WO2011137920A1 - Räumliche anordnung einer mehrzahl von kommunikationsgeräten und verfahren zur bestimmung der räumlichen position eines gerätes - Google Patents

Räumliche anordnung einer mehrzahl von kommunikationsgeräten und verfahren zur bestimmung der räumlichen position eines gerätes Download PDF

Info

Publication number
WO2011137920A1
WO2011137920A1 PCT/EP2010/002835 EP2010002835W WO2011137920A1 WO 2011137920 A1 WO2011137920 A1 WO 2011137920A1 EP 2010002835 W EP2010002835 W EP 2010002835W WO 2011137920 A1 WO2011137920 A1 WO 2011137920A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
communication devices
radio
signals
type
received
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/002835
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Schmitt
Andreas Reinhardt
Matthias Kropff
Original Assignee
Siemens Enterprise Communications Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Enterprise Communications Gmbh & Co. Kg filed Critical Siemens Enterprise Communications Gmbh & Co. Kg
Priority to CN201080066653.XA priority Critical patent/CN102870001B/zh
Priority to PCT/EP2010/002835 priority patent/WO2011137920A1/de
Priority to MX2012012639A priority patent/MX2012012639A/es
Priority to US13/696,152 priority patent/US8761796B2/en
Priority to BR112012028371A priority patent/BR112012028371A2/pt
Priority to EP10720545.2A priority patent/EP2567249B1/de
Priority to TW100115738A priority patent/TWI484206B/zh
Publication of WO2011137920A1 publication Critical patent/WO2011137920A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/68—Marker, boundary, call-sign, or like beacons transmitting signals not carrying directional information
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations

Definitions

  • the determination of the current position of equipment or goods plays a role of increasing importance in different areas of technology. Examples of such applications are the tracking of parcels on the way of their delivery or the redirection of telephone calls depending on the location of the pager. Further examples are known to the person skilled in the art. Known methods for position determination are based on different
  • GPS Global Positioning System
  • Positioning system in some applications are too inaccurate.
  • positioning based on the global positioning system requires one
  • Another method for position determination is based on an analysis of radio cells, for example in the GSM radio network.
  • Mobile phones according to the GSM standard register with a base station, whereby the mobile radio network and its operator are informed about the way the mobile phone can be reached. Under the
  • Base stations are often too low to perform such procedures. It also walls of buildings usually interfere with the accuracy of the position determinations are possible. In addition, multipath propagation in urban environments, where the electromagnetic waves are reflected multiple times by walls, complicates positioning in such environments significantly.
  • Networks Such networks are primarily available within buildings or near buildings and are subject to similar restrictions due to the
  • ad-hoc wireless networks based on the So-called Bluetooth standards, which range from a few meters to 100 meters depending on the class used, allow in some cases quite accurate estimates of the position, especially if multiple Bluetooth devices are located within the radio range.
  • the invention is thus based on the object of specifying a technical teaching for determining the position which avoids at least some disadvantages of known solutions or at least does not undergo some limitations of known methods. This object is achieved by an arrangement or by a method according to one of the independent
  • a spatial arrangement of a plurality of second communication devices each having at least two radio interfaces of a first type and a second Type in a network of a plurality of first
  • first and second communication devices are arranged to receive these first signals and provided with means for
  • Communication devices is equipped with a device for
  • the second signals contain an indication of their own position of the second communication devices transmitting them within the spatial arrangement.
  • a method is further provided for determining the spatial position of a device in which the device receives position data from a plurality of transmitters in its environment, which each transmit their own position data as radio signals, and wherein the device from the received position data of at least one part this transmitter determines its own position.
  • each compound of a plurality of communication devices is understood, which has at least one communication interface
  • Networks are so called Local Area Networks or
  • Wireless Personal Area Networks preferably after the
  • Standard IEEE 802.15.4 Further examples of such networks are short-range radio networks, such as so-called ad hoc radio networks, for example based on the so-called Bluetooth standard or mobile radio networks, for example according to the GSM standard.
  • Such networks are based on different ones
  • Radio interfaces are the radio interfaces of the
  • Mobile radio standards for example the GSM standard or the wireless interfaces of the Wireless Personal Area Networks according to the IEEE 802.15.4 standard or of ad hoc networks according to the Bluetooth standard.
  • exnem first communication device should be understood to mean any type of communication device which is suitable for setting up a network in the sense described above. Preferred embodiments of such first
  • Communication devices are so-called access points of so-called wireless local area networks, which are known to the skilled person in large numbers and in different embodiments.
  • a second communication device is in connection with the description of the present Invention, a communication device to be understood, the at least two radio interfaces in the above
  • Preferred examples of such second communication devices are so-called Tubicles, which use at least two radio interfaces and for this purpose are equipped with at least two radios, which are interconnected via a central processing unit. Examples of such tubules are in the
  • the network is connected to a server having a
  • Device for supporting the estimation of the positions of the second communication devices comprises.
  • At least part of the second comprises
  • Communication devices means for forwarding the received first signals together with a measure of the strength of the respective received signal to the server.
  • At least part of the second comprises
  • Communication equipment means for storing the received first signals together with a measure of the strength of the respective received signal.
  • the means for estimating the own position is a further embodiment of the invention.
  • the second communication devices have a processor device and at least two
  • Radio devices and the processor device controls the at least two radio devices.
  • the invention provides a third communication device with a radio interface of the first type, which is provided with a device for determining its own position on the basis of that of this communication device on the
  • Radio interface of the first type received, emitted by the second communication devices second signals is equipped.
  • the plurality of transmitters are second communication devices in an arrangement according to one of the preferred embodiments of the present invention.
  • these second communication devices preferably transmit their position data via at least two
  • the method according to the invention receives the device
  • Position data of the second communication devices via at least two radio channels and determines its own position as the average value of the particular radio channels specific positions.
  • the second Communication devices arranged spatially stationary and determine their own position only within one
  • the present invention is based on the idea of estimating the position of persons carrying a communication device or objects within closed spaces based on a plurality of radio technologies.
  • the process of estimation is also referred to as localization or positioning, these terms being used interchangeably below.
  • the present invention is particularly suitable
  • the method according to the invention preferably enables a position and position determination in three dimensions.
  • the inventive method further prefers the use of a heterogeneous environment of communication devices, preferably Bluetooth-enabled mobile phones, WLAN-enabled notebook computer and / or small cost
  • sensor nodes such as those sensor nodes used in connection with logistical infrastructure objects.
  • Labeling devices or other less frequently used devices which can be stored by these persons in the most diverse places. Close other application areas Manufacturing environments or department stores where the current location of items is to be determined. Other applications include the automatic selection of an optional telephone profile depending on the current location of the user of the mobile telephone or the
  • radio beacons (beacon) for position determination, which are integrated in a radio network and have a plurality of
  • Radio interfaces Preferably, these radio beacons can communicate via the following radio interfaces:
  • Wireless Local Area Networks are local wireless networks that typically operate on the IEEE 802.11 standard. For such networks will be available in some
  • WLANs Wireless Local Area Networks
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex
  • Multicarrier modulation in which multiple orthogonal carrier signals to the digital
  • Bluetooth is a standard developed in the 1990s by the Bluetooth Special Interest Group according to IEEE 802.15.1 for wireless transmission between devices over a short distance (wireless personal area networks).
  • Point-to-point transfers and so-called ad hoc networks Point-to-point transfers and so-called ad hoc networks.
  • Networks according to the IEEE 802.15.4 standard similar to Bluetooth, enable the construction of short-range wireless personal area networks with low-cost hardware with secure transmission.
  • Tubules preferably, become an existing wireless local area network infrastructure from access points
  • the second communication devices have three
  • a first radio interface corresponds to the wireless interface 'of the WLAN standard
  • a second complies with the Bluetooth standard
  • a third complies with the IEEE 802.15.4 standard.
  • the second communication devices in this infrastructure have the task of dealing with the existing WLAN infrastructure as terminals (client device) to connect. This task can easily be handled by the Tubicles due to the existing WLAN interface.
  • the Tubicles observe the traffic on the WLAN and register beacon signals (beacons) that can come from both Access Points and Tubicles.
  • all received beacon signals are stored in a data structure (array of tuples), which preferably contain the observed beacon transmitters and their signal strengths.
  • the existing WLAN infrastructure is preferably added by the tubes using the WLAN interface
  • an Internet or Intranet server that can derive a location within the WLAN-equipped building based on the data structures, preferably including the observed beacon transmitters and their corresponding signal strengths.
  • the tubule After the position is determined, the tubule itself transmits beacon signals in a broadcast mode that has its own physical address (BSSID)
  • Radio transmission device and the specific position of the node preferably in absolute coordinates or in a coordinate system of the building used.
  • the position is in addition to
  • the WLAN beacons with an extended address (ESSID, "extended service set identifier ”) containing coded position information.
  • ESSID extended address
  • extended service set identifier extended service set identifier
  • this position information is also in
  • Radio transmission facilities and their radio interfaces transmitted Preferably therefore via the Bluetooth interface and the interface according to the standard IEEE 802.15.4. Similar to the transmission via the WLAN interface, the position can be embedded in the ESSID of the Bluetooth beacon.
  • Other protocols such as For example, the IEEE 802.15.4 standard protocol can be easily extended to include a format that can contain position information.
  • the second communication devices are devices with a plurality of
  • Radio interfaces comprising a corresponding plurality of radio devices (transceivers) and a
  • Control device for their control included.
  • the controller manages and controls the
  • Radio equipment and also performs the localization of the
  • Mobile WLAN-capable devices can connect to existing WLAN access points and take advantage of the support of the Mapping Data Base, if not by the
  • mobile WLAN-enabled devices can overhear network beacons, which can be used both by the Internet existing LAN access points as well as through Tubicles can be sent using the information to determine their own position, which is embedded in the form of ESSIDs in the signals.
  • ESSID is a so-called wireless network name
  • the Basic Service Set Identifier is the unique name of an access point in a WLAN.
  • the IEEE 802.11-1999 wireless LAN specification defines a BSSID as the MAC address of an access point station in infrastructure mode. The BSSID thus uniquely identifies each wireless access point, which is especially needed to differentiate access points with the same ESSID.
  • Bluetooth-enabled devices such as mobile phones
  • the position can then be estimated on the basis of triangulation.
  • devices having a plurality of the aforementioned radio interfaces can bring about localization by averaging the localization determined by means of individual radio interfaces in order to obtain an improved, possibly more accurate position
  • Tubicles could be advantageous as lighting boards (Light Boards), power outlets (Wall Power Outlets) or
  • Positioning or localization provides the described invention due to the hybrid technology described, the use of a plurality of
  • Radio communication protocols and radio interfaces can use the system.
  • the accuracy of localization can also be increased by improving the Tubicle Nodes
  • coordinates can be in three
  • Information about the positions between adjacent WLAN nodes are limited, whereby the localization is performed in a distributed manner and by the nodes that want to determine their own position.
  • the transport of data records to the mapping server and the associated data traffic volume can preferably be limited to the initialization phase, so that a load of the network can be avoided thereby.
  • Fig. 1 shows schematically a device according to the invention according to a preferred embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows a schematic arrangement of an inventive arrangement according to another preferred
  • FIG. 3 shows a schematic arrangement of an inventive arrangement according to another preferred
  • Fig. 4 shows schematically a second
  • API APm first communication devices
  • MCU processor unit for controlling
  • Embodiment of the invention is shown, the invention in the form of a spatial arrangement of a A plurality of second communication devices (T1, .., Tn) each having at least two radio interfaces (RH, RI2) of a first type (RH) and a second type (RI2) in a network (N) of a plurality of first ones
  • T1, .., Tn each having at least two radio interfaces (RH, RI2) of a first type (RH) and a second type (RI2) in a network (N) of a plurality of first ones
  • Communication devices API, APm are each realized with at least one radio interface of the second type RI2, wherein the network is mediated via the radio interface of the second type RI2.
  • Communication devices are preferably access points of a wireless local area network, a so-called ireless local area network.
  • the second communication devices are preferably so-called Tubicles, as shown for example schematically in Figure 4.
  • Communication devices are set up to transmit first signals BS1, BSk, for example so-called “beacon signals”, via the radio interfaces of the second type RI2, at least part of the first and / or the second
  • Communication devices are arranged to receive these first signals and are provided with means for estimating their own position within the spatial arrangement from the received first signals.
  • the first signals are preferably via the radio links 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, or over others
  • connection 11 represents the connection of the network N to an external network, preferably to the intranet or to the Internet.
  • the connection 14 provides a connection of the access points among each other, preferably over the
  • Radio interface RI2 of the second type is mediated.
  • At least part of the second communication devices with is a device for transmitting second signals
  • PSl, ..., PSj contain an indication of their own position of the second communication devices Tl, .., Tn transmitting them within the spatial arrangement.
  • Signals are preferably transmitted via one of
  • the device receives position data of a plurality of
  • the device D determines from the received
  • Position data of at least a part of these stations its own position.
  • the transmitters are components of a
  • a plurality of second communication devices Tl, .., Tn each having at least two radio interfaces RH, RI2 of a first type RH and a second type RI2 in one
  • Communication devices API, ..., APm each having at least one radio interface of the second type RI2, wherein the network is switched over the radio interfaces of the second type RI2.
  • At least part of the first and the second communication devices are set up to transmit first signals BS1, BSk via the radio interfaces of the second type RI2.
  • At least a part of the first and / or the second communication devices is set up to receive these first signals and with Facilities to estimate their own position
  • the second communication devices are provided with a device for transmitting second signals PS1,..., PSj via the
  • the second signals PS1,..., PSj contain an indication of their own position of the second communication devices T1,..., Tn transmitting them within the spatial arrangement.
  • the first and / or the second communication devices preferably via the intranet or via the Internet to a server, for example, a "mapping server"
  • This position can be used to determine the position of the
  • the database DB preferably also contains so-called entries
  • Positioning of the communication devices can be supported. This may preferably be
  • Communication devices act, which transmits after their determination to the server and in its database DB
  • the information records iRs may also include accuracy estimates of the position estimates. so that optimum weighting of the individual position values is possible when using them for an improved estimation.
  • a device D which is for example one of a
  • Communication device such as a mobile phone, navigation device, or the like may be, or which may be attached to an object such as a package or freight forwarding, now preferably, as in Figure 3 based on a preferred embodiment schematically
  • Communication devices AP2, T3, T4 determines based on the received position data its own position. This can be done in different ways depending on the availability of the data and the desired accuracy,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Telephonic Communication Services (AREA)

Abstract

Zur Bestimmung der räumlichen Position eines Gerätes (D), empfängt das Gerät Positionsdaten einer Mehrzahl von Sendern (T1,..., Tn) in seiner Umgebung, welche jeweils ihre eigenen Positionsdaten als Funksignale (PS1,..., PS j ) aussenden. Das Gerät ermittelt aus den empfangenen Positionsdaten wenigstens eines Teils dieser Sender seine eigene Position. Die Sender sind Bestandteile einer Mehrzahl von zweiten Kommunikationsgeräten (T1,.., Tn) mit jeweils wenigstens zwei Funkschnittstellen (RI1, RI2) eines ersten Typs (RI1) und eines zweiten Typs (RI2) in einem Netzwerk (N) aus einer Mehrzahl von ersten Kommunikationsgeräten (AP1,..., APm) mit jeweils wenigstens einer Funkschnittstelle des zweiten Typs (RI2), wobei das Netzwerk über die Funkschnittstellen des zweiten Typs (RI2) vermittelt wird. Wenigstens ein Teil der ersten und der zweiten Kommunikationsgeräte sind zur Aussendung erster Signale (BS1,..., BSk) über die Funkschnittstellen des zweiten Typs (RI2) eingerichtet.

Description

RÄUMLICHE ANORDNUNG EINER MEHRZAHL VON KOM MUNIKATIONSGERÄTEN UND VERFAHREN ZUR BESTIM MUNG DER RÄUMLICHEN POSITION EINES GERÄTES
Beschreibung
Die Bestimmung der aktuellen Position von Geräten oder Gütern spielt in unterschiedlichen Bereichen der Technik eine Rolle mit zunehmender Bedeutung. Beispiele für solche Anwendungen sind die Verfolgung von Paketen auf dem Weg ihrer Zustellung oder die Umleitung von Telefonanrufen in Abhängigkeit vom Aufenthaltsort des Rufempfängers . Weitere Beispiele sind dem Fachmann bekannt. Bekannte Verfahren zur Positionsbestimmung basieren auf unterschiedlichen
technischen Grundlagen. Auf der Grundlage des globalen Positionierungssystems (GPS) existieren Verfahren zur
Positionsschätzung, die heute in weiten Bereichen
eingesetzt werden, die aber in dichten Urbanen Umgebungen mit Ungenauigkeiten verbunden sind. Die dabei auftretenden Abweichungen oder Ungenauigkeiten liegen im Bereich
zwischen 0,1 und 10 m.
Ähnlichen Einschränkungen der Genauigkeit unterliegt die Höhenschätzung mit Hilfe von GPS-Empfängern, wodurch
Positionsbestimmungen auf der Grundlage des globalen
Positionierungssystems bei manchen Anwendungen zu ungenau sind. Außerdem erfordert eine Positionsbestimmung auf der Grundlage des globalen Positionierungssystems eine
Sichtverbindung zu einigen der verwendeten Satelliten, wodurch dieses Verfahren innerhalb geschlossener Räume häufig nicht anwendbar ist. Ein weiteres Verfahren zur Positionsbestimmung beruht auf einer Analyse von Funkzellen, beispielsweise im GSM- Funknetz. Mobiltelefone nach dem GSM-Standard registrieren sich bei einer Basisstation, wobei das Mobilfunknetzwerk und dessen Betreiber darüber informiert werden, auf welchem Wege das Mobiltelefon erreichbar ist. Unter der
Voraussetzung einer ausreichenden räumlichen Dichte solcher Basisstationen, ist es hierbei möglich, eine
Positionsbestimmung von Mobiltelefonen über sogenannte Triangulationsverfahren vorzunehmen.
In ländlichen Gebieten ist jedoch die Dichte der
Basisstationen häufig zu gering, um solche Verfahren durchführen zu können. Dabei wirken sich auch Wände von Gebäuden gewöhnlich störend auf die Genauigkeit aus, mit der Positionsbestimmungen möglich sind. Außerdem erschwert die Mehrwegeausbreitung in Urbanen Umgebungen, in denen die elektromagnetischen Wellen durch Wände mehrfach reflektiert werden, eine Positionsbestimmung in solchen Umgebungen erheblich.
Ähnlichen Einschränkungen unterliegt die
Positionsbestimmung mit Hilfe von drahtlosen Netzen, wie z. B. mit Hilfe von sogenannten Wireless Local Area
Networks. Dabei sind solche Netze vornehmlich innerhalb von Gebäuden oder in der Nähe von Gebäuden verfügbar und sie unterliegen ähnlichen Einschränkungen aufgrund der
Ausbreitungseigenschaften der verwendeten Radiowellen, wie die bereits erwähnten Mobilfunknetze, obwohl sie in
unterschiedlichen Frequenzbereichen betrieben werden.
Funktechnologien mit noch kürzerer Reichweite, wie
beispielsweise Ad-hoc-Funknet ze auf der Basis des sogenannten Bluetooth-Standards, die je nach der verwendeten Klasse Reichweiten zwischen wenigen Metern und bis zu 100 m erreichen, ermöglichen in einigen Fällen recht genaue Schätzungen der Position, besonders dann, wenn mehrere Bluetooth-Geräte innerhalb der Funkreichweite angeordnet sind.
Verfahren zur Positionsbestimmung auf der Grundlage von Ultraschall- oder Infrarot-Funkfeuern stoßen an technische Grenzen wegen der Unfähigkeit solcher Wellen, Gebäudewände zu durchdringen. Innerhalb einzelner Räume stellen solche Verfahren jedoch Möglichkeiten zur Positionsbestimmung bereit . Schließlich sind Vorschläge bekannt geworden, Daten auf eine Vielzahl von Funkkanälen zu verteilen, wodurch es möglich werden soll, die in Abstand eines Senders aufgrund der unterschiedlichen Ankunftszeiten der Signale zu
berechnen. Solche Vorschläge sind jedoch in der Praxis bisher nicht realisiert worden, weil die hierfür
erforderliche Funktechnik noch nicht entwickelt wurde.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine technische Lehre zur Positionsbestimmung anzugeben, die zumindest einige Nachteile bekannter Lösungen vermeidet oder zumindest einigen Beschränkungen bekannter Verfahren nicht unterliegt. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung bzw. durch ein Verfahren nach einem der unabhängigen
Patentansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine räumliche Anordnung einer Mehrzahl von zweiten Kommunikationsgeräten mit jeweils wenigstens zwei Funkschnittstellen eines ersten Typs und eines zweiten Typs in einem Netzwerk aus einer Mehrzahl von ersten
Kommunikationsgeräten mit jeweils wenigstens einer
Funkschnittstelle des zweiten Typs vorgesehen, wobei das Netzwerk über die Funkschnittstelle des zweiten Typs vermittelt wird. Wenigstens ein Teil der ersten und der zweiten Kommunikationsgeräte ist erfindungsgemäß zur
Aussendung erster Signale über die Funkschnittstellen des zweiten Typs eingerichtet. Wenigstens ein Teil der ersten und der zweiten Kommunikationsgeräte ist zum Empfang dieser ersten Signale eingerichtet und mit Einrichtungen zur
Schätzung ihrer eigenen Position innerhalb der räumlichen Anordnung anhand der empfangenen ersten Signale
ausgestattet. Wenigstens ein Teil der zweiten
Kommunikationsgeräte ist mit einer Vorrichtung zum
Aussenden zweiter Signale über die Funkschnittstellen des wenigstens einen ersten Typs ausgestattet. Die zweiten Signale enthalten eine Angabe über die eigene Position der sie aussendenden zweiten Kommunikationsgeräte innerhalb der räumlichen Anordnung.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Position eines Gerätes vorgesehen, bei dem das Gerät Positionsdaten einer Mehrzahl von Sendern in seiner Umgebung, welche jeweils ihre eigenen Positionsdaten als Funksignale aussenden, empfängt, und bei dem das Gerät aus den empfangenen Positionsdaten wenigstens eines Teils dieser Sender seine eigene Position ermittelt.
Unter einem Netzwerk soll im Zusammenhang mit der
Beschreibung der vorliegenden Erfindung jeder Verbund einer Mehrzahl von Kommunikationsgeräten verstanden werden, die über wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle,
vorzugsweise über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle, Nachrichten untereinander austauschen können. Beispiele für solche Netze oder
Netzwerke sind sogenannte Local Area Networks oder
sogenannte Wireless Sensor Networks oder sogenannte
Wireless Personal Area Networks, vorzugsweise nach dem
Standard IEEE 802.15.4. Weitere Beispiele für solche Netze sind kurzreichweitige Funknetze, wie sogenannte Ad-hoc- Funknetze, beispielsweise auf der Grundlage des sogenannten Bluetooth-Standards oder Mobilfunknetze, beispielsweise nach dem GSM-Standard.
Derartige Netzwerke basieren auf unterschiedlichen
Kommunikationsschnittstellen . Diese
Kommunikationsschnittstellen, vorzugsweise
Funkschnittstellen, zeichnen sich durch jeweils spezifische Signal-Kodierungsverfahren und durch spezifische
Funkfrequenzbänder aus. Beispiele für solche
Funkschnittstellen sind die Funkschnittstellen der
Mobilfunkstandards, beispielsweise des GSM-Standards oder die Funkschnittstellen der Wireless Personal Area Networks nach dem IEEE 802.15.4-Standard oder von Ad-hoc-Net zen nach dem Bluetooth-Standard.
Unter exnem ersten Kommunikationsgerät soll im Zusammenhang mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung jede Art von Kommunikationsgerät verstanden werden, das zum Aufbau eines Netzwerks im oben beschriebenen Sinne geeignet ist. Bevorzugte Ausführungsformen solcher ersten
Kommunikationsgeräte sind sogenannte Access Points von sogenannten Wireless Local Area Networks, die dem Fachmann in großer Zahl und in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt sind. Unter einem zweiten Kommunikationsgerät soll im Zusammenhang mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ein Kommunikationsgerät verstanden werden, das über wenigstens zwei Funkschnittstellen im oben
dargestellten Sinn verfügt. Bevorzugte Beispiele für solche zweiten Kommunikationsgeräte sind sogenannte Tubicles, die wenigstens zwei Funkschnittstellen verwenden und hierfür mit wenigstens zwei Funkgeräten ausgestattet sind, die über eine zentrale Prozessoreinheit zusammengeschaltet sind. Beispiele für solche Tubicles werden in der
Veröffentlichung „Tubicles: Heterogeneous ireless Sensor Nodes", Technical Report KOM-TR-2008-09 der Technischen Universität Darmstadt beschrieben.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Netzwerk mit einem Server verbunden, der eine
Einrichtung zur Unterstützung der Schätzung der Positionen der zweiten Kommunikationsgeräte umfasst.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst wenigstens ein Teil der zweiten
Kommunikationsgeräte eine Einrichtung zur Weiterleitung der empfangenen ersten Signale zusammen mit einem Maß für die Stärke des jeweiligen Empfangssignals an den Server.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst wenigstens ein Teil der zweiten
Kommunikationsgeräte eine Einrichtung zur Speicherung der empfangenen ersten Signale zusammen mit einem Maß für die Stärke des jeweiligen Empfangssignals.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Einrichtung zur Schätzung der eigenen Position
innerhalb der räumlichen Anordnung anhand der empfangenen ersten Signale zur Durchführung einer Triangulation zur Schätzung der eigenen Position ausgerüstet.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verfügen die zweiten Kommunikationsgeräte über eine Prozessoreinrichtung und über wenigstens zwei
Funkeinrichtungen und die Prozessoreinrichtung steuert die wenigstens zwei Funkeinrichtungen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist ein drittes Kommunikationsgerät mit einer Funkschnittstelle des ersten Typs vorgesehen, welches mit einer Einrichtung zur Bestimmung der eigenen Position anhand der von diesem Kommunikationsgerät über die
Funkschnittstelle des ersten Typs empfangenen, vom zweiten Kommunikationsgeräten ausgesendeten zweiten Signale ausgestattet ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Mehrzahl von Sendern zweite Kommunikationsgeräte in einer Anordnung gemäß einem der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Dabei senden diese zweiten Kommunikationsgeräte ihre Positionsdaten bevorzugt über wenigstens zwei
Funkkanäle aus. Gemäß einem weiteren bevorzugten
erfindungsgemäßen Verfahren empfängt das Gerät
Positionsdaten der zweiten Kommunikationsgeräte über wenigstens zwei Funkkanäle und ermittelt seine eigene Position als Mittelwert der über die einzelnen Funkkanäle bestimmten Positionen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind die zweiten Kommunikationsgeräte räumlich stationär angeordnet und ermitteln ihre eigene Position nur innerhalb einer
Initialisierungsphase oder nach einem Wechsel ihres
Standortes .
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Position von Personen, die ein Kommunikationsgerät bei sich führen oder von Objekten innerhalb geschlossener Räume auf der Grundlage einer Mehrzahl von Funktechnologien zu schätzen. Dabei wird der Vorgang der Schätzung auch als Lokalisation oder Positionierung bezeichnet, wobei diese Begriffe im Folgenden synonym verwendet werden. Die
vorliegende Erfindung eignet sich dabei besonders
vorteilhaft für Situationen, in denen ein kleiner absoluter Fehler bei der Positionsbestimmung gefordert wird. Da
Gebäude häufig aus mehreren Stockwerken bestehen,
ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise eine Lage- und Positionsbestimmung in drei Dimensionen. Das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt ferner die Verwendung einer heterogenen Umgebung aus Kommunikationsgeräten, die vorzugsweise Bluetooth-fähige Mobiltelefone, WLAN-fähige Notebook-Computer und/oder kleine kostengünstige
eingebettete Sensorknoten enthält, wie beispielsweise solche Sensorknoten, die im Zusammenhang mit logistischen Infrastrukturobjekten Verwendung finden.
Eine möglichst genaue Kenntnis der Position eines Objekts kann in unterschiedlichsten Anwendungen von Vorteil sein. So teilen sich in normalen Büroumgebungen häufig mehrere Personen Gebrauchsgegenstände, wie z. B.
Beschriftungsgeräte oder andere seltener benötigte Geräte, die von diesen Personen an verschiedensten Orten abgelegt werden können. Andere Anwendungsgebiete schließen Fabrikationsumgebungen oder Kaufhäuser ein, in denen der momentane Aufenthaltsort von Gegenständen zu ermitteln ist. Andere Anwendungen umfassen die automatische Auswahl eines obiltelefonprofils in Abhängigkeit von dem momentanen Aufenthalt des Benutzers des Mobiltelefons oder die
Benachrichtigung eines Service-Technikers in Abhängigkeit von seinem Abstand zu einer zu wartenden Maschine, wobei diesen Anwendungen gemein ist, dass die Position eines Benutzers oder einer Person mit möglichst hohem
Genauigkeitsgrad bekannt sein müssen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Positionsbestimmung Funkbaken (Beacon) zu verwenden, die in einem Funknetz integriert sind und über eine Mehrzahl von
Radioschnittstellen verfügen. Vorzugsweise können diese Funkbaken über folgende Radioschnittstellen kommunizieren:
1. Die Funkschnittstelle des Wireless Local Area Network.
Wireless Local Area Networks sind lokale Funknetze, die normalerweise nach dem Standard IEEE-802.11 arbeiten. Für solche Netze wird in einigen
Zusammenhängen auch der Bereich WiFi verwendet.
Gegensatz zum Wireless Personal Area Network (WPAN) haben Wireless Local Area Networks (WLANs) größere
Sendeleistungen und Reichweiten und bieten im
Allgemeinen höhere Datenübertragungsraten. Als
Modulationsverfahren wird normalerweise der sogenannte Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM)
verwendet, der eine spezielle Implementierung der
Multicarrier-Modulation darstellt, bei dem mehrere orthogonale Trägersignale zur digitalen
Datenübertragung verwendet werden. 2. Funkschnittstellen nach dem Bluetooth-Standard mit eingeschaltetem Beacon- ode . Bluetooth ist ein in den 1990er Jahren durch die Bluetooth Special Interest Group entwickelter Standard gemäß IEEE 802.15.1 für die Funkübertragung zwischen Geräten über eine kurze Distanz (Wireless Personal Area Networks) . Der
Bluetooth-Standard ermöglicht dabei sowohl
verbindungslose als auch verbindungsbehaftete
Übertragungen von Punkt zu Punkt und sogenannte Ad- hoc-Netze .
Die Funkschnittstelle der Wireless Personal Area
Networks nach dem Standard IEEE 802.15.4 ermöglicht ähnlich wie Bluetooth den Aufbau kurzreichweitiger Wireless Personal Area Networks mit kostengünstiger Hardware bei sicherer Übertragung.
Für jede zu unterstützende Funkschnittstelle wird eine entsprechende Funkeinrichtung in die zweiten
Kommunikationsgeräte, beispielsweise in die Tubicles integriert. Diese zweiten Kommunikationsgeräte,
vorzugsweise Tubicles, werden in eine existierende Wireless Local Area Network Infrastruktur aus Access Points
integriert. Auf diese Weise kann eine existierende WLAN- Infrastruktur neben ihrer eigentlichen Aufgabe, ein
drahtloses Local Area Netzwerk zur Verfügung zu stellen, für die Positionsbestimmung verwendet werden. Vorzugsweise verfügen die zweiten Kommunikationsgeräte über drei
Funkschnittstellen. Eine erste Funkschnittstelle entspricht der Funkschnittstelle ' des WLAN-Standards, eine zweite entspricht dem Bluetooth-Standard und eine dritte dem IEEE 802.15.4-Standard. Die zweiten Kommunikationsgeräte haben in dieser Infrastruktur die Aufgabe, sich mit der existierenden WLAN-Infrastruktur als Endgeräte (Client Device) zu verbinden. Diese Aufgabe können die Tubicles aufgrund der vorhandenen WLAN-Schnittstelle problemlos bewältigen. Mit Hilfe dieser Funkschnittstelle beobachten die Tubicles den Datenverkehr auf dem WLAN und registrieren Baken-Signale (Beacons), die sowohl von Access Points, als auch von Tubicles stammen können. Vorzugsweise werden alle empfangenen Baken-Signale in einer Datenstruktur (Array of Tuples) gespeichert, die vorzugsweise die beobachteten Bakensender und deren Signalstärken enthalten.
Die existierende WLAN-Infrastruktur wird von den Tubicles mit Hilfe der WLAN-Schnittstelle vorzugsweise dazu
verwendet, eine Verbindung zu einem im Internet oder im Intranet befindlichen Server aufzubauen (Mapping Server) , der eine Position innerhalb des mit dem WLAN ausgerüsteten Gebäudes auf der Grundlage der Datenstrukturen herleiten kann, die vorzugsweise die beobachteten Bakensender und deren entsprechende Signalstärken beinhaltet.
Nachdem die Position bestimmt ist, sendet das Tubicle selbst Baken-Signale („beacon Signals") in einem Broadcast- Modus aus, der die eigene physikalische Adresse (BSSID, „basic Service set identifier") der
Funkübertragungseinrichtung und die bestimmte Position des Knotens, vorzugsweise in absoluten Koordinaten oder in einem Koordinatensystem des benutzten Gebäudes.
Vorzugsweise wird die Position zusätzlich zur
physikalischen Adresse übertragen. Auf der Grundlage existierender technischer Standards kann dies
beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das WLAN Baken mit einer erweiterten Adresse (ESSID, „extended Service set identifier" ) sendet, die kodierte Positionsinformation enthält .
Zusätzlich wird diese Positionsinformation auch im
Broadcast-Modus über die anderen integrierten
Funkübertragungseinrichtungen und deren Funkschnittstellen übertragen. Vorzugsweise also über die Bluetooth- Schnittstelle und die Schnittstelle nach dem Standard IEEE 802.15.4. Ähnlich wie bei der Übertragung über die WLAN- Schnittstelle kann die Position in die ESSID der Bluetooth- Bake eingebettet werden. Andere Protokolle, wie z. B. das Protokoll nach dem Standard IEEE 802.15.4 können leicht um ein Format erweitert werden, das Positionsinformation enthalten kann.
Die zweiten Kommunikationsgeräte, vorzugsweise also die Tubicles, sind Geräte mit einer Mehrzahl von
Funkschnittstellen, die eine entsprechende Mehrzahl von Funkeinrichtungen (Transceiver ) und eine
Steuerungseinrichtung zu deren Steuerung enthalten. Die Steuerungseinrichtung verwaltet und steuert die
Funkeinrichtungen und führt auch die Lokalisation des
Tubicles selbst durch, wobei sie auf die Unterstützung einer externen Mapping Database zurückgreift.
Die Positionsbestimmung von Kommunikationsgeräten kann dabei auf folgende Weisen erfolgen. Mobile WLAN-fähige Geräte können sich mit existierenden WLAN Access Points verbinden und sich die Unterstützung der Mapping Data Base zu Nutze machen, sofern dies nicht durch den
Netzwerkadministrator aus Sicherheitsgründen unterbunden wird. Außerdem oder dazu alternativ können mobile WLAN- fähige Geräte Netzwerkbaken mithören, die sowohl durch existierende LAN Access Points als auch durch Tubicles ausgesandt werden können und dabei die Information zur Bestimmung ihrer eigenen Position verwenden, die in der Form von ESSIDs in die Signale eingebettet ist. Unter einem ESSID ist dabei ein sogenannter Funknetzwerkname zu
verstehen, mit dessen Hilfe verschiedene Wireless Local Area Networks am selben Ort betrieben werden können. Der Basic Service Set Identifier (BSSID) ist die eindeutige Bezeichnung eines Access Points in einem WLAN. Die IEEE 802.11-1999 Wireless LAN Spezifikation definiert eine BSSID als die MAC-Adresse einer Station eines Access Points im Infrastrukturmodus. Die BSSID identifiziert somit jeden Wireless Access Point eindeutig, was insbesondere benötigt wird, um Access Points mit identischer ESSID unterscheiden zu können.
Eine andere Möglichkeit zur Positionsbestimmung, die jedoch auch mit den vorher genannten kombiniert werden kann, besteht darin, Bluetooth-fähige Geräte, wie beispielsweise Mobiltelefone, zum Abhören der Bluetooth-Baken zu
verwenden, die auf dem Radiokanal durch die Tubicles ausgestrahlt werden. Dabei ist es nicht erforderlich, eine Verbindung aufzubauen, was möglicherweise für eine schnelle Lokalisierung zu zeitaufwändig sein könnte, da die gesamte Lokalisierungsinformation in der Zeichenfolge des ESSID enthalten ist. Die Position kann dann auf der Grundlage einer Triangulation geschätzt werden.
Eine weitere Möglichkeit, die jedoch auch mit den vorher genannten Möglichkeiten kombiniert werden kann, besteht darin, dass mobile, den IEEE 802.15.4-Standard
unterstützende Geräte, wie z. B. mit einem Sensor
ausgerüstete Transportcontainer oder Pakete ihre Position in analoger Weise, wie zuvor beim Bluetooth-Standard beschrieben, bestimmen könnten.
Außerdem können Geräte mit einer Mehrzahl der vorgenannten Funkschnittstellen eine Lokalisierung dadurch herbeiführen, dass die mit Hilfe einzelner Funkschnittstellen ermittelte Lokalisierung schließlich gemittelt wird, um daraus eine verbesserte, möglicherweise genauere Position durch
Mittelwertbildung über verschiedene Werte zu bestimmen.
Um die Genauigkeit der Positionsbestimmung weiter zu verbessern und insbesondere auch die Positionsbestimmung in drei Dimensionen wirkungsvoll zu unterstützen, können die zuvor beschriebenen Tubicles oder entsprechende zweite Kommunikationsgeräte als feinkörniges Gitter in dem
verwendeten Raumbereich aufgestellt werden. In Gebäuden könnten Tubicles vorteilhaft als Beleuchtungskörper (Light Boards) , Netzsteckdosen (Wall Power Outlets) oder
Elektrogeräte, wie sie in einem Haushalt üblich sind, realisiert werden.
Verglichen mit existierenden Verfahren zur
Positionsbestimmung oder zur Lokalisation bietet die beschriebene Erfindung aufgrund der beschriebenen hybriden Technologie, die die Verwendung einer Mehrzahl von
Funkschnittstellen und entsprechender Gateway Nodes
einschließt, die autonom ihre Position bestimmen, bevor sie diese im Broadcast-Modus aussenden, eine flexiblere Lösung zur Positionsbestimmung als Verfahren, die auf nur einem Funkmedium basieren, weil gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Geräten mit verschiedenen
Funkkommunikationsprotokollen und Funkschnittstellen sich des Systems bedienen können. Die Genauigkeit der Lokalisierung kann auch dadurch erhöht werden, dass die Tubicle Nodes eine verbesserte
feinverteiltere Auflösung der betrachteten räumlichen Zone ermöglichen. Insbesondere können Koordinaten in drei
Dimensionen transferiert werden, wodurch eine
Positionierung in drei Dimensionen unterstützt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Datenaustausch auf den Transport von Datensätzen mit
Informationen über die Positionen zwischen benachbarten WLAN-Knoten beschränkt werden, wodurch die Lokalisation in einer verteilten Weise durchgeführt wird und durch die Knoten, die ihre eigene Position bestimmen wollen. Der Transport von Datensätzen zum Mapping Server und das damit verbundene Daten-Verkehrsvolumen kann vorzugsweise auf die Initialisierungsphase beschränkt werden, so dass eine Belastung des Netzwerks hierdurch vermieden werden kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele und mit Hilfe der Figuren näher beschrieben .
Dabei zeigt
Fig. 1 in schematischer Weise eine erfindungsgemäße Anordnung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 in schematischer Weise eine erfindungsgemäße Anordnung nach einem weiteren bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 3 in schematischer Weise eine erfindungsgemäße Anordnung nach einem weiteren bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 in schematischer Weise ein zweites
Kommunikationsgerät nach einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden die nachstehenden Akronyme und Bezugszeichen verwendet :
API, APm erste Kommunikationsgeräte
Tl, .., Tn zweite Kommunikationsgeräte, Sender
RH Funkschnittstellen eines ersten Typs
RI2 Funkschnittstellen eines zweiten Typs
N Netzwerk
BS1, BSk erste Signale
PSl,...,PSj zweite Signale
DB Einrichtung zur Unterstützung der Schätzung der
Positionen der zweiten Kommunikationsgeräte
AD1, ... ,AD3 Funkeinrichtungen
D drittes Kommunikationsgerät
iRs Einträge („Information records") in einer
Datenbank
11 bis 25 Signale zwischen Kommunikationsgeräten
MCU Prozessoreinheit zur Steuerung von
Funkeinrichtungen
41 bis 46 Signale des dritten Kommunikationsgeräts
Wie in Figur 1 schematisch anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt ist, kann die Erfindung in Form einer räumlichen Anordnung einer Mehrzahl von zweiten Kommunikationsgeräten (Tl, .. , Tn) mit jeweils wenigstens zwei Funkschnittstellen (RH, RI2) eines ersten Typs (RH) und eines zweiten Typs (RI2) in einem Netzwerk (N) aus einer Mehrzahl von ersten
Kommunikationsgeräten API, APm mit jeweils wenigstens einer Funkschnittstelle des zweiten Typs RI2 verwirklicht werden, wobei das Netzwerk über die Funkschnittstellen des zweiten Typs RI2 vermittelt wird. Die ersten
Kommunikationsgeräte sind vorzugsweise Access Points eines drahtlosen lokalen Netzwerks, eines sogenannten ireless Local Area Networks. Die zweiten Kommunikationsgeräte sind vorzugsweise sogenannte Tubicles, wie sie beispielsweise schematisch in Figur 4 dargestellt sind.
Wenigstens ein Teil der ersten und der zweiten
Kommunikationsgeräte ist zur Aussendung erster Signale BS1, BSk, beispielsweise sogenannter „beacon Signals", über die Funkschnittstellen des zweiten Typs RI2 eingerichtet. Wenigstens ein Teil der ersten und/oder der zweiten
Kommunikationsgeräte ist zum Empfang dieser ersten Signale eingerichtet und mit Einrichtungen zur Schätzung ihrer eigenen Position innerhalb der räumlichen Anordnung anhand der empfangenen ersten Signale ausgestattet. Die ersten Signale werden dabei vorzugsweise über die Funkverbindungen 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, oder über andere
Funkverbindungen ausgestrahlt. Diese Signale sind
vorzugsweise an alle Geräte in der Umgebung der dieses Signale aussenden Geräte gerichtet („broadcast mode"), welche diese Signale empfangen können. Die Verbindung 11 stellt die Anbindung des Netzes N an ein äußeres Netzwerk dar, vorzugsweise an das Intranet oder an das Internet. Die Verbindung 14 stellt eine Verbindung der Access Points unter einander dar, die vorzugsweise über die
Funkschnittstelle RI2 des zweiten Typs vermittelt wird.
Wenigstens ein Teil der zweiten Kommunikationsgeräte mit ist einer Vorrichtung zum Aussenden zweiter Signale
PS1,...,PS über die Funkschnittstellen des wenigstens einen ersten Typs RH ausgestattet. Die zweiten Signale
PSl,...,PSj enthalten eine Angabe über die eigene Position der sie aussendenden zweiten Kommunikationsgeräte Tl, .., Tn innerhalb der räumlichen Anordnung. Diese zweiten
Signale werden vorzugsweise über eine der
Funkschnittstellen RH des ersten Typs ausgesendet.
Zur Bestimmung der räumlichen Position eines Gerätes D empfängt das Gerät Positionsdaten einer Mehrzahl von
Sendern ΤΙ,.,.,Τη in seiner Umgebung, welche jeweils ihre eigenen Positionsdaten als Funksignale PSl,...,PSj
aussenden. Das Gerät D ermittelt aus den empfangenen
Positionsdaten wenigstens eines Teils dieser Sender seine eigene Position. Die Sender sind Bestandteile einer
Mehrzahl von zweiten Kommunikationsgeräten Tl, .., Tn mit jeweils wenigstens zwei Funkschnittstellen RH, RI2 eines ersten Typs RH und eines zweiten Typs RI2 in einem
Netzwerk N aus einer Mehrzahl von ersten
Kommunikationsgeräten API, ... , APm mit jeweils wenigstens einer Funkschnittstelle des zweiten Typs RI2, wobei das Netzwerk über die Funkschnittstellen des zweiten Typs RI2 vermittelt wird. Wenigstens ein Teil der ersten und der zweiten Kommunikationsgeräte sind zur Aussendung erster Signale BS1, BSk über die Funkschnittstellen des zweiten Typs RI2 eingerichtet. Wenigstens ein Teil der ersten und/oder der zweiten Kommunikationsgeräte ist zum Empfang dieser ersten Signale eingerichtet und mit Einrichtungen zur Schätzung ihrer eigenen Position
innerhalb der räumlichen Anordnung anhand der empfangenen ersten Signale ausgestattet. Wenigstens ein Teil der zweiten Kommunikationsgeräte sind mit einer Vorrichtung zum Aussenden zweiter Signale PSl,...,PSj über die
Funkschnittstellen des wenigstens einen ersten Typs RH ausgestattet. Die zweiten Signale PSl,...,PSj enthalten eine Angabe über die eigene Position der sie aussendenden zweiten Kommunikationsgeräte Tl, ... , Tn innerhalb der räumlichen Anordnung.
Wie in der Figur 2 anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt ist, können die ersten und/oder die zweiten Kommunikationsgeräte vorzugsweise über das Intranet oder über das Internet auf einen Server, beispielsweise einen „mapping Server"
zugreifen, der mit einer Datenbank DB verbunden ist. Über diesen Zugriff kann die Positionsbestimmung der
Kommunikationsgeräte unterstützt werden. Die Datenbank DB enthält als Einträge vorzugsweise auch sogenannte
„Information Records" iRs, mit deren Hilfe die
Positionsbestimmung der Kommunikationsgeräte unterstützt werden kann. Hierbei kann es sich vorzugsweise um
Schätzwerte für die Positionen einzelner
Kommunikationsgeräte handeln, die nach ihrer Ermittlung an den Server übermittelt und in dessen Datenbank DB
vorzugsweise laufend aktualisiert werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, aus anfänglich weniger genauen Positionsschätzungen im weiteren Verlauf des
Verfahrens Schritt für Schritt genauere Positionen zu bestimmen. Zusätzlich zu den aktuellen Schätzwerten für die Positionen können die Information records iRs auch noch Genauigkeitsschätzungen der Positionsschätzungen umfassen, so dass eine optimale Wichtung der einzelnen Positionswerte bei deren Verwendung zu einer verbesserten Schätzung möglich ist.
Ein Gerät D, welches beispielsweise ein von einem
menschlichen Benutzer oder Träger mitgeführtes
Kommunikationsgerät wie beispielsweise ein Mobiltelefon, Navigationsgerät, oder ähnliches sein kann, oder welches an einem Objekt wie einem Paket oder Speditionsgut angebracht sein kann, bezieht nun vorzugsweise, wie in Figur 3 anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels schematisch
dargestellt, Positionsinformationen 23, 24, 25 von
wenigstens einem der ersten und oder zweiten
Kommunikationsgeräte AP2, T3, T4 und ermittelt anhand der empfangenen Positionsdaten seine eigene Position. Dies kann je nach Verfügbarkeit der Daten und je nach der gewünschten Genauigkeit auf verschiedene Weise geschehen,
beispielsweise durch eine Interpolation oder durch eine Triangulation oder durch jedes geeignete Verfahren zur Positionsbestimmung, d.h. zur Bestimmung der eigenen
Position, aus den empfangenen Positionsdaten der das Gerät umgebenden ersten und oder zweiten Kommunikationsgeräte.

Claims

Patentansprüche
1. Räumliche Anordnung einer Mehrzahl von zweiten
Kommunikationsgeräten (Tl, .., Tn) mit jeweils wenigstens zwei Funkschnittstellen (RH, RI2) eines ersten Typs (RH) und eines zweiten Typs (RI2) in einem Netzwerk (N) aus einer Mehrzahl von ersten Kommunikationsgeräten (API, APm) mit jeweils wenigstens einer Funkschnittstelle des zweiten Typs (RI2) , wobei das Netzwerk über die
Funkschnittstellen des zweiten Typs (RI2) vermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- wenigstens ein Teil der ersten und der zweiten
Kommunikationsgeräte zur Aussendung erster Signale (BS1, ... , BSk) über die Funkschnittstellen des zweiten Typs (RI2) eingerichtet sind,
- wenigstens ein Teil der ersten und/oder der zweiten Kommunikationsgeräte zum Empfang dieser ersten Signale eingerichtet und mit Einrichtungen zur Schätzung ihrer eigenen Position innerhalb der räumlichen Anordnung anhand der empfangenen ersten Signale ausgestattet sind, und dass
- wenigstens ein Teil der zweiten Kommunikationsgeräte mit einer Vorrichtung zum Aussenden zweiter Signale
( PS1 , ... , PSj ) über die Funkschnittstellen des wenigstens einen ersten Typs (RH) ausgestattet sind, wobei
- die zweiten Signale ( PS1 , ... , PSj ) eine Angabe über die eigene Position der sie aussendenden zweiten
Kommunikationsgeräte (Tl, .., Tn) innerhalb der räumlichen Anordnung enthalten.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk mit einem Server verbunden ist, der eine Einrichtung (DB) zur Unterstützung der Schätzung der
Positionen der zweiten Kommunikationsgeräte umfasst.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der zweiten Kommunikationsgeräte eine Einrichtung zur Weiterleitung der empfangenen ersten Signale zusammen mit einem Maß für die Stärke des
jeweiligen Empfangssignals an den Server umfassen.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der zweiten Kommunikationsgeräte eine Einrichtung zur
Speicherung der empfangenen ersten Signale zusammen mit einem Maß für die Stärke des jeweiligen Empfangssignals umfassen .
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Schätzung der eigenen Position innerhalb der räumlichen Anordnung anhand der empfangenen ersten Signale zur Durchführung einer Triangulation zur Schätzung der eigenen Position ausgerüstet ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten
Kommunikationsgeräte über eine Prozessoreinrichtung (MCU) und über wenigstens zwei Funkeinrichtungen (ADl , ... , AD3 ) verfügen, wobei die Prozessoreinrichtung die wenigstens zwei Funkeinrichtungen steuert.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein drittes
Kommunikationsgerät (D) mit einer Funkschnittstelle des ersten Typs (RH) vorgesehen ist, welches mit einer
Einrichtung zur Bestimmung der eigenen Position anhand der von diesem Kommunikationsgerät über die Funkschnittstelle des ersten Typs (RH) empfangenen, von zweiten
Kommunikationsgeräten ausgesendeten zweiten Signale
(PS1, ... , PSj ) ausgestattet ist.
8. Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Position eines Gerätes (D) , bei dem das Gerät Positionsdaten einer
Mehrzahl von Sendern (Τΐ,.,.,Τη) in seiner Umgebung, welche jeweils ihre eigenen Positionsdaten als Funksignale
( PS1 , ... , PSj ) aussenden, empfängt, und bei dem das Gerät aus den empfangenen Positionsdaten wenigstens eines Teils dieser Sender seine eigene Position ermittelt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Sendern (Tl,...,Tn) zweite
Kommunikationsgeräte (Tl, .., Tn) in einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die zweiten Kommunikationsgeräte ihre Positionsdaten über wenigstens zwei Funkkanäle aussenden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gerät (D) Positionsdaten der zweiten Kommunikationsgeräte über wenigstens zwei
Funkkanäle empfängt und seine eigene Position als
Mittelwert der über die einzelnen Funkkanäle bestimmten Positionen ermittelt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kommunikationsgeräte (ΤΙ,.,.,Τη) räumlich stationär sind und ihre eigene Position nur innerhalb einer Initialisierungsphase oder nach einem Wechsel ihres Standortes ermitteln.
PCT/EP2010/002835 2010-05-07 2010-05-07 Räumliche anordnung einer mehrzahl von kommunikationsgeräten und verfahren zur bestimmung der räumlichen position eines gerätes WO2011137920A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201080066653.XA CN102870001B (zh) 2010-05-07 2010-05-07 多个通信设备的空间布置和用于确定设备的空间位置的方法
PCT/EP2010/002835 WO2011137920A1 (de) 2010-05-07 2010-05-07 Räumliche anordnung einer mehrzahl von kommunikationsgeräten und verfahren zur bestimmung der räumlichen position eines gerätes
MX2012012639A MX2012012639A (es) 2010-05-07 2010-05-07 Disposicion espacial de una multiplicidad de dispositivos de comunicacion y metodo para determinar la posicion espacial de un dispositivo.
US13/696,152 US8761796B2 (en) 2010-05-07 2010-05-07 Spatial arrangement of a plurality of communication devices and method for determining the spatial position of a device
BR112012028371A BR112012028371A2 (pt) 2010-05-07 2010-05-07 disposição espacial de uma pluralidade de dispositivos de comunicação e método para determinar a posição espacial de um dispositivo
EP10720545.2A EP2567249B1 (de) 2010-05-07 2010-05-07 Räumliche anordnung einer mehrzahl von kommunikationsgeräten und verfahren zur bestimmung der räumlichen position eines gerätes
TW100115738A TWI484206B (zh) 2010-05-07 2011-05-05 多數個通訊裝置之空間配置及一裝置之空間位置的決定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2010/002835 WO2011137920A1 (de) 2010-05-07 2010-05-07 Räumliche anordnung einer mehrzahl von kommunikationsgeräten und verfahren zur bestimmung der räumlichen position eines gerätes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011137920A1 true WO2011137920A1 (de) 2011-11-10

Family

ID=43589685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/002835 WO2011137920A1 (de) 2010-05-07 2010-05-07 Räumliche anordnung einer mehrzahl von kommunikationsgeräten und verfahren zur bestimmung der räumlichen position eines gerätes

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8761796B2 (de)
EP (1) EP2567249B1 (de)
CN (1) CN102870001B (de)
BR (1) BR112012028371A2 (de)
MX (1) MX2012012639A (de)
TW (1) TWI484206B (de)
WO (1) WO2011137920A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5983229B2 (ja) * 2012-03-09 2016-08-31 株式会社リコー 配信装置、位置管理システム、配信方法、及びプログラム
US9622165B2 (en) * 2013-05-06 2017-04-11 Tencent Technology (Shenzhen) Company Limited Methods and systems for connecting a mobile device to a network
US9699756B2 (en) 2013-11-25 2017-07-04 At&T Mobility Ii Llc Methods, devices, and computer readable storage devices for collecting and reporting location data with a high accuracy
US9614919B1 (en) * 2016-01-26 2017-04-04 Ale International Service delivery through wireless access systems
US10021515B1 (en) * 2017-01-12 2018-07-10 Oracle International Corporation Method and system for location estimation
US11448509B1 (en) * 2018-12-22 2022-09-20 Yoon Phil Kim System and method for facilitating limited area GPS

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003101139A1 (en) * 2002-05-27 2003-12-04 Symbian Limited A method of enabling a wireless information device to access location data
US20070014252A1 (en) * 2005-05-19 2007-01-18 Chung Sung-Hyun Method and apparatus for positioning portable subscriber station in WiBro network, and repeater having the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2585495C (en) * 2004-10-29 2016-06-21 Skyhook Wireless, Inc. Location beacon database and server, method of building location beacon database, and location based service using same
TWI291035B (en) * 2006-06-01 2007-12-11 Inventec Appliances Corp System for positioning mobile communication device and method therefor
CN101644777A (zh) 2008-08-06 2010-02-10 艾洛思高有限公司 基于wlan的rtls中的改进房间分隔及其方法
CN101718859A (zh) 2008-10-09 2010-06-02 日电（中国）有限公司 以自适应分辨率定位目标的方法和系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003101139A1 (en) * 2002-05-27 2003-12-04 Symbian Limited A method of enabling a wireless information device to access location data
US20070014252A1 (en) * 2005-05-19 2007-01-18 Chung Sung-Hyun Method and apparatus for positioning portable subscriber station in WiBro network, and repeater having the same

Also Published As

Publication number Publication date
BR112012028371A2 (pt) 2017-03-21
CN102870001B (zh) 2015-04-01
TW201213834A (en) 2012-04-01
EP2567249A1 (de) 2013-03-13
MX2012012639A (es) 2013-03-07
US8761796B2 (en) 2014-06-24
CN102870001A (zh) 2013-01-09
EP2567249B1 (de) 2017-03-22
TWI484206B (zh) 2015-05-11
US20130084889A1 (en) 2013-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2567249B1 (de) Räumliche anordnung einer mehrzahl von kommunikationsgeräten und verfahren zur bestimmung der räumlichen position eines gerätes
DE102014119708A1 (de) Verfahren zur Bestimmung des Standorts drahtloser Vorrichtungen
DE112019001302T5 (de) Gegenstandsortung unter verwendung von richtungsfindungseigenschaften
DE60126963T2 (de) Kooperative diversität in einem selbstorganisierenden netz
DE102014119709A1 (de) Verfahren zur Bestimmung des Standorts drahtloser Vorrichtungen
DE102012108144A1 (de) Asset-verfolgung in prozesssteuerungsumgebungen
DE202005014251U1 (de) Implementierung einer Smartantenne in einem drahtlosen lokalen Netzwerk
EP1529409B1 (de) Verfahren zum betrieb eines funksystems sowie sendende station und funksystem
EP1678877B1 (de) Verfahren zur übertragung von informationen in einem kommunikationssystem unter verwendung eines pfades
EP2365643A1 (de) Funkstation-System für ein Drahtlosnetzwerk
DE112013002727B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Bestimmung eines Kommunikationsreichweitenstatus kommunizierender Funkgeräte
CN102186216B (zh) 在无线网络中提升站点漫游速度的方法
EP2030370B1 (de) Verfahren zur identifizierung von versteckten knoten in einem ad-hoc-netz
EP1597864B1 (de) Routing verfahren f r adhoc netze
DE102018102443A1 (de) System zur Ortung von Inventar
DE10124811A1 (de) Verfahren zur Positionsbestimmung
DE102018131038B3 (de) Management eines vermaschten Funknetzes in Umgebung eines Sperrgebiets
DE102017130127A1 (de) Verfahren und Systeme zum Erfassen von Signalen gemäß zugeordneten Ressourcen
DE10350909B4 (de) Verfahren zur Signalisierung eines Pfades an Funkstationen eines Funkkommunikationssystems
EP1458146A1 (de) Verfahren und netzseitige Einrichtung zur Ermittlung eines Pfades in einem adhoc Funkkommunikationssystem
WO2005055628A1 (de) Verfahren und anordnung sowie computerprogramm mit programmcode-mitteln und computerprogramm-produkt zur ermittlung einer karte zur beschreibung eines ausbreitungsverhaltens eines von einer basisstation in einem kommunikationsnetz ausgesendeten kommunikationssignals
DE10308936B4 (de) Routing Verfahren für Adhoc Netze
DE10237136C1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Funksystems sowie sendende Station und Funksystem
DE20315163U1 (de) Standortbasierte mobile Einheit und System zur Funkkommunikation von Mobileinheiten
DE102018131030A1 (de) Funkknoten zum Betrieb in einem Funknetz in Umgebung eines Sperrgebiets

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080066653.X

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10720545

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2012/012639

Country of ref document: MX

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2010720545

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010720545

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13696152

Country of ref document: US

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112012028371

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112012028371

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20121106