WO2016131505A1 - Verfahren und beacon-einrichtung zum lokalisieren einer mobilen einrichtung - Google Patents

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WO2016131505A1
WO2016131505A1 PCT/EP2015/077058 EP2015077058W WO2016131505A1 WO 2016131505 A1 WO2016131505 A1 WO 2016131505A1 EP 2015077058 W EP2015077058 W EP 2015077058W WO 2016131505 A1 WO2016131505 A1 WO 2016131505A1
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mobile device
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signal strength
distance
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Asa Macwilliams
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01S2201/01—Indexing scheme relating to beacons or beacon systems transmitting signals capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters adapted for specific applications or environments
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    • 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
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location

Definitions

  • the present invention relates to a method for Lokali ⁇ Sieren a mobile device. Furthermore, the present invention relates to a beacon device and an arrangement for locating a mobile device.
  • a localization involves the determination of a (stationary) location in relation to a defined fixed point or in a defined reference system.
  • the location of a locatable device eg a mobile device
  • the localization can be determined by the localization. If your own location is determined by means of a localization, this is a location determination. If you determine the position of a remote localizable device, it is a location.
  • a localization, position determination or localization is synonymous or synonymous with the Loka ⁇ lization.
  • the scope of the localization includes navigation, orientation, traffic statistics, determination of a residence history (traj ectorie), determination of movement direction and movement speed, etc.
  • the device to be located receives transmission signals from three satellites.
  • the transmission signal of each satellite contains information about the respective satellite position and the transmission time. Based on the speed of light at which the signal is propagated, the respective satellite position and the respective transmission time, the respective distance of the device to be located from the three satellites can be calculated.
  • the transmission signal of a fourth satellite liten by means of which the clock of the device to be located is synchronized with the clocks of the satellite.
  • a connection area of a mobile radio network is divided into cells.
  • Each cell may be provided with an access point as Example ⁇ featuring the respective cell.
  • the cell in which the mobile device is located can be determined.
  • the spatial resolution of the localization depends on the size of the cells, and it is often a rough localization.
  • beacons are installed at defined positions in a building. Send the beacons from a broadcast signal containing a Iden ⁇ t Schemesmerkmal or a position of the respective beacons.
  • the localization of the mobile device is offered in the form of a commercial service, it is often desirable to allow only authorized users the precise positioning ⁇ onsbetician. At the same time, the possibility for position determination should be completely denied to unauthorized users, or only an inaccurate position determination should be possible.
  • the transmission signal of each beacon contains the associated identification numbers (IDs) as well as a reference received signal strength which would be expected when receiving the transmission signal at a certain distance from the beacon.
  • IDs identification numbers
  • Receiving the transmit signal as well as calculating the distance from the beacon are enabled by an app.
  • the transmission signal of the Qualcomm gimbal contains an ID of the respective beacon, whereby the ID is periodically and sizuriz changes.
  • the ID is encrypted, so that an unauthorized user can not assign the transmission signal to the associated beacon.
  • authorized users can access an external server that can decrypt the IDs and set the distances to the beacons.
  • an object of the present invention is to provide a method for locating a mobile device with different accuracy, wherein the accuracy is varied depending on a receiver.
  • the method comprises the following steps:
  • Determining a distance of the mobile device from the beacon device as a function of a received signal strength and the predetermined transmission characteristics, and in particular a beacon position.
  • a simplification of a position determination, localization and / or distance determination of a user is spoken.
  • An authorized user is a member of a group of people who has access to the time pattern.
  • An unauthorized user is a member of another group denied access to the temporal pattern.
  • an absolute position of the mobile device eg with the aid of geo-coordinates, and / or a relative position of the mobile device to the beacon device, eg indicating the distance or a distance of the mobile device from the beacon device, be determined.
  • the beacon device emits the transmission signal with the latency of the preset transmission characteristics.
  • the predetermined transmission characteristics may include electrical, geometric, mechanical, optical and / or other technical and physical properties pertaining to the transmission of the transmission signal from the beacon device.
  • the predetermined transmission characteristics relate to a physical transmission channel of the transmission signal from the beacon device to the mobile device.
  • the temporal pattern is the course of a variable that changes over time.
  • the temporal change can take place arbitrarily and / or according to a specific scheme.
  • the "size" may be, for example, the transmission signal strength.
  • the temporal pattern in which the predetermined transmission own sheep ⁇ th beacon device to be changed, cancompliebe- true characteristic based on the beacon device, on a random or a pseudo random
  • the changing of the predefined transmission properties can relate only to a part of parameters which comprise the prescribed transmission characteristics.
  • the change may relate to a transmit power at which the beacon device transmits the transmit signal.
  • the received signal strength generally denotes a signal strength ⁇ strength of the received signal to the mobile device.
  • the received signal strength can in particular in a unit for power (eg watts, Dezibelmilliwatt), brightness (eg Lumens), voltage (eg volts), current (eg amperes), energy (eg Joule) and / or momentum transfer (eg Newtonse ⁇ customer) are given.
  • the transmission signal spreads z. B. wavy.
  • ⁇ sondere the transmission signal in the form of an electromagnetic wave is emitted ⁇ rule.
  • the transmission signal can have a frequency of 6.5 MHz Fre ⁇ to 246 GHz.
  • the transmission signal can be transmitted in one of the frequency ranges for high-frequency devices in industry, science and medicine, the so-called ISM bands.
  • the transmission signal is particularly adapted to transmit Informa ⁇ functions of the beacon equipment to the mobile device.
  • the information can be provided in particular in the form of a bit sequence, ie a sequence of defined state changes between two states, at the beacon device. The transmission of the corresponding bit sequence happens to
  • Example using a Bluetooth method, WIFI standards or the like Example using a Bluetooth method, WIFI standards or the like.
  • Determining the distance of the mobile device from the beacon device can be effected, in particular, by using a table which assigns received signal strengths to distances to the respective beacon. At the mobile device, the distance corresponding to the measured received signal strength can then be assumed as the distance of the mobile device to the beacon.
  • the temporal pattern after which the predefined transmission properties are changed, is accessible in particular only to authorized users.
  • the temporal pattern can be stored and / or calculable on the mobile device of an authorized user.
  • the temporal pattern may be external, eg online and / or by radio, at the mobile device.
  • the unauthorized user does not know the temporal pattern, so that he does not know the given transmission characteristics of the beacon device and can not reliably assign the received signal strength to a distance. Thus, he lacks the necessary parameters to calculate the actual distance from the beacon device. Rather, the unauthorized user must assume a mean inaccurate signal strength and can therefore only determine an inaccurate distance.
  • the method further comprises at least one of the following steps:
  • the beacon position refers to the spatial position and / or location in or at which the beacon device is located.
  • the beacon position may, in particular, be a position in a building, building and / or other enclosed space.
  • WLAN router in a lighting device, in a fire alarm, in a stationary monitoring device, to be integrated or arranged on a power connector, in and / or on a switching device.
  • the received signal strength at the mobile device can be determined by a vibration amplitude of an electrical see and / or magnetic field and / or a mechanical wave of the received signal is measured.
  • the predetermined transmission characteristics comprise a transmission signal strength
  • Beacon device sends the transmission signal with the Sendesig ⁇ nalschreib.
  • the transmit signal strength at which the beacon device transmits the transmit signal is changed according to the temporal pattern.
  • the unauthorized user is not aware of the temporal pattern, which is why the transmit signal strength of the beacon device is changed in an unpredictable manner for him. Since he does not know the transmit signal strength of the beacon device, he can not determine the distance from the beacon device for the reasons mentioned above.
  • the changing of the transmission signal strength takes place for example by changing a transmission power of the beacon device.
  • the predetermined transmission characteristics comprise at least one preferred transmission direction, wherein the beacon device transmits the transmission signal in the at least one preferred direction.
  • the beacon device transmits the transmission signal z. B. anisotropic.
  • the preferred transmission direction can be changed in particular according to the temporal pattern.
  • the received signal strength of the transmission signal transmitted in the preferred transmission direction at the mobile device depends on the distance from the beacon device and on an angle formed at the beacon device by the preferred transmission direction and a connection line between the mobile device and the beacon device , The smaller the angle, the Staer ⁇ ker is the received signal strength.
  • the transmission signal of the beacon device is polarized in a polarization direction which is changed according to the temporal pattern. In this case, the received signal strength depends on the orientation of the mobile device and the polarization direction relative to each other.
  • the beacon device comprises a plurality of transmission devices, eg antennas, which emit the transmission signal with different transmission signal strength in different directions. Accordingly, the
  • Preferred transmission direction can be changed by the transmission signal strength of the transmission devices is changed differently.
  • the method further comprises at least one of the following steps:
  • Assigning a beacon ID to the beacon device transmitting the beacon ID to the mobile device, transmitting the beacon ID and the received signal strength from the mobile device to an external server device,
  • An ID is z.
  • B. an abbreviation and represents a unique Ken ⁇ tion and / or a unique identifier for an object.
  • a beacon ID uniquely identifies the associated beacon device.
  • the beacon ID may be a sequence of
  • the beacon ID may include an IP address, a MAC address, a UUID, a GUID Device include fingerprint, a fingerprint machine, a Seriennum ⁇ mer and / or a Obj ect identifier.
  • the external server device is preferably physically separate from the mobile device.
  • the external server device can be equipped with a computing unit which can calculate the distance of the mobile device from the beacon device on the basis of the received signal strength, the predetermined transmission characteristics of the beacon device. Based on the calculated distance and the beacon position, the mobile device can be located.
  • the server device may further include a database storing the temporal pattern and / or associated predefined transmit properties that may be used to calculate the distance of the mobile device from the beacon device.
  • a program and / or an app can be provided at the mobile device by means of which the mobile device can communicate with the external server device, e.g. to send the beacon ID and received signal strength to the server device and receive the calculated distance from the server device.
  • the transmission signal is configured to transmit transmission data to the mobile device and to include the transmission data, the beacon position, a beacon ID, a timestamp, a transmission signal strength and / or a preferred transmission direction of the beacon device.
  • the transmission data contain, for example, information that is transmitted via the transmission signal to the mobile device.
  • the transmission data may in particular be formed as a bit sequence.
  • the timestamp may mark times and / or time intervals after which the temporal pattern is changed. The timestamp gives in particular the reference time of the
  • Beacon device to e.g. to mark a phase in the temporal pattern assigned to the respective given transmission characteristics.
  • the predefined transmission properties are inserted into the transmission data so as to transmit the prescribed transmission characteristics to the mobile device of the authorized user.
  • the method further comprises at least one of the following steps:
  • the transmission data with the at least partially encrypted specified differently surrounded transmission properties in particular the transmission signal to the mobile device to be transmitted.
  • the unauthorized user Due to the closure of the predefined transmission properties, the unauthorized user does not know the predefined transmission properties of the beacon device and can not determine the expected received signal strength. Thus, localization is not possible for the unauthorized user.
  • the encryption can take place in such a way that the unauthorized user receives incomplete information about the predefined transmission properties of the beacon device, by means of which he can carry out a rough localization.
  • the transmission signal strength of the beacon Einrich ⁇ processing can be specified as a sequence of bits, wherein the more significant bits and the remaining bits uncoded scrambling system can be present since.
  • the transmission signal can be specified strength ⁇ as a sequence of 8 bits in the transmission data, of which the high order 3 bits in unencrypted form and the remaining 5 bits be encrypted.
  • a bit represents a location in a binary number system that uses only two digits, usually 0 and 1, to represent a number and / or value. The bit assumes a value of two possible discrete states, usually 0 or 1.
  • a sequence of bits, a bit string represents a number string, ie a string of several bits.
  • the unencrypted bits of the transmit signal strength allow the unauthorized user to determine its position to an extent based on the unencrypted bits, the extent of which by the unencrypted ones Bits is determined. For example, the authorized user will be
  • the encryption of the predefined transmission properties can take place pseudo-randomly.
  • the pre ⁇ discontinued transmission characteristics are hardware and / or software-based seemingly randomly changed to generate pseudorandom predetermined transmission characteristics that are inserted into the transmission data.
  • the key is changed at regular intervals.
  • the key can be generated and / or changed, for example, pseudorandomly.
  • Key may be provided in particular in the external server device and / or in another server device and made accessible only to authorized users.
  • the key may be provided via an app and / or program at the mobile device.
  • the key is generated using egg ⁇ nes random number generator, for example a ring oscillator switching circuit and is ver ⁇ ⁇ changes at a regular time interval.
  • egg ⁇ nes random number generator for example a ring oscillator switching circuit and is ver ⁇ ⁇ changes at a regular time interval.
  • Such a key is only available to authorized users, eg through an app on the mobile
  • the method further comprises the step:
  • Determining a trajectory of the mobile device by repeatedly determining the distance of the mobile device from the beacon position in succession. Accordingly, a history of the distance of the mobile ⁇ A direction can be determined from the beacon device. Furthermore, a trajectory, a movement direction and / or a movement speed of the mobile device can be determined.
  • the determination of the distance takes place in or by the mobile device.
  • the determination of the distance can be done for example by an app, a program and / or a database.
  • the distance is determined locally at the mobile device without requiring external computing power and / or a data connection.
  • the method further comprises the step:
  • the transmission signal may be included in a time interval of 1 - 100 milliseconds.
  • the time interval is periodically repeated, with a break of up to several seconds can be inserted between two time interval ⁇ len. As a result, the electricity or energy consumption for the Sending the transmission signal from the beacon device are reduced.
  • the temporal pattern, after which the predetermined transmission characteristics are changed is generated as a function of a pseudorandom number sequence.
  • the pseudorandom number sequence can be generated based on hardware and / or software. This makes it impossible for the non-au ⁇ ised users to predict the predetermined transmission properties.
  • the method further comprises at least one of the following steps:
  • a plurality of beacon devices are used to locate the mobile device in a multi-dimensional space.
  • the beacon devices each transmit a transmission signal with the respective predetermined transmission characteristics, wherein each beacon device has its own temporal pattern, after which the respective given transmission characteristics are changed.
  • the localization of the mobile device may be done by triangulation and / or trilateration to determine an exact location in a multi-dimensional space.
  • the authorized user has access to the pre ⁇ discontinued transmission characteristics of the respective beacon means by which it can determine the location of his mobile device exactly.
  • the unauthorized user does not know the given transmission characteristics of the beacon devices. Although it can receive the transmission signals of the beacon devices, but does not use the respective received signal strength to determine the distance from the beacon device.
  • the method further comprises at least one of the following steps:
  • Arranging further beacon devices which are each set up for transmitting a transmission signal with predefined transmission properties at the respective beacon positions
  • each of the plurality of beacon devices has its own temporal pattern, after the respective predefined transmission characteristics are changed.
  • the beacon devices are located, for example, at different beacon positions. Each beacon device transmits its own transmission signal with the respectively given transmission characteristics, which is received at the mobile device as the respective received signal.
  • the mobile device determines the respective ⁇ A reception strength of reception signals ⁇ . On the basis of the respective reception strength and the jewei ⁇ time predetermined transmission properties, the distances are determined by the respective beacon facilities.
  • the mobile device the respective reception strength to a server device, eg via radio, WLAN and / or Internet, forward.
  • the server device evaluates the reception strength in combination with the respective given transmission characteristics in order to determine the distances of the mobile device from the respective beacon devices.
  • Beacon devices can be combined with the respective beacon positions to locate the mobile device in a multi-dimensional space.
  • a beacon device for locating a mobile device is proposed.
  • the beacon device is set up to transmit a transmission signal with the prescribed transmission characteristics in order to carry out the method described above.
  • the beacon device may alter the predetermined transmit characteristics according to a temporal pattern to obfuscate the exact predetermined transmit characteristics such that an unauthorized user can not use a receive signal strength to locate its mobile device.
  • the light emitted by the beacon device transmit signal can, in particular an electromagnetic signal, such as a radio ⁇ signal and / or a wireless signal.
  • an arrangement for locating a mobile device comprises a plurality of beacon devices described above, wherein the plurality of beacon devices are arranged at different beacon positions.
  • a plurality of beacon devices are provided at different positions, the beacon devices each transmitting a transmission signal.
  • the transmission Signals may be received at the mobile device which determines therefrom a respective received signal strength to determine distances from the respective beacon devices.
  • the respective predetermined transmission characteristics with which the beacon devices each emit the transmission signal can be changed according to a respective temporal pattern.
  • the temporal pattern as well as the given transmission properties are only accessible to an authorized user.
  • the authorized user can locate his mobile device just based on the respective pre-admit ⁇ nen transmission characteristics of the respective beacon position and the respective received signal strength.
  • the location of the mobile device is determined by determining the distance of the mobile device from each beacon device of the plurality of beacon devices according to the method described above.
  • the respective temporal pattern of the plurality of beacon devices is protected from access. Consequently, changing, deleting, overwriting and / or manipulating the temporal pattern of the beacon devices is not possible. In addition, it is ensured that even a physical and / or mechanical intervention in the Beacon ⁇ tronic devices does not allow access to the respective temporal pattern.
  • the temporal pattern is a read-only memory (ROM), in particular mask ROM, programmable ROM (PROM), Erasable PROM (EPROM), Electrically EPROM (EEPROM) and / or in combination with a flash memory, saved.
  • the memory on which the temporal pattern stores may be hardwired to the beacon device, soldered and / or imprinted into the beacon device.
  • the timing pattern is such manipulation and / or access protection in the mobile device, the stored or the beacon Eirich obligations and / or a server device that only authorized users can gain knowledge ⁇ from there.
  • the respective unit for example butterfly or Steue ⁇ approximation unit may hardware technology and / or be implemented by software.
  • the respective unit can be designed as a device or as part of a device, for example as a computer or as a microprocessor or as a control computer.
  • the respective unit may be designed as a computer program product, as an app, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the proceedings ⁇ localize a mobile device using a beacon device.
  • FIG. 2 shows a sequence diagram for an embodiment of a method for locating a mobi ⁇ len device.
  • 3 shows a schematic representation of an embodiment of an arrangement of beacon devices for locating a mobile device.
  • FIG. 5 shows a temporal pattern of transmission power according to a first embodiment.
  • FIG. 6 shows a temporal pattern of the transmission power according to a second embodiment.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of an exactly lo ⁇ calized mobile device of an authorized user.
  • Fig. 9 is a diagram illustrating a directivity characteristic of a transmission signal of a beacon device.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a beacon device, a mobile device and a
  • Server device for locating the mobile device shows a schematic representation of an arrangement of beacon devices and a server device for locating a mobile device.
  • Fig. 12 shows an embodiment of an arrangement for
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a localize ⁇ proceedings of a mobile device 101 in one dimension by means of a beacon device 102.
  • the beacon 102 is arranged at a beacon position A102 in a one-dimensional space spanned by an x-axis.
  • the mobile device 101 is located in a position rioi at a distance ⁇ 102 from the beacon device 102.
  • the beacon 102 transmits a transmission signal S102 with ei ⁇ ner transmit signal strength P102.
  • the mobile device 101 receives the transmission signal S102 as a reception signal E102 with a reception signal strength P E io2 ⁇
  • FIG. 2 shows a flow chart 200 for one embodiment of a method for locating a mobile device.
  • the method is in particular suitable for determining the distance ⁇ 102 of the mobile device 101 from the beacon device 102 from FIG. 1.
  • a first method step 201 the beacon device 102 is arranged at the beacon position A102.
  • the beacon 102 transmits the transmission signal S102 device as a specific electromagnetic wave ⁇ z. B. with a carrier frequency f T of 2.4 - 2.5 GHz and the transmitted signal strength P102.
  • the Sendesig- nalches P102 is changed according to a temporal pattern ⁇ M102.
  • the transmission data D102 are here as one
  • bit sequence B102 contains, in particular, information about the transmit signal strength P102, the beacon ID Bi D io2 and the beacon position A102 of the beacon device 102.
  • the transmit signal strength ⁇ S102 is specified as a sequence of eight bits, of which the five low order bits are encrypted.
  • the bit sequence B102 of the transmission data D102 is mixed up into an electromagnetic wave having a carrier frequency f T of 2.4 to 2.5 GHz.
  • each bit of the bit sequence B102 is converted into an electromagnetic oscillation state in a modulation method, in particular in a phase, frequency or amplitude modulation method, wherein each bit state, 0 or 1, corresponds to a specific oscillation pattern.
  • a first vibrational state having a frequency f Ti of 2.40 - 2.44 GHz may correspond to a 0, and a second vibrational state having f T 2 of 2.45 - 2.50 GHz may correspond to a 1.
  • Oscillation means a state change either from 0 to 1 or from 1 to 0.
  • a third method step 203 the transmission signal S102 is received at the mobile device 101 as a reception signal E102. Thereby, the transmission data D102 is transmitted from the beacon 102 to the mobile 101.
  • the Empfangssig ⁇ naluß P E IO2 for example, as an oscillation amplitude of the electromagnetic oscillation which is received as the received signal E 102 was measured.
  • a fifth method step 205 the transmission signal strength P 102 is transmitted to the mobile device 101. This is done by providing a key that allows the encrypted five bits of the bit string representing the transmit signal strength P 102 to be presented to the mobile device
  • a sixth method step 206 the computed based on the transmission signal strength P 102 at predetermined intervals depending ⁇ wells expected received signal strength.
  • the expected received signal strength is determined which is closest to the measured received signal strength P E IO 2 .
  • FIG. 3 shows 302i is a schematic illustration of an execution ⁇ of an arrangement 300 of beacon devices -.. 302 5 for locating a mobile Device 301.
  • the mobile device 301 is located in an environment 300 of a plurality of beacon devices 302i - 302 5, each of a transmission signal S301 - emit P305 - S305 with the respective Sendesig ⁇ nalches P301.
  • the beacon devices 302i - 302 5 z.
  • Each of beacon devices 302i - 302 5 is a separate temporal pattern M301 - M305 assigned, according to which the jewei ⁇ celled transmit signal strength P301 - P305 is changed.
  • the transmit signal strength P301 - P305 is at least partially ver ⁇ down into respective transmission data D301 - D305 indicated that over the respective transmission signal S301 - S305 are transmitted to the mobile device A ⁇ three hundred and first
  • the mobile device 301 receives the transmission signals S301 -
  • the transmission signals S301 - S305 transmit the transmission signal strength P301 - P305, and the beacon position of A301 - A305 of the respective beacon devices 302i - 302 5 to the mobile device 301.
  • the respective distance of the mobile device 301 from the beacon devices 302i-302 5 is determined as described above.
  • an app, a program and / or a database can be used on the mobile device 301.
  • the exact position r of the mobile device 301 in a multidimensional space Starting from the beacon positions A301-A305 of the beacon devices 302i-302 5 as reference points and the respective determined distance ⁇ 301 - ⁇ 305 of the mobile device 301 from the beacon devices 302i-302 5 , the exact position r of the mobile device 301 in a multidimensional space.
  • FIG. 4 shows a temporal pattern M 5 oo for a transmission signal strength P500 of a beacon device according to a first embodiment.
  • the transmission signal strength P500 is changed at a regular time interval T3, for example from 10 to 100 seconds.
  • the respective transmit signal strength P501-P504 can be predetermined in particular by a pseudo-random number generator.
  • the pseudo random number generator ⁇ generates a sequence of random numbers a, b, c, which is decorated with a base transmission signal strength multiplied Po ⁇ d, ...,.
  • the product a * P 0 , b * P 0 , c * P 0 , d * P 0 , ... corresponds to the respective transmission signal strength P501 - P504 ⁇
  • Fig. 5 shows a modified transmit signal strength-time diagram of a beacon device.
  • the signal shapes indicated in FIG. 4 during the intervals T3 can be pulsed.
  • the transmission signal strength Po is plotted against the time t.
  • the respective beacon device transmits the transmission signal within a transmission interval ⁇ , which is only 0.01 to 1000 milliseconds long. Between the individual transmission intervals ⁇ , a pause of duration T 2 is inserted in each case.
  • the duration of the pause T 2 may, in particular 0.1 - be 10 Se ⁇ customer long.
  • the transmission interval ⁇ repeats peri ⁇ odisch.
  • FIG. 6 shows another temporal pattern ⁇ ⁇ for a sensor design strength ⁇ ⁇ ⁇ according to a second embodiment.
  • the transmission signal strength ⁇ ⁇ ⁇ is changed continuously and arbitrarily.
  • the transmitted signal strength between ei ⁇ ner maximum transmission signal strength P max and a minimum transmit signal intensity P m varies ⁇
  • beacon devices 7 02 i - 7 02 3 show a schematic illustration of a trilateration for localizing a mobile device 701, in particular in particular the mobile device of an authorized user, the actual transmission signal strength P701 - P 703 of beacon devices 7 02 i - 7 02 3 knows.
  • three beacon devices 7 02 i-7 02 3 are shown. These are, for example, part of several beacon facilities covering one area.
  • the three beacon devices 7 02 i - 7 02 3 are arranged at the respective beacon positions A701 - A703.
  • the distance between two neighboring beacon devices is typically 2 - 5 0 meters.
  • the respective distance ⁇ 7 ⁇ ⁇ - ⁇ 703 of the beacon Einrich ⁇ lines 7 02 i - 7 02 3 determined.
  • the distance ⁇ 7 ⁇ ⁇ - ⁇ 703 forms the radius of the respective circles K701 - K703.
  • the localization in a two-dimensional space with the aid of the three beacon devices 7 02 i - 7 02 3 takes place in that an intersection of the circles K701 - K703 is determined.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a trilayer for locating the mobile device 8 0 1 with the aid of the arrangement with three beacon devices 7 02 i - 7 02 3 from FIG. B. an unauthorized user, the transmission signal strengths are only roughly known.
  • the localization without precise knowledge of the transmission signal strengths or transmission characteristics of the beacons takes place only with knowledge of an interval ⁇ ⁇ of transmission signal strength, within which the actual transmission signal strength P701 - P 703 of the beacon devices 7 02 i - 7 02 3 is possible.
  • the interval ⁇ ⁇ is limited by a maximum possible transmit signal strength P max and a minimum possible transmit signal strength P m i n and can be detected by measurements from an unauthorized user.
  • the interval ⁇ ⁇ can also be made known to the user, for example, by a partially encrypted announcement of the transmission signal strength P701-P 703 .
  • the mobile device 801 receives the transmission signal P701 of the beacon device 702i as the reception signal E701 and be ⁇ tune the reception signal strength P E7 OI ⁇ It can be a minimum possible distance Ax m i n determined by the mobile device 801 of the Beacon Means 702i would have if the beacon 702i would send out the transmit signal S701 with the minimum possible transmit signal strength P m i n . Similarly, a maximum possible distance Ax max that the mobile device 801 would have from the beacon 702i could be determined if the beacon 702i were to transmit the transmit signal S701 with the maximum possible transmit signal strength P max .
  • the minimum possible distance Ax m i n forms the radius of a small circle qeo i, while the maximum possible distance
  • Ax max forms the radius of a large circle Gsoi.
  • the actual position of the mobile device 801 is within a cut surface F of the rings around the beacon devices 702i-702 3 .
  • a more precise locating of the mobile device 801 requires accurate information on the respective transmit signal strength P701 - P703 beacon Einrich ⁇ obligations 702i - 702 3, which varies between the minimum and maximum transmit signal strength P m i n and P max, wherein the time course not the authorized user is unknown.
  • Folg- lent is limited, the accuracy of locating the mobile ⁇ A device 801 to the size of the area F.
  • the FLAE ⁇ surface F becomes larger, and thus the locating of the mobile device 801 less accurate when the interval between the ⁇ minimum and maximum received signal strength P m i n and P max ver ⁇ enlarged. This can for example by encrypting a larger number of bits in the bit sequence which nalhub the Sendesig- P701 - P 703, the beacon devices 702i - 702 3 are Toggle take place.
  • the transmit signal strength P701-P 703 is changed according to a respective temporal pattern in an unpredictable way for an unauthorized user, and therefore the respective temporal pattern for precisely locating the mobile device 801 is required.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a directional characteristic of a transmission signal of another embodiment of a beacon device.
  • the beacon device may anisotropically emit the transmit signal and have at least one preferred transmit direction.
  • the preferred transmission direction of a beacon device is shown in two dimensions, which shows along the positive X direction.
  • the origin of the coordinate system in Fig. 9 corresponds to a beacon position A900 of the beacon device.
  • the closed lines Li - L 5 correspond to the lines of equivalence of the received signal strength that would be expected at the reception of the transmission ⁇ signal.
  • the expected received signal ⁇ strength decreases with increasing distance from the beacon position.
  • the expected received signal strength at a reference position R900 decreases with increasing angle formed between a connecting line R connecting the reference position rgoo to the beacon position A900 and the positive x-axis.
  • the directional statistics and / or the preferred transmission direction of the beacon device is changed according to a temporal pattern, the temporal pattern being accessible only to the authorized user.
  • the preferred direction can be rotated clockwise at a predetermined rotational speed. are rotated, wherein the predetermined rotational speed is changed according to the temporal pattern.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a further embodiment of a beacon device 1002, a mobile device 1001 and a server device 1003 for locating the mobile device 1001.
  • the beacon device 1002 has an ID device and / or an ID memory 1004, the geo-coordinates, a
  • the beacon device 1002 also includes a control unit 1005 and a beacon transmitter 1006.
  • the control unit 1005 is adapted to change Sendeei ⁇ properties, in particular, the transmission signal strength P1002, the beacon unit 1002 according to a temporal pattern M1002.
  • the beacon transmitter 1006 is configured to superimpose the transmission signal S1002 with a modulation signal S M ioo2 containing transmission data D1002 and to transmit it with the transmission signal strength P1002.
  • the transmission data D1002 contain in particular the beacon position A1002 and the transmission signal strength P1002, the transmission signal strength P1002 being present at least partially encrypted.
  • the mobile device 1001 includes a transceiver 1007, a mobile computing unit 1008 and a mo ⁇ bile database 1009.
  • the transceiver 1007 is adapted to the transmission signal S1002 of the beacon A ⁇ device 1002 as a received signal E1002 to recieve.
  • the mobile computing unit 1008 is configured to determine a received signal strength P EI OO2 of the received signal E1002 and to evaluate the transmission data D1002. Determining the distance ⁇ 1002 of the mobile device
  • the 1001 of the beacon device 1002 can take place locally, ie by the mobile computing unit 1008 at the mobile device 1001, or by an external server device 1003. If the distance ⁇ 1002 is determined locally, the temporal pattern M1002 and / or a key by which the encrypted transmission signal strength P1002 is decrypted is stored in the mobile database 1009. If the distance ⁇ 1002 is determined by a server device 1003, the mobile device 1001 transmits a query signal S A iooi to the server device 1003, which contains the transmission data D1002 of the beacon device 1002 and the received signal strength P E IOO2.
  • the external server device 1003 has a server transceiver 1010, a server computing unit 1011 and a server database 1012.
  • the server transceiver 1010 receives the interrogation signal S A IOOI ⁇
  • the server arithmetic unit 1011 determines the distance ⁇ 1002 of the mobile device 1001 from the beacon device 1002 in dependence on the transmission signal strength P1002 and the received signal strength P E IOO2.
  • the key for decrypting the encrypted transmit signal strength P1002 and / or the temporal pattern M1002 may be stored in the server database 1012 and provided for determining the distance ⁇ 1002 at the server's processor.
  • the Ser ⁇ ver database 1012 allocated memory is protected against manipulation, for example. It is also conceivable that the temporal pattern is stored in or on the beacon device 1002, but can not be read without destruction.
  • the transmission data D1002 may include a beacon ID Bi D i 0 o2 instead of the beacon position A1002, that of the beacon device
  • the interrogation signal S A IOOI from the mobile device 1001 to the server device 1003 contains the beacon ID Bi D ioo2 and the received signal strength P E ioo2 ⁇
  • the server database 1012 the associated time period Liehe pattern M1002 stored, with the aid of the distance ⁇ 1002 can be determined.
  • the server transmitter-receiver 1010 sends the calculated distance- ⁇ 1002 a response signal S RI OOI to the mobile device 1001.
  • the transmitting and receiving means 1007 of the mobile device 1001 receives the response signal S RI OOI, and the mobile computing unit 1008 evaluates the calculated from ⁇ stood ⁇ from 1002, for example, to determine using a trilateration the position of the mobile device and displayed on a display of the mobile device 1,001th
  • the method steps described so far are carried out with further beacon devices.
  • FIG. 11 shows another embodiment of an arrangement 1100 of beacon devices 1102i-1102s and the server device 1003 of FIG. 10 for locating the mobile device 1101.
  • the beacon devices 1102i - 1102S are arranged similar to Figure 3. Additionally, the arrangement 1100 includes a server 1003 which is adapted to make each ⁇ schreib distance ⁇ ⁇ -. Ax os of the mobile device 1101 from the beacon Devices 1102i - 1102s to determine and from the position r oi the mobile device 1101 to be ⁇ vote.
  • the difference from FIG. 3 is that the calculation of the distances and thus the localization of the mobile device 1101 is performed by the server device 1003. Thus, less computing power is needed by the mobile device 1101.
  • FIG. 12 shows an embodiment of an arrangement for Lo ⁇ a mobile kal environment 1201.
  • FIG. 12 shows a schematic view of a building 1200 comprising a plurality of rooms Ri-R 12 .
  • the building in 1200 it may be a school, a university, a department store, a sports stadium, a museum, a production facility, a flight ⁇ port and / or a railway station.
  • a beacon device is 1202i - 1202i 2 stalled in ⁇ .
  • the mobile device 1201 receives in the building ⁇ de 1200 transmission signals of those beacon devices in whose range it is located.
  • the beacon device 1202s that is closest to the mobile device 1201 is determined in order to determine in which space the mobile device 1201 is located.
  • the beacon devices 1202i-1202i 2 are each assigned a beacon ID, which corresponds in particular to the respective space Ri-R12.
  • the building 1200 is, in particular, a department store, it is conceivable to attach the beacon devices 1202i-1202i 5 to shop windows or to entrances to individual shops.
  • Customers with a mobile device with the beacon facilities 1202i - can communicate 1202i 2, displays information about the shop window can get ter / business, or where they are located.
  • the beacon devices 1202i-1202i 2 can be distinguished between authorized and unauthorized customers.
  • the authorized customer receives an accurate indication of the current transmit signal strength of the beacon devices 1202i-1202i 2 and can perform an accurate localization based thereon.
  • the unauthorized customer does not know the transmission signal strength and receives only an inaccurate position indication.
  • the method of locating the mobile device may be used by users, eg, visitors and / or suppliers, for navigation.
  • users eg, visitors and / or suppliers
  • a production plant can Improving orientation, production processes and monitoring by locating people, equipment and goods.

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Abstract

Ein Verfahren zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung (101) umfasst die Schritte: Aussenden eines Sendesignals (S102) mit vorgegebenen Sendeeigenschaften, die nach einem zeitlichen Muster verändert werden, von mindestens einer Beacon-Einrichtung (102) aus, und Ermitteln eines Abstandes der mobilen Einrichtung (101) von der Beacon-Einrichtung (102) in Abhängigkeit von einer Empfangssignalstärke (PE102) und den vorgebebenen Sendeeigenschaften. Eine Beacon-Einrichtung (102) ist dazu eingerichtet, ein Sendesignal (S102) mit den vorgegebenen Sendeeigenschaften auszusenden. Und eine Anordnung zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung (301) umfasst eine Mehrzahl entsprechender Beacon-Einrichtungen (3021–3025), wobei die Mehrzahl von Beacon-Einrichtungen (3021–3025) an unterschiedlichen Beacon-Positionen (A301–A305) angeordnet ist. Das Verfahren erlaubt, nicht autorisierten Nutzern nur eine beschränkte Genauigkeit der Positionsbestimmung zu ermöglichen. Es sind mögliche Verfahrensabläufe, Sendesignaldiagramme und Beacon-Anordnungen dargestellt.

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND BEACON-EINRICHTUNG ZUM LOKALISIEREN EINER MOBILEN EINRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokali¬ sieren einer mobilen Einrichtung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Beacon-Einrichtung und eine Anordnung zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung.
Eine Lokalisierung beinhaltet die Ermittlung eines (Stand-) Ortes in Bezug zu einem definierten Fixpunkt oder in einem definierten Bezugssystem. Insbesondere kann durch die Lokalisierung der Standort eines lokalisierbaren Gerätes, z.B. ei- ner mobilen Einrichtung bestimmt werden. Wird der eigene Standort mittels einer Lokalisierung bestimmt, handelt es sich um eine Standortbestimmung. Bestimmt man die Position eines entfernten lokalisierbaren Gerätes, handelt es sich um eine Ortung. Eine Ortsbestimmung, Positionsbestimmung oder Verortung ist gleichbedeutend oder sinnverwandt mit der Loka¬ lisierung .
Der Anwendungsbereich der Lokalisierung umfasst Navigation, Orientierung, Verkehrsstatistik, Bestimmung einer Aufent- haltshistorie (Traj ektorie) , Ermitteln von Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit, etc.
Bekannt ist die satellitengestützte Lokalisierung, insbeson¬ dere mit Hilfe des Global Positioning Systems (GPS) , die vor allem für Navigationszwecke eingesetzt wird. Hierzu empfängt das zu lokalisierende Gerät Sendesignale von drei Satelliten. Das Sendesignal jedes Satelliten enthält Informationen über die jeweilige Satellitenposition und über den Sendezeitpunkt. Ausgehend von der Lichtgeschwindigkeit, mit der sich die Sen- designale ausbreiten, der jeweiligen Satellitenposition und dem jeweiligen Sendezeitpunkt kann der jeweilige Abstand des zu lokalisierenden Gerätes von den drei Satelliten berechnet werden. Zusätzlich wird das Sendesignal eines vierten Satel- liten empfangen, mittels dessen die Uhr des zu lokalisierenden Gerätes mit den Uhren der Satelliten synchronisiert wird.
In Mobilfunksystemen wird ein Anschlussgebiet eines mobilen Funknetzes in Zellen unterteilt. Jede Zelle kann beispiels¬ weise mit einem Zugangspunkt versehen sein, der die jeweilige Zelle kennzeichnet. So kann die Zelle, in welcher sich das mobile Gerät befindet, bestimmt werden. Die Ortsauflösung der Lokalisierung hängt von der Größe der Zellen ab, und es han- delt sich oftmals um eine grobe Lokalisierung.
In geschlossenen Räumen ist die satellitengestützte Lokali¬ sierung meist nicht anwendbar, da die Sendesignale von Satel¬ liten durch die Wände abgeschirmt und daher nicht empfangbar sind. Als Alternativen werden Sendeeinrichtungen, so genannte Beacons, an definierten Positionen in einem Gebäude installiert. Die Beacons senden ein Sendesignal aus, das ein Iden¬ tifikationsmerkmal oder eine Position des jeweiligen Beacons enthält .
Falls die Lokalisierung des mobilen Gerätes in Form einer kommerziellen Dienstleistung angeboten wird, ist es häufig wünschenswert, nur autorisierten Nutzern die genaue Positi¬ onsbestimmung zu ermöglichen. Gleichzeitig soll nicht autori- sierten Nutzern die Möglichkeit zur Positionsbestimmung gänzlich verwehrt werden, oder nur eine ungenaue Positionsbestimmung möglich sein.
Gemäß dem iBeacon-Standard der Firma Apple enthält das Sende- signal jedes Beacons die zugehörigen Identifikationsnummern (IDs) sowie eine Referenz-Empfangssignalstärke, welche beim Empfangen des Sendesignals in einem bestimmten Abstand von dem Beacon zu erwarten wäre. Das Empfangen des Sendesignals sowie das Berechnen des Abstandes von dem Beacon werden durch eine App ermöglicht.
Das Sendesignal des Gimbal der Firma Qualcomm enthält eine ID des jeweiligen Beacons, wobei sich die ID periodisch und qua- sizufällig ändert. Zudem wird die ID verschlüsselt, so dass ein nicht autorisierter Nutzer das Sendesignal nicht zu dem zugehörigen Beacon zuordnen kann. Autorisierte Nutzer hingegen können auf einen externen Server zugreifen, der die IDs entschlüsseln kann, und die Abstände zu den Beacons bestimmen .
Bei den genannten Techniken hat ein nicht autorisierter Nutzer keine Möglichkeit, seine Position auch nur näherungsweise zu bestimmen.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung mit unterschiedlicher Genauigkeit bereitzustel- len, wobei die Genauigkeit abhängig von einem Empfänger variiert wird.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
Aussenden eines Sendesignals mit vorgegebenen Sendeei¬ genschaften, die nach einem zeitlichen Muster verändert werden, von mindestens einer Beacon-Einrichtung aus, und
Ermitteln eines Abstandes der mobilen Einrichtung von der Beacon-Einrichtung in Abhängigkeit von einer Empfangssignalstärke und den vorgegebenen Sendeeigenschaften, und insbesondere einer Beacon-Position .
Im Folgenden wird an manchen Stellen vereinfachend von einer Positionsbestimmung, Lokalisierung und/oder Abstandsbestimmung eines Nutzers gesprochen. Dabei beziehen sich die Positionsbestimmung, Lokalisierung und/oder Abstandsbestimmung auf das mobile Gerät oder auf die mobile Einrichtung des je¬ weiligen Nutzers. Ein autorisierter Nutzer ist ein Angehöri- ger eines Personenkreises, dem ein Zugang zu dem zeitlichen Muster gewährt wird. Ein nicht autorisierter Nutzer ist ein Angehöriger eines weiteren Personenkreises, dem der Zugang zu dem zeitlichen Muster verwehrt wird. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann eine absolute Position der mobilen Einrichtung, z.B. mit Hilfe von Geokoordinaten, und/oder eine relative Position der mobilen Einrichtung zu der Beacon-Einrichtung, z.B. unter Angabe des Abstands oder einer Entfernung der mobilen Einrichtung von der Beacon- Einrichtung, bestimmt werden.
Die Beacon-Einrichtung strahlt das Sendesignal mit den zeit- lieh veränderlichen vorgegebenen Sendeeigenschaften aus. Die vorgegebenen Sendeeigenschaften können elektrische, geometrische, mechanische, optische und/oder andere technische und physikalische Eigenschaften umfassen, die das Aussenden des Sendesignals von der Beacon-Einrichtung aus betreffen. Insbe- sondere betreffen die vorgegebenen Sendeeigenschaften einen physikalischen Übertragungskanal des Sendesignals von der Beacon-Einrichtung zu der mobilen Einrichtung.
Das zeitliche Muster ist der Verlauf einer Größe, die sich über die Zeit verändert. Das zeitliche Verändern kann dabei beliebig und/oder nach einem bestimmten Schema erfolgen. Die "Größe" kann zum Beispiel die Sendesignalstärke sein. Das zeitliche Muster, nach dem die vorgegebenen Sendeeigenschaf¬ ten der Beacon-Einrichtung verändert werden, kann vorherbe- stimmt, charakteristisch für die Beacon-Einrichtung, auf einem Zufalls- oder einem Pseudozufallsprinzip beruhend
und/oder von extern gesteuert sein.
Das Verändern der vorgegebenen Sendeeigenschaften kann nur einen Teil von Parametern, die die vorgegebenen Sendeeigenschaften umfassen, betreffen. Insbesondere kann sich die Veränderung auf eine Sendeleistung, mit der die Beacon-Einrichtung das Sendesignal aussendet, beziehen. Die Empfangssignalstärke bezeichnet allgemein eine Signal¬ stärke des empfangenen Signals an der mobilen Einrichtung. Die Empfangssignalstärke kann insbesondere in einer Einheit für Leistung (z.B. Watt, Dezibelmilliwatt) , Helligkeit (z.B. Lumen), Spannung (z.B. Volt), Stromstärke (z.B. Ampere), Energie- (z.B. Joule) und/oder Impulsübertrag (z.B. Newtonse¬ kunde) angegeben werden. Das Sendesignal breitet sich z. B. wellenförmig aus. Insbe¬ sondere wird das Sendesignal in Form einer elektromagneti¬ schen Welle ausgesendet. Das Sendesignal kann dabei eine Fre¬ quenz von 6,5 MHz bis 246 GHz aufweisen. Insbesondere kann das Sendesignal in einem der Frequenzbereiche für Hochfre- quenzgeräte in Industrie, Wissenschaft und Medizin, der so genannten ISM-Bänder, ausgesendet werden.
Das Sendesignal ist insbesondere dazu eingerichtet, Informa¬ tionen von der Beacon-Einrichtung zu der mobilen Einrichtung zu übertragen. Die Informationen können insbesondere in Form einer Bitfolge, d.h. einer Folge von definierten Zustands- wechseln zwischen zwei Zuständen, an der Beacon-Einrichtung bereitgestellt werden. Die Übertragung der entsprechenden Bitfolge geschieht zum
Beispiel mit Hilfe eines Bluetooth-Verfahrens, WIFI-Standards oder dergleichen.
Das Ermitteln des Abstandes der mobilen Einrichtung von der Beacon-Einrichtung kann insbesondere dadurch erfolgen, dass eine Tabelle, welche Empfangssignalstärken auf Abstände zum jeweiligen Beacon zuordnet, verwendet wird. An der mobilen Einrichtung kann dann der der gemessenen Empfangssignalstärke entsprechende Abstand als Abstand der mobilen Einrichtung zum Beacon angenommen werden.
Das zeitliche Muster, nach dem die vorgegebenen Sendeeigenschaften verändert werden, ist insbesondere nur für autorisierte Nutzer zugänglich. Dabei kann das zeitliche Muster auf der mobilen Einrichtung eines autorisierten Nutzers gespeichert und/oder berechenbar sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das zeitliche Muster von extern, z.B. online und/oder per Funk, an der mobilen Einrichtung bereitgestellt werden .
Der nicht autorisierte Nutzer kennt das zeitliche Muster nicht, so dass er die vorgegebenen Sendeeigenschaften der Beacon-Einrichtung nicht kennt und die Empfangssignalstärke nicht zuverlässig einem Abstand zuordnen kann. Somit fehlen ihm die nötigen Parameter zum Berechnen des tatsächlichen Ab- standes von der Beacon-Einrichtung. Vielmehr muss der nicht- autorisierte Nutzer von einer mittleren ungenauen Signalstärke ausgehen und kann daher lediglich einen ungenauen Abstand bestimmen .
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner min- destens einen der folgenden Schritte:
Anordnen der mindestens einen Beacon-Einrichtung, wobei die Beacon-Einrichtung zum Aussenden des Sendesignals mit den vorgegebenen Sendeeigenschaften eingerichtet ist, an der Beacon-Position,
Empfangen des Sendesignals an der mobilen Einrichtung als Empfangssignal, das Bestimmen der Empfangssignalstärke des Empfangssignals an der mobilen Einrichtung, und
Bereitstellen der vorgegebenen Sendeeigenschaften der Beacon-Einrichtung an der mobilen Einrichtung.
Die Beacon-Position bezeichnet diejenige räumliche Position und/oder Stelle, in oder an der sich die Beacon-Einrichtung befindet. Die Beacon-Position kann insbesondere eine Position in einem Gebäude, Bauwerk und/oder anderen geschlossenen Raum sein. Beispielsweise kann die Beacon-Einrichtung in einem
WLAN-Router, in einer Beleuchtungseinrichtung, in einem Feuermelder, in einer stationären Überwachungseinrichtung, an einem Stromanschluss , in und/oder an einer Schalteinrichtung integriert oder angeordnet sein.
Die Empfangssignalstärke an der mobilen Einrichtung kann bestimmt werden, indem eine Schwingungsamplitude eines elektri- sehen und/oder magnetischen Feldes und/oder einer mechanische Welle des Empfangssignals gemessen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die vorgegebe- nen Sendeeigenschaften eine Sendesignalstärke, und die
Beacon-Einrichtung sendet das Sendesignal mit der Sendesig¬ nalstärke aus.
Die Sendesignalstärke, mit der die Beacon-Einrichtung das Sendesignal aussendet, wird nach dem zeitlichen Muster verändert. Dem nicht autorisierten Nutzer ist das zeitliche Muster nicht bekannt, weshalb für ihn die Sendesignalstärke der Beacon-Einrichtung in unvorhersehbarer Weise verändert wird. Da er die Sendesignalstärke der Beacon-Einrichtung nicht kennt, kann er, aus oben erwähnten Gründen, den Abstand von der Beacon-Einrichtung nicht ermitteln.
Das Verändern der Sendesignalstärke erfolgt beispielsweise durch ein Verändern einer Sendeleistung der Beacon- Einrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die vorgegebenen Sendeeigenschaften mindestens eine Vorzugssenderichtung, wobei die Beacon-Einrichtung das Sendesignal in der mindes- tens einen Vorzugsrichtung aussendet.
Die Beacon-Einrichtung sendet das Sendesignal z. B. anisotrop aus. Die Vorzugssenderichtung kann insbesondere nach dem zeitlichen Muster verändert werden. Die Empfangssignalstärke des in der Vorzugssenderichtung ausgesendeten Sendesignals an der mobilen Einrichtung hängt von dem Abstand von der Beacon- Einrichtung sowie von einem Winkel ab, der an der Beacon- Einrichtung von der Vorzugssenderichtung und einer Verbindungslinie zwischen der mobilen Einrichtung und der Beacon- Einrichtung gebildet wird. Je kleiner der Winkel, desto stär¬ ker ist die Empfangssignalstärke. Zudem ist denkbar, dass das Sendesignal der Beacon-Einrich- tung in einer Polarisationsrichtung polarisiert ist, die nach dem zeitlichen Muster verändert wird. In diesem Fall hängt die Empfangssignalstärke von der Ausrichtung der mobilen Ein- richtung und der Polarisationsrichtung relativ zueinander. Je paralleler die mobile Einrichtung zu der Polarisationsrichtung angeordnet ist, desto stärker ist die Empfangssignal¬ stärke . Das Verändern der Vorzugssenderichtung kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Beacon-Einrichtung rotiert wird. Alternativ dazu ist denkbar, dass die Beacon-Einrichtung eine Mehrzahl von Sendevorrichtungen, z.B. Antennen, aufweist, die das Sendesignal mit unterschiedlicher Sendesignalstärke in unterschiedliche Richtungen ausstrahlen. Demnach kann die
Vorzugssenderichtung verändert werden, indem die Sendesignalstärke der Sendevorrichtungen unterschiedlich verändert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner mindestens einen der folgenden Schritte:
Zuordnen einer Beacon-ID zu der Beacon-Einrichtung, Übertragen der Beacon-ID zu der mobilen Einrichtung, Übertragen der Beacon-ID und der Empfangssignalstärke von der mobilen Einrichtung zu einer externen Server-Einrich- tung,
Ermitteln des Abstandes der mobilen Einrichtung von der Beacon-Einrichtung in Abhängigkeit von der Empfangssignal¬ stärke einer Beacon-Position und den vorgegebenen Sendeeigenschaften durch die externe Server-Einrichtung, und
Übermitteln des Abstandes an die mobile Einrichtung.
Eine ID ist z. B. ein Kürzel und stellt eine eindeutige Ken¬ nung und/oder ein eindeutiges Kennzeichen für ein Objekt dar. Eine Beacon-ID kennzeichnet die zugehörige Beacon-Einrichtung eindeutig. Die Beacon-ID kann beispielsweise eine Folge von
Nummern, Zeichen, Symbolen, Codes und/oder Bits und/oder eine Kombination davon enthalten. Insbesondere kann die Beacon-ID eine IP-Adresse, eine MAC-Adresse, eine UUID, eine GUID, ein Device-Fingerprint , ein Machine-Fingerprint , eine Seriennum¬ mer und/oder einen Obj ect-Identifier umfassen.
Die externe Server-Einrichtung ist vorzugsweise räumlich von der mobilen Einrichtung getrennt. Die externe Server-Einrichtung kann insbesondere mit einer Recheneinheit ausgestattet sein, die anhand der Empfangssignalstärke, der vorgegebenen Sendeeigenschaften der Beacon-Einrichtung den Abstand der mobilen Einrichtung von der Beacon-Einrichtung berechnen kann. Ausgehend von dem berechneten Abstand und der Beacon-Position kann die mobile Einrichtung lokalisiert werden.
Die Server-Eirichtung kann ferner eine Datenbank umfassen, die das zeitliche Muster und/oder die zugehörigen vorgegebe- nen Sendeeigenschaften speichert, die zum Berechnen des Ab- standes der mobilen Einrichtung von der Beacon-Einrichtung herangezogen werden können.
Des Weiteren kann ein Programm und/oder eine App an der mobi- len Einrichtung bereitgestellt werden, mittels welcher die mobile Einrichtung mit der externen Server-Einrichtung kommunizieren kann, z.B. um die Beacon-ID und die Empfangssignalstärke an die Server-Einrichtung zu senden und den berechneten Abstand von der Server-Einrichtung zu empfangen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Sendesignal eingerichtet, Sendedaten zu der mobilen Einrichtung zu übertragen und die Sendedaten, die Beacon-Position, eine Beacon-ID, einen Zeitstempel, eine Sendesignalstärke und/oder eine Vor- zugssenderichtung der Beacon-Einrichtung zu umfassen.
Die Sendedaten enthalten z.B. Informationen, die über das Sendesignal zu der mobilen Einrichtung übertragen werden. Die Sendedaten können insbesondere als eine Bitfolge ausgeformt sein. Der Zeitstempel kann Zeitpunkte und/oder Zeitintervalle markieren, nach denen das zeitliche Muster verändert wird. Der Zeitstempel gibt insbesondere die Referenzzeit der
Beacon-Einrichtung an, um z.B. eine Phase in dem zeitlichen Muster zu kennzeichnen, die den jeweiligen vorgegebenen Sendeeigenschaften zugewiesen ist. Insgesamt werden die vorgege- benen Sendeeigenschaften in die Sendedaten eingefügt, um so die vorgegebenen Sendeeigenschaften zu der mobilen Einrichtung des autorisierten Nutzers zu übermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner mindestens einen der folgenden Schritte:
wenigstens teilweises Verschlüsseln der vorgegebenen Sendeeigenschaften, und
Einfügen der wenigstens teilweise verschlüsselten vorgegebenen Sendeeigenschaften in die Sendedaten, wobei die Sen- dedaten mit den wenigstens teilweise verschlüsselten vorgege¬ benen Sendeeigenschaften, insbesondere über das Sendesignal, zu der mobilen Einrichtung übertragen werden.
Aufgrund des Verschlüsseins der vorgegebenen Sendeeigenschaf- ten kennt der nicht autorisierte Nutzer die vorgegebenen Sendeeigenschaften der Beacon-Einrichtung nicht und kann die zu erwartende Empfangssignalstärke nicht bestimmen. Somit ist das Lokalisieren für den nicht autorisierten Nutzer nicht möglich .
Dabei kann das Verschlüsseln derart erfolgen, dass der nicht autorisierte Nutzer eine unvollständige Auskunft über die vorgegebenen Sendeeigenschaften der Beacon-Einrichtung erhält, mittels welcher er eine grobe Lokalisierung durchführen kann.
Insbesondere kann die Sendesignalstärke der Beacon-Einrich¬ tung als eine Bitfolge angegeben werden, wobei die höherwertigen Bits unverschlüsselt und die restlichen Bits verschlüs- seit vorliegen können. Beispielsweise kann die Sendesignal¬ stärke als eine Folge von 8 Bits in den Sendedaten angegeben sein, wovon die höherwertigen 3 Bits unverschlüsselt und die restlichen 5 Bits verschlüsselt vorliegen. Ein Bit stellt eine Stelle in einem binären Zahlensystem dar, das nur zwei Ziffern, üblicherweise 0 und 1, zur Darstellung einer Zahl und/oder eines Wertes benutzt. Das Bit nimmt dabei einen Wert aus zwei möglichen, diskreten Zuständen, üblicherweise 0 oder 1, an. Eine Folge aus Bits, eine Bitfolge, stellt eine Zahlenkette, d.h. eine Aneinanderreihung, von mehreren Bits dar. Die unverschlüsselten Bits der Sendesignalstärke ermöglichen dem nicht autorisierten Nutzer, basierend auf den unverschlüsselten Bits seine Position in einem Umfang zu bestimmen, dessen Ausmaß durch die unverschlüsselten Bits bestimmt wird. Dem autorisierten Nutzer wird beispielsweise ein
Schlüssel bereitgestellt, mit dem er die verschlüsselten Bits entschlüsseln kann. Beispielsweise ist das Lokalisieren für den nicht autorisierten Nutzer mit einer Ungenauigkeit von 10 bis 50 Metern in jeder Raumrichtung möglich, während der autorisierte Nutzer das Lokalisieren mit einer Ungenauigkeit von 2 bis 5 Metern durchführen kann.
Insbesondere kann das Verschlüsseln der vorgegebenen Sendeeigenschaften pseudozufällig erfolgen. Dabei werden die vorge¬ gebenen Sendeeigenschaften hardware- und/oder softwarebasiert scheinbar zufällig verändert, um pseudozufällige vorgegebenen Sendeeigenschaften zu generieren, die in die Sendedaten eingefügt werden.
Es ist denkbar, dass der Schlüssel in einem regelmäßigen Zeitabstand verändert wird. Der Schlüssel kann beispielsweise pseudozufällig generiert und/oder verändert werden. Der
Schlüssel kann insbesondere in der externen Server-Einrichtung und/oder in einer weiteren Server-Einrichtung bereitgestellt und nur für autorisierten Nutzer zugänglich gemacht werden. Der Schlüssel kann per eine App und/oder ein Programm an der mobilen Einrichtung bereitgestellt werden. Darüber hinaus ist denkbar, dass der Schlüssel mit Hilfe ei¬ nes Zufallszahlengenerators, z.B. eines Ringoszillatorschalt¬ kreises, generiert und in einem regelmäßigen Zeitabstand ver¬ ändert wird. Ein solcher Schlüssel steht nur autorisierten Nutzern zur Verfügung, z.B. durch eine App an der mobilen
Einrichtung oder durch ein Einloggen auf einem externen Server .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den Schritt:
Bestimmen einer Trajektorie der mobilen Einrichtung durch ein wiederholtes Ermitteln des Abstandes der mobilen Einrichtung von der Beacon-Position nacheinander. Demgemäß kann eine Historie des Abstandes der mobilen Ein¬ richtung von der Beacon-Einrichtung bestimmt werden. Ferner kann eine Trajektorie, eine Bewegungsrichtung und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit der mobilen Einrichtung bestimmt werden .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Ermitteln des Abstandes in der oder durch die mobile Einrichtung.
Das Ermitteln des Abstandes kann zum Beispiel durch eine App, ein Programm und/oder eine Datenbank erfolgen. Dabei wird der Abstand lokal an der mobilen Einrichtung bestimmt, ohne dass man externe Rechenleistung und/oder eine Datenverbindung benötigt . Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den Schritt:
diskontinuierliches Aussenden des Sendesignals.
Beispielsweise kann das Sendesignal in einem Zeitintervall von 1 - 100 Millisekunden enthalten sein. Das Zeitintervall wird periodisch wiederholt, wobei zwischen zwei Zeitinterval¬ len eine Pause von bis zu mehreren Sekunden eingelegt werden kann. Dadurch kann der Strom- bzw. Energieverbrauch für das Aussenden des Sendesignals von der Beacon-Einrichtung aus reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zeitliche Mus- ter, nach dem die vorgegebenen Sendeeigenschaften verändert werden, in Abhängigkeit von einer Pseudozufallszahlenfolge erzeugt .
Die Pseudozufallszahlenfolge kann hardware- und/oder soft- warebasiert generiert sein. Dadurch ist es für den nicht au¬ torisierten Nutzer unmöglich, die vorgegebenen Sendeeigenschaften vorherzusagen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner mindestens einen der folgenden Schritte:
Aussenden jeweils eines Sendesignals mit jeweils vorge¬ gebenen Sendeeigenschaften, die nach einem jeweiligen zeitlichen Muster verändert werden, von mehreren Beacon- Einrichtungen aus, und
Ermitteln eines jeweiligen Abstandes der mobilen Einrichtung von jeder der Beacon-Einrichtungen in Abhängigkeit von einer jeweiligen Empfangssignalstärke, der jeweiligen Beacon-Position und den jeweils vorgegebenen Sendeeigenschaften .
Es wird eine Mehrzahl Beacon-Einrichtungen verwendet, um die mobile Einrichtung in einem mehrdimensionalen Raum zu lokalisieren. Die Beacon-Einrichtungen senden die jeweils ein Sendesignal mit den jeweiligen vorgegebenen Sendeeigenschaften aus, wobei jede Beacon-Einrichtung ein eigenes zeitliches Muster aufweist, nach dem die jeweiligen vorgegebenen Sendeeigenschaften verändert werden.
Insbesondere kann das Lokalisieren der mobilen Einrichtung durch eine Triangulation und/oder Trilateration erfolgen, um eine genaue Position in einem mehrdimensionalen Raum zu bestimmen . Insbesondere hat der autorisierte Nutzer Zugang zu den vorge¬ gebenen Sendeeigenschaften der jeweiligen Beacon-Einrichtung, mittels welcher er die Position seiner mobilen Einrichtung genau bestimmen kann. Der nicht autorisierte Nutzer kennt die vorgegebenen Sendeeigenschaften der Beacon-Einrichtungen nicht. Er kann zwar die Sendesignale der Beacon-Einrichtungen empfangen, aber die jeweilige Empfangssignalstärke nicht zur Bestimmung des Abstandes von der Beacon-Einrichtung heranziehen .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner mindestens einen der folgenden Schritte:
Anordnen weiterer Beacon-Einrichtungen, die jeweils zum Aussenden eines Sendesignals mit jeweils vorgegebenen Sende- eigenschaften eingerichtet sind, an den jeweiligen Beacon- Positionen,
Empfangen der Sendesignale an der jeweiligen Einrichtung als jeweiliges Empfangssignal,
Bestimmen der jeweiligen Empfangssignalstärke des jewei- ligen Empfangssignals an der mobilen Einrichtung, und
Bereitstellen der jeweils vorgegebenen Sendeeigenschaften der jeweiligen Beacon-Einrichtungen an der mobilen Einrichtung, wobei jede der mehreren Beacon-Einrichtungen ein eigenes zeitliches Muster aufweist, nachdem die jeweils vor- gegebenen Sendeeigenschaften verändert werden.
Die Beacon-Einrichtungen befinden sich beispielsweise an unterschiedlichen Beacon-Positionen . Jede Beacon-Einrichtung sendet ein eigenes Sendesignal mit den jeweils vorgegebenen Sendeeigenschaften aus, das an der mobilen Einrichtung als das jeweilige Empfangssignal empfangen wird. Die mobile Ein¬ richtung bestimmt die jeweilige Empfangsstärke der Empfangs¬ signale. Anhand der jeweiligen Empfangsstärke und der jewei¬ ligen vorgegebenen Sendeeigenschaften werden die Abstände von den jeweiligen Beacon-Einrichtungen ermittelt.
Alternativ dazu kann die mobile Einrichtung die jeweilige Empfangsstärke an eine Server-Einrichtung, z.B. über Funk, WLAN und/oder per Internet, weiterleiten. Die Server- Einrichtung wertet die Empfangsstärke in Kombination mit den jeweiligen vorgegebenen Sendeeigenschaften aus, um die Abstände der mobilen Einrichtung von den jeweiligen Beacon- Einrichtungen zu ermitteln.
Die Abstände der mobilen Einrichtung von den jeweiligen
Beacon-Einrichtungen können mit den jeweiligen Beacon- Positionen kombiniert werden, um die mobile Einrichtung in einem mehrdimensionalen Raum zu lokalisieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Beacon-Ein- richtung zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung vorgeschlagen. Die Beacon-Einrichtung ist dazu eingerichtet, ein Sendesignal mit den vorgegebenen Sendeeigenschaften auszusenden, um das oben beschriebene Verfahren durchzuführen.
Die Beacon-Einrichtung kann insbesondere die vorgegebenen Sendeeigenschaften nach einem zeitlichen Muster verändern, um die genauen vorgegebenen Sendeeigenschaften derart zu verschleiern, dass ein nicht autorisierter Nutzer eine Empfangssignalstärke nicht zum Lokalisieren seiner mobilen Einrichtung heranziehen kann. Das von der Beacon-Einrichtung ausgesendete Sendesignal kann insbesondere ein elektromagnetisches Signal, z.B. ein Funk¬ signal und/oder ein WLAN-Signal, sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ferner eine Anord- nung zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung vorgeschlagen. Die Anordnung umfasst eine Mehrzahl von oben beschriebenen Beacon-Einrichtungen, wobei die Mehrzahl von Beacon-Einrichtungen an unterschiedlichen Beacon-Positionen angeordnet ist .
Demgemäß wird eine Mehrzahl von Beacon-Einrichtungen an unterschiedlichen Positionen bereitgestellt, wobei die Beacon- Einrichtungen jeweils ein Sendesignal aussendet. Die Sende- Signale können an der mobilen Einrichtung empfangen werden, die daraus eine jeweilige Empfangssignalstärke ermittelt, um Abstände von den jeweiligen Beacon-Einrichtungen zu bestimmen .
Dabei können die jeweiligen vorgegebenen Sendeeigenschaften, mit denen die Beacon-Einrichtungen jeweils das Sendesignal aussenden, nach einem jeweiligen zeitlichen Muster verändert werden. Das zeitliche Muster sowie die vorgegebenen Sendeei- genschaften sind nur einem autorisierten Nutzer zugänglich.
Der autorisierte Nutzer kann anhand der jeweiligen vorgegebe¬ nen Sendeeigenschaften, der jeweiligen Beacon-Position und der jeweiligen Empfangssignalstärke seine mobile Einrichtung genau lokalisieren.
Ein nicht autorisierter Nutzer kann zwar die Sendesignale empfangen aber die genaue Position nicht bestimmen, da ihm die jeweiligen Sendeeigenschaften nicht bekannt sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Lokalisieren der mobilen Einrichtung durch ein Ermitteln des Abstandes der mobilen Einrichtung von jeder Beacon-Einrichtung der Mehrzahl von Beacon-Einrichtungen nach dem oben beschriebenen Verfahren .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das jeweilige zeitliche Muster der Mehrzahl von Beacon-Einrichtungen vor einem Zugriff geschützt. Folglich ist ein Ändern, Löschen, Überschreiben und/oder Manipulieren des zeitlichen Musters der Beacon-Einrichtungen nicht möglich. Darüber hinaus wird sichergestellt, dass selbst ein physikalischer und/oder mecha¬ nischer Eingriff in die Beacon-Einrichtungen keinen Zugriff auf das jeweilige zeitliche Muster ermöglicht. Beispielsweise ist das zeitliche Muster auf einem Festwertspeicher oder ei- nem Read-Only-Memory (ROM) , insbesondere Masken-ROM, Program- mable ROM (PROM), Erasable PROM (EPROM) , Electrically EPROM (EEPROM) und/oder in Kombination mit einem Flash-Speicher, gespeichert. Der Speicher, auf dem das zeitliche Muster ge- speichert ist, kann mit der Beacon-Einrichtung fest verdrahtet, verlötet und/oder in die Beacon-Einrichtung eingeprägt sein . Insbesondere ist das zeitliche Muster derart manipulations- und/oder zugriffsgeschützt in der mobilen Einrichtung, der bzw. den Beacon-Eirichtungen und/oder einer Server-Einrichtung abgespeichert, dass nur autorisierte Nutzer Kenntnis da¬ von gewinnen können.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel Recheneinheit oder Steue¬ rungseinheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als Steuerrechner ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine App, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programm- codes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Ver¬ fahren entsprechend.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfin¬ dung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgen- den beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert . Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Lokalisie¬ rens einer mobilen Einrichtung mit Hilfe einer Beacon-Einrichtung .
Fig. 2 zeigt ein Ablauf-Diagramm für ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Lokalisieren einer mobi¬ len Einrichtung. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Anordnung von Beacon-Einrichtungen zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung.
Fig. 4 zeigt ein Sendesignalstärke-Zeit-Diagramm.
Fig. 5 zeigt ein zeitliches Muster einer Sendeleistung gemäß einer ersten Ausführungsform.
Fig. 6 zeigt ein zeitliches Muster der Sendeleistung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer genau lo¬ kalisierten mobilen Einrichtung eines autorisierten Nutzers .
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer grob lo¬ kalisierten mobilen Einrichtung eines nicht autorisierten Nutzers. Fig. 9 zeigt ein Diagramm, das eine Richtcharakteristik eines Sendesignals einer Beacon-Einrichtung veranschaulicht .
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung einer Beacon- Einrichtung, einer mobilen Einrichtung und einer
Server-Einrichtung zum Lokalisieren der mobilen Einrichtung . Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung von Beacon-Einrichtungen und einer Server- Einrichtung zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung .
Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum
Lokalisieren einer mobilen Einrichtung.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Das vorgeschlagene Verfahren sowie die vorgeschlagene Beacon- Einrichtung und die Anordnung werden mit Hilfe der Figuren veranschaulicht und erklärt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lokalisie¬ rens einer mobilen Einrichtung 101 in einer Dimension mit Hilfe einer Beacon-Einrichtung 102.
Die Beacon-Einrichtung 102 ist an einer Beacon-Position A102 in einem eindimensionalen Raum, der durch eine x-Achse aufgespannt ist, angeordnet. Die mobile Einrichtung 101 befindet sich in einer Position rioi in einem Abstand ΔΧ102 von der Beacon-Einrichtung 102 entfernt.
Die Beacon-Einrichtung 102 sendet ein Sendesignal S102 mit ei¬ ner Sendesignalstärke P102 aus. Die mobile Einrichtung 101 empfängt das Sendesignal S102 als Empfangssignal E102 mit einer Empfangssignalstärke PEio2 ·
Fig. 2 zeigt ein Ablauf-Diagramm 200 für ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung. Das Verfahren ist insbesondere dazu geeignet, den Abstand ΔΧ102 der mobilen Einrichtung 101 von der Beacon- Einrichtung 102 aus Fig. 1 zu ermitteln. In einem ersten Verfahrensschritt 201 wird die Beacon- Einrichtung 102 an der Beacon-Position A102 angeordnet.
In einem zweiten Verfahrensschritt 202 sendet die Beacon- Einrichtung 102 das Sendesignal S102 als eine elektromagneti¬ sche Welle z. B. mit einer Träger-Frequenz fT von 2,4 - 2,5 GHz und der Sendesignalstärke P102 ausgesendet. Die Sendesig- nalstärke P102 wird nach einem zeitlichen Muster M102 verän¬ dert .
Es werden Sendedaten D102 an der Beacon-Einrichtung 102 be¬ reitgestellt. Die Sendedaten D102 liegen dabei als eine
Bitfolge B102 vor, die insbesondere Informationen über die Sendesignalstärke P102, die Beacon-ID BiDio2 und die Beacon- Position A102 der Beacon-Einrichtung 102 enthält. Die Sende¬ signalstärke S102 wird als eine Folge von acht Bits angegeben, wovon die fünf niederwertigen Bits verschlüsselt sind.
Die Bitfolge B102 der Sendedaten D102 wird in eine elektromag- netische Welle mit einer Träger-Frequenz fT von 2,4 - 2,5 GHz hochgemischt. Dabei wird jedes Bit der Bitfolge B102 in einem Modulationsverfahren, insbesondere in einem Phasen-, Frequenz- oder Amplitudenmodulationsverfahren, in einen elektromagnetischen Schwingungszustand umgewandelt, wobei jeder Bit- Zustand, 0 oder 1, einem bestimmten Schwingungsmuster entspricht. Bei einer Frequenzmodulation, z.B. kann ein erster Schwingungszustand mit einer Frequenz fTi von 2,40 - 2,44 GHz einer 0, und ein zweiter Schwingungszustand mit fT2 von 2,45 - 2,50 GHz einer 1 entsprechen. Bei einer Phasenmodulation, z.B. kann jeder Phasensprung in der elektromagnetische
Schwingung einen Zustandswechsel entweder von 0 auf 1 oder von 1 auf 0 bedeuten.
In einem dritten Verfahrensschritt 203 wird das Sendesignal S102 an der mobilen Einrichtung 101 als Empfangssignal E102 empfangen. Dadurch werden die Sendedaten D102 von der Beacon- Einrichtung 102 zu der mobilen Einrichtung 101 übertragen. In einem vierten Verfahrensschritt 204 wird die Empfangssig¬ nalstärke PEIO2, beispielsweise als eine Schwingungsamplitude der elektromagnetischen Schwingung, die als das Empfangssignals E102 empfangen wird, gemessen.
In einem fünften Verfahrensschritt 205 wird die Sendesignal- stärke P102 an die mobile Einrichtung 101 übermittelt. Dies erfolgt durch ein Bereitstellen eines Schlüssels, der es ermöglicht, die verschlüsselten fünf Bits der Bitfolge, die die Sendesignalstärke P102 darstellen an der mobilen Einrichtung
101 zu entschlüsseln. Dadurch kann insbesondere eine App oder ein Programm, die den Schlüssel und/oder das zeitliche Muster M102 kennen, an der mobilen Einrichtung 101 die tatsächliche Sendesignalstärke P102 ermitteln.
In einem sechsten Verfahrensschritt 206 werden basierend auf der Sendesignalstärke P102 die bei vorgegebenen Abständen je¬ weils zu erwartenden Empfangssignalstärken berechnet. Diejenige zu erwartende Empfangssignalstärke wird ermittelt, die der gemessenen Empfangssignalstärke PEIO2 am nächsten liegt.
Der dazu zugeordnete Abstand stellt dann den ermittelten Ab¬ stand Δχ der mobilen Einrichtung 101 von der Beacon- Einrichtung 102 dar. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungs¬ form einer Anordnung 300 von Beacon-Einrichtungen 302i - 3025 zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung 301.
Die mobile Einrichtung 301 befindet sich in einer Umgebung 300 von mehreren Beacon-Einrichtungen 302i - 3025, die jeweils ein Sendesignal S301 - S305 mit der jeweiligen Sendesig¬ nalstärke P301 - P305 aussenden. Hierbei können die Beacon- Einrichtungen 302i - 3025 z. B. in einem Kaufhaus, in einer Schule, in einer Universität, in einem Stadion und/oder in einem Museum an den jeweiligen Beacon-Positionen A301 - A305 angeordnet sein. Jeder der Beacon-Einrichtungen 302i - 3025 ist ein eigenes zeitliches Muster M301 - M305 zugeordnet, gemäß dem die jewei¬ lige Sendesignalstärke P301 - P305 verändert wird. Die Sendesignalstärke P301 - P305 wird zumindest teilweise ver¬ schlüsselt in jeweiligen Sendedaten D301 - D305 angegeben, die über das jeweilige Sendesignal S301 - S305 an die mobile Ein¬ richtung 301 übermittelt werden. Die mobile Einrichtung 301 empfängt die Sendesignale S301 -
S305 als das jeweilige Empfangssignal E301 - E305 mit der jewei¬ ligen Empfangssignalstärke PE3oi - PE3OS · Die Sendesignale S301 - S305 übermitteln die Sendesignalstärke P301 - P305 sowie die Beacon-Position A301 - A305 der jeweiligen Beacon-Einrichtungen 302i - 3025 zu der mobilen Einrichtung 301.
Der jeweilige Abstand der mobilen Einrichtung 301 von den Beacon-Einrichtungen 302i - 3025 wird wie oben beschrieben ermittelt. Hierzu kann eine App, ein Programm und/oder eine Datenbank an der mobilen Einrichtung 301 verwendet werden.
Ausgehend von den Beacon-Positionen A301 - A305 der Beacon- Einrichtungen 302i - 3025 als Bezugspunkte und dem jeweiligen ermittelten Abstand ΔΧ301 - ΔΧ305 der mobilen Einrichtung 301 von den Beacon-Einrichtungen 302i - 3025 kann die genaue Position r der mobilen Einrichtung 301 in einem mehrdimensionalen Raum ermittelt werden.
Es ist ferner möglich, die ermittelte Position r3oi zu vorge- gebenen Zeitpunkten zu speichern, um eine Folge 301 von Posi¬ tionen r3oi der mobilen Einrichtung 301 zu bestimmen. Ferner ist denkbar, anhand der zuletzt bestimmten Positionen r3oi ei¬ ne aktuelle Richtung zu bestimmen und basierend darauf vor¬ herzusagen, wohin sich die mobile Einrichtung 301 bewegt. Dieses Verfahren kann angewendet werden, um beispielsweise
Informationen an der mobilen Einrichtung 301 bereitzustellen, die sich auf den Gegenstand, das Geschäft, das Exponat, etc. beziehen, auf die sich die mobile Einrichtung 301 zubewegt. Fig. 4 zeigt ein zeitliches Muster M5 o o für eine Sendesignal- stärke P500 einer Beacon-Einrichtung gemäß einer ersten Aus- führungsform.
Gemäß dem zeitlichen Muster M5 o o wird die Sendesignalstärke P500 in einem regelmäßigen Zeitabstand T3, z.B. von 10 - 100 Sekunden, verändert. Die jeweilige Sendesignalstärke P501 - P504 kann dabei insbesondere durch einen Pseudozufallszahlen- generator vorgegeben sein. Beispielsweise erzeugt der Pseudo¬ zufallszahlengenerator eine Folge von Zufallszahlen a, b, c, d, ... , die mit einer Basis-Sendesignalstärke Po multipli¬ ziert wird. Das Produkt a*P0, b*P0, c*P0, d*P0, ... entspricht der jeweiligen Sendesignalstärke P501 - P504 ·
Fig. 5 zeigt ein abgewandeltes Sendesignalstärke-Zeit- Diagramm einer Beacon-Einrichtung. Die in der Fig. 4 angedeuteten Signalformen während der Intervalle T3 können gepulst werden. In Fig. 5 ist die Sendesignalstärke Po gegen die Zeit t aufgetragen. Die jeweilige Beacon-Einrichtung sendet das Sendesignal innerhalb eines Sendeintervalls ΤΊ aus, das nur 0.01 - 1000 Millisekunden lang ist. Zwischen den einzelnen Sendeintervallen ΤΊ wird jeweils eine Pause der Dauer T 2 ein- gelegt. Die Dauer der Pause T 2 kann insbesondere 0.1 - 10 Se¬ kunden lang sein. Das Sendeintervall ΤΊ wiederholt sich peri¬ odisch .
Fig. 6 zeigt ein weiteres zeitliches Muster Μβο ο für eine Sen- designalstärke Ρ βο ο gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die Sendesignalstärke Ρ βο ο wird kontinuierlich und beliebig verändert. Dabei variiert die Sendesignalstärke zwischen ei¬ ner maximalen Sendesignalstärke Pmax und einer minimalen Sen- designalstärke Pmin ·
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Trilate- ration zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung 701, insbe- sondere der mobilen Einrichtung eines autorisierten Nutzers, der tatsächliche Sendesignalstärke P701 - P703 von Beacon- Einrichtungen 7 02 i - 7 023 kennt. Es sind beispielhaft drei Beacon-Einrichtungen 7 02 i - 7 023 dargestellt. Diese sind beispielsweise Teil von mehreren Beacon-Einrichtungen, die in ein Gebiet abdecken.
Die drei Beacon-Einrichtungen 7 02 i - 7 023 sind an den jewei- ligen Beacon-Positionen A701 - A703 angeordnet. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Beacon-Einrichtungen beträgt typischerweise 2 - 5 0 Metern. An der mobilen Einrichtung 7 0 1 ist der jeweilige Abstand Δχ7ο ι - ΔΧ703 von den Beacon-Einrich¬ tungen 7 02 i - 7 023 bestimmt. Der Abstand Δχ7ο ι - ΔΧ703 bildet den Radius der jeweiligen Kreise K701 - K703 .
Das Lokalisieren in einem zweidimensionalen Raum mit Hilfe der drei Beacon-Einrichtungen 7 02 i - 7 023 erfolgt dadurch, dass ein Schnittpunkt der Kreise K701 - K703 bestimmt wird.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Trilate- ration zum Lokalisieren der mobilen Einrichtung 8 0 1 mit Hilfe der Anordnung mit drei Beacon-Einrichtungen 7 02 i - 7 023 aus Fig. 7 , wenn z. B. einem nichtautorisierten Nutzer die Sende- signalstärken nur grob bekannt sind.
Das Lokalisieren ohne genau Kenntnis der Sendesignalstärken bzw. Sendeeigenschaften der Beacons erfolgt nur in Kenntnis eines Intervall Δ Ρ von Sendesignalstärke, innerhalb dessen die tatsächliche Sendesignalstärke P701 - P703 der Beacon- Einrichtungen 7 02 i - 7 023 möglich ist. Das Intervall Δ Ρ wird von einer maximal möglichen Sendesignalstärke Pmax und einer minimal möglichen Sendesignalstärke Pmin begrenzt und kann durch Messungen von einem nichtautorisierten Nutzer erfasst werden. Das Intervall Δ Ρ kann beispielsweise auch durch eine teilweise verschlüsselte Bekanntgabe der Sendesignalstärke P701 - P703 dem Nutzer bekannt gemacht werden. Die mobile Einrichtung 801 empfängt das Sendesignal P701 der Beacon-Einrichtung 702i als das Empfangssignal E701 und be¬ stimmt die Empfangssignalstärke PE7OI · Es kann ein minimal möglicher Abstand Axmin bestimmt werden, den die mobile Ein- richtung 801 von der Beacon-Einrichtung 702i hätte, wenn die Beacon-Einrichtung 702i das Sendesignal S701 mit der minimal möglichen Sendesignalstärke Pmin aussenden würde. Analog dazu kann ein maximal möglicher Abstand Axmax bestimmt werden, den die mobile Einrichtung 801 von der Beacon-Einrichtung 702i hätte, wenn die Beacon-Einrichtung 702i das Sendesignal S701 mit der maximal möglichen Sendesignalstärke Pmax aussenden würde .
Der minimal mögliche Abstand Axmin bildet den Radius eines kleinen Kreises qeo i , während der maximal mögliche Abstand
Axmax den Radius eines großen Kreises Gsoi bildet. Der Mittel¬ punkt der konzentrischen Kreise qeo i , Gsoi entspricht der
Beacon-Position A701. Zwischen dem kleinen und dem großen Kreis qeo i , Gsoi entsteht ein Ring, in dem sich die mobile Ein- richtung 801 befindet.
Die oben beschriebenen Schritte werden analog mit den Beacon- Einrichtungen 7022 und 7023 durchgeführt, und jeweils der große Kreis Gsoi, Geo2 , der kleine Kreis qso2 , gso3 sowie der je- weilige Ring zwischen dem großen und kleinen Kreis ermittelt.
Die tatsächliche Position der mobilen Einrichtung 801 befindet sich innerhalb einer Schnittfläche F der Ringe um die Beacon-Einrichtungen 702i - 7023. Ein präziseres Lokalisieren der mobilen Einrichtung 801 erfordert exakte Angaben über die jeweilige Sendesignalstärke P701 - P703 der Beacon-Einrich¬ tungen 702i - 7023, die zwischen der minimalen und maximalen Sendesignalstärke Pmin und Pmax schwankt, wobei der zeitliche Verlauf dem nicht autorisierten Nutzer unbekannt ist. Folg- lieh wird die Genauigkeit des Lokalisierens der mobilen Ein¬ richtung 801 auf die Größe der Fläche F beschränkt. Die Flä¬ che F wird größer, und damit das Lokalisieren der mobilen Einrichtung 801 ungenauer, wenn das Intervall ΔΡ zwischen der minimalen und maximalen Empfangssignalstärke Pmin und Pmax ver¬ größert wird. Dies kann z.B. durch ein Verschlüsseln einer größeren Anzahl von Bits in der Bitfolge, die die Sendesig- nalstärke P701 - P703 der Beacon-Einrichtungen 702i - 7023 an- gibt, erfolgen.
Insbesondere wird die Sendesignalstärke P701 - P703 nach einem jeweiligen zeitlichen Muster in einer für einen nicht autorisierten Nutzer unvorhersehbaren Weise verändert und deshalb das jeweilige zeitliche Muster für das präzise Lokalisieren der mobilen Einrichtung 801 erforderlich sein.
Fig. 9 zeigt ein Diagramm, das eine Richtcharakteristik eines Sendesignals einer weiteren Ausführungsform einer Beacon- Einrichtung veranschaulicht.
Die Beacon-Einrichtung kann das Sendesignal anisotrop aussenden und mindestens eine Vorzugssenderichtung aufweisen. In Fig. 9 ist die Vorzugssenderichtung einer Beacon-Einrichtung in zwei Dimensionen dargestellt, die entlang der positiven X- Richtung zeigt. Der Ursprung des Koordinatensystems in Fig. 9 entspricht einer Beacon-Position A900 der Beacon-Einrichtung.
Die geschlossenen Linien Li - L5 entsprechen den Äquivalenz- linien der Empfangssignalstärke, die beim Empfang des Sende¬ signals zu erwarten wäre. Die zu erwartende Empfangssignal¬ stärke nimmt mit zunehmendem Abstand von der Beacon-Position ab. Außerdem nimmt die zu erwartende Empfangssignalstärke an einer Referenz-Position R900 mit zunehmendem Winkel ab, der zwischen einer Verbindungslinie R, die die Referenz-Position rgoo mit der Beacon-Position A900 verbindet, und der positiven x-Achse gebildet wird.
Die Richtstatistik und/oder die Vorzugssenderichtung der Beacon-Einrichtung wird nach einem zeitlichen Muster verändert, wobei das zeitliche Muster nur dem autorisierten Nutzer zugänglich ist. Beispielsweise kann die Vorzugsrichtung mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit im Uhrzeigersinn ge- dreht werden, wobei die vorgegebene Drehgeschwindigkeit nach dem zeitlichen Muster verändert wird.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Beacon-Einrichtung 1002, einer mobilen Einrichtung 1001 und einer Server-Einrichtung 1003 zum Lokalisieren der mobilen Einrichtung 1001.
Die Beacon-Einrichtung 1002 weist eine ID-Einrichtung und/ oder einen ID-Speicher 1004 auf, der Geokoordinaten, eine
Beacon-ID und/oder die Beacon-Position A1002 der Beacon-Ein¬ richtung 1002 speichern kann. Die Beacon-Einrichtung 1002 umfasst außerdem eine Kontrolleinheit 1005 und einen Beacon- Sender 1006.
Die Kontrolleinheit 1005 ist dazu eingerichtet, die Sendeei¬ genschaften, insbesondere die Sendesignalstärke P1002, der Beacon-Einrichtung 1002 nach einem zeitlichen Muster M1002 zu verändern .
Der Beacon-Sender 1006 ist dazu eingerichtet, das Sendesignal S1002 mit einem Modulationssignal SMioo2, das Sendedaten D1002 enthält, zu überlagern und mit der Sendesignalstärke P1002 auszusenden. Die Sendedaten D1002 enthalten insbesondere die Beacon-Position A1002 und die Sendesignalstärke P1002, wobei die Sendesignalstärke P1002 zumindest teilweise verschlüsselt vorliegt .
Die mobile Einrichtung 1001 umfasst eine Sende- und Empfangs- einrichtung 1007, eine mobile Recheneinheit 1008 und eine mo¬ bile Datenbank 1009. Die Sende- und Empfangseinrichtung 1007 ist dazu eingerichtet, das Sendesignal S1002 der Beacon-Ein¬ richtung 1002 als ein Empfangssignal E1002 zu empfangen. Die mobile Recheneinheit 1008 ist dazu eingerichtet, eine Emp- fangssignalstärke PEIOO2 des Empfangssignals E1002 zu bestimmen und die Sendedaten D1002 auszuwerten. Das Ermitteln des Abstandes ΔΧ1002 der mobilen Einrichtung
1001 von der Beacon-Einrichtung 1002 kann lokal, d.h. durch die mobile Recheneinheit 1008 an der mobilen Einrichtung 1001, oder durch eine externe Server-Einrichtung 1003 erfol- gen. Erfolgt das Ermitteln des Abstandes ΔΧ1002 lokal, ist das zeitliche Muster M1002 und/oder ein Schlüssel, mittels dessen die verschlüsselte Sendesignalstärke P1002 entschlüsselt wird, in der mobilen Datenbank 1009 gespeichert. Erfolgt das Ermitteln des Abstandes ΔΧ1002 durch eine Server- Einrichtung 1003, sendet die mobile Einrichtung 1001 sendet ein Abfrage-Signal SAiooi an die Server-Einrichtung 1003, das die Sendedaten D1002 der Beacon-Einrichtung 1002 sowie die Empfangssignalstärke PEIOO2 enthält. Die externe Server-Ein- richtung 1003 weist einen Server-Sender-Empfänger 1010, eine Server-Recheneinheit 1011 und eine Server-Datenbank 1012 auf. Der Server-Sender-Empfänger 1010 empfängt das Abfrage-Signal SAIOOI · Die Server-Recheneinheit 1011 ermittelt den Abstand ΔΧ1002 der mobilen Einrichtung 1001 von der Beacon-Einrichtung 1002 in Abhängigkeit von der Sendesignalstärke P1002 und der Empfangssignalstärke PEIOO2 aus. Dabei kann der Schlüssel zum Entschlüsseln der verschlüsselten Sendesignalstärke P1002 und/oder das zeitliche Muster M1002 in der Server-Datenbank 1012 gespeichert sein und zum Ermitteln des Abstandes ΔΧ1002 an der Server-Rechenheit bereitgestellt werden. Der der Ser¬ ver-Datenbank 1012 zugeordnete Speicher ist dabei zum Beispiel manipulationsgeschützt. Denkbar ist auch, dass in oder an der Beacon-Einrichtung 1002 das zeitliche Muster abgespeichert vorliegt, aber nicht zerstörungsfrei auslesbar ist.
Zusätzlich oder alternativ zu den obigen Verfahrensschritten können die Sendedaten D1002 eine Beacon-ID BiDi0o2 anstelle der Beacon-Position A1002 enthalten, die der Beacon-Einrichtung
1002 eindeutig zugeordnet ist. Das Abfragesignal SAIOOI von der mobilen Einrichtung 1001 an die Server-Einrichtung 1003 enthält die Beacon-ID BiDioo2 und die Empfangssignalstärke PEioo2 · In der Server-Datenbank 1012 ist das zugehörige zeit- liehe Muster M1002 gespeichert, mit dessen Hilfe der Abstand ΔΧ 1002 ermittelt werden kann.
Der Server-Sender-Empfänger 1010 sendet den berechneten Ab- stand ΔΧ 1002 als ein Antwort-Signal S RI O O I an die mobile Ein¬ richtung 1001. Die Sende- und Empfangseinrichtung 1007 der mobilen Einrichtung 1001 empfängt das Antwort-Signal S RI O O I , und die mobile Recheneinheit 1008 wertet den berechneten Ab¬ stand ΔΧ 1002 aus, z.B. um mit Hilfe einer Trilateration die Position des mobilen Gerätes zu ermitteln und auf einem Display der mobilen Einrichtung 1001 anzuzeigen.
Um die Position r der mobilen Einrichtung 1001 in einem mehrdimensionalen Raum zu bestimmen, werden die soweit beschrie- benen Verfahrensschritte mit weiteren Beacon-Einrichtungen durchgeführt .
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Anordnung 1100 von Beacon-Einrichtungen 1102i - 1102s und die Server- Einrichtung 1003 aus Fig. 10 zum Lokalisieren der mobilen Einrichtung 1101.
Die Beacon-Einrichtungen 1102i - 1102s sind ähnlich angeordnet wie in Fig. 3. Zusätzlich umfasst die Anordnung 1100 eine Server-Einrichtung 1003, die dazu eingerichtet ist, einen je¬ weiligen Abstand Δχ οι - Ax os der mobilen Einrichtung 1101 von den Beacon-Einrichtungen 1102i - 1102s zu ermitteln und daraus die Position r oi der mobilen Einrichtung 1101 zu be¬ stimmen .
Der Unterschied zu Fig. 3 besteht darin, dass die Berechnung der Abstände und somit das Lokalisieren der mobilen Einrichtung 1101 durch die Server-Einrichtung 1003 erfolgt. So wird weniger Rechenleistung von der mobilen Einrichtung 1101 benö- tigt.
Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Lo¬ kalisieren einer mobilen Einrichtung 1201. Fig. 12 zeigt eine schematische Ansicht eines Gebäudes 1200, das mehrere Räume Ri - R12 umfasst. Bei dem Gebäude 1200 kann es sich um eine Schule, eine Universität, ein Kaufhaus, ein Sportstadion, ein Museum, eine Produktionsanlage, einen Flug¬ hafen und/oder einen Bahnhof handeln. In jedem der mehreren Räume Ri - R12 ist eine Beacon-Einrichtung 1202i - 1202i2 in¬ stalliert. Die mobile Einrichtung 1201 empfängt in dem Gebäu¬ de 1200 Sendesignale derjenigen Beacon-Einrichtungen, in de- ren Reichweite sie sich befindet.
Dabei wird diejenige Beacon-Einrichtung 1202s bestimmt, die der mobilen Einrichtung 1201 am nächsten ist, um zu ermitteln, in welchem Raum sich die mobile Einrichtung 1201 befin- det. Den Beacon-Einrichtungen 1202i - 1202i2 ist jeweils eine Beacon-ID zugewiesen, die insbesondere dem jeweiligen Raum Ri - R12 entspricht.
Handelt es sich bei dem Gebäude 1200 insbesondere um ein Kaufhaus, ist es denkbar, die Beacon-Einrichtungen 1202i - 1202i5 an Schaufenstern oder an Eingängen zu einzelnen Geschäften anzubringen. Kunden mit einer mobilen Einrichtung, die mit den Beacon-Einrichtungen 1202i - 1202i2 kommunizieren kann, können Informationen über das jeweilige Schaufens- ter/Geschäft erhalten, in oder bei denen sie sich befinden. Durch ein Verändern der Sendeeigenschaften, insbesondere der Sendesignalstärke, der Beacon-Einrichtungen 1202i - 1202i2 kann dabei zwischen autorisierten und nicht autorisierten Kunden unterschieden werden. Der autorisierte Kunde erhält eine exakte Angabe über die aktuelle Sendesignalstärke der Beacon-Einrichtungen 1202i - 1202i2 und kann auf deren Basis eine genaue Lokalisierung durchführen. Der nicht autorisierten Kunde kennt die Sendesignalstärke nicht und erhält nur eine ungenaue Positionsangabe.
Das Verfahren zum Lokalisieren der mobilen Einrichtung kann von Nutzern, z.B. von Besuchern und/oder Lieferanten, zu Navigation genutzt werden. In einer Produktionsanlage kann durch das Lokalisieren von Mitarbeitern, Geräten und Waren eine Verbesserung von Orientierung, von Produktionsprozessen und von Überwachung erzielt werden. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung (101), umfassend:
Aussenden eines Sendesignals (S102) mit vorgegebenen Sen¬ deeigenschaften, die nach einem zeitlichen Muster verändert werden, von mindestens einer Beacon-Einrichtung (102) aus; und
Ermitteln eines Abstandes der mobilen Einrichtung (101) von der Beacon-Einrichtung (102) in Abhängigkeit von einer Empfangssignalstärke (PE102) und den vorgebebenen Sendeeigen¬ schaften .
2. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch:
Anordnen der mindestens einen Beacon-Einrichtung (102), wobei die Beacon-Einrichtung (102) zum Aussenden des Sendesignals (S102) mit den vorgegebenen Sendeeigenschaften einge¬ richtet ist, an einer Beacon-Position (A102)
Empfangen des Sendesignals (S102) an der mobilen Einrich¬ tung (101) als Empfangssignal (E102)
Bestimmen der Empfangssignalstärke (PE102) des Empfangs¬ signals (E102) an der mobilen Einrichtung (101); und
Bereitstellen der vorgegebenen Sendeeigenschaften der Beacon-Einrichtung (102) an der mobilen Einrichtung (101).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebenen Sendeeigenschaften eine Sendesignalstärke (P102) umfassen, und die
Beacon-Einrichtung (102) das Sendesignal (S102) mit der Sende¬ signalstärke (P102) aussendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebenen Sendeeigen- schaffen mindestens eine Vorzugssenderichtung umfassen, wobei die Beacon-Einrichtung (102) das Sendesignal (S102) in der mindestens einen Vorzugssenderichtung aussendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:
Zuordnen einer Beacon-ID zu der Beacon-Einrichtung (102), Übertragen der Beacon-ID zu der mobilen Einrichtung
(101),
Übertragen der Beacon-ID und der Empfangssignalstärke (PEIO2) von der mobilen Einrichtung (101) zu einer externen Server-Einrichtung (1003),
Ermitteln des Abstandes (ΔΧ102) der mobilen Einrichtung (101) von der Beacon-Einrichtung (102) in Abhängigkeit von der Empfangssignalstärke (PE102) , einer Beacon-Position (A102) und den vorgegebenen Sendeeigenschaften durch die externe Server-Einrichtung (1003), und
Übermitteln des Abstandes (ΔΧ102) an die mobile Einrich- tung (101) .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Sendesignal (S102) eingerich tet ist, Sendedaten zu der mobilen Einrichtung (101) zu über tragen, und die Sendedaten eine Beacon-Position (A102) eine Beacon-ID, einen Zeitstempel, eine Sendesignalstärke (P102) und/oder eine Vorzugssenderichtung der Beacon-Einrichtung (102) umfassen.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst: wenigstens teilweises Verschlüsseln der vorgegebenen Sendeeigenschaften, und
Einfügen der wenigstens teilweise verschlüsselten vorge- gebenen Sendeeigenschaften in die Sendedaten, wobei die Sendedaten mit den wenigstens teilweise verschlüsselten vorgege¬ benen Sendeeigenschaften insbesondere über das Sendesignal (S102) zu der mobilen Einrichtung (101) übertragen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:
Bestimmen einer Trajektorie der mobilen Einrichtung (101) durch ein wiederholtes Ermitteln des Abstandes (ΔΧ102) der mo- bilen Einrichtung (101) von einer Beacon-Position ( A102 ) nach¬ einander .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Abstandes ( ΔΧ102 ) in der oder durch die mobile Einrichtung (101) er¬ folgt .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das zeitliche Muster in Abhän¬ gigkeit von einer Pseudozufallszahlenfolge erzeugt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:
Aussenden jeweils eines Sendesignals ( S 102 ) mit jeweils vorgegebenen Sendeeigenschaften, die nach einem jeweiligen zeitlichen Muster verändert werden, von mehreren Beacon- Einrichtungen (302i - 3025) aus; und
Ermitteln eines jeweiligen Abstandes (ΔΧ301 - ΔΧ305) der mobilen Einrichtung (301) von jeder der Beacon-Einrichtungen (302i - 3025) in Abhängigkeit von einer jeweiligen Empfangs¬ signalstärke (PE3 o i - PESOS) und den jeweiligen vorgegebenen Sendeeigenschaften .
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:
Anordnen weiterer Beacon-Einrichtungen (302i - 3025) , die jeweils zum Aussenden eines Sendesignals (S301 - S305) mit je¬ weils vorgegebenen Sendeeigenschaften eingerichtet sind, an jeweiligen Beacon-Positionen (A30i - A305) ;
Empfangen der Sendesignale (S301 - S305) an der mobilen Einrichtung (301) als jeweiliges Empfangssignal ( E 301 - E305) ;
Bestimmen der jeweiligen Empfangssignalstärke (PE3OI _ PESOS) des jeweiligen Empfangssignals (E30i - E305) an der mobi- len Einrichtung (301); und
Bereitstellen der jeweils vorgegebenen Sendeeigenschaften der jeweiligen Beacon-Einrichtungen (302i - 3025) an der mobilen Einrichtung (301), wobei jeder der mehreren Beacon-Einrichtungen (302i - 3025) ein eigenes zeitliches Muster zugewiesen wird, nach dem die jeweils vorgegebenen Sendeeigenschaften verändert werden.
13. Beacon-Einrichtung (102) zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung (101), welche dazu eingerichtet ist, ein Sende¬ signal (S102) mit den vorgegebenen Sendeeigenschaften auszu¬ senden, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 12 durchzuführen .
14. Anordnung (300) zum Lokalisieren einer mobilen Einrichtung (301), umfassend:
eine Mehrzahl von Beacon-Einrichtungen (302i - 3025) nach Anspruch 13,
wobei die Mehrzahl von Beacon-Einrichtungen (302i - 3025) an unterschiedlichen Beacon-Positionen (A301 - A305) angeordnet ist .
15. Anordnung (300) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige zeitliche Muster der Mehrzahl von Beacon-Einrichtungen (302i - 3025) in einer zugriffsgeschützten Speichereinrichtung abgelegt ist.
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