DE20220431U1

DE20220431U1 - Vorrichtung zur Ortung und Überwachung von Personen und Objekten

Info

Publication number: DE20220431U1
Application number: DE20220431U
Authority: DE
Original assignee: KUSCH NORBERT
Current assignee: KUSCH NORBERT
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2012-01-26

Description

Vorrichtung zur Ortung und Überwachung von Personen und Objekten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ortung und Überwachung von Personen und Objekten und findet insbesondere Anwendung bei der Überwachung von gefährdeten bzw. in Not geratenen Personen (z.B. bei Vermißtmeldung, Entführung), der Überwachung von Personen mit einer räumlichen Desorientierung und bei der Ortung von gefährdeten Wertgegenständen (z.B. Kunstwerke).

Derartige Vorrichtungen, bei denen die Feststellung der Position einer Person &iacgr;&ogr; oder eines Gegenstandes, die mit einem Funksender ausgestattet sind, wobei die vom Funksender ausgehenden hochfrequenten Signale mit einer zur Zeit in der Diskussion stehenden Strahlungsleistung (Elektrosmog) von einem Funkempfänger in Reichweite des Funksenders erfaßt werden, sind bereits bekannt.

Dies soll bei einer ersten Gruppe von Systemen durch die Nutzung der Signale von GPS-Satelliten erfolgen.

In DE-OS 100 54 764 A1 wird ein Verfahren und eine Anordnung für ein unterstütztes GPS-Protokoll, speziell zur Bestimmung des Standortes eines mobilen Handgerätes in einem Funk-Kommunikationssystem, beschrieben. Grundlage hierfür ist das Erfordernis, auf Grund von Verfügungen die geographische Ortbarkeit, insbesondere bei Notsystemen zu ermöglichen und zu verbessern.

Diese Verbesserung soll die bereits bekannte Positionsbestimmung mobiler Stationen durch Verfolgung der Übertragung der mobilen Station zu mehreren Basisstationen und Berechnung der Position der mobilen Station aus der Laufzeit der Signale optimieren. Bereits genauer und zuverlässiger kann die Ortung erfolgen, wenn die mobile Station mit einem GPS-Empfänger ausgerüstet ist, so daß ebenfalls auf der Basis von Laufzeitunterschieden die Position der mobilen Station aus den empfangenen Signalen mehrerer GPS-Satelliten und deren Übertragungszeit berechnet werden kann.

Der hierbei nachteilige hohe rechnerische Aufwand, der einen im Handgerät installierten hochwertigen Prozessor erfordert, welcher wiederum teuer ist und viel Leistung verbraucht ebenso wie die langsame Datenrate bei der Verwendung von GPS-Signalen, die negative Auswirkungen auf den Energieverbrauch des Handgerätes hat, soll vermieden werden, indem ein zusätzliches Netzwerk mit lokal stationierten GPS-Referenzempfängern installiert wird, die die Daten der GPS-Satelliten aufbereiten und an mobile Stationen übermitteln, wodurch der Aufwand für die Auswerteeinheit in der mobilen Station gesenkt werden soll.

Nachteilig hierbei ist, daß der Aufwand für die Verarbeitung der Daten lediglich

&iacgr;&ogr; von den mobilen Stationen (Handgeräten) zu zusätzlichen Referenzempfängern verlagert wird, wobei zusätzliche funkwellenerzeugende Einrichtungen mit entsprechendem Aufwand und Kosten geschaffen werden und daß stets mobile Handgeräte mit einer Vielzahl von Funktionen (Kommunikation, Information, Ortung etc.), aber auch dementsprechender Baugröße und Energieverbrauch erforderlich sind.

Auch in DE-OS 198 21 320 A1 soll eine Positionsbestimmung durch Auswertung der Signallaufzeiten von GPS-Satelliten ermöglicht werden. Hierzu ist eine Armbanduhr mit einem integrierten GPS-Empfänger ausgestattet.

Nachteilig hierbei ist aus den in DE-OS 100 54 764 A1 genannten Gründen die große Ungenauigkeit einer derartigen Positionsbestimmung ebenso wie das Fehlen der Möglichkeit, die Positionsdaten an Überwachungseinrichtungen zu übermitteln.

DE-OS 198 03 253 A1 beschreibt ein Navigationssystem zum Leiten eines beweglichen Körpers hin und zurück auf demselben Weg zwischen zwei Punkten, wobei zur Positionsbestimmung ebenfalls GPS-Satellitensignale mit den damit verbundenen Anforderungen an Prozessorqualität und Energiebereitstellung ausgewertet werden. Zusätzlich sind noch Funkbaken vorgesehen.

Ungünstig sind somit auch bei dieser Lösung der hohe Aufwand an Material und Energie, die hohe Strahlungsleistung ebenso wie die Notwendigkeit von funkwellenerzeugenden Einrichtungen (Funkbaken). Das beschriebene

Navigationssystem ist desweiteren nicht zur Positionsbestimmung und Überwachung durch Dritte geeignet.

In DE-OS 199 61 112 A1 wird ein Verschüttetensuchgerät mit einer Empfangsvorrichtung, die Signale von Navigationssatelliten empfängt, einer Positions-Recheneinrichtung, die aus den Signalen der Navigationssatelliten erste Positionswerte errechnet und einer Sendeeinrichtung, die Positionssignale senden kann, die den errechneten ersten Positionswerten entsprechen, wobei die Empfangsvorrichtung außerdem entsprechende Positionssignale errechneter zweiter Positionswerte eines anderen Verschüttetensuchgeräts empfangen kann,

&iacgr;&ogr; vorgestellt. Dabei ist ein Komparator vorgesehen, der die zweiten Positionswerte, die den empfangenen Positionssignalen entsprechen, mit den eigenen errechneten ersten Positionswerten vergleicht, und Bestimmungswerte ermittelt, die eine Ortung des anderen Verschüttetensuchgeräts ermöglichen. Weiterhin ist eine Ausgabeeinrichtung vorhanden, die die Bestimmungswerte visuell und/oder akustisch ausgibt.

Auch bei dieser Lösung ist die Abhängigkeit von GPS-Signalen mit dem eingangs bereits erwähnten Aufwand sowohl hinsichtlich der erforderlichen Rechenleistung als auch des Energieverbrauches nachteilig. Hinzu kommt, daß das Verschüttetensuchgerät der zu findenden Person von dieser aktiviert werden muß, um deren ermittelte Position an den Suchenden zu übermitteln.

Um einen weiteren Nachteil der Positionsortung mittels GPS-Satelliten, und zwar das Erfordernis, zu mindestens drei, in bestimmten Fällen sogar vier solcher Satelliten hindernisfreie Pfade zu haben, zu vermeiden, wird in DE-OS 100 01 834 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die zwar auch Satellitensignale nutzen, jedoch die von in LEO-Systemen stationierten Satelliten, wobei ein einziger zur Positionsbestimmung ausreichen soll.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Momentanabstände zwischen dem Satelliten und der Mobileinheit, und zwar durch Messen der Laufzeit mehrerer Signale und das Berechnen des Abstandes auf der Basis Signalgeschwindigkeit, bestimmt werden. Hierzu ist jedoch erforderlich, daß der Satellit mit für den Zweck spezifischen Baugruppen, und zwar einem angepaßten Sender, einem angepaßten Empfänger und einem mit dem Sender und dem Empfänger

verbundenen Prozessor ausgerüstet ist. Ebenso ist erforderlich, daß die zu ortende Mobileinheit aktiv sein muß.

Bei einer nächsten Gruppe von Systemen erfolgt die Positionsbestimmung an Hand von Laufzeitunterschieden elektromagnetischer (z. B. DE-OS 196 47 098 A1, DE-OS 196 48 833 A1) sowie akustischer Signale (z. B. DE-OS 36 19 701 A1). Der Anwendungsbereich derartiger Systeme ist jedoch räumlich auf Grund der begrenzten Reichweite derartiger Signale stark eingeschränkt.

Eine weitere Gruppe nutzt die hochfrequenten Signale von Rundfunksendern. So wird die Bestimmung des Standortes mittels Rundfunkwellen wird in DE-OS 40 16 &iacgr;&ogr; 025 A1 beschrieben. Dabei werden in einem Rundfunkempfänger, mit dem mehrere Radiosender empfangbar sind, welche die an sich gleichen Signale um eine Sendelaufzeitdifferenz zeitversetzt ausstrahlen, die Sendelaufzeitdifferenzen der von verschiedenen Sendern ausgestrahlten Signale abgespeichert, die Empfangslaufzeitdifferenzen gemessen und zur Standortbestimmung genutzt.

Nach DE-OS 41 07 116 A1 erfolgt die Standortbestimmung eines mobilen Funkempfängers, der mit einem RDS-Decoder und mit Richtantenne ausgestattet ist, indem die RDS-Signale mindestens dreier ortsfester Sender ausgewertet werden und an Hand ihrer Standortkoordinaten die Position des mobilen Funkempfängers bestimmt wird.

In gleicher Art und Weise soll nach DE-PS 42 23 194 C1 durch Erweiterung eines herkömmlichen, für DAB (Digital Audio Broadcasting) geeigneten Empfängers eine Standortbestimmung erfolgen.

Diese Lösungen haben die gemeinsamen Nachteile, daß der Standort des mobilen Empfängers nicht an Dritte übermittelt werden kann und die Sendestationen ortsfest und damit nicht flexibel sind, so daß deshalb eine beliebige Ermittlung des Standortes durch Dritte mit diesen Mitteln nicht möglich wäre und wegen der Baugröße des mobilen Empfängers in Verbindung mit dem entsprechend hohen Energieverbrauch eine Verwendung dieses Systems bei gefährdeten Personen oder Gegenständen, die unauffällig überwacht werden sollen, ausgeschlossen ist.

Während die eingangs stellvertretend für die Nutzung der GPS-Signale und

akustischer, elektromagnetischer sowie Rundfunkwellen zur Positionsbestimmung beschriebenen bekannten Lösungen entweder keine Möglichkeit zur Meldung der Position des mobilen Empfängers an Dritte bieten bzw. dies nur mittels aufwendiger Multifunktionsgeräte als mobile Sender/Empfänger (Handy) erreichbar ist, weisen die nachfolgend genannten bekannten Lösungen diese mit mehr oder weniger Aufwand realisierte Fähigkeit auf.

Die Erfindung nach DE-OS 198 38 902 A1 betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Lokalisierung von mit Datenträger versehenen Objekten. Mit derartigen Verfahren können Personen oder Geräte in entsprechenden Gebieten &iacgr;&ogr; lokalisiert werden. Dazu sind diese Objekte mit einem tragbaren Datenträger behaftet, der Positionsdaten von einem Positionsbestimmungssystem, z. B. Global Positioning System (GPS) mit den vorstehend genannten Nachteilen, empfängt.

Um einen solchen Datenträger universell einsetzen zu können, sollte er klein im Verhältnis zu dem Objekt sein und mit Batterien betrieben werden können, die auch klein sein sollten, aber eine lange Lebensdauer aufweisen.

Das Lokalisierungssystem besteht im wesentlichen aus drei Bestandteilen: einem Positionsbestimmungssystem, einem mit Datenträger versehenen Objekt und einer Informationseinheit.

Der Datenträger sendet bei seiner Initialisierung seine absoluten Koordinaten, die die absolute Position darstellen, die er von dem jeweiligen Positionsbestimmungssystem erhält, zu der Informationseinheit. In der Informationseinheit sind entsprechende Gebiete in elektronischen Karten gespeichert. Die Informationseinheit übersetzt die jeweiligen absoluten Koordinaten des Datenträgers in die relativen Gebietsdaten. Außerdem erfolgt eine Speicherung der Daten des Gebiets, in dem sich der Datenträger momentan befindet. Die Informationseinheit sendet die Grenzen des Gebietes, in dem sich das Objekt gerade befindet, zum Datenträger zurück, wo diese dann gespeichert werden.

Da sich das Objekt in seinem Gebiet, in andere Gebiete oder auch außerhalb des durch Gebietsgrenzen eingeteilten Bereichs bewegen kann, fragt der Datenträger vom Positionsbestimmungssystem seine absolute Position in festlegbaren Abständen ab. Durch einen Vergleich dieser absoluten Position mit den

gespeicherten Grenzen des Gebiets wird festgestellt, ob sich der Datenträger noch in dem jeweils gespeicherten Gebiet befindet. Solange dieser Vergleich ergibt, daß sich das Objekt mit dem Datenträger noch in dem jeweiligen Gebiet befindet, erfolgt keine Kommunikation zwischen Datenträger und Informationseinheit. Erst wenn der Datenträger feststellt, daß seine absoluten Koordinaten außerhalb des in ihm gespeicherten Gebiets liegen, sendet er seine neue Position zur Informationseinheit, was vorteilhaft ist, da die relative Position des Objekts ständig für jede Anwendung, die am Aufenthaltsort des Objektes interessiert ist, abrufbereit in der Informationseinheit bereitsteht und der

&iacgr;&ogr; Kommunikationsaufwand zwischen Datenträger und Informationseinheit somit auf das Nötigste eingeschränkt wird. Durch diese Reduzierung des Kommunikationsaufwandes können die Batterien und auch die erforderliche Logik im Datenträger klein gehalten werden. Damit wird einerseits die Funktionsdauer eines solchen Datenträgers verlängert und andererseits seine Einsatzmöglichkeiten erleichtert.

Als Positionsbestimmungssystem kann das Global Positioning System (GPS) verwendet werden. Lokale Positionsbestimmungssysteme im Innern von Gebäuden, die mit Infrarot oder Funk arbeiten, können ebenfalls verwendet werden.

Dieses Verfahren zur Lokalisierung von Objekten erfordert entsprechend seines Zweckes, Informationen über den Aufenthaltsort von Objekten jederzeit verfügbar zu machen, einen hohen Aufwand an Komponenten, und zwar ein Positionsbestimmungssystem, ein oder mehrere mit Datenträger versehenene Objekte und eine Informationseinheit, wobei bei Nutzung des GPS-Systems, welches für die Ortung im Freien vorgesehen wird, die bereits genannten Nachteile wirken, während für die Ortung in Gebäuden infrarot- oder funkwellenerzeugende Sender erforderlich sind.

In DE-OS 197 23 497 A1 soll unter anderem auch für ein derartiges Funkortungssystem mit mehreren örtlich getrennt aufgestellten Funkpeilern, die, gesteuert über eine Zentrale, jeweils zur gleichen Zeit auf derselben Frequenz Funkpeilungen durchführen, ein System aufgezeigt werden, mit dem die bei solchen Funknetzen erforderliche Synchronisation auf sehr einfache und trotzdem genaue Weise durchgeführt werden kann.

• ·

Es wird deshalb vorgeschlagen, in der Zentrale einen einfachen zusätzlichen Generator vorzusehen, der sowohl hochgenaue Uhrzeitinformationen als auch hochgenaue Taktimpulsinformationen liefert. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen sogenannten GPS (Global Position System) -Empfänger handeln, solche GPS-Empfänger stehen zwischenzeitlich mit der erforderlichen hohen Genauigkeit im Nanosekunden-Bereich sehr preiswert zur Verfügung. Sie liefern am Ausgang einerseits hochgenau die weltweite Referenzeit UTC (Universal Time Coordinate) als auch einen hochgenauen sogenannten 1-pps (puls per second)-Sekundenimpuls. Diese Zeit- und Taktinformationen werden dem Nutzdatenstrom

&iacgr;&ogr; hinzugefügt und stehen in den Basisstationen dann unmittelbar für die Ableitung der Synchronisationskriterien zur Verfügung.

Nach dieser Lösung ist zwar ein Zeitzeichengenerator vorgesehen, dieser ist jedoch in der Zentrale angeordnet und als GPS-Empfänger ausgebildet.

DE-OS 100 22 776 A1 stellt ein Verfahren zur Überwachung und zur Ermittlung eines Standortbereiches wenigstens eines Objektes mit bestehenden drahtlosen Kommunikationssystemen mit Sende- und Empfangsanlagen, die mit wenigstens einer Zentrale in Verbindung treten können, vor. Dabei soll nach vorgegebenen Zeiten und/ oder bei einer durch eine Öffnung hervorgerufenen Änderung entweder der Eigenschaften eines Gefäßes oder der Eigenschaften in einem Gefäß ein mit dem Objekt im Gefäß angeordnetes und mit dem Gefäß

verkoppeltes Mobilteil aktiviert werden, welches ein Signal zur

Positionsbestimmung an die Zentrale sendet.

Somit ist eine Aktivierung der Positionsübermittlung nur durch Eigenbestimmung des Mobilteiles, d.h. entweder entsprechend eines gespeicherten Zeitschemas oder durch Kontaktauslösung durch mechanische Fremdeinwirkung möglich, was mit einem entsprechend hohen Energieverbrauch des Mobilteiles verbunden ist.

In Verbindung mit einer zellulären Kommunikationseinrichtung, wie z. B. eines der bekannten Mobilfunktelefonnetze (z.B. ¹¹GSM", "D1", "D2" und "E-plus"), arbeitet die Positionsmeldeeinrichtung nach DE-OS 198 43 937 A1 und erfordert kein eigenes Netz. Die erforderlichen Batterien können wesentlich kleiner ausgeführt werden, da sie im Vergleich zum üblichen Mobiltelefonbetrieb außer den kurzen

Meldesignalen nur im relativ selten vorkommenden Bedarfsfall ernstlich belastet wird.

Die Positionsmeldeeinrichtung ist so gestaltet, daß sie sowohl ein Aktionssignal im Notfall als auch ein intervallmäßiges Meldesignal aussenden kann, aber auch das Aktionssignal zur Positionsbestimmung von der Kommunikationseinrichtung auslösbar ist. Zu diesem Zweck weist sie eine Sende- und Empfangseinrichtung auf. Vorgesehen ist auch ein Sensor, mit dem Vitalfunktionen überwacht werden und über einen, mit dem Ausgangssignal dieses Sensors gekoppelten Steuereingang eines elektronischen Schalters eine automatische Auslösung eines

&iacgr;&ogr; Aktionssignales erfolgen.

Nachteilig hierbei ist, daß die Basisstationen der vorhandenen Mobilfunknetze mit einer zusätzlichen Kommunikationseinrichtung für die

Positionsmeldeeinrichtungen ausgestattet werden müssen, was insbesondere hinsichtlich Verantwortlichkeit und Kompetenz Schwierigkeiten bereiten dürfte. Des weiteren wirkt hierbei die umstrittene hohe Strahlungsleistung der HF-Signale, wodurch eine Akzeptanz dieser Lösung zusätzlich beeinträchtigt wird.

In ZAGAMI, James. M. u.a.: &ldquor;Providing Universal Location Services Using a Wireless E911 Location Network" in US-Z IEEE Communications Magazine, April 1998, Seiten 66 bis 71, wird ebenfalls ein Verfahren zur Ortung und Überwachung von Personen und Objekten beschrieben, bei dem unter Verwendung von Signalen eines periodisch ausgestrahlten Funksignals, Basisstationen und einer, der Person oder dem Objekt zugeordneten Sonde durch Auswertung von Laufzeitunterschieden Position bzw. Standort ermittelt werden.

Auch hier müssen die Basisstationen vorhandener Mobilfunknetze mit zusätzlichen zweckbestimmten Basisstationen ausgestattet werden, wodurch die vorgenannten Nachteile ebenso auftreten.

Nach Eingang einer "Notruf-Meldung" und grober Ortung des Mobilfunk-Endgerät eines überwachten Patienten in bekannter Weise mittels dv,s bestehenden Mobilfunknetzes soll nach DE-OS 100 08 917 A1 zu dieser Stelle ein Einsatzteam entsandt werden. Dieses Team ist mit dem erfindungsgemäßen Ortungsgerät ausgerüstet und kann nach Eintreffen an der entsprechenden Lokation den Peilsender

des Mobilfunk-Endgerätes des überwachten Patienten ferngesteuert in einen Dauersendemodus schalten. Alternativ dazu kann das Einschalten des Peilsenders der Feinpositions-Bestimmungseinheit auch vom Betreiber des Mobilfunknetzes selbst ferngesteuert werden.

Dieser Peilsender, der vom Sendeteil des Mobiltelefons selbst gebildet sein kann, sendet nach Aktivierung in einem Dauersendemodus ein Peilsignal aus, das auf einer GSM-basierten Frequenz liegt. Es wird ein intermittierendes Festfrequenz-Signal zur Ortung des Mobiltelefons mittels eines Ortungsgerätes ausgesendet. Die Leistung dieses Signals soll entsprechend der Batterie-Restkapazität der

&iacgr;&ogr; Energieversorgung des Mobilfunk-Endgerätes eingestellt werden. Ebenso ist die Wiederholrate des intermittierenden Festfrequenz-Signals entsprechend der Restkapazität der Energieversorgung des Mobiltelefons so anzupassen, daß einerseits ein ausreichend starkes und genügend oft wiederholtes Signal ausgesendet, andererseits jedoch noch eine bestimmte Mindestbetriebsdauer gewährleistet wird.

Hier ist ebenso zur Ermittlung der Grobposition des Patienten die Einbeziehung der Basisstationen eines Mobilfunknetzes mit den bereits erwähnten Nachteilen erforderlich.

Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zugrunde, eine effektive und kostengünstige Vorrichtung zur Ortung und Überwachung gefährdeter Personen und/oder Objekte bei Vermeidung der Nachteile der bekannten Lösungen auf diesem Gebiet zu schaffen, wobei insbesondere die Unabhängigkeit von der Nutzung Zustimmungspflichtiger Drittsysteme ebenso wie von Systemen, deren Signalquellen in Abhängigkeit von Witterung und Geländestruktur nicht immer und in der erforderlichen Zahl verfügbar sind (Satelliten), die Minimierung der Strahlungsleistung der HF-Signale, die Vermeidung hohen Rechenaufwandes zur Auswertung der ermittelten Daten, die Verhinderung räumlicher oder territorialer Einschränkungen und die Miniaturisierung des mit der zu ortenden Person bzw. Gegenstandes verbundenen Teiles der Vorrichtung entsprechend der Anforderungen an hohe Unauffälligkeit und minimale Beschwernis sowie dessen vom Ortungsgegenstand unabhängige Funktionalität ermöglicht werden sollen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer oder mehreren festen oder mobilen, mit einem Terminal als Befehls- und Auswertestation verbundenen Basisstation/en und einer der Person oder dem Objekt zugeordnete Sonde. Dabei weist die Basisstation eine CPU, einen Zeitzeichenempfänger zur Nutzung frei und stets verfügbarer Signalquellen, wie z.B. den Zeitzeichen-Langwellensender DCF 77, einen getakteten Präzisionszähler, eine Sende- und Empfangseinheit, Antennen und Filter- sowie Steuereinrichtungen auf, wobei die CPU über

&iacgr;&ogr; Eingänge mit dem Zeitzeichenempfänger und dem Zähler, über Ausgänge mit den Filter- und Steuereinrichtungen und über Ein- und Ausgänge mit der Sende-/Empfangseinheit und mit dem Terminal verbunden ist, während der Empfänger (Rx) der Sende- und Empfangseinheit über eine erste Steuerstufe, welche von der CPU angesteuert wird, mit dem Zähler in Verbindung steht und der Zeitzeichenempfänger über eine zweite Filter- und Steuerstufe, die ebenfalls von der CPU angesteuert wird, mit dem Zähler verbunden ist.

Es kann sinnvoll sein, eine der Basisstationen in die Befehls- und Auswertestation, das Terminal, zu integrieren.

Zweckentsprechend können die Basisstationen in Krankenhäusern, Alten- und Pflegeheimen sowie diversen Notdiensten von Feuerwehr bis Bergrettung stationiert sein.

Die Sonde ist mit einer CPU, einem Zeitzeichenempfänger, einer Quarzuhr, einer Sende- und Empfangseinheit, Antennen und einer Steuerstufe sowie einem Akku ausgestattet, wobei die CPU über Eingänge mit dem Zeitzeichenempfänger und der Quarzuhr, über einen Ausgang mit der Steuerstufe und über Ein- und Ausgänge mit der Sende-/Empfangseinheit und mit dem Akku verbunden ist, der Zeitzeichenempfänger und die Quarzuhr über die Steuerstufe, welche von der CPU angesteuert wird, mit dem Sender (Tx) der Sende- und Empfangseinheit in Verbindung steht und der Akku über eine von der CPU gesteuerte Hochleistungsversorgung mit dem Sender (Tx) der Sende- und Empfangseinheit verbunden ist sowie eine mit der CPU verbundene Ladezustandsüberwachung aufweist.

Vorteilhafterweise kann die Sonde weitere, mit der CPU verbundene Sensoren aufweisen, die bestimmte Zustandsdaten der Person oder des Objektes überwachen und bei Erreichen eines kritischen Wertes ebenfalls ein Informationssignal an die Basisstationen gesendet werden kann.

Infolge der miniaturisierten Bauweise der Sonde kann diese unauffällig bei den zu ortenden Personen in Kleidungs- oder Schmuckstücken (z.B. in Nähten der Bekleidung, in Accessoires, in Armbändern etc.) untergebracht werden, wobei auch eine Implantation denkbar ist. Ähnliche Möglichkeiten bestehen bei der unauffälligen Ausstattung zu überwachender Objekte mit Ortungssonden, welche

&iacgr;&ogr; z.B. in die Objekte oder in Funktionsteile der Objekte integriert werden können.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Schutzansprüchen und den ihnen zu entnehmenden Merkmalen für sich und/oder in Kombination, sondern auch aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel.

Hierbei zeigen:

Figur 1 - ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung
Figur 2 - den Aufbau einer Basistation
Figur 3 - den Aufbau der Sonde

Wie in Figur 1 dargestellt, sind vier mobile, mit einem Terminal 1 verbundene Basisstationen 2 in dem Territorium, in dem sich die zu überwachende Person befindet, verteilt. Die zu überwachende Person ist mit einer Sonde 3 ausgestattet. Basisstationen 2 und Sonde 3 liegen im Sendebereich des Zeitzeichensenders 4 (DCF 77).

Der Aufbau einer Basisstation 2 ist Figur 2 entnehmbar. Sie enthält eine CPU 201, einen Zeitzeichenempfänger 202 zur Nutzung des frei und stets verfügbaren Zeitzeichen-Langwellensenders DCF 77, einen Zähler 203, eine Sende- und Empfangseinheit 204, Antennen 205, eine Steuerstufe 206 und eine Filter- sowie Steuerstufe 207. Die CPU 201 ist über Eingänge mit dem Zeitzeichenempfänger 202 und dem Zähler 203, über Ausgänge mit der Steuerstufe 206, die aus einem Optokoppler besteht, und mit der Filter- und Steuerstufe 207, die von einem

Optokoppler und einem Bandpass gebildet wird, und über Ein- und Ausgänge mit der Sende-/Empfangseinheit 204 und mit dem Terminal 1 verbunden ist, während der Empfänger (Rx) der Sende- und Empfangseinheit 204 über die Steuerstufe 206, welche von der CPU 201 angesteuert wird, mit dem Zähler 203 in Verbindung steht und der Zeitzeichenempfänger 202 über die Filter- und Steuerstufe 207, die ebenfalls von der CPU 201 angesteuert wird, mit dem Zähler 203 verbunden ist.

Figur 3 zeigt den Aufbau der Sonde 3. Diese enthält eine CPU 301, einen Zeitzeichenempfänger 302 zur Nutzung des frei und stets verfügbaren Zeitzeichen-Langwellensenders DCF 77, eine Quarzuhr 303, eine Sende- und

&iacgr;&ogr; Empfangseinheit 304, Antennen 305 und eine Steuerstufe 306 sowie einen Akku 307. Die CPU 301 ist über Eingänge mit dem Zeitzeichenempfänger 302 und der Quarzuhr 303, über einen Ausgang mit der Steuerstufe 306 und über Ein- und Ausgänge mit der Sende-/Empfangseinheit 304 und mit dem Akku 307 verbunden. Der Zeitzeichenempfänger 302 und die Quarzuhr 303 sind über die Steuerstufe 306, welche von der CPU 301 angesteuert wird, mit dem Sender (Tx) der Sende- und Empfangseinheit 304 verbunden. Der Akku 307 steht über eine von der CPU 301 gesteuerte Hochleistungsversorgung mit dem Sender (Tx) der Sende- und Empfangseinheit 304 in Verbindung. Erweist eine nicht näher dargestellte, mit der CPU 301 gekoppelte Ladezustandsüberwachung auf.

Nach Erhalt eines codierten Signals vom Terminal 1 wird dieses Signal über die Antenne 205 des Senders (Tx) der Sende- und Empfangseinheit 204 an die Sonde 3 ausgestrahlt, um diese zu aktivieren. Mit Eingang des nächsten Signals über die Antenne 205 im Zeitzeichenempfänger 202 startet die CPU 201 den Zähler 203, indem sie die Steuer- und Filterstufe 207 durchsteuert. Danach wartet sie auf den Eingang eines Signals von der Sonde 3 über die Antenne 205 des Empfängers (Rx) der Sende- und Empfangseinheit 204. Mit Erhalt dieses Signals steuert die CPU 201 die Steuerstufe 206 an und stoppt damit den Zähler 203. Daraufhin liest die CPU 201 das Zählerergebnis aus und übermittelt dieses zur Auswertung an das Terminal 1. Terminal 1 veranlaßt abschließend die Ausstrahlung der Information "Signal gehört" über die Antenne 205 des Senders (Tx) der Sende- und Empfangseinheit 204 der Basisstation 2 an die Sonde 3.

Erhält die Sonde 3 ein codiertes Signal von der Basisstation 2 über die Antenne 305 des Empfängers (Rx) der Sende- und Empfangseinheit 304, wird die CPU 301

aktiviert. Die CPU 301 überprüft den empfangenen Code und wählt bei positivem Ergebnis die Zeitsignalquelle aus, wobei zunächst die Verfügbarkeit des externen Zeitzeichens über die Antenne 305 des Zeitzeichenempfängers 302 geprüft wird.

Liegt ein externes Signal an, wird dieses über den von der CPU 301 durchgesteuerten Optokoppler der Steuerstufe 306 an den Sender (Tx) der Sende- und Empfangseinheit 304 geleitet und über dessen Antenne 305 im Abstand von einer Sekunde definiert zeitversetzt abgestrahlt. Dies erfolgt mit geringstem Energieeinsatz, da kein internes Signal erzeugt werden muß.

Falls kein externes Signal anliegt, wählt die CPU 301 die interne Quarzuhr 303 an &iacgr;&ogr; und steuert den Optokoppler der Steuerstufe 306 entsprechend durch, so daß das von der Basisstation 2 empfangene Signal an den Sender (Tx) der Sende- und Empfangseinheit 304 geleitet und über dessen Antenne 305 im Abstand von einer Sekunde definiert zeitversetzt abgestrahlt wird.

Dieses Signal wird, indem die Hochleistungsversorgung des Akkus 307 von der CPU 301 angesteuert wird, mit steigender Leistung solange an die Basisstationen 2 gesendet, bis die CPU 301 die vom Terminal 1 ausgehende Mitteilung "Signal gehört" empfängt und wieder in den "Stand by"-Modus übergeht.

Bei Unterschreitung eines festgelegten Energieniveaus des Akkus 307 aktiviert die Ladezustandskontrolle die CPU 301, welche ein entsprechendes Informationssignal über den Sender (Tx) der Sende- und Empfangseinheit 304 und über dessen Antenne 305 an die Basisstationen sendet.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist selbstverständlich auch die Ortung mehrerer Personen und/oder Objekte möglich. Hierzu sind nur jeder Person und/oder jedem Objekt jeweils eine Sonde 3 zuzuordnen, wobei jeder Sonde 3 ein eigener Zugangscode zugewiesen wird.

Die Ortung und Überwachung der Position bzw. des Standortes von Personen oder Objekten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt, wie in Figur 1 dargestellt, mittels Auswertung der Laufzeitunterschiede des periodisch ausgestrahlten Funksignals des Zeitzeichensenders (DCF 77) ZZ, bei der eine oder mehrere feste oder mobile, mit einem Terminal 1 verbundene Basisstation/en 2 und eine der Person oder dem Objekt zugeordnete Sonde 3 zum Einsatz kommen. Zunächst wird auf eine Mitteilung des Terminals 1 in einer festen oder

mobilen Basisstation 2 ein Funksignal erzeugt, codiert und von deren Sender (Tx) an den Empfänger (Rx) der mit der Person oder dem Objekt verbundenen Sonde 3 gesendet wird. Daraufhin wird die an sich passive Sonde 3 durch den Empfang des codierten Signals aktiviert und sendet ein von der Sonde empfangenes zeitmoduliertes Funksignal des Zeitzeichensenders (DCF 77) ZZ oder, falls dies nicht möglich ist, ein mit internen Mitteln der Sonde 3 erzeugtes zeitmoduliertes Funksignal, welches bereits direkt von der/den Basissation/en 2 empfangen wird, definiert zeitversetzt an den/die Empfänger (Rx) der Basisstation/en 2, die den Empfang des Signals der Sonde 3 durch ein entsprechendes weiteres Signal an

&iacgr;&ogr; die Sonde 3 bestätigt/bestätigen. Bei ausbleibender Empfangsbestätigung wird die Sendeleistung der Sonde 3 erhöht. In der/den Basisstation/en 2 wird der Laufzeitunterschied der Standlinien zwischen beiden empfangenen Signalen durch einen Zähler ermittelt und das Ergebnis von der/den Basisstation/en 2 an ein mit dieser/n verbundenes Terminal 1 zur Auswertung übertragen. Im Terminal 1 wird die Position der Sonde 3 ermittelt.

Vorteilhaft hierbei ist die Nutzung frei und stets verfügbarer Signalquellen, wie z.B. den Zeitzeichen-Langwellensender DCF 77 ebenso wie die Möglichkeit, die benötigten Signale selbst zu erzeugen, was theoretisch eine unbegrenzte territoriale und räumliche Anwendbarkeit garantiert, wobei natürlich auch als Alternative die Verwendung von GPS-Signalen möglich ist.

Auf Grund des zweckspezifischen Einsatzes ist die Strahlungsleistung der HF-Signale dabei auf das notwendigste reduziert und beträgt in der Regel ein 10-tel der Leistung von Zellularsystemen, und dies auch nur bei Aktivierung des Ortungssystems.

Um die Strahlungsleistung niedrig zu halten, erfolgt in definierten Zeitabständen nur eine Überwachung der Sonde 3, während das Ortungssystem nur bei Notwendigkeit einer exakten Positionsbestimmung aktiviert wird. Damit kann der Energieverbrauch der Sonde 3, die auf Grund ihrer Miniaturisierung nur über begrenzte Kapazitäten verfügt, wesentlich reduziert und die Funktionsdauer erheblich verlängert werden.

Die Ermittlung der Position an Hand der gemessenen Laufzeitunterschiede erfordert keinen von der Auswertung von Satellitendaten her bekannten hohen rechnerischen und technischen Aufwand.

Eine Funktionsbeeinträchtigung wird vorhersehbar und damit vermeidbar, da bei Unterschreitung eines festgelegten Energieniveaus der Sonde 3 diese ein diesbezügliches Informationssignal an die Basisstationen sendet.

Claims

1. Vorrichtung zur Ortung und Überwachung von Personen und Objekten, bei der die Position bzw. der Standort von Personen oder Objekten mittels Auswertung der Laufzeitunterschiede eines periodisch ausgestrahlten Funksignals bestimmt wird, bestehend aus einer oder mehreren festen oder mobilen, mit einem Terminal verbundene Basisstationen und einer der Person oder dem Objekt zugeordnete Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation (2)

- eine CPU (201),

- einen Zeitzeichenempfänger (202) zur Nutzung frei und stets verfügbarer Signalquellen,

- einen Zähler (203)

- eine Sende- und Empfangseinheit (204)

- Antennen (205) und

- Filter- sowie Steuereinrichtungen (206, 207) aufweist, wobei

- die CPU (201) über Eingänge mit dem Zeitzeichenempfänger (202) und dem Zähler (203), über Ausgänge mit den Filter- und Steuereinrichtungen (206, 207) und über Ein- und Ausgänge mit der Sende-/Empfangseinheit (204) und mit dem Terminal (1) verbunden ist,

- der Empfänger (Rx) der Sende- und Empfangseinheit (204) über eine Steuer- und Filterstufe (207), welche von der CPU (201) angesteuert wird, mit dem Zähler (203) in Verbindung steht,

- der Zeitzeichenempfänger (202) über eine Steuerstufe (206), die ebenfalls von der CPU (201) angesteuert wird, mit dem Zähler (203) verbunden ist, daß desweiteren die Sonde (3)

- eine CPU (301),

- einen Zeitzeichenempfänger (302) zur Nutzung frei und stets verfügbarer Signalquellen,

- eine Quarzuhr (303),

- eine Sende- und Empfangseinheit (304),

- Antennen (305) und

- eine Steuerstufe (306) sowie

- einen Akku (307) aufweist, wobei

- die CPU (301) über Eingänge mit dem Zeitzeichenempfänger (302) und der Quarzuhr (303), über einen Ausgang mit der Steuerstufe (306) und über Ein- und Ausgänge mit der Sende-/Empfangseinheit (304) und mit dem Akku (307) verbunden ist,

- der Zeitzeichenempfänger (302) und die Quarzuhr (303) über die Steuerstufe (306), welche von der CPU (301) angesteuert wird, mit dem Sender (Tx) der Sende- und Empfangseinheit (304) in Verbindung steht un

- der Akku (307) über eine von der CPU (301) gesteuerte Hochleistungsversorgung mit dem Sender (Tx) der Sende- und Empfangseinheit (304) verbunden ist sowie eine mit der CPU (301) verbundene Ladezustandsüberwachung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (3) weitere, mit der CPU (301) verbundene Sensoren aufweist.