WO2017063628A1 - Kommunikationsvorrichtung und verfahren zur herstellung einer datenkommunikation - Google Patents

Kommunikationsvorrichtung und verfahren zur herstellung einer datenkommunikation Download PDF

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WO2017063628A1
WO2017063628A1 PCT/DE2016/000377 DE2016000377W WO2017063628A1 WO 2017063628 A1 WO2017063628 A1 WO 2017063628A1 DE 2016000377 W DE2016000377 W DE 2016000377W WO 2017063628 A1 WO2017063628 A1 WO 2017063628A1
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monitored area
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reading device
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Frank Gerhardt
Uwe Lange
Michael Von Spreckelsen
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    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to a communication apparatus and method for establishing data communication between at least one mobile object and at least one access point / base station in a monitored area.
  • a base station and one or more (mobile) objects
  • WLANs wireless local area networks
  • the mobile objects (clients) search for a base station with a defined radio identifier (SSID: Service Set Identifier).
  • SSID Service Set Identifier
  • the radio identification must be known to the mobile object and the base station must either allow a group of clients with common characteristics or, for greater security, know the data of all clients, for which a database is necessary, and accept. Typically, this will connect multiple clients to the base station using the same SSID.
  • the object of the present invention is achieved by a communication device for securely establishing a data communication between at least one mobile object and at least one access point or a base station, which is arranged in a monitored area or at least in the vicinity of the monitored area comprising a data carrier and a radio link, wherein the data carrier is fixed to the at least one mobile object and contains an identifier of the mobile object, wherein the identifier is readable by at least one reader arranged in the monitored area, and wherein the radio link in the Data exchange with the at least one access point is available if the identification of the mobile object can be read out by the at least one reading device.
  • Data carrier in the context of the invention is any device that is able to store an identifier of the mobile object and to transmit this identifier to the reader when passing the reader, such as a bar code which can be read by a scanner (reader).
  • the monitored area is the area in which the communication between the mobile object and the access point / the base station is established, wherein, in terms of radio technology, the area may be slightly larger than the area to be monitored.
  • the identifier is an individual identifier of the mobile object with which the access point identifies the mobile object.
  • the communication device makes it possible for security-critical projects to carry out a variable, unlimited number of mobile objects (clients) without manual intervention in the system components, such as the configuration of the mobile object or a base station, and a secure, undisturbed connection to one Access point (to the base station), without that a time-consuming effort, such as the formation of an ad-hoc network, arises.
  • clients mobile objects
  • base stations this allows a position-dependent assignment of the mobile object to a specific access point (a base station), ie the mobile object only receives the data related to its location.
  • the communication device thus makes it possible to establish an individual, secure data connection to one or a plurality of access points and to allow the allocation of the access point depending on the position of the mobile object.
  • the data carrier is preferably an RFID transponder and the reading device is a reading device which is suitable for reading out the identifier of the RFID transponder.
  • the RFID transponder comprises a housing, an RFID chip and an antenna.
  • the RFID transponder is a passive RFID transponder, which does not require its own power supply and is powered by the transmission power of the reader.
  • the radio connection can preferably be established via a wireless local area network (WLAN) or a Bluetooth connection.
  • WLAN wireless local area network
  • the radio connection is selected according to the size of the area to be monitored, for large areas a WLAN and for short distances, between the mobile object and the access point, a Bluetooth connection is selected.
  • the mobile object has a transmitter with which the wireless signals of a WLAN, Bluetooth or another known to those skilled in communication, are sent to a receiver of the reader, with embodiments are conceivable in which the receiver on the mobile object and the transmitter are arranged in the reader or both the mobile object and the reader have a transmitter and a receiver ,
  • the mobile object is preferably a vehicle, such as a motor vehicle, a driverless transport system, or a conveyor-mounted component in a factory.
  • the monitored area is the road or a portion of the road on which the vehicle is moving or the conveyor belt or a portion of the conveyor belt on which the component is moved.
  • the mobile object is a rail vehicle and the monitored area is a control point or a holding area of the rail vehicle, such as a signal system on the railway line, a railroad crossing or a platform / station.
  • the rail vehicle consists of several (mobile) units (cars)
  • a data carrier is preferably arranged on each of these mobile units (cars). This allows the assignment of the individual units even if the train is split and continues as two half trains (two mobile objects).
  • the readers are in one embodiment in which the mobile object is a rail vehicle is suitably arranged at the platform edges (monitored area).
  • At the beginning and at the end of the monitored area at least one reading device is preferably arranged.
  • the beginning and end of the monitored area means the area in which the mobile object enters or leaves the monitored area.
  • the communication device registers the passage of a mobile object (train) both when entering the monitored area, in the case of a rail vehicle as a mobile object, the rail area at the beginning of the platform, and when leaving the monitored area whose identifier reads out.
  • the object of the present invention is achieved by a method of the aforementioned type, in which a data carrier which contains an identifier of the mobile object is read out by at least one reading device when a mobile object enters the monitored area the mobile object and at least one access point / a base station is set up after the identifier of the mobile object has been read by the reader and data is exchanged between the mobile object and the access point / base station via the radio link.
  • a data carrier which contains an identifier of the mobile object is read out by at least one reading device when a mobile object enters the monitored area the mobile object and at least one access point / a base station is set up after the identifier of the mobile object has been read by the reader and data is exchanged between the mobile object and the access point / base station via the radio link.
  • This has the advantage that when the mobile object enters the monitored area, data communication between the mobile object and the access point / base station is automatically established.
  • the mobile object brings along the identifier (SSID) itself, so that the
  • the radio link between the (at least one) base station / the at least one access point and the mobile object is preferably disconnected when it is detected that the mobile object leaves the monitored area.
  • an RFID transponder As a data carrier, an RFID transponder is preferably used. However, it would also be conceivable to use a barcode which delivers the identifier of the mobile object and is read out by the reading device.
  • the reader programs the access point (WLAN access point), so it is not necessary to use a database or a larger server landscape.
  • the radio connection is preferably established via a wireless local area network or via a Bluetooth connection.
  • the method enables the establishment and execution of a wireless communication relationship according to IEEE Standard 802.11 (WLAN [Reference: IEEE Standards Association: 802.11-12 Wireless LAN 2012]) between a mobile object and an access point, by means of the mobile object defined and dynamically created in the access point for the duration of the communication relationship Service Set Identifier (SSID).
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • SSID Service Set Identifier
  • a vehicle is preferably used and in a particularly preferred embodiment of the invention, a rail vehicle is used as a mobile object, wherein the data carrier on the rail vehicle, when passing the monitored area, is read out by the at least one reading device.
  • the rail vehicle consists of several (mobile) units (carriages), preferably the data medium on each of these units, as it passes through the at least one reading device, is read out.
  • at least one reading device is preferably arranged.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the communication device
  • FIG. 2 a schematic representation of the change of the mobile object from a first to a second monitored area
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the movement of the mobile object in a monitored area
  • FIG. 4 is a schematic illustration of the communication device in which the monitored area is a platform
  • FIG. 5 a schematic representation of the track layout in a station with two platforms
  • Figure 6 is a schematic representation of the structure of the communication device for a platform as a monitored area
  • Figure 7 is a further schematic representation of the structure of
  • the communication device 1 makes it possible to set up and handle a direct wireless communication relationship according to IEEE Standard 802.1 1 (Wireless LAN) between a mobile object 2 and an access point (access point), in which the communication is defined via an access point defined by the mobile object 2 Point for the duration of the communication relationship dynamically created service set identifier (SSID) is realized.
  • IEEE Standard 802.1 1 Wired LAN
  • access point access point
  • SSID service set identifier
  • FIG. 1 shows a communication device 1 in which each object from a group of mobile objects 2 receives an individual identifier which is stored both in a data carrier 3 attached to the mobile object 2 and in the (WLAN) access point 4 of the mobile object 2.
  • the entry of a mobile object 2 into the monitored area 5 is detected by a reading device 6 by the detection of the data carrier 3, in this case an RFID tag, and the identification is read out.
  • the communication 7 between the data carrier 3 and the reading device 6 can be carried out both optically, for example by a barcode, as well as with methods of near field recognition (NFC: Near Field Communication, eg RFID).
  • NFC Near Field Communication
  • the object identifier is entered by the reader 6 via a wireless or wired data connection 8 as a radio identifier (SSID) in the base station 9, the connection and the data communication 10 between the access point 4, in this case a WLAN access point, the mobile object 2 and the base station 9, via this radio identifier.
  • SSID radio identifier
  • the leaving of the monitored area 5 by the mobile object 2 is detected by the reading device 6, in this case an RFID reader, and the radio code in the base station 9 is deleted.
  • SSID radio identifier
  • the movement of the mobile object 2 from a first monitored area 5-1 to a second monitored area 5-2 is illustrated and indicated by an arrow.
  • the data connection 7 between the data carrier 3 of the mobile object 2 is separated by a first reading device 6-1 and thus also the data communication 10 between the access point 4 of the mobile object 2 and a first base station 9-1. If the mobile object 2 is located in the second monitored area 5-2, then a new communication 7 with a second reading device 6-2 and thus the identifier which is used for the Preparation of data communication 10 with a second base station 9-2 is required.
  • the identifier of the mobile object 2 is read out on entering the monitored area 5 and a data communication 10 is established. This means that the data communication 10 only exists if at the same time the identifier of the mobile object 2 is read out by a reading device 6 and a communication 7 between the data carrier 3 and the reading device 6 exists.
  • FIG. 3 the movement of the mobile object 2 is shown within a monitored area 5 and is indicated by arrows.
  • two readers 6-1 and 6-2 are connected to a VLAN switch 20 and are centrally located in the monitored area 5 and are connected to a first base station via a data link 8 having a branch 9-1 and a second base station 9-2.
  • the readers 6 (receivers) are connected to antennas, for example RFID antennas, which establish a radio link with the data carrier 3 (transmitter) of the mobile object 2 and thereby stand in (data communication 7. This makes it possible to position the mobile object 2 in the monitored area 5, even if the mobile object 2 moves within the monitored area, and by such an arrangement, the direction of movement and the speed of the moving object 2 can also be determined.
  • the wireless data communication 10 enabled by the communication device 1 is applicable to an industrial environment in logistics and transportation.
  • the platoon commander in the monitored area 5 receives a (quad) image originating from a media converter 12 and containing information from a plurality of (video) cameras 13 located on the platform 14.
  • the individual mobile objects 2, in this case the trains, a fast, secure and trouble-free data communication 10 in the monitored area 5, in this case the platform 14, arranged base stations 9 and access points 4-1, the Antennas 15, can produce.
  • the mobile object 2 or the train is assigned an SSID right or SSIDiinks, depending on whether the platform 14 runs to the right or left of the train.
  • This assignment allows each train to be identified and transmits to the driver only the data that is relevant to it, i. for the track 16 shown in Figure 4 above, only the data of the cameras 13-1 to 13-4 and for a train on the track 16 shown in Figure 4 below only the data of the cameras 13-5 to 13-8.
  • the tracks 16 have a control travel direction, which is shown in the figure 4 by the arrows.
  • the direction of entry of the train can also be determined. It follows that for a platform 14 with two tracks 16 four readers 6 are required and for a platform 14 with only one track 16 two readers 6th In a station with several platforms 14 and several tracks 16, as shown for example in Figure 5, accordingly more readers 6 must be arranged.
  • suitable (passive) RFID transponders are used, as they are already used in freight, which are suitable for metallic surfaces, so that the metal surface of the rail vehicles does not interfere with the communication 7 with the reader 6.
  • FIG. 6 shows a diagram of the part of the communication device 1 which is arranged, for example, on a platform 14.
  • the data of the cameras 13-1 to 13-4 (first track 16) and 13-5 to 13-8 (second track 16) with which the platform 14 and / or the door areas of a train are monitored, are each to a 2 Wire receiver 17 forwarded and there to a quad (Quadsent) 18 joined together.
  • the data of the quad image 18 are transmitted to an encoder 19, which is connected to a logical subnet (VLAN: Virtual Local Area Network) 20.
  • VLAN Virtual Local Area Network
  • a component 25 Also connected to the VLAN switch 20 is a component 25 in which a media converter 12, a PoE power supply 21, two encoders 22 and two WLAN ports 23 (OAP-IA [WLAN 1] / OAP-2E [WLAN 2]) which are connected to WLAN antennas 24, are arranged.
  • each reader 6 is also connected to the VLAN switch 20 via four readers 6 (RFID readers), each having a media converter 12 (or an access point), located at the entrance E and exit A of each track 16, and wherein each reader 6 is also connected via a data connection 8 to a WLAN antenna 24.
  • RFID readers RFID readers
  • media converter 12 or an access point
  • FIG. 7 is another schematic representation of a part of the communication device 1 with a distribution system 26, which works without computer, two components 25, which are connected to the distribution system 26 and a respective distribution system (switch) 27, and four readers 6, the are each connected via one of the distribution systems 27 to the component 25 and the distribution system 26 shown. Furthermore, the radii 28 of the emission of the RFID signal are shown in FIG. Information about the radius 28 or the RFID signal is transmitted via the data connections 29, and the video signals of the cameras 13 not shown in FIG. 7 are transported via the data connection 30.
  • data connection 30 In addition to the above-described use for data communication 10 of rail vehicles and a use in the production of motor vehicles is conceivable. Today, motor vehicles have more and more computer-aided electronic components. With the communication device 1 described here, these components, if they are equipped with a data carrier 3, when passing a reader 6, on a conveyor belt or other means of transport, be read and the programming or the import of software on the computer of the components via the data communication 10.
  • WLAN access point 4 access point, WLAN access point

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung (1), zur Herstellung einer Kommunikation (7) zwischen mindestens einem mobilen Objekt (2) und mindestens einem Zugangspunkt, der in einem überwachten Bereich (5) angeordnet ist, umfassend einen Datenträger (3) und eine Funkverbindung, wobei der Datenträger (3) an dem mindestens einen mobilen Objekt (2) fixiert ist und eine Kennung des mobilen Objekts (2) enthält, wobei die Kennung durch mindestens ein Lesegerät (6), das in dem überwachten Bereich (5) angeordnet ist, auslesbar ist und wobei die Funkverbindung im Datenaustausch mit dem mindestens einen Zugangspunkt steht, wenn durch das mindestens eine Lesegerät (6) die Kennung des mobilen Objekts (2) auslesbar ist.

Description

Kommunikationsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer
Datenkommunikation Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung und eine Verfahren zur Herstellung einer Datenkommunikation zwischen mindestens einem mobilen Objekt und mindestens einem Zugangspunkt/einer Basisstation in einem überwachten Bereich. Eine Möglichkeit der drahtlosen Kommunikation zwischen einer Fest- bzw. Basisstation und einem oder mehreren (mobilen) Objekten ist der Datenaustausch über normierte geschützte Verfahren, wie zum Beispiel drahtlose lokale Netzwerke (WLAN: Wireless Local Area Network). Hierbei suchen die mobilen Objekte (Clients) nach einer Basisstation mit einer definierten Funkerkennung (SSID: Service Set Identifier). Die Funkerkennung muss dem mobilen Objekt bekannt sein und die Basisstation muss entweder eine Gruppe von Clients mit gemeinsamen Merkmalen zulassen oder für eine höhere Sicherheit die Daten aller Clients kennen, wofür eine Datenbank notwendig ist, und akzeptieren. In der Regel werden auf diese Weise mehrere Clients über die gleiche SSID mit der Basisstation verbunden.
Im Bereich des Schienenverkehrs sind Systeme bekannt, bei denen einem Zugführer im Bahnhofsbereich Bilddaten, beispielsweise von den Türbereichen der Wagen, übermittelt werden. Dies erfolgt durch den Aufbau von Ad-hoc-Netzen. Diese Systeme sind jedoch aufwendig einzurichten und zudem störungsanfällig, da Antennen mit großer Reichweite verwendet werden müssen um die Qualität der Bilder zu gewährleisten. Dies kann jedoch, insbesondere bei Bahnhöfen mit einer Vielzahl von Gleisen zu Problemen bei der Zuordnung der (Funk-)Signale der einzelnen Züge durch sich überlagernde Signale führen. Daher müssen die der Übertragung der Signale dienenden Antennen aufwendig ausgerichtet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zur störungsfreien (Daten-)Kommunikation zwischen mindestens einem Zugangspunkt/einer Basisstation und einer Vielzahl von mobilen Objekten in einem Bereich bereitzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Kommunikationsvorrich- tung, zur sicheren Herstellung einer Datenkommunikation zwischen mindestens einem mobilen Objekt und mindestens einem Zugangspunkt bzw. einer Basisstation, der/die in einem überwachten Bereich oder zumindest in der Nähe des überwachten Bereiches angeordnet ist, gelöst, umfassend einen Datenträger und eine Funkverbindung, wobei der Datenträger an dem mindestens einen mobilen Objekt fixiert ist und eine Kennung des mobilen Objekts enthält, wobei die Kennung durch mindestens ein Lesegerät, das in dem überwachten Bereich angeordnet ist, auslesbar ist und wobei die Funkverbindung im Datenaustausch mit dem mindestens einen Zugangspunkt steht, wenn durch das mindestens eine Lesegerät die Kennung des mobilen Objekts auslesbar ist.
Datenträger im Sinne der Erfindung ist jede Vorrichtung, die in der Lage ist eine Kennung des mobilen Objekts zu speichern und beim Passieren des Lesegerätes diese Kennung an das Lesegerät zu übertragen, wie beispielsweise ein Barcode der durch einen Scanner (Lesegerät) auslesbar ist.
Der überwachte Bereich ist der Bereich, in dem die Kommunikation zwischen dem mobilen Objekt und dem Zugriffpunkt/der Basisstation hergestellt wird, wobei funktechnisch der Bereich etwas größer als der zu überwachende Bereich sein kann. Die Kennung ist eine individuelle Kennung des mobilen Objekts mit der der Zugangspunkt das mobile Objekt identifiziert.
Die Kommunikationsvorrichtung ermöglicht es, bei sicherheitskritischen Projekten eine variable, unbegrenzte Anzahl von mobilen Objekten (Clients), ohne einen manuellen Eingriff in die Systemkomponenten vorzunehmen, wie zum Beispiel die Konfiguration des mobilen Objekts bzw. einer Basisstation, und eine sichere, ungestörte Verbindung zu einem Zugangspunkt (zur Basisstation) aufzubauen, ohne dass hierfür ein zeitintensiver Aufwand, wie bei der Bildung eines Ad-hoc-Netzes, entsteht. An einem Standort mit mehreren Zugangspunkten (Basisstationen) wird dadurch eine positionsabhängige Zuordnung des mobilen Objekts zu einem bestimmten Zugangspunkt (einer Basisstation) ermöglicht, d.h. das mobile Objekt empfängt ausschließlich die auf seinen Standort bezogenen Daten.
Die Kommunikationsvorrichtung ermöglicht es somit eine individuelle, sichere Datenverbindung zu einem oder einer Vielzahl von Zugangspunkten (Access Points) aufzubauen sowie die Zuordnung des Zugangspunkts in Abhängigkeit von der Position des mobilen Objekts zu ermöglichen.
Probleme bekannter Lösungen mit alternativen, festen SSID am Zugangspunktpunkt (in der Basisstation), die zum Nachweis der Betriebssicherheit einen ständig hohen administrativen und messtechnischen Aufwand zur funktechnischen Abgrenzung der einzelnen WLAN-Bereiche erfordern, können somit umgangen werden, wodurch der Betrieb der Kommunikationsvorrichtung an nahezu allen Standorten ermöglicht wird.
Der Datenträger ist vorzugsweise ein RFID-Transponder und das Lesegerät ein Lesegerät, das zum Auslesen der Kennung des RFID- Transponders geeignet ist.
Der RFID-Transponder umfasst ein Gehäuse, einen RFID-Chip und eine Antenne. Geeigneter Weise ist der RFID-Transponder ein passiver RFID-Transponder, der ohne eigene Stromversorgung auskommt und durch die Sendeleistung des Lesegerätes gespeist wird.
Die Funkverbindung ist vorzugsweise über ein drahtloses lokales Netzwerk herstellbar (WLAN) oder eine Bluetooth- Verbindung. Die Funkverbindung wird nach der Größe des zu überwachenden Bereiches ausgewählt, bei großen Bereichen wird ein WLAN und bei kurzen Entfernungen, zwischen mobilem Objekt und Zugangspunkt, wird eine Bluetooth-Verbindung gewählt. Hierzu weist das mobilen Objekt einen Sender auf, mit dem die Funksignale einer WLAN-, Bluetooth- oder einer anderen dem Fachmann bekannten Kommunikationsmöglichkeit, an einen Empfänger des Lesegerätes gesendet werden, wobei auch Ausfuhrungsformen denkbar sind, bei denen der Empfänger am mobilen Objekt und der Sender im Lesegerät angeordnet sind oder sowohl das mobile Objekt als auch das Lesegerät einen Sender und einen Empfänger aufweisen.
Das mobile Objekt ist vorzugsweise ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug, ein fahrerloses Transportsystem oder ein sich auf einem Förderband befindliches Bauteil in einer Fabrik. In diesen Fällen ist der überwachte Bereich die Straße oder ein Teilabschnitt der Straße auf der sich das Fahrzeug bewegt oder das Förderband oder ein Teilabschnitt des Förderbands auf dem das Bauteil bewegt wird.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist das mobile Objekt ein Schienenfahrzeug und der überwachte Bereich ein Kontrollpunkt oder ein Haltebereich des Schienenfahrzeuges, wie zum Beispiel eine Signalanlage an der Bahnstrecke, ein Bahnübergang oder ein Bahnsteig/Bahnhof.
Wenn das Schienenfahrzeug aus mehreren (mobilen) Einheiten (Wagen) besteht, ist vorzugsweise an jedem dieser mobilen Einheiten (Wagen) ein Datenträger angeordnet. Dies ermöglicht eine Zuordnung der einzelnen Einheiten auch wenn der Zug geteilt wird und als zwei Halbzüge (zwei mobile Objekte) weiterfährt.
Die Lesegeräte sind bei einer Ausfuhrungsform bei der das mobile Objekt ein Schienenfahrzeug ist geeigneter Weise an den Bahnsteigkanten (überwachter Bereich) angeordnet.
Am Anfang und am Ende des überwachten Bereichs ist vorzugsweise mindestens ein Lesegerät angeordnet. Mit Anfang und Ende des überwachten Bereichs ist im Sinne der Erfindung der Bereich gemeint in dem das mobile Objekt in den überwachten Bereich eintritt bzw. diesen wieder verlässt. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Kommunikationsvorrichtung sowohl beim Eintritt in den überwachten Bereich, im Falle eines Schienenfahrzeugs als mobilem Objekt, der Schienenbereich am Anfang des Bahnsteigs, als auch beim Verlassen des überwachten Bereichs die Durchfahrt eines mobilen Objekts (Zuges) registriert und dessen Kennung ausliest.
Des Weiteren wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem beim Eintritt eines mobilen Objekts in den überwachten Bereich ein Datenträger, der eine Kennung des mobilen Objekts enthält, durch mindestens ein Lesegerät, ausgelesen wird, eine Funkverbindung zwischen dem mobilen Objekt und mindestens einem Zugangspunkt/einer Basisstation aufgebaut wird, nachdem die Kennung des mobilen Objekts durch das Lesegerät ausgelesen wurde und über die Funkverbindung Daten zwischen dem mobilen Objekt und dem Zugangspunkt/der Basisstation ausgetauscht werden. Dies hat den Vorteil, dass beim Eintritt des mobilen Objekts in den überwachten Bereich automatisch eine Datenkommunikation zwischen dem mobilen Objekt und dem Zugangspunkt/der Basisstation hergestellt wird. Das mobile Objekt bringt dabei die Kennung (SSID) selbst mit, so dass der Zugangspunkt (Access Point) keine feste SSID und somit auch keine Datenbank benötigt. Dies ermöglicht es, dass mobile Objekt auch bei überstrahlendem WLAN zu identifizieren.
Die Funkverbindung zwischen der (mindestens einen) Basisstation/dem mindestens einen Zugangspunkt und dem mobilen Objekt wird vorzugsweise getrennt, wenn erkannt wird, dass das mobile Objekt den überwachten Bereich verlässt.
Als Datenträger wird vorzugsweise ein RFID-Transponder verwendet. Denkbar wäre aber auch die Verwendung eines Barcodes, der die Kennung des mobilen Objekts liefert und durch das Lesegerät ausgelesen wird. Das Lesegerät programmiert den Zugangspunkt (WLAN Access Point), daher kann auf die Verwendung einer Datenbank oder einer größeren Serverlandschaft verzichtet werden. Die Funkverbindung wird vorzugsweise über ein drahtloses lokales Netzwerk oder über eine Bluetooth-Verbindung hergestellt.
Das Verfahren ermöglicht den Aufbau und die Abwicklung einer drahtlosen Kommunikationsbeziehung nach IEEE Standard 802.11 (WLAN [Referenz: IEEE Standards Association: 802.11-12 Wireless LAN 2012]) zwischen einem mobilen Objekt und einem Zugangspunkt (Access Point), mittels einem durch das mobile Objekt definierten und im Zugangspunkt für die Dauer der Kommunikationsbeziehung dynamisch angelegten Service Set Identifier (SSID). Als mobiles Objekt wird vorzugsweise ein Fahrzeug verwendet und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als mobiles Objekt ein Schienenfahrzeug verwendet, wobei der Datenträger an dem Schienenfahrzeug, beim Passieren des überwachten Bereichs, von dem mindestens einen Lesegerät, ausgelesen wird.
Wenn das Schienenfahrzeug aus mehreren (mobilen) Einheiten (Wagen) besteht, wird vorzugsweise der Datenträger an jedem dieser Einheiten, beim Passieren des mindestens einen Lesegerätes, ausgelesen. Am Anfang und am Ende des überwachten Bereichs wird vorzugsweise mindestens ein Lesegerät angeordnet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Beispielen näher beschrieben. Im Einzelnen zeigt
Figur 1 eine schematische Darstellung der Kommunikationsvorrichtung, Figur 2 eine schematische Darstellung des Wechsels des mobilen Objekts von einem ersten in einen zweiten überwachten Bereich,
Figur 3 eine schematische Darstellung der Bewegung des mobilen Objekts in einem überwachten Bereich,
Figur 4 eine schematische Darstellung der Kommunikationsvorrichtung bei der der überwachte Bereich ein Bahnsteig ist,
Figur 5 eine schematische Darstellung des Gleisverlaufs in einem Bahnhof mit zwei Bahnsteigen,
Figur 6 eine schematische Darstellung des Aufbaus der Kommunikationsvorrichtung für einen Bahnsteig als überwachten Bereich und
Figur 7 eine weitere schematische Darstellung des Aufbaus der
Kommunikationsvorrichtung.
Die Kommunikationsvorrichtung 1 ermöglicht den Aufbau und die Abwicklung einer direkten drahtlosen Kommunikationsbeziehung nach IEEE Standard 802.1 1 (Wireless LAN) zwischen einem mobilen Objekt 2 und einem Zugangspunkt (Access Point), bei der die Kommunikation über einen durch das mobile Objekt 2 definierten und im Access Point für die Dauer der Kommunikationsbeziehung dynamisch angelegten Service Set Identifier (SSID) realisiert wird.
Die Auswahl eines von der Position des mobilen Objekts 2 abhängigen Access Points erfolgt mittels Überwachung eines definierten räumlichen Bereichs auf mechanische, optische, magnetische oder elektromagnetische Weise und durch Auswahl alternativer Access Points in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung, Orientierung und Lage des bewegten Objekts 2 innerhalb eines überwachten Bereichs 5. Die Datenkommunikation 10, zwischen dem mobilen Objekt 2 und der Basisstation 9 besteht dabei nur solange, wie sich das mobile Objekt in dem überwachten Bereich 5 aufhält. Figur 1 zeigt eine Kommunikationsvorrichtung 1 bei der jedes Objekt aus einer Gruppe von mobilen Objekten 2 eine individuelle Kennung erhält, welche sowohl in einem am mobilen Objekt 2 befestigten Datenträger 3 als auch im (WLAN- )Zugangspunkt 4 des mobilen Objekts 2 hinterlegt ist. Der Eintritt eines mobilen Objekts 2 in den überwachten Bereich 5 wird von einem Lesegerät 6 durch die Erfassung des Datenträgers 3, in diesem Fall ein RFID-Tag, erkannt und die Kennung ausgelesen.
Die Kommunikation 7 zwischen dem Datenträger 3 und dem Lesegerät 6 kann sowohl optisch, beispielsweise durch einen Barcode, als auch mit Methoden der Nahfelderkennung (NFC: Near Field Communication, z.B. RFID) erfolgen. Die Objektkennung wird vom Lesegerät 6 über eine kabellose oder kabelgebundene Datenverbindung 8 als Funkkennung (SSID) in die Basisstation 9 eingetragen, der Verbindungsaufbau und die Datenkommunikation 10 zwischen dem Zugangspunkt 4, in diesem Fall ein WLAN Access Point, des mobilen Objekts 2 und der Basisstation 9, erfolgen über diese Funkkennung. Das Verlassen des überwachten Bereiches 5 durch das mobile Objekt 2 wird vom Lesegerät 6, in diesem Fall ein RFID-Reader, erkannt und die Funkkennung in der Basisstation 9 gelöscht. In der Figur 2 ist die Bewegung des mobilen Objekts 2 von einem ersten überwachten Bereich 5-1 in einen zweiten überwachten Bereich 5-2 dargestellt und durch einen Pfeil gekennzeichnet. Dabei wird die Datenverbindung 7 zwischen dem Datenträger 3 des mobilen Objekts 2 mit einem ersten Lesegerät 6-1 getrennt und somit auch die Datenkommunikation 10 zwischen dem Zugangspunkt 4 des mobilen Objekts 2 und einer ersten Basisstation 9-1. Befindet sich das mobile Objekt 2 in dem zweiten überwachten Bereich 5-2, so wird eine neue Kommunikation 7 mit einem zweiten Lesegerät 6-2 und damit die Kennung ausgelesen, die für die Herstellung der Datenkommunikation 10 mit einer zweiten Basisstation 9-2 benötigt wird.
Bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausfuhrungsformen der Kommunikations- Vorrichtung 1 wird die Kennung des mobilen Objekts 2 beim Eintritt in den überwachten Bereich 5 ausgelesen und eine Datenkommunikation 10 hergestellt. Das bedeutet, dass die Datenkommunikation 10 nur besteht, wenn gleichzeitig die Kennung des mobilen Objekts 2 durch ein Lesegerät 6 ausgelesen wird und eine Kommunikation 7 zwischen Datenträger 3 und Lesegerät 6 besteht.
In der Figur 3 ist die Bewegung des mobilen Objekts 2 innerhalb eines überwachten Bereiches 5 dargestellt und durch Pfeile gekennzeichnet.
Bei der in der Figur 3 gezeigten Ausführungsform der Kommunikationsvorrichtung 1 sind zwei Lesegeräte 6-1 und 6-2 mit einem VLAN-Switch 20 verbunden und zentral im überwachten Bereich 5 angeordnet und über eine Datenverbindung 8, die eine Verzweigung aufweist, mit einer ersten Basisstation 9-1 und einer zweiten Basisstation 9-2 verbunden. Die Lesegeräte 6 (Empfänger) sind mit Antennen , beispielsweise RFID-Antennen verbunden, die mit dem Datenträger 3 (Sender) des mobilen Objekts 2 eine Funkverbindung aufbauen und dadurch in (Daten- Kommunikation 7 stehen. Hierdurch lässt sich die Position des mobilen Objekts 2 in dem überwachten Bereich 5 überwachen, auch wenn sich das mobile Objekt 2 innerhalb des überwachten Bereichs bewegt. Außerdem können durch eine solche Anordnung auch die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des bewegten Objekts 2 bestimmt werden.
Die drahtlose Datenkommunikation 10, die durch die Kommunikationsvorrichtung 1 ermöglicht wird, ist für ein industrielles Umfeld, im Bereich der Logistik und im Verkehrswesen einsetzbar.
Insbesondere im Schienenverkehr und dort im Bahnhofsbereich ist es notwendig, dass die Züge (mobilen Objekte 2) Daten mit außerhalb des Zuges angeordneten Basisstationen 9 bzw. Zugangspunkten (Access Points) 4- 1 austauschen können. So wird dem Zugführer im überwachten Bereich 5 (Bahnhofsbereich) ein (Quad-)Bild, das von einem Medienwandler 12 stammt und die Informationen einer Vielzahl von (Video-)Kameras 13 enthält, die auf dem Bahnsteig 14 angeordnet sind, übermittelt. Hierzu ist es notwendig, dass die einzelnen mobilen Objekte 2, in diesem Fall die Züge, eine schnelle, sichere und störungsfreie Datenkommunikation 10 mit im überwachten Bereich 5, in diesem Fall dem Bahnsteig 14, angeordneten Basisstationen 9 bzw. Zugangspunkten 4-1, die Antennen 15 aufweist, herstellen können.
In der Figur 4 ist ein solcher Bahnsteig 14 mit zwei Gleisen 16, die eine Vielzahl von Haltepunkten H für die Züge aufweisen, dargestellt. Am Anfang und am Ende des Bahnsteigs 14 ist ein Zugangspunkt 4-1 mit jeweils zwei Antennen 15, für jedes Gleis 16, angeordnet.
Abhängig vom Gleis 16 in den der Zug einfährt wird dem mobilen Objekt 2 bzw. dem Zug eine SSIDrechts oder SSIDiinks zugeordnet, je nachdem ob der Bahnsteig 14 rechts oder links vom Zug verläuft. Diese Zuordnung ermöglicht es, dass jeder einzelne Zug identifiziert werden kann und dem Zugführer nur die Daten übermittelt werden, die für ihn relevant sind, d.h. für das in der Figur 4 oben dargestellt Gleis 16 nur die Daten der Kameras 13-1 bis 13-4 und für eine Zug auf dem in der Figur 4 unten dargestellten Gleis 16 nur die Daten der Kameras 13-5 bis 13-8.
Normalerweise besitzen die Gleise 16 eine Regelfahrtrichtung, die in der Figur 4 durch die Pfeile dargestellt wird. Werden jedoch am Anfang und am Ende eines Bahnsteigs 14 Lesegeräte 6 angeordnet, so kann auch die Einfahrtsrichtung des Zuges bestimmt werden. Daraus folgt, dass für einen Bahnsteig 14 mit zwei Gleisen 16 vier Lesegeräte 6 benötigt werden und für einen Bahnsteig 14 mit nur einem Gleis 16 zwei Lesegeräte 6. In einem Bahnhof mit mehreren Bahnsteigen 14 und mehreren Gleisen 16, wie beispielsweise in der Figur 5 dargestellt, müssen dementsprechend mehr Lesegeräte 6 angeordnet werden. Eine erhöhte Anzahl von Gleisen 16, die zudem dicht nebeneinander angeordnet sind, führt bei bekannten WLAN-System zu Problemen, da es zu Störungen bei der Übertragung der Daten kommt, wenn die (Funk-)Signale, beispielsweise beim WLAN, zu schwach sind. Sind sie jedoch stark und verfügen über eine große Reichweite, so kann es dazu kommen, dass sich die Signale überlagern.
Auch bei einer großen Anzahl von dicht nebeneinander liegenden Gleisen 16, wie in der Figur 5 dargestellt, ermöglicht die Kommunikationsvorrichtung 1, dass die Kennung mehrerer mobile Objekte 2 (Züge) beim Einfahren in den Bahnsteig 14 ausgelesen und jeder Zug genau identifiziert wird, so dass eine Datenkommunikation 10 zwischen dem Zugangspunkt 4-1 des mobilen Objekts 2 und der Basisstation 9 hergestellt wird, wodurch dem Zugführer aus den Informationen einer Vielzahl von (Video-)Kameras 13-1 bis 13-8 auf dem Bahnsteig 14 nur die übermittelt werden, die für ihn relevant sind. Bei einem Zug mit einer Vielzahl von Wagen ist an jedem Wagen ein Datenträger 3 angeordnet, der auch bei einer Zugtrennung eine genaue Zuordnung der einzelnen Wagen eines Halbzuges ermöglicht.
Als Datenträger 3 werden geeigneter Weise (passive) RFID-Transponder verwendet, wie sie im Güterverkehr bereits eingesetzt werden, die für metallische Flächen geeignet sind, damit die Metalloberfläche der Schienenfahrzeuge nicht zu Störungen bei der Kommunikation 7 mit dem Lesegerät 6 führt.
In der Figur 6 ist ein Schema des Teils der Kommunikationsvorrichtung 1 dargestellt, die beispielsweise auf einem Bahnsteig 14 angeordnet ist. Die Daten der Kameras 13-1 bis 13-4 (erstes Gleis 16) bzw. 13-5 bis 13-8 (zweites Gleis 16) mit denen der Bahnsteig 14 und/oder die Türbereiche eines Zuges überwacht werden, werden jeweils an einen 2-Draht-Empfänger 17 weitergeleitet und dort zu einem Quad (Quadbild) 18 zusammengefügt. Die Daten des Quadbildes 18 werden an einen Encoder 19 übermittelt, der mit einem logischen Teilnetz (VLAN: Virtual Local Area Network) 20 verbunden ist. Ebenfalls mit dem VLAN- Switch 20 verbunden ist ein Bauteil 25, in dem ein Medienwandler 12, ein PoE Netzteil 21, zwei Encoder 22 und zwei WLAN- Anschlüsse 23 (OAP-IA [WLAN 1] / OAP-2E [WLAN 2]), die mit WLAN-Antennen 24 verbunden sind, angeordnet sind.
Außerdem sind mit dem VLAN-Switch 20 vier Lesegeräte 6 (RFID-Reader) verbunden, die jeweils einen Medienwandler 12 (bzw. einen Access Point) besitzen, und an der Einfahrt E und der Ausfahrt A eines jeden Gleises 16 angeordnet sind, und wobei jedes Lesegeräte 6 über eine Datenverbindung 8 ebenfalls mit einer WLAN- Antenne 24 verbunden ist.
Demzufolge laufen alle Daten der Kameras 13 in dem zentralen VLAN-Switch 20 zusammen und werden von dort, durch die WLAN-Antennen 24, an ein mobiles Objekt 2 übermittelt (gesendet), wenn dessen Kennung durch ein Lesegerät 6 ermittelt/ausgelesen wird.
In der Figur 7 ist eine weitere schematische Darstellung eines Teils der Kommunikationsvorrichtung 1 mit einem Verteilsystem 26, das ohne Rechner auskommt, zwei Bauteilen 25, die mit dem Verteilsystem 26 und jeweils einem Verteilsystem (Switch) 27 verbunden sind, und vier Lesegeräten 6, die jeweils über einen der Verteilsysteme 27 mit dem Bauteil 25 und dem Verteilsystem 26 verbunden sind, dargestellt. Des Weiteren sind in der Figur 7 die Radien 28 der Ausstrahlung des RFID-Signals dargestellt. Über die Datenverbindungen 29 werden Informationen über den Radius 28 bzw. das RFID-Signal übermittelt und über die Datenverbindung 30 werden die Videosignale der, in der Figur 7 nicht gezeigten Kameras 13, transportiert. Neben der oben beschrieben Verwendung zur Datenkommunikation 10 von Schienenfahrzeugen ist auch eine Verwendung bei der Produktion von Kraftfahrzeugen denkbar. Heutzutage weisen Kraftfahrzeuge immer mehr rechnergestützte, elektronische Bauteile auf. Mit der hier beschriebenen Kommunikationsvorrichtung 1 können diese Bauteile, wenn sie mit einem Datenträger 3 ausgestattet sind, beim Passieren eines Lesegerätes 6, auf einem Förderband oder einem anderen Transportmittel, ausgelesen werden und die Programmierung bzw. das Einspielen einer Software auf den Rechner der Bauteile kann über die Datenkommunikation 10 erfolgen.
Bezugszeichenliste :
1 Kommunikationsvoirichtung
2 mobiles Objekt
3 Datenträger, RFID-Tag
4 Zugangspunkt, WLAN Access Point
4-1 Zugangspunkt
5 überwachter Bereich
5-1 erster überwachter Bereich
5-2 zweiter überwachter Bereich
6 Lesegerät
6-1 erstes Lesegerät
6-2 zweites Lesegerät
7 Kommunikation
8 Datenverbindung
9 Basisstation
9-1 erste Basisstation
9-2 zweite Basisstation
10 Datenkommunikation
1 1 (RFID-)Antenne
12 Medienwandler
13 (Video-)Kamera
14 Bahnsteig
15 Antenne
16 Gleis
17 2-Draht Empfanger
18 Quad/Quadbild
19 Encoder
20 VLAN-Switch
21 PoE-Netzteil
22 Encoder
23 WLAN-Anschluss 24 WLAN-Antenne
25 Bauteil
26 Verteilsystem/Switch
27 Verteilsystem/Switch
28 Radius
29 Datenverbindung
30 Daten Verbindung
A Ausfahrt
E Einfahrt
H Haltepunkt
L links
R rechts

Claims

Patentansprüche
Kommunikationsvorrichtung (1), zur Herstellung einer Datenkommunikation (10) zwischen mindestens einem mobilen Objekt (2) und mindestens einem Zugangspunkt, der in einem überwachten Bereich (5) angerordnet ist, umfassend einen Datenträger (3) und eine Funkverbindung, wobei der Datenträger (3) an dem mindestens einen mobilen Objekt (2) fixiert ist und eine Kennung des mobilen Objekts (2) enthält, wobei die Kennung durch mindestens ein Lesegerät (6), das in dem überwachten Bereich (5) angeordnet ist, auslesbar ist und wobei die Funkverbindung im Datenaustausch mit dem mindestens einen Zugangspunkt steht, wenn durch das mindestens eine Lesegerät (6) die Kennung des mobilen Objekts (2) auslesbar ist.
Kommunikationsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (3) ein RFID-Transponder und das Lesegerät (6) ein Lesegerät ist, das zum Auslesen der Kennung des RFID-Transponders geeignet ist.
Kommunikations Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkverbindung über ein drahtloses lokales Netzwerk herstellbar ist oder eine Bluetooth-Verbindung ist.
Kommunikationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Objekt (2) ein Fahrzeug ist.
Kommunikationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Objekt (2) ein Schienenfahrzeug und der überwachte Bereich (5) ein Kontrollpunkt oder ein Haltebereich des Schienenfahrzeuges ist.
Kommunikationsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Schienenfahrzeug aus mehreren Einheiten besteht, an jedem dieser mobilen Einheiten ein Datenträger (3) angeordnet ist.
Kommunikationsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Anfang und am Ende des überwachten Bereichs (5) mindestens ein Lesegerät (6) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Datenkommunikation (10) zwischen mindestens einem mobilen Objekt (2) und mindestens einer Basisstation (9) in einem überwachten Bereich (5), dadurch gekennzeichnet, dass beim Eintritt eines mobilen Objekts (2) in den überwachten Bereich (5) ein Datenträger (3), der eine Kennung des mobilen Objekts (2) enthält, durch mindestens ein Lesegerät (6), ausgelesen wird, eine Funkverbindung zwischen dem mobilen Objekt (2) und mindestens einer Basisstation (9) aufgebaut wird, nachdem die Kennung des mobilen Objekts (2) durch das Lesegerät (6) ausgelesen wurde und über die Funkverbindung Daten zwischen dem mobilen Objekt (2) und der Basisstation (9) ausgetauscht werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkverbindung zwischen der Basisstation (9) und dem mobilen Objekt (2) getrennt wird, wenn erkannt wird, dass das mobile Objekt (2) den überwachten Bereich (5) verlässt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Datenträger (3) ein RFID-Transponder verwendet wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkverbindung über ein drahtloses lokales Netzwerk oder über eine Bluetooth- Verbindung hergestellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass als mobiles Objekt (2) ein Fahrzeug verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als mobiles Objekt (2) ein Schienenfahrzeug verwendet wird, wobei der Datenträger (3) an dem Schienenfahrzeug, beim Passieren des überwachten Bereichs (5), von dem mindestens einen Lesegerät (6) ausgelesen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Schienenfahrzeug aus mehreren Einheiten besteht, der Datenträger (3) an jedem dieser Einheiten, beim Passieren des mindestens einen Lesegerätes (6), ausgelesen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Anfang und am Ende des überwachten Bereichs (5) mindestens ein Lesegerät (6) angeordnet wird.
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