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Diese
Erfindung betrifft ein Navigations- und Leitwegsystem insbesondere
für komplexe
Zonen, in denen ein Benutzer sich zurecht finden muss.
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Große öffentlich
Gebäude,
genauso wie öffentliche
Anlagen, können
einen körperlich
unversehrten Benutzer genauso wie Personen mit eingeschränkter Mobilität oder Lernschwierigkeiten
vor schwerwiegende Navigationsprobleme stellen.
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Üblicherweise
wurden diese Probleme bisher durch Hilfsmittel, wie beispielsweise
Pläne auf
Anzeigetafeln, Lagepläne,
Schilder und ähnlichen
Vorrichtungen zum Führen
eines Benutzers hin zu einem Bestimmungsort überwunden. In sehr großen Um gebungen
sind diese Hilfsmittel notwendigerweise äußerst komplex und erfüllen nur
die Bedürfnisse
einer Mehrheit. Unfallabteilungen und Notaufnahmen in Krankenhäusern beispielsweise
stellen obige Hilfsmittel in Form einer farbigen, auf dem Boden
aufgemalten Linie bereit, um den Patienten den Weg zur Röntgenabteilung
zu weisen. Für
diese am häufigsten
zurückgelegte
Strecke ist dies zwar eine wirksame Lösung, jedoch wäre es unmöglich, verschiedenfarbige
Linien auf dem Boden zu ziehen, die zu den zahlreichen Abteilungen
führen,
auf die Patienten weniger häufig überwiesen
werden.
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Es
besteht daher der Bedarf an einer Verbesserung der Verfahren zur
Bereitstellung von Navigations- und Leitwegsinformationen zur Verwendung
seitens der Öffentlichkeit
oder anderer Benutzer in komplexen Zonen, wie beispielsweise Krankenhäuser, wobei
jedes derartige System ausreichend anpassbar sein sollte, um den
spezifischen Bedürfnissen
von Personen mit unterschiedlichen körperlichen und kognitiven Fähigkeiten gerecht
zu werden, damit diese es benutzen können.
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Es
wurde vorgeschlagen, Navigationssysteme, die auf elektronischen
Orientierungszeichen basieren, an den verschiedenen Entscheidungspunkten
der betreffenden Wege anzubringen. Solche Vorrichtungen weisen jedoch
den großen
Nachteil auf, dass sie zusätzlich
zu den Beschaffungskosten auch noch einzeln installiert und mit
Strom versorgt werden müssen.
In einem komplexen Gebäude
mit vielleicht Hunderten von Entscheidungspunkten, Kreuzungen, Kreuzungsstellen
oder dergleichen, die hierin in Folge als Knoten bezeichnet werden,
sind die Kosten für
die Bereitstellung derartiger Vorrichtungen nicht tragbar.
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Die
WO-A 98/35276, WO-A 82/02271 und die JP-A 2000028723 offenbaren
Navigations- und Leitwegsysteme gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Navigations- und Leitwegsystem für eine komplexe,
von einem Benutzer zu navigierende Zone bereitgestellt, umfassend
eine Vielzahl von Knoten, ein Element an jedem Knoten, dessen Identität eindeutig
für die
Adresse des zugeordneten Knotens ist, und eine aktive Navigationsvorrichtung,
die mit einem elektronischen Lageplan der Zone programmiert ist
und zur Aufnahme von Informationen der Elemente fähig ist,
dadurch gekennzeichnet, dass jedes Element eine passive kontaktlose
Chipkarte umfasst, die zur Informationsübertragung, einschließlich der
eindeutigen Position des zugeordneten Knotens, an die aktive Navigationsvorrichtung
fähig ist,
und die zur Speicherung der von der aktiven Navigationsvorrichtung
an sie übertragenen
Information fähig
ist, wobei die Anordnung so ist, dass für jeden beliebigen Zielort
innerhalb der Zone und beim Lesen der kontaktlosen Chipkarte an
einem Knoten durch die Navigationsvorrichtung die Leitweglenkungsinformation
von der Navigationsvorrichtung angezeigt wird, um den Benutzer zum
nächsten
Knoten auf dem zu seinem Zielort führenden Weg zu leiten, wobei
Informationen bezüglich des
Benutzers an die kontaktlose Chipkarte zur Speicherung in dieser übertragen
werden.
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Es
versteht sich somit, dass die teuren, stromgespeisten Orientierungszeichen
nach dem Stand der Technik durch relativ kostengünstige kontaktlose Chipkarten,
die einen spezifischen Knoten oder Entscheidungspunkt innerhalb
der Zone eindeutig identifizieren können und einer einzigen Navigationsvorrichtung,
die zum sequentiellen Lesen der kontaktlosen Chipkarten zur Bestimmung
ihrer Details, zur Verarbeitung dieser Details und in Folge für einen
gegebenen Zielort zur Anzeige der Richtung hin zum nächsten Zwischenstation auf
dem Weg zum Zielort fähig
ist, ersetzt werden.
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Weiters
verfügen
die kontaktlosen Chipkarten über
eine Speicherfähigkeit,
wodurch die Chipkarte die Details der Navigationsvorrichtungen,
die kürzlich
auf dieser Karte benutzt wurden, speichern kann.
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Jede
kontaktlose Chipkarte weist die praktische Größe einer herkömmlichen
Kreditkarte auf, kann einen elektrischen Schaltkreis, typischerweise
Prozessorchips und einen nichtflüchtigen
Speicher, umfassen, der durch induktive Kopplungsenergie der aktiven
Navigationsvorrichtung gespeist wird.
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Alternativ
dazu kann die Kopplung zwischen den kontaktlosen Chipkarten und
der Navigationsvorrichtung optisch, elektromagnetisch oder magnetisch
sein.
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Nun
wird ausschließlich
zu Beispielzwecken die Erfindung detaillierter unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Darstellung einer Zone ist, die mithilfe des Systems der Erfindung
navigiert werden kann;
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2 ein
Blockdiagramm einer Navigationsvorrichtung eines Systems gemäß der Erfindung
ist;
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3 ein
Blockdiagramm eines Systems gemäß der Erfindung
bei der Benutzung ist;
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4 eine
Ansicht einer passiven kontaktlosen Chipkarte eines Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, die in eine Anzeigetafel eingebaut ist;
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5 eine
Draufsicht auf einen Teil einer Zone ist, die mit dem System gemäß der Erfindung
zu navigieren ist; und
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6 ein
Blockdiagramm eines Navigationssystems gemäß der Erfindung ist, das auf
ein fahrerloses Fahrzeug (AGV) angewendet wird.
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Eine
typische Umsetzungsmöglichkeit
der Erfindung besteht in einer Anordnung aus kontaktlosen Chipkarten
oder Knotenkarten 2, die unbeweglich in einer Zone, wie
beispielsweise einem komplexen Gebäude verteilt sind, das von
einer Person, die mit der Lage der Merkmale innerhalb des Gebäudes, wie
beispielsweise, jedoch nicht nur, Durchgänge, Korridore, Treppen, Aufzüge und Rollstuhlrampen,
sowie den Kreuzungspunkten dieser nicht vertraut ist, navigiert
werden soll. Die Knotenkarten sind an angemessenen Entscheidungspunkten
angeordnet und mit einer eindeutigen elektronischen Adresse programmiert,
die der Stelle des Knotens zugeordnet ist.
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Die
kontaktlose Chipkarte 2 kann in Hinweistafeln eingebettet
sein, sodass der zugeordnete Knoten für den Benutzer gut sichtbar
ist. Unter gewissen Umständen
kann, wie in 4 veranschaulicht, die Karte 2 in
einer Anzeigetafel 4 eingebettet sein, auf der Werbeanzeigen
genauso wie Hinweise zur Verwendung des Knotenpunkts zu sehen sind.
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Der
Benutzer wird mit einer kontaktlosen Chipkarten-Navigationsvorrichtung 6,
die mittels einer Zielortkarte mit dem vom Benutzer gewünschten
Zielort genauso wie mit anderen relevanten Informationen zur Optimierung
des Wegs des Benutzers von einem Ausgangspunkt bis zum Zielort programmiert
ist, ausgestattet. Die Navigationsvorrichtung 6 ist zudem
mit Mittel ausgestattet, um von jedem der Knoten im System aus den
optimalen Wegs hin zum programmierten Zielort für den jeweiligen Benutzer zu
berechnen, sowie um einen visuellen Hinweis, was den vom Knotenpunkt
einzuschlagenden Weg betrifft, anzuzeigen.
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Eine
typische Navigationsvorrichtung 6 ist schematisch in 2 dargestellt
und umfasst einen Zielort-/Knoten-Leser 8, eine Leserschnittstelle 10,
einen Lageplanprozessor 12, einen eingespeicherten Lageplan 14 des
entsprechenden Gebäudes,
der Zone oder dergleichen, und eine Navigationsanzeige 16.
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Wie
in 3 veranschaulicht ist, umfassen die Schritte für einen
Benutzer, der von einem Ausgangspunkt aus zu einem Zielort navigiert,
das anfängliche
Programmieren der Navigationsvorrichtung 6 mit dem Zielort,
das Weitergehen bis zum ersten Knoten und das Lesen der passiven
kontaktlosen Chipkarte an diesem Knoten, das Ansehen der resultierenden
Anzeige auf der Navigationsvorrichtung und das Weitergehen zum nächsten Knoten.
Ist dieser der Zielort, so ist die Navigation abgeschlossen. Sind
noch weitere Knoten auf dem Weg dorthin, so werden die Schritte
des Lesens, des Ansehens der resultierenden Anzeige und des Weitergehens
zum nächsten
Knoten/Zielort wiederholt.
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Unter
spezifischer Bezugnahme auf 5, die einen
kleinen Teil eines Stockwerks in einem komplexen Gebäude zeigt,
wird der Besucher beim Eintreten in den Empfangsbereich 18 von
einer Empfangsperson erwartet, der die Navigationsvorrichtung 6 mit
der passenden Zielortkarte programmiert. Beim Eintritt in das Hauptgebäude sucht
der Besucher den ersten Knoten oder Entscheidungspunkt 20,
der üblicherweise
so gewählt
ist, dass er ein natürlicher
Entscheidungspunkt ist, wenn man sich im Gebäudelabyrinth zurechtfinden will.
Eine kleine Hinweistafel aus Kunststoff, die an der Wand angebracht
ist, identifiziert den Knoten und umfasst eine Anleitung in Textform,
die den Besucher auffordert, die Navigationsvorrichtung 6 in
der Nähe
zu platzieren. Dadurch aktiviert die in der Hinweistafel eingebettete
kontaktlose Chipkarte ihren eindeutigen Knotenidentifikationscode
und überträgt diesen
an die Navigationsvorrichtung 6. Die Navigationsvorrichtung 6 berechnet
dann den optimalen Weg von diesem Knoten zum Zielort und gibt auf
der Anzeige 16 mittels eines sichtbaren Pfeils die Richtung,
in die weitergegangen werden soll, an. Als Beispiel wird angenommen,
dass die gegebene Anleitung das Weitergehen zum zweiten Knoten 22 beinhaltet,
an dem eine ähnliche
Abfrage stattfindet und die Anleitung gegeben wird, zum Zielort 24 weiterzugehen.
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Der
Besucher kann nun in der Situation sein, neue Zielort innerhalb
des Gebäudes
erreichen zu müssen,
oder letztendlich den Ausgang aus diesem zu finden. Jeder Zielortpunkt
oder Knoten verfügt über eine Reihe
von Zielortkarten, die zur Verfü gung
stehen, um die Navigationsvorrichtung 6 mit einem neuen
Zielort zu programmieren, die auch ein Ausgang umfassen können.
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Es
versteht sich somit, dass die Navigation zu einem Zielort mittels
mehrerer diskreter Stadien oder Etappen von Knoten zu Knoten von
statten geht, bis der Zielort erreicht ist. Die Leitweglenkungsinformation
in der Navigationsvorrichtung wird durch Verarbeiten der Details
der Navigationszone erhalten, die beispielsweise, wie in 1 gezeigt,
in Form von Knoten mit jeweils eindeutiger Identität und Verbindungen
mit jeweils einer bestimmten Länge
vorliegen und möglicherweise
Gegenstand einer Gewichtung ausgehend von einer Datenbank sind,
die den Floyd-Algorithmus zur Erzeugung einer Weg/Aufwand-Matrize
und einer Wegetappenmatrize umsetzt:
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Mit
Bezug auf 1, in der die eingekreisten
Zahlen Knoten oder Zielorte in einer Zone kennzeichnen und die anderen
Zahlen zwischen benachbarten Knoten den mit dem Weg zwischen diesen
Knoten verbundenen Aufwand anzeigen, und mit Bezug auf die obigen
Tabellen beinhaltet ein einfacher Navigationsvorgang vom eingekreisten
Knoten 5 zum eingekreisten Knoten 1 in 1 zuerst
das Nachsehen in der Weg/Aufwand-Matrize, in der x = 5 und y = 1,
die zeigt, dass der Wegaufwand 5 (3 + 2) ist. Die erste Etappe wird
dann in der Wegetappenmatrize nachgesehen, in der x = 5 und y =
1 ist, was den Hinweis ergibt, dass der nächste Knoten auf dem Weg der
eingekreiste Knoten 6 ist.
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Dieser
Vorgang wird dann unter Verwendung der Wegetappenmatrize mit x =
6 und y = 1 wiederholt, woraus sich der Hinweis ergibt, dass der
nächste
Knoten auf dem Weg der eingekreiste Knoten 1, also der Zielort,
ist.
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Als
einfacher Algorithmus gilt:
ist die aktuelle Knotenkennzahl <> Zielknotenkennzahl, dann suche die nächste Knotenkennzahl
in der Wegetappenmatrize;
gehe zum nächsten Knoten;
lies die
Knotenkennzahl:
Ende.
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Die
Navigationsvorrichtung 6, kann, wenn sie auf einer induktiven
Kopplung mit der passiven kontaktlosen Chipkarte basiert, zur Kopplung
von ausreichend Energie fähig
sein, um eine von einer gewissen Distanz zu den Chipkarten ausgeführte Abfrage
zuzulassen. Die auf der Navigationsvorrichtung angezeigten Grundinformationen
geben dann die Richtung an, die zum nächsten Knoten eingeschlagen
werden soll, obwohl diese Information auch die Distanz zum nächsten Knoten
umfassen kann und gegebenenfalls in Übereinstimmung mit vorher einprogrammiertem
Wissen über
die Bedürfnisse
des Benutzers modifiziert werden können – beispielsweise kann ein Rollstuhl
entlang einem anderen Weg, als er einem körperlich unversehrten Benutzer
vorgeschlagen wird, geleitet werden.
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Die
Aufzeichnung aller Zeiten und Daten, zu denen die einzelnen Knoten
im Zuge einer Wanderung besucht wurden, können in der Navigationsvorrichtung
abgelegt bleiben, um sie später
zur Analyse und Verwendung, beispielsweise zur Optimierung der Knotenstellen,
zur Aufzeichnung der im Gebäude
besuchten Bereiche für
Sicherheitszwecke usw., heranzuziehen. Die Chipkarten an den einzelnen
Knoten verfügen über Speicherfähigkeit
und können
die Details der kürzlich
verwendeten Navigationsvorrichtungen beinhalten, was weitere Sicherheitsinformationen
bietet.
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Die
der Lösung
mit den passiven Knoten eigene Flexibilität sorgt dafür, dass das System der Erfindung für fahrerlose
Fahrzeuge (AGV) besonders geeignet ist. Die Knoten könnten an
Kreuzungen in der Fahrspur angeordnet sein, und das Navigationssystem
würde das
Fahrzeug direkt steuern. 6 veranschaulicht schematisch
ein derartiges System, in dem im Vergleich zu 2 die
Anzeige der Navigationsvorrichtung 16 durch ein Fahrzeugsteuerungssystem 26 ersetzt
ist.
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Zudem
kann die Kopplung zwischen der passiven Chipkarten und der Navigationsvorrichtung
auch anders als durch Induktion gegeben sein, beispielsweise eine
ferromagnetische oder rein magnetische Kopplung. Andere Modifikationen
und Variationen sind für
Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung klar ersichtlich.
