System und Verfahren zum Lokalisieren eines Objekts Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Lokalisie ^¬ ren eines Objekts. Des Weiteren betrifft die vorliegende Er ^¬ findung ein Verfahren zum Lokalisieren eines Objekts. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerpro ^¬ grammprodukt, welches auf einer programmgesteuerten Einrich- tung die Durchführung eines solchen Verfahrens veranlasst.

Die Verfolgbarkeit und Lokalisierung von mobilen Ressourcen, zu denen sowohl Gegenstände als Personen zählen können, ist für viele Anwendungsfälle interessant. Beispielsweise ist es in Gebäuden und/oder Anlagen wünschenswert, einen Überblick über die sich in dem Gebäude oder der Anlage befindlichen mobilen Ressourcen zu behalten, und bevorzugt eine genaue Loka ^¬ lisierung zu ermöglichen. Dafür sind meist eine aufwendig zu installierende Infrastruktur sowie ein kooperierendes Verhal- ten der Ressourcen erforderlich.

Für Smartphones existieren in den Geräten vorinstallierte Ortungsdienste, welche nach Aktivierung erlauben, das verlorene oder verlegte Gerät beispielsweise über einen Webdienst zu lokalisieren. Die Genauigkeit hängt von vielen Faktoren ab, und kann im schlechtesten Fall sehr ungenau sein, beispielsweise wenn nur eine Mobilfunkfunkzelle zur Ortung genutzt werden kann. Solche Funktionen werden häufig nur dann genutzt, wenn ein Nutzer sein Gerät verloren hat, und er selbst es lokalisieren möchte. Des Weiteren gibt es spezielle Or ^¬ tungs-Anwendungen, mit welchen ein Nutzer einem definierten Kreis an Personen die aktuelle Position (mittels und via Smartphone) freigeben kann. Im industriell-gewerblichen Umfeld wird beispielsweise RFID verwendet. Für die Echtzeit-Lokalisierung von bewegbaren Objekten in einem Gebäude werden hierbei RFID-Transponder, eine RF-Infrastruktur, d. h. Empfänger, die im Gebäude verteilt sind, und eine Backend-Software verwendet. Die RFID- Transponder können einen Widerstand digital vorschalten, um den Energieverbrauch zu ändern und somit indirekt Signale zu senden, welche von der Infrastruktur empfangen werden. Diese Signale enthalten Informationen, wodurch das Objekt identifiziert werden kann. Die Infrastruktur ist im Gebäude verteilt, und deren Elemente melden sich bei der Backend-Software an, und leiten die Information der RFID-Transponder weiter. Basierend auf der örtlichen Information der fest installierten Infrastruktur berechnet die Backend-Software die Position von jedem RFID-Transponder. Hierbei kann es erforderlich sein, dass alle Infrastrukturelemente mit Energie und mit einer Da ^¬ tenverbindung versorgt werden. Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Möglichkeit bereitzustel ^¬ len, um Objekte in einem Gebäude oder einer Anlage zu lokali ^¬ sieren . Dementsprechend wird ein System zum Lokalisieren eines Ob ^¬ jekts vorgeschlagen. Das System weist einen Funksender, der einem Objekt zugeordnet ist und dazu eingerichtet ist, ein Funksignal zu senden, ein mobiles Endgerät, das dazu einge ^¬ richtet ist, das Funksignal von dem Funksender zu empfangen, und eine Verarbeitungseinheit auf. Das mobile Endgerät ist dazu eingerichtet, das empfangene Funksignal und eine Positi ^¬ on des mobilen Endgeräts an die Verarbeitungseinheit zu über ^¬ mitteln, und die Verarbeitungseinheit ist dazu eingerichtet, eine Position des Objekts basierend auf dem empfangenen Funk- signal und der Position des mobilen Endgeräts zu bestimmen.

Die jeweilige Einheit, zum Beispiel Verarbeitungseinheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Vorrichtung oder als Teil ei ^¬ ner Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogramm- produkt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.

Das vorgeschlagene System verwendet keine fest installierte, d. h. ortsfeste, Infrastruktur sondern nutzt stattdessen mobile Endgeräte, die sich in dem gleichen Bereich wie das zu lokalisierende Objekt befinden. Unter gleichem Bereich kann in diesem Zusammenhang ein örtlich begrenzter Bereich wie ein Gebäude oder eine industrielle Anlage verstanden werden.

Hierzu kann beispielsweise auf den mobilen Endgeräten eine Anwendung installiert werden, die dazu eingerichtet ist, Funksignale von Funksendern zu empfangen und diese an eine Verarbeitungseinheit weiterzuleiten. Zusätzlich zu dem Funksignal kann das mobile Endgerät auch seine eigene Position an die Verarbeitungseinheit übermitteln.

Das System kann mehrere mobile Endgeräte sowie mehrere Objek ^¬ te mit zugeordneten Funksendern aufweisen. Insbesondere kann die Lokalisierung eines Funksenders mit Hilfe von mehreren Endgeräten erfolgen, die jeweils ein entsprechendes Funksig ^¬ nal empfangen. Des Weiteren kann jedes mobile Endgerät die Funksignale von mehreren Funksendern empfangen und weiterleiten, wodurch eine gleichzeitige Lokalisierung von mehreren Funksendern und den diesen zugeordneten Objekten möglich ist.

Der Funksender, der beispielsweise ein RFID-Tag sein kann, kann an dem Objekt direkt angebracht oder zumindest mit dem Objekt verbunden sein. Unter einem mobilen Endgerät können in diesem Zusammenhang mobile Geräte wie Mobiltelefone (z. B. Smartphones) , Tablet- Computer und Personal Digital Assistants (PDAs) , aber auch Notebooks oder Subnotebooks verstanden werden. Das mobile Endgerät kann ein Funksignal von dem Funksender empfangen, beispielsweise in Form eines Bluetooth-Signals.

Die Verarbeitungseinheit kann anschließend basierend auf dem weitergeleiteten Funksignals des Funksenders sowie der aktu- eilen Position des mobilen Endgeräts Rückschlüsse über die Position des Objekts ziehen. Hierbei kann die Verarbeitungs ^¬ einheit die Position des Objekts unter Verwendung von verschiedenen Algorithmen bestimmen, beispielsweise innerhalb eines Gebäudes oder einer Anlage.

Die Verarbeitungseinheit kann die ermittelten Positionsdaten weiteren Vorrichtungen zur Verfügung stellen. Solche Vorrichtungen können beispielsweise zur Navigation des Objekts, zum Tracking, d. h. Nachverfolgen, des Objektes, zur Inventarisierung, zur statistischen Auswertung, z. B. als „Heat map", oder ähnlichem dienen. Falls sich das Objekt in einem Gebäude befindet und die Gebäudekarten nicht bekannt sind, können sie mit Hilfe des Systems erstellt und verfeinert werden.

Weitere Anwendungsfälle sind wie folgt. Es kann die letzte bekannte Position einer Ressource, d. h. eines Objekts, ange ^¬ zeigt werden. Diese Information kann z. B. weitergenutzt werden um eine Navigation zu dieser Position zu berechnen und anzuzeigen. Ressourcen können Personen, Werkstücke, Werkzeuge, etc. sein.

Das System kann als Besucherortungssystem eingesetzt werden. Besucher eines Gebäudes oder einer Anlage bekommen am Empfang ein Besucherarmband mit integriertem Funksender. Das gesende ^¬ te Funksignal wird von den mobilen Endgeräten und sonstigen Kommunikationsendgeräten, optional auch von IT-Infrastruktur, erfasst, und mittels deren eigener Position als die Position des Besuchers in einer lokalen oder online-verfügbaren Soft- wäre oder Datenbank abgelegt. Damit ist ein Bewegungsprofil seitens eines autorisierten Nutzers (z. B. Sicherheitsdienst) abrufbar. Sollte sich auf Grund der Erkennung ein Verlassen des erlaubten Pfades zeigen, kann der Gast informiert werden, als auch der Sicherheitsdienst zum Einsatzort entsendet wer- den.

Bewegt sich ein Objekt nicht wie erwartet oder wie es gewöhn ^¬ lich der Fall ist (z. B. wegen medizinischem Problem, Über- fall, oder mechanischem Ausfall) kann ein Mitarbeiter an die letzte bekannte Position entsendet werden.

Erkennt das System ein ungewöhnliches Bewegungsverhalten (oder keines) kann aktiv auf die vorhandenen Funksender und mobilen Endgeräte zurückgegriffen werden, um z. B. herauszufinden, ob mehrere Geräte den erkannten Vorfall bestätigen können . Die Verarbeitungseinheit kann als zentrale Verarbeitungsein ^¬ heit vorgesehen sein oder die Daten können ad-hoc verteilt werden, so dass jedes mobile Endgerät die Position selbst be ^¬ rechnet. In dem zweiten Fall stellt jedes verwendete mobile Endgerät eine Verarbeitungseinheit dar.

Gemäß einer Ausführungsform kann das mobile Endgerät weitere Sensordaten, wie Beschleunigungs- oder Drehraten- Informationen von einer inertialen Messeinheit (IMU), an die Verarbeitungseinheit übermitteln. Durch diese Informationen kann die Lokalisierung weiter verbessert werden.

Gemäß einer Ausführungsform sind das mobile Endgerät und die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, über eine Funkverbin ^¬ dung zu kommunizieren.

Die Funkverbindung kann dabei als Mobilfunk- oder einer anderer Telekommunikationsdienst eingerichtet sein. Alternativ können das mobile Endgerät und die Verarbeitungseinheit auch über WLAN oder andere Funkverbindungen kommunizieren.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das Funksignal eine Information über die Identität des Funksenders.

Die Identität des Funksenders kann das zugeordnete Objekt an- geben. Des Weiteren ist es somit möglich, mehrere Funksender und deren zugehörige Objekte zu lokalisieren, da diese anhand ihrer Identität unterschieden werden können. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das mobile Endgerät dazu eingerichtet, mit der Position eine Information über die Identität des mobilen Endgeräts zu übermitteln. Auf diese Weise kann die Verarbeitungseinheit feststellen, ob dasselbe mobile Endgerät wiederholt das Funksignal eines Funksenders übermittelt oder ob mehrere verschiedene mobile Endgeräte dasselbe Funksignal übermitteln. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das mobile Endgerät dazu eingerichtet, mit dem Funksignal eine Information über die Signalstärke des empfangenen Funksignals zu übermitteln.

In Abhängigkeit von der Signalstärke kann auf die Entfernung des Funksenders zu dem mobilen Endgerät geschlossen werden. Je schwächer das Funksignal ist, desto weiter ist der Funk ^¬ sender von dem mobilen Endgerät entfernt. Auf diese Weise kann ein Bereich um das mobile Endgerät herum bestimmt wer ^¬ den, in dem sich der Funksender befinden kann. Dieser Bereich kann als Umkreis mit einem bestimmten Abstand um das mobile Endgerät herum definiert sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, die Position des Objekts basierend auf der Signalstärke des Funksignals und der Position des mo ^¬ bilen Endgeräts zu bestimmen.

Durch die Position des mobilen Endgeräts in Kombination mit der Signalstärke kann ein Bereich innerhalb eines Gebäudes oder einer Anlage bestimmt werden, in dem sich der Funksender befindet .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das System zumindest ein weiteres mobiles Endgerät auf, das dazu eingerichtet ist, das Funksignal von dem Funksender zu empfangen und das empfangene Funksignal und eine Position des zumindest einen weiteren mobilen Endgeräts an die Verarbeitungseinheit zu übermitteln, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Position des Objekts basierend auf dem empfangenen Funksignal, der Position des mobilen Endgeräts und der Posi ^¬ tion des zumindest einen weiteren mobilen Endgeräts zu be ^¬ stimmen .

Das System kann um beliebig viele mobile Endgeräte erweitert werden. Je mehr Endgeräte vorhanden sind, desto genauer kann die Position eines Funksenders ermittelt werden. Insbesondere wenn sich der Funksender bewegt, ist es vorteilhaft, wenn mehrere mobile Endgeräte gleichzeitig das Funksignal empfan ^¬ gen und an die Verarbeitungseinheit weiterleiten. Diese kann basierend auf diesen Informationen, d. h. den Positionen der mehreren Endgeräte und dem jeweils empfangenen Funksignal, insbesondere basierend auf der Signalstärke, die Position des Funksenders bestimmen. Bewegt sich dieser im Folgenden, kann erneut die Position des Funksenders basierend auf den Positi ^¬ onen der mehreren Endgeräte und dem jeweils empfangenen Funksignal, insbesondere basierend auf der Signalstärke, bestimmt werden .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, die Position des Objekts mittels einer Lateration zu bestimmen. Bei der Lateration oder Trilateration, je nach Anzahl der

Endgeräte auch Multilateration, wird die Position des Funksenders als Entfernungs- bzw. Abstandsmessung zu mehreren Punkten bestimmt. Bei der Trilateration handelt es sich um drei Punkte bzw. Endgeräte, bei der Multilateration um belie- big viele Endgeräte.

Ist nur die Entfernung des Funksenders zu einem mobilen End ^¬ gerät bekannt, liegt die Position des Funksenders bei ebener Betrachtung auf einem Kreis, im 3D-Raum auf einer Kugelscha- le, um dieses Endgerät. Sind die Positionen von zwei Endgerä ^¬ ten bekannt, die das Funksignal von dem Funksender empfangen, ist der Standort des Funksenders auf den Schnittpunkten der beiden Kugelschalen, also auf einer Kreislinie. Je nach An- zahl der mobilen Endgeräte, die das Funksignal empfangen, kann daher die Genauigkeit der Positionsbestimmung verbessert werden . Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das mobile Endgerät und/oder das zumindest eine weitere mobile Endgerät dazu ein ^¬ gerichtet, über einen bestimmten Zeitraum das Funksignal empfangen und an die Verarbeitungseinheit zu übermitteln. Bewegt sich das Objekt und damit der Funksender, können die mobilen Endgeräte das Funksignal über einen bestimmten Zeit ^¬ raum hinweg empfangen. Die Verarbeitungseinheit kann dann über diesen Zeitraum hinweg eine Positionsbestimmung durchführen .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, die Position basierend auf einem zeitlichen Verlauf des Funksignals zu bestimmen. Empfängt die Verarbeitungseinheit nur von einem mobilen End ^¬ gerät das Funksignal, kann die Verarbeitungseinheit einen zeitlichen Verlauf, z. B. einen zeitlichen Verlauf der Signalstärke, des Funksignals bei der Positionsbestimmung be ^¬ rücksichtigen. Anhand dieses zeitlichen Verlaufs kann bei- spielsweise eine Bewegung des Funksenders und damit des Ob ^¬ jekts bestimmt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Verarbeitungseinheit einen Filter auf, der dazu eingerichtet ist, bestimm- te Positionen herauszufiltern, die außerhalb eines möglichen Bereichs liegen.

Bei der Bestimmung der Position kann die Verarbeitungseinheit Positionen für den Funksender bestimmen, die außerhalb eines möglichen Bereichs, beispielsweise außerhalb eines Gebäudes, liegen. Diese theoretisch möglichen Positionen können durch den Filter als praktisch nicht mögliche Positionen herausgefiltert werden. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Lokalisieren eines Objekts vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden

Schritte auf: Senden eines Funksignals durch einen Funksen- der, der einem Objekt zugeordnet ist, Empfangen des Funksig ^¬ nals durch ein mobiles Endgerät, Übermitteln des empfangenen Funksignals und einer Position des mobilen Endgeräts an eine Verarbeitungseinheit, und Bestimmen einer Position des Ob ^¬ jekts basierend auf dem empfangenen Funksignal und der Posi- tion des mobilen Endgeräts.

Die für das vorgeschlagene System beschriebenen Ausführungs ^¬ formen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend .

Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst. Ein Computerprogrammprodukt, wie z. B. ein Computerprogramm- Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z. B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammpro ^¬ dukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfin ^¬ dung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgen ^¬ den beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Wei- teren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert . Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Systems zum Lokalisieren eines Objekts;

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Aus ^¬ schnitts des Systems von Fig.l;

Fig. 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Lokalisieren eines Objekts;

Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Bereichs eines durch ein mobiles Endgerät lokalisierten Objekts; und

Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Bereichs eines durch zwei mobile Endgeräte lokalisierten Objekts. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

Fig. 1 zeigt ein System 100 zum Lokalisieren eines Objekts 10. Das Objekt 10 ist mit einem Funksender 1 ausgestattet.

In dem System 100 ist ein Objekt 10 vorgesehen, es können aber weitere Objekte 10 mit zugeordneten Funksendern 1 vorhanden sein. Mobile Endgeräte 2, 3 können von dem Funksender 1 ein Funksignal empfangen. Dieses Funksignal wird dann zu ^¬ sammen mit der jeweiligen Position des jeweiligen mobilen Endgeräts 2, 3 an eine Verarbeitungseinheit 4 übermittelt.

Die Verarbeitungseinheit 4 bestimmt anschließend eine Positi- on des Objekts 10 basierend auf dem empfangenen Funksignal und der Position des mobilen Endgeräts 2, 3. Dies wird im Folgenden anhand von Beispielen noch näher erläutert. Das Objekt 10, und damit der Funksender 1, können sich beispielsweise in einem Gebäude fortbewegen. Dies ist in Fig. 2 durch den Funksender 1 dargestellt, der sich, wie durch die Pfeile dargestellt, fortbewegt. Zu den Zeitpunkten Tl bis T3 bewegt sich der Funksender 1.

Gleichzeitig bewegt sich das mobile Endgerät 2 in einem Bogen um den Funksender 1, wobei es sich zu den Zeitpunkten Tl bis T4 an verschiedenen Positionen auf diesem Bogen befindet.

Das mobile Endgerät 2 kann während seiner eigenen Bewegung das Funksignal von dem Funksender 1 zu den verschiedenen Zeitpunkten empfangen und dieses zusammen mit seiner eigenen Position an die Verarbeitungseinheit 4 weiterleiten. Die Ver- arbeitungseinheit 4 kann basierend auf diesen Informationen zumindest einen, sich verändernden Umkreis um das mobile End ^¬ gerät 2 bestimmen, auf dem sich der Funksender befindet.

Die Lokalisierung des Objekts 10 erfolgt dabei nach dem in Fig. 3 dargestellten Verfahren.

Zunächst wird in Schritt 301 ein Funksignal durch den Funk ^¬ sender 1 gesendet. In Schritt 302 wird das Funksignal durch das mobile Endgerät 2 empfangen.

In Schritt 303 wird das empfangene Funksignal und die Positi ^¬ on des mobilen Endgeräts 2 an die Verarbeitungseinheit 4 übermittelt.

In Schritt 304 wird schließlich die Position des Objekts 10 basierend auf dem empfangenen Funksignal und der Position des mobilen Endgeräts 2 bestimmt.

Die Schritte 301 bis 304 können dabei wiederholt werden. In Fig. 2 geschieht dies beispielsweise zu den Zeitpunkten Tl bis T4. Wird das Funksignal von einem Endgerät 2 empfangen und die Signalstärke des Funksignals zur Positionsbestimmung herange ^¬ zogen, kann beispielsweise mittels Lateration ein Kreis um das mobile Endgerät 2 bestimmt werden, auf dem sich das Ob ^¬ jekt 10 befindet. Dies ist in Fig. 4 gezeigt. Der Abstand D des Kreises hängt dabei von der Signalstärke des empfangenen Funksignals ab. Ist das Signal stark, ist der Abstand D klein. Wenn das Signal schwächer ist, ist auch der Abstand D größer.

Werden nun zwei mobile Endgeräte 2, 3 verwendet, um ein Ob ^¬ jekt 10 zu lokalisieren, verringert sich die Anzahl der möglichen Positionen, an denen sich das Objekt 10 befinden kann. Dies ist in Fig. 5 gezeigt.

In diesem Fall wird das Funksignal zusätzlich von dem Endge ^¬ rät 3 empfangen. Mittels Lateration kann dann ebenfalls ein Kreis um das mobile Endgerät 3 bestimmt werden, auf dem sich das Objekt 10 befinden kann. Auch hier hängt der Abstand D des Kreises von der Signalstärke des empfangenen Funksignals ab .

Da sich die möglichen Positionen des Objekts 10 basierend auf dem mobilen Endgerät 2 und dem mobilen Endgerät 3 nur an zwei Stellen überschneiden, nämlich den Schnittpunkten der beiden Kreise, kann sich das Objekt lediglich an den Positionen PI oder P2 befinden. Die Darstellung der Figuren 4 und 5 bezieht sich auf eine sehr genaue Lokalisierung. Je nach Empfang, oder bei einer Bewegung der Endgeräte 2 und 3 oder des Objekts 10, kann sich der mögliche Aufenthaltsort des Objekts 10 auf einen größeren Bereich und nicht nur den jeweiligen Umkreis beziehen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn mehrere Endgeräte 2, 3 zur Positionsbestimmung herangezogen wird, da dann die Lokalisierung genauer wird. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbei ^¬ spielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.