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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein System zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste.
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Hintergrund
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Die Erfindung geht aus von einem System zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Kontextsensitive Softwaredienste für Tragbare Geräte (z. B. Wearable) benötigen Informationen zum Kontext in dem sich der Nutzer des Dienstes befindet. Sensoren, bzw. Sensordaten können verwendet werden um einen Kontextbezug herzustellen. Zum Beispiel kann das GPS System Informationen zur Position des Nutzers bereitstellen um einen positionsabhängigen Dienst bereitzustellen. Naheliegend wäre es auch Kontextrelevante Informationen wie Körperhaltung, Blickrichtung, Körpertemperaturtemperatur, Puls, Wetterbedingungen, Präsenz von Einrichtungen oder Personen in der Umgebung etc. in die Kontextinformation einzubeziehen.
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Die Erfindung beschreibt Technologie und Anwendungsmodelle die kostengünstig positions- und blickrichtungsabhängige Dienste, bzw. Dienste die die räumliche Orientierung zwischen Nutzer und Objekten im Raum sowie zwischen Nutzer und anderen Personen ermöglicht.
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Kontextabhängige Dienste die Positionsdaten nutzen (z.B. Navigationsdienste), verwenden heute üblicherweise das GPS System zur Lokalisierung. Kompasssensoren (statisch) und Gyroskopsensoren (dynamisch) können für die Erfassung der räumlichen Ausrichtung verwendet werden. Im Innenraum von Gebäuden ist GPS oft nicht verfügbar. Für die Indoor-Navigation können Funk Beacons (iBeacon, Eddystone, Einstone) die einen eindeutig zuordenbaren Code übertragen, verwendet werden. Unter Verwendung von Intensitätsdaten mehrerer Quellen kann die Positionsbestimmung verbessert werden, jedoch bleibt die Positionserfassung u.U. zu ungenau um den relevanten Kontext ausreichend genau zu erfassen. Modulierte Lichtquellen, die mit dem VLC (Visible Light Communication) Verfahren einen Code an ein mobiles Geräte (Handy, Tablet) übertragen, können alternativ verwendet werden, sind aber bzgl. der Erfassung der Blickrichtung unter Umständen ebenfalls eingeschränkt.
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Aufgabe
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein System zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste vorzuschlagen, welches die vorgenannten Einschränkungen nicht mehr aufweist.
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Darstellung der Erfindung
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einem System zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste aufweisend einen Sender zum Aussenden mindestens eines eindeutigen Codes mittels sichtbaren Lichtes oder elektromagnetischer Strahlung in einer dem sichtbaren Licht nahen Wellenlänge, einem Empfänger, der eingerichtet ist am menschlichen Körper getragen zu werden, und der eingerichtet ist, das sichtbare Licht oder die elektromagnetische Strahlung in einer dem sichtbaren Licht nahen Wellenlänge zu empfangen, wobei je nach empfangenen Codes kontextsensitive Daten in dem Empfänger oder in einer mit dem Empfänger gekoppelten Vorrichtung bereitgestellt werden.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung kann mit einfachen Mitteln ein Dienst bereitgestellt werden, der dem Nutzer nur die Daten anbietet, für die sich der Nutzer auch interessiert.
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In einer Ausführungsform ist der Sender in der Nähe eines Objektes angeordnet, wobei mindestens ein eindeutiger Code die Referenzierung des Objektes beinhaltet, wobei die bereitgestellten kontextsensitiven Daten dem Objekt zugeordnet sind. Dadurch kann der am Körper getragene Empfänger nur dann den Code empfangen, wenn sich der Nutzer unmittelbar in der Nähe des Objektes befindet.
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In einer anderen Ausführungsform ist der Sender in einem Objekt integriert, und beinhaltet mindestens einen eindeutigen Code zur Referenzierung des Objektes, wobei die bereitgestellten kontextsensitiven Daten dem Objekt zugeordnet sind. Hier muss sich der Nutzer ebenfalls in unmittelbarer Nähe des Objektes befinden, um den eindeutigen Code empfangen zu können.
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In wieder einer anderen Ausführungsform strahlt der Sender ein Objekt an, und der Empfänger empfängt die vom Objekt reflektierte Strahlung. Auch hier muss sich der Nutzer ebenfalls in unmittelbarer Nähe des Objektes befinden, um den eindeutigen Code empfangen zu können.
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Besonders bevorzugt ist das sichtbare Licht oder die elektromagnetische Strahlung in einer dem sichtbaren Licht nahen Wellenlänge moduliertes Licht im sichtbaren Bereich oder im Infrarotbereich oder im ultravioletten Bereich, wobei das System eingerichtet ist, durch die Modulation die eindeutigen Codes in einem oder mehreren Datenpaketen mit einem Kodierverfahren zu übertragen. Dadurch kann besonders vorteilhaft die Information vom Sender an den Empfänger übertragen werden, ohne dass der Nutzer dies merkt.
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In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Modulation mit einem Auslastungsgrad von 0,1% bis 10%, wobei die Wiederholfrequenz zwischen den Datenpaketen variiert wird. Dadurch stört der Datendienst andere Dienste auf gleicher oder ähnlicher Wellenlänge vorteilhaft nur minimal.
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In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Variation zufällig, oder wird nach einem Muster programmiert, oder ist von den eindeutigen Codes selbst abgeleitet. Dies minimiert vorteilhaft die Störung anderer Dienste und stellt einen störungsfreien Betrieb aller Dienste sicher.
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Bevorzugt ist dabei eine Trägerfrequenz für die Modulation größer als 56kHz oder kleiner als 30kHz. Besonders bevorzugt liegt die maximale Trägerfrequenz unterhalb der Nyquist-Frequenz eines A/D-Wandlers (z.B. Mikrophoneingang) des Mobilgerätes, insbesondere unter 44,1 kHz, und die minimale Trägerfrequenz ist 3,4kHz. Dies stellt sicher, dass möglichst viele unterschiedliche Mobilgeräte den Dienst vorteilhaft nutzen können. Deswegen wird bevorzugt zur Analyse des empfangenen Lichtes beziehungsweise der elektromagnetischen Strahlung in einer dem sichtbaren Licht nahen Wellenlänge ein A/D-Wandler eines Mikrophoneinganges eines Mobilgerätes verwendet. Damit dieser verwendet werden kann, ist die Trägerfrequenz bevorzugt in dem obigen Bereich zu halten. Dies führt dann vorteilhaft zu einem sehr sicheren und trotzdem kostengünstigen System.
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Besonders bevorzugt ist das System eingerichtet, zur Kodierung ein Mehrfrequenz-Kodierverfahren durchzuführen, insbesondere ein COFDM oder ein OFDMA Verfahren, wobei insbesondere mit einem Symbol der Mehrfrequenz-Kodierung ein eindeutiger Code übertragen wird. Dies stellt vorteilhaft eine sichere Übertragung bei guter Ausnutzung der Bandbreite sicher.
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In einer weiteren Ausführungsform des Systems können mehrere Codes ein Objekt referenzieren, wobei die Codes nacheinander übertragen werden, um die Zuverlässigkeit der Objektreferenzierung zu erhöhen, wobei das Objekt schon mit dem ersten übertragenen Code referenziert wird. Dies erhöht vorteilhaft die Sicherheit der Datenübertragung.
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In einer anderen Ausführungsform des Systems wartet nach Übertragung des ersten Codes der Sender eine Bestätigung eines das System nutzenden Benutzers ab, bevor der Sender weitere der Referenzierung des Objektes dienende Codes sendet. Dies erhöht vorteilhaft die Effizienz der Datenübertragung und vermeidet unnötigen Overhead.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Empfänger dazu eingerichtet, das sichtbare Licht oder die elektromagnetische Strahlung in einer dem sichtbaren Licht nahen Wellenlänge nur in einer bestimmten Raumrichtung mit einem vorbestimmten Raumwinkel zu empfangen. Der Raumwinkel kann hierbei z.B. 90° Vertikal und 70° Horizontal betragen, bevorzugt ist er aber enger und beträgt z.B. 30°/35°, besonders bevorzugt 25°/25°.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Empfänger eingerichtet, so am menschlichen Körper getragen zu werden, dass die Raumrichtung im Wesentlichen der Blickrichtung entspricht. Dies stellt sicher, dass der Nutzer die Daten vorteilhaft nur dann angeboten bekommt, wenn er das Objekt betrachtet.
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In einer Ausführungsform werden die kontextsensitiven Daten dem Nutzer als Audioinformationen dargeboten. Bei einer Ausführungsform, in der Empfänger in einem Headset oder in Kopfhörern untergebracht ist, sind Audioinformationen das bevorzugte Medium. Dies kann besonders vorteilhaft bei Audioguides in Museen oder ähnlichen Einrichtungen angewandt werden, da der Nutzer dann nicht mehr wie bisher recht umständlich eine Zahl zum Abrufen der Informationen dieses Objektes in den Audioguide eintippen muss, sondern das Objekt lediglich anzusehen braucht, um die Informationen eingespielt zu bekommen.
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In einer anderen Ausführungsform sind die kontextsensitiven Daten internetbasierte Daten. Wenn der Nutzer gerade sein Smartphone benutzt, sind internetbasierte Daten die bevorzugte Informationsquelle.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das System derart eingerichtet, dass der Empfänger neben dem Empfang von Daten des sichtbaren Lichts noch Daten in einem anderen Wellenlängenbereich, insbesondere im Funkbereich eingerichtet ist, um Daten von einem Funkbeacon zu empfangen, und die Daten derart miteinander verknüpft werden, dass daraus der eindeutige Code entsteht. Dies hat verschiedene Vorteile in Bezug auf die Effizienz und die Nutzbarkeit des Dienstes, da funkbasierte Daten über eine größere Entfernung verfügbar sind. Bevorzugt ist solch ein System derart eingerichtet, dass der Beacon eine URL ausstrahlt und der Sender eine eindeutige ID.
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Die Erfindung beschreibt ein Wearable (am Körper tragbares Gerät) das die Orientierung und gegebenenfalls den Abstand bezogen auf einen Sender misst. Der Sender strahlt ein moduliertes „Licht“ Signal aus, wobei „Licht“ den optisch sichtbaren und angrenzende Wellenlängenbereiche (IR, UV) umfasst. Im erweiterten Sinne kann der Sender auch ein Objekt sein, welches von einer ersten Lichtquelle, zum Beispiel einer Spot Lichtquelle bestrahlt wird, und das Licht inclusive der Modulation reflektiert. Der Empfänger wird am Körper so getragen, dass er der Körperausrichtung, idealerweise der Blickausrichtung folgt. Das Wearable kann z.B. ein Kopfhörer (Ohrhörer, Headset, Freisprecheinrichtung), eine Brille (Aufsatz auf Brille), ein Hut, ein Schmuckstück, eine Uhr oder eine Augmented Reality Brille oder etwas ähnliches sein. Im Folgenden wird eine technische Ausführung als Kopfhörer bzw. mobile Freisprecheinrichtung, die den Mikrophon-Kanal als Signalauswertungspfad für das codierte Signal nutzt, beschrieben.
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Die Integration des Empfängers in ein Wearable erlaubt es zu detektieren ob ein bestimmtes Objekt im Raum oder eine andere Person im Raum die einen Sender trägt im Sichtbereich des Nutzers liegt, also vom Benutzer angesehen wird. Damit wird, im Vergleich zur reinen Positionsauswertung, eine wesentlich bessere Kontextsensitivität erreicht. Die Implementierung in üblichen, am Körper getragenen oben beschriebenen Gegenständen ist außerdem unauffällig und erfordert es nicht, ein Gerät in der Hand zu tragen.
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Gegenüber der reinen Positionsermittlung mit moduliertem Licht und Empfang über das Mobilgerät (z.B. Handy Kamera) ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass das Mobilgerät in der Tasche getragen werden kann und der optische Übertragungskanal trotzdem aktiv bleibt.
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Im Folgenden wird nun näher auf die Modulation des Lichtes zur Signalkodierung des eindeutigen Codes eingegangen.
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Von Infrarot Fernbedienungen ist eine Signalübertragung mit einem amplitudenmodulierten Trägerfrequenzsignal bekannt. Es gibt eine Auswahl an integrierten optoelektronischen Komponenten die bereits IR Sensoren mit Band-filtern, Vorverstärkern etc. kombinieren. Prinzipiell können also diese bekannten Modulationsverfahren und Komponenten zur Modulation des vom Sender abgestrahlten Lichtes verwendet werden.
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Diese Realisierung hat jedoch den Nachteil, dass durch dauerhaft sendende „Objekte“ die Signale anderer identifizierbarer „Objekte“ gestört würden. Dauerhaft IR sendende „Objekte“ würden außerdem die Funktion anderer IR basierter Geräte wie z.B. Fernbedienungen stören.
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In einer Ausführungsform wird das Problem nun dadurch gelöst, indem der Duty-Cycle der Sender wesentlich kleiner (<<30%) ist als der Duty-Cycle üblicher IR Fernbedienungen. Eine vorteilhafte Wahl ergibt sich aus der erforderlichen Größe des Datenpaketes, die typischerweise >=16bit ist, der Übertragungsrate, die typischerweise kleiner oder gleich 9600 bit/sec für Infrarotübertragungen ist, und der gewünschten maximalen Reaktionszeit, die unter einer Sekunde betragen sollte. Bevorzugt wird daher ein Duty Cycle im Bereich 0,1% - 10% vorgeschlagen, wobei die Wiederholfrequenz der Datenpakete variiert wird um ein synchrones überlappen einzelner Pakete zu vermeiden.
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Die Variation kann zufällig erfolgen oder nach einem Muster programmiert sein. Eine kostengünstige Ausführungsform ist es, die Wiederholrate von dem übertragenen eindeutigen Code selbst abhängig zu machen. Das gewährt eine unterschiedliche Wiederholrate für alle identifizierbaren Objekte.
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Eine mögliche Berechnung der Pausenzeit Toff zwischen zwei Datenpaketen wäre z.B.: Toff = 1 sec * (1 + 1%* (id <logisches-und> 63)), wobei Toff die Pausenzeit nach dem Senden des i-ten Pakets ist, i ein Paketzähler und id der eindeutige Code des Objektes ist. Dabei ist der Wert der Bit-Maske 63 (= 0x3F) beispielhaft zu verstehen.
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Bei einer anderen Ausführungsform wird ein moduliertes IR/Licht Signal verwendet dessen Trägerfrequenz(en) entweder deutlich größer oder deutlich geringer ist/sind als die üblicherweise bei IR Fernbedienungen verwenden Trägerfrequenzen. Diese sind 30 kHz, 33 kHz, 36 kHz, 38 kHz, 40 kHz und 56 kHz.
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(Quelle: Vishay Datenblatt: http://www.vishay.com/ir-receiver-modules)
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Neben der Problematik der Störungen zwischen den Objekten mit verschiedenen Sendern und der Problematik des Störens anderer IR Systeme wie z.B. Fernbedienungen für Fernseher sind auch andere Aspekte beachtenswert.
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Eine weitere Anforderung des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste ist ein kostengünstiger Aufbau der Hardware. Vor allem der Empfänger sollte kostengünstig und effizient realisierbar sein. Idealerweise kommt hier Technik zum Einsatz die bereits im Markt eingeführt und/oder bereits im Besitz vieler potentieller Nutzer ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden diese Anforderungen gelöst, indem bei Wearables, welche in Verbindung mit dem Audio Eingang von Mobilgeräten stehen, der bestehende A/D Wandler des Mikrophon Eingangs zur Signalanalyse verwendet wird.
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Weiterhin wird ein moduliertes IR/Licht Signal verwendet, dessen Trägerfrequenz(en) unterhalb der Nyquist Frequenz (fsample/2) üblicher Audio A/D Wandler in Mobilgeräten liegen.
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Die üblichen Sampleraten sind 44,1 kHz (CD Qualität) und 48 kHz / 96 kHz (DVD Qualität). Damit ist die maximale Trägerfrequenz des modulierten IR/Licht Signals frmax = 44,1 kHz / 2.
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Weiterhin wird bevorzugt ein moduliertes IR/Licht Signal verwendet, dessen Trägerfrequenz oberhalb der für Sprachübermittlung wesentlichen Frequenzen (<3,4 kHz) liegt. Damit ist die minimale Trägerfrequenz des modulierten IR/Licht Signals frmin = 3,4 kHz. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass der Audio Eingang parallel immer noch für Sprachkommunikation und Spracherkennung (z.B. Google Assistant, Siri, Alexa, Cortana, ...) verwendet werden kann.
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Aus der Signalübertragungstechnik sind effizientere Methoden als die in IR Fernbedienungen üblichen Verfahren mit nur einer Trägerfrequenz bekannt. Die Effizienz liegt hier in einer höheren Datenrate bei gegebenem Duty-Cycle und Frequenzband. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Codierung daher mit einem Mehrfrequenz-Kodierverfahren (COFDM oder OFDMA) realisiert. Idealerweise wird mit einem Symbol der Mehrfrequenz-Kodierung ein kompletter, eindeutiger Code übertragen. So kann die Decodierung mit einem Fast-Fourier Algorithmus erfolgen und es ist keine sehr aufwendige zeitliche Synchronisierung für mehrere Symbole in einem Signal-Paket (Burst) erforderlich.
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Zum besseren Verständnis folgend ein Beispiel: Es wird ein Code mit 32 Bit Payload übertagen. Zusätzlich sind 8 Bit Overhead (z.B. Prüfsumme) gefordert. Für die Übertragung eines Codes sind also 40 (32+8) Bit erforderlich. Jede Trägerwelle wird in Amplitude und Phase moduliert. Dann sind 20 (40/2) Trägerfrequenzen für die Mehrfrequenz-Codierung erforderlich.
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Weitere Informationen können z.B. über den entsprechenden Wikipedia Artikel (https:/Ide.wikipedia.org/wiki/Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren) bezogen werden.
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Die Länge des eindeutigen Codes in Bit (Payload), die Redundanz (Prüfsumme etc.), der Duty-Cycle und die Erkennungsgeschwindigkeit in Sekunden ergeben einen Optimierungsraum. Im Allgemeinen ist es bei Trägerfrequenzen kleiner 20kHz schwierig eine umfangreiche Redundanz für die Absicherung der Gültigkeit der ID zu realisieren.
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Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch reduziert indem einem Objekt mehrere verschiedene Codes zugeordnet werden. Dem Dienst (z.B. Cloud-Dienst) sind alle Codes bekannt, so dass das Objekt bereits anhand des ersten übertragenen Codes erkannt werden kann. Durch Vergleich mit den darauffolgenden Codes kann eine zuverlässigere (aber langsamere) Authentifizierung erreicht werden, indem der Dienst überprüft ob die mehreren Codes zu einem und demselben Objekt passen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird eine weitere Verbesserung dadurch erzielt, indem bestimmte Codes, die demselben Objekt zuordenbar sind, nur nach einer Benutzerinteraktion wie z.B. die Betätigung eines Knopfes oder die Aktivierung eines Kopplungsprogramms übertragen werden. So kann das System verifizieren ob sich das Objekt tatsächlich im Einflussbereich des Nutzers befindet, oder ob der Code nur erraten wurde. Diese Information kann nun benutzerbezogen gespeichert werden. Damit wird für die Zukunft verifizierbar ob sich das Objekt mindesten einmal im Einflussbereich des Nutzers befunden hat, er also z.B. der registrierte Besitzer des Objektes ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs- und Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
- 1 Eine erste Ausführungsform des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste, bei der ein Sender in der Nähe eines für den Dienst relevanten Objektes angeordnet ist,
- 2 eine zweite Ausführungsform des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste, bei der der Sender in das Objekt, für das der Dienst zur Verfügung gestellt werden soll, integriert ist,
- 3 eine dritte Ausführungsform des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste, bei der der Sender das Objekt, für das der Dienst zur Verfügung gestellt werden soll, anstrahlt und die Information im vom Objekt reflektierten Licht enthalten ist,
- 4 ein schematisches Diagramm des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste in einer cloudbasierten vierten Ausführungsform,
- 5 ein schematisches Diagramm des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste in einer fünften Ausführungsform in Kombination mit einem funkbasierten Beacon,
- 6 ein schematisches Diagramm des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste in einer cloudbasierten sechsten Ausführungsform in Kombination mit einem funkbasierten Beacon,
- 7 ein schematisches Diagramm des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste in einer cloudbasierten siebten Ausführungsform in Kombination mit einem IoT Netzwerk,
- 8 die Belegung einer bekannten Klinkenbuchse für Mobilgeräte in einer Nutzungsvariante für den Empfänger des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste,
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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1 zeigt eine erste Ausführungsform des Systems 1 zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste, bei der ein Sender in der Nähe eines für den Dienst relevanten Objektes angeordnet ist. Ein Sender 5 sendet moduliertes Licht 55 aus, welches einen eindeutigen Code (URL, ID, ...) enthält, der vom Empfänger 4 empfangen werden kann. Der Sender 5 ist in der Nähe eines Objektes angebracht, für das ein Dienst zur Verfügung gestellt werden soll. Der Empfänger 4 kann ein „Wearable“ welches am Kopf getragen wird sein, und einen Sensor 6 für IR und/oder sichtbares Licht enthalten, der einen oder mehrere der vom Sender 5 ausgestrahlten eindeutige Codes (URL, ID, ...) empfangen kann, die dem jeweiligen Kontext der Objekte in Blickrichtung 110 zuordenbar sind. Der Sensor 6 des Empfängers weist z.B. einen Empfangswinkelbereich auf, der zusammen mit der Blickrichtung den Empfangsbereich kennzeichnet. Dazu kann der Empfänger einen ähnlichen Empfangswinkel aufweisen, wie das Wahrnehmungsfeld des menschlichen Auges, also z.B. 90° Vertikal und 70° Horizontal (siehe z.B. auch
https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/bildwahrnehmung/8484). Vorzugsweise weist der Sensor 6 einen vergleichsweise engen Empfangswinkel von z.B. 30°/35° auf, besonders bevorzugt einen noch engeren Empfangswinkel von 25° auf. Dies stellt sicher, dass nur für die jeweils auch betrachteten Objekte Informationen bereitgestellt werden. Der Empfänger 6 kann z.B. ein Kopfhörer sein, der einen zusätzlichen Licht/IR Sensor 6 aufweist. Natürlich ist die Lehre der Erfindung nicht auf einen einzelnen Sensor begrenzt, so kann der Empfänger ebenfalls aus mehreren Sensoren oder einer Sensormatrix bestehen. Auch ein pixelbasierter Sensor wie z.B. ein digitaler Kamerasensor ist möglich.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste, bei der der Sender in das Objekt, für das der Dienst zur Verfügung gestellt werden soll, integriert ist. Das Objekt 7, für das der Dienst zur Verfügung gestellt werden soll, ist hier eine beleuchtete Werbetafel, wie sie in vielen Städten z.B. an Wartehäuschen für Bus und Trambahn verwendet werden. Die Hinterleuchtung der Werbetafel sendet moduliertes Licht 55 aus, welches vom Sensor 6 im Empfänger 6 empfangen werden kann. Das modulierte Licht 55 enthält einen oder mehrere eindeutige Codes wie z.B. eine Internet URL, die daraufhin vom Empfangsgerät 6 aufgerufen wird und die dort enthaltenen Informationen dem Benutzer zugänglich gemacht werden. Dies können z.B. weitergehende Informationen zu den auf der Werbetafel beworbenen Gegenständen sein, die nicht nur in Bild- und Textform sondern vor allem auch als Audio- oder Videoinformation vorliegen.
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Auch hier ist es notwendig, dass der Benutzer den Empfänger mit dem Sensor 6 so ausrichtet, dass der Sensor 6 mit seinem engen Empfangswinkel das von der Werbetafel abgestrahlte modulierte Licht 55 auch empfangen kann. Ist dies nicht der Fall reagiert das System nicht, da der Benutzer dann offensichtlich kein Interesse am Inhalt der Werbetafel zeigt.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste, bei der der Sender das Objekt, für das der Dienst zur Verfügung gestellt werden soll, anstrahlt, und die Information im vom Objekt reflektierten Licht enthalten ist. In dieser Ausführungsform ist der Sender 5 ein Spotstrahler, der moduliertes Licht 55 ausstrahlt, welches wiederum einen eindeutigen Code wie eine MAC-Adresse oder eine URL enthält. Das modulierte Licht 55 strahlt das Objekt 7 an, für das der Dienst zur Verfügung gestellt werden soll.
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Der Sender 5 ist dabei als modulierte Lichtquelle ausgeführt, die einen geringen Streulichtanteil (z.B. unter einem Winkel > 45° zur optischen Achse) aufweist. Das vom Objekt 7 reflektierte Licht 56 wird dann vom Sensor 6 des Empfängers 4 im besagten engen Empfangswinkelbereich 110 empfangen und wie oben beschrieben ausgewertet. Die Information wird dann dem Benutzer zugänglich gemacht. Das System ist so ausgeführt, dass ein direkter Empfang des vom Sender ausgestrahlten Lichtes nicht möglich oder zumindest unwahrscheinlich ist. Das reflektierte Licht wird vom Empfänger 4 also gleichwertig oder stärker empfangen als das direkte Licht der Quelle 5 außerhalb des Spot-Lichtkegels (höherer Candela Wert in Betrachtungsrichtung). Damit wird sichergestellt, dass der kontextsensitive Bezug zum Objekt 7 immer vorhanden ist. Auch hier gilt, dass das System die Daten erst beim direkten Sichtkontakt mit dem Objekt zur Verfügung stellt, so dass keine vom Benutzer unerwünschten Informationen bereitgestellt werden.
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4 zeigt ein schematisches Diagramm des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste in einer cloudbasierten vierten Ausführungsform. Der Nutzer blickt auf ein Objekt 7 mit Sender 5, welches einen eindeutigen Code 57 (URL, ID, ...) als Licht und/oder IR Signal aussendet. Ein Empfänger 4 (zum Beispiel ein Wearable oder ein mit dem Wearable verbundenes Mobilgerät 44) empfängt den Code 57 und ruft Informationen 58 zu dem Objekt aus einem Netzwerk 2 (z.B. Internet) ab. Die Informationen können Web-Seiten, Audio Streams oder andere Web-Dienste sein. Der Empfänger 4 ist zu diesem Zweck direkt mit dem Netzwerk 2 verbunden oder überträgt den Code an ein Mobilgerät 44, welches mit dem Netzwerk 2 verbunden ist.
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5 zeigt ein schematisches Diagramm des Systems 1 zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste in einer fünften Ausführungsform in Kombination mit einem funkbasierten Beacon 3.
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Der Empfänger 6, zum Beispiel ein Wearable 43 oder ein mit dem Wearable 43 verbundenes Mobilgerät 44 empfängt einen Code 59 von einem Wireless Beacon 3 (z.B. Bluetooth Beacon wie ein iBeacon, Eddystone Beacon oder ein Einstone Beacon). Das Wearable 43 oder Mobilgerät 44 informiert den Nutzer 8 darüber, dass in der Umgebung eventuell blickrichtungsabhängige Dienste zur Verfügung stehen. Gegebenenfalls fordert das Mobilgerät den Nutzer auf, ein Wearable 43 zu tragen oder zu aktivieren. Falls der Nutzer 8 noch nicht über ein geeignetes Wearable 43 verfügt, informiert das Mobilgerät 44 gegebenenfalls auch, wie und wo es in der Umgebung erworben oder geliehen werden kann.
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Der Nutzer 8 blickt nun auf ein Objekt 71 mit Sender, der einen eindeutigen Code 57 als Licht und/oder IR Signal aussendet. Ein Wearable 43 empfängt den Code mit seinem integrierten Sensor 6, und ruft Informationen 58 zu dem Objekt, für das der Dienst zur Verfügung gestellt werden soll, aus einem Netzwerk 2 (z.B. Internet) ab. Zum Abrufen der Information 58 aus dem Netzwerk 2 wird eine Kombination des Codes 59 vom Wireless Beacon und des Codes 57 vom Licht/IR Sender im Blickfeld verwendet.
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Eine vorteilhafte Ausführung ist es, dass eine URL vom Wireless Beacon 3 und eine eindeutige ID vom Licht/IR Sender 5 verwendet wird.
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6 zeigt ein schematisches Diagramm des Systems 1 zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste in einer cloudbasierten sechsten Ausführungsform in Kombination mit einem funkbasierten Beacon 3.
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In der sechsten Ausführungsform besteht der Empfänger 4 aus einem Wearable 43 mit einem Sensor 6 und einem mit dem Wearable 43 verbundenen Mobilteil 44. Das Wearable 43 überträgt zu diesem Zweck den Code 57 an ein Mobilgerät 44, das mit dem Netzwerk verbunden ist. Das Wearable kann aber ebenfalls direkt mit dem Netzwerk 2 verbunden sein (nicht gezeigt). Der Empfänger 4 empfängt ebenfalls einen Code 59 von einem in der Nähe befindlichen funkbasierten Beacon. Diese beiden Codes 57 und 59 zusammen ergeben eine eindeutige Adresse, unter der Informationen abgerufen werden können. Dabei kann der Code 59 z.B. die Internetadresse des Anbieters des Objektes sein, und der Code 57 die Zugangsinformation zu den Informationen zum Objekt 7, für welches Informationen bereitgestellt werden sollen. Die Informationen selbst können z.B. Web-Seiten, Audio Streams oder andere Web-Dienste sein.
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7 zeigt ein schematisches Diagramm des Systems 1 zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste in einer cloudbasierten siebten Ausführungsform in Kombination mit einem loT Netzwerk 22.
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Ein Empfänger 4 wie zum Beispiel ein Wearable 43 oder ein mit dem Wearable verbundenes Mobilgerät 44 erkennt einen Sender 5, der einen eindeutigen Code 57 als Licht und/oder IR Signal aussendet. Der Empfänger 4 steht zusätzlich mit einem loT Netzwerk 22 in Verbindung.
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Die Verbindung kann nun erfolgen indem in einer Variante das Empfängergerät selbst Teil des loT Netzwerkes (z.B. Bluetooth) ist.
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In einer weiteren Variante ist das Empfängergerät über einen (Border-)Router 25 mit dem loT Netzwerk 22 (z.B. einem Netzwerk nach den Spezifikationen des Thread-Konsortiums) verbunden.
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In einer anderen Variante ist das Empfängergerät über ein Gateway 23 mit dem loT Netzwerk (z.B. Zigbee) verbunden.
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In einer vierten Variante ist das Empfängergerät durch eine Verbindung 58 über einen Cloud Dienst mit dem loT Netzwerk 22 verbunden.
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Sobald der Empfänger 4 einen eindeutigen Code 57, der einem Objekt im loT Netzwerk 22 zuordenbar ist, empfangen hat, nutzt er diesen Code 57 um das Gerät im loT Netzwerk 22 zu identifizieren.
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8 zeigt die Belegung einer bekannten Klinkenbuchse für Mobilgeräte in einer Nutzungsvariante für den Empfänger des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste. Mobiltelefone und andere Mobilgeräte mit 4-Kanal Klinkenbuchse zum Anschluss von Kopfhörern und Freisprecheinrichtungen sind im Markt sehr verbreitet. Der Mikrophon Eingang wird typischerweise mit einer DC Spannung von etwa 1,5 bis 2,5V versorgt. In Mikrophonen und Freisprecheinrichtungen kann diese Versorgungsspannung genutzt werden um einen Vorverstärker zu betreiben. Das Nutzsignal, üblicherweise von einem Kondensatormikrophon generiert, wird kapazitiv eingekoppelt und ist der DC Spannung überlagert. Das Nutzsignal wird dann in einem A/D Wandler im Mobilgerät weiterverarbeitet. Das Mobilgerät erkennt anhand der Impedanz ob ein Mikrophon angeschlossen ist und ob ein ggf. parallel geschalteter Taster betätigt ist.
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Erfindungsgemäß ist ein Wearable mit einem Empfänger für IR/Licht Signale mit dem Mikrophon Eingang elektrisch verbunden. Ein IR/Licht Sensor ist wie ein Mikrophon zwischen Pol 3 und Pol 4 der Klinkenbuchse angeschlossen.
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Auch der IR/Licht Sensor, bzw. eine elektronische Schaltung die einen IR/Licht Sensor enthält, kann die DC Spannung zur Versorgung nutzen. Es ist darauf zu achten, dass der Innenwiderstand zwischen Pol 3 und Pol 4 in einem geeigneten Bereich liegt, so dass der A/D Wandler im Mobilgerät arbeiten kann.
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In einer Ausführungsform ersetzt der IR/Licht Sensor, bzw. eine elektronische Schaltung, die einen IR/Licht Sensor enthält, im Stromlaufplan der 8 das Mikrophon an der Klinkenbuchse.
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In einer anderen Ausführungsform ist der IR/Licht Sensor, bzw. eine elektronische Schaltung die einen IR/Licht Sensor enthält, parallel zu dem Mikrophon gemäß dem Stromlaufplan in 8 angeschlossen. Der Innenwiderstand beider Einheiten in Parallelschaltung liegt in einem geeigneten Bereich, der von dem Mobilgerät als angeschlossenes Mikrophon erkannt wird.
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Besonders bevorzugt kann mit einem Schalter zwischen Mikrophon und IR/Licht Sensor hin und her geschaltet werden.
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Merkmale des kontextsensitiven Dienstes
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Erfindungsgemäß werden mit Hilfe eines innerhalb eines Gültigkeitsbereiches (Domäne) eindeutigen Codes (ID,URI,..) Informationen von einem Dienst abgerufen. Im Folgenden werden mögliche Merkmale dieses Dienstes beschrieben. Diese Merkmale bestehen aus der Information, die von dem Empfangsgerät an den Dienst übertragen werden, und der Art der Information, mit der der Dienst auf eine solche Anfrage antwortet. Jede Art der Anfrage wird mit einem Befehlswort gekennzeichnet. Beansprucht wird die Art der Information, die von dem Dienst zur Verfügung gestellt werden kann. Die genaue Form, die Vollständigkeit, das Datenformat, die genaue Bezeichnung des Befehlswortes und die Reihenfolge der Daten ist dabei nicht bedeutend.
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Bezeichnungen:
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- Code = innerhalb eines Gültigkeitsbereiches (Domäne) eindeutiger Code (ID, URI, MAC-Adresse...). Der Code kann aus verschiedenen Quellen zusammengesetzt sein, zum Beispiel kann die URL von einen Bluetooth Beacon kommen und die ID von einem IR/Licht Empfänger.
- Lang = Sprache, i.A. Vom Nutzer ausgewählte Sprache (z.B. ISO Code für Sprache/Kultur: en_US oder de_DE).
- GeoLoc = Geographische Position (Längengrad, Breitengrad (, Höhe über Null)) Der Abruf bestimmter Informationen von dem Dienst kann zusätzlich eine Authentifizierung des Nutzers erfordern. Außerdem kann der Abruf bestimmter Informationen von dem Dienst auch eine Bezahlung oder Mitgliedschaft erfordern.
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Informationen über das Objekt:
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VALIDATEID:
in: Code
out: Ja/Nein (gültiger Code, ungültiger Code)
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GETTYP:
in: Code
Out: Nummer oder Bezeichner der innerhalb der Domäne für einen bestimmten Ojekttyp steht.
(z.B. 1= Verkehrsschild, 2 = Ampel, 3 = Werbetafel, 1.1 = Verkehrsschild/Stop 1.2. Verkehrsschild/Vorfahrt.....
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GETDESC:
in: Code, Lang
out: Beschreibender Text für das Objekt das dem Code zugeordnet ist in der Sprache „Lang“
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GETAUDDESC:
in: Code, Lang
out: Audio Stream (oder Link zu Audio Stream) mit beschreibendem Text für das Objekt das dem Code zugeordnet ist in der Sprache „Lang“
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GETDANGERCODE:
- in: Code
- out: Nummer oder Bezeichner mit festgelegter Bedeutung für eine Gefahrenart bzw. Handlungsempfehlung zur Gefahrenvermeidung (insbesondere sinnvoll für Menschen mit Sehbehinderung)
- (z.B. 1= Nicht berühren, 2 = Gefährliches Terrain / nicht weitergehen, ...)
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Informationen zum geographischen Standort:
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GETGEOLOC:
in: Code
out: Geographische Position (Längengrad, Breitengrad (, Höhe über Null)). Ausrichtung des Objektes, z.B. als Winkel zur geographischen Nordrichtung (optional)
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SETGEOLOC:
in: Code, GeoLoc
out: ja/nein (Bestätigung ob der gespeicherte Standort des Objektes geändert werden konnte)
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Informationen zum Standort in Gebäuden (für im Gebäude installierte Objekte):
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GETINDOORGEOLOC:
in: Code
out: Geographische Position (Längengrad, Breitengrad (, Höhe über Null)) des Gebäudes in dem sich das Objekt befindet. Als Referenzpunk kann zum Beispiel der Haupteingang dienen.
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GETINDOORLOC:
in: Code
out: Position des Objektes im Gebäude als Position bezogen auf einen Referenzpunkt des Gebäudes. z.B. Breitenkoordinate, Tiefenkoordinate und Höhe Als Referenzpunk kann zum Beispiel der Haupteingang dienen. Als Referenzrichtung (Tiefe) kann (Haupt-)Eintrittsrichtung dienen.
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GETINDOORROOM:
in: Code
out: Position des Objektes im Gebäude als Zimmernummer und Stockwerk.
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GETINDOORROOMTXT:
in: Code
out: Name des Raumes in dem sich das Objekt befindet in Klartext
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GETINDOORROOMAUD:
in: Code
out: Audio Stream (oder Link zu Audio Stream) mit beschreibender Text für den Raum in dem sich das Objekt befindet.
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GETINDOORROOMTYPE:
in: Code
out: Nummer oder Bezeichner der für einen bestimmter Raum Merkmal steht. (z.B.
1= Tür, 2 = Notausgang, 3.1.= WC/Herren....)
Abgrenzung zu GETTYP: GETTYP liefert z.B. den Type Türschild;
GETINDOORROOMTYPE liefert „WC/Herren“
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Informationen zu Objekten in der Umgebung:
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GETIDNEIGHBORS:
in: Code, (TypeFilter gem. GETTYP)
out: Code1, Code2, .... (Objekte die sich in der Umgebung des Objektes befinden)
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GETGEONEIGHBORS:
in: GeoLoc, (TypeFilter gem. GETTYP)
out: Code1, Code2, .... (Objekte die sich in der Umgebung der GeoLoc befinden) Richtung1, Richtung2, .... (Blickrichtung in der das Objekt zu sehen sein sollte, z.B. Himmelsrichtung + Höhe)
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Informationen zu IoT Netzwerken:
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GETNETTYPE:
in: Code
Out: Bezeichner für den Type des Netzwerkes über das das Objekt in einem Netzwerk erreichbar ist. z.B: 1= Lokales WiFi, 2 = Lokales Bluetooth, 3 = Cloud Interface
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GETNETLANG:
in: Code
Out: Bezeichner für den verwendeten Protokolltyp / Befehlscode-Typ / Application Layer. z.B. Zigbee 3.0 über IP
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GETNETADDR:
in: Code
Out: Je nach Typ des Netzwerkes ....
- - MAC-Adresse mit der das Objekt im Netz identifiziert werden kann.
- - Netzwerkadresse mit der das Objekt im lokalen Netz erreicht werden kann. (z.B. IP V6 Adresse)
- - Netzwerkname unter dem mit der das Objekt im lokalen Netz erreicht werden kann.
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GETNETGATEWAY:
in: Code
Out: Netzwerkadresse oder Netzwerkname unter dem ein Gateway für das loT Netzwerk erreicht werden kann. (z.B. IP Adresse)
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GETNETURL:
in: Code
Out: URL über die ein Internet Dienst erreicht werden kann mit dem wiederum das Objekt angesprochen werden kann.
Informationen zu Besitzer und Hersteller:
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GETOWNER:
in: Code
Out: Benennt den Besitzer des Objektes
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SETOWNER:
in: Code, Authentifizierung
Out: Ändert den Besitzer des Objektes
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GETVENDOR:
in: Code
Out: Benennt den Hersteller des Objektes
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GETVENDORURL:
in: Code
Out: URL des Herstellers des Objektes
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GETVENDORPURCHURL:
in: Code
Out: URL zu einer Webseite für die Beschaffung / Wiederbeschaffung / Wartung des Objektes
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9 zeigt ein schematisches Diagramm des Systems 1 zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste in einer achten Ausführungsform, bei der die Information nicht über das modulierte Licht direkt, sondern über die Projektion einer Datenmatrix 91 mit sichtbarem Licht zur Verfügung gestellt wird.
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Die bisher diskutierten Lösungen setzen alle voraus, dass der Nutzer 8 neben seinem Mobilgerät 44 noch ein Wearable 43 benutzt, welches zum Empfang der lichtbasierten Informationen eingerichtet ist. Da dies oft nicht der Fall ist, wird im Folgenden eine alternative Variante dargestellt, die mit Bordmitteln jedes modernen Mobilgerätes genutzt werden kann.
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Bei der achten Ausführungsform wird daher kein moduliertes Licht benutzt, sondern eine Datamatrix 91 neben eines für den Dienst relevanten Objektes 7 projiziert. Die Datamatrix kann z.B. ein QR-code sein, oder sogar nur ein Barcode. Ein Nutzer 8, der sich für weitere Informationen zu dem Objekt 7 interessiert, kann diese Matrix 91 mit seinem Mobilgerät 44 scannen und so diese Informationen abrufen, da in der Datamatrix z.B. eine URL codiert ist, über die die Informationen abgerufen werden können.
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Dabei kann die Projizierte Datamatrix 91 dynamisch sein und vom Benutzer abhängen. Wenn ein Benutzer z.B. das erste mal die Datamatrix 91 scannt und damit die hinterlegte URL aufruft, erkennt das System damit dass sich ein Benutzer vor dem Objekt befindet und weitergehende Informationen erhalten möchte. Über die aufgerufene URL kann er z.B. auswählen welche Informationen er benötigt. Diese werden ihm dann auf seinem Mobilgerät angezeigt. Der Dienst kann dabei über bekannte Methoden wie MAC-Adresse oder Cookies den Benutzer eindeutig identifizieren, so dass dieser Benutzer beim Aufruf einer Datamatrix zu einem anderen Objekt sofort die Art von Informationen angezeigt bekommt, die er beim ersten Objekt 7 ausgewählt hatte.
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10 zeigt ein schematisches Diagramm des Systems zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste in einer neunten Ausführungsform, bei der die Information ebenfalls nicht über das modulierte Licht direkt, sondern über die Projektion einer Datenmatrix 91 mit nicht sichtbarem Licht zur Verfügung gestellt wird.
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Die neunte Ausführungsform ist ähnlich zur achten Ausführungsform, daher werden im Folgenden nur die Unterschiede zur achten Ausführungsform beschrieben. Wie oben schon beschrieben, wird bei der neunten Ausführungsform die Datamatrix mit nicht sichtbaren Licht, z.B. mit Infrarotlicht projiziert. Da der Benutzer die Matrix nicht sehen kann, wird diese direkt auf das interessierende Objekt projiziert. So muss der Benutzer lediglich die Kamera seines Mobilgerätes auf das Objekt richten um die Datamatrix zu scannen. Das Mobilgerät muss bei dieser Variante für das Scannen von Infrarotlicht eingerichtet sein. Ansonsten gelten hier die gleichen Merkmale wie bei der achten Ausführungsform.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System zum Bereitstellen kontextsensitiver Dienste
- 2
- Netzwerk
- 22
- loT-Netzwerk
- 3
- Wireless Beacon
- 4
- Empfänger
- 5
- Sender
- 6
- Sensor
- 7
- Objekt, für das der Dienst zur Verfügung gestellt werden soll
- 8
- Nutzer
- 43
- Wearable
- 44
- Mobilgerät
- 55
- moduliertes Licht
- 56
- reflektiertes moduliertes Licht
- 57
- eindeutiger Code des Senders wie URL, ID, MAC-Adresse etc.
- 58
- Informationen zu Objekt, für das der Dienst zur Verfügung gestellt werden soll
- 59
- eindeutiger Code des Wireless Beacons wie URL, ID, MAC-Adresse etc.
- 71
- Objekt im Sichtbereich
- 72
- Objekt nicht im Sichtbereich
- 91, 92
- Datamatrix
- 110
- Blickrichtung und Empfangswinkel des Sensors
