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Die
Erfindung betrifft ein Positionierverfahren und ein Funksystem,
eine Funkstation und ein Computerprogramm zur Verwendung beim Lokalisieren eines
Objekts insbesondere, aber nicht ausschließlich, in einem Gebäude mittels
Hochfrequenzsignalen.
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Es
wurde eine Anzahl von Positioniersystemen vorgeschlagen, um die
Position eines Funksenders oder -Empfängers zu lokalisieren.
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Ein
einfacher Ansatz ist es, die Distanz eines Empfängers von einem Sender zu messen,
indem am Empfänger
die Stärke
eines Signals gemessen wird, welches von dem Sender übertragen
wird. Unter Verwendung einer Abschätzung der Dämpfung der Signalstärke mit
der Distanz und bekannter übertragener
Leistung, kann die empfangene Signalstärke in eine Abstandsmessung
umgewandelt werden.
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Die
Position des Empfängers
kann unter Verwendung von Signalen bestimmt werden, welche von einer
Anzahl Sender an den Empfänger übertragen werden,
wobei der entsprechende Abstand von jedem Sender zu dem Empfänger bestimmt
wird, und dann der Empfänger
aus diesen Informationen, beispielsweise unter Verwendung von Trilateration,
lokalisiert wird.
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Wenn
dieses Verfahren im Haus verwendet wird, weist es eine Anzahl von
Unannehmlichkeiten auf. Erstens ist die Dämpfung eines Funksignals mit der
Distanz im Hans schwer abzuschätzen,
da sie von der Anzahl Absorber und Reflektoren, wie beispielsweise
Wände,
Leute und anderer sehr variabler Größen abhängt. Systeme, welche empirische
Verfahren verwenden, beispielsweise unter Verwendung gemessener
Dämpfungswerte,
um eine empfangene Signalstärke
in Abstandsmessungen umzuwandeln, können deshalb besser arbeiten
als solche, welche einfach den Bereich aus der Gleichung berechnen, welche
die Funkübertragung
im freien Raum angibt. Jedoch können
gemessene Signalstärkewerte
deutlich von solchen abweichen, welche empirisch geschätzt wurden,
verursacht beispielsweise durch Menschen oder andere Objekte, welche
sich durch das Gebäude
bewegen, oder durch schnelle Signalschwundeffekte, welche Ausfälle beim
Signalempfang verursachen. Deshalb ist das Verfahren nicht sehr
genau.
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Zweitens
ist die Notwendigkeit von mehr als einen Sender unzweckmäßig.
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Einige
der Schwierigkeiten mit dem oben stehenden Verfahren in Gebäuden können unter
Verwendung eines Systems bewältigt
werden, bei welchem eine Distanz gemessen wird, indem die Laufzeit
gemessen wird, welche Signale benötigen, wenn sie vom Sender
an den Empfänger übertragen
werden. Bei einer einfachen Anordnung wird ein Korrelator verwendet,
um die Korrelation zwischen einem übertragenen Signal, welches
um eine variable Verzögerung
verzögert
wird, und dem Empfangssignal zu maximieren. Die variable Verzögerung,
welche die Korrelation maximiert, wird als die Laufzeit des Signals
genommen. Durch Verwendung einer Anzahl Sender kann die Position
des Empfängers
wie oben stehend unter Verwendung von Trilateration berechnet werden.
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Jedoch
löst dieser
Ansatz nicht das Problem der mehreren Sender. Außer den drei unbekannten Positionskoordinaten,
welche benötigt
werden, um einen Empfänger
im Raum zu lokalisieren, ist tatsächlich auch der Zeitversatz
zwischen dem internen Taktgeber sowohl in dem Sender als auch in
dem Empfänger
normalerweise unbekannt, es gibt also vier Unbekannte zu bestimmen.
Deshalb werden im Allgemeinen vier oder mehr Sender benötigt, um
den Empfänger
im Raum zu lokalisieren, was eine deutliche Schwierigkeit bleibt.
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Die
andere Schwierigkeit mit derartigen Systemen, wenn sie in häuslichen
Umgebungen verwendet werden, ist, dass der Empfänger eine Anzahl von Signalkomponenten
entsprechend den Reflexionen von verschiedenen Reflektoren in der
häuslichen Umgebung
empfangen kann. Dies kann es schwierig machen, das Signal mit direkter
Sichtverbindung, welches in dem Empfänger empfangen wird, zu identifizieren.
Die Wirkungen der Reflexionen sind als Mehrwegeeffekte bekannt,
und sie sind insbesondere bei einer Verwendung im Haus deutlich.
Tatsächlich
kann das Signal mit direkter Sichtverbindung vollständig blockiert
werden, und es ist tatsächlich
sehr schwierig, die Laufzeit eines Signals mit direkter Sichtverbindung
ohne die Gegenwart der Komponente mit direkter Sichtverbindung abzuschätzen.
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Deshalb
ist die Funkpositionierung in Gebäuden mit Schwierigkeiten befrachtet.
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Die
internationale Patentanmeldung
WO 02/096148 A1 offenbart ein Verfahren zum
Lokalisieren eines Endgeräts
in einem Kommunikationsnetzwerk, bei welchem das Endgerät ein Signal überträgt, welches
von einer Basisstation empfangen wird. Das Empfangssignal wird mit
einer Datenbank gespeicherter Profile von Signalen verglichen, welche
von Signalen empfangen wurden, welche von verschiedenen möglichen
Orten übertragen
wurden, und der Ort des Endgeräts
wird durch das gespeicherte Profil identifiziert, welches dem Profil
des Empfangssignals am ähnlichsten
ist.
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Ein
bekanntes Beispiel eines Positioniersystems zur Verwendung im Haus
ist das System, welches in „RADAR:
an in-building RF-based user location and tracking system", Bahl et al, Proceedings
of INFOCOM 2000, Tel Aviv, März
2000, beschrieben ist. Jedoch beansprucht dieses System nur eine
mittlere Fehlerdistanz von ungefähr
3 m, etwa die Größe eines
Zimmers.
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Folglich
bleibt ein Bedarf an einem Positioniersystem und -Verfahren, welche
zur Verwendung in einem Gebäude
geeignet sind, und insbesondere für ein Positioniersystem und
-Verfahren, welche sogar dann funktionieren können, wenn das Signal mit direkter
Sichtverbindung blockiert wird.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Positionierverfahren
einer Funkstation bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Bereitstellen
einer Parameterdatenbank, welche erwartete Signalparameter der rückgestreuten
Signale als eine Funktion der Position aufweist;
Bereitstellen
einer Objektdatenbank, welche erwartete Signalparameter der rückgestreuten
Signale von mehreren Objekten aufweist;
Übertragen eines Ortssignals
von der Funkstation, so dass es eine Mehrwegereflexion erfährt, bevor
es an der Funkstation wieder als ein Empfangssignal empfangen wird;
Messen
vorbestimmter Merkmale des Empfangssignals;
Vergleichen der
vorbestimmten Merkmale des Empfangssignals mit den gespeicherten
Daten in der Parameterdatenbank, um die beste Übereinstimmung und dementsprechend
die Position der Funkstation zu finden;
Identifizieren von
Differenzen zwischen den vorbestimmten Merkmalen des Empfangssignals
und denen, welche nach den gespeicherten Daten in der Parameterdatenbank
erwartet werden; und
Vergleichen der Differenzen mit den gespeicherten Daten
in der Objektdatenbank, um alle Übereinstimmungen
zu finden, welche ein vorbestimmtes Übereinstimmungskriterium erfüllen, und
dementsprechend Objekte zu identifizieren, welche in der Nähe der Funkstation
angeordnet sind.
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Indem
zuerst der Ort gefunden und dann Differenzen identifiziert werden,
wird die Fähigkeit
zum Lokalisieren naher Objekte verbessert. Die Informationen über die
Differenzen stellen Daten über
andere Reflektoren in der Umgebung bereit, welche in dem Gebäudemodell
nicht berücksichtigt
sind. Dies kann verwendet werden, um eine genauere Abbildung der häuslichen
Umgebung als die ursprünglich
verwendete aufzubauen, so dass der Benutzer seine oder die Benutzerin
ihre Position hinsichtlich Möbeln kennt.
Die Informationen gestatten dem Empfänger auch, zwischen festen
Objekten (wie beispielsweise Wänden)
und beweglichen Objekten (wie beispielsweise Leuten) zu unterscheiden,
was bei manchen Anwendungen sehr nützlich sein kann.
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Das
Verfahren weist eine Anzahl von Vorteilen gegenüber Ansätzen nach dem Stand der Technik
auf. Erstens erfordert es keine mehreren Sender und Empfänger. Zweitens
erfordert das Verfahren keinen Empfang eines Signals mit direkter
Sichtverbindung, welches vom Sender an den Empfänger gesendet wird, um eine
relative Positionsmessung zwischen zwei Funkstationen zu erhalten.
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Die
Erfindung verwendet ein rückgestreutes Signal
für den
Ort, d. h. ein Signal, welches von der Funkstation übertragen
wird, deren Position gemessen werden soll. Die Erfindung erkennt
an, dass dies zuverlässiger
ist, da die Verwendung eines Signals, welches von einem entfernten
Sender übertragen wird,
durch störende
Wände oder
andere Objekte blockiert oder beeinträchtigt werden könnte.
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Die
vorbestimmten Merkmale können
die Amplitude, die Phase und die Verzögerung von Komponenten des übertragenen
Signals sein, welches am Empfänger
empfangen wird. Die Komponenten entsprechen den Reflexionen von
verschiedenen Wänden,
Möbelstücken und
anderen Gegenständen. Unter
Umständen
ist es nicht nötig,
die Amplitude, die Phase und die Verzögerung jeder Komponente zu speichern
oder zu messen. Stattdessen müssen
nur die Daten für
die deutlicheren Komponenten gespeichert werden. Beim Messungsschritt
müssen
dann nur die deutlicheren Komponenten gemessen werden. Die deutlicheren
Daten können
die Daten sein, welche die stärksten
Signale betreffen.
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Die
Anzahl von Komponenten, welche für
jeden Bereich gespeichert werden müssen, können als ein Wert vorbestimmt
werden, welcher ausreichend ist, um zwischen den verschiedenen Bereichen
zu unterscheiden. Eine Komponente ist im Allgemeinen nicht genug,
so dass eine vorbestimmte Vielzahl von Komponenten behandelt werden
muss. Beispielsweise kann die Anzahl von gemessenen Komponenten
und die Anzahl von gespeicherten Komponenten fünf oder mehr, vorzugsweise
zehn oder mehr betragen.
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Bei
alternativen Ausführungsformen
können die
vorbestimmten Merkmale die empfangene Leistung des Empfangssignals
als eine Funktion der Zeit, das Leistungsverzögerungsprofil, sein. Dieses
Verfahren kann die Notwendigkeit für Software in der Empfangsvorrichtung
zum Berechnen der Amplitude der Komponenten vermeiden; eine derartige
Software kann kompliziert sein und eine deutliche Verarbeitungsleistung
erfordern, was bei kleinen oder tragbaren Vorrichtungen unzweckmäßig oder
nicht verfügbar
sein kann.
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Die
Erfindung ist bei einer Anzahl von Szenarien anwendbar.
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Die
Erfindung ist insbesondere auf Systeme anwendbar, welche ein Paar
von Funkstationen aufweisen, welche miteinander in Verbindung stehen.
In diesem Fall übertragen
bei bevorzugten Ausführungsformen
nach einem Lokalisieren des Bereichs, welcher die beste Übereinstimmung
ergibt, eine oder beide Stationen ihren Ort an die andere Station
als ein Informationssignal. Dies kann die gleiche Frequenz oder
das gleiche Frequenzband wie das Ortssignal verwenden – tatsächlich kann
sogar das Signal als ein Ortssignal verwendet werden.
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Folglich
werden, statt einfach eine relative Messung der Positionen der beiden
Funkstationen zu erhalten, ihre absoluten Messwerte bestimmt.
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Bei
Ausführungsformen
ist das Frequenzband, welches für
die Übertragung
des Informationssignals verwendet wird, ein niedrigeres Frequenzband,
welches weniger leicht von anderen Materialien als Metallreflektoren
absorbiert wird.
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Vorzugsweise
weist das Verfahren auch ein Analysieren des empfangenen Funksignals
auf, um die Objekte in der Nähe
des Empfängers
zu bestimmen.
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Bei
Ausführungsformen
weist der Empfänger mehrere
Antennen auf, und das zurückgestreute
Signal misst nicht nur die Reflexionsfähigkeit und die Distanz lokaler
Objekte, sondern auch ihre Größe und Form,
und vergleicht diese mit der Größe, Form und
Reflexionsfähigkeit
typischer Objekte im Haus.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen
lokalisiert der Benutzer die Funkstation in der Nähe verschiedener
Objekte in der häuslichen
Umgebung. Ein Signal wird übertragen,
und die Informationen über Reflexionsfähigkeit,
Größe und Form
werden für
jedes Objekt gemessen. Der Benutzer gibt den Namen des Objekts ein.
Auf diese Weise wird eine Datenbank der Objekte, ihrer Namen und
ihrer Reflexionsmuster aufgebaut.
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Das
System kann dann das beobachtete Signal mit den Parametern vergleichen,
um zu ermöglichen,
dass die nächsten
lokalen Objekte bestimmt werden können.
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Bei
alternativen Ausführungsformen
werden vorbestimmte erwartete Parameter für typische Objekte gespeichert.
Der Sender sendet ein Signal aus, und das resultierende Empfangssignal
wird für
mehrere typische Objekte mit dem erwarteten verglichen, um die beste Übereinstimmung
zu finden.
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Bei
einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung eine Funkstation,
welche Folgendes umfasst: mindestens eine Antenne; einen Sendeempfänger; einen
Prozessor; und einen Speicher, welcher eine Parameterdatenbank speichert,
welche erwartete Signalparameter der rückgestreuten Signale als eine
Funktion der Position innerhalb des Gebäudes umfasst; und Bereitstellen
einer Objektdatenbank, welche erwartete Signalparameter der rückgestreuten
Signale von mehreren Objekten umfasst, wobei der Speicher Code aufweist,
welcher so eingerichtet ist, dass die Funkstation Folgendes ausführt: Übertragen
eines Ortssignals aus dem Sender, so dass es eine Mehrwegereflexion
erfährt,
bevor es am Empfänger
als ein Empfangssignal empfangen wird; Messen vorbestimmter Merkmale
des Empfangssignals am Empfänger;
Vergleichen der vorbestimmten Merkmale des Empfangssignals mit den
gespeicherten Daten in der Parameterdatenbank, um die beste Übereinstimmung
und dementsprechend die Position der Funkstation zu finden; Identifizieren
von Differenzen zwischen den vorbestimmten Merkmalen des Empfangssignals
und denen, welche von den gespeicherten Daten in der Parameterdatenbank
erwartet werden; und Vergleichen der Differenzen mit den gespeicherten
Daten in der Objektdatenbank, um alle guten Übereinstimmungen zu finden
und dementsprechend Objekte zu identifizieren, welche in der Nähe der Funkstation
angeordnet sind.
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Vorzugsweise
weist die Funkstation mehrere Antennen zum gleichzeitigen Übertragen
mehrerer Funksignale auf.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Funksystem, welches mehrere derartige
Funkstationen umfasst, welche eingerichtet sind, miteinander zu
kommunizieren.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung werden nun Ausführungsformen
rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben,
wobei:
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1 ein
System gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 einen
Plan eines Gebäudes
zeigt, bei welchem das System der 1 verwendet
wird;
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3 einen
Plan eines Teils des Gebäudes der 2 zeigt;
und
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4 ein
Ablaufdiagramm des Betriebs der Ausführungsform der 1 ist.
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Ein
System gemäß einer
ersten Ausführungsform
weist eine erste Funkstation 10 (1) mit einem
Sendeempfänger 12,
einem Prozessor 14 und einem Speicher 16 sowie
mehreren Antennen 18 auf. Das System weist auch eine zweite
Funkstation 20 mit einem Sendeempfänger 22, einer Steuerung 24, einem
Speicher 26 und mehreren Antennen 28 auf. Sowohl
die erste als auch die zweite Funkstation sind tragbar.
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Die
erste und die zweite Funkstation enthalten beide Code 30,
welcher im Speicher 16, 26 gespeichert ist, um
den Funkstationen zu ermöglichen, die
nachfolgend dargelegten Schritte auszuführen. Der Code 30 weist
einen Strahlverfolgungssimulator 32 zum Aufbauen einer
Parameterdatenbank 36 und eine Betriebssteuerung 34 zum
Steuern des Betriebs der Funkstationen auf.
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Im
Betrieb (2, 3 und 4)
werden die Gebäudepläne, die
typische Reflexionsfähigkeit der
Baustoffe und Einzelheiten des Typs des Funksignals, welches gesendet
werden soll, an einen Strahlverfolgungssimulator 32 weitergegeben (Schritt 40).
Als nächstes
berechnet der Strahlverfolgungssimulator 32 (Schritt 42)
das erwartete Empfangssignal für
ein Signal, welches von der gleichen Funkstation in jeweils einer
von einer Anzahl Zellen, d. h. Bereichen 4, des Gebäudes 2 übertragen
wird. Es muss gesagt werden, dass die Amplitude, die Phase und die
Verzögerung
der rückgestreuten
Signalkomponenten 8, welche aus dem Signal 6 reflektiert
werden, berechnet werden.
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Obwohl
das Diagramm ein Gitter zeigt, welches der Größe der Räume ähnlich ist, kann ein wirkliches
Gitter natürlich
einen viel feineren Maßstab aufweisen,
um eine präzisere
Lokalisierung zu gestatten. Beispielsweise kann das Gitter das Gebäude in quadratische
oder rechteckige Bereiche mit Seiten in der Größenordnung von 0,1 m bis 2
m, vorzugsweise von 0,5 m bis 1 m aufteilen. Quadratische Gitter
können
in vielen Situationen am zweckmäßigsten sein.
Der Simulator bestimmt die Amplitude, die Phase und die Verzögerung jeder
erwarteten reflektierten Signalkomponente, welche zu dem Funkempfänger zurückkehrt,
nachdem sie von entsprechenden Reflektoren reflektiert wurde.
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Die
Berechnungs- und Speicherungsschritte werden dann für jeden
Bereich 4 des Gebäudes
wiederholt, um die vollständige
Parameterdatenbank 36 aufzubauen.
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Die
Ergebnisse der Berechnungen werden dann in die erste und in die
zweite Funkstation eingegeben und als Teil der Parameterdatenbank 36 für diesen
Bereich 4 gespeichert (Schritt 46). Bei der beschriebenen
spezifischen Ausführungsform
werden Informationen hinsichtlich der zehn deutlichsten (d. h. stärksten)
Signalkomponenten 8 gespeichert, obwohl diese Anzahl nach
Bedarf variiert werden kann.
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Nach
diesen Vorbereitungsschritten und anderen nachfolgend beschriebenen
Vorbereitungsschritten, sendet die Funkstation 10, 20 (Schritt 54) ein
Ortssignal 6 aus. Dieses wird in dem wirklichen Gebäude gestreut,
und reflektierte, zurückgestreute Komponenten 8 werden
an der Funkstation 10 wieder empfangen und von der Antenne 18, 28 (Schritt 56)
aufgenommen, und ein Empfangssignal genannt.
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Als
Nächstes
(Schritt 57) berechnet die Funkstation 10, 20 die
Amplitude, die Phase und die Verzögerung der empfangenen zurückgestreuten Komponenten 8.
Diese Berechnung kann auf einem von vielen Wegen, beispielsweise
unter Verwendung einer Abschätzung
der maximalen Wahrscheinlichkeit, erfolgen. Die Amplitude, die Phase
und die Verzögerung
der zurückgestreuten
Komponenten 8 des Empfangssignals werden dann mit den berechneten Werten
verglichen (Schritt 58), welche in der Parameterdatenbank 36 gespeichert
sind, um die beste Übereinstimmung
zu bestimmen. Der Bereich 4, welcher der besten Übereinstimmung
entspricht, wird dann als der Bereich 4 genommen, bei welchem
die Funkstation 10, 20 lokalisiert ist.
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Als
Ergebnis dieser Verfahrensweise, welche in beiden Funkstationen 10, 20 ausgeführt wird, kennt
jede ihren eigenen Ort.
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Eine
oder beide der Funkstationen 10, 20 kann dann
Informationen hinsichtlich ihres eigenen Orts an die andere senden
(Schritt 60). Bei der ersten Ausführungsform wird zum Übertragen
dieser Informationen ein Signal mit längerer Wellenlänge verwendet
als die desjenigen, welches für
die Positionsbestimmung verwendet wird, da ein Signal mit längerer Wellenlänge weniger
stark von anderen Stoffen als Metallreflektoren absorbiert wird,
wodurch jede Übertragung
des Signals mit direkter Sichtverbindung verhindert wird.
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Die
Funkstationen 10, 20 sind auch in der Lage, eine
Objektdatenbank 37 aufzubauen. Zum Aufbauen der Objektdatenbank 37 wird
die Funkstation 10, 20 in die Nähe eines
Objekts gebracht und überträgt ein Signal
durch die mehreren Antennen (Schritt 48). Dies wird dann
von dem Objekt reflektiert, und ein reflektiertes Signal wird empfangen
(Schritt 50). Die Verwendung mehrerer Antennen gestattet,
dass das reflektierte Signal nicht bloß die Reflexionsfähigkeit
und die Distanz des Objekts repräsentiert,
sondern auch seine Größe und Form.
Der Benutzer wird aufgefordert (Schritt 51), den Objektnamen
einzugeben, und dieser wird in der Objektdatenbank zusammen mit
den Informationen der Reflexionsfähigkeit, der Größe und der
Form gespeichert (Schritt 52). Die Schritte 48 bis 52 werden
dann wiederholt (Schritt 53), um eine Objektdatenbank 37 mit
Informationen hinsichtlich mehrerer Objekte aufzubauen.
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Die
Informationen werden dann verwendet, nachdem die Informationen über das
Zimmer festgestellt sind, um benachbarte Objekte zu lokalisieren. Die
Empfangssignale, welche in Schritt 56 empfangen wurden,
werden auf eine beste Übereinstimmung
mit benachbarten Objekten hin analysiert.
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Bei
einer bevorzugten Anordnung werden die Merkmale von Empfangssignalen
mit denjenigen verglichen, welche als die Parameterdaten des Bereichs
gespeichert sind, welcher die beste Übereinstimmung ergibt. Die
Differenzen werden im Allgemeinen durch Reflexionen von Objekten
bewirkt, welche nicht in dem Gebäudeplan
vorhanden sind. Dementsprechend weist das Verfahren ein Bestimmen (Schritt 66)
der Differenzen zwischen den Merkmalen der Empfangssignale und den
Merkmalen, welche in der Parameterdatenbank gespeichert sind, was
der besten Übereinstimmung
der Empfangssignale mit der Parameterdatenbank entspricht, und dann
ein Vergleichen (Schritt 68) der Differenzen mit den Objekten
auf, welche in der Objektdatenbank gespeichert sind, um die Größe, die
Form und die Distanz zu einem oder mehreren nahen Objekten zu bestimmen.
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Der
Name des Objekts mit der besten Übereinstimmung
kann dann ausgegeben werden (Schritt 70).
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Bei
einem konkreten Beispiel kann die erste Funkstation 10 ein
Mobilfunktelefon sein, und die zweite Funkstation 20 kann
ein Satz von Haustürschlüsseln sein,
welcher mit einem Schlüsselanhänger mit
Sendeempfänger
ausgestattet ist. Falls die Schlüssel
verloren gehen, kann ein Signal von dem Mobilfunktelefon 10 an
die Haustürschlüssel 20 gesendet
werden, um zu bewirken, dass die Haustürschlüssel nach der oben stehenden
Verfahrensweise arbeiten, um lokale Objekte zu lokalisieren. Dies kann
beispielsweise feststellen, dass sich die Haustürschlüssel im Schlafzimmer 1 m von
einem Tisch 80 und 2 m von einer Tischlampe 82 entfernt
befinden. Diese Informationen können
an das Mobilfunktelefon übertragen
und angezeigt werden, um dem Benutzer des Mobilfunktelefons zu ermöglichen,
die Haustürschlüssel leichter
zu finden.
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Die
Differenzen zwischen den berechneten und den gemessenen Daten ergeben
Informationen über
Differenzen zwischen der wirklichen Umgebung und der in den Gebäudeplänen, welche
am Anfang des Prozesses eingegeben wurden, um die erwarteten Empfangssignale
zu berechnen. Folglich können die
Differenzen und Informationen über
lokale Objekte in einer Abbildungsdatenbank 39 gespeichert
werden (Schritt 72). Die Abbildungsdatenbank kann dann
beispielsweise verwendet werden, um sowohl das Zimmer, welches die
Haustürschlüssel enthält, als
auch den Ort der Haustürschlüssel hinsichtlich der
Objekte in dem Zimmer zu bestimmen.
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Die
Differenzen, welche von sich bewegenden Objekten, wie beispielsweise
Leuten, bewirkt werden, sollten im Allgemeinen nicht in der Abbildungsdatenbank 39 einbezogen
werden. Dies kann durch Prüfen
auf Bewegung eines bestimmten Reflektors erzielt werden, wobei Daten
von sich bewegenden Reflektoren nicht in der Abbildungsdatenbank
aufgenommen werden. Ersatzweise können Reflektoren mit einer
Reflexionsfähigkeit
und Permittivität,
welche der von Menschen oder Tieren entsprechen, abgewiesen werden.
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Bei
einer Modifizierung der ersten Ausführungsform wird die Objektdatenbank
nicht experimentell aufgebaut, sondern einfach in den Funkstationen
gespeichert. Typische Objekte, wie beispielsweise Tische, Stühle und
Böden können einfach
mit typischen Parametern einbezogen werden, oder ersatzweise oder
zusätzlich
können
spezifischere Objekte, von welchen bekannt ist, dass sie sich in
der lokalen Umgebung befinden, einbezogen werden.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
wird an Stelle der Amplitude, der Phase und der Verzögerung der
reflektierten gemessenen Signalkomponenten, die rückgestreute
Signalstärke
des empfangenen Signals als eine Funktion der Zeit gemessen. Deshalb berechnen
bei dieser Ausführungsform
die Berechnungs- und Speicherungsschritte 42, 44 die
erwartete rückgestreute
Signalleistung als eine Funktion der Zeit. Der Schritt des Auffindens
der besten Übereinstimmung
passt dann das Empfangssignal an die erwartete reflektierte Signalleistung
an, um die beste Anpassung und damit den Ort der Funkstation zu
finden.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
ist die erste Funkstation 10 eine statische Funkstation
an einer bekannten Position. Die zweite Funkstation 20 ist eine
Mobilstation, welche Informationen über ihren Ort und Objekte in
ihrer Nähe
erhält
und die Informationen an die erste Funkstation 10 zurücksendet.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsformen Funkstationen 10, 20 mit
mehreren Antennen verwenden, ist die Erfindung auch auf Funkstationen 10, 20 mit
einzelnen Antennen anwendbar. Es ist schwieriger, die Größe und die
Form der Objekte zu bestimmen, doch dies ist unter Umständen nicht
bei allen Anwendungen nötig.
Ein Weg zum Erhalten von mehr Informationen unter Verwendung nur
einer einzelnen Antenne ist es, Funksignale mit verschiedenen Frequenzen
zu senden. Wie Durchschnittsfachleute anerkennen werden, kann dieser
Ansatz auch mit mehreren Antennen verwendet werden.
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Die
Erfindung kann sowohl draußen
als auch im Haus verwendet werden, insbesondere wo die Außenumgebung
gut abgebildet ist.
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Die
Erfindung kann Anwendungen für
Spiele aufweisen, welche unter Verwendung mobiler Funksender gespielt
werden, welche Informationen über den
Ort und die Geschwindigkeit des Spielers verwenden, um einem Spiel-Server
und den Spielern Informationen bereitzustellen.
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In
der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen schließt das Wort „ein" oder „eine" vor einem Element
die Gegenwart mehrerer derartiger Elemente nicht aus. Weiterhin
schließt
das Wort „umfassend" die Gegenwart anderer
Elemente oder Schritte als den aufgeführten nicht aus.
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Legende der Zeichnungen
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4:
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- Input Data – Daten
eingeben
- Ray Trace Simulation – Strahlverfolgungssimulation
- Store parameter data – Parameterdaten
speichern
- Transmit – Übertragen
- Receive – Empfangen
- Input Name – Name
eingeben
- Store – Speichern
- Repeat? – Wiederholen?
- Transmit – Übertragen
- Receive Backscatter – Rückstreuung
empfangen
- Estimate Signal Parameters – Signalparameter
abschätzen
- Match – Identify
Room – Übereinstimmung – Zimmer bestimmen
- Calculate Difference – Differenz
berechnen
- Pattern match – Musterübereinstimmung
- Output Object Name, Distance – Objektnamen und Distanz ausgeben
- Update Map – Abbildung
aktualisieren
- Send Location – Ort
senden
- Transmit Signal – Signal übertragen
- Correct – Korrigieren