WO2015114149A1 - Positionsbestimmung eines nutzer-endgeräts mittels schallwellen - Google Patents

Positionsbestimmung eines nutzer-endgeräts mittels schallwellen Download PDF

Info

Publication number
WO2015114149A1
WO2015114149A1 PCT/EP2015/052096 EP2015052096W WO2015114149A1 WO 2015114149 A1 WO2015114149 A1 WO 2015114149A1 EP 2015052096 W EP2015052096 W EP 2015052096W WO 2015114149 A1 WO2015114149 A1 WO 2015114149A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sound
user terminal
arrangement
sound waves
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/052096
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther Banholzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contnet AG
Original Assignee
Contnet AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contnet AG filed Critical Contnet AG
Publication of WO2015114149A1 publication Critical patent/WO2015114149A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G01S5/30—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/72—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G01S1/76—Systems for determining direction or position line
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for determining the position of a user terminal in a residence area, in particular in a building.
  • the invention relates to a method for determining the position of a user terminal in a location area.
  • the invention further relates to a computer-readable storage medium.
  • the invention also relates to a program element.
  • the radio-based GPS does not work or does not function well enough in a user terminal's location, making such in-flight navigation solutions impossible or at least unreliable, even though there are many applications for them - in shopping malls, public buildings, hoteis, or hospitals.
  • WLAN and other wireless technologies either with proximity or
  • Runtime measurements work, but all are relatively complex and, for the most part, are not very accurate.
  • Sound waves is formed, a sound detector device (wherein either the sound emitting device of a plurality of sound emitters or the
  • a sound detector device may be formed by a plurality of sound detectors), which is designed (in particular with respect to the sound emitting device of another position) for (in particular time-delayed, i.e. after passing a distance between the sound emitting device and the sound detector device) detecting the emitted sound waves, and
  • Position determining means for determining the position of the user terminal based on time information (for example, timings) regarding the emission of sound waves by the sound emitting means and detecting the sound waves by the sound detecting means and based on previously known position information regarding the position of one of the sound emitting means and sound detector device
  • the Scarf Idetektor is set up (especially in the residence area), wherein (especially only or exactly) one of the sound emitting device and the Scarf Idetektor resonance is part of the user terminal and the other device (ie sound detection device or sound emitting device) is arranged at known positions in the location area (and is not part of the user terminal).
  • sound waves are emitted by a sound emitting device, the emitted sound waves are detected by a sound detecting device, and the position of the user terminal based on time information regarding the emission of sound waves by the sound emitting device and the detection of the
  • a sound emitting device and the sound detection device is determined, wherein one of the sound emitting device and the sound detection device is part of the user terminal and the other is arranged at a known position in the residence area.
  • a user terminal positioning program is stored in a location area which executes program when executed by one or more processors (the user terminal and / or at least one communicable controller) is, controls the process steps described above or
  • a program element (computer program element) according to a
  • Embodiment of the present invention for determining the position of a user terminal in a location area has the above-described Process steps on (or performs) when it is executed by one or more processors (the user terminal and / or at least one communicable with it communicable control device).
  • Embodiments of the present invention can be implemented both by means of a
  • Computer program that is a software, as well as by means of one or more special electrical circuits, that is, in hardware, or in any hybrid form, that is, by means of software components and hardware components, realized.
  • computer program that is a software, as well as by means of one or more special electrical circuits, that is, in hardware, or in any hybrid form, that is, by means of software components and hardware components, realized.
  • the software at least partially as
  • App i. as a downloadable and then installable software application, be designed for the user terminal.
  • a position determination in a location area (such as a
  • user terminals such as mobile phones, usually already have a microphone (in particular for receiving speech signals) as a sound detector device or a speaker (in particular for the output of speech and other audio signals, for example music) as a sound emitter device can this hardware in an inventive arrangement synergistic to
  • the sound detection device may be formed as a microphone of the user terminal.
  • Many user terminals such as mobile phones and tablet PCs, have a microphone through which in the
  • Normal operation of the user terminal is a voice input by a user is enabled, for example, to make calls or by means of
  • Voice recognition to the user terminal to transmit a control command.
  • such a microphone can be used synergistically for detecting the sound signals used for the position determination.
  • a particularly compact arrangement is possible, in which for forming the
  • Sound detector device no additional equipment is required.
  • the sound signals may be transmitted, for example, at a predetermined frequency interval (for example, outside of speech typical frequencies) and / or in a predetermined waveform and / or in a predetermined signal sequence.
  • the sound emitting device as
  • a plurality of separate sound sources (for example loudspeakers) that can be arranged at different positions in the location area and that do not form part of the user terminal.
  • Sound sources advantageous. For a coarser positioning also a smaller number is possible, for a further refinement of Positioning using redundancy effects, it is also possible to provide more than three sound sources.
  • the sound emitting device as
  • Speaker of the user terminal to be formed.
  • Many user terminals such as cellular phones and tablet PCs, have a speaker through which, during normal operation of the user terminal, a voice output or other audio output to a user is enabled, for example, to make phone calls or to listen to music.
  • a loudspeaker can be used synergistically for generating or emitting the sound signals used for the position determination.
  • a particularly compact arrangement is possible in which no additional equipment is required to form the sound emitting device.
  • the sound detection device may be referred to as
  • a plurality of separate sound detectors which do not form part of the user terminal, can be arranged at different positions in the location area.
  • the provision of three sound detectors located at different, preferably fixed, positions in the location area is advantageous.
  • For a coarser positioning also a smaller number is possible, for a further refinement of the position determination using
  • Redundancy effects is also the provision of more than three sound detectors possible.
  • the position determination device may be formed as part of the user terminal.
  • the processor provided in any case in many user terminals can carry out the position determination by means of a corresponding software application and thus serve as a position-determining device.
  • Control logic or the required calculation algorithms can be provided by means of a software element that can be stored in the user terminal (for example as an app).
  • An apparatus adaptation of a commercially available user terminal for example, a smartphone
  • the arrangement may comprise one or more control devices (for example computers, in particular servers) which are different from the user terminal and can be located inside and / or outside the location area.
  • control devices for example computers, in particular servers
  • Control device may optionally be communicably coupled to the user terminal, in particular via a mobile radio communication network or the Internet. It is also a wired communication of such
  • control device with thus communicable coupled devices possible.
  • the control device may also be communicably coupled to the sound emitting device and / or the sound detector device, in particular to control the emission of the sound waves and / or signals in the
  • Such a controller may, for example, be associated with the residence area (for example a shopping center). Then, the control device for
  • Example the speakers of the shopping center so that they emit in a predetermined manner sound signals for determining the position of a user terminal.
  • a central control device for example a trusted server
  • a central position for example via the Internet
  • determines the position of many user terminals in several location areas for example
  • the position determination device may be formed as part of the control device.
  • the required resource for performing the positioning determinations may be centralized for multiple user terminals, so that the demands on the user terminals are then extremely limited. It is then sufficient for the control device to be sent the sound or sound signals provided with a respective time stamp and the control device to transmit the sound signals
  • the controller may be configured to provide the user terminal based on the determined position
  • control device can transmit data relating to the current position to the user terminal. For example, if a user of the user's terminal in a shopping mall walks along a particular retail store and this is recognized by the arrangement, information on that store may be displayed on the user's terminal, for example special offers.
  • Other applications include the display of a map or an overview map of a shopping center, including a display of the current one
  • a signpost to an X-ray laboratory as
  • Guidance for a patient in a hospital or an indication of the user's position regarding a swimming pool in a hotel is provided.
  • the position determining means for determining the position of the user terminal by means of a
  • Runtime determination or transit time measurement of the sound waves to be formed The velocity of sound waves in air is known (-340 m / s). Is also the Time of the transmission of sound waves from the sound emitter and the time of receiving these sound waves at the located at another position sound detection device, and also the position of the sound emitter or the sound detection device is known, the other unknown position (the sound emitter or the Sound Detector) can be determined by using the procedure
  • the determination of the position of the user terminal by means of a transit time determination can also be carried out using triangulation.
  • the position determining device for determining a change in position (that is, motion information relating to a movement) of the user terminal by detecting a
  • a direction of movement (approach or removal) can be determined. If the user together with the user terminal (and thus with sound detector or sound source) moves and the sound sources or sound detectors coupled to the user terminal remain stationary, the speed of the sound source can also be fixed
  • Location-based services can be refined with knowledge of the direction of movement because in the near future it may be possible to anticipate desired services.
  • the sound waves that can be emitted by the sound emitting device and detectable by the sound detector device can be selected from infrasound (in particular frequencies less than 16 Hz), audible sound (in particular frequencies between 16 Hz and 20 kHz), ultrasound (in particular frequencies between 20 kHz and 1.6 GHz) and hypersonic (especially frequencies above ultrasonic frequencies). Because microphones from user terminals often have high sensitivity in the audible
  • Frequency range are transmitted very precisely.
  • a transmission of the sound signals in the ultrasonic range is advantageous because then no risk of overlapping with useful signals that are detected by the microphones of the user terminals (for example, language of a user).
  • the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for
  • predetermined pattern in particular at predetermined time intervals, be formed. Is the characteristic, pattern or sequence of
  • Sound signals known with which the sound emitting device emits sound (in particular the distance between adjacent sound pulses, the width of a
  • Pattern recognition for the sound detection device better possible between sound signals for position determination and useful sound (for example, the
  • Speech input by a user
  • the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for the sound emitting device for
  • Laminating the sound waves emitted for determining the position for, in particular, simultaneous emitting of laminating sound, in particular Music or language be educated.
  • the transmission of sound waves for determining the position of user terminals can possibly be perceived as disturbing.
  • the overlay of Kaschier-Hörschall, d .h. Users perceived as pleasant sound such as music or human speech, the subjective perception of human users in the environment of
  • the Kaschier Hörschall machine-separable differs from the positioning sound without a user perceives the position-determining sound as disturbing in view of the Kaschier Hörschalls, a reliable position determination of the user terminal as well as a pleasant sensation of the user is possible.
  • the user terminal (in particular when its microphone forms the sound detector device of the arrangement) may be configured to emit sound emission triggering signals for triggering the emission of sound waves through the sound emitting device. In this way it can be ensured that sound signals are transmitted only when this is necessary. Useless sending of scarf! can be avoided, thereby reducing the noise and energy consumption can be reduced.
  • the user terminal can do this
  • Acoustic emission trigger signal transmitted to a control device, which in turn forwards the sound emission trigger signal to the sound emitting device.
  • the device may include a recognizer (which may, for example, be part of the user terminal, in particular its processor) for detecting the presence or absence of the user Possibility of positioning the user terminal by the Global Positioning System (GPS).
  • the recognizer may further be for triggering the position determination of the user terminal by the global positioning system in case of recognizing the
  • the user terminal contains a GPS module for position determination by the Global Positioning System (GPS) and recognizes the GPS module that has a
  • Positioning by means of GPS is currently not possible or not possible with sufficient accuracy (for example, because the user is staying with the user terminal in a building in which the GPS radio waves are not in
  • a recognizer for example, a processor of the user terminal
  • the recognition device recognizes that the position determination by means of GPS is possible again at a later time (for example because the user together with the user terminal has left the building). The recognition device can then switch the operation of the user terminal back to position determination by means of GPS.
  • the user terminal may be a portable (i.e., user-portable) device,
  • Such devices often contain microphone and / or speakers, with a part of these already existing hardware components for position determination means
  • the residence area may be a building, in particular a shopping center, a public facility, a hotel or a hospital. Since GPS radio signals often can not penetrate sufficiently in such buildings due to low signal strengths or the occurrence of reflections, is in such an environment the
  • the arrangement may also include the residence area, in particular a building, as part of the arrangement.
  • the arrangement may in particular
  • Communication network further formed in particular by a plurality of communicatively coupled nodes, wherein a user terminal can represent such a node and the arrangement can have one or more further nodes have.
  • Figure 1 shows an arrangement for determining the position of a user terminal in a building according to an exemplary embodiment of the
  • Figure 2 shows an arrangement for determining the position of a user terminal in a building according to another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 3 to FIG. 6 show different possibilities for the transmission of data and the performance of calculations in the context of a
  • an LBS According to an exemplary embodiment of the invention, an LBS
  • Embodiment can be implemented, for example, by means of a corresponding software application on a conventional mobile phone, without this having to have additional hardware.
  • An aspect according to an exemplary embodiment of the invention is not to measure the transit time of radio waves (ie electromagnetic waves) for location, but the transit time of sound waves, for example, with the microphone of the mobile phone received (or sent with the speaker of the mobile phone ) become.
  • the sound waves can come from dedicated speakers installed in the building. However, they can also be emitted by loudspeakers already installed in the building.
  • the sound waves can be transmitted by the transmitters at certain intervals. The transmission of the sound waves can also be initiated by the receiving device, for example, the receiving device, the him over a
  • the calculation of the position can be done in the receiving device.
  • the position of the speakers is made known to the receiving device via an Internet connection.
  • the calculation of the position can also take place on the server to which the receiving device via an Internet connection can notify the times of receipt of the acoustic signals. In this case, it is not necessary for the receiving device to detect the position of the
  • FIG. 1 shows an arrangement 100 embodied as a communication network according to an exemplary embodiment of the invention
  • the arrangement 100 comprises the user terminal 102 denoted by X, the microphone of which forms a sound detector device 108 for detecting sound waves.
  • the user terminal 102 is currently at a position within the building identified by the location coordinates rx.
  • the arrangement 100 has four loudspeakers A, B, C, D, which are arranged at a fixed position in the building and at a distance from one another
  • Form sound emitter 106 and are each designed to emit sound waves.
  • the user terminal 102 has, as part of its corresponding program-technically set-up processor, a position determination device 110 which is used to determine the respectively current (and continuously changing) position r of the user terminal 102 based on a sound wave transit time measurement between the loudspeakers A, B, C, D and the sound detector device 108 of the user terminal 102 is formed.
  • a position determination device 110 which is used to determine the respectively current (and continuously changing) position r of the user terminal 102 based on a sound wave transit time measurement between the loudspeakers A, B, C, D and the sound detector device 108 of the user terminal 102 is formed.
  • time information regarding the emission of sound waves through the speakers A, B, C, D the Schailemitter worn 106 and the detection of the sound waves by the sound detector means 108 as well as previously known position information regarding the position of the individual speakers A, B, C, D of
  • the individual loudspeakers A, B, C, D of the Schailemitter raised 106 are arranged on prior art and in this case fixed position in the residence area 104, namely
  • the position determination device 110 is provided in the user terminal 102, then the data transfer for determining the position of the user terminal 102 can be kept low since no recourse to remote processor resources is necessary to carry out the calculation.
  • the arrangement 100 also has two control devices 112, 114, which in the present case are each designed as server computers.
  • Controller 112 is communicably coupled to user terminal 102 and to controller 114 via the Internet 116 and may be a central control entity for controlling location determination in a plurality of location areas.
  • the controller 114 associated with the building may direct to the controller 112 and / or the user terminal 102 location coordinates of stationary speakers A, B, C, B of the
  • the control device 112 can also control the loudspeakers A, B, C, B for emitting sound waves with a predefinable characteristic. If a user is located outside the building, as in the constellation shown in FIG. 1, the user terminal 102 "denoted Y, then a GPS module of the user terminal 102 'can receive radio waves 150 from satellites 152 with the designations Si, Sn, Sm or Siv to determine its current location in accordance with GPS technology, because the radio waves 150 are due to poor radiation performance or due to reflections on the Buildings not penetrate into the building with sufficient intensity, the user terminal 102 in the building, the position determination by GPS is currently not or not possible with sufficient accuracy.
  • a recognizer of the user terminal 102 according to the invention which may be formed as part of the processor of the user terminal 102, may indicate the presence or absence of the possibility of
  • GPS Detect Positioning System
  • Position r x no longer or no longer sufficiently precise can accomplish. If the recognizer recognizes this fact, it can do so
  • the position determination device 110 of the user terminal 102 is for determining the position r x of the user terminal 102 by means of a
  • each of the sound sources A, B, C, D emits a respective sound wave 154 (simultaneously or sequentially).
  • Sound source A emits at time t A i, starting from its location r A, an acoustic wave 154 indicated by i, which propagates at the speed of sound and reaches user terminal 102 with the designation X at time t A xi.
  • Sound source B emits in a corresponding manner at time t B i, starting from its location r B, a sound wave 154 which propagates at the speed of sound and reaches the user terminal 102 with the designation X at a later point in time texi.
  • Sound source C emits at time t a, starting from its location r c, a sound wave 154 which propagates at the speed of sound and reaches the user terminal 102 with the designation X at time tcxi.
  • Sound source D emits at time t D i, starting from its location r D, a sound wave 154, the propagated at the speed of sound and reaches the user terminal 102 designated X at the time toxi.
  • the user terminal 102 is aware of the location coordinates r A , r B , r c or r D of the sound sources A, B, C, D (for example, these can be transmitted from one of the control devices 112 or 114 to the user terminal 102, if this by means of
  • Recognition device is switched to position determination by means of sound waves). Using the relationship "velocity equal to path length per unit of time" on the movement of the sound waves 154 from the speakers A, B, C and D to the user terminal 102 can be deduced on its position, so that the location coordinates r x can be determined ,
  • the position determination device 110 for determining position changes or movement information regarding a movement of the user terminal 102 may be formed by detecting a frequency shift resulting from the acoustic Doppler effect between the emitted sound waves and the detected sound waves 154. Including such speed information, the accuracy of the
  • Each of the controllers 112, 114 may be configured to provide or provide a location-based service to the user terminal 102 based on the particular location. If the building is a shopping center, signals corresponding to the respective control devices 112, 114 can be transmitted to the user terminal 102 in order to be displayed on a
  • Display device of the user terminal 102 to allow the user, for example, a tour of the shopping center.
  • Sound detection device 108 detectable sound waves can in
  • Sound emitter 106 may be formed for emitting sound waves at predetermined time intervals and with a predetermined sound signal profile, these time intervals and the predetermined sound signal profile should be known to the user terminal 102 or should be made known via the communication network.
  • the sound emitting device 106 may also be used for laminating the emitted for determining position acoustic
  • the sound emitted by the sound emitting device 106 is then perceived by users as more pleasant.
  • the Kaschier Hörschall can be emitted simultaneously with the position-determining sound (the user terminal 102 then, for example by means of pattern recognition the
  • Positioning sound can separate from the Kaschier Hörschall) or can alternately or intermittently emit either Kaschier Hörschall or positioning swirlschall.
  • the user terminal 102 may be configured to generate sound emission trigger signals to initiate the emission of sound waves through the device
  • Sound emitter 106 emit. For example, only when the recognizer recognizes that position determination by GPS is currently not possible and position determination by means of sound waves is desired, can a control signal be transmitted from the user terminal 102 to one of the controllers 112, 114 so that these then the speakers A, B, C, D for emitting the sound waves 154 to
  • FIG. 2 shows an arrangement 100 for determining the position of a user terminal 102 in a location area 104 according to another
  • the sound emitting device 106 is designed as a loudspeaker of the user terminal 102.
  • This speaker may be used during normal operation of the user terminal 102, for example, for outputting voice signals during a user's telephoning.
  • the sound waves 154 emitted for determining the position of the loudspeaker can lie in the ultrasonic range and thus be inaudible to a user.
  • the sound detector device 108 is in the form of four separate track detectors, for example microphones, arranged at different positions in the locating area 104. These are designed to detect the sound waves 154 emitted by the loudspeaker of the user terminal 102.
  • the position of the user terminal 102 can thus be determined by means of a transit time measurement of the sound waves 154.
  • the sound source emits in the form of the loudspeaker of the X
  • Designation c at the time txci and the microphone with the designation d for Time txdi may be communicated to the user terminal 102 by the controller 114, which may be communicably coupled to the microphones a, b, c, d.
  • the user terminal 102 in turn, the location coordinates r a , i * b, r c or r d of the microphones a, b, c, d known.
  • FIG. 2 shows the position determining device 110 as part of the
  • Control device 112 may be formed.
  • the user terminal 102 / or the controller 114 transmits over the Internet 116 the
  • Control means 112 data containing the transit times of the sound waves 154 and the positions of the microphones a, b, c and d.
  • the actual calculation of the current location coordinate r x of the user terminal 102 takes over the
  • Control device 112 so that a decentralized resource is sufficient and user terminals 102 manage without large computing capacity.
  • FIG. 3 to FIG. 6 show different possibilities for the transmission of data and the performance of calculations in the context of a
  • Control device 112/114 transmitted (see reference numeral 400), then takes place at the calculation (see reference numeral 402) of the location coordinates r x .
  • the location coordinates rx may then be communicated to the user terminal 102 (see reference numeral 404).
  • Microphones a, b transmitted to the controller 112/114 (see
  • Sound waves can be transmitted through the speaker of the user terminal 102 from the user terminal 102 to the controller 112/114 (see reference numeral 602).
  • the location coordinates r x are then transmitted to the user terminal 102 (see reference numeral 600).
  • FIGS. 3 to 6 thus show that a great variety of configurations are possible with regard to the locations of the calculations and the transmission of data. It should be noted that in the context of positioning
  • the transmitted sound signal itself may contain identification information for assigning the sound signal to the associated sound source. It is also possible that the sound sources in a controlled chronological order
  • an assignment to the sound source is possible if the associated communication partner device (in particular the user terminal or one of the control devices or a sound detector) has been informed of the assignment of the sound sources to the sound signal characteristics. It is also possible that a sound source such a communication partner device by
  • Communication message announces that and when it sends out a sound signal or has sent or which has this characteristics.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Telephone Function (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Telephonic Communication Services (AREA)

Abstract

Anordnung (100) zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts (102) in einem Aufenthaltsgebiet (104), wobei die Anordnung (100) das Nutzer-Endgerät (102), eine Schallemittereinrichtung (106), die zum Emittieren von Schallwellen ausgebildet ist, eine Schalldetektoreinrichtung (108), die zum Detektieren der emittierten Schallwellen ausgebildet ist, und eine Positionsbestimmungseinrichtung (110) aufweist, die zum Bestimmen der Position des Nutzer-Endgeräts (102) basierend auf Zeitinformation hinsichtlich des Emittierens von Schallwellen durch die Schallemittereinrichtung (106) und des Detektierens der Schallwellen durch die Schalldetektoreinrichtung (108) und basierend auf vorbekannter Positionsinformationen hinsichtlich der Position von einer der Schallemittereinrichtung (106) und der Schalldetektoreinrichtung (108) eingerichtet ist, wobei eine der Schallemittereinrichtung (106) und der Schalldetektoreinrichtung (108) Teil des Nutzer-Endgeräts (102) ist und die jeweils andere an vorbekannten Positionen in dem Aufenthaltsgebiet (104) angeordnet ist.

Description

Positionsbestimmung eines Nutzer-Endaeräts mittels Schallwellen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Positionsbestimmung eines Nutzer- Endgeräts in einem Aufenthaltsgebiet, insbesondere in einem Gebäude.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts in einem Aufenthaltsgebiet.
Die Erfindung betrifft ferner ein computerlesbares Speichermedium.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Programm-Element.
Moderne GPS- (Global Positioning System, Globales
Positionsbestimmungssystem) Technologien ermöglichen die weltweite
Lokalisierung und Navigation mittels dedizierter Geräte sowie Mobiltelefonen oder Tablets, die mit entsprechender Software und entsprechenden GPS-Modulen ausgestattet sind. Im Innenbereich von Gebäuden und anderen
Aufenthaltsgebieten eines Nutzer-Endgeräts funktioniert das funkbasierte GPS nicht oder nicht ausreichend gut, was entsprechende Navigationslösungen in Gebäuden unmöglich oder zumindest unzuverlässig macht, obwohl es für diese zahlreiche Anwendungen gäbe - in Einkaufszentren, öffentlichen Einrichtungen, Hoteis oder Krankenhäusern. Es gibt verschiedene Lösungsansätze mittels WLAN und anderer Funktechnologien, die entweder mit Proximität oder
Laufzeitmessungen arbeiten, aber alle relativ aufwändig und zum großen Teil nicht sehr genau sind.
Es ist immer noch schwierig, in Gebäuden oder ähnlichen Aufenthaltsgebieten eines Nutzer-Endgeräts eine genaue Positionsbestimmung von Nutzer- Endgeräten mit vertretbarem Aufwand durchzuführen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in Gebäuden oder ähnlichen Aufenthaltsgebieten eines Nutzer-Endgeräts eine genaue Positionsbestimmung von Nutzer-Endgeräten mit vertretbarem Aufwand durchzuführen. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung und ein Verfahren zur
Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts in einem Aufenthaltsgebiet, durch ein computerlesbares Speichermedium und durch ein Programm-Element mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine
Anordnung zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts in einem
Aufenthaltsgebiet (zum Beispiel einem Gebäude, in dem sich das Nutzer- Endgerät gegenwärtig aufhält, und in dem Positionsbestimmung mittels GPS nicht möglich oder nicht gewünscht ist) geschaffen, wobei die Anordnung das Nutzer-Endgerät, eine Schallemittereinrichtung, die zum Emittieren von
Schallwellen ausgebildet ist, eine Schalldetektoreinrichtung (wobei entweder die Schallemittereinrichtung aus mehreren Schallemittern oder die
Schaldetektoreinrichtung aus mehreren Schalldetektoren gebildet sein kann), die (insbesondere an bezüglich der Schallemittereinrichtung anderer Position) zum (insbesondere zeitverzögerten, d.h. nach Durchlaufen einer Wegstrecke zwischen Schallemittereinrichtung und Schalldetektoreinrichtung) Detektieren der emittierten Schallwellen ausgebildet ist, und eine
Positionsbestimmungseinrichtung aufweist, die zum Bestimmen der Position des Nutzer-Endgeräts basierend auf Zeitinformation (zum Beispiel Zeitpunkten) hinsichtlich des Emittierens von Schallwellen durch die Schallemittereinrichtung und des Detektierens der Schallwellen durch die Schalldetektoreinrichtung und basierend auf vorbekannter Positionsinformationen hinsichtlich der Position von einer der Schallemittereinrichtung und der Schalldetektoreinrichtung
(insbesondere in dem Aufenthaltsgebiet) eingerichtet ist, wobei (insbesondere nur oder genau) eine der Schallemittereinrichtung und der Schal Idetektoreinrichtung Teil des Nutzer-Endgeräts ist und die jeweils andere Einrichtung (d.h. Schalldetektoreinrichtung bzw. Schallemittereinrichtung) an vorbekannten Positionen in dem Aufenthaltsgebiet angeordnet ist (und nicht Teil des Nutzer-Endgeräts ist).
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts in einem
Aufenthaltsgebiet bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren Schallwellen mittels einer Schallemittereinrichtung emittiert werden, die emittierten Schallwellen mittels einer Schalldetektoreinrichtung detektiert werden, und die Position des Nutzer-Endgeräts basierend auf Zeitinformation hinsichtlich des Emittierens von Schallwellen durch die Schallemittereinrichtung und des Detektierens der
Schallwellen durch die Schalldetektoreinrichtung und basierend auf vorbekannter Positionsinformationen hinsichtlich der Position von einer der
Schallemittereinrichtung und der Schalldetektoreinrichtung bestimmt wird, wobei eine der Schallemittereinrichtung und der Schalldetektoreinrichtung Teil des Nutzer-Endgeräts ist und die jeweils andere an vorbekannter Position in dem Aufenthaltsgebiet angeordnet ist. In einem computerlesbaren Speichermedium gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Programm zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts in einem Aufenthaltsgebiet gespeichert, welches Programm, wenn es von einem oder mehreren Prozessoren (des Nutzer-Endgeräts und/oder mindestens einer damit kommunizierfähig koppelbaren Steuereinrichtung) ausgeführt wird, die oben beschriebenen Verfahrensschritte steuert bzw.
durchführt.
Ein Programm-Element (Computerprogramm- Element) gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts in einem Aufenthaltsgebiet weist die oben beschriebenen Verfahrensschritte auf (bzw. führt diese durch), wenn es von einem oder mehreren Prozessoren (des Nutzer-Endgeräts und/oder mindestens einer damit kommunizierfähig koppelbaren Steuereinrichtung) ausgeführt wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können sowohl mittels eines
Computerprogramms, das heißt einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, das heißt in Hardware, oder in beliebig hybrider Form, das heißt mittels Software-Komponenten und Hardware- Komponenten, realisiert werden . Insbesondere kann bei einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung die Software zumindest teilweise auch als
App, d.h. als downloadbare und dann installierbare Software-Applikation, für das Nutzer-Endgerät ausgebildet sein.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt eine Positionsbestimmung in einem Aufenthaltsgebiet (wie zum Beispiel einem
Gebäude) eines Nutzer-Endgerät unter Einsatz von Schallwellen, d.h.
mechanischer Wellen (in der Regel reine Longitudinalwellen). Damit wird die Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts unabhängig von der Empfangbarkeit von Funkwellen, wie dies gemäß GPS der Fall ist. Aufgrund ihrer niedrigeren Propagationsgesch windig keit im Vergleich zu elektromagnetischen Wellen sind Schallwellen prädestiniert, mittels einer Laufzeitmessung eine
Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts präzise vorzunehmen. Da Nutzer- Endgeräte, wie zum Beispiel Mobiltelefone, in der Regel bereits über ein Mikrofon (insbesondere zum Empfang von Sprachsignalen) als Schalldetektoreinrichtung bzw. einen Lautsprecher (insbesondere zur Ausgabe von Sprach- und anderen Audiosignalen, zum Beispiel Musik) als Schallemittereinrichtung verfügen, kann diese Hardware in einer erfindungsgemäßen Anordnung synergistisch zur
Positionsbestimmung mithilfe propagierender Schallwellen mitverwendet werden. Im Folgenden werden bevorzugte Weiterbildungen der Anordnung, des
Verfahrens, des computerlesbaren Speichermediums und des Programm- Elements beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schalldetektoreinrichtung als Mikrofon des Nutzer-Endgeräts ausgebildet sein. Viele Nutzer-Endgeräte, wie Mobilfunktelefone und Tablet PCs, haben ein Mikrofon, durch welches im
Normalbetrieb des Nutzer-Endgeräts eine Spracheingabe durch einen Benutzer ermöglicht ist, zum Beispiel um zu telefonieren oder um mittels
Spracherkennung dem Nutzer-Endgerät einen Steuerbefehl zu übermitteln.
Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann ein solches Mikrofon synergistisch zum Detektieren der für die Positionsbestimmung verwendeten Schallsignale verwendet werden. Gemäß dieser Ausgestaltung ist eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht, bei der zum Ausbilden der
Schalldetektoreinrichtung kein apparativer Zusatzaufwand anfällt. Um zwischen herkömmlichen Sprachdaten und für die Positionsbestimmung zu verwendenden Schallsignalen zu unterscheiden, können die Schallsignale zum Beispiel in einem vorbestimmten Frequenzintervall (zum Beispiel außerhalb von für Sprache typischen Frequenzen) und/oder in einer vorbestimmten Signalform und/oder in einer vorbestimmten Signalabfolge übermittelt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schallemittereinrichtung als
Mehrzahl von an unterschiedlichen Positionen in dem Aufenthaltsgebiet anordbaren separaten Schallquellen (zum Beispiel Lautsprecher) ausgebildet sein, die nicht Teil des Nutzer-Endgeräts bilden. Für eine eindeutige und präzise Positionsbestimmung ist das Vorsehen von drei an unterschiedlichen,
vorzugsweise festen, Positionen in dem Aufenthaltsgebiet lokalisierten
Schallquellen vorteilhaft. Für eine gröbere Positionsbestimmung ist auch eine geringere Anzahl möglich, für eine weitere Verfeinerung der Positionsbestimmung unter Verwendung von Redundanzeffekten ist auch das Vorsehen von mehr als drei Schallquellen möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schallemittereinrichtung als
Lautsprecher des Nutzer-Endgeräts ausgebildet sein. Viele Nutzer-Endgeräte, wie Mobilfunktelefone und Tablet PCs, haben einen Lautsprecher, durch welchen im Normalbetrieb des Nutzer-Endgeräts eine Sprachausgabe oder eine sonstige Audioausgabe an einen Benutzer ermöglicht ist, zum Beispiel um zu telefonieren oder um Musik zu hören. Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann ein solcher Lautsprecher synergistisch zum Erzeugen bzw. Emittieren der für die Positionsbestimmung verwendeten Schallsignale verwendet werden. Gemäß dieser Ausgestaltung ist eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht, bei der zum Ausbilden der Schallemittereinrichtung kein apparativer Zusatzaufwand anfällt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schalldetektoreinrichtung als
Mehrzahl von an unterschiedlichen Positionen in dem Aufenthaltsgebiet anordbaren separaten Schalldetektoren ausgebildet sein, die nicht Teil des Nutzer-Endgeräts bilden. Für eine eindeutige und präzise Positionsbestimmung ist das Vorsehen von drei an unterschiedlichen, vorzugsweise festen, Positionen in dem Aufenthaltsgebiet lokalisierten Schalldetektoren vorteilhaft. Für eine gröbere Positionsbestimmung ist auch eine geringere Anzahl möglich, für eine weitere Verfeinerung der Positionsbestimmung unter Verwendung von
Redundanzeffekten ist auch das Vorsehen von mehr als drei Schalldetektoren möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Positionsbestimmungseinrichtung als Teil des Nutzer-Endgeräts ausgebildet sein. Gemäß dieser Ausgestaltung kann der in vielen Nutzer-Endgeräten ohnehin vorgesehene Prozessor mittels einer entsprechenden Software-Applikation die Positionsbestimmung durchführen und somit als Positionsbestimmungseinrichtung dienen. Die entsprechende
Steuerlogik bzw. die erforderlichen Berechnungsalgorithmen können mittels eines Software-Elements bereitgestellt werden, das in dem Nutzer-Endgerät gespeichert werden kann (zum Beispiel als App). Eine apparative Anpassung eines handelsüblichen Nutzer-Endgeräts (zum Beispiel ein Smartphone) kann dann entbehrlich sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung eine oder mehrere Steuereinrichtungen (zum Beispiel Computer, insbesondere Server) aufweisen, die von dem Nutzer-Endgerät unterschiedlich sind und innerhalb und/oder außerhalb des Aufenthaltsgebiets lokalisert sein können. Eine solche
Steuereinrichtung kann optional mit dem Nutzer-Endgerät kommunizierfähig gekoppelt sein, insbesondere über ein Mobilfunkkommunikationsnetz oder das Internet. Es ist auch eine drahtgebundene Kommunikation einer solchen
Steuereinrichtung mit damit kommunizierfähig gekoppelten Geräten möglich. Die Steuereinrichtung kann auch mit der Schallemittereinrichtung und/oder der Schalldetektoreinrichtung kommunizierfähig gekoppelt sein, insbesondere um das Emittieren der Schallwellen zu steuern und/oder um Signale im
Zusammenhang mit den detektierten Schallwellen zu empfangen. Eine solche Steuereinrichtung kann zum Beispiel dem Aufenthaltsgebiet (zum Beispiel einem Einkaufszentrum) zugeordnet sein. Dann kann die Steuereinrichtung zum
Beispiel die Lautsprecher des Einkaufszentrums so ansteuern, dass diese in einer vorgebbaren Weise Schallsignale zur Positionsbestimmung eines Nutzer- Endgeräts emittieren. Es ist alternativ oder ergänzend aber auch möglich, eine zentrale Steuereinrichtung vorzusehen (zum Beispiel ein Trusted Server), die von zentraler Position aus, zum Beispiel über das Internet, die Positionsbestimmung vieler Nutzer-Endgerät in mehreren Aufenthaltsgebieten (zum Beispiel
verschiedenen Einkaufszentren) steuert bzw. überwacht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Positionsbestimmungseinrichtung als Teil der Steuereinrichtung ausgebildet sein. In diesem Fall kann die erforderliche Ressource zum Durchführen der Berechnungen für die Positionsbestimmungen für mehrere Nutzer-Endgeräte zentralisiert werden, so dass die Anforderungen an die Nutzer-Endgeräte dann äußerst begrenzt sind . Es ist dann ausreichend, dass der Steuereinrichtung die mit einem jeweiligen Zeitstempel versehenen Ton- bzw. Schallsignale übermittelt werden und die Steuereinrichtung die
Position der Schallemittereinrichtung oder der Schalldetektoreinrichtung kennt, die mit dem Nutzer-Endgerät schallkommunizierfähig gekoppelt ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, dem Nutzer-Endgerät basierend auf der bestimmten Position einen
standortbezogenen Dienst bereitzustellen. Kennt die Steuereinrichtung die aktuelle Position des Nutzer-Endgeräts in dem Aufenthaltsgebiet, so kann die Steuereinrichtung den Nutzer-Endgerät Daten übermitteln, die sich auf die aktuelle Position beziehen. Wenn zum Beispiel ein Benutzer des Nutzer- Endgeräts in einem Einkaufszentrum an einem bestimmten Ladengeschäft entlang geht und dies von der Anordnung erkannt wird, so kann auf den Nutzer- Endgerät Information zu diesem Ladengeschäft angezeigt werden, zum Beispiel Sonderangebote. Andere Applikationen sind das Anzeigen eines Lageplans oder einer Übersichtskarte eines Einkaufszentrums samt Anzeige der aktuellen
Position des Benutzers auf einer Anzeigeeinrichtung (zum Beispiel einem LCD Display) des Nutzer-Endgeräts, ein Wegweiser zu einem Röntgenlabor als
Orientierungshilfe für einen Patienten in einem Krankenhaus oder ein Hinweis auf die Position des Benutzers bezüglich eines Schwimmbades in einem Hotel.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Positionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Position des Nutzer-Endgeräts mittels einer
Laufzeitbestimmung bzw. Laufzeitmessung der Schallwellen ausgebildet sein. Die Geschwindigkeit von Schallwellen in Luft ist bekannt (-340 m/s). Ist ferner der Zeitpunkt des Aussendens von Schallwellen von der Schallemittereinrichtung und der Zeitpunkt des Empfangs dieser Schallwellen an der an einer anderen Position befindlichen Schalldetektoreinrichtung bekannt, und ist ferner die Position der Schallemittereinrichtung oder der Schalldetektoreinrichtung bekannt, so kann die jeweils andere unbekannte Position (der Schallemittereinrichtung bzw. der Schalldetektoreinrichtung) bestimmt werden, indem die Prozedur mit
unterschiedlichen Schallsendern oder unterschiedlichen Schallempfängern
(vorzugsweise dreimal oder mehr als dreimal) wiederholt wird . Das Bestimmen der Position des Nutzer-Endgeräts mittels einer Laufzeitbestimmung kann auch unter Verwendung von Triangulation erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Positionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Positionsänderung (also von Bewegungsinformation betreffend eine Bewegung) des Nutzer-Endgeräts mittels Erfassens einer
Frequenzverschiebung zwischen den emittierten Schallwellen und den
detektierten Schallwellen ausgebildet sein. Mittels des akustischen Dopplereffekts ist es möglich, aus dem Betrag einer Frequenzverschiebung zwischen den emittierten Schallwellen und den detektierten Schallwellen eine
Relativgeschwindigkeit zwischen Schallquelle und Schalldetektor zu ermitteln. Aus dem Vorzeichen einer Frequenzverschiebung zwischen den emittierten Schallwellen und den detektierten Schallwellen kann eine Bewegungsrichtung (Annähern oder Entfernen) ermittelt werden. Bewegt sich der Benutzer samt Nutzer-Endgerät (und somit mit Schalldetektor oder Schallquelle) und verbleiben die mit dem Nutzer-Endgerät schallkommunizierfähig gekoppelten Schallquellen oder Schalldetektoren ortsfest, so lässt sich auch die Geschwindigkeit des
Benutzers samt Nutzer-Endgerät ermitteln. Dies erlaubt es, die Informationsbasis zum Ermitteln der aktuellen Position des Nutzer-Endgeräts zu verfeinern und auch Positionsänderungen mit einzubeziehen. Die Bereitstellung der
standortbezogenen Dienste kann bei Kenntnis der Bewegungsrichtung verfeinert werden, da in der nahen Zukunft möglicherweise gewünschte Dienste antizipiert werden können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die von der Schallemittereinrichtung emittierbaren und von der Schalldetektoreinrichtung detektierbaren Schallwellen ausgewählt sein aus Infraschall (insbesondere Frequenzen kleiner 16 Hz), Hörschall (insbesondere Frequenzen zwischen 16 Hz und 20 kHz), Ultraschall (insbesondere Frequenzen zwischen 20 kHz und 1,6 GHz) und Hyperschall (insbesondere Frequenzen oberhalb Ultraschallfrequenzen). Da Mikrofone von Nutzer-Endgeräten häufig eine hohe Empfindlichkeit im hörbaren
Frequenzbereich von Schall haben, können die Schallsignale in diesem
Frequenzbereich besonders präzise übermittelt werden. Eine Übermittlung der Schallsignale im Ultraschallbereich ist vorteilhaft, weil dann keinerlei Gefahr einer Überschneidung mit Nutzsignalen auftritt, die von den Mikrofonen der Nutzer- Endgeräte detektiert werden (zum Beispiel Sprache eines Benutzers).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schallemittereinrichtung zum
Emittieren von Schallwellen zur Positionsbestimmung gemäß einem
vorbestimmten Muster, insbesondere in vorbestimmten Zeitabständen, ausgebildet sein. Ist die Charakteristik, das Muster bzw. die Sequenz von
Schallsignalen bekannt, mit denen die Schallemittereinrichtung Schall aussendet (insbesondere der Abstand benachbarter Schallpulse, die Breite eines
Schallpulses und/oder die Frequenz eines Schallpulses), so ist es mittels
Mustererkennung für die Schalldetektoreinrichtung besser möglich, zwischen Schallsignalen zur Positionsbestimmung und Nutzschall (zum Beispiel die
Spracheingabe eines Benutzers) zu unterscheiden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schallemittereinrichtung zum
Kaschieren der zur Positionsbestimmung ausgesendeten Schallwellen zum insbesondere gleichzeitigen Emittieren von Kaschier-Hörschall, insbesondere Musik oder Sprache, ausgebildet sein. Das Aussenden von Schallwellen zur Positionsbestimmung von Nutzer-Endgeräten (zum Beispiel durch Lautsprecher in einem Einkaufszentrum) kann unter Umständen als störend empfunden werden. Das Überlagern von Kaschier-Hörschall, d .h. von Benutzern als angenehm empfundenem Schall wie zum Beispiel Musik oder menschliche Sprache, kann das subjektive Empfinden von menschlichen Benutzern im Milieu der
erfindungsgemäßen Anordnung verbessern. Wenn sich der Kaschier-Hörschall vom Positionsbestimmungs-Schall maschinentrennbar unterscheidet, ohne dass ein Benutzer angesichts des Kaschier-Hörschalls den Positionsbestimmungsschall als störend wahrnimmt, ist gleichzeitig eine zuverlässige Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts als auch ein angenehmes Empfinden der Benutzers möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Nutzer-Endgerät (insbesondere wenn dessen Mikrofon die Schalldetektoreinrichtung der Anordnung bildet) ausgebildet sein, Schallemissionsauslösesignale zum Auslösen des Emittierens von Schallwellen durch die Schallemittereinrichtung auszusenden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Schallsignale nur dann ausgesandt werden, wenn dies erforderlich ist. Nutzloses Aussenden von Schal! kann dadurch vermieden werden, wodurch die Schallbelastung und der Energieverbrauch reduziert werden können. Das Nutzer-Endgerät kann das
Schallemissionsauslösesignal direkt an die Schallemittereinrichtung übermitteln. Alternativ ist es möglich, dass das Nutzer-Endgerät das
Schallemissionsauslösesignal an eine Steuereinrichtung übermittelt, die dann ihrerseits das Schallemissionsauslösesignal an die Schallemittereinrichtung weiterleitet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung eine Erkenneinrichtung (die zum Beispiel Teil des Nutzer-Endgeräts, insbesondere von dessen Prozessor, sein kann) zum Erkennen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der Möglichkeit einer Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts durch das Globale Positionsbestimmungssystem (GPS) aufweisen. Die Erkenneinrichtung kann ferner zum Auslösen der Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts durch das Globale Positionsbestimmungssystem im Falle des Erkennens des
Vorhandenseins bzw. zum Auslösen der Positionsbestimmung des Nutzer- Endgeräts mittels der Schallwellen im Falle des Erkennens des
Nichtvorhandenseins eingerichtet sein. Enthält das Nutzer-Endgerät ein GPS Modul zur Positionsbestimmung durch das Globale Positionsbestimmungssystem (GPS, Global Positioning System) und erkennt das GPS Modul, dass eine
Positionsbestimmung mittels GPS gegenwärtig nicht oder nicht mit ausreichender Genauigkeit möglich ist (zum Beispiel weil sich der Benutzer mit dem Nutzer- Endgerät in einem Gebäude aufhält, in das die GPS Funkwellen nicht in
ausreichender Stärke eindringen, um eine zuverlässige Positionsbestimmung mittels GPS zu ermöglichen), so kann eine Erkenneinrichtung (zum Beispiel ein Prozessor des Nutzer-Endgeräts) diesen Umstand erkennen und den Betrieb des Nutzer-Endgeräts auf Positionsbestimmung mittels Schallwellen-Laufzeitmessung umschalten. Es ist auch möglich, dass die Erkenneinrichtung erkennt, dass zu einem späteren Zeitpunkt die Positionsbestimmung mittels GPS wieder möglich ist (zum Beispiel weil der Benutzer samt Nutzer-Endgerät das Gebäude verlassen hat). Die Erkenneinrichtung kann dann den Betrieb des Nutzer-Endgeräts wieder auf Positionsbestimmung mittels GPS umschalten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Nutzer-Endgerät ein portables (d.h . von einem Benutzer tragbares bzw. komfortabel mitführbares) Gerät,
insbesondere ein Mobilfunkgerät oder ein Tablet PC, sein. Derartige Geräte enthalten häufig Mikrofon und/oder Lautsprecher, wobei ein Teil dieser ohnehin vorhandenen Hardwarekomponenten zur Positionsbestimmung mittels
Schallwellen in einer erfindungsgemäßen Anordnung synergistisch mitbenutzt werden kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Aufenthaltsgebiet ein Gebäude sein, insbesondere ein Einkaufszentrum, eine öffentliche Einrichtung, ein Hotel oder ein Krankenhaus. Da GPS Funksignale häufig aufgrund niedriger Signalstärken bzw. des Auftretens von Reflexionen nicht in ausreichendem Maße in derartige Gebäude eindringen können, ist in einer solchen Umgebung die
Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts mittels Schallwellen besonders vorteilhaft.
Die Anordnung kann auch das Aufenthaltsgebiet, insbesondere ein Gebäude, als Teil der Anordnung aufweisen. Die Anordnung kann insbesondere ein
Kommunikationsnetzwerk, weiter insbesondere gebildet durch eine Mehrzahl kommunizierfähig gekoppelter Knoten, wobei ein Nutzer-Endgerät einen solchen Knoten darstellen kann und die Anordnung einen oder mehrere weiterer Knoten aufweisen kann, aufweisen.
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Anordnung zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts in einem Gebäude gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
Figur 2 zeigt eine Anordnung zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts in einem Gebäude gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung .
Figur 3 bis Figur 6 zeigen unterschiedliche Möglichkeiten der Übermittlung von Daten und der Durchführung von Berechnungen im Rahmen einer
Positionsbestimmung eines mit einer Steuereinrichtung zusammenwirkenden Nutzer-Endgeräts in einem Gebäude gemäß den exemplarischen
Ausführungsbetspielen der Erfindung.
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Bevor in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiele erläutert werden, werden einige Aspekte von Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein LBS
(location-based-services, standortbezogene Dienste)-Verfahren zur Benutzung in Gebäuden, Gebäudekomplexen und Ähnlichem (zum Beispiel in Tunneln oder Transportmitteln, beispielsweise U-Bahn) geschaffen. Ein exemplarisches
Ausführungsbeispiel kann zum Beispiel mittels einer entsprechenden Software- Applikation auf einem herkömmlichen Mobiltelefon implementiert werden, ohne dass dieses über zusätzliche Hardware verfügen muss. Ein Aspekt gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, nicht die Laufzeit von Funkwellen (d.h. elektromagnetischen Wellen) zur Ortsbestimmung zu messen, sondern die Laufzeit von Schallwellen, die zum Beispiel mit dem Mikrofon des Mobiltelefons empfangen (oder die mit dem Lautsprecher des Mobiltelefons ausgesandt) werden. Die Schallwellen können von dedizierten Lautsprechern kommen, die im Gebäude angebracht werden. Sie können jedoch auch von ohnehin im Gebäude angebrachten Lautsprechern ausgestrahlt werden. Die Schallwellen können von den Sendern in bestimmten Abständen abgesendet werden. Die Aussendung der Schallwellen kann auch vom Empfangsgerät initiiert werden, zum Beispiel kann das Empfangsgerät die ihm über eine
Internetverbindung bekannt gemachten Sender (Lautsprecher) aktiv auffordern, ein Signal zu senden. Die Berechnung der Position kann im Empfangsgerät erfolgen. Hierzu wird dem Empfangsgerät die Position der Lautsprecher über eine Internetverbindung bekannt gemacht. Die Berechnung der Position kann auch auf dem Server erfolgen, dem das Empfangsgerät über eine Internetverbindung die Zeitpunkte des Empfangs der akustischen Signale mitteilen kann. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass das Empfangsgerät die Position der
Lautsprecher kennt. Die akustischen Signale können im hörbaren Bereich abgestrahlt werden. In diesem Fall ist es möglich, diese durch andere Geräusche (zum Beispiel Musik) zu kaschieren, so dass sie nicht als störend empfunden werden. Die akustischen Signale können auch im Ultraschallbereich abgestrahlt werden. Figur 1 zeigt eine als Kommunikationsnetzwerk ausgebildete Anordnung 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung zur
Positionsbestimmung eines als Mobilfunkgerät ausgebildeten Nutzer-Endgeräts 102, das in einem Aufenthaltsgebiet 104 in Form eines Gebäudes lokalisiert ist. Die Anordnung 100 umfasst das mit X bezeichnete Nutzer-Endgerät 102, dessen Mikrofon eine Schalldetektoreinrichtung 108 zum Detektieren von Schallwellen bildet. Das Nutzer-Endgerät 102 befindet sich gegenwärtig an einer Position innerhalb des Gebäudes, die durch die Ortskoordinaten rx gekennzeichnet ist. Ferner weist die Anordnung 100 vier, jeweils an fester Position in dem Gebäude und zueinander dezentral angeordnete Lautsprecher A, B, C, D auf, die eine
Schallemittereinrichtung 106 bilden und jeweils zum Emittieren von Schallwellen ausgebildet sind.
Das Nutzer-Endgerät 102 weist als Teil seines entsprechend programmtechnisch eingerichteten Prozessors eine Positionsbestimmungseinrichtung 110 auf, die zum Bestimmen der jeweils aktuellen (und sich fortwährend ändernden) Position r des Nutzer-Endgeräts 102 basierend auf einer Schallwellen- Laufzeitmessung zwischen den Lautsprechern A, B, C, D und der Schalldetektoreinrichtung 108 des Nutzer-Endgeräts 102 ausgebildet ist. Hierfür wird Zeitinformation hinsichtlich des Emittierens von Schallwellen durch die Lautsprecher A, B, C, D der Schailemittereinrichtung 106 und des Detektierens der Schallwellen durch die Schalldetektoreinrichtung 108 sowie vorbekannte Positionsinformationen hinsichtlich der Position der einzelnen Lautsprecher A, B, C, D der
Schailemittereinrichtung 106 verwendet. Die einzelnen Lautsprecher A, B, C, D der Schailemittereinrichtung 106 sind an vorbekannter und im vorliegenden Fall fester Position in dem Aufenthaltsgebiet 104 angeordnet, nämlich
gekennzeichnet durch die jeweiligen Ortskoordinaten rA, rB, rc bzw rD. Ist, wie in Figur 1, die Positionsbestimmungseinrichtung 110 in dem Nutzer-Endgerät 102 vorgesehen, so kann der Datentransfer zum Ermitteln der Position des Nutzer- Endgeräts 102 gering gehalten werden, da zur Durchführung der Berechnung kein Rückgriff auf entfernte Prozessorressourcen nötig ist.
Die Anordnung 100 weist ferner zwei Steuereinrichtungen 112, 114 auf, die im vorliegenden Fall jeweils als Server-Computer ausgebildet sind.
Steuereinrichtung 112 ist über das Internet 116 mit dem Nutzer-Endgerät 102 und mit der Steuereinrichtung 114 kommunizierfähig gekoppelt und kann eine zentrale Steuerentität zum Steuern der Positionsbestimmung in einer Vielzahl von Aufenthaltsgebieten sein. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 114, die dem Gebäude zugeordnet ist, der Steuereinrichtung 112 und/oder dem Nutzer- Endgerät 102 Ortskoordinaten von stationären Lautsprechern A, B, C, B des
Gebäudes übermitteln. Auch kann die Steuereinrichtung 112 die Lautsprecher A, B, C, B zum Emittieren von Schallwellen mit vorgebbarer Charakteristik ansteuern. Befindet sich ein Nutzer außerhalb des Gebäudes, wie in der in Figur 1 gezeigten Konstellation das mit Y bezeichnete Nutzer-Endgerät 102", so kann ein GPS Modul des Nutzer-Endgeräts 102' Funkwellen 150 von Satelliten 152 mit den Bezeichnungen Si, Sn, Sm bzw. Siv empfangen, um entsprechend der GPS Technologie seinen gegenwärtigen Ort zu bestimmen. Da die Funkwellen 150 aufgrund schwacher Abstrahlleistung bzw. aufgrund von Reflexionen an dem Gebäude nicht mit ausreichender Intensität in das Gebäude eindringen, ist dem Nutzer-Endgerät 102 in dem Gebäude die Positionsbestimmung mittels GPS gegenwärtig nicht oder nicht mit ausreichender Genauigkeit möglich . Eine Erkenneinrichtung des erfindungsgemäßen Nutzer-Endgeräts 102, die als Teil des Prozessors des Nutzer-Endgeräts 102 ausgebildet sein kann, kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Möglichkeit einer
Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts 102 durch das Globale
Positionsbestimmungssystem (GPS) erkennen. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass das GPS Modul des Nutzer-Endgeräts 102 das Bestimmen der
Position rx nicht mehr oder nicht mehr ausreichend präzise bewerkstelligen kann. Erkennt die Erkenneinrichtung diesen Umstand, so kann sie die
Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts 102 mittels der Schallwellen- Laufzeitmessung aktivieren bzw. auslösen, die im Weiteren näher beschrieben wird.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 110 des Nutzer-Endgeräts 102 ist zum Bestimmen der Position rx des Nutzer-Endgeräts 102 mittels einer
Laufzeitmessung der Schallwellen ausgebildet. Im gezeigten Beispiel emittiert jede der Schallquellen A, B, C, D eine jeweilige Schallwelle 154 (simultan oder sequentiell). Schallquelle A emittiert zum Zeitpunkt tAi ausgehend von ihrem Ort rA eine mit i indizierte Schallwelle 154, die mit Schallgeschwindigkeit propagiert und das Nutzer-Endgerät 102 mit der Bezeichnung X zum Zeitpunkt tAxi erreicht. Schallquelle B emittiert in entsprechender Weise zum Zeitpunkt tBi ausgehend von ihrem Ort rB eine Schallwelle 154, die mit Schallgeschwindigkeit propagiert und das Nutzer-Endgerät 102 mit der Bezeichnung X zum späteren Zeitpunkt texi erreicht. Schallquelle C emittiert zum Zeitpunkt ta ausgehend von ihrem Ort rc eine Schallwelle 154, die mit Schallgeschwindigkeit propagiert und das utzer- Endgerät 102 mit der Bezeichnung X zum Zeitpunkt tcxi erreicht. Schallquelle D emittiert zum Zeitpunkt tDi ausgehend von ihrem Ort rD eine Schallwelle 154, die mit Schallgeschwindigkeit propagiert und das Nutzer-Endgerät 102 mit der Bezeichnung X zum Zeitpunkt toxi erreicht. Dem Nutzer-Endgerät 102 sind die Ortskoordinaten rA, rB, rc bzw rD der Schallquellen A, B, C, D bekannt (zum Beispiel können diese von einer der Steuereinrichtungen 112 oder 114 dem Nutzer-Endgerät 102 übermittelt werden, wenn dieses mittels der
Erkenneinrichtung auf Positionsbestimmung mittels Schallwellen umgeschaltet wird). Unter Anwendung der Beziehung„Geschwindigkeit gleich Weglänge pro Zeiteinheit" auf die Bewegung der Schallwellen 154 von den Lautsprechern A, B, C bzw. D zu dem Nutzer-Endgerät 102 kann auf dessen Position rückgeschlossen werden, damit können auch die Ortskoordinaten rx ermittelt werden .
Optional kann die Positionsbestimmungseinrichtung 110 zum Bestimmen von Positionsänderungen bzw. Bewegungsinformation betreffend eine Bewegung des Nutzer-Endgeräts 102 mittels Erfassens einer aus dem akustischen Dopplereffekt resultierenden Frequenzverschiebung zwischen den emittierten Schallwellen und den detektierten Schallwellen 154 ausgebildet sein. Unter Einbeziehung einer derartigen Geschwindigkeitsinformation kann die Genauigkeit der
Positionsbestimmung weiter verbessert werden. Jede der Steuereinrichtungen 112, 114 kann ausgebildet sein, dem Nutzer- Endgerät 102 basierend auf der bestimmten Position einen standortbezogenen Dienst bereitzustellen oder anzubieten . Ist das Gebäude ein Einkaufszentrum, so können von der jeweiligen der Steuereinrichtungen 112, 114 entsprechende Signale an das Nutzer-Endgerät 102 übermittelt werden, um auf einer
Anzeigeeinrichtung des Nutzer-Endgeräts 102 dem Benutzer zum Beispiel eine Führung durch das Einkaufszentrum zu ermöglichen.
Die von der Schallemittereinrichtung 106 emittierbaren und von der
Schalldetektoreinrichtung 108 detektierbaren Schallwellen können im
Frequenzbereich von Hörschall liegen, d . h. vom menschlichen Gehör wahrnehmbar sein. In diesem Frequenzbereich sind die auf Sprache angepassten Mikrofone von Nutzer-Endgeräten 102 besonders sensitiv. Um dem Nutzer- Endgerät 102 eine zuverlässige Unterscheidung zwischen Umgebungsgeräuschen und Schallsignalen zur Positionsbestimmung zu ermöglichen, kann die
Schallemittereinrichtung 106 zum Emittieren von Schallwellen in vorbestimmten Zeitabständen und mit einem vorbestimmten Schallsignalprofil ausgebildet sein, wobei diese Zeitabstände und das vorbestimmte Schallsignalprofil dem Nutzer- Endgerät 102 bekannt sein sollte oder über das Kommunikationsnetzwerk bekannt gemacht werden sollte. Die Schallemittereinrichtung 106 kann ferner zum Kaschieren der zur Positionsbestimmung ausgesendeten akustischen
Schallwellen zusätzlich Kaschier-Hörschall, insbesondere Musik, aussenden. Der von der Schallemittereinrichtung 106 ausgesandte Hörschall wird von Benutzern dann als angenehmer empfunden. Der Kaschier-Hörschall kann gleichzeitig mit dem Positionsbestimmungs-Hörschall abgestrahlt werden (wobei das Nutzer- Endgerät 102 dann zum Beispiel mittels Mustererkennung den
Positionsbestimmungs-Hörschall von dem Kaschier-Hörschall trennen kann) oder kann abwechselnd bzw. intermittierend entweder Kaschier-Hörschall oder Positionsbestimmungs-Hörschall abstrahlen. Um die zum Betrieb der Anordnung 100 erforderliche Energie gering zu halten, kann das Nutzer-Endgerät 102 ausgebildet sein, Schallemissionsauslösesignale zum Auslösen des Emittierens von Schallwellen durch die
Schallemittereinrichtung 106 auszusenden. Zum Beispiel kann zum Beispiel erst dann, wenn die Erkenneinrichtung erkennt, dass eine Positionsbestimmung mittels GPS gegenwärtig nicht möglich ist und eine Positionsbestimmung mittels Schallwellen gewünscht wird, ein Steuersignal von dem Nutzer-Endgerät 102 an eine der Steuereinrichtungen 112, 114 übermittelt werde, so dass diese die Lautsprecher A, B, C, D dann zum Emittieren der Schallwellen 154 zur
Positionsbestimmung ansteuern. Figur 2 zeigt eine Anordnung 100 zur Positionsbestimmung eines Nutzer- Endgeräts 102 in einem Aufenthaltsgebiet 104 gemäß einem anderen
exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, Im Weiteren werden die wesentlichen Unterschiede zwischen Figur 2 und Figur 1 beschrieben, wobei im Übrigen auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen wird.
Gemäß Figur 2 ist die Schallemittereinrichtung 106 als Lautsprecher des Nutzer- Endgeräts 102 ausgebildet. Dieser Lautsprecher kann beim Normalbetrieb des Nutzer-Endgeräts 102 zum Beispiel zum Ausgeben von Sprachsignalen während des Telefonierens eines Benutzers verwendet werden. Um diese Sprachausgabe auch während des Telefonierens nicht zu stören und dennoch eine simultane Positionsermittlung mittels Schallwellen 154 zu ermöglichen, können die zur Positionsermittlung von dem Lautsprecher ausgesandten Schallwellen 154 im Ultraschallbereich liegen und somit für einen Benutzer nicht hörbar sein.
Entsprechend ist gemäß Figur 2 die Schalldetektoreinrichtung 108 in Form von vier, an unterschiedlichen Positionen in dem Aufenthaltsgebiet 104 angeordnete separate Schaildetektoren, zum Beispiel Mikrofone, ausgebildet. Diese sind dazu ausgebildet, die von dem Lautsprecher des Nutzer-Endgeräts 102 ausgesendeten Schallwellen 154 zu detektieren.
Auch gemäß Figur 2 kann somit mittels einer Laufzeitmessung der Schallwellen 154 die Position des Nutzer-Endgeräts 102 ermittelt werden. Im gezeigten Beispiel emittiert die Schallquelle in Form des Lautsprechers des mit X
bezeichneten Nutzer-Endgeräts 102 zum Zeitpunkt txf ausgehend von ihrem Ort rx eine mit i indizierte Schallwelle 154, die mit Schallgeschwindigkeit propagiert. Diese erreicht das Mikrofon mit der Bezeichnung a zum Zeitpunkt tXai, das Mikrofon mit der Bezeichnung b zum Zeitpunkt tXbi, das Mikrofon mit der
Bezeichnung c zum Zeitpunkt txci und das Mikrofon mit der Bezeichnung d zum Zeitpunkt txdi. Die Zeitpunkte txai, txbi, txci und txdi können dem Nutzer-Endgerät 102 durch die Steuereinrichtung 114 übermittelt werden, die kommunizierfähig mit den Mikrofonen a, b, c, d gekoppelt sein kann. Dem Nutzer-Endgerät 102 sind wiederum die Ortskoordinaten ra, i*b, rc bzw rd der Mikrofone a, b, c, d bekannt. Unter Anwendung der Beziehung„Geschwindigkeit gleich Weglänge pro Zeiteinheit" auf die Bewegung der Schallwellen 154 von dem Nutzer-Endgerät 102 zu den Mikrofonen a, b, c, d kann auf dessen Position rückgeschlossen werden und können somit die Ortskoordinaten rx ermittelt werden. Gemäß Figur 2 kann die Positionsbestimmungseinrichtung 110 als Teil der
Steuereinrichtung 112 ausgebildet sein. In diesem Fall übermittelt das Nutzer- Endgerät 102/oder die Steuereinrichtung 114 über das Internet 116 der
Steuereinrichtung 112 Daten, welche die Laufzeiten der Schallwellen 154 und die Positionen der Mikrofone a, b, c und d enthalten. Die eigentliche Berechnung der gegenwärtigen Ortskoordinate rx des Nutzer-Endgeräts 102 übernimmt die
Steuereinrichtung 112, so dass dafür eine dezentrale Ressource ausreichend ist und Nutzer-Endgeräte 102 ohne große Rechenkapazität auskommen.
Figur 3 bis Figur 6 zeigen unterschiedliche Möglichkeiten der Übermittlung von Daten und der Durchführung von Berechnungen im Rahmen einer
Positionsbestimmung eines mit einer jeweiligen Steuereinrichtung 112 bzw. 114 zusammenwirkenden Nutzer-Endgeräts 102 in einem Gebäude gemäß
exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung. Gemäß Figur 3, die der Architektur von Figur 1 entspricht, erfolgt die
Berechnung (siehe Bezugszeichen 300) der Ortskoordinaten rx beim Nutzer- Endgerät 102, wobei die Ortskoordinaten rx dann an die Steuereinrichtung 112/114 übermittelt werden können (siehe Bezugszeichen 302). Gemäß Figur 4, die ähnlich der Architektur von Figur 1 ist, werden Zeitinformation bezüglich der Schallwellen 154 und Ortskoordinaten der
Schallquellen A, B von dem Nutzer-Endgerät 102 als Rohdaten an die
Steuereinrichtung 112/114 übermittelt (siehe Bezugszeichen 400), an der dann die Berechnung (siehe Bezugszeichen 402) der Ortskoordinaten rx erfolgt. Die Ortskoordinaten rx können dann an das Nutzer-Endgerät 102 übermittelt werden (siehe Bezugszeichen 404).
Gemäß Figur 5, die ähnlich der Architektur von Figur 2 ist, werden
Zeitinformation bezüglich des Empfangs der Schallwellen 154 und
Ortskoordinaten der Mikrofone a, b an die Steuereinrichtung 112/114 übermittelt (siehe Bezugszeichen 500), die diese dann als Rohdaten an das Nutzer-Endgerät 102 übermitteln (siehe Bezugszeichen 502). Dann erfolgt die Berechnung (siehe Bezugszeichen 504) der Ortskoordinaten rx beim Nutzer-Endgerät 102, das die Zeitpunkte des Aussendens der Schallwellen durch seinen Lautsprecher kennt.
Gemäß Figur 6, die der Architektur von Figur 2 entspricht, werden
Zeitinformation bezüglich der Schallwellen 154 und Ortskoordinaten der
Mikrofone a, b an die Steuereinrichtung 112/114 übermittelt (siehe
Bezugszeichen 500). Dort erfolgt auch die Berechnung (siehe Bezugszeichen 504) der Ortskoordinaten rx, wofür die Zeitpunkte des Aussendens der
Schallwellen durch den Lautsprecher des Nutzer-Endgeräts 102 von dem Nutzer- Endgerät 102 an die Steuereinrichtung 112/114 übermittelt werden können (siehe Bezugszeichen 602). Die Ortskoordinaten rx werden dann dem Nutzer- Endgerät 102 übermittelt (siehe Bezugszeichen 600).
Figur 3 bis Figur 6 zeigen somit, dass bezüglich der Orte der Berechnungen und der Übermittlung von Daten verschiedenste Konfigurationen möglich sind. Es ist noch anzumerken, dass die im Rahmen der Positionsbestimmung
übermittelten Schallsignale der jeweiligen Schallquelle zuordbar sein sollten. Zum Beispiel kann das übermittele Schallsignal selbst Identifizierungsinformation zur Zuordnung des Schallsignals zur zugehörigen Schallquelle enthalten. Es ist auch möglich, dass die Schallquellen in kontrollierter zeitlicher Abfolge
Schallsignale aussenden. Es ist weiter möglich, unterschiedlichen Schallquellen unterschiedliche Schallsignalcharakteristika zuzuordnen, zum Beispiel
unterschiedliche Frequenzen. Dann ist anhand der Ermittlung der detektierten Frequenzen eine Zuordnung zu der Schallquelle möglich, wenn dem zugehörigen Kommunikationspartnergerät (insbesondere dem Nutzer-Endgerät oder einer der Steuereinrichtungen oder einem Schalldetektor) die Zuordnung der Schallquellen zu den Schallsignalcharakteristika mitgeteilt worden ist. Ferner ist möglich, dass eine Schallquelle einem solchen Kommunikationspartnergerät per
Kommunikationsnachricht mitteilt, dass und wann diese ein Schallsignal aussendet bzw. ausgesandt hat bzw. welche Charakteristika dieses hat.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener
Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den
Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Anordnung (100) zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts (102) in einem Aufenthaltsgebiet (104), wobei die Anordnung ( 100) aufweist:
das Nutzer-Endgerät (102);
eine Schallemittereinrichtung (106), die zum Emittieren von Schallwellen ausgebildet ist;
eine Schalldetektoreinrichtung ( 108), die zum Detektieren der emittierten Schallwellen ausgebildet ist;
eine Positionsbestimmungseinrichtung ( 110), die zum Bestimmen der
Position des Nutzer-Endgeräts (102) basierend auf Zeitinformation hinsichtlich des Emittierens von Schallwellen durch die Schallemittereinrichtung (106) und des Detektierens der Schallwellen durch die Schalldetektoreinrichtung (108) und basierend auf vorbekannter Positionsinformationen hinsichtlich der Position von einer der Schallemittereinrichtung ( 106) und der Schalldetektoreinrichtung (108) eingerichtet ist; und
eine Erkenneinrichtung, die zum Erkennen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der Möglichkeit einer Positionsbestimmung des Nutzer- Endgeräts (102) durch das Globale Positionsbestimmungssystem, zum Auslösen der Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts ( 102) durch das Globale
Positionsbestimmungssystem im Falle des Erkennens des Vorhandenseins, und zum Auslösen der Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts ( 102) mittels der Schallwellen im Falle des Erkennens des Nichtvorhandenseins eingerichtet ist; wobei eine der Schallemittereinrichtung ( 106) und der
Schalldetektoreinrichtung ( 108) Teil des Nutzer-Endgeräts ( 102) ist und die jeweils andere an vorbekannter Position in dem Aufenthaltsgebiet (104) anordbar oder angeordnet ist.
2. Anordnung ( 100) nach Anspruch 1, wobei die Schalldetektoreinrichtung (108) als Mikrofon des Nutzer-Endgeräts ( 102) ausgebildet ist.
3. Anordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schaliemittereinrichtung (106) als Mehrzahl von, insbesondere als mindestens drei, an unterschiedlichen Positionen in dem Aufenthaitsgebiet ( 104) anordbaren oder angeordneten separaten Schallquellen, insbesondere Lautsprecher, ausgebildet ist.
4. Anordnung ( 100) nach Anspruch 1, wobei die Schaliemittereinrichtung ( 106) als Lautsprecher des Nutzer-Endgeräts ( 102) ausgebildet ist.
5. Anordnung ( 100) nach Anspruch 1, 3 oder 4, wobei die
Schalldetektoreinrichtung ( 108) als Mehrzahl von, insbesondere als mindestens drei, an unterschiedlichen Positionen in dem Aufenthaltsgebiet ( 104) anordbaren oder angeordneten separaten Schalldetektoren, insbesondere Mikrofone, ausgebildet ist.
6. Anordnung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Positionsbestim mungseinrichtung ( 110) als Teil des Nutzer-Endgeräts ( 102) ausgebildet ist.
7. Anordnung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend mindestens eine Steuereinrichtung ( 112, 114), die mit dem Nutzer-Endgerät ( 102) kommunizierfähig gekoppelt oder koppelbar ist, insbesondere über ein
Mobilfunkkommunikationsnetz oder das Internet ( 116).
8. Anordnung ( 100) nach Anspruch 7, wobei die
Positionsbestimmungseinrichtung ( 110) als Teil der mindestens einen
Steuereinrichtung ( 112, 114) ausgebildet ist.
9. Anordnung ( 100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die mindestens eine
Steuereinrichtung ( 112, 114) ausgebildet ist, dem Nutzer-Endgerät ( 102) basierend auf der bestimmten Position einen standortbezogenen Dienst bereitzustellen.
10. Anordnung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die
Positionsbestimmungseinrichtung ( 110) zum Bestimmen der Position des Nutzer- Endgeräts ( 102) mittels einer Laufzeitbestimmung der Schallwellen ausgebildet ist.
11. Anordnung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die
Positionsbestimmungseinrichtung ( 110) zum Bestimmen einer Positionsänderung des Nutzer-Endgeräts ( 102) mittels Erfassens einer Frequenzverschiebung, insbesondere nach Betrag und/oder Vorzeichen, zwischen den emittierten
Schallwellen und den detektierten Schallwellen ausgebildet ist.
12. Anordnung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die von der Schallemittereinrichtung ( 106) emittierbaren und von der
Schalldetektoreinrichtung ( 108) detektierbaren Schallwellen ausgewählt sind aus Infraschall, Hörschall, Ultraschall und Hyperschall.
13. Anordnung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die
Schallemittereinrichtung ( 106) zum Emittieren von Schallwellen zur
Positionsbestimmung gemäß einem vorbestimmten Muster, insbesondere in vorbestimmten Zeitabständen, ausgebildet ist.
14. Anordnung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die
Schallemittereinrichtung ( 106) zum akustischen Kaschieren der zur
Positionsbestimmung ausgesendeten Schallwellen ausgebildet ist, insbesondere gleichzeitig Kaschier-Hörschall, insbesondere Musik oder Sprache, auszusenden .
15. Anordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Nutzer- Endgerät ( 102) ausgebildet ist, Schallemissionsauslösesignaie zum Auslösen des Emittierens von Schallwellen durch die Schallemittereinrichtung ( 106)
auszusenden.
16. Anordnung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Nutzer- Endgerät ( 102) ein portables Gerät, insbesondere ein Mobilfunkgerät oder ein Tablet PC, ist.
17. Verfahren zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts (102) in einem Aufenthaltsgebiet ( 104), wobei das Verfahren aufweist:
Emittieren von Schallwellen mittels einer Schallemittereinrichtung ( 106) ; Detektieren der emittierten Schallwellen mittels einer
Schalldetektoreinrichtung ( 108) ;
Bestimmen der Position des Nutzer-Endgeräts ( 102) basierend auf Zeitinformation hinsichtlich des Emittierens von Schallwellen durch die
Schallemittereinrichtung ( 106) und des Detektierens der Schallwellen durch die Schalldetektoreinrichtung ( 108) und basierend auf vorbekannter
Positionsinformationen hinsichtlich der Position von einer der
Schallemittereinrichtung ( 106) und der Schalldetektoreinrichtung ( 108) ;
Erkennen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der Möglichkeit einer Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts ( 102) durch das Globale Positionsbestimmungssystem, Auslösen der Positionsbestimmung des Nutzer- Endgeräts (102) durch das Globale Positionsbestimmungssystem im Falle des Erkennens des Vorhandenseins, und Auslösen der Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts ( 102) mittels der Schallwellen im Falle des Erkennens des Nichtvorhandenseins;
wobei eine der Schallemittereinrichtung ( 106) und der
Schalldetektoreinrichtung ( 108) Teil des Nutzer-Endgeräts ( 102) ist und die jeweils andere an vorbekannter Position in dem Aufenthaltsgebiet (104) angeordnet ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei in dem Aufenthaltsgebiet ( 104) eine Positionsbestimmung des Nutzer-Endgeräts (102) durch das Globale
Positionsbestimmungssystem (GPS) nicht unter Einhaltung eines vorbestimmten Genauigkeitskriteriums möglich oder zumindest zeitweise unmöglich ist.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Aufenthaltsgebiet (104) ein Gebäude ist, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem
Einkaufszentrum, einer öffentlichen Einrichtung, einem Hotel und einem
Krankenhaus.
20. Computerlesbares Speichermedium, in dem ein Programm zur
Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts ( 102) in einem Aufenthaltsgebiet (104) gespeichert ist, welches Programm, wenn es von einem oder mehreren Prozessoren (102, 110, 112, 114) ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19 ausführt oder steuert.
21. Programm-Element zur Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts (102) in einem Aufenthaltsgebiet ( 104), welches Programm-Element, wenn es von einem oder mehreren Prozessoren ( 102, 110, 112, 114) ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19 ausführt oder steuert.
PCT/EP2015/052096 2014-02-03 2015-02-02 Positionsbestimmung eines nutzer-endgeräts mittels schallwellen Ceased WO2015114149A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014101296.8 2014-02-03
DE102014101296.8A DE102014101296A1 (de) 2014-02-03 2014-02-03 Positionsbestimmung eines Nutzer-Endgeräts mittels Schallwellen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015114149A1 true WO2015114149A1 (de) 2015-08-06

Family

ID=52450104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/052096 Ceased WO2015114149A1 (de) 2014-02-03 2015-02-02 Positionsbestimmung eines nutzer-endgeräts mittels schallwellen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014101296A1 (de)
WO (1) WO2015114149A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019052818A3 (de) * 2017-09-12 2019-06-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung eines über eine elektroakustische anlage wiedergegebenen pilottons mittels eines mobilen endgeräts sowie mobiles endgerät
CN114778663A (zh) * 2022-04-21 2022-07-22 中交天和机械设备制造有限公司 高精度盾构隧道壁注浆检测系统及方法
US11475390B2 (en) * 2015-12-29 2022-10-18 Rakuten Group, Inc. Logistics system, package delivery method, and program

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016211827B4 (de) * 2016-06-30 2019-05-16 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Ermittlung einer eine relative Position zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Einheiten beschreibenden Positionsinformation, Positionsbestimmungssystem und medizinische Einrichtung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005085897A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-15 An Heui Tay Positioning system using ultrasonic waves and method for controlling the same
WO2011014292A1 (en) * 2009-07-29 2011-02-03 Shopkick, Inc. Method and system for presence detection
US20120108258A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-03 Qualcomm Innovation Center, Inc. Method, Device, and System for Obtaining a Mobile Computing Device Location
WO2013061268A2 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 Ariel-University Research And Development Company, Ltd. Method and device for accurate location determination in a specified area

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0229693D0 (en) * 2002-12-19 2003-01-29 Koninkl Philips Electronics Nv Location determination method and system
DE102004052087A1 (de) * 2004-10-26 2006-05-18 Infineon Technologies Ag Verfahren und Anordnung zur personen- und standortbezogenen Informationsverarbeitung
DE102005040069A1 (de) * 2005-08-24 2007-03-15 Siemens Ag Verfahren und Kommunikationssystem zur Positionsbestimmung einer Kommunikationseinrichtung
WO2013108243A1 (en) * 2012-01-18 2013-07-25 Weisman Israel Hybrid-based system and method for indoor localization

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005085897A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-15 An Heui Tay Positioning system using ultrasonic waves and method for controlling the same
WO2011014292A1 (en) * 2009-07-29 2011-02-03 Shopkick, Inc. Method and system for presence detection
US20120108258A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-03 Qualcomm Innovation Center, Inc. Method, Device, and System for Obtaining a Mobile Computing Device Location
WO2013061268A2 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 Ariel-University Research And Development Company, Ltd. Method and device for accurate location determination in a specified area

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11475390B2 (en) * 2015-12-29 2022-10-18 Rakuten Group, Inc. Logistics system, package delivery method, and program
WO2019052818A3 (de) * 2017-09-12 2019-06-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung eines über eine elektroakustische anlage wiedergegebenen pilottons mittels eines mobilen endgeräts sowie mobiles endgerät
CN114778663A (zh) * 2022-04-21 2022-07-22 中交天和机械设备制造有限公司 高精度盾构隧道壁注浆检测系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014101296A1 (de) 2015-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60107373T2 (de) Ortung eines Gerätes mittels Klangsignale
EP3602089B1 (de) Verfahren zur feinortung eines kabelfehlers eines erdverlegten kabels
DE202017105526U1 (de) Zusammenwirkende sprachgesteuerte Geräte
DE102017208174A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Berechnung von Navigationspfaden für Objekte in Gebäuden oder auf einem Campus
DE112015003945T5 (de) Mehrquellen-Rauschunterdrückung
DE112013002115T5 (de) Orientierung eines Ultraschallsignals
EP3117632B1 (de) Mobile vorrichtung für immersive sounderlebnisse
WO2015114149A1 (de) Positionsbestimmung eines nutzer-endgeräts mittels schallwellen
DE60108600T2 (de) Aktivierung eines sprachgesteuerten Apparates
DE112013002129B4 (de) Dualfrequenz-Ultraschall-Lokalisierungssystem
JP2019510281A (ja) Ｉｏｔ対話システム
DE112017001918T5 (de) System, Endgerätevorrichtung, Verfahren und Aufzeichnungsmedium
EP3156765A1 (de) Wegeleitung von personen mit akustischen signalen
DE102013220828A1 (de) Verfahren zum Durchführen einer Zeitmessung zur Positionsberechnung eines elektronischen Geräts mit Hilfe einer einzelnen Anfrage, die an mehrere Partnergeräte geschickt wird, und eine dazugehörige Vorrichtung
Picallo et al. Design and experimental validation of an augmented reality system with wireless integration for context aware enhanced show experience in auditoriums
DE112015003512B4 (de) Erfassungstechnik mit zwei Durchläufen für Impulsabstandsmessungen ohne Echos
DE202016007834U1 (de) Erfassen des Benutzerkontexts unter Verwendung drahtloser Signalmerkmale
US20200145775A1 (en) Apparatus, system, method and computer program for distributing announcement messages
DE60107192T2 (de) Kontrolle der Reihenfolge der Ausgabe für mehrere Geräte
DE10142156B4 (de) Mobile Navigationsvorrichtung für ein zellulares Funknetz sowie Verfahren zum Liefern von Navigationsinformationen
DE102014200434A1 (de) Verfahren zum Abgleich eines Ortungssystems, Verfahren zum Orten eines Objekts und Ortungssystem
EP3586525B1 (de) Verfahren zur beschallung von personen bei einer besprechung sowie system zur durchführung des verfahrens
EP2182376A2 (de) Verfahren zur Positionsbestimmung
DE102016011772A1 (de) Lokalisierungsverfahren, zugehörige Vorrichtung und Verwendung einer Software
DE102020135059A1 (de) Reduzierung von interferenz zwischen elektromagnetischen nachführsystemen

Legal Events

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

Ref document number: 15702746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15702746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1