Verfahren und Laufzeitprüfgerät zur überwachung der Laufzeit von Transportgütern geringer Abmessungen, insbesondere von Briefen und ähnlichen Postsendungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Laufzeitprüfgerät zur überwachung der Laufzeit eines Transportguts, insbesondere einer Postsendung, bei denen die Bewegungen einer Sendung zur späteren Auswertung des Transportverlaufs in einem Laufzeitprüfgerät registriert und abgespeichert werden, wozu das Laufzeitprüfgerät mit Sensoren, GPS-Empfänger und Speichermedien ausgestattet ist, in seinen Abmessungen und Eigenschaften weitgehend dem zu überwachenden Transportgut entspricht und aus den Sensordaten die aktuelle Beförderungsart mit Hilfe eines Mikroprozessors ermittelt .

Es ist bekannt, zur Kontrolle der Laufzeit von Postsendungen sog. Laufzeitprüfgerate einzusetzen, die mit der zu transportierenden Postsendung aufgegeben werden und

Vorrichtungen enthalten, mit denen der Bewegungsablauf der Postsendungen registriert wird. Bekannte Vorrichtungen dieser Art beinhalten Bewegungssensoren, die über die gesamte Versandzeit der Sendung deren Bewegung registrieren. Beim Transport auftretende Kräfte werden in einem Bewegungs-Zeit- Diagramm festgehalten; ist die Sendung in Ruhe, d. h. es erfolgt kein Transport, erfolgt auch keine Aufzeichnung. Das aufgezeichnete Bewegungs- Zeit-Diagramm kann später an einer zentralen Stelle ausgewertet werden. Durch einen Soll/Ist- Vergleich ist es möglich, eventuelle Stopps in der

Auslieferung oder Versendung zu lokalisieren, da die Transportwege und Transportzeiten für den Regelfall bekannt sind.

Bekannt sind auch Laufzeitüberwachungsgeräte in üblicher Briefdicke, die einen Speicher zum Erfassen der Messwerte und eine Auswerteelektronik aufweisen. Diese

Laufzeitüberwachungsgeräte sind so ausgebildet, dass sie in BriefSortiermaschinen verarbeitet werden können und bei der Steifigkeitsmessung in den Briefbearbeitungsmaschinen der Postämter nicht ausgesondert werden. Mit solchen Vorrichtungen kann z.B. festgestellt werden, ob die Sendung nach mehrstündigem Transport mehrere Tage in unzulässiger Weise in völliger Ruhe gelegen hat.

Die bekannten Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass sie nur eine Detektion der Zustände der Bewegung und der Ruhe ermöglichen, jedoch keine genauere Unterscheidung der bei einem Bewegungszustand tatsächlich auftretenden Bewegungsart oder gar des verwendeten Transportmittels zulassen.

Eine Vorrichtung zur überwachung der Laufzeit von Transportgütern, mit der eine Identifizierung der während der Versandzeit verwendeten Transportmittel, Transportereignisse und Bewegungsarten erfolgen kann, ist aus der DE 44 04 195 Cl bekannt. Sie besteht aus einem Beschleunigungssensor, einem MikroController mit integriertem Analog/Digital-Wandler und einem RAM Speicher. Die Vorrichtung ist im Format eines C6- Standardbriefes derart ausgebildet, dass sie in

BriefSortiermaschinen verarbeitet werden kann und bei der Steifigkeitsmessung in den Briefbearbeitungsmaschinen in den Postämtern nicht ausgesondert wird. Die Vorrichtung verhält sich in allen Prozessschritten der Briefbeförderung und - bearbeitung wie ein normaler Brief aus Papier. Damit ist die Zuverlässigkeit der gewonnenen Daten im Briefbeförderungsund -bearbeitungsprozess sowie eine Erhöhung der Funktionssicherheit und Nutzungsdauer gewährleistet.

Ein Bewegungssensor in einem derart gestalteten „Brief" gibt ein der Beschleunigung proportionales Sensorsignal aus, das vom Analog/Digital-Wandler (ADU) digitalisiert wird. In einem MikroController erfolgt eine Weiterverarbeitung des Signals zu Frequenzspektren, die in komprimierter Form im Speicher abgelegt werden. Nach Abschluss der Messwertaufnahme werden die gespeicherten Spektren ausgelesen und ausgewertet. Dabei erfolgt eine zeitliche Zuordnung der Frequenzspektren zum zeitlichen Verlauf der Bewegung der Vorrichtung während des Transports. Da die verschiedenen Transportmedien, wie zum Beispiel Kfz, Bahn, Fußtransport oder Flug jeweils charakteristische Spektrenverläufe zeigen, ist günstigstenfalls eine Identifizierung des Transportmittels anhand des zeitlichen Ablaufs des Transportprozesses möglich.

In einem weiteren bekannten Verfahren werden ebenfalls so genannte Qualitätstest-Briefe (QTL) eingesetzt, in welchen die physikalischen Eigenschaften während des Transportes über die Zeit aufgezeichnet und danach ausgelesen und nach den Transportprozessschritten klassifiziert werden. Dabei werden alle möglichen Solltransportabläufe jeder versendeten QTL- Sendung mit den gewählten Beförderungsbedingungen aus definierten Transportregeln zwischen den Knoten des Logistik- Netzes und aus der Beschreibung der Abläufe in den Knoten und den Beziehungen der Knoten untereinander automatisch generiert. Die QTL-Sendungen werden in den Knoten identifiziert und aus den Ort-Zeit-Beziehungen wird der Ist- Transportablauf ermittelt. Durch Vergleich der Soll- Transportabläufe und des Ist-Transportablaufes lassen sich Schwachstellen ermitteln.

Mit den bekannten Vorrichtungen können jedoch keine exakten Orts-Informationen gewonnen werden. Zur Ermittlung des aktuellen Aufenthaltsortes sind im Wesentlichen nur zwei

Verfahren bekannt, die Funkzellenortung und die Ortung mit Hilfe von Satellitensystemen (z.B. GPS, Galileo oder GLONASS) .

Die Genauigkeit einer Funkzellenortung hängt von der Größe der Funkzellen ab. Dadurch ist auch die Genauigkeit der Ortsbestimmung sehr unterschiedlich. Sie liegt je nach den vorhandenen Bedingungen zwischen 50 m und bis zu 30 km und mehr. Deshalb ist die Funkzellenortung für Zwecke der Laufzeitüberwachung und Ortsbestimmung von Postsendungen nicht geeignet.

Mit Hilfe der Satellitensysteme ist eine wesentlich genauere Positionsbestimmung möglich. Bekannte GPS Daten Logger (GPS- Logger im Sinne des Patents sind alle Geräte die aus

Satellitendaten die aktuelle geographische Position des Gerätes ermitteln und speichern können, unabhängig vom genutzten Satellitensystem) ermitteln ausschließlich Orts- Informationen in Abhängigkeit von der Zeit. Die heutige Generation von Prozessoren für GPS-Daten-Logger mit interner Signalverarbeitung zur Berechnung der aktuellen Geo- Koordinaten verbrauchen jedoch viel Energie, was bei der überwachung von Transportmitteln und größeren Transporteinheiten (wie z.B. Containern und Fahrzeugen) nur eine untergeordnete Rolle spielt. Der Energiebedarf ist jedoch so hoch, dass kein GPS-Daten-Logger für eine Laufzeit von mehreren Tagen realisierbar ist, der in Größe, Dicke, Gewicht und Steifigkeit einer Standardbriefsendung entspricht und gleichzeitig den enormen Belastungen in BriefSortiermaschinen standhält.

Ein weiterer Nachteil ist, dass GPS-Empfänger immer eine relativ freie Sicht zu den Satelliten benötigt. Werden die Briefsendungen zum Beispiel in einem Stahlcontainer

befördert, oder befindet sich die Briefsendung in einem Metallbriefkasten, so ist kein Empfang der Satellitensignale möglich. Nachdem der GPS-Empfänger die Satellitensignale wieder empfangen kann, benötigt er eine relativ lange Zeit, um seine Position wieder bestimmen zu können, da die aktuelle Position des GPS-Empfängers unbekannt ist. Dadurch wird über längere Zeit sehr viel Energie verbraucht. Es sind allerdings GPS-Empfänger bekannt, die mittels Beschleunigungssensoren Ruhe detektieren, und bei längeren Ruhephasen die Zykluszeit zur Bestimmung der Geokoordinaten vergrößern. Dadurch lässt sich Energie einsparen.

Ausgehend von den vorstehenden Problemen und Unzulänglichkeiten des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Laufzeitprüfgerät und ein Verfahren zur überwachung der Laufzeit und des Transportweges von Transportgütern, insbesondere von Standardbriefen und ähnlichen Postsendungen zu schaffen, mit dem die eingesetzten Transportmittel und gleichzeitig die Ortsveränderung der Sendung über mehrere Tage registriert und aufgezeichnet werden können.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass der Empfänger für das satellitengestützte Ortungssystem (GPS) in Abhängigkeit von den sich verändernden Empfangsbedingungen und/oder dem aktuellen Beförderungszustand des Transportguts gezielt zu- und abschaltbar ist. Die Ermittlung geographischer Positionen der Sendung auf ihrem Transportweg erfolgt mit Hilfe satellitengestützter Ortungssysteme (GPS) und die empfangenen Daten werden mit in dem Laufzeitprüfgerät gespeicherten und/oder mit während des Transportes auf die Sendung einwirkenden gemessenen physikalischen Größen und gespeicherten Daten abgeglichen. Mit Hilfe des satellitengestützten Ortungssystems können die eingesetzten

Transportmittel, als auch die Ortsveränderungen einer Sendung mit großer Zuverlässigkeit und Genauigkeit überwacht und aufgezeichnet werden, so dass durch den Abgleich der Ortungsdaten der Sendung mit auf die Sendung einwirkenden physikalischen Größen die Präzision der Erfassung gesteigert und Ortinformationen über die Sendung während des gesamten Versandweges zur Verfügung gestellt werden. Dadurch, dass erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, den Empfänger für das satellitengestützte Ortungssystem (GPS) in Abhängigkeit von den sich verändernden Empfangsbedingungen und der aktuellen Beförderungsart der Sendung gezielt zu- und abzuschalten, lässt sich der Energiebedarf für die überwachung einer Sendung geringer Größe, beispielsweise einem Gewicht von nicht mehr als 60g, einer Dicke kleiner 5 mm und den Abmessungen nicht größer 210 mm x 100 mm derart senken, dass eine Laufzeit des Laufzeitprüfgerätes von mehreren Tagen problemlos erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Zykluszeiten, in denen die Ermittlung der geographischen Position der Sendung erfolgt, an die für die Sendung typischen postalischen Prozesse angepasst werden. Postsendungen durchlaufen in der Regel typische Bearbeitungs- und Transportprozesse, die wiederum gekennzeichnet sind, durch den Einsatz der entsprechenden Transportmittel. In Kenntnis dieser Prozesse und der Beschaffenheit der verwendeten Transportmittel, deren Art einen Einfluss auf den Empfang der Satellitensignale hat, lassen sich die Zykluszeiten energiesparend einrichten.

Eine weitere Möglichkeit zur Einsparung des

Energieverbrauches wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass nach Abbruch der Satellitenverbindung zum Laufzeitprüfgerät aus den vorhandenen Daten die aktuelle Position errechnet wird. Durch reine Rechenoperationen wird

eine relativ sichere Prognose der aktuellen Position möglich, so dass energieintensive Prozeduren des GPS-Empfängers (z.B. häufige Kaltstarts) vermieden werden.

Mit Hilfe von Messungen der auf das Gerät einwirkenden physikalischen Größen kann das genutzte Transportmittel, mit dem die Briefsendung transportiert wird, ermittelt werden. So können aus einer vordefinierten Anzahl periodisch ermittelter und digitalisierter Messwerte eines in dem Laufzeitprüfgerät vorgesehenen Beschleunigungssensors die Transportmittel, wie z.B. LKW, Flugzeug etc., erkannt werden; denn jedes dieser Transportmittel zeigt ein für sich typisches Beschleunigungsverhalten. Auf diese Weise lassen sich erfindungsgemäß über die Auswertung von Spitzenbeschleunigungen und der Ausrichtung der

Beschleunigung im Raum mit Hilfe der vorgesehenen Beschleunigungssensoren die Start- und/oder Landephasen von zum Transport der Sendung verwendeten Flugzeugen ermitteln.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass mit Hilfe eines in dem Laufzeitprüfgerät vorgesehenen Luftdrucksensors Flugphasen detektiert werden. Da in den heutigen Flugzeugen während des Fluges der Luftdruck im Flugzeug signifikant abgesenkt wird, kann mit Hilfe des Luftdrucksensors die Flugphase anhand des niedrigen

Luftdrucks einfach erkannt werden. Das gilt besonders, weil in den Frachträumen der Flugzeuge der Luftdruck deutlich niedriger ist, wenn dort kein Druckausgleich existiert.

Weiterhin lässt sich der Einfluss der Beschaffenheit der in der Prozesskette für eine typische Transportsendung eingesetzten Transportmittel auf den Empfang der Satellitensignale als Indiz für die Positionsbestimmung der Sendung verwenden. Die Prozesskette für eine typische

Briefbeförderung enthält in der Regel eine Reihe von typischen Bearbeitungs- und Transportprozessen, die wiederum durch den Einsatz entsprechender Transportmittel gekennzeichnet sind. Die Beschaffenheit dieser Transportmittel hat wiederum Einfluss auf den Empfang der Satellitensignale.

So können sehr hohe, mittels des Beschleunigungssensors gemessene Querbeschleunigungen zur Erkennung des Aufenthaltes einer Sendung in einem Brief- oder Sortierzentrum verwendet werden. In den BriefZentren durchlaufen die Sendungen eine Reihe von maschinellen Sortierschritten. Die Sendungen werden in den Sortiermaschinen mit einer Geschwindigkeit ≥3, 0 m/s transportiert. Hierbei entsteht an den Umlenkrollen eine sehr hohe Querbeschleunigung, die nur in den Sortiermaschinen auftritt. Auf diese Weise lassen sich Maschinendurchläufe und somit der Aufenthalt einer Sendung in einem Brief- oder Sortierzentrum eindeutig ermitteln. Der Zeitpunkt der Briefbearbeitung kann entsprechend im Gerät gespeichert werden.

Für die Postdienste sind die erste und letzte Meile (Kastenleerung und Zustellung) , sowie wann und wo die Sendungen sortiert worden sind, von besonderem Interesse. Bereits beim Initialisieren des Laufzeitprüfgerätes lassen sich im Speicher des Controllers eine Liste von Geokoordinaten sowie weitere zur Steuerung des Gerätes brauchbarer Daten ablegen.

Erfindungsgemäß werden beim Initialisieren des

Laufzeitprüfgerätes mindestens einzelne der folgenden Daten im Speicher des Controllers abgelegt:

-Liste der Geokoordinaten aller Briefzentren -Geokoordinaten des Startortes (z.B. Briefkasten)

-Geokoordinaten des Zielortes (Empfängers) -Geokoordinaten des Initialisierungsplatzes -Zeitintervall für die durchzuführenden GPS-Erfassungen in Abhängigkeit des aktuellen Transportprozesses bzw. des Ortes

-Voraussichtliche Dauer der Messung (Laufzeitziel)

Da es oberstes Ziel der Steuerung des GPS-Receivers ist, Energie zu sparen und z.B. unnötige Kaltstarts zu vermeiden, weil letztere besonders gute Empfangsbedingungen erfordern und gleichzeitig am längsten dauern, werden zur Verhinderung unnötiger Wiederholungen des Verbindungsaufbaus zu den Satelliten bei schlechten Empfangsbedingungen bereits beim Initialisieren des Gerätes die aktuellen Almanach-Daten in den GPS-Receiver geladen. Für längere Laufzeitüberwachungen können auch die notwendigen Almanachdaten des zu erwartenden Zeitraumes vorausberechnet und im Speicher des Controllers abgelegt werden. So können z.B. die notwendigen Almanachdaten der nächsten 2 Wochen im Arbeitsplatz - PC vorausberechnet und im Speicher abrufbar abgelegt werden. Gleichzeitig werden die vom GPS-Empfänger ermittelten aktuellen Ephemeridendaten im Speicher des Controllers abgelegt. Mit Hilfe dieser Daten lassen sich dann im Controller die notwendigen Ephemeridendaten nach einem Verbindungsverlust errechnen.

Das Laufzeitprüfgerät ist in der Lage, änderungen der Transportart zu erkennen. Es ist anzunehmen, dass sich mit dem Wechsel des Transportmittels auch die Empfangsbedingungen ändern und somit ein neuer Versuch zum Verbindungsaufbau Erfolg versprechend ist. Erfindungsgemäß ist aber vorgesehen, dass das GPS-System nach einer festgelegten Anzahl von Versuchen abgeschaltet wird, wenn sich die Transportart bzw. das Transportmittel nicht ändert und die Empfangsbedingungen

in einem Transportmittel über längere Zeit gleich bleiben. Auf diese Weis kann erheblich Energie eingespart werden.

Eine weitere Möglichkeit der Energieeinsparung wird erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass der GPS- Empfänger zur Bestimmung der Position der Sendung entsprechend den Vorgaben und in Kenntnis der einzelnen Transportarten bzw. - prozesse nur periodisch, jeweils für kurze Zeit zugeschaltet wird. Durch die Realisierung unterschiedlicher Zykluszeiten zur Bestimmung des Ortes der Sendung unter Zugrundelegung der bekannten Prozesse braucht der Empfänger über lange Zeit nicht zu empfangen, ohne dass es nach dem Wechsel eines Transportschrittes oder Transportmittels nachteilig für die spätere Ortung ist.

Wird z.B. durch den Controller festgestellt, dass sich das Gerät in einem bestimmten BriefZentrum, beispielsweise im EingangsbriefZentrum befindet, kann das entsprechende Messregime gestartet werden. Wird nach der Sortierung durch die Sensoren im definierten Zeitfenster der Beginn der Zustellung detektiert, wird die vorgesehene Zykluszeit aktiviert und bei der nächsten längeren Ruhephase wieder desaktiviert .

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Eventgeber realisiert über Infrarot- oder RF Fernbedienung vorhanden ist, der dem Laufzeitprüfgerät den Einwurf der Sendung in den Briefkasten mitteilt, was eine sofortige Positionsbestimmung des GPS-Empfängers auslöst. Das Laufzeitprüfgerät erkennt bestimmte im Gerät gespeicherte Ereignisse und nutzt diese zur Steuerung des Gerätes. Während sich das Laufzeitprüfgerät im Briefkasten befindet, wird von den Beschleunigungssensoren Ruhelage detektiert. Die Zykluszeit zur Positionsbestimmung kann also auf die maximal

mögliche Zeit, die noch eine ausreichende Zeit für die nächste Positionsbestimmung (Fix) garantiert, erhöht werden. Wenn auch innerhalb des Briefkastens kein Empfang möglich ist, ist jedoch die genaue Position des Gerätes bekannt, um nach Verlassen des Briefkastens einen energiesparenden

Wideraufbau der Verbindung zu den Satelliten zu ermöglichen.

Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung wird der GPS- Empfänger beim Detektieren der Startphase des Transportflugzeuges abgeschaltet und erst nach detektieren der Landephase wieder aktiviert. Da in Frachträumen von Flugzeugen von einem schlechten oder gar keinem Empfang ausgegangen werden muss, wird durch das Abschalten der GPS- Empfänger nach Erkennen der Startphase und durch das Einschalten erst in der Landephase der sich immer wiederholende Energie verbrauchende Versuch der Kontaktaufnahme zwischen Sender und Empfänger während der Flugphase energiesparend unterbunden.

Es ist natürlich auch möglich, bei besseren

Empfangsbedingungen (z.B. wenn die Sendungen in der Passierkabine eines Flugzeuges transportiert werden) die Flugphase zu überwachen.

Um nach einem Abbruch der GPS-Verbindung nach einem Flug einen schnelleren Verbindungsaufbau zu erreichen, kann, wie bei der Positionsbestimmung, mit der Liste der Briefzentren vorgegangen werden. Zusätzlich können über eine Matrix die zulässigen Relationen definiert werden. Dadurch können nicht vorhandene Verbindungen ausgeschlossen werden; es ist jedoch eine Liste der Geokoordinaten der für den Transport von Briefsendungen genutzten Flughäfen erforderlich. Der Auslöser ist die erkannte Landung. Aus der Flugzeit wird die ungefähre

Distanz ermittelt, die das Gerät mit dem Flugzeug zurückgelegt hat.

Nach einem GPS-Verbindungsabbruch müssen die Geokoordinaten des aktuellen Aufenthaltsortes bekannt sein, wenn ein Kaltstart des GPS-Empfängers vermieden werden soll. Zur Ermittlung der Position des Datenloggers wird beispielsweise nach einem GPS-Verbindungsabbruch geprüft, ob sich die Position des letzten Fix vor Abbruch der GPS-Verbindung innerhalb des Erwartungsraumes befindet. Die seit Abbruch der GPS-Verbindung zurückgelegte Distanz kann aus der Transportdauer in den einzelnen Transportarten, multipliziert mit der mittleren Geschwindigkeit, errechnet werden.

Im Fall eines Abbruches der Verbindung zu den GPS-Satelliten während des Transportes kann die mittlere Geschwindigkeit aus den vorangegangenen GPS-Datensätzen seit Beginn des Transports ermittelt werden. Es wird geprüft, ob sich die Position des letzten Fix vor Abbruch der GPS- Verbindung innerhalb des Erwartungsraumes befindet und die Distanz seit Abbruch der GPS-Verbindung wird ermittelt. Bei der Ermittlung der mittleren Geschwindigkeit werden auch kürzere Ruhezeiten, wie Pausen, Standzeiten beim Tanken an der Tankstelle und ähnliches, berücksichtigt. Sollte sich aus den GPS- Datensätzen keine glaubwürdige Geschwindigkeit bestimmen lassen wird eine für die Transportart typische Geschwindigkeit angenommen.

Unterschreitet die Distanz seit Abbruch der GPS-Verbindung eine festgelegte Distanz, kann auf eine Neuberechnung der

Position verzichtet werden und die Initiierung des GPS-Fixes kann mit der Position bei Abbruch der GPS- Verbindung erfolgen .

Wird jedoch nach einem Abbruch der GPS- Verbindung vom Gerät ein Maschinendurchlauf registriert, ist davon auszugehen, dass sich das Gerät in einem BriefZentrum befindet. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, die Position in der Regel eindeutig zu bestimmen, da das Gerät die Koordinaten der BriefZentren gespeichert hat .

Liegt die Position des letzten Fix vor Abbruch der GPS- Verbindung innerhalb des Erwartungsbereiches, werden erfindungsgemäß zur Positionsbestimmung auch nur Briefzentren die im Erwartungsbereich liegen berücksichtigt. In diesem Fall wird vom Controller die Distanz seit Abbruch der GPS- Verbindung ermittelt (Dauer der einzelnen Transportarten x mittlere Geschwindigkeit) . Um die Position des letzten Fix vor Abbruch der GPS-Verbindung wird dann ein Kreis mit dem Radius der Distanz seit Abbruch der GPS-Verbindung gezogen. Danach wird überprüft ob sich auf diesem Kreis innerhalb des Erwartungsbereiches die Position eines BriefZentrums befindet. Es können auch mehrere Positionen als Ergebnis in Frage kommen. In diesem Fall wird nach einem bestimmten

Schema sequentiell mit den einzelnen Koordinaten versucht eine GPS Verbindung herzustellen.

Liegt der letzte Fix vor Abbruch der GPS-Verbindung außerhalb des Erwartungsraums, so ist davon auszugehen, dass eine

Fehlleitung detektiert wurde. Auch hier wird um die Position des letzten Fix vor Abbruch der GPS-Verbindung ein Kreis mit dem Radius der Distanz seit Abbruch der GPS Verbindung gezogen. Bei Auffinden mehrerer BriefZentren werden die Lösungen verworfen und ein Kaltstart wird initiiert.

Erfindungsgemäß wird vom Laufzeitprüfgerät überprüft, ob die vorkonfigurierte Zykluszeit und der noch vorhandene

Energievorrat zur Versorgung der Komponenten des Laufzeitprüfgerätes miteinander korrespondieren. Wird festgestellt, dass die noch vorhandene Energie nicht mehr ausreicht, um die Messung bis zum Zielort zu garantieren, werden erfindungsgemäß die Zykluszeiten erhöht und die Aufzeichnungen der Anzahl von Wegpunkten werden verringert .

Der Energievorrat wird nach erstmaliger vollständiger Entladung der Akkus durch Protokollierung des Ladestroms bis zur Erreichung der Grenzspannung ermittelt. Durch die Protokollierung des Stromverbrauchs der einzelnen Komponenten über die Zeit und der Messung des Stroms (über die Zeit) , der bei weiteren Ladevorgängen in die Akkus fließt, kann jederzeit der aktuell verfügbare Energievorrat des

Laufzeitprüfgerätes durch den Controller erfindungsgemäß periodisch errechnet werden. Zur Vermeidung von Datenverlusten und einer Beschädigung der Energieversorgung durch Tiefenentladung kann der Controller die Absenkung des Energievorrates unter ein vorgegebenes Maß verhindern.

Das Laufzeitprüfgerät nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Daten-Logger mit einem GPS-Empfänger, einer intelligenten Stromversorgung mit überwachung der verfügbaren Energie, mit Sensoren zum Messen der physikalischen Größen wie Beschleunigung und Luftdruck aus denen ein Mikroprozessor die aktuellen Transportarten erkennt und das Laufzeitprüfgerätes steuert und einem Eventgeber zum Beispiel einer Infrarot oder RF Empfangseinheit zum Starten besonderer Prozeduren des Laufzeitprüfgerätes . Mittels der einzelnen

Komponenten ist der Controller in der Lage, die verschiedenen Prozesse zu erkennen und zu überwachen, um festzustellen, ob ein Transportprozess noch andauert oder schon beendet ist. Der GPS-Empfänger ermöglicht die direkte Ortung des

Laufzeitprüfgerätes, sobald ein Empfang möglich ist oder vom System ermöglicht wird. Die in dem Laufzeitprüfgerät enthaltenen Komponenten sind so miniaturisiert, dass sie in einem Standartbrief von beispielsweise einem Gewicht von nicht mehr als 60g, einer Dicke kleiner 5 mm und den

Abmessungen nicht größer 210 mm x 100 mm angeordnet werden können .

Die Stromversorgung des Laufzeitprüfgerätes erfolgt vorzugsweise über Akkus mit hoher Energiedichte, wie z.B. Lithium Ionen Polymer Akkus, die in einem schlag- und stoßfesten Gehäuse mit einem innen liegenden integrierten Kurzschluss- und Unterspannungsschutz untergebracht sind. Zur besseren Masseverteilung und zur Beibehaltung der Flexibilität des Laufzeitprüfgerätes sind erfindungsgemäß mehrere, parallel geschaltete, schmale Akkus vorgesehen.

Nach einem Merkmal der Erfindung sind alle Komponenten zur Vermeidung einer Zerstörung des Laufzeitprüfgerätes an den Umlenkrollen der BriefSortiermaschinen flexibel ausgebildet, auch die für die GPS-Antenne benötigte Ground Plane besteht erfindungsgemäß aus einer flexiblen Leiterkarte, wenn die Größe der benötigten Ground Plane die Flexibilität des Laufzeitprüfgerätes verschlechtern sollte.

Innerhalb des Laufzeitprüfgerätes sind erfindungsgemäß die Komponenten des Gerätes so verteilt, das sich der Schwerpunkt in der Mitte des Laufzeitprüfgerätes befindet. Vorzugsweise sind nach einem weiteren ausgestaltenden Merkmal der Erfindung in den Stempelzonen des briefförmigen

Laufzeitprüfgerätes keine elektronischen Bauteile positioniert. Die Leiterkarte mit dem Keramik-Element der GPS-Antenne ist vorzugsweise mittig innerhalb des Laufzeitprüfgerätes positioniert.

Wird ein externer Datenträgers, z.B. einer Micro Secure Digital Karte verwendet, so ist vorzugsweise der Schacht senkrecht zur Brieflaufrichtung in den Sortiermaschinen angeordnet, um zu verhindern, dass die Karte durch die zu erwartenden Beschleunigungen und Vibrationen in der Sortiermaschine aus dem Schacht rutscht.

Schließlich wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass bei separat ausgeführtem GPS-Receiver die einzelnen Baugruppen des Gerätes durch eine Kombination von starren und flexiblen Leiterkarten miteinander verbunden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.

In dem Blockschaltbild der Figur 1 ist der prinzipielle Aufbau des GPS basierter Daten Logger der Erfindung, nachfolgend als Laufzeitprüfgerät L bezeichnet, schematisch dargestellt. Er dient zur Laufzeitüberwachung von

Briefsendungen und ist in Abmessung und Gewicht einem Standardbrief von unter 60g Gewicht, einer Dicke von kleiner 5 mm und einen Breite zu Höhe Verhältnis von 210 mm x 100 mm entsprechend gestaltet. Der Logger ist äußerlich nicht als Laufzeitprüfgerät L zu erkennen.

Das Laufzeitprüfgerät L beinhaltet den GPS-Empfänger 1 mit der Antenne Ia , dessen Basiskomponenten der GPS-Receiver 2 und die GPS- Signalverarbeitung 3 sind, sowie einer intelligenten Stromversorgung 4 mit überwachung 5 der verfügbaren Energie, Sensoren 6, 6a, 6b, 6c ... zur Erkennung verschiedener Transport und Bearbeitungsprozesse, einem Controller 7 mit dem MikroController 7a und dem Speicher 7b

zur Steuerung des Laufzeitprüfgerätes sowie dem Eventgeber 8 zum Starten besonderer Prozeduren des Laufzeitprüfgerätes L.

Mittels der Prozesserkennungsbaugruppe 9 ist der Mikro- Controller 7a in der Lage, verschiedene Prozesse zu erkennen und zu überwachen, ob ein Transportprozess noch andauert oder schon beendet ist, was durch den Ruhezustand des Laufzeitprüfgerätes L oder den übergang in eine andere Transportart detektierbar ist. Wie später noch erläutert wird, lassen sich mit dem Laufzeitprüfgerät L sowohl die Zeit als auch Weg einer Postsendung nach verfolgen und über mehrere Tage aufzeichnen.

Postsendungen durchlaufen in der Regel eine Reihe typischer Bearbeitungs- und Transportprozesse, die in Figur 2 in einem Ablaufdiagramm dargestellt und beschrieben sind. Die Transportprozesse beginnen mit der übergabe der Sendung in den Briefkasten und enden mit der Zustellung an den Empfänger; sie sind gekennzeichnet durch den Einsatz verschiedener Transportmittel, beispielsweise Kraftfahrzeug, Flugzeug, aber auch z. B. die Sortiermaschinen. Die Beschaffenheit der Transportmittel hat einen Einfluss auf den Empfang der Satellitensignale. In den BriefZentren durchlaufen die Sendungen eine Reihe von maschinellen

Sortierschritten, wo die Sendungen mit hoher Geschwindigkeit transportiert werden, wodurch an den Umlenkrollen sehr hohe Querbeschleunigungen entstehen, die mittels der Beschleunigungssensoren messbar sind. Da derartige Querbeschleunigungen nur in den Sortiermaschinen auftreten, lassen sich die Maschinendurchläufe und somit der Aufenthalt einer Sendung in einem Brief- oder Sortierzentrum eindeutig ermitteln und speichern. Für die Postdienste sind die erste und letzte Meile (Kastenleerung und Zustellung) , sowie wann

und wo die Sendungen sortiert worden sind, von besonderem Interesse .

Vor dem Start wird das Laufzeitprüfgerät L initialisiert. Zu diesem Zweck werden im Speicher des Controllers 7 eine Liste der Geokoordinaten aller vom jeweiligen Postdienst genutzten Briefzentren sowie die Geokoordinaten des Start und Zielortes sowie weitere Daten zur Steuerung des Laufzeitprüfgerätes L abgelegt. Um energieträchtige und lange dauernde Kaltstarts zu vermeiden, werden beim Initialisieren des

Laufzeitprüfgerätes L auch die aktuellen Almanach-Daten in den GPS-Receiver 2 geladen. Für längere Messungen (größer eine Woche) werden sogar die notwendigen Almanachdaten der nächsten 2 Wochen im Arbeitsplatzrechner vorausberechnet und im Speicher des Controllers 7 abgelegt.

Das Laufzeitprüfgerät L ist in der Lage, änderungen der Transportart zu erkennen. Es wird angenommen, dass sich mit dem Wechsel des Transportmittels auch die Empfangsbedingungen ändern und somit ein neuer Versuch zum Verbindungsaufbau

Erfolg versprechend ist. Hingegen wird angenommen, dass, wenn sich die Sendung in einem Transportmittel befindet, sich die Empfangsbedingungen über längere Zeit nicht ändern. Deshalb wird nach einer festgelegten Anzahl von Fehlversuchen der GPS-Sender abgeschaltet solange die Transportart bzw. sich das Transportmittel nicht ändert. Die Erkennung verschiedener Transportarten bzw. Transportprozesse gestattet die Realisierung unterschiedlicher Zykluszeiten zur Bestimmung des Ortes durch den GPS. Der GPS- Empfänger 2 wird in diesem Fall nur periodisch, entsprechend den Vorgaben für die einzelnen Transportarten, jeweils für kurze Zeit zugeschaltet, was eine deutliche Reduzierung des Energieverbrauches bedeutet.

Durch den Controller 7 wird die aktuelle Position des Laufzeitprüfgerätes L überwacht. Dadurch ist es möglich, festzustellen, ob sich das Laufzeitprüfgerät L in einem bestimmten Briefzentrum befindet und entsprechende Messregime gestartet werden sollen. So kann beispielsweise ermittelt werden, ob sich das Laufzeitprüfgerät L im EingangsbriefZentrum befindet.

Nach der Sortierung im EingangsbriefZentrum folgt in der Regel die Zustellung. Der Prozess der Zustellung ist für die Qualitätssicherung deshalb von besonderer Bedeutung, weil hierfür eine entsprechend kürzere Zykluszeit für die Positionsbestimmung aktiviert werden kann. Wird durch die Sensoren 6 der Prozesserkennung 9 im zuvor definierten Zeitfenster der Beginn der Zustellung detektiert, wird die vorgesehene Zykluszeit aktiviert und bei der nächsten längeren Ruhephase wieder deaktiviert.

über den Eventgeber 8 ist es möglich, im Laufzeitprüfgerät L bestimmte Ereignisse zu speichern, die wiederum zur Steuerung des Laufzeitprüfgerätes L genutzt werden. Als Bespiel sei der Einwurf in den Briefkasten genannt. In Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm für diesen Fall dargestellt. Mittels des Eventgebers 8 (Fig. 1) wird dem Laufzeitprüfgerät L mitgeteilt, dass die Sendung in den Briefkasten geworfen wurde. Dieses Event löst eine sofortige Positionsbestimmung des GPS-Empfängers 2 aus. Solange sich das Laufzeitprüfgerät L im Briefkasten befindet, wird von den Beschleunigungssensoren 6a Ruhelage detektiert. Die Zykluszeit zur Positionsbestimmung kann also erhöht werden. Sollte innerhalb des Briefkastens kein Empfang möglich sein, ist jedoch die genaue Position des Briefkastens und damit des Laufzeitprüfgerätes L bekannt, so dass ein energiesparender

Wideraufbau der Verbindung zu den Satelliten nach Verlassen des Briefkastens möglich ist.

Da ähnliche Verhältnisse in Frachträumen von Flugzeugen herrschen, wird der GPS-Empfänger beim Detektieren der

Startphase abgeschaltet und erst nach dem Detektieren der Landephase wieder aktiviert. Allerdings ist es auch möglich, bei besseren Empfangsbedingungen, z.B. wenn die Sendungen in der Passierkabine eines Flugzeuges transportiert werden, die Flugphase selbst zu überwachen. Eine typische Steuerung einer Flugphasen-überwachung ist in dem Ablaufdiagramm der Fig. 4 dargestellt .

Um auch nach einem Flug einen schnelleren Verbindungsaufbau zu erreichen, kann, wie bei der Positionsbestimmung, mit der Liste der Briefzentren vorgegangen werden. Zusätzlich können über eine Matrix die zulässigen Relationen definiert werden und nicht vorhandene Verbindungen ausgeschlossen werden, sofern eine Liste der Geokoordinaten der für den Transport von Briefsendungen genutzten Flughäfen gespeichert wurde. Der Auslöser ist die erkannte Landung. Aus der Flugzeit wird dann die ungefähre Distanz ermittelt, die das Laufzeitprüfgerät L mit dem Flugzeug zurückgelegt hat.

Da, um einen Kaltstart des GPS-Empfängers zu vermeiden, nach einem GPS-Verbindungsabbruch die Geokoordinaten des aktuellen Aufenthaltsortes zum Aufbau der Verbindung verwendet werden kann mit den nachfolgenden Methoden hinreichend genau die Position des Laufzeitprüfgerätes L ermittelt werden. Hat ein Wechsel des Transportmittels stattgefunden, wird davon ausgegangen, dass sich auch die Empfangsbedingungen geändert haben. Nachdem geprüft wurde, ob sich die Position der letzten Positionsbestimmung vor Abbruch der GPS- Verbindung innerhalb des Erwartungsraumes befand, wird die Distanz des

Laufzeitprüfgerätes L seit Abbruch der GPS-Verbindung aus der Dauer der einzelnen Transportarten x mittlerer Geschwindigkeit ermittelt, wie in Figur 5 vereinfacht dargestellt ist.

Ist die Verbindung zu den GPS-Satelliten erst während des Transportes abgebrochen (z.B. nach Umladung), kann die mittlere Geschwindigkeit aus den vorangegangenen GPS- Datensätzen seit Beginn des Transports ermittelt werden. Hierbei werden auch kürzere Ruhezeiten (z.B. Standzeiten beim Tanken an der Tankstelle und ähnliches) berücksichtigt. Unterschreitet die Distanz seit Abbruch der GPS-Verbindung eine festgelegte Distanz, kann auf eine Neuberechnung der Position verzichtet werden und die Initiierung des GPS-Fixes mit der Position bei Abbruch der GPS- Verbindung erfolgen.

Wird jedoch nach einem Abbruch der GPS- Verbindung vom Laufzeitprüfgerät ein Maschinendurchlauf registriert, befindet sich das Laufzeitprüfgerät in einem BriefZentrum. Hier ist es möglich die Position eindeutig zu bestimmen, da das Laufzeitprüfgerät die Koordinaten der Briefzentren gespeichert hat. Liegt die Position der letzten Positionsbestimmung vor Abbruch der GPS-Verbindung innerhalb des Erwartungsbereiches, werden zur Positionsbestimmung nur BriefZentren, die im Erwartungsbereich liegen, berücksichtigt. Vom Controller wird die Distanz seit Abbruch der GPS-Verbindung ermittelt (Dauer der einzelnen Transportarten X mittlerer Geschwindigkeit) . Um die Position der letzten Positionsbestimmung vor Abbruch der GPS- Verbindung wird ein Kreis mit dem Radius der Distanz seit Abbruch der GPS-Verbindung gezogen (Fig.6). Danach wird überprüft ob sich auf diesem Kreis innerhalb des Erwartungsbereiches die Position eines BriefZentrums befindet. Es können auch mehrere Positionen als Ergebnis in

Frage kommen, in diesem Fall wird nach einem bestimmten Schema sequentiell mit den einzelnen Koordinaten versucht eine GPS-Verbindung herzustellen.

Liegt die letzte Positionsbestimmung vor Abbruch der GPS- Verbindung außerhalb des Erwartungsraums ist davon auszugehen, dass eine Fehlleitung vorliegt (Fig. 7) . Auch hier wird um die Position des letzten Fix vor Abbruch der GPS- Verbindung ein Kreis mit dem Radius der Distanz seit Abbruch der GPS-Verbindung gezogen. Bei Auffinden mehrerer

Briefzentren werden die Lösungen verworfen und ein Kaltstart initiiert .

Schlagen während des Andauern einer Transportart (und damit dem Verweilen des Laufzeitprüfgerätes im gleichen Transportmittel) mehrere Versuche, eine GPS-

Positionsbestimmung zu erhalten fehl, wird der GPS-Empfänger erst wieder aktiviert, wenn sich die Transportart (das Transportmittel) ändert oder eine längere Pause erkannt wird. Der Ablauf der Steuerung ist aus dem Flussdiagramm Fig. 8a und 8b ersichtlich.

Das Laufzeitprüfgerät ist in der Lage Maschinendurchläufe in BriefSortiermaschinen zu erkennen. Sollte der GPS - Empfänger ausgeschaltet sein, wird dieser für eine Ortsbestimmung aktiviert. Der Controller überprüft, ob die vorkonfigurierte Zykluszeit und der noch vorhandene Energievorrat miteinander korrespondieren. Sollte die noch vorhandene Energie nicht mehr ausreichen um die Messung bis zum Zielort zu garantieren, wird die Zykluszeit soweit erhöht, das eine

Aufzeichnung des vollständigen Weges möglich ist, jedoch mit einer geringeren Anzahl von Wegpunkten.

Für die einzelnen Transportarten und erkennbaren logistischen Prozesse lassen sich unterschiedliche Zykluszeiten für die Aktivierung des Laufzeitprüfgerätes konfigurieren. Befindet sich das Laufzeitprüfgerät in Ruhe, wird nach einer erfolgreichen Positionsbestimmung der GPS-Empfänger erst aktiviert, wenn die maximal mögliche Zeit abgelaufen ist, ohne das eine längere Prozedur zur Positionsbestimmung notwendig wird, oder wenn das Laufzeitprüfgerät wieder bewegt wurde .

Die Energieversorgung des Laufzeitprüfgerätes erfolgt über Akkus mit hoher Energiedichte (z.B. Lithium Ionen Polymer Akkus) . Periodisch wird der aktuelle Energievorrat durch den Controller errechnet. Der Controller verhindert die Absenkung unter ein vorgegebenes Maß, damit es zu keinem Datenverlust und nicht zu einer Tiefenentladung der Akkus kommen kann.

Ein Laufzeitprüfgerät L nach der Erfindung in Standartbriefform ist in den Fig. 9 und 10 schematisch dargestellt. Die beiden Layouts zeigen mögliche Anordnungen der Komponenten des Laufzeitprüfgerätes L. Lithium Ionen Polymer Akkus 10 sind, um die Akkus vor Beschädigung und versehentlichen Kurzschlüssen zu schützen, in schlag- und stoßfesten Gehäusen mit innen liegenden integriertem Kurzschluss- und Unterspannungsschutz untergebracht. Es können jedoch auch andere Energieträger mit entsprechenden Eigenschaften zum Einsatz kommen. Zur besseren Masseverteilung und zur Beibehaltung der Flexibilität der Sendung kommen mehrere, parallel geschaltete, schmale Akkus zum Einsatz. Die Flexibilität ist erforderlich, um eine

Zerstörung des Laufzeitprüfgerätes an den Umlenkrollen der BriefSortiermaschinen zu verhindern. Die für die GPS-Antenne 15 benötigte Ground Plane wird mittels einer flexiblen Leiterkarte 11 realisiert. Die Komponenten sind so verteilt,

das sich der Schwerpunkt in der Mitte des Laufzeitprüfgerätes L befindet, und eine Briefsendung, die dieses Laufzeitprüfgerät L enthält, sich nicht in

BriefSortiermaschinen aufrichten und zerstört werden kann.

In mindestens einer der Stempelzonen 12 werden keine elektronischen Bauteile positioniert. Wie in den Figuren 9 und 10 zu sehen ist, wechseln sich die flexiblen und starren Zonen ab, um eine ausreichende Flexibilität des Laufzeitprüfgerätes L an den Umlenkrollen der

BriefSortiermaschinen zu gewährleisten. Die Zwischenräume zwischen den Komponenten sind gepolstert 13. Die starre Leiterkarte 14 für den Controller und den GPS-Receiver 2 (Fig. 1) ist mittig positioniert, um die mechanische Belastung so gering wie möglich zu halten und eine Zerstörung des Keramik-Elements der GPS-Antenne 15 zu verhindern. Bei Einsatz eines Externen Datenträgers, z.B. einer Micro Secure Digital Karte 16, ist der Schacht senkrecht zur Brieflaufrichtung durch die Sortiermaschinen anzuordnen, damit die Karte 16 durch die zu erwartenden Beschleunigungen und Vibrationen nicht aus dem Schacht rutscht. Wird der GPS- Receiver separat ausgeführt werden die einzelnen Baugruppen des Laufzeitprüfgerätes L durch eine Kombination von starren und flexiblen Leiterkarten über flexible Leiterbahnen 17 miteinander verbunden.