmten logischen Funktion(en) aufweisen. In einigen alternativen Ausführungen können die in dem Block angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren gezeigt stattfinden. Zwei nacheinander gezeigte Blöcke können zum Beispiel in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal je nach entsprechender Funktionalität in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist ferner anzumerken, dass jeder Block der Blockschaubilder und/oder der Aufrufablaufpläne sowie Kombinationen aus Blöcken in den Blockschaubildern und/oder den Aufrufablaufplänen durch spezielle auf Hardware beruhende Systeme umgesetzt werden können, welche die festgelegten Funktionen oder Schritte durchführen, oder Kombinationen aus Spezial-Hardware und Computeranweisungen ausführen.
• Zwar wurde das Vorstehende in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben, doch sei darauf hingewiesen, dass der Begriff „beispielhaft“ lediglich als ein Beispiel und nicht als das Beste oder Optimale zu verstehen ist. Mit Ausnahme des unmittelbar zuvor Gesagten ist nichts von dem, was beschrieben oder abgebildet ist, so gedacht oder auszulegen, dass eine Komponente, ein Schritt, ein Merkmal, eine Aufgabe, ein Nutzen, ein Vorteil oder eine Entsprechung davon der Öffentlichkeit überlassen wird, unabhängig davon, ob dies in den Ansprüchen aufgeführt ist.
• Es sei darauf hingewiesen, dass die hier verwendeten Begriffe und Ausdrücke die übliche Bedeutung haben, die diesen Begriffen und Ausdrücken in Bezug auf die entsprechenden jeweiligen Untersuchungs- und Forschungsbereiche zukommt, sofern hier nicht auf eine andere Bedeutung hingewiesen wird. Beziehungsbegriffe wie „erste/erster“ und „zweite/zweiter“ und dergleichen dürfen hier nur verwendet werden, um eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne dass eine solche Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Entitäten oder Aktionen unbedingt erforderlich ist oder impliziert wird. Die Ausdrücke „weist auf“, „aufweisend“ oder eine Variante davon sollen eine nichtausschließende Einbeziehung ausdrücken, sodass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, der/die/das eine Liste von Elementen aufweist, nicht nur diese Elemente umfasst, sondern auch andere Elemente umfassen kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder einem solchen Prozess, Verfahren, Artikel oder einer solchen Vorrichtung inhärent zugehörig sind. Ein mit „ein“ oder „eine“ eingeleitetes Element schließt ohne weitere Beschränkungen das Vorhandensein weiterer identischer Elemente in dem Prozess, dem Verfahren, dem Artikel oder der Vorrichtung, der/die/das das Element aufweist, nicht aus.
• Die Zusammenfassung der Offenbarung wird bereitgestellt, damit sich der Leser schnell ein Bild von der Art der technischen Offenbarung machen kann. Sie wird mit der Maßgabe vorgelegt, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Anwendungsbereichs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Außerdem ist in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung zu erkennen, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen zusammengefasst sind, um die Offenbarung zu straffen. Dieses Verfahren der Offenbarung ist nicht so zu verstehen, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale aufweisen sollen, als in den einzelnen Ansprüchen ausdrücklich angegeben sind. Vielmehr liegt der Erfindungsgegenstand, wie die folgenden Ansprüche zeigen, in weniger als allen Merkmalen einer einzelnen offenbarten Ausführungsform. Die folgenden Ansprüche werden daher hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich genommen einen gesonderten beanspruchten Gegenstand darstellt.

Claims (25)

1. Datenverarbeitungseinheit, die aufweist: einen Prozessor; eine Netzwerkschnittstelle, die mit dem Prozessor verbunden ist, um eine Datenübertragung über ein Netzwerk zu ermöglichen; eine mit dem Prozessor verbundene Speichereinheit für Inhalte und Programmierung; eine Implementierungssteuerkomponente für ein Innenraum-Positionierungssystem (IPS), die in der Speichereinheit gespeichert ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit durch Ausführen der IPS-Implementierungssteuerkomponente durch den Prozessor so konfiguriert wird, dass sie Schritte durchführt, die während einer Einrichtungsphase aufweisen: Festlegen einer Karte eines Bereichs, der eine oder mehrere Regionen umfasst; Empfangen von Signalen von einer Mehrzahl von Ultrabreitband(UWN)-Knoten und einer Mehrzahl von Bluetooth-Low-Energy-Knoten (BLE) in dem Bereich, die über einen oder mehrere Agenten an einer oder mehreren Positionen in dem Bereich weitergeleitet werden; Erstellen einer Präzisionskarte auf der Grundlage einer Korrelation zwischen den empfangenen Signalen der UWB-Knoten und den empfangenen Signalen der BLE-Knoten; und Identifizieren von Standorten zum Platzieren der Mehrzahl von BLE-Knoten auf der Grundlage der Präzisionskarte.
2. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 0 wobei die Datenverarbeitungseinheit durch das Ausführen der IPS-Implementierungssteuerkomponente durch den Prozessor weiterhin so konfiguriert wird, dass sie nach Abschluss der Einrichtungsphase anweist, die UWB-Knoten zu entfernen, sobald die Mehrzahl von BLE-Knoten auf der Grundlage der Präzisionskarte platziert ist.
3. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 0, wobei die Datenverarbeitungseinheit durch das Ausführen der IPS-Implementierungssteuerkomponente durch den Prozessor weiterhin so konfiguriert wird, dass sie die Schritte der Einrichtungsphase iterativ wiederholt, bis jeder des einen oder der mehreren Knoten an einem Standort platziert ist, der ein oder mehrere vorgegebene Kriterien erfüllt.
4. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 0, wobei der Schritt des Festlegens der Karte des Bereichs Empfangen der Karte von einer Datenverarbeitungseinheit eines Administrators aufweist.
5. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 0, wobei die Datenverarbeitungseinheit durch das Ausführen der IPS-Implementierungssteuerkomponente durch den Prozessor weiterhin so konfiguriert wird, dass sie Schritte durchführt, die aufweisen: Empfangen von Beschränkungen des Bereichs von einer Datenverarbeitungseinheit eines Administrators.
6. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 5, wobei die Beschränkungen für jede Region des Bereichs mindestens aufweisen: Wände, Einrichtungsgegenstände, einen oder mehrere Standorte, an denen ein Platzieren eines BLE-Sensors vermieden werden soll, und/oder ein Präzisionsschwellenwert für BLE-Sensoren.
7. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 6, wobei nicht alle der einen oder mehreren Regionen dieselben Beschränkungen aufweisen.
8. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 0, wobei das Empfangen von Signalen von den UWB-Knoten und der Mehrzahl von BLE-Knoten in dem Bereich aufweist: Verlagern von mindestens einem des einen oder der mehreren Agenten in dem Bereich zu jeder der einen oder mehreren Positionen in dem Bereich.
9. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 0, wobei: die Datenverarbeitungseinheit durch das Ausführen der IPS-Implementierungssteuerkomponente durch den Prozessor weiterhin so konfiguriert wird, dass sie Schritte durchführt, die für jeden BLE-Knoten aufweisen: Erstellen einer Sichtbarkeitskarte auf der Grundlage der empfangenen Signale von der Mehrzahl von BLE-Knoten in dem Bereich; und das Identifizieren der Standorte zum Platzieren der Mehrzahl von BLE-Knoten des Weiteren auf der Sichtbarkeitskarte beruht.
10. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 9, wobei jeder BLE-Knoten, dessen Sichtbarkeit unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, für ein Entfernen identifiziert wird.
11. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 0, wobei das Erstellen der Präzisionskarte für jede der einen oder mehreren Positionen in dem Bereich aufweist: Berechnen einer ersten Schätzung eines Standorts der Position des entsprechenden Agenten auf der Grundlage der empfangenen Signale von der Mehrzahl von UWB-Knoten in dem Bereich; Berechnen einer zweiten Schätzung des Standorts der Position des entsprechenden Agenten auf der Grundlage der empfangenen Signale von mindestens einigen der Mehrzahl von BLE-Knoten in dem Bereich; Verwenden der ersten Schätzung als Felddaten für die zweite Schätzung; Ermitteln einer Differenz zwischen der ersten und der zweiten Schätzung; Aufnehmen der ermittelten Differenz in die Präzisionskarte.
12. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 11, wobei die erste und die zweite Schätzung des Standorts durch Trilateration der empfangenen UWB- bzw. BLE-Signale erfolgen.
13. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 11, wobei eine in der Präzisionskarte erfasste Präzision beruht auf: einer Abweichung zwischen der ersten und der zweiten Schätzung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt; und/oder einer Abweichung zwischen der ersten und der zweiten Schätzung über einen bestimmten Zeitraum.
14. Durch einen Computer lesbares Speichermedium, das einen durch einen Computer lesbaren Programmcode physisch verkörpert, der durch einen Computer lesbare Anweisungen enthält, die, wenn sie ausgeführt werden, eine Datenverarbeitungseinheit veranlassen, ein Verfahren zum Implementieren eines Innenraum-Positionierungssystems (IPS) durchzuführen, wobei das Verfahren während einer Einrichtungsphase aufweist: Festlegen einer Karte eines Bereichs, der eine oder mehrere Regionen umfasst; Empfangen von Signalen von einer Mehrzahl von Ultrabreitband(UWB)-Knoten und einer Mehrzahl von Bluetooth-Low-Energy-Knoten (BLE) in dem Bereich, die über einen oder mehrere Agenten an einer oder mehreren Positionen in dem Bereich weitergeleitet werden; Erstellen einer Präzisionskarte auf der Grundlage einer Korrelation zwischen den empfangenen Signalen der UWB-Knoten und den empfangenen Signalen der BLE-Knoten; und Identifizieren von Standorten zum Platzieren der Mehrzahl von BLE-Knoten auf der Grundlage der Präzisionskarte.
15. Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 14, das weiterhin aufweist: nach Abschluss der Einrichtungsphase Anweisen zum Entfernen der UWB-Knoten, sobald die Mehrzahl von BLE-Knoten auf der Grundlage der Präzisionskarte platziert ist.
16. Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 14, das weiterhin aufweist: iteratives Wiederholen der Schritte der Einrichtungsphase, bis jeder des einen oder der mehreren Knoten an einem Standort platziert ist, der ein oder mehrere vorgegebene Kriterien erfüllt.
17. Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 14, das weiterhin Empfangen von Beschränkungen des Bereichs von einer Datenverarbeitungseinheit eines Administrators aufweist, die für jede Region des Bereichs mindestens aufweisen: Wände, Einrichtungsgegenstände, einen oder mehrere Standorte, an denen ein Platzieren eines BLE-Sensors vermieden werden soll, und/oder ein Präzisionsschwellenwert für BLE-Sensoren.
18. Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 14, das weiterhin für jeden BLE-Knoten aufweist: Erstellen einer Sichtbarkeitskarte auf der Grundlage der empfangenen Signale von der Mehrzahl von BLE-Knoten in dem Bereich, wobei das Identifizieren der Standorte zum Platzieren der Mehrzahl von BLE-Knoten des Weiteren auf der Sichtbarkeitskarte beruht.
19. Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 18, wobei jeder BLE-Knoten, dessen Sichtbarkeit unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, für ein Entfernen identifiziert wird.
20. Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 14, wobei das Erstellen der Präzisionskarte für jede der einen oder mehreren Positionen in dem Bereich aufweist: Berechnen einer ersten Schätzung eines Standorts der Position des entsprechenden Agenten auf der Grundlage der empfangenen Signale von der Mehrzahl von UWB-Knoten in dem Bereich; Berechnen einer zweiten Schätzung des Standorts der Position des entsprechenden Agenten auf der Grundlage der empfangenen Signale von mindestens einigen der Mehrzahl von BLE-Knoten in dem Bereich; Verwenden der ersten Schätzung als Felddaten für die zweite Schätzung; Ermitteln einer Differenz zwischen der ersten und der zweiten Schätzung; Aufnehmen der ermittelten Differenz in die Präzisionskarte.
21. Verfahren zum Implementieren eines Innenraum-Positionierungssystems (IPS), das aufweist: während einer Einrichtungsphase: Festlegen einer Karte eines Bereichs, der eine oder mehrere Regionen umfasst; Empfangen von Signalen von einer Mehrzahl von Ultrabreitband(UWB)-Knoten und einer Mehrzahl von Bluetooth-Low-Energy-Knoten (BLE) in dem Bereich, die über einen oder mehrere Agenten an einer oder mehreren Positionen in dem Bereich weitergeleitet werden; Erstellen einer Präzisionskarte auf der Grundlage einer Korrelation zwischen den empfangenen Signalen der UWB-Knoten und den empfangenen Signalen der BLE-Knoten; und Identifizieren von Standorten zum Platzieren der Mehrzahl von BLE-Knoten auf der Grundlage der Präzisionskarte; und nach Abschluss der Einrichtungsphase Entfernen der UWB-Knoten, sobald die Mehrzahl von BLE-Knoten auf der Grundlage der Präzisionskarte platziert ist.
22. Verfahren nach Anspruch 21, das weiterhin aufweist: iteratives Wiederholen der Schritte der Einrichtungsphase, bis jeder des einen oder der mehreren Knoten an einem Standort platziert ist, der ein oder mehrere vorgegebene Kriterien erfüllt.
23. Verfahren nach Anspruch 21, das weiterhin für jeden BLE-Knoten aufweist: Erstellen einer Sichtbarkeitskarte auf der Grundlage der empfangen Signale von der Mehrzahl von BLE-Knoten in dem Bereich, wobei das Identifizieren der Standorte zum Platzieren der Mehrzahl von BLE-Knoten des Weiteren auf der Sichtbarkeitskarte beruht.
24. Verfahren nach Anspruch 23, das weiterhin aufweist: Entfernen jedes BLE-Knotens, dessen Sichtbarkeit unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt.
25. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Erstellen der Präzisionskarte für jede der einen oder mehreren Positionen in dem Bereich aufweist: Berechnen einer ersten Schätzung eines Standorts der Position des entsprechenden Agenten auf der Grundlage der empfangenen Signale von der Mehrzahl von UWB-Knoten in dem Bereich; Berechnen einer zweiten Schätzung des Standorts der Position des entsprechenden Agenten auf der Grundlage der empfangenen Signale von mindestens einigen der Mehrzahl von BLE-Knoten in dem Bereich; Verwenden der ersten Schätzung als Felddaten für die zweite Schätzung; Ermitteln einer Differenz zwischen der ersten und der zweiten Schätzung; Aufnehmen der ermittelten Differenz in die Präzisionskarte.

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