DE202004019542U1

DE202004019542U1 - Outdoor-Computer

Info

Publication number: DE202004019542U1
Application number: DE202004019542U
Authority: DE
Original assignee: Suunto Oy
Current assignee: Suunto Oy
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2014-12-18
Also published as: US20050134467A1; FI20031874A0; US7324002B2

Abstract

Vorrichtung zum Implementieren eines Wetteralarms in einem Outdoor-Computer (10–14), wobei die Vorrichtung umfasst,
– eine Messeinrichtung (11) zur wiederholten Bestimmung von atmosphärischen Druckdaten (2),
– eine Einrichtung (10) zur wiederholten Bestimmung von Höhendaten (1) im Wesentlichen gleichzeitig mit den atmosphärischen Druckdaten (2) mit Hilfe eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems, und
– eine Konvertierungseinrichtung (12) zur Konvertierung beider gemessenen Variablen in die gleiche Messeinheit, entweder Druck oder Höhe,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst:
– eine Einrichtung zum Bestimmen einer ersten Differenz zwischen den konvertierten Variablen (1 und 2),
– eine Speichereinrichtung (12) zum Speichern der ersten Differenz als einen Referenzwert (Δ1),
– eine Kontrolleinrichtung (12) zum Kontrollieren weiterer Differenzen (Δ2–Δ5) der konvertierten Variablen, und
– eine Alarmeinrichtung (13, 14) zum Auslösen eines Alarms, wenn eine weitere Differenz (Δ2–Δ5) um mehr als einen voreingestellten Wert in Bezug auf den Referenzwert (Δ1) abweicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Implementierung eines Wetteralarms in einem Outdoor-Computer gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Gemäß des Standes der Technik werden in Outdoor-Computern, beispielsweise Armbandcomputern, ausgestattet mit Barometern, Wetteralarme eingesetzt, indem rapide Druckänderungen angezeigt werden.
Ein Nachteil des Standes der Technik ist, das Druckänderungen auch durch Änderungen der Höhenposition des Benutzers des Geräts verursacht werden. Daher ist es nur möglich den Wetteralarm zu benutzen, wenn der Benutzer in einer konstanten Höhe verbleibt, um unnötige Alarme zu vermeiden. Somit würden während einer Wanderung über Grund mit einem variierenden Höhenprofil Geräte gemäß des Standes der Technik viele falsche Alarme auslösen, da die atmosphärischen Druckänderungen aufgrund der vertikalen Bewegungen typischerweise so viel größer sind als die Änderungen des atmosphärischen Drucks, welche durch Wetteränderungen hervorgerufen werden, dass eine Wetteränderung unter den Druckänderungen wegen der Höhe verdeckt bleiben würden. Daher würde der Alarmzustand aufgrund einer Höhenänderung ausgelöst werden. In der Praxis war es nicht möglich, ein Gerät zu implementieren, welches einen guten Wetteralarm durch Anwenden existierender Kenntnisse liefert.
Unterschiedliche Verfahren zur Druckmessung, welche auf dem Kalibrieren einer Höhenbestimmung mit Hilfe von Kartendaten oder GPS-Daten basieren, sind aus den US Patenten Nr. 6,529,827, 6,434,485 und 6,381,540 bekannt.
Das GPS-System ist hauptsächlich zur Positionsbestimmung in einem zweidimensionalen Raum vorgesehen, welche in Bodennähe erfolgt. Falls das GPS-Gerät jedoch mindestens vier Satelliten kontaktieren kann, können auch Höhendaten bestimmt werden, unter anderem auf die Arten, welche in den oben genannten US-Patenten offenbart sind. Da Höhendaten (Vertikaldaten) eigentlich keine Grundeigenschaft des GPS-Systems sind, ist die Bestimmung einer vertikalen Position mittels des GPS-System sowohl langsam als auch ungenau im Vergleich zu der gleichen Systemgenauigkeit und -geschwindigkeit bei der Bestimmung von Horizontaldaten.
Die Erfindung beabsichtigt die Nachteile des Standes der Technik zu beheben, welche oben offenbart sind, und schafft zu diesem Zweck eine völlig neue Verfahrensart und Vorrichtung zur Implementierung von Wetteralarmen in einem Outdoor-Computer.
Die Erfindung basiert auf der Bestimmung eines Referenzwerts für die Druckmessung mit Hilfe von Höhendaten, welche vom GPS-System oder einem anderen satellitengestützten Positionsbestimmungssystems bestimmt werden, und dem miteinander Vergleichen des berechneten Druckwerts bezogen auf die GPS-Höhendaten und des Werts, der aus der Druckmessung erhalten wird, und dem Auslösen eines Wetteralarms, wenn die Änderung in der Differenz zwischen den Werten einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
Insbesondere wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung durch das gekennzeichnet, was im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegeben ist.
Mit Hilfe der Erfindung werden beachtliche Vorteile gewonnen.
Mit Hilfe der Erfindung kann die Wetteralarmfunktionalität durchgehend in Betrieb gehalten werden, wodurch die Sicherheit von Wanderern und anderen sich im Freien aufhaltenden Personen verbessert wird.
Wegen des kontinuierlichen Betriebs des Wetteralarms können das Wandern, Sport und andere Freizeitaktivitäten, welche über Grund mit einem sich ändernden Höhenprofil stattfinden, sicherer gemacht werden, soweit Wetteränderungen betroffen sind. Solche sich im Freien aufhaltenden Personen können zusätzlich zu Sturmvorhersagen weitere Information einer Wetterbesserung empfangen und somit ihren Tourplan anhand einer positiven Vorhersage ändern.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Beispielen und in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen betrachtet.
1 zeigt graphisch einen Messablauf gemäß der Erfindung.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.
Die Höhendaten können beispielsweise gemäß der nachfolgenden Gleichungen 1 oder 2 gemäß dem Stand der Technik berechnet werden oder mit der Hilfe einer Tabelle, auf der Grundlage praxisnaher Daten.
Der Druck kann mit Hilfe von Gleichung 2 entsprechend aus den Höhendaten bestimmt werden, wobei Gleichung 2 aus folgender Gleichung berechnet wird:
Die Zeichen der Gleichung lauten wie folgt:

T₀ = Standardtemperatur auf Normalnull (Meeresspiegel)
L = vertikaler Temperaturgradient
R = Gaskonstante
g = Erdbeschleunigung
P_L = Ortsdruck
P_B = Grunddruck (Druck auf Normalnull)
H_B = Ortsdruckhöhe

1 zeigt Druckdaten 1, welche aus den GPS-Höhendaten und den Druckdaten 2 vom Drucksensor als Zeitfunktion berechnet werden. Daher werden im erfindungsgemäßen Verfahren zwei Variablen parallel zueinander und im Wesentlichen gleichzeitig gebildet; Positionsdaten 1, welche auf GPS-Höhendaten oder auf anderen satellitengestützten Positionsbestimmungsdaten basieren, mit Hilfe einer GPS-Vorrichtung oder einer ähnlichen satellitengestützten Positionsbestimmungsausrüstung, und parallel dazu Druckdaten 2 vom Druckmesssensor. Alternativ werden durch Änderung der Druckdaten 2 in Höhendaten, beispielsweise mit Hilfe der Gleichung 1, entsprechende Daten gebildet, und die Höhendatengruppen, welche auf zwei unterschiedliche Arten gebildet wurden, werden miteinander verglichen.
Die GPS-Höhendaten werden auf eine Art gebildet, die einem Fachmann bekannt ist, beispielsweise durch Verwendung der Verfahren, welche in den oben genannten US-Patenten Nr. 6,529,827, 6,522,298, 6,434,485 und 6,381,540 offenbart sind.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die GPS-Höhendaten oder andere satellitengestützte Positionsbestimmungsdaten in Druckdaten gemäß 1 konvertiert, beispielsweise mit Hilfe der Gleichung 2. Zu einem Zeitpunkt t0 wird eine Kalibrierungsperiode des GPS-Signals 1 gestartet, welche bis zum Zeitpunkt t1 dauert. Mittels existierender Technologie dauert die Kalibrierungsperiode ungefähr 5–15 Minuten. Wird existierende Technologie verwendet, ist eine Kalibrierungsperiode erforderlich, da die Bestimmung der Höhendaten mittels GPS-Technologie etwas ungenau ist und fehlerhafte Satelliteninformation für eine bestimmte Zeitdauer ausgefiltert werden muss, um ein richtiges Endergebnis zu erhalten. Nach der Kalibrierung wird zum Zeitpunkt t1 die Differenz Δ1 zwischen den Signalen 1 und 2 bestimmt, entweder als Höhen- oder Druckdaten, und diese Daten werden im Speicher des Systems gespeichert.
Die Differenz Δ zwischen den Signalen 1 und 2 wird wiederholt zu den Zeitpunkten t2–t5 bestimmt und, wenn der Differenzunterschied ΔN in Bezug auf den Wert Δ1 überschritten wird oder geringer als ein voreingestelltes Limit ist, wird ein Wetteralarm ausgelöst, beispielsweise als Ton, Licht oder Vibrationsalarm im Outdoor-Computer. Mit anderen Worten wird ein Alarm ausgelöst, wenn ΔN eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Der Alarm kann auch als Text oder als ein anderes Symbol auf dem Display erscheinen. Wenn ein Druckwert verwendet wird, können beispielsweise 4 hPa als das Alarmlimit betrachtet werden, mit anderen Worten, wenn irgend ein Wechsel (Anstieg oder Abfall) des Messwerts Δ2–Δ5 in Bezug auf den Referenzwert Δ1 den Druckwert 4 hPa innerhalb einer bestimmten Zeitperiode überschreitet, wird ein Alarm ausgelöst. ±30 Meter können als das entsprechende Limit bei der Höhenmessung betrachtet werden. Die Zeitpunkte t2–t5, auf die Bezug genommen wird, sind optional, wenn die Messung in Intervallen von ungefähr 15 Minuten gemacht werden und der 4 hPa-Wechsel innerhalb einer Periode von mindestens drei Stunden stattfinden muss, andernfalls wird kein Alarm ausgelöst. Der Vergleich wird daher nachträglich durchgeführt. Mit anderen Worten, mittels der oben genannten Grenzwerte wird ein Wechsel von 4 hPa über zehn Stunden kein Auslösen des Alarms erfordern, da es nur ein normaler langsamer Wetterwechsel ist.
Mit anderen Worten wird ein Referenzwert Δ1 für die Differenz zwischen den Messdaten 1 und 2 bestimmt, und ein Wechsellimit d wird bestimmt, welches positiv oder negativ sein kann, wobei in diesem Fall die Alarmgrenzwerte Δ1–d und Δ1+d sein werden. Diese Werte können entweder als ein Druck oder eine Höhe betrachtet werden. Das Wechsellimit d kann sich im Wert in der positiven und der negativen Richtung unterscheiden und, wenn nötig, kann es durch den Benutzer in unterschiedlicher Höhe und bei unterschiedlichen Wettersituationen eingestellt werden. Wenn in einer speziellen Umgebung oder Witterungsbedingung ein Wetterwechsel zu einer wirklich Gefahr führen kann, kann die Empfindlichkeit des Alarms, wenn erforderlich, erhöht werden.
Wenn eine Konvertierung der Druckdaten 2 verwendet wird, um die Höhendaten 1 zu bilden, kann die Nichtlinearität der Gleichung 1 und 2 berücksichtigt werden, wenn das Alarmlimit bestimmt wird, mit anderen Worten kann das Alarmlimit in Metern abhängig von der gemessenen Höhe gemessen werden.
Es sollte beachtet werden, dass im erfindungsgemäßen Verfahren die Druckdaten 2 des Zeitpunkts t1 beliebig sein können, wobei die überwachte Variable der Differenzwechsel zwischen den Signalen 1 und 2 ist, insbesondere das Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwerts.
Gemäß 2 umfasst das System eine GPS-Messeinheit 10, mittels der die GPS-Messdaten ermittelt und vorverarbeitet werden. Die weitere Verarbeitung der GPS-Signale, wie z.B. die Konvertierung zu Druck, erfolgt in der Zentraleinheit 12. Eine Druckmesseinheit 11, welche, falls notwendig, auch an der Vorberechnung des Drucksignals beteiligt ist, ist auch mit der Zentraleinheit 12 verbunden. Die Schlussverarbeitung der Druckdaten und Variabeländerungen erfolgen typischerweise in der Zentraleinheit 12, welche, falls notwendig, einen Display 13 umfasst. Eine Alarmeinheit 14, welche mit der Zentraleinheit verbunden ist, sorgt für die Übertragung des Wetteralarms zum Benutzer. Die Einheit 14 kann beispielsweise ein Vibrationsalarm oder Lautsprecher sein. Das Display 13 kann auch zur Übertragung des Alarms zum Benutzer verwendet werden, beispielsweise durch eine Hintergrundbeleuchtung und/oder einen Informationstext, oder durch Anzeigen eines entsprechenden Symbols auf dem Display.
Generell ist die Aufgabe der Zentraleinheit 12 für die Berechnung und das Speichern der Daten zu sorgen, wie auch die Peripheriegeräte 10, 11, 13 und 14 zu steuern.
Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Lösung auch auf solch eine Weise implementiert werden, dass zusätzlich zur Druckmessung die Höhendaten mittels eines anderen unabhängigen Verfahrens gemessen werden, welches nicht abhängig vom aktuellen atmosphärischen Druck ist, und kontinuierlich mit der Differenz zwischen dem Luftdruck und dem berechneten Druckdaten verglichen werden, die aus der Höhe gewonnen werden. Wenn der bestimmte Differenzwert einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird ein Wetteralarm ausgelöst.
Die Druckdaten 2 und die GPS-Höhendaten werden im Wesentlichen gleichzeitig und kontinuierlich gemessen. In der Praxis bedeutet dies zumindest jede Minute mehrere Druck- und Höhenmessungen als ein sich wiederholener Prozess.
In diesem Zusammenhang betrifft der Begriff Outdoor-Computer alle Computer, die für Benutzer draußen geeignet sind. Gemäß des Standes der Technik ist zum derzeitigen Zeitpunkt ein Outdoor-Computer typischerweise ein Armbandcomputer oder ein sogenannte Palm-Computer oder ein normaler tragbarer Computer oder ein Computer basierend auf einem GPS-Gerät.

Claims

Vorrichtung zum Implementieren eines Wetteralarms in einem Outdoor-Computer (10–14), wobei die Vorrichtung umfasst, – eine Messeinrichtung (11) zur wiederholten Bestimmung von atmosphärischen Druckdaten (2), – eine Einrichtung (10) zur wiederholten Bestimmung von Höhendaten (1) im Wesentlichen gleichzeitig mit den atmosphärischen Druckdaten (2) mit Hilfe eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems, und – eine Konvertierungseinrichtung (12) zur Konvertierung beider gemessenen Variablen in die gleiche Messeinheit, entweder Druck oder Höhe, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst: – eine Einrichtung zum Bestimmen einer ersten Differenz zwischen den konvertierten Variablen (1 und 2), – eine Speichereinrichtung (12) zum Speichern der ersten Differenz als einen Referenzwert (Δ1), – eine Kontrolleinrichtung (12) zum Kontrollieren weiterer Differenzen (Δ2–Δ5) der konvertierten Variablen, und – eine Alarmeinrichtung (13, 14) zum Auslösen eines Alarms, wenn eine weitere Differenz (Δ2–Δ5) um mehr als einen voreingestellten Wert in Bezug auf den Referenzwert (Δ1) abweicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Alarmeinrichtung (14) ein Vibrationselement ist, welches eingerichtet ist, einen akustischen Alarm oder einen Vibrationsalarm auszulösen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Alarmeinrichtung eine Lichtquelle (13) mit einem variierenden Lichteffekt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Alarmeinrichtung ein Text oder ein Symbol auf einem Display ist.