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Dokumentenidentifikation DE10215725A1 13.11.2003
Titel Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen
Anmelder DeTeWe Funkwerk Köpenick GmbH, 12557 Berlin, DE
Erfinder Schumann, Hartmut, 12559 Berlin, DE;
Gerth, Friedheld, 12487 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 10.04.2002
DE-Aktenzeichen 10215725
Offenlegungstag 13.11.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.11.2003
IPC-Hauptklasse G01S 1/20
IPC-Nebenklasse H04B 7/26   H04Q 7/28   G01S 3/02   G01S 5/14   
Zusammenfassung Das Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen dient der Bestimmung der geografischen Positionen der mobilen Bündelfunk-Teilnehmer in bekannten Ortungsgebieten.
Das Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen besteht aus dem Bündelfunknetz, den bekannten Ortungsgebieten, wobei mindestens zwei Funkbaken je Ortungsgebiet angeordnet sein müssen und den mobilen Sende- Empfangsgeräten der Bündelfunk-Teilnehmer.
Die Funkbaken senden spezielle Kennzeichnungen an die mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer; das Senden und Empfangen der Kennzeichnungen und die Bündelfunk-Kommunikation erfolgen in festgelegten, synchronisierten Zeitrahmen und Frequenzen;
das ermöglicht den mobilen Geräten der Bündelfunk-Teilnehmer die Bewertung der Kennwerte Funk-Feldstärke und Laufzeitdifferenzen der Funkbaken am Empfangsort; die Kennwerte und die speziellen Kennzeichnungen der empfangenen Funkbaken werden gesendet an die Leitstelle des Bündelfunknetzes, die berechnet mit den Kennwerten, Kennzeichnungen und den mathematischen Modellen, die die speziellen Eigenschaften der Ortungsgebiete beschreiben, die geografischen Positionen der Bündelfunk-Teilnehmer.

Beschreibung[de]

Das Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen dient der Bestimmung der geografischen Position des mobilen Gerätes des Bündelfunk-Teilnehmers (Mobile) innerhalb eines Ortungsgebietes.

Die Bestimmung der geografischen Position des Bündelfunk-Teilnehmers (Mobile) ist zweckmäßig bei humanen, materiellen Sicherheitsaufgaben und bei vielfältigen Organisationsaufgaben.

Bekannt sind Funk-Ortungssysteme, die sich der Satellitentechnik (Globales Positionierungssystem - GPS) bedienen. Nachteilig an diesen Ortungssystemen sind, dass sie der Monopolstellung eines Betreibers ausgeliefert sind, dass sie nicht funktionieren in allen Ortungsgebieten (z. B. Tunneln, U-Bahnen), dass sie besondere Geräteaufwendungen benötigen für die Kommunikation und für die geografische Positionsbestimmung.

Der Erfindungsgegenstand vermeidet die genannten Nachteile, indem er unabhängig ist von einem fremden Funknetz, es funktioniert in allen Ortungsgebieten, durch seine Anpassbarkeit an die funktechnischen Eigenschaften des Ortungsgebietes und verwendet dieselben Geräte für die geografische Positionsbestimmung und für die Kommunikation im Bündelfunknetz.

Erfindungsgemäß erfolgt die Bestimmung der geografischen Position des Bündelfunk- Teilnehmers (Mobiles) innerhalb eines Ortungsgebietes; das Ortungsgebiet ist gekennzeichnet durch seine funktechnischen Eigenschaften, die bekannt sind und durch mindestens zwei Funkbaken (Sende-Empfangsstationen), die jede eine spezielle Kennzeichnung (Kennung) aussenden.

Die Ermittlung der geografischen Position des Bündelfunk-Teilnehmers (Mobile) ist dann möglich, wenn er die Kennzeichnungen von mindestens zwei Funkbaken empfangen kann; werden mehr als zwei Funkbaken empfangen, so erhöht sich die Genauigkeit der geografischen Positionsbestimmung.

Erfindungsgemäß sind die Frequenz- und Zeiteinrichtungen der Funkbaken und des mobilen Gerätes des Bündelfunk-Teilnehmers mit denen des Bündelfunknetzes (TMO) für die Kommunikation synchronisiert, das heißt die Funkbaken und das mobile Gerät des Bündelfunk- Teilnehmers senden und empfangen die Kennzeichnungen der Funkbaken und das Bündelfunknetz auf einer Frequenz, die immer empfangen werden kann (Direktmode- Frequenz - DMO) und in einem festgelegten Zeitrahmen (Frame).

Erfindungsgemäß ermittelt das mobile Gerät des Bündelfunk-Teilnehmers die Funk- Feldstärke der empfangenen Funkbaken-Kennzeichnungen und stellt fest deren Laufzeitdifferenzen gegenüber dem gewöhnlichen Bündelfunknetz (TMO).

Das mobile Gerät des Bündelfunk-Teilnehmers gewinnt damit folgende Kennwerte:

  • - Kennzeichnungen des Ortungsgebietes durch die Kennzeichnungen der Funkbaken und deren bekannte geografische Positionierungen (z. B. Tunnel oder U-Bahnhof)
  • - die Funk-Feldstärke (Messkriterium 1) der Funkbaken am Empfangsort
  • - die Laufzeitdifferenz (Messkriterium 2) der Funkbaken am Empfangsort.

In den Fig. 1 und 2 sind die Sachverhalte zur Ermittlung der Messkriterien grafisch dargestellt.

Die Zeitregime der Bündelfunk-Kommunikation und des Sendens, Empfangens der Kennzeichnungen der Funkbaken sind geregelt in Zeitrahmen (Frame), die unterteilt sind in Zeitabschnitte (Zeitschlitze); in den Beispielen der Fig. 1 und 2 handelt es sich um 18 Zeitrahmen, die jeweils unterteilt sind in vier Zeitabschnitte, wobei jeweils im Zeitabschnitt 1 die Bündelfunk-Kommunikation (TMO) erfolgt und jeweils im Zeitabschnitt 2 die Ermittlung der Messkriterien 1 und 2 durchgeführt wird, das heißt, die Funkbaken empfangen werden.

Erfindungsgemäß werden die vom mobilen Gerät des Bündelfunk-Teilnehmers gewonnenen Kennwerte für die geografische Positionsbestimmung über das Bündelfunknetz (TMO) der Leitstelle des Bündelfunknetzes übermittelt, um in der Leitstelle benutzt zu werden für die Berechnung der geografischen Position des Bündelfunk-Teilnehmers (Mobilen).

Folgende Kennwerte übermittelt das mobile Gerät des Bündelfunk-Teilnehmers der Leitstelle des Bündelfunknetzes:

  • a) Identifikationsnummer des Bündelfunk-Teilnehmers (Mobile)
  • b) Identifikation des Bündelfunk-Teilnehmers (Mobile)
  • c) Kennzeichnungen der empfangenen Funkbaken
  • d) Funk-Feldstärken der empfangenen Funkbaken
  • e) Laufzeitdifferenzen der empfangenen Funkbaken
  • f) Status des Bündelfunk-Teilnehmers (Mobile)
  • g) Aufzeichnungszeitpunkte der Kennwerte.

Die Kennwerte zur Positionsbestimmung werden in der Leitstelle des Bündelfunknetzes dokumentiert und sind abrufbar.

Erfindungsgemäß wird in der Leitstelle des Bündelfunknetzes die exakte geografische Position des Bündelfunk-Teilnehmers (Mobile) berechnet; das geschieht mit speziellen Algorythmen und mathematischen Modellen, die die funktechnischen Eigenschaften des Ortungsgebietes beschreiben.

Die exakte geografische Position des Bündelfunk-Teilnehmers (Mobile) wird am Arbeitsplatz der Leitstellen des Bündelfunknetzes dargestellt; diese Darstellung und Alarme erfolgen auch bei spontanem Rufen in die Richtung zur Leitstelle, z. B. bei Notrufen.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind.

Das mobile Gerät des Bündelfunk-Teilnehmers kann programmiert werden für die automatische Aussendung der Kennwerte zur Positionsbestimmung bei

  • - manueller Aktivierung der Notruffunktion
  • - für die automatische Auslösung eines Notsignals (z. B. durch Unfallmelder)
  • - beim Verlassen oder Betreten eines Ortungsgebietes
  • - beim Gesprächsaufbau zu einem speziellen Teilnehmer oder der Leitstelle
  • - und bei jedem Gesprächsaufbau;
in allen anderen Fällen sendet die Leitstelle des Bündelfunknetzes Anforderungen zur geografischen Positionsbestimmung an das mobile Gerät des Bündelfunk-Teilnehmers, das erfolgt über das Bündelfunknetz. Es sind folgende Anforderungsoptionen (Bezüge) möglich:
  • - Ortsbezug-Bestimmung des Ortes des mobilen Gerätes des Bündelfunk- Teilnehmers
  • - Personenbezug-Bestimmung des Ortes der Person des Bündelfunk-Teilnehmers
  • - Aufgabenbezug-Bestimmung des Ortes der Aufgabe des Bündelfunk-Teilnehmers
  • - Anzahl der Aussendungen der angeforderten Kennwerte zur Positionsbestimmung durch den Bündelfunk-Teilnehmer (Mobiles), zu nennen sind die Möglichkeiten der Einzelaussendungen oder der zyklischen Aussendungen der angeforderten Kennwerte
  • - automatisches oder manuelles Aussenden der angeforderten Kennwerte zur Anwesenheits- und Identitätsabfrage des Bündelfunk-Teilnehmers (Mobiles).

Der Bündelfunk-Teilnehmer (Mobile) ermittelt die Kennwerte für die geografische Positionsbestimmung und ist aufgrund seiner personenbezogenen Programmierung befähigt, seine Anforderungsoption (Bezug) von der Leitstelle des Bündelfunknetzes zu erkennen, er sendet selbständig seine Kennwerte an die Leitstelle und aktiviert gegebenenfalls deren zyklische Wiederholung.


Anspruch[de]
  1. 1. Funk-Ortungssystem in digitalen Funknetzen, dadurch gekennzeichnet, dass es besteht aus einem digitalen Bündelfunknetz, eine Anzahl von Ortungsgebieten in diesem Bündelfunknetz, die je Ortungsgebiet mit mindestens zwei Funkbaken versehen sind und den mobilen Geräten der Bündelfunknetz-Teilnehmer.
  2. 2. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach Anspruch 01, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungsgebiete geordnet sind, dass die funktechnischen Eigenschaften der Ortungsgebiete beschreibbar sind und dass die funktechnischen Eigenschaften der Ortungsgebiete mathematische Modelle und Korrekturgrößen bilden.
  3. 3. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach den Ansprüchen 01, 02, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Ortungsgebiet mindestens zwei Funkbaken angeordnet sind, dass die Funkbaken das Bündelfunknetz empfangen und dass jede Funkbake ihre spezielle Kennzeichnung aussendet, die dem jeweiligen Ortungsgebiet zugeordnet ist, dass die Aussendungen der Kennzeichnungen auf einer Frequenz erfolgt, die alle Systemkomponenten direkt empfangen können, dass die Frequenz- und Zeiteinrichtungen der Funkbaken synchronisiert sind mit dem Bündelfunknetz.
  4. 4. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach den Ansprüchen 01, 02, 03, dadurch gekennzeichnet, dass die mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer das Bündelfunknetz empfangen, dass die Frequenz- und Zeiteinrichtungen der mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer synchronisiert sind mit dem Bündelfunknetz, dass die Kennzeichnungen der Funkbaken empfangen werden auf einer Frequenz, die alle Systemkomponenten direkt empfangen können.
  5. 5. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach den Ansprüchen 01, 02, 03, 04, dadurch gekennzeichnet, dass die mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer die Funkbaken empfangen, ihre Kennzeichnungen erkennen und deren Funk-Feldstärke und Laufzeitdifferenzen am Empfangsort bewerten, dass die Kennzeichnungen der Funkbaken, deren Feldstärke und Laufzeitdifferenzen am Empfangsort Kennwerte sind für die geografische Positionsbestimmung.
  6. 6. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach den Ansprüchen 01, 02, 03, 04, 05, dadurch gekennzeichnet, dass die mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer an die Leitstelle des Bündelfunknetzes senden: Kennzeichnungen, Funk-Feldstärke und Laufzeitdifferenzen der empfangenen Funkbaken, die Identifikationsnummer, die Identifikation, den Status der mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer und die Zeitpunkte bei der Erfassung der genannten Informationen.
  7. 7. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach den Ansprüchen 01, 02, 03, 04, 05, 06, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitstelle des Bündelfunknetzes die geografischen Positionen der mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer berechnet werden mit den Informationen des Anspruches 06 und den mathematischen Modelten und Korrekturgrößen des Anspruches 2.
  8. 8. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach den Ansprüchen 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, dadurch gekennzeichnet, dass die Genauigkeit der geografischen Positionsbestimmung erhöht wird mit der Anzahl der Funkbaken in einem Ortungsgebiet, die von den mobilen Geräten der Bündelfunk-Teilnehmer empfangen werden.
  9. 9. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach den Ansprüchen 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsübertragung zwischen den Komponenten des Funk-Ortungssystems in digitalen Bündelfunknetzen derart organisiert ist, dass sie in Zeitrahmen (Frame) stattfindet, die in jeweils gleiche Zeitabschnitte unterteilt sind, dass der Bündelfunknetz-Kommunikation zugewiesen sind festgelegte Zeitabschnitte in diesen Zeitrahmen, und dass dieselben Zeitrahmen der Kommunikation der mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer mit den Funkbaken zugeordnet sind, aber in anderen Zeitabschitten stattfindet.
  10. 10. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach den Ansprüchen 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, dadurch gekennzeichnet, dass die mobilen Geräte der Bündelfunk- Teilnehmer programmiert werden können für die automatische Aussendung der Kennwerte zur Positionsbestimmung bei
    1. - manueller Aktivierung einer Notruffunktion
    2. - für die automatische Auslösung eines Notsignals (z. B. durch Unfallmelder)
    3. - beim Verlassen oder Betreten eines Ortungsgebietes
    4. - beim Gesprächsaufbau zu einem speziellen Teilnehmer oder der Leitstelle
    5. - und bei jedem Gesprächsaufbau.
  11. 11. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach den Ansprüchen 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitstelle des Bündelfunknetzes Anforderungen zu geografischen Positionsbestimmungen sendet an die mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer; dass folgende Anforderungsoptionen (Bezüge) abrufbar sind:
    1. - Ortsbezug-Bestimmung des Ortes des mobilen Gerätes des Bündelfunk- Teilnehmers
    2. - Personenbezug-Bestimmung des Ortes der Person des Bündelfunk-Teilnehmers Aufgabenbezug-Bestimmung des Ortes der Aufgabe des Bündelfunk-Teilnehmers
    3. - Anzahl der Aussendungen der angeforderten Kennwerte zur Positionsbestimmung durch die mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer, zu nennen sind die Möglichkeiten der Einzelaussendungen oder der zyklischen Aussendungen der angeforderten Kennwerte
    4. - automatisches oder manuelles Aussenden der angeforderten Kennwerte zur Anwesenheits- und Identitätsabfrage des mobilen Bündelfunk-Teilnehmers.
  12. 12. Funk-Ortungssystem in digitalen Bündelfunknetzen nach den Ansprüchen 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mobilen Geräte der Bündelfunk-Teilnehmer ihre Zuordnung zu den Anforderungen der Leitstelle des Bündelfunknetzes ermitteln, dass geschieht aufgrund ihrer personenbezogenen Programmierung und der gefundenen Kennwerte für die geografischen Positionsbestimmungen, dass sie ihre Kennwerte zu den geografischen Positionsbestimmungen selbständig senden an die Leitstelle des Bündelfunknetzes und deren zyklische Wiederholung aktivieren.






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