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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Identifizieren
und Lokalisieren einer Person oder eines Objekts.
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Zur
Sicherung von sensiblen Bereichen und deren Schutz vor unbefugtem
Zutritt werden schon seit einiger Zeit elektronische Systeme zur
Identifikation von Personen verwendet. Herkömmliche Systeme benötigen eine
Zahlencodeeingabe oder eine Ausweiskarte mit Magnetstreifen oder
RFID-Chip, welche jeweils die Anwesenheit der zu identifizierenden
Person an einem Leseterminal erfordern. Meist wird eine Art Schleuse
oder Sperre eingesetzt, um die zu identifizierende Person zu zwingen,
sich beim Eintritt zunächst
an das Leseterminal zu begeben. Oft wird auch der Bewegungsbereich
der zu identifizierenden Person durch bauliche Maßnahmen
derart eingeschränkt,
dass sie sich automatisch in einem festgelegten Bereich aufhält, in dem
sie von dem Leseterminal identifiziert wird. Meist kann die Position von
Personen, die sich nicht identifizieren möchten, jedoch nicht bestimmt
werden. Aus diesem Grund sollte der Zutritt derartiger unbefugter
Personen in einem herkömmlichen
System durch bauliche Maßnahmen
(z. B. Drehkreuze, Sperren, Schleusen usw.) verhindert werden. Dies
ist auch wünschenswert, wenn
Sicherheitspersonal in der Nähe
anwesend ist, denn dieses kann befugte Personen von unbefugten Personen
bei größeren Personenzahlen
meist nicht rein visuell unterscheiden.
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Um
die genannten Einschränkungen
zu überwinden,
werden oft Systeme, wie zum Beispiel Funktransmitter in modernen
Fahrzeugschlüsseln verwendet,
die eine Identifikation über
größere Distanzen
ermöglichen.
Diese erlauben jedoch keine genaue Lokalisierung der zu identifizierenden
Person, weil sich bei derartigen Erfassungsverfahren die zu identifizierende
Person irgendwo innerhalb eines bestimmten Radius um den Empfänger (innerhalb
der Empfangsreichweite des Systems) befinden kann.
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Zur
genaueren Lokalisation von zu identifizierenden Personen werden
manchmal aufwendige Systeme eingesetzt, die die Position der zu
identifizierenden Person mittels mehrerer Empfänger über Triangulation oder Signal-Laufzeitunterschiede
bestimmen. Jedoch können
auch diese aufwendigen Systeme keine unbefugten Personen ohne Funktransmitter
lokalisieren.
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Um
auch unbefugte Personen zu identifizieren, wird üblicherweise versucht, Personen über Kamerasysteme
mit nachgelagerter Bildverarbeitungssoftware anhand abgespeicherter
Bilddatenbanken automatisch zu erkennen. Somit können alle Personen, die nicht
in der Datenbank zu finden sind, als unbefugt klassifiziert werden.
Jedoch erfordern solche Systeme, dass die zu identifizierende Person
ihr Gesicht nicht beispielsweise durch Kleidung oder Kopfbedeckungen
verdeckt hat und dass sich die Person in einem bestimmten Raumwinkelbereich
zur Kamera zeigt.
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Ferner
gibt es auch Lokalisationsverfahren zur Bestimmung der Position
von Robotern, wobei über
im Fußboden
eingebrachte passive RFID-Tags und einen am Roboter angebrachten
RFID-Leser die Roboter
ihre eigene Position bestimmen. Jedoch eigenen sich die genannten
Systeme nur zu einer groben Lokalisation der Roboter und ermöglichen
nicht die Identifikation der Roboter.
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In 1 wird
eine Anordnung zum Lokalisieren einer Person 10 oder eines
Objekts mittels in Flächenverkleidungsstrukturen 1 integrierten
Sensoren 3, 5 gezeigt. Jedoch ermöglicht diese
Anordnung nicht die Identifizierung der lokalisierten Person 2 oder
eines Objekts.
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Die
vorgenannten Probleme werden durch eine Anordnung und ein Verfahren
zum Identifizieren und Lokalisieren einer Person oder eines Objekts
gelöst,
wobei die Anordnung mindestens einen Sender aufweist, der eingerichtet
ist zum Senden eines Signals, das eine Identifikations-Information
enthält,
die den Sender identifiziert; ferner weist die Anordnung mindestens
eine Flächenverkleidungsstruktur
mit mindestens einer Sensorfläche
mit mindestens einem Sensorelement und mindestens einer Sende/Empfangseinrichtung
auf, die eingerichtet ist zum Empfangen des Signals von dem Sender
und zum Senden einer Information, die den Sender identifiziert,
sowie einer Information, die das mindestens eine Sensorelement identifiziert.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist auf einer Fläche,
z. B. auf der Unterseite von Boden- oder Wandverkleidungen, ein
Sensor-Netzwerk angebracht. Dabei können die Sensorelemente über elektrisch
leitfähige
Bahnen mit der Versorgungsspannung verbunden sein. Die Sensorelemente
sind jeweils beispielsweise mit einem oder mehreren Näherungssensoren
oder Drucksensoren ausgestattet und können die Anwesenheit und die Position
von Personen oder Objekten im Bereich der Verkleidung erkennen.
Zusätzlich
weist jedes Sensorelement beispielsweise ein RF-Modul als integrierte Sende/Empfangseinrichtung
auf. Die Sensordaten können
dann von den RF-Modulen zusammen mit einer eindeutigen Modul-Identifizierungsnummer
beispielsweise drahtlos an eine zentrale Empfangseinrichtung übermittelt
werden, die daraus die Positionen der Personen oder Objekte rekonstruiert.
Um die Identität
der Personen oder Objekte bestimmen zu können, trägt jede zu identifizierende
Person bzw. jedes zu identifizierende Objekt eine aktive drahtlose Identifizierungseinrichtung
(ID-Tag). Diese sendet beispielsweise in regelmäßigem zeitlichen Abstand ein
kurzreichweitiges Signal aus, das eine eindeutige, der Person bzw.
dem Objekt zugeordnete Identifizierungsnummer enthält. Dieses
Signal wird dann von den Sende/Empfangseinrichtungen in den Sensorelementen
empfangen und kann als langreichweitige Signale beispielsweise an
die zentrale Empfangseinrichtung weitergegeben werden, welche diese
den zugehörigen
Sensorsignalen zuordnet und somit eine Lokalisierung und eine Identifizierung
von Personen bzw. Objekten erzielt.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist es vorgesehen, dass zwei Systeme zur Lokalisation
und Identifikation so in einem einzigen System miteinander kombiniert
werden, dass deren entgegengesetzte Vorteile sich sehr gut ergänzen. Das
eine System, ein funkbasiertes Identifikationssystem, erlaubt eine
hohe Identifizierungsgenauigkeit bei einer geringen Ortsauflösung. Das
andere System, das Sensorsystem, weist kaum Identifizierungsmöglichkeiten
auf, erlaubt jedoch eine hohe Ortsauflösung. Hiermit wird die drahtlose
Elektronik des hochauflösenden
Sensorsystems als Empfänger für das funkbasierte
Identifikationssystem benutzt und die Identifikationsdaten werden
zusammen mit der Lokalisierungsinformation an eine zentrale Empfangseinrichtung
gesendet. Somit ist es möglich,
Personen oder Objekte auf größere Entfernung
zu identifizieren, von nicht identifizierbaren Personen oder Objekten
zu unterscheiden und ihren Aufenthaltsort genau zu bestimmen, ohne
ihre Bewegungsfreiheit einzuschränken.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird ein Verfahren zum Identifizieren und Lokalisieren
einer Person oder eines Objekts bereitgestellt, bei dem ein Signal
mittels eines Senders gesendet wird, wobei das Signal eine Identifizierungsinformation
enthält,
die den Sender identifiziert; bei dem das Signal des Senders mittels
einer Flächenverkleidungsstruktur-Sende/Empfangseinrichtung
eines Sensorelements empfangen wird; bei dem eine Information, die
den Sender identifiziert, sowie eine Information, die das mindestens
eine Sensorelement identifiziert, von der Sende/Empfangseinrichtung
gesendet wird.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Anordnung eine
Empfangseinrichtung zum Empfangen der Information auf, die den Sender identifiziert,
sowie einer Information, die das mindestens eine Sensorelement identifiziert,
von der Sende/Empfangseinrichtung der Flächenverkleidungsstruktur.
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In
noch einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Anordnung
bereitgestellt, wobei die mindestens eine Sende/Empfangseinrichtung
dazu eingerichtet ist, den Signalen mit einer Information der Signale
mit einer Identifkationsinformation eine Identifikationsinformation
der mindestens einen Sende/Empfangseinrichtung hinzuzufügen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Anordnung bereitgestellt,
wobei dem mindestens einen Sensorelement eine eindeutige Kodierung
zugeordnet ist, mittels der es identifizierbar ist, so dass aus
den Sensorsignalen des mindestens einen Sensorelements die Position
der Personen bzw. des Objekts auf der Sensorfläche des mindestens einen Sensorelements
ermittelbar ist.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Anordnung bereitgestellt,
wobei der Sender dazu eingerichtet ist, dass er Signale an die Empfangseinrichtung
sendet, wobei die Signale an die Empfangseinrichtung derart kodiert
sind, dass sie von der Empfangseinrichtung gegenüber den Signalen der Sende/Empfangseinrichtung
und den Signalen des Senders an die Sende/Empfangseinrichtung unterscheidbar
sind.
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Diese
langreichweitigen Signale dienen beispielsweise der Identifizierung
des Senders bzw. des Trägers
des Senders durch die Empfangseinrichtung.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Anordnung
bereitgestellt, wobei die Sende/Empfangseinrichtung derart eingerichtet
ist, dass sie die Signale des Senders an die Sende/Empfangseinrichtung
und die Signale des Senders an die Empfangseinrichtung voneinander
unterscheidet und nur beim Empfang der Signale des Senders an die Sende/Empfangseinrichtung
Signale an die Empfangseinrichtung weiterleitet.
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In
einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Anordnung
bereitgestellt, wobei der Sender eine Sender-Empfangseinrichtung aufweist, so dass
er dazu in der Lage ist, ein von der mindestens einen Sende/Empfangseinrichtung
gesendetes Signal zu empfangen.
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Somit
kann der Träger
des Senders eine Selbstlokalisation vornehmen, ohne auf eine zentrale Empfangseinrichtung
angewiesen zu sein.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Anordnung bereitgestellt,
wobei die Empfangseinrichtung mindestens eine Sendeeinrichtung aufweist,
die dazu eingerichtet ist, Identifizierungsdaten und Lokalisierungsdaten
an die Sender-Empfangseinrichtung zu senden.
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Somit
kann der Träger
des Senders Informationen über
die Identität
und die Position anderer sich im Empfangsbereich der Empfangseinrichtung
befindlichen Personen bzw. Objekte von der Sendeeinrichtung der
Empfangseinrichtung erhalten.
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In
einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Anordnung
bereitgestellt, wobei die Sender-Empfangseinrichtung
dazu eingerichtet ist, Signale von anderen Sendern zu empfangen.
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Somit
kann der Träger
des Senders ohne Umweg über
die Empfangseinrichtung Informationen über an sich in seiner Nähe befindliche
Personen oder Objekte erhalten und so zum Beispiel auch bei ausgefallener
Empfangseinrichtung Kollisionen mit diesen Personen oder Objekten
vermeiden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Anordnung bereitgestellt,
wobei die Empfangseinrichtung eingerichtet ist zum Verschlüsseln der
empfangenen Informationen.
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Somit
kann erreicht werden, dass Informationen nur an jeweils dafür autorisierte
Personen bzw. Objekte gelangen.
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Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung fügt die Flächenverkleidungsstruktur-Sende/Empfangseinrichtung
den Signalen mit einer Information in den Signalen mit einer Identifkationsinformation
eine Identifikationsinformation der mindestens einen Sende/Empfangseinrichtung
hinzu.
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In
einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung sendet
der Sender ein weiteres Signal zur Identifizierung der den Sender
tragenden Person bzw. des den Sender tragenden Objektes zu der Empfangseinheit.
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Gemäß noch einer
anderen Ausgestaltung des Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung werden Signale des Senders an die Sende/Empfangseinrichtung
und weitere Signale an die Empfangseinrichtung von dem Sender im
Wechsel gesendet.
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Somit
ist ein Verfahren zur direkten Übertragung
von Identifikationsdaten und Lokalisationsdaten von dem Sender an
die Empfangseinrichtung realisiert.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung wird das weitere
Signal an die Empfangseinrichtung und das Signal an die mindestens
eine Sende/Empfangseinrichtung mit unterscheidbaren Kennungen gesendet.
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Somit
ist eine Unterscheidung des Signal an die mindestens eine Sende/Empfangseinrichtung und
des weiteren Signals an die Empfangseinrichtung gewährleistet.
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In
einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung verwendet
die Empfangseinrichtung die von der Sende/Empfangseinrichtung gesendeten
Signale zur Identifizierung, zur Lokalisierung und/oder zur Zuordnung
der zu identifizierenden Person bzw. des zu identifizierenden Objekts
zu einem Bereich um eine Sende/Empfangseinrichtung und die Sensorsignale
zur Lokalisierung der zu identifizierenden Person bzw. des zu identifizierenden Objekts.
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In
einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ermittelt
die Empfangseinrichtung die Position einer weiteren Person oder
eines weiteren Objekts ohne Sender unter Verwendung der Information
der Sensorsignale von einem Sensorelement der Flächenverkleidungsstruktur.
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Gemäß noch einer
anderen Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung identifiziert
und/oder lokalisiert die Empfangseinrichtung eine weitere Person
oder ein weiteres Objekt, die oder das sich außerhalb der Sensorfläche befindet,
unter Verwendung eines Signals eines Senders der weiteren Person
oder des weiteren Objekts an die Empfangseinrichtung.
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Insbesondere
mittels der weiteren Signale an die Empfangseinrichtung aber in
speziellen Fällen auch
mittels der Signale an die mindestens eine Sende/Empfangseinrichtung
können
also auch Personen bzw. Objekte identifiziert und grob lokalisiert
werden, die sich außerhalb
des Sensorbereichs des Systems der Erfindung befinden.
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In
einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung verschlüsselt die
Empfangseinrichtung die empfangenen Informationen sendet sie anschließend an
mindestens einen ausgewählten Empfänger, der
den zugehörigen
Schlüssel
aufweist.
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Somit
kann erreicht werden, dass Informationen nur an jeweils dafür autorisierte
Personen bzw. Objekte gelangen.
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Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Flächenverkleidungsstruktur
bereitgestellt, welche mindestens eine Sensorfläche mit mindestens einem Sensorelement,
und mindestens eine Sende/Empfangseinrichtung, die eingerichtet
ist zum Empfangen eines Signals von einem Sender, aufweist, wobei
das Signal eine Identifikations-Information
enthält,
die den Sender identifiziert, und zum Senden einer Information,
die den Sender identifiziert, sowie einer Information, die das mindestens eine
Sensorelement identifiziert.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In
den Figuren sind gleiche oder ähnliche
Elemente, soweit sinnvoll, mit gleichen oder identischen Bezugszeichen
versehen. Die in den Figuren gezeigten Darstellungen sind schematisch
und daher nicht maßstabsgetreu
gezeichnet.
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1 eine
Anordnung zum Lokalisieren einer Person oder eines Objekts;
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2A eine
Anordnung zum Lokalisieren und Identifizieren einer Person oder
eines Objekts gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2B die
Funktionsweise der Lokalisation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3A eine
Anordnung zum Lokalisieren und Identifizieren einer Person oder
eines Objekts gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3B eine
Anordnung zum Lokalisieren und Identifizieren eines Roboters gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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4 eine
Anordnung zum Lokalisieren und Identifizieren einer Person oder
eines Objekts gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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5 eine
schematische Darstellung der Komponenten eines konkreten Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Anordnung
zum Lokalisieren und Indentifizieren von Personen oder Objekten.
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6 eine
schematische Darstellung der Funktion eines konkreten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Anordnung
zum Lokalisieren und Indentifizieren von Personen oder Objekten.
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2A zeigt
die Funktionsweise der Anordnung zum Lokalisieren und Identifizieren
einer Person oder eines Objekts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Ein Sender, beispielsweise ein Identifizierungs-Tag
(ID-Tag) 6 sendet einen eindeutigen ID-Code im Wechsel
als kurzreichweitiges K-Signal und als langreichweitiges L-Signal. Über das
Signal L kann die zentrale Empfangseinrichtung 7 die Person 2 identifizieren.
Das Signal K wird von Sende/Empfangseinrichtungen (beispielsweise
RF-Modulen) 4 und 5 in
einer Flächenverkleidungsstruktur
empfangen. Die Signale L und K können
durch eine spezielle Kennung, die als Teil des Signals übertragen
wird, voneinander unterschieden werden. Beispielsweise sendet der
Sender (ID-Tag) 6 in regelmäßigem zeitlichen Abstand (z.
B. jede Sekunde) ein kurzreichweitiges RF-Signal (beispielsweise
mit 3 Metern Reichweite) aus, das eine eindeutige, der zu identifizierenden
Person bzw. dem zu identifizierenden Objekt zugeordnete Identifizierungsnummer
aufweist. Dieses Signal kann von den Sende/Empfangseinrichtungen
(RF-Modulen) auf den Sensorelementen 4 und 5 unter
der Flächenverkleidung
empfangen und zusammen mit ihrer jeweiligen Modul-ID als Signale
W1–W6
an die zentrale Empfangseinrichtung 7 weiter gesendet werden. Durch
die kurze Reichweite des von dem Sender (ID-Tag) 6 gesendeten
RF-Signals K wird erreicht, dass nur die Sende/Empfangeseinrichtungen (RF-Module)
auf den Sensorelementen in der Nähe 9 der
zu identifizierenden Person bzw. des zu identifizierenden Objekts,
welches der Sender (ID-Tag) trägt,
diese Signale empfangen. Die weitergeleiteten Signale W1–W6 sind
langreichweitig, damit sie von der entfernt stehenden Empfangseinrichtung 7 empfangen
werden können.
Durch Variation der RF-Ausgangsleistung der Sender (ID-Tags) 6 ist
es möglich, die
Signale der Sender (ID-Tags) im Wechsel mit sehr großer und
mit sehr kleiner Reichweite zu versenden. So kann zum Beispiel die
Anwesenheit einer identifizierbaren Person aus großer Entfernung
(z. B. 50 m) erkannt und ihre genaue Position in Bereichen mit Sensorflächen auf
wenige Zentimeter genau bestimmt werden. Dazu müssen die langreichweitigen Signale
L des Senders (ID-Tags) 6 an
die Empfangseinrichtung 7 und die kurzreichweitigen Signale
K des Senders (ID-Tags) 6 voneinander durch eine bestimmte
Kennung, die Teil des Signals ist, unterschieden werden, so dass
die Sende-Empfangseinrichtungen
(RF-Module) 4, 5 in der Sensorfläche nur
das für sie
bestimmte kurzreichweitige Signal weiter leiten und die zentrale
Empfangseinrichtung 7 das langreichweitige Signal erkennen
kann.
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2B veranschaulicht
die Lokalisierung einer identifizierten Person. Die von den Sende/Empfangseinrichtungen 4 und 5 besser
empfangenen kurzreichweitigen Signale K beschreiben einen groben
Aufenthaltsbereich 9, in dem sich der Sender (ID-Tag) 6 befinden
muss. Die durch die Fußabdrücke 8 der
Person 2 ausgelösten
Sensorelemente 5 beschreiben einen genauen Aufenthaltsort,
jedoch ohne Identifizierungsinformation. Durch Auswertung der durch
die integrierten Sende/Empfangseinrichtungen 4, 5 weitergeleiteten
ID-Tag- Signale W1–W6 kann
die Anwesenheit der zu identifizierenden Person 2 bzw.
des zu identifizierenden Objekts 10 auf den groben Bereich 9 eingeschränkt werden,
an dem sich diese integrierten Sende/Empfangseinrichtungen 4 und 5 unter
der Flächenverkleidung 1 befinden. Durch
gleichzeitige Auswertung der nicht personalisierten Sensorsignale
S1, S2, die von den betretenen Sensorelementen 5 in der
Flächenverkleidung
gesendet werden, kann dieser Bereich dann auf die Genauigkeit eingeschränkt werden,
der der Ortsauflösung
der Sensoren 5 in der Flächenverkleidung entspricht.
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Es
können
auch mehrere zu identifizierende Personen bzw. Objekte gleichzeitig
erkannt werden und der Aufenthaltsort der identifizierten Personen bzw.
Objekte unterschieden werden, solange deren Abstand untereinander
größer ist
als die Reichweite der kurzreichweitigen Signale K der Sender (ID-Tags) 6.
Befinden sich mehrere Personen/Objekte innerhalb dieser Reichweite 9,
so können
diese trotzdem unterschieden werden, wenn deren vorherige Trajektorie
der Fußspuren 8 durch
einen geeigneten Algorithmus in der zentralen Empfangseinrichtung 7 mitverfolgt
worden ist.
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3A beschreibt
eine Anordnung zum Lokalisieren und Identifizieren einer Person
oder eines Objekts gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Hierbei wird das von den Sende/Empfangseinrichtungen 4 und 5 besser
empfangene Signal K des Senders (ID-Tags) 6 an die zentrale
Empfangseinrichtung 7 zusammen mit der jeweiligen Modul-ID
(Identifizierungscode der jeweiligen Sende/Empfangseinrichtung)
W1–W6
weitergeleitet. Gleichzeitig empfängt auch der Sender (ID-Tag) 6 die weitergeleiteten
Signale W1–W6
und wertet sie zur Selbstlokalisation der Person 2 aus.
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3B zeigt
eine Anordnung zum Lokalisieren und Identifizieren insbesondere
von Objekten, wie zum Beispiel eines Roboters 10, gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Identifizierung, Lokalisierung und Selbstlokalisierung
geschieht im Prinzip genauso wie im zweiten Ausführungsbeispiel, nur dass die
Informationen aus der Selbstlokalisation direkt zur Navigation des
Roboters 10 verwendet werden. Somit kann eine einfache
Robotersteuerung realisiert werden, wobei das Roboterfahrzeug die
empfangenen Informationen selbst verarbeitet und zur Navigation
heranziehen kann. Außerdem
ist es auch hier möglich,
dass der Roboter 10 die von anderen integrierten Sende/Empfangseinrichtungen 4, 5 weiter
geleiteten Signale W1–W6 empfangen
kann und somit auch Informationen über die genaue Position von
anderen identifizierbaren und nicht identifizierbaren Personen oder
Objekten auf der Sensorfläche
erhalten kann, wodurch dem Roboterfahrzeug eine kollisionsfreie
Navigation ermöglicht
wird.
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4 zeigt
eine Anordnung zum Identifizieren und Lokalisieren einer Person
oder eines Objekts gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Hierbei werden die innerhalb der zentralen Empfangseinrichtung 7 aufbereiteten
Informationen I, wie z. B. Bewegungstrajektorien von Personen und Objekten,
an einen mit einer Empfangsmöglichkeit ausgerüsteten Sender
(ID-Tag) 6 gesendet. Damit steht der den Sender (ID-Tag)
tragenden Person 2 bzw. dem mit einem Sender (ID-Tag) ausgerüsteten Objekt 10,
beispielsweise ein Roboterfahrzeug, die vollständige Information der zentralen
Empfangseinrichtung 7 zur Verfügung. Durch geeignete Verschlüsselungsalgorithmen
auf der Ebene der ausgetauschten Signale S1, S2, W1–W6 kann
eine genaue Kontrolle darüber
erreicht werden, wer auf welche Information zugreifen darf.
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5 zeigt
die einzelnen Komponenten eines konkreten Ausführungsbeispiels der Anordnung zum
Identifizieren und Lokalisieren einer Person oder eines Objekts
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung schematisch: in einem mit einer aufladbaren Batterie 11 versorgten
Sender (ID-Tag) 6 wird von einem digitalen Verarbeitungselement
(z. B. Mikrocontroller) 12 ein eindeutiger Tag-Identifizierungscode 15 erzeugt,
der über
den Funktransmitter 13 im Wechsel als lang- und kurzreichweitiges
Signal L und K ausgesendet wird. Die Sensormodule 3 in
der Flächenverkleidungsstruktur
empfangen die kurzreichweitigen Signale K des Senders mit ihrem
eingebauten Funktransceiver 13 und geben den darin enthaltenen
Tag-Identifizierungscode 15 an den im Sensormodul enthaltenen
Mikrocontroller 12 weiter. Von einem Sensor-Auswerte IC 14 im
Sensormodul 3 erhält der
Mikrocontroller 12 im Sensormodul ebenfalls eine eindeutige
ID 17, die den Zustand genau der an genau das Sensormodul 3 angeschlossenen
Sensorflächen 5 in
der Flächenverkleidungsstruktur
eindeutig beschreibt. Aus dieser Sensor-ID 17 und dem empfangenen
Tag-Identifizierungscode 15 erzeugt
der Mikrocontroller 12 eine kombinierte Nachricht 16,
die von dem in das Sensormodul 3 eingebauten Funktransceiver 13 als
langreichweitiges Signal W ausgesendet wird. Das Aussenden geschieht
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung immer dann, wenn das Sensormodul entweder ein kurzreichweitiges
Signal K mit einem Tag-Identifizierungscode 15 vom ID-Tag 6 erhalten
hat und/oder der Zustand der an das Sensormodul 3 angeschlossenen
Sensorflächen 5 in
der Flächenverkleidungsstruktur
sich verändert
hat. Die langreichweitigen Signale L und W von dem ID-Tag 6 und
von dem Sensormodul 3 werden von einem Funkreceiver 13 in
einem zentralen Empfänger 7 empfangen
und an den im Empfänger enthaltenen
Mikrocontroller 12 weiter geleitet. Dieser ermittelt aus
den in den langreichweitigen Signalen enthaltenen eindeutigen Identifizierungscodes 15 und 17 den
Ort und den Zustand des Sensors 5 und die Identität des ID-Tags 6.
Aus dieser Information 16 kann der Mikrocontroller den
Ort des ID-Tags 6 errechnen. Diese Information 18 kann über eine Schnittstelle 19 im
Empfänger 7 an
eine extern angeschlossene Verarbeitungseinheit (z. B. einen PC) 20 empfangen,
dargestellt und zur Steuerung von daran angeschlossenen weiteren
Geräten
(z. B. Anzeigeeinheit 21) verwendet werden.
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6 zeigt
die Funktion eines konkreten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung
zum Identifizieren und Lokalisieren einer Person oder eines Objekts
schematisch: die von Personen ausgelösten Sensoren 4 und 5 unter
der Flächenverkleidung 1 senden
Nachrichten S, die über den
Empfänger 7 und
einen angeschlossenen PC 20 auf einer Anzeigeeinheit 21 als
Positionen 22 und 23 dargestellt werden können. Personen,
die ein ID-Tag 6 tragen, lösen zusätzlich über die vom ID-Tag gesendeten
kurzreichweitigen Signal K von den Modulen 5 weitergeleitete
Signale W aus, die eine Unterscheidung zwischen den Positionen von
Personen mit ID-Tag 23 und denen ohne ID-Tag 22 auf
der Anzeigeeinheit 21 erlauben. Die Lokalisierungs- und Identifizierungsinformation
kann über
langreichweitige Signale I an die ID-Tags 6 gesendet werden,
so dass sie dort zur Verfügung
steht und der identifizierten Person zugänglich gemacht werden kann.
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Im
Folgenden wird noch eine mögliche
konkrete Realisierung der Anordnung zum Identifizieren und Lokalisieren
von Personen bzw. Objekten beschrieben.
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Es
wird eine Bodenunterlage verwendet, worin in regelmäßigen Abständen Sensormodule
integriert sind. Jedes Sensormodul ist an ein oder mehrere leitfähige Sensorflächen angeschlossen
und kann Kapazitätsänderungen über den
Sensorflächen,
wie sie durch Personen und bestimmte Objekte hervorgerufen werden,
ermitteln. Somit ist eine berührungslose
Detektionsmöglichkeit
gewährleistet, die
auch durch nichtmetallische Bodenbeläge hindurch funktioniert. Eine
in die Bodenunterlage integrierte Sende/Empfangseinrichtung funkt
die Kapazitätsänderungen
zusammen mit einem eindeutigen Code, der das jeweilige Sensormodul
identifiziert, drahtlos aus dem Boden heraus an eine externe Empfangseinrichtung,
die aus den Sensorsignalen ein nach Ort und Zeit aufgelöstes Muster
erstellt, aus welchem die Position der Personen/Objekte auf der Bodenfläche ermittelt
wird. Das System kann zum Beispiel 32 Sensorflächen pro
Quadratmeter aufweisen und weist somit eine Ortsauflösung von
1/32 Quadratmeter auf, was einer Kreisfläche mit 10 cm Radius entspricht.
Die Identifizierung einer Person bzw. eines Objekts wird dann mittels
eines ID-Tags realisiert, welcher beispielsweise in einem Gehäuse der
Größe 4·4·1 cm3 enthalten ist, das zusätzlich auch einen Akkumulator
und eine Ladebuchse zur Energieversorgung des ID-Tags aufweist.
Der ID-Tag sendet beispielsweise alle 5 Sekunden eine eindeutige
Identifizierungsnummer auf der Frequenz 868 MHz, die auch der Frequenz
entspricht, mit der die Sensormodule in der Bodenunterlage ihre
Informationen zu der zentralen Empfangseinrichtung senden. Die Reichweite
des ID-Tags kann beispielsweise zwischen 3 und 50 Metern ausgewählt werden
und der ID-Tag kann auch auf zwei verschiedene Reichweiten im Wechsel
programmiert werden.
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Die
langreichweitigen Signale des ID-Tags werden von den integrierten
Sende/Empfangseinrichtungen in der Unterlage und von der zentralen Empfangseinrichtung
erkannt. Die zentrale Empfangseinrichtung erkennt damit die Anwesenheit
des ID-Tags in einem Raumbereich, der der Sendereichweite der langreichweitigen
Signale entspricht. Die kurzreichweitigen Signale werden nur von
den integrierten Sende/Empfangseinrichtungen in der Unterlage erkannt,
die in einem Raumbereich liegen, der der Reichweite der kurzreichweitigen
Signale entspricht. Diese Signale werden zusammen mit dem eindeutigen
Identifizierungscode der integrierten Sende/Empfangseinrichtung
an die zentrale Empfangseinrichtung weitergeleitet.
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Die
zentrale Empfangseinrichtung ordnet die weitergeleiteten Identifizierungssignale
mittels der Identifizierungscodes den integrierten Sende/Empfangseinrichtungen
zu. Danach ist der zentralen Empfangseinrichtung die Identität und die
Position der Person bzw. des Objekts bekannt. Diese kann z. B. in
einer Zutrittssteuerungsanwendung benutzt werden.
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- 1
- Flächenverkleidung
(z. B. Bodenbelag)
- 2
- Person
- 3
- Näherungs-
oder Drucksensor mit RF-Modul
- 4
- Näherungs-
oder Drucksensor dessen RF-Modul das ID-Tag-Signal empfängt
- 5
- Näherungs-
oder Drucksensor der durch Anwesenheit von Person/Objekt aktiviert
wird und dessen RF-Modul das ID-Tag Signal empfangen kann
- 6
- Identifizierungstag
(ID-Tag)
- 7
- Zentraler
Empfänger
- 8
- Fußabdrücke
- 9
- Funkreichweite
des ID-Tag
- 10
- Roboter
oder bewegliches Objekt
- 11
- Aufladbare
Batterie des ID-Tags
- 12
- Digitale
Verarbeitungseinheit (Mikrocontroller)
- 13
- Funktransceiver/Funkreceiver/Funktransmitter
- 14
- Sensor
Auswerte IC
- 15
- Eindeutiger
Tag-Identifizierungscode
- 16
- Aus
Tag-Identifizierungscode und Sensor-Identifizierungscode generierte
Nachricht
- 17
- Eindeutiger
Sensor-Identifizierungscode
- 18
- Kombinierte
Lokalisierungs- und Identifizierungsinformation
- 19
- Schnittstelle
- 20
- Externe
Auswerteeinheit (PC)
- 21
- Anzeigeeinheit
- 22
- Darstellung
des Ortes einer Person ohne ID-Tag
- 23
- Darstellung
des Ortes einer Person mit ID-Tag
- K
- kurzreichweitiges
ID-Tag-Signal
- L
- langreichweitiges
ID-Tag-Signal
- S1,
S2, ...
- Sensorsignale
von Näherungs-
oder Drucksensoren mit eindeutiger Identifizierungsnummer
- W1,
W2, ...
- Durch
RF-Module mit eindeutiger Identifizierungsnummer weiter geleitete
ID-Tag-Signale
- I
- Durch
den zentralen Empfänger
verarbeitetes Informationssignal