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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem mit einer Leuchteinrichtung und einer Sendeeinrichtung, die in oder unmittelbar an der Leuchteinrichtung angeordnet ist, zum Senden eines Signals. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines entsprechenden Beleuchtungssystems.
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Sogenannte „Beacons“ können mit Leuchten kombiniert werden, um leuchtenspezifische oder andere Informationen bereitzustellen. Die Beacon-Technologie basiert auf einem Sender- beziehungsweise Sender-Empfänger-System. Ein Beacon (zu Deutsch: Leuchtfeuer oder auch Bake beziehungsweise Peilsender) ist ein kleiner, meist batteriebetriebener Sender, der ein Signal in (definierbaren) Zeitintervallen typischerweise auf dem Bluetooth-Low-Energy-Standard (BLE) aussendet. Das Funksignal jedes Beacon kennzeichnet sich durch eine einmalige Identifikationsnummer (sogenannte UUID). Beacons können dazu verwendet werden, Objekten und Orten eine digitale Identifikation zu verleihen. Objekte (an denen ein Beacon installiert ist) und Orte (an denen ein Beacon, z. B. an einer Wand installiert ist) können auf diese Weise von Endgeräten (z. B. Smart-Devices) im Signalfeld des Beacon identifiziert werden.
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Mithilfe eines Beacon kann beispielsweise ein Ort identifiziert werden beziehungsweise eine Ortung durchgeführt werden. Durch Platzierung eines oder mehrerer Beacons in einem Gebäudeareal entsteht eine Art funkbasiertes Raster, in dem sich ein Smart-Device über die BLE-Schnittstelle sowie entsprechende Algorithmen lokalisieren kann. Die individuellen Identifikationsnummern der installierten Beacons geben einem Ort dabei eine Kennung, anhand der ein Smart-Device näherungsweise die Position bestimmen kann (grundsätzliches Sende-Areal des Beacon kann bestimmt werden). Algorithmen auf dem Smart-Device können die Positionsgenauigkeit z. B. über Signalstärken verbessern. Es ist dabei notwendig, dass das Smart-Device auf Informationen in einer Datenablage (z. B. auf einem Cloud-Server) zugreifen kann (z. B. Identifikationsnummer und eine Kartierung). Kommt ein Endgerät, beispielsweise Smart-Device, in die Reichweite eines Senders, kann es die Identifikationsnummer detektieren und beispielsweise über eine Serverabfrage den Standort bestimmen. Die Ortungsalgorithmen greifen dabei unter anderem auf die empfangene Signalstärke der Beacons im Umkreis zu, insbesondere als Indikator für die Entfernung zum jeweiligen Beacon.
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Grundsätzlich können, wie erwähnt wurde, in der Lichttechnik beziehungsweise Beleuchtungstechnik Beacons installiert werden. Dabei wird insbesondere der Vorteil genutzt, dass eine Lichtinstallation einen permanenten Energiezugang bietet, um den Beacon mit Energie zu versorgen. Daraus ergibt sich wiederum der Vorteil, dass die Batterie des Beacon nicht ausgetauscht werden muss und somit entsprechende Lebenszykluskosten beziehungsweise Prozesse eingespart werden können. Darüber hinaus können auch Parametrisierungen des Beacon mit höherem Energieverbrauch eingestellt werden, ohne dass die Lebensdauer des Beacon reduziert wird. Installationsprozesse von Beacon und Lichttechnik können zudem vereinheitlicht werden. Ein weiterer Vorteil ist eine definierte Arretierungsposition eines Beacon-Senders, der gut vor Manipulation geschützt ist. Einem Ort kann somit eine klare und sichere Kennung verliehen werden.
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Ein Überblick über Nutzenpotentiale der Integration eines Beacon in eine Lichtinstallation kann folgender Aufzählung entnommen werden:
- - Es kann die Energieversorgung der Lichtinstallation anstatt einer Batterie genutzt werden, um die Lebenszykluskosten des Beacon zu reduzieren.
- - Die Energieversorgung der Lichtinstallation kann genutzt werden, um die Sendeparameter an den Dienst und nicht an die verfügbare Restenergie beziehungsweise die Parameter der Batterie anzupassen (beispielsweise erzeugen häufige Sendezyklen eine hohe Genauigkeit der Dienste, jedoch auch höheren Energieverbrauch).
- - Der Austausch der Batterie konventioneller Beacon birgt Risiken, nämlich beispielsweise im Hinblick auf Fehler in der Handhabung.
- - Die Nicht-Verfügbarkeit der Dienste kann durch eine unterbrechungsfreie Energieversorgung des Beacon vermieden werden.
- - Ein Installationsort unterhalb der Decke ist ideal für die Signalausbreitung des Beacon.
- - Ein Installationsort unterhalb der Decke macht das Gesamtsystem robuster gegen Störungen/Abschattungen durch Objekte auf Höhe der Flurebene im Gegensatz zu einer Installation des Beacon selbst auf Höhe der Flurebene.
- - Ein Beacon kann vor Manipulationen/Fremdzugriffen (versehentlich, mutwillig) geschützt werden.
- - Beleuchtung und Dienste (z. B. Ortungsdienste) können als Gesamtsystem „aus einer Hand“ angeboten werden.
- - Es besteht die Möglichkeit zur Nutzung des sicheren Kommunikationsnetzwerks der Lichtinstallation, um beispielsweise den Beacon zu konfigurieren oder die Beacons untereinander zu vernetzen.
- - Eine Vereinheitlichung der Installationsprozesse von Beacon und Lichtinstallation ist möglich.
- - Weiterhin besteht die Möglichkeit zur Kopplung zu weiteren Systemelementen der peripheren Gebäudeinfrastruktur über das Kommunikationsnetzwerk der Lichtinstallation, z. B. zu Elementen der Sicherheitstechnik.
- - Es kann ein optisch ansprechendes System bereitgestellt werden, da der Beacon nicht sichtbar in der Lichtinstallation untergebracht sein kann.
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1 zeigt eine schematische Darstellung der Integration eines Beacon in eine Lichtinstallation. Ein zentraler Beacon Bl ist an einer elektrischen Beleuchtungseinrichtung BE angeordnet, was die physikalische Verbindung PV1 andeutet. Dem Beacon Bl ist gegebenenfalls ein Modul M mit Datenverarbeitungseinheit DV und Datenschnittstelle DS zugeordnet. Der Beacon Bl steht über eine drahtlose Kommunikationsverbindung KV1 mit einem Endgerät E in Verbindung. Es können auch mehrere Endgeräte für die Kommunikation mit dem Beacon Bl zur Verfügung stehen. Der Beacon Bl zusammen mit dem beziehungsweise den Endgeräten E bilden ein Datenübertragungssystem DT.
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Der Beacon Bl kann mit einem oder mehreren weiteren Beacons B2 in Kommunikationsverbindung KV2 stehen. Ferner kann eine Kommunikationsverbindung KV3 zu einer Infrastruktureinrichtung IE, z. B. Internet oder zentraler Dienste-Server, bestehen. Die Infrastruktureinrichtung kann zur Steuerung und/oder zur Übermittlung von Informationen dienen.
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Der lokale Beacon Bl der elektrischen Beleuchtungseinrichtung BV kann als reine Sendeeinrichtung oder aber auch als kombinierte Sende-Empfangs-Einrichtung dienen.
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In einem Einsatzbeispiel haben Menschen und Geräte gegebenenfalls die Herausforderung, sich innerhalb eines Areals zu orientieren, zu navigieren oder andere lokale digitale Dienste ausfindig zu machen beziehungsweise zu nutzen (z. B. Apps oder App-Funktionen, Google Maps, Lightyfy Lichtsteuerung etc.). Die Lichtinstallation mit integriertem Beacon in einem Areal wird für diese Nutzenpotentiale zu einem Ortungs- beziehungsweise Orientierungssystem. Mit der damit realisierbaren Selbstortung des Endgeräts können nun Dienste bereitgestellt werden, wie etwa Navigation oder die Bereitstellung von ortsspezifischen Informationen.
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Ein Aspekt der Beacon-Technologie ist die Möglichkeit zur Konfiguration typischer Parameter wie beispielsweise Signalstärke und Sendeintervall des Beacon. Mit unterschiedlichen Konfigurationen können verschiedene Anwendungsszenarien individuell unterstützt werden. Wenn eine hohe Servicequalität (genaue Lokalisierung in kurzen Abständen) gefordert ist (wie z. B. bei einer Indoor-Navigation), sind z. B. sehr kurze Sendeintervalle zu konfigurieren.
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Derzeit werden für die Energieversorgung der Beacon Batterien eingesetzt. Durch die Notwendigkeit, diese Batterien in regelmäßigen Zyklen zu wechseln, ergibt sich ein hoher Aufwand sowie entsprechend hohe Lebenszykluskosten für den Beacon.
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Eine hohe Service-Qualität - beispielsweise hohe Ortungsgenauigkeit, hohe Reichweite, kurzes Sendeintervall - benötigt vergleichsweise viel Energie beim Sender-Modul, sodass die Batterie eines batteriebetriebenen Beacon nach kurzer Zeit (z. B. nach einem Monat) ausgetauscht werden muss. Jeder Austausch einer Batterie birgt zudem das Risiko, dass die Funktionalität des Ortungssystems durch eine kleine Positionsveränderung oder falsche Handhabung des Beacon nachteilig beeinflusst wird.
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Gegebenenfalls besteht die Gefahr, dass der Betreiber (z. B. Besitzer eines Supermarkts) sich des Energiemangels des Beacon nicht bewusst ist bzw. den Beacon nicht wiederfindet, wenn keine ausreichende Restenergie mehr vorhanden ist. Die Dienste des Beacon (z. B. Navigation) sollten dem Nutzer jedoch permanent zur Verfügung stehen. Dies erfordert eine unterbrechungsfreie Energieversorgung.
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Die Anbringung bzw. Installation der Beacon an/in oder als Teil der Lichtinstallation bzw. eines Leuchtmittels würde es gegenüber einem batterie-betriebenen Beacon ermöglichen, die Energieversorgung der Lichtinstallation (z. B. Vorschaltgerät der Leuchte bzw. des Leuchtmittels) für die Energieversorgung des Beacon zu nutzen und somit die Batterie des Beacon zu substituieren und den damit verbundenen Problemstellungen (vergleiche oben) entgegenzuwirken.
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Speziell können die Lichtinstallationen/Leuchten bzw. Leuchtmittel (nachfolgend kurz Leuchteinrichtung) mit integrierter Sende-Empfangs-Einrichtung bzw. Sendeeinrichtung (nachfolgend kurz Sendeeinrichtung, z. B. Beacon) in einem Service-Areal, z. B. Parkplatzfläche für Kraftfahrzeuge, wie etwa eine Parkgarage, installiert sein. Es besteht die Herausforderung, dass etwa durch einen Betreiber eines entsprechenden Service-Areals ermittelt werden muss, ob ein Parkplatz bereits belegt, d. h. ob ein Kraftfahrzeug darauf abgestellt ist, oder ob der Parkplatz nicht belegt ist. Konventionelle Lösungen zur Detektion der Präsenz eines Fahrzeugs auf einem Parkplatz sind aufwendig und/oder teuer.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine günstige Überwachungsmöglichkeit für ein Service-Areal zu schaffen. Hierzu soll auch ein entsprechendes Verfahren angegeben werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 14. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird demnach ein Beleuchtungssystem mit einer Leuchteinrichtung und einer Sendeeinrichtung, die in oder unmittelbar an der Leuchteinrichtung angeordnet ist, zum Senden eines elektromagnetischen Signals (insbesondere Funksignals) mit einer für die Sendeeinrichtung spezifischen Identifikationsinformation bereitgestellt. Die Sendeeinrichtung ist also beispielsweise unmittelbar in das Gehäuse der Leuchteinrichtung integriert oder an dem Gehäuse der Leuchteinrichtung befestigt. Bei der Sendeeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Beacon oder einen WiFi-Sender handeln. Die Identifikationsinformation wird beispielsweise für die Ortung benutzt, um empfangsseitig feststellen zu können, von welcher Sendeeinrichtung (deren Position bekannt ist) das empfangene Signal stammt. Dieses Signal lässt sich nun gleichzeitig nutzen, um die Präsenz eines Objekts festzustellen. Alternativ kann die Identifikationsinformation auch für eine Leuchtensteuerung verwendet werden. Ferner kann die Sendeeinrichtung über die gleiche Energieversorgung gespeist werden wie die Leuchteinrichtung. Beispielsweise kann die Sendeeinrichtung von einem Vorschaltgerät der Leuchteinrichtung mit Strom versorgt werden.
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Darüber hinaus beinhaltet das Beleuchtungssystem eine Empfangseinrichtung, die (ggf. körperlich von der Sendeeinrichtung getrennt) in einer festen örtlichen Beziehung zu der Sendeeinrichtung steht, zum Empfangen eines von dem Signal verursachten Analysesignals und zum Erzeugen eines entsprechenden Empfangssignals. So ist beispielsweise die Sendeeinrichtung an einem ersten Ort montiert und die Empfangseinrichtung an einem zweiten Ort. Diese feste örtliche Beziehung der beiden Einrichtungen zueinander ist wichtig, um entsprechende Transmissions- oder Reflexionssignale quantitativ und qualitativ analysieren zu können.
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Des Weiteren besitzt das Beleuchtungssystem eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten des Empfangssignals hinsichtlich seiner Signalstärke. Das auf einer Reflexion basierende Signal wird also mindestens hinsichtlich seiner Signalstärke ausgewertet. Ggf. können aber auch Auswertungen hinsichtlich Laufzeit, Polarisation und dergleichen erfolgen. Insgesamt kann durch ein derartiges Beleuchtungssystem somit ein Areal unter Zuhilfenahme der einen oder mehreren Leuchteinrichtungen anhand von Reflexionen überwacht werden.
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In einer Ausgestaltung weist die Empfangseinrichtung auch eine Sendeeinheit zum Senden eines elektromagnetischen Signals und/oder die Sendeeinrichtung auch eine Empfangseinheit zum Empfangen eines elektromagnetischen Signals auf. Es können also eine Vielzahl von Sende-Empfangseirichtungen, die jeweils gleich konzipiert sind, benutzt werden, um ein Service-Areal zu überwachen. Gegebenenfalls können die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung (optional zusammen mit der Leuchteinrichtung) auch in ein gemeinsames Gehäuse integriert sein.
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Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, eine Musteranalyse des Empfangssignals durchzuführen, um ein vorgegebenes Objekt zu erkennen. Die Empfangseinrichtung ist in dieser Ausgestaltung günstigerweise so ausgebildet, dass sie ein zweidimensionales Bild aufnehmen und daraus ein entsprechendes Bildsignal als Empfangssignal generieren kann. Die Auswerteeinrichtung führt dann im Rahmen einer Bildverarbeitung eine Musteranalyse durch. Als Objekt kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug erkannt werden, dessen (metallische) Oberfläche für entsprechende Signalreflexionen sorgt.
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Die Auswerteinrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, eine Anzahl und/oder Position von erkannten Objekten zu ermitteln. Dies bedeutet, dass die Bildverarbeitung bzw. Musteranalyse derart verfeinert ist, dass auch einzelne Objekte in dem Bild lokalisiert werden können. Daraus kann eine entsprechende Position ermittelt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung ein insbesondere vermaschtes Kommunikationsnetz aufgebaut. Die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung bilden Knoten eines derartigen vermaschten Kommunikationsnetzes. Natürlich kann eine Vielzahl weiterer Sendeeinrichtungen und/oder Empfangseinrichtungen an dem Kommunikationsnetz teilhaben. Insbesondere sollten die Sendeeinrichtungen und Empfangseinrichtungen in diesem Fall „mesh-fähig“ sein und das vermaschte Kommunikationsnetz selbständig aufbauen können.
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Des Weiteren kann die Auswerteeinrichtung an das Kommunikationsnetz angeschlossen sein, wobei die Empfangseinrichtung das Empfangssignal über das Kommunikationsnetz an die Auswerteeinrichtung überträgt. Die Auswerteeinrichtung ist in diesem Fall ein eigener Knoten des Kommunikationsnetzes. Insbesondere kann so eine zentrale Auswerteeinrichtung installiert werden, die die Empfangssignale sämtlicher Empfangseinrichtungen aufnimmt und auswertet. Auf diese Weise muss nicht jede Empfangseinrichtung mit einer Auswerteeinrichtung ausgestattet sein.
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Zudem kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, ein statisches Objekt von einem dynamischen Objekt zu unterscheiden. Die Auswerteieinrichtung kann also erkennen, ob das Objekt in dem Bild bewegt wird oder nicht. Dies ist beispielsweise dann günstig, wenn ein Parkplatz überwacht werden soll.
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In einer speziellen Ausgestaltung des Beleuchtungssystems weist dieses neben der Sendeeinrichtung mindestens eine weitere Sendeeinrichtung auf, aber die Empfangseinrichtung ist die einzige Einrichtung jeweiliger Signale. Dies bedeutet, dass eine einzige Empfangseinrichtung die Signale sämtlicher Sendeeinrichtungen aufnimmt. Dadurch kann eine vereinfachte Empfangs- und Auswertestruktur geschaffen werden.
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In einer speziellen Ausgestaltung ist die Auswerteeinrichtung Teil eines Vorschaltgeräts der Leuchteinrichtung. In diesem Fall wird die Datenverarbeitungskapazität des Vorschaltgeräts auch für die Auswertung der Empfangssignale der Empfangseinrichtung genutzt. Dadurch lässt sich eine vereinfachte Signalverarbeitungsstruktur realisieren.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinrichtung in die Sendeeinrichtung integriert, und das Empfangssignal ist über das Kommunikationsnetz an die Sendeeinrichtung übermittelbar. Auf diese Weise kann ein Modul bereitgestellt werden, bei dem in einem Gehäuse sowohl die Sendeeinrichtung als auch eine korrespondierende Auswerteeinrichtung integriert sind. Dabei kann die Auswerteeinrichtung die Energieversorgung der Sendeeinrichtung nutzen.
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Des Weiteren können die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung dazu eingerichtet sein, selbständig ein vermaschtes Netzwerk aufzubauen. Hierdurch können die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung ohne großen Aufwand in ein Netzwerk integriert werden oder als „Keimzelle“ ein neues Netzwerk aufbauen.
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Ferner kann das Analysesignal ein Signal sein, das durch Dämpfung oder Reflexion aus dem Signal entstanden ist. So kann beispielsweise ein Objekt das Signal reflektieren oder das Signal durchscheint das Objekt, so dass das von der Erfassungseinrichtung registrierte Signal ein Reflexions- oder ein gedämpftes Transmissionssignal ist.
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Im Rahmen einer speziellen Anwendung wird eine Parkplatzanordnung mit einer Vielzahl an Parkplätzen und einem Beleuchtungssystem mit den obengenannten Merkmalen bereitgestellt, wobei mit der Auswerteeinrichtung freie Parkplätze ermittelbar sind. Die Auswerteeinrichtung ist also so ausgebildet, dass sie anhand des Empfangssignals oder der Empfangssignale feststellen kann, ob ein Parkplatz belegt ist oder nicht. Dabei sollte das Auswertesystem in erster Linie Fahrzeuge, aber auch ggf. andere Objekte erkennen können.
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In einer speziellen Ausgestaltung der Parkplatzanordnung weist das Beleuchtungssystem mehrere Leuchteinrichtungen und eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, mittels der Leuchteinrichtungen zu einem freien Parkplatz zu führen oder ihn anzuzeigen. Die Steuereinrichtung kann also die Leuchteinrichtungen derart ansteuern, dass die Leuchteinrichtungen beispielsweise wie ein Lauflicht zu einem freien Parkplatz führen. Alternativ oder zusätzlich kann ein freier Parkplatz auch durch eine spezielle Beleuchtung mittels der Leuchteinrichtungen illuminiert werden.
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Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungssystems mit einer Leuchteinrichtung, einer Sendeeinrichtung, die in oder unmittelbar an der Leuchteinrichtung angeordnet ist, zum drahtlosen Senden eines Signals mit einer für die Sendeeinrichtung spezifischen Identifikationsinformation, durch
- - Empfangen eines von dem Signal verursachten Analysesignals durch eine Empfangseinrichtung, die (ev. körperlich von der Sendeeinrichtung getrennt) in einer festen örtlichen Beziehung zu der Sendeeinrichtung steht,
- - Erzeugen eines entsprechenden Empfangssignals durch die Empfangseinrichtung sowie
- - Auswerten des Empfangssignals hinsichtlich seiner Signalstärke durch eine Auswerteeinrichtung.
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Die oben im Zusammenhang mit dem Beleuchtungssystem angesprochenen Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragbar. Dabei stellen die funktionellen Merkmale der Mittel des Beleuchtungssystems entsprechende Verfahrensmerkmale dar.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung der Integration eines Beacon in einer Lichtinstallation gemäß dem Stand der Technik;
- 2 ein Konzept eines Beleuchtungssystems mit sekundärer Sende-Empfangs-Einrichtung;
- 3 ein Konzept eines Beleuchtungssystems mit einem Monitoringsystem zum Empfang reflektierter oder transmittierter Signale;
- 4 ein Konzept eines Beleuchtungssystems mit primären und sekundären Empfangs-Einrichtungen in einem Gesamtverbund von Leuchtmitteln;
- 5 ein Konzept eines Beleuchtungssystems mit einem Monitioringsystem an einem Leuchtmittel und
- 6 einen Parkplatz mit dynamischer Erfassung.
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Die nachfolgend näher geschilderten Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Dabei ist zu beachten, dass die einzelnen Merkmale nicht nur den geschilderten Merkmalskombinationen, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen, technisch sinnvollen Kombinationen realisiert werden können.
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Mit der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise die Präsenz von Objekten, z. B. Kraftfahrzeugen, auf Freiflächen, z. B. auf Parkplätzen erreicht werden. Dies gelingt beispielsweise mittels eines Systems aus einer primären Sende-Empfangseinrichtung bzw. Sendeeinrichtung (nachfolgend kurz Sendeeinrichtung) in/an oder als Teil einer Lichtinstallation/Leuchte bzw. eines Leuchtmittels (nachfolgend kurz Leuchteinrichtung, z. B. Beacon) sowie einer sekundären (Sende-)Empfangseinrichtung, die insbesondere als reine Empfangsvorrichtung ausgeprägt und ebenfalls an einem Leuchtmittel angeordnet sein kann. Ein reflektiertes oder transmittiertes Signal (Analysesignal), welches ursprünglich von der Sendeeinrichtung ausgesendet wurde (z. B. BLE-Signal) wird von der Empfangseinrichtung detektiert und anschließend ausgewertet. Das Signal enthält eine eindeutige Kennung bzw. eine Identifikationsinformation, mit des es eindeutig der entsprechenden Sendeeinrichtung zugeordnet werden kann.
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In einer Ausführungsform wird also beispielsweise eine Sendeeinrichtung (z. B. Beacon) an einer Leuchteinrichtung (insbesondere an einem Vorschaltgerät) angebracht, wobei die Sendeeinrichtung über die Leuchteinrichtung mit Energie versorgt wird. Eine Möglichkeit bei der kein aufwendiger Energiewandler benötigt wird, ist der elektrische Anschluss der Sendeeinrichtung parallel zu LED-Modulen bzw. zu einer Gruppe von LEDs oder unter Umständen zu einem LED-Trägermodul. Eine andere Möglichkeit sieht vor, bestehende Energie- und Kommunikationsschnittstellen einer digitalgesteuerten Lichtinstallation für die Energieversorgung einer Sendeeinrichtung an einer Leuchteinrichtung zu nutzen, wobei dies Schnittstellen primärseitig des elektronischen Vorschaltgeräts sowie Kommunikationsschnittstellen und/oder kombinierte Energie- und Kommunikationsschnittstellen umfasst. Da die digitalgesteuerte Lichtinstallation an der Primärschnittstelle stets unter Strom steht, ist selbst dann, wenn das Licht z. B. ausgestellt ist, ein Energiezugang für die Sendeeinrichtung vorhanden.
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Ein transmittiertes oder reflektiertes Signal, welches ursprünglich von der primären Sendeeinrichtung ausgesendet wurde (z. B. BLE-Signal), wird von der sekundären Einrichtung detektiert bzw. empfangen. Dabei wird ein Empfangssignal, was beispielsweise ein Bildsignal sein kann, generiert. Beispielsweise wird durch eine Musteranalyse des Empfangssignals ermittelt, ob bzw. wie viele Objekte, z. B. Kraftfahrzeuge sich (an welcher Position) in dem Areal befinden. Ein Beispiel für eine derartige Musteranalyse ist das sogenannte Fingerprinting-Verfahren. So kann durch eine Ermittlung von Veränderungen in dem empfangenen Signal/reflektierten Signal auf die Belegung eines Areals, z. B. Parkplatzes, durch ein Fahrzeug rückgeschlossen werden.
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Eine vorteilhafte Ausprägung sieht vor, dass sowohl die primäre Sendevorichtung als auch die sekundäre Empfangseinrichtung Teil eines Gesamtverbunds aus Leuchten bzw. Leuchtmitteln mit integrierten Sende-Empfangseinrichtungen in einem Serviceareal sind, wobei die einzelnen Einrichtungen jeweils sowohl eine primäre als auch eine sekundäre Sende-Empfangseinrichtung bilden können. Beispielsweise handelt es sich beim empfangenden Systemelement um einen Beacon, der selbst wiederum als Sender auftritt.
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Weiterhin wird eine spezifische Ausprägung vorgeschlagen, welche ein Kommunikationsnetzwerk zwischen den unterschiedlichen Teilnehmern (Sende- und/oder Empfangseinrichtungen) des Gesamtverbunds aus Sende-Empfangs-Einrichtungen bzw. Empfangs-Einrichtungen in/an bzw. im Umfeld von Lichtinstallationen/Leuchten bzw. Leuchtmitteln umfasst. Das Kommunikationsnetzwerk kann dabei drahtgebunden (beispielsweise DALI-Bus, Power-Over-Ethernet/Ethernet, Powerline usw.) oder drahtlos (z. B. Bluethooth, WiFi, Zigbee, usw.) ausgeführt sein. In beiden Fällen sind die Netzwerk-Topologien vorzugsweise „mesh“ und/oder „point-to-point“ und/oder seriell, d.h. Bus-Architektur, realisierbar. So wird das ausgesendete Signal einer Sendeeinrichtung nach der Reflexion an einem Objekt beispielsweise von einer anderen mesh-fähigen (Sende-)Empfangseinrichtung empfangen. Diese übermittelt die empfangenen Daten beispielsweise ebenfalls über ein Mesh-Netzwerk an eine zentrale Informationsverarbeitungseinrichtung. In dieser Informationsverarbeitungseinrichtung bzw. Auswerteeinrichtung erfolgt dann die Auswertung mittels Musteranalyse(n).
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Ggf. kann auch zwischen statischer und dynamischer Detektion unterschieden werden. So können etwa auch sich bewegende Objekte, z. B. fahrende Kraftfahrzeuge, über die dynamische Veränderung der transmittierten oder reflektierten Signale detektiert werden, z. B. bei der Einfahrt/Zufahrt auf das Service-Areal. Ggf. sind die Musteranalysen anzupassen.
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Das im Service-Areal transmittierte oder reflektierte Signal wird, wie beschrieben, von einer sekundären Empfangseinrichtung (z. B. Monitoring-System) bzw. (Sende- )Empfangseinrichtung wieder aufgenommen. Hierfür werden unterschiedliche Varianten vorgeschlagen:
- Variante 1:
- Separates zentrales Monitoring-System/Empfangseinrichtung, die lediglich die transmittierten oder reflektierten Signale empfängt, und/oder diese anschließend auswertet. Beispielsweise kommt für zehn primäre Sendeeinrichtungen (z. B. Beacon) in entsprechenden Lichtinstallationen ein einziges Monitoring-System/eine einzige Empfangseinrichtung zum Einsatz. Dieses/diese fungiert als Gateway zu einem zentralen Server.
- Variante 2:
- Eine sekundäre (Sende-)Empfangseinrichtung an einem Leuchtmittel kann, wie erwähnt, ggf. selbst wiederum als primäre Sende-(Empfangs-)Vorrichtung auftreten.
- Variante 3:
- Eine primäre Sendeeinrichtung ist gleichzeitig Sender des Signals und Empfänger des reflektierten Signals.
- Variante 4:
- Objekte, z. B. Kraftfahrzeuge, können selbst als Sende-Empfangsvorrichtung (z. B. Beacon) fungieren und können vom Monitoring-System erfasst werden.
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Die Musteranalysen zur Identifikation von Veränderungen im Signal erfolgen beispielsweise in einer Informationsverarbeitungseinrichtung oder einer Auswerteeinrichtung. Diese kann in verschiedener Weise realisiert werden:
- Variante 1:
- Innerhalb der Auswerteeinrichtung in/an als Teil der sekundären Sende-Empfangs-Einrichtung bzw. Empfangseinrichtung.
- Variante2:
- Innerhalb der Auswerteinrichtung als Teil des elektronischen Vorschaltgeräts (ECG) der Lichtinstallation bzw. der Leuchte, in welcher die sekundäre (Sende-)Empfangs-Vorrichtung ggf. integriert ist.
- Variante 3:
- Innerhalb einer zentralen Informationsverarbeitungs- bzw. Auswerteeinrichtung (z. B. ein zentraler Diensteserver) wird die Musteranalyse durchgeführt, wobei eine Kommunikationsverbindung zwischen der sekundären (Sende- ) Empfangseinrichtung mit dieser zentralen Instanz besteht.
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Innerhalb der Auswerteeinrichtung der primären Sende-(Empfangs-)Vorrichtung kann die Musteranalyse ebenfalls durchgeführt werden. Dabei ist ein Kommunikationsnetz zwischen den unterschiedlichen Sende-Empfangs-Einrichtungen an den Leuchtmitteln vorhanden, z. B. ein Mesh-Netzwerk.
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In einer Ausprägung erfolgt eine (Rück-)Meldung einer Präsenz-Information an die Lichtinstallation/Leuchte (z. B. an das elektronische Vorschaltgerät ECG), um über die Lichtinstallationen/Leuchten freie Parkplätze visuell gegenüber belegten Parkplätzen abzugrenzen.
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Bei den Sendeeinrichtungen an den Leuchtmitteln kann es sich um mesh-fähige Sende-(Empfangs-)Einrichtungen handeln, die untereinander ein vermaschtes Netzwerk aufbauen können, d.h. jede Einrichtung kann als Netzwerkknoten fungieren, der mit einer oder mehreren anderen Einrichtungen (primär und/oder sekundär) im gleichen Installationsareal drahtlos und/oder über das Kommunikationsnetzwerk der Lichtinstallationen/Leuchten verbunden ist. Innerhalb dieses vermaschten Netzwerks werden die Informationen von Knoten zu Knoten weitergereicht.
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Im Falle, dass eine Kommunikationsverbindung zwischen mehreren installierten Lichtinstallationen mit integrierten Sende-Empfangseinrichtungen besteht (z. B. über ein Mesh-Netzwerk zwischen mehreren installierten Sende-Empfangseinrichtungen oder über ein zusätzliches externes Netzwerk), kann eine Rückmeldung der Präsenzinformation an die Lichtinstallationen genützt werden, um den Nutzer, insbesondere den Fahrer des Kraftfahrzeugs dynamisch über die Lichtinstallationen den Weg zu einem nicht belegten Parkplatz zu weisen (Parkplatzleitsystem mittels Beleuchtung).
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Nachfolgend werden im Zusammenhang mit den 2 - 5 verschiedene Konzepte von Beleuchtungssystemen detailliert dargestellt.
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Entsprechend dem Konzept von 2 wird von einer primären Sendeeinrichtung SE (vorzugsweise mit Empfangsfunktionalität) an einer Leuchteinrichtung LE (vergleiche physikalische Verbindung PV 1) ein Signal SW (z. B. elektromagnetische Welle) ausgesendet und von einem Objekt OB, wenn anwesend, im betrachteten Service-Areal reflektiert oder gedämpft. Das reflektierte oder gedämpfte Signal RW wird anschließend von einer sekundären Empfangseinrichtung EE, die ebenfalls Sendefunktionalität besitzen kann, empfangen.
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Die schematische Darstellung von 2 zeigt außerdem die oben genannten Variante 1 (V1) und Variante 3 (V3), d.h. an welcher Stelle des Gesamtsystems die Musteranalyse MA zur Auswertung des empfangenen reflektierten Signals RW erfolgen. Grundsätzlich kann die sekundäre (Sende-)Empfangseinrichtung EE in/an oder als Teil einer Lichtinstallation/Leuchte bzw. eines Leuchtmittels, d.h. an der Leuchteinrichtung LE, untergebracht sein oder als separates Systemelement, beispielsweise ausschließlich als Empfangseinrichtung, vorgesehen sein. Variante 1 (V1) sieht vor, dass die Musteranalyse MA (z. B. Fingerprinting) auf einer Informationsverarbeitungseinheit IV in der sekundären Empfangseinrichtung EE erfolgt, wohingegen Variante 3 (V3) eine Auswertung der Signale in einer zentralen Infrastruktureinrichtung IS für Dienste vorsieht. Dabei kann es sich beispielsweise um das Internet oder einen zentralen Diensteserver handeln. Weiterhin ist in der hier beschriebenen Ausführung eine Kommunikationsverbindung KV4 zwischen der sekundären Empfangseinrichtung EE und der Infrastruktureinrichtung IS notwendig.
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Das Beleuchtungssystem von 2 zeigt weitere Einzelheiten. Insbesondere weist die Leuchteinrichtung LE beispielsweise eine LED-Platine LP, ein Vorschaltgerät ECG und eine Energieschnittstelle ES auf. Zwischen der LED-Platine LP und dem Vorschaltgerät ECG besteht eine Kommunikationsverbindung KV5. Darüber hinaus besteht von der Energieschnittstelle ES zu dem elektronischen Vorschaltgerät ECG ein Energieübertragungskanal EK1 und von dem elektronischen Vorschaltgerät ECG zu der LED-Platine LP ein Energieübertragungskanal EK2.
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Die Sendeeinrichtung SE besitzt eine Informationsverarbeitungseinrichtung IV und ebenfalls eine Energieschnittstelle ES. Beide sind miteinander verbunden über eine Kommunikationsverbindung KV6 und einen Energieübertragungskanal EK3. Weiterhin besteht zwischen der Energieverbindungstelle ES und dem elektronischen Vorschaltgerät ECG der Leuchteinrichtung LE ein Energieübertragungskanal EK 4.
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Die Empfangseinrichtung EE besitzt neben der Informationsverarbeitungseinheit IV ebenfalls eine Energieschnittstelle ES. Beide Komponenten stehen über eine Kommunikationsverbindung KV7 und einen Energieübertragungskanal EK5 miteinander in Kontakt.
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Darüber hinaus kann für das zu überwachende Areal, insbesondere einen Parkplatz, eine Belegungsanzeige BZ vorgesehen sein. Mit ihrer Hilfe können die belegten Parkplätze angezeigt werden. Sie steht hier in einer Kommunikationsverbindung KV8 mit der Infrastruktureinrichtung IS.
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Ferner ist eine Netzversorgungseinrichtung NV vorgesehen, die beispielsweise eine Wechselspannung von 230 V liefert. Sie besitzt beispielsweise einen Energieübertragungskanal EK6 zu der Energieschnittstelle ES der Leuchteinrichtung LE, einen Energieübertragungskanal EK7 zu der Infrastruktureinrichtung IS, einen Energieübertragungskanal EK8 zu der Belegungsanzeige BZ und einen Energieübertragungskanal EK9 zu der Energieschnittstelle ES der Empfangseinrichtung EE (Aufzählung nicht abschießend).
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Im Zusammenhang mit 3 wird nun ein weiteres Konzept eines Beleuchtungssystems erläutert. Im Vergleich zu dem Konzept von 2 wird das vom Objekt OB (z. B. Kraftfahrzeug oder Straßenbelag) reflektierte Signal RW von einem Monitoring-System MS empfangen. Dabei kann ein einzelnes Monitoring-System MS reflektierte Signale von mehreren primären Sendeeinrichtungen SE empfangen. Die Auswertung, z. B. die Musteranalyse, erfolgt in dieser Ausführungsform innerhalb des Monitoring-Systems MS. Zwischen dem Monitoring-System MS und der Belegungsanzeige BZ, die in dem vorliegenden Beispiel ebenfalls vorgesehen ist, besteht eine Kommunikationsverbindung KV9. Ferner ist ein Energieübertragungskanal EK10 von der Netzversorgungseinrichtung NV zu dem Monitoring-System MS vorgesehen. Hinsichtlich der Beschreibung der übrigen Komponenten und Verbindungen dieses Ausführungsbeispiels wird auf die Beschreibung von 2 verwiesen.
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In dem Konzept gemäß 4 ist vorgesehen, dass sowohl die primärseitige Sendeeinrichtung SE als auch die sekundäre Empfangseinrichtung EE Teil eines Gesamtverbunds aus Leuchteinrichtungen LE1, LE2 mit integrierten Sende-Empfangs-Einrichtungen SE1 und SE2 in einem Service-Areal sind.
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In einem konkreten Fall wird die Sendeeinrichtung SE1 als primärseitige Sendeeinrichtung und die Sendeeinrichtung SE2 als sekundärseitige Empfangseinrichtung genutzt. Umgekehrt kann natürlich auch die Sendeeinrichtung SE2 zum Senden und die Sendeeinrichtung SE1 zum Empfangen dienen. Zudem weist das Gesamtsystem hier ein Kommunikationsnetz KN zwischen den einzelnen Teilnehmern SE1 und SE2 (ggf. weitere Sende-Empfangseinrichtungen) an den Leuchteinrichtungen LE1, LE2 etc. auf. Beispielhaft sind in 4 Verbindungspunkte „a“ und „b“ vorgesehen, die jeweils untereinander verbunden sind.
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Das Kommunikationsnetzwerk KN kann dabei insbesondere drahtlos (z. B. BLE, WiFi, Zigbee, usw.) ausgeführt sein. Es sind die Netzwerktopologien „mesh“ und/oder „point-to-point“ und/oder „seriell“, d.h. BUS-Architektur, realisierbar. So wird das ausgesendete Signal SW (z. B. elektromagnetische Welle) der Sende-Empfangseinrichtung SE1 nach der Reflexion an dem Objekt OB von der anderen Sende-Empfangseinrichtung SE2 als Teilnehmer des Kommunikationsnetzes KN empfangen. Diese übermittelt die empfangenen Daten z. B. über ein Mesh-Netzwerk als Kommunikationsnetzwerk KN an eine zentrale Informationsverarbeitungseinrichtung ZI. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Infrastruktur für Dienste (z. B. Internet oder zentraler Diensteserver) handeln.
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In der zentralen Informationsverarbeitungseinrichtung ZI erfolgt hier beispielsweise die Auswertung mittels Musteranalyse MA. Hinsichtlich der übrigen Komponenten und Verbindungen wird wiederum auf die Beschreibung von 2 verwiesen. Zusätzlich ist in 4 noch die Variante 2 der Musteranalyse MA angedeutet, die in der Leuchteinrichtung LE1 bzw. LE2 und insbesondere in deren elektrischen Vorschaltgeräten ECG stattfinden kann.
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In 5 ist ein weiteres Konzept eines Beleuchtungssystems angedeutet, bei dem das vom Objekt OB reflektierte Signal RW von einem Monitoring-System MS empfangen wird. Das Monitoring-System MS ist in/an oder als Teil einer Leuchte/Lichtinstallation bzw. Leuchtmittels, d.h. an der Leuchteinrichtung LE2 angeordnet, was die physikalische Verbindung PV2 andeutet. Dabei kann das Monitoring-System MS reflektierte Signale RW von mehreren Sende-Empfangseinrichtungen bzw. Sendeeinrichtungen SE empfangen.
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Die Auswertung, z. B. die Musteranalyse, erfolgt in dieser Ausführung innerhalb einer zentralen Infrastruktureinrichtung IS für Dienste (z. B. Internet oder zentraler Diensteserver). Es besteht eine Kommunikationsverbindung KV10 zwischen dem Monitoring-System MS und der zentralen Informationsverarbeitungseinrichtung IS. Diese Kommunikationsverbindung KV10 ist beispielsweise drahtlos oder drahtgebunden ausgebildet und kann über die Kommunikationsverbindungen der Lichtinstallation/Leuchten, d.h. der Leuchteinrichtungen LE1 und LE2 erfolgen. Wie in dem Beispiel von 4 kann außerdem ein Energieübertragungskanal EK11 von der Netzversorgungseinrichtung NV zu der Energieschnittstelle ES der zweiten Leuchteinrichtung LE2 vorgesehen sein. Ferner kann ein Energieübertragungskanal EK13 von dem elektronischen Vorschaltgerät ECG der zweiten Leuchteinrichtung LE2 zu dem Monitoring-System MS bestehen.
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Außerdem besteht ein Energieübertragungskanal EK11 zwischen der Netzversorgungseinrichtung NV und der Energieschnittstelle ES der zweiten Leuchteinrichtung LE2 sowie ein Energieübertragungskanal EK12 zwischen der Netzversorgungseinrichtung NV und der zentralen Informationsverarbeitungseinrichtung ZI (vgl. 4).
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Im Zusammenhang mit 6 wird nun der Anwendungsfall eines oben beschriebenen Beleuchtungssystems bei Parkplätzen beschrieben. Ein Parkplatzareal PA verfügt über eine Vielzahl an Parkplätzen PP. Einige dieser Parkplätze sind bereits mit Kraftfahrzeugen KF belegt. Das Parkareal PA besitzt eine Zufahrt ZF und eine Ausfahrt AF. An der Zufahrt ZF ist eine erste Leuchteinrichtung LE1 einschließlich Sendeeinrichtung SE1 vorgesehen, das von der Sendeeinrichtung SE1 gesendete Signal SW wird von dem Objekt OB, hier ein Kraftfahrzeug, reflektiert und erreicht als reflektierte Welle bzw. als reflektiertes Signal RW eine Empfangseinrichtung EE1. Mit diesem Sende-Empfangs-System SE1, EE1 an der Leuchteinrichtung LE1 kann also in der Zufahrt ZF ein einfahrendes Kraftfahrzeug registriert werden.
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Ein gleiches System mit den Komponenten SE2, EE2 und LE2 ist an der Ausfahrt AF vorgesehen, um ausfahrend Kraftfahrzeuge zu regestieren. Mit einem solchen Gesamtsystem kann beispielsweise die Belegung eines Parkareals bezüglich der Anzahl der geparkten Kraftfahrzeuge überwacht werden. Sind auch in dem Parkplatzareal derartige System verteilt angeordnet, so können unter Umständen die genauen Positionen der geparkten Kraftfahrzeuge registriert werden.
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Bezugszeichenliste
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- a
- Verbindungspunkt
- AF
- Ausfahrt
- b
- Verbindungspunkt
- Bl, B2
- Beacon
- BE
- Beleuchtungseinrichtung
- BZ
- Belegungsanzeige
- DS
- Datenschnittstelle
- DT
- Datenübertragungssystem
- DV
- Datenverarbeitungseinheit
- E
- Endgerät
- ECG
- Vorschaltgerät
- EE, EE1, EE2
- Empfangseinrichtung
- EK1 bis EK13
- Energieübertragungskanal
- ES
- Energieschnittstelle
- IS
- Infrastruktureinrichtung
- IV
- Informationsverarbeitungseinheit
- KF
- Kraftfahrzeug
- KN
- Kommunikationsnetzwerk
- KV1 bis KV10
- Kommunikationsverbindung
- LE, LE1, LE2
- Leuchteinrichtung
- LP
- LED-Platine
- M
- Modul
- MA
- Musteranalyse
- MS
- Monitoring-System
- NV
- Netzversorgungseinrichtung
- OB
- Objekt
- PA
- Parkplatzareal
- PP
- Parkplatz
- PV1, PV2
- physikalische Verbindung
- RW
- reflektiertes Signal
- SE
- Sendeeinrichtung
- SE1, SE2
- Sende-Empfangs-Einrichtung
- SW
- Signal
- V1
- Variante 1
- V3
- Variante 3
- ZF
- Zufahrt
- ZI
- Informationsverarbeitungseinrichtung
