DE102009002314A1

DE102009002314A1 - Method for vertical navigation of motor vehicle between floors of multi-storey parking deck in building, involves determining distance regarding target level, when changing rate of pressure lowers pre-determined threshold value

Info

Publication number: DE102009002314A1
Application number: DE200910002314
Authority: DE
Inventors: Gerhard Lammel; Leopold Beer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-07-08

Abstract

The method involves detecting an atmospheric pressure using a pressure sensor, and determining changing rate of the pressure using a differentiation device. A vertical movement of a motor vehicle between floors of a multi-storey car park (120) is determined using a comparison device, when the changing rate of the pressure exceeds a pre-determined threshold value. A distance regarding a target level is determined using a determination device, when the changing rate of the pressure lowers the pre-determined threshold value, where the target level is pre-determined by a user. Independent claims are also included for the following: (1) a computer program product with program code units for implementation of the method for vertical navigation of a vehicle in the surrounding area (2) a device for vertical navigation of the vehicle in the surrounding area that is partitioned into levels.

Description

Die Erfindung betrifft eine Technik zur vertikalen Navigation. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Technik zur Navigation bezüglich einer horizontalen Ebene.The The invention relates to a vertical navigation technique. Especially The invention relates to a navigation technique relating to a horizontal plane.

Stand der TechnikState of the art

Bekannte Navigationstechniken, beispielsweise für Personen oder Fahrzeuge, fokussieren häufig auf eine Bestimmung einer zweidimensionalen Position in einer horizontalen Ebene. Für Benutzer solcher Navigationssysteme stellt sich jedoch gelegentlich das Problem, zusätzlich auch in der vertikalen Richtung zu navigieren. Beispielsweise muss ein Fußgänger in einem mehrstöckigen Gebäude häufig eine bestimmte Ebene (also ein bestimmtes Stockwerk) ansteuern, um anschließend sein Ziel in horizontaler Richtung erreichen zu können. Eine solche Navigationsaufgabe stellt sich etwa, wenn der Benutzer einen Stellplatz eines Kraftfahrzeugs in einem Parkhaus finden möchte. Bei einer Navigation in Gebäuden kann eine Navigationsaufgabe bei Erreichen der Ebene, in der sich ein Navigationsziel befindet, bereits zu einem großen Teil gelöst sein.Known Navigation techniques, for example for persons or vehicles, focus often to a determination of a two-dimensional position in a horizontal Level. For However, users of such navigation systems occasionally turn up the problem, in addition also navigate in the vertical direction. For example, a must Pedestrians in a multi-storey Buildings often one to go to a specific level (that is, a specific floor) to be subsequently To be able to reach the goal in a horizontal direction. Such a navigation task arises, for example, when the user a parking space of a motor vehicle would like to find in a parking garage. When navigating in buildings can be a navigation task when reaching the level in which a navigation destination already exists to a large extent solved be.

In anderen Fällen kann es nützlich sein, eine horizontale Navigation durch eine vertikale Komponente zu verbessern bzw. zu einer dreidimensionalen Navigation zu ergänzen. Beispielsweise kann ein Weg durch einen komplexen Flughafen oder Bahnhof, ein Stadion oder eine andere in Ebenen untergliederte Umgebung signifikant verbessert bzw. eine Benutzerführung erleichtert werden, wenn zusätzlich Höheninformationen in Form einer Ebenenangabe zur Verfügung stehen. Idealerweise sind für eine solche Navigation ein vom Benutzer zu beschreitender Weg zu einem Ziel und eine aktuelle Benutzerposition in jeweils drei Dimensionen bekannt.In other cases it can be useful be a horizontal navigation through a vertical component to improve or to complement a three-dimensional navigation. For example may be a way through a complex airport or train station, a stadium or significantly improved another layered environment or a user guide be relieved when additional height information are available in the form of a level specification. Ideally for one such navigation is a path to be taken by the user to one Target and current user position in three dimensions each known.

Für eine Höhenbestimmung eines Benutzers sind unterschiedliche Techniken bekannt. Da die zu navigierenden Ebenen dicht aneinander liegen können – die Fußböden benachbarter Stockwerke können 2,50 m oder weniger voneinander beabstandet sein – sind an eine Auflösung einer Höhenbestimmung hohe Anforderungen zu stellen. Auf Radiowellen basierende Navigation ist, falls sie nicht sowieso auf eine horizontale Positionsbestimmung beschränkt ist, häufig in vertikaler Richtung sehr ungenau, z. B. unterliegen Satellitennavitationssysteme aus geometrischen Gründen einer relativ großen vertikalen Ungenauigkeit. Zudem ist Radionavigation in Gebäuden allgemein schlecht verfügbar. Ein anderer Ansatz verwendet Messungen eines Luftdrucks, um auf eine aktuelle Höhe bzw. eine aktuelle Ebene zu schließen. Je niedriger der Luftdruck (atmosphärischer Druck), desto höher befindet sich ein Benutzer in der Erdatmosphäre. Allerdings können unter unterschiedlichen Verhältnissen auf derselben Höhe bzw. Ebene unterschiedliche atmosphärische Drücke herrschen, so dass ein Rückschluss von einem Luftdruck auf eine Höhe nicht immer eindeutig ist. Diese Abweichungen können z. B. durch meteorologische Hoch- oder Tiefdruckgebiete hervorgerufen sein und einer Höhenänderung von bis zu 50–100 m entsprechen. Auch andere, häufig anzutreffende Umwelteinflüsse, wie beispielsweise eine Temperaturänderung in einem abgeschlossenen Raum eines Gebäudes oder Fahrzeugs oder ein Öffnen einer Tür oder eines Fensters eines Raums können einen herrschenden atmosphärischen Druck beeinflussen und so Fehler in eine Höhenbestimmung eintragen.For a height determination A user is familiar with different techniques. Because the to be navigated levels close together - the floors of adjacent Floors can 2.50 m or less apart - are on a resolution a height determination to make high demands. Radio wave based navigation is, if not anyway on a horizontal positioning limited is, often in the vertical direction very inaccurate, z. B. are subject to satellite navigation systems geometric reasons a relatively large one vertical inaccuracy. In addition, radionavigation in buildings is general poorly available. Another approach uses measurements of air pressure to get up a current altitude or to close a current level. The lower the air pressure (atmospheric Pressure), the higher is a user in the earth's atmosphere. However, under different circumstances at the same height or level different atmospheric pressures prevail, so that a conclusion from an air pressure to a height not always clear. These deviations can z. Due to meteorological or low pressure areas caused and a change in altitude from up to 50-100 m correspond. Others too, often environmental factors encountered, such as a temperature change in a closed Room of a building or Vehicle or an opening a door or a window of a room can be a prevailing atmospheric Pressure influence and so enter errors in a height determination.

Eine kombinierte Navigation mittels eine Kombination von GPS mit einer atmosphärischen Druckmessung ist in US-Patentanmeldung 20060100782A1 beschrieben. Stehen Signale beider Sensoren zur Verfügung, werden deren Daten miteinander zu einem Navigationsergebnis kombiniert. Durch Schwellenwert-Betrachtung wird eine bestimmte Höhe auf ein Stockwerk quantisiert.A Combined navigation using a combination of GPS with one atmospheric pressure measurement is described in US patent application 20060100782A1. Are signals both sensors available, their data are combined together to form a navigation result. By Threshold viewing will be a certain height quantized to a floor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Technik bereitzustellen, mittels derer auf der Basis eines atmosphärischen Drucks zuverlässig und genau auf eine Entfernung und/oder Richtung einer Zielebene geschlossen werden kann.Of the The invention is based on the problem of providing a technique by means of which on the basis of an atmospheric pressure reliable and accurate closed to a distance and / or direction of a target plane can be.

Die Erfindung löst dieses Problem mittels eines Verfahrens nach Anspruch 1, eines Computerprogrammprodukts nach Anspruch 9 und einer Vorrichtung nach Anspruch 10. Unteransprüche geben entsprechende Ausgestaltungen an.The Invention solves this problem by means of a method according to claim 1, a computer program product according to claim 9 and an apparatus according to claim 10. Subclaims give corresponding Embodiments.

Erfindungsgemäß bestimmt die vorgestellte Technik eine vertikale Position auf der Basis einer vertikalen Bewegung bezüglich einer Zielebene. Dazu wird ein atmosphärischer Druck erfasst und dessen Änderungsgeschwindigkeit bestimmt. Liegt die Änderungsgeschwindigkeit des Drucks unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts, so wird diese langsame Änderung als meteorologisch oder anderweitig bedingter Störeinfluss interpretiert und die Druckänderung nicht weiter ausgewertet. Ist die Druckänderung hingegen ausreichend schnell, so wird sie als Bewegung nach oben oder nach unten interpretiert. Sinkt die Änderungsgeschwindigkeit unter den Schwellenwert, wird ein Ausmaß der Bewegung in Form einer Entfernung zur Zielebene bestimmt. Um Fluktuationen der Änderungsgeschwindigkeit in einer Umgebung des Schwellenwerts nicht als vertikale Bewegungen zu werten, kann ein Übersteigen des Schwellenwerts ein anschließendes Übersteigen eines Bestätigungswerts umfassen, der betragsmäßig größer als der Schwellenwert sein kann. Die Zielebene kann fest vorgegeben sein, beispielsweise eine Meereshöhe, oder von einem Benutzer definiert werden, beispielsweise auf Grund eines herrschenden atmosphärischen Drucks.According to the invention, the proposed technique determines a vertical position based on a vertical movement with respect to a target plane. For this purpose, an atmospheric pressure is detected and its rate of change determined. If the rate of change of the pressure is below a predetermined threshold value, this slow change is interpreted as a meteorological or otherwise conditional disturbing influence and the pressure change is not further evaluated. If, on the other hand, the pressure change is sufficiently fast, it is interpreted as a movement upwards or downwards. If the rate of change falls below the threshold, an amount of movement in the form of a distance to the target plane is determined. In order not to evaluate fluctuations in the rate of change in a vicinity of the threshold as vertical movements, exceeding the threshold may comprise subsequently exceeding an acknowledgment value, which may be greater in magnitude than the threshold. The goal level can be fixed, for example a sea level, or defined by a user, for example due to a prevailing atmospheric pressure.

In einem Speicher kann eine Anzahl zurückliegender Drücke abgelegt, und aus den Drücken kann ein gleitender Mittelwert bestimmt werden. Ein Unterschied zwischen dem gleitenden Mittelwert und einem aktuellen Druck kann als Änderungsgeschwindigkeit verwendet werden. Überschreitet dieser Unterschied die erste vorbestimmte Schwelle, so kann daraus eine vertikale Bewegung bestimmt werden. Die Bestimmung der Bewegung kann eine Bestimmung eines Unterschiedes von Drücken zu Beginn und am Ende einer Änderung erfasster Drücke umfassen. Es können insbesondere auch solche Druckwerte in die Bestimmung des Ebenenübergangs eingehen, die vor einem Zeitpunkt erhoben wurden, zu dem die Änderungsgeschwindigkeit den Schwellenwert oder den Bestätigungswert überschritt. Die bestimmte Entfernung und/oder Richtung der Zielebene kann an einen Benutzer ausgegeben werden.In a memory can store a number of past pressures, and from the pressures can a moving average can be determined. A difference between the moving average and a current pressure can be called rate of change be used. exceeds this difference may be the first predetermined threshold a vertical movement can be determined. The determination of the movement can be a determination of a difference of pressures at the beginning and at the end a change detected pressures include. It can in particular also such pressure values in the determination of the plane transition received before a date at which the rate of change exceeded the threshold or acknowledgment value. The particular distance and / or direction of the target plane may be a user is issued.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Fign. näher erläutert werden, in denen:The Invention will now be described with reference to the accompanying Figs. be explained in more detail, in which:

1 einen exemplarischen Zusammenhang zwischen Stockwerken eines Gebäudes und einer bestimmten Höhe; 1 an exemplary relationship between floors of a building and a certain height;

2 einen exemplarischen Verlauf einer druckbasierten Höhenbestimmung über die Zeit; 2 an exemplary course of a pressure-based height determination over time;

3 einen Druckverlauf mit Kompensation von Fehlern; 3 a pressure curve with compensation of errors;

4 eine Analyse einer Änderungsgeschwindigkeit eines Drucks mit Hilfe von Hystereseschwellen; 4 an analysis of a rate of change of pressure by means of hysteresis thresholds;

5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ebenenbestimmung, und 5 a schematic representation of a device for determining levels, and

6 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur vertikalen Navigation zeigen. 6 show an exemplary flowchart of a method for vertical navigation.

Obwohl im Folgenden Ausführungsbeispiele anhand von Stockwerken als Ebenen beschrieben wird, kann die angegebene Technik im Umfeld jeder Umgebung eingesetzt werden, die in Ebenen untergliedert ist. Dem Fachmann ist offenbar, dass die Ebenen nicht äquidistant sein müssen und dass eine vertikale Reisegeschwindigkeit zwischen Ebenen variieren kann.Even though in the following exemplary embodiments of floors is described as levels, the specified Technology can be used in the environment of any environment, in levels is subdivided. The skilled person is apparent that the levels are not equidistant have to be and that a vertical cruising speed varies between levels can.

1 zeigt eine graphische Darstellung 100 eines zeitlichen Verlaufs 110 einer vertikalen Bewegung zwischen Stockwerken eines Parkhauses 120. In einer horizontalen Richtung ist eine Zeit, in einer vertikalen Richtung eine absolute Höhe über dem Meeresspiegel angetragen. Das Parkhaus 120 verfügt über ein Erdgeschoss E in einer absoluten Höhe von 360 m. Über diesem sind die Stockwerke 1 bis 4 und D (Dachgeschoss) angeordnet, wobei von einer durchschnittlichen Stockwerkhöhe von 3,75 m ausgegangen wird. In einer Zeile 130 sind relative Stockwerkangaben dargestellt, die für den Verlauf 110 beschreiben, in welcher Richtung (Vorzeichen) und Entfernung in Stockwerken (Betrag) das 4. Stockwerk als ein beispielhaftes Zielstockwerk liegt. 1 shows a graphical representation 100 a time course 110 a vertical movement between floors of a parking garage 120 , In a horizontal direction is a time, in a vertical direction an absolute height above sea level plotted. The parking garage 120 has a ground floor E in an absolute height of 360 m. Above this are the floors 1 to 4 and D (attic) arranged, assuming an average floor height of 3.75 m. In a row 130 Relative floor information is shown for the course 110 describe in which direction (sign) and distance in floors (amount) the 4th floor is as an exemplary destination floor.

Der Verlauf 110 beginnt im Stockwerk 4, welches als Zielstockwerk definiert wird (0 in Zeile 130), und in dem beispielsweise ein Benutzer sein Kraftfahrzeug abgestellt hat, welches er später wieder finden möchte. In einem ersten Schritt be wegt sich der Benutzer von dort aus um ein Stockwerk nach oben ins Dachgeschoss D, von dem aus er sich ein Stockwerk nach unten bewegen müsste, um das Referenzstockwerk 4 zu erreichen („–1” in Zeile 130). In einem weiteren Schritt bewegt sich der Benutzer wieder ins 4. Stockwerk (0 in Zeile 130) und von dort aus in einem einzigen Schritt ins 2. Stockwerk („+2” in Zeile 130). Nach weiteren Übergängen bewegt sich der Benutzer in einem letzten großen Schritt vom Erdgeschoss E in das 4. Stockwerk („0” in Zeile 130) und erreicht sein Zielstockwerk.The history 110 starts at floor 4, which is defined as the destination floor (0 in line 130 ), and in which, for example, a user has parked his motor vehicle, which he wants to find later again. In a first step, the user moves from there to a floor up into the attic D, from which he would have to move down a floor to reach the reference floor 4 ("-1" in line 130 ). In a further step, the user moves back to the 4th floor (0 in line 130 ) and from there in a single step to the 2nd floor ("+2" in line 130 ). After further transitions, the user moves in a last big step from the ground floor E to the 4th floor ("0" in line 130 ) and reaches its destination floor.

2 zeigt eine graphische Darstellung 200 eines zeitlichen Verlaufs 210 einer atmosphärischen Druckmessung. In horizontaler Richtung ist eine Zeit t in Sekunden, in vertikaler Richtung eine aus einem atmosphärischen Druck abgeleitete absolute Höhe h in Metern über dem Meeresspiegel angetragen. Anhand des Verlaufs 210 sollen im Folgenden einige Schwierigkeiten beim Bestimmen eines aktuellen Stockwerks anhand von atmosphärischen Druckmessungen aufgezeigt werden. 2 shows a graphical representation 200 a time course 210 an atmospheric pressure measurement. In the horizontal direction, a time t in seconds, in the vertical direction, an absolute altitude h derived from atmospheric pressure in meters above sea level is plotted. Based on the course 210 The following are some difficulties in determining a current floor based on atmospheric pressure measurements are shown.

In Bereichen 220 und 230 finden jeweils Stockwerkübergänge statt. In einem Bereich 240 liegt eine vorübergehende Druckänderung vor, die z. B. durch ein Öffnen eines Fensters, und nicht durch einen Stockwerkübergang begründet ist. Zwischen den Bereichen 220 und 230 sowie rechts vom Bereich 240 unterliegt der Verlauf 210 einem gewissen Abwärtstrend, der durch eine Wetteränderung meteorologisch begründet ist. Darüber hinaus weist der Verlauf 210 über seinen gesamten Bereich ein Messrauschen auf. Es ist eine Zielsetzung der Erfindung, aus dem Verlauf 210 auf alle tatsächlichen Stockwerkübergänge sicher zu schließen und keinen nicht erfolgten Stockwerkübergang zu bestimmen.In areas 220 and 230 find each floor transition. In one area 240 there is a temporary pressure change, the z. B. by opening a window, and not justified by a floor transition. Between the areas 220 and 230 as well as to the right of the area 240 is subject to the course 210 a certain downtrend, which is due to a weather change meteorological reasons. In addition, the course indicates 210 over its entire range a measurement noise on. It is an object of the invention, from the history 210 to safely close to all actual floor transitions and not to determine an unsuccessful floor transition.

Das Erfassen eines Ebenenwechsels kann ein Erfassen einer vorbestimmten minimalen Druckdifferenz zwischen Drücken zu Anfang und am Ende einer Druckänderung umfassen. In den Bereichen 220 und 230 werden jeweils ca. 4 Höhenmeter überwunden, während die Störung im Bereich 240 nur einer Höhenänderung von weniger als 2 Höhenmetern entspricht. Aufgrund dieser unterschiedlich starken Änderungen kann die Anomalie des Bereichs 240 bereits zuverlässig von den Stockwerkübergängen der Bereiche 220 und 230 unterschieden werden.Detecting a level change may include detecting a predetermined minimum pressure difference between pressures at the beginning and at the end of a pressure change. In the fields of 220 and 230 each about 4 meters are overcome, while the disturbance in the area 240 corresponds to a change in altitude of less than 2 meters. Due to these different strong changes, the anomaly of the area 240 already reliable from the floor transitions of the areas 220 and 230 be differentiated.

Das Erfassen eines Ebenenwechsels kann auch eine Auswertung einer Änderungsgeschwindigkeit des Verlaufs 210 des atmosphärischen Drucks umfassen. Die Änderungsgeschwindigkeit des Verlaufs 210 kann festgestellt werden, indem ein eintreffender Druckwert mit einem gleitenden Mittelwert vergangener Druckwerte verglichen wird. Liegen dem gleitenden Mittelwert Drücke aus einem größeren zeitlichen Messfenster zu Grunde, so erhöht sich die Robustheit dieser Bestimmung der Änderungsgeschwindigkeit gegenüber temporären Störungen (Bereich 240), allerdings vergeht dann auch mehr Zeit zwischen einem Beginn einer (ausreichend schnellen) Änderung der Druckwerte (t1, t3) und dem Zeitpunkt, zu dem dies erkannt wird (t1' bzw. t3'). Umgekehrt kann die Reaktionszeit durch Berücksichtigen von Drücken eines kleineren zeitlichen Messfensters für den gleitenden Mittelwert verringert werden, wobei allerdings gleichzeitig die Bestimmung empfindlicher gegenüber temporären Störungen (Bereich 240) wird. In der Praxis hat sich ein Schwellenwert von etwa 6 hPa/h als brauchbar für eine Änderungsgeschwindigkeit erwiesen, wobei ein gleitender Mittelwert über Drücke eines Messfensters im Sekundenbereich gebildet wird, beispielsweise 30 oder bevorzugt 10 Sekunden, weiter bevorzugt 5 Sekunden.The detection of a change of level can also be an evaluation of a rate of change of the course 210 of atmospheric pressure. The rate of change of the course 210 can be determined by comparing an incoming pressure value with a moving average of past pressure values. If the moving average value is based on pressures from a larger time measurement window, the robustness of this determination of the rate of change with respect to temporary disturbances (range 240 ), but then more time passes between the beginning of a (sufficiently rapid) change of the pressure values (t1, t3) and the time at which this is detected (t1 'or t3'). Conversely, by taking into account pressures of a smaller moving average time window, the response time can be reduced, but at the same time the detection of susceptibility to temporal interference (range 240 ) becomes. In practice, a threshold of about 6 hPa / h has been found to be useful for a rate of change wherein a moving average is formed over pressures of a measurement window in the range of seconds, for example 30 or preferably 10 seconds, more preferably 5 seconds.

In einer Ausführungsform wird hierzu fortlaufend eine Anzahl zurückliegender Messwerte eines atmosphärischen Drucks in einem Ringspeicher gehalten, wobei jeder neue Messwert den jeweils ältesten im Ringspeicher enthaltenen Messwert überschreibt. Die Kapazität des Ringspeichers kann auf der Basis einer Messhäufigkeit von Drücken des Verlaufs 210 und der vorbestimmten Schwelle einer Änderungsgeschwindigkeit bestimmt sein. Bei konstanter Messhäufigkeit kann die Speicherkapazität proportional zu einem zeitlichen Messfenster sein.In one embodiment, for this purpose, a number of past measured values of an atmospheric pressure are continuously held in a ring memory, wherein each new measured value overwrites the respectively oldest measured value contained in the ring memory. The capacity of the ring memory may be based on a measurement frequency of pressures of the history 210 and the predetermined threshold of a rate of change. If the measuring frequency is constant, the storage capacity can be proportional to a time window.

In einer Ausgestaltung werden die im Ringspeicher abgelegten Druckwerte des Verlaufs 210 ein weiteres Mal ausgewertet, wenn ein Über- (t1', t3') bzw. Unterschreiten (t2' bzw. t4') eines vorbestimmten Schwellenwertes durch die Änderungsgeschwindigkeit der Drücke des Verlaufs 210 bestimmt wird, um die absoluten Anfänge (t1, t3) und/oder Abschlüsse (t2, t4) der ausreichend schnellen Druckänderungen zu bestimmen. Auf diese Weise kann die vollständige Druckänderung eines Stockwerkübergangs ausgewertet und so eine genaue und robuste Erkennung erzielt werden.In one embodiment, the pressure values of the course stored in the ring memory become 210 evaluated once more when an over- (t1 ', t3') or falling below (t2 'or t4') of a predetermined threshold value by the rate of change of the pressures of the course 210 is determined to determine the absolute beginnings (t1, t3) and / or closings (t2, t4) of the sufficiently rapid pressure changes. In this way, the complete change in pressure of a floor transition can be evaluated and thus an accurate and robust detection can be achieved.

3 zeigt eine graphische Darstellung 300 eines zeitlichen Verlaufs 310 (unterbrochene Linie) einer vertikalen Bewegung über Stockwerke und eines dazu korrespondierenden zeitlichen Verlaufs 320 (durchgezogene Linie) einer Höhenbestimmung, die auf einer Auswertung atmosphärischer Drücke basiert. In horizontaler Richtung ist eine Zeit t, in vertikaler Richtung eine Stockwerksnummer angetragen, wobei das Stockwerk 0 einem Erdgeschoss entspricht und negative Stockwerksnummern Untergeschosse angeben. 3 shows a graphical representation 300 a time course 310 (broken line) a vertical movement over floors and a corresponding time course 320 (solid line) of a height determination based on an evaluation of atmospheric pressures. In the horizontal direction is a time t, in the vertical direction a floor number plotted, the floor 0 corresponds to a ground floor and indicate negative floor numbers basement floors.

In der in 3 dargestellten Ausführungsform wird die Bestimmung des aktuellen Stockwerks dadurch verbessert, dass zu Zeiten, zu denen davon ausgegangen werden kann, dass keine vertikale Bewegung stattfindet, eine Differenz zwischen einer bestimmten (absoluten) Höhe und einer dazu korrespondierenden Stockwerkszahl zurückgesetzt wird. Wurde beispielsweise aufgrund einer atmosphärischen Druckmessung auf eine absolute Höhe geschlossen, die einem Stockwerk von 0,8 entspricht, so wird die bestimmte absolute Höhe durch Runden auf einen Wert zurückgesetzt, der genau dem nächsten vollen Stockwerk (Stockwerk 1) entspricht. Ein solches Zurücksetzen erfolgt jeweils zu den mit R bezeichneten Zeitpunkten, das diskutierte Beispiel findet sich ca. bei t = 180 s. Das Rücksetzen von Restfehlern erfolgt, wenn sich die aufgrund des atmosphärischen Drucks bestimmte Höhe über eine vorbestimmte Zeitdauer nicht verändert. Andere Auslöser für ein Rücksetzen sind ebenfalls möglich, beispielsweise ein Einnehmen einer horizontalen Position mit bekannter absoluter Höhe oder Stockwerkzahl, von der bekannt ist, dass kein vertikaler Bewegungsspielraum existiert, beispielsweise eine oberste Ebene eines Gebäudes, ein oberstes Deck eines Schiffes, eine Bergspitze oder ein Fußgängereingang eines Gebäudes. Ist eine absolute Höhe einer solchen horizontalen Position bekannt, so kann diese Information auch dazu verwendet werden, ein Verarbeitungssystem zur Bestimmung einer absoluten Höhe absolut zu kalibrieren.In the in 3 In the embodiment shown, the determination of the current floor is improved in that at times when it can be assumed that no vertical movement takes place, a difference between a certain (absolute) height and a corresponding floor number is reset. If, for example, due to an atmospheric pressure measurement, an absolute height has been closed, which corresponds to a floor of 0.8, then the determined absolute height is reset by rounding to a value which corresponds exactly to the next full floor (floor 1). Such a reset takes place in each case at the times indicated by R, the example discussed is found approximately at t = 180 s. The resetting of residual errors occurs when the altitude determined by the atmospheric pressure does not change over a predetermined period of time. Other triggers for a reset are also possible, for example, taking a horizontal position of known absolute height or floor space, which is known to have no vertical range of motion, such as a top level of a building, a top deck of a ship, a mountain peak or a Pedestrian entrance of a building. If an absolute height of such a horizontal position is known, then this information can also be used to absolutely calibrate a processing system for determining an absolute altitude.

4 zeigt ein Diagramm 400 zur Illustration einer Möglichkeit, die vertikale Bewegung durch Verwendung einer Variante von Hystereseschwellen genauer zu erfassen. Diese Technik eignet sich als Alternative oder Kombination mit der bezüglich 2 ausgeführten Technik. In einem oberen Teil des Diagramms 400 ist ein Verlauf 410 von atmosphärischen Drücken aufgetragen, während in einem unteren Teil ein Verlauf 420 ein Verlauf einer Änderungsrate des Druckverlaufs 410 dargestellt ist. Für jede Änderungsrichtung (oben/unten) sind ein Schwellen wert S und ein Bestätigungswert B angegeben, der gleiches Vorzeichen wie der Schwellenwert S hat, jedoch betragsmäßig größer ist. S und B können in positiver und negativer Richtung unabhängig voneinander bestimmt sein, obwohl sie hier symmetrisch gezeigt sind. Im Folgenden wird der Verlauf 420 bezüglich S und B betragsmäßig erläutert. 4 shows a diagram 400 to illustrate a way to more accurately capture the vertical motion by using a variant of hysteresis thresholds. This technique is suitable as an alternative or combination with the respect 2 executed technique. In an upper part of the diagram 400 is a course 410 applied by atmospheric pressures, while in a lower part a course 420 a course of a rate of change of the pressure curve 410 is shown. For each direction of change (top / bottom) a threshold value S and an acknowledgment value B are given, which has the same sign as the threshold value S, but is greater in magnitude. S and B can be determined independently in the positive and negative directions, although shown symmetrically here are. The following is the history 420 in terms of S and B explained in terms of amount.

Der Verlauf 420 wird fortlaufend mit dem Schwellenwert S und dem Bestätigungswert B verglichen. Ein Beginn einer vertikalen Bewegung wird als derjenige Zeitpunkt bestimmt, zu dem der Verlauf 420 den Schwellenwert S überschreitet, allerdings unter der Bedingung, dass er anschließend auch B der selben Änderungsrichtung überschreitet, ohne vorher S unterschritten zu haben. In entsprechender Weise wird das Ende einer vertikalen Bewegung als derjenige Zeitpunkt bestimmt, zu dem der Verlauf 420 S unterschreitet, falls er vorher B der selben Änderungsrichtung überschritten hat. Da der Beginn einer vertikalen Bewegung auf diese Weise nur rückschauend erkannt werden kann, wird vorteilhafterweise der beim Überschreiten von S herrschende absolute Druck gespeichert und sobald ein Ende der vertikalen Bewegung bestimmt wird, der dann herrschende Druck mit dem gespeicherten verglichen. Aus einem Unterschied dieser Drücke kann eine Höhenänderung, und aus dieser ggf. ein Ausmaß eines Stockwerkwechsels bestimmt werden, ohne dass Fluktuationen und Rauschen des Verlaufs 420 einen signifikanten Anteil an der zu bestimmenden Höhenänderung erhalten.The history 420 is continuously compared with the threshold S and the confirmation value B. A beginning of a vertical movement is determined as the time at which the course 420 exceeds the threshold S, but on the condition that it subsequently also exceeds B of the same direction of change, without having previously fallen below S. Likewise, the end of a vertical motion is determined to be the time at which the trace progresses 420 S falls short if he has previously exceeded B of the same direction of change. Since the beginning of a vertical movement in this way can be detected only retrospectively, the absolute pressure prevailing when S is exceeded is advantageously stored and as soon as an end of the vertical movement is determined, the then prevailing pressure is compared with the stored one. From a difference of these pressures, a height change, and from this, if necessary, an extent of a floor change can be determined without fluctuations and noise of the course 420 receive a significant share of the height change to be determined.

Der Verlauf 420 übersteigt betragsmäßig den Schwellenwert S zu einem Zeitpunkt t₁, den Bestätigungswert B zu einem Zeitpunkt t₂. Der absolute Druck zu Beginn einer vertikalen Bewegung ist also der in t₁ aufgenommene, was jedoch erst in t₂ bestimmt werden kann. Für eine spätere Auswertung sollte der Druck von t₁ also bereits zu t₂ so gespeichert werden, dass er am Ende der vertikalen Bewegung noch zur Verfügung steht. Der Druck kann z. B. auch später dem Ringspeicher entnommen werden. In diesem Fall kann ein Identifikator (z. B. ein Adresszeiger oder eine Zeitangabe) gespeichert werden, der auf eine Speicherstelle des Ringspeichers hinweist, in welcher der Druck gespeichert ist, als er den Schwellenwert S überschritt.The history 420 In terms of absolute value, the threshold value S is exceeded at a time t ₁ , the confirmation value B at a time t ₂ . The absolute pressure at the beginning of a vertical movement is therefore that recorded in t ₁ , which, however, can only be determined in t ₂ . For a later evaluation, the pressure of t _{1 should} therefore already be stored at t ₂ so that it is still available at the end of the vertical movement. The pressure can z. B. also be removed later the ring buffer. In this case, an identifier (eg, an address pointer or a time indication) may be stored indicating a memory location of the ring buffer in which the pressure was stored when it exceeded the threshold value S.

Das Unter- und Überschreiten des Bestätigungswerts B in t₃, t₄ und t₅ wird nicht als Ende der vertikalen Bewegung erkannt, da der Schwellenwert S nicht unterschritten wird. Dies passiert erst zum Zeitpunkt t₆, so dass zu diesem Zeitpunkt eine Differenz der absoluten Drücke zu Beginn (t₁) und Ende (t₆) der vertikalen Bewegung und aus der Differenz eine Entfernung (und Richtung) zur Zielebene bestimmt werden kann. Zwischen t₇ und t₈ übersteigt der Verlauf 420 den Schwellenwert S, jedoch nicht den Bestätigungswert B. Ein absoluter Druck zum Zeitpunkt t₇ wird zwar abgespeichert, eine vertikale Bewegung jedoch nicht erkannt. Entsprechendes gilt für den Zeitabschnitt t₉ bis t₁₀, wobei der Druckwert zu t₉ wieder gespeichert wird und dabei beispielsweise den zuvor gespeicherten Wert von t₇ überschreiben kann. Da der Verlauf 420 bis t₁₁ wieder (betragsmäßig) unterhalb des Schwellenwertes S liegt, wird wieder keine vertikale Bewegung bestimmt. Ob der Druck zu t₁₁ den Beginn einer vertikalen Bewegung markiert, hängt davon ab, ob der Verlauf 420 im Folgenden den Bestätigungswert B übersteigt oder nicht.The undershooting and exceeding of the confirmation value B in t ₃ , t ₄ and t ₅ is not recognized as the end of the vertical movement since the threshold value S is not undershot. This happens only at time t ₆ , so that at this time a difference of the absolute pressures at the beginning (t ₁ ) and end (t ₆ ) of the vertical movement and from the difference a distance (and direction) to the target plane can be determined. Between t ₇ and t ₈ , the course exceeds 420 the threshold value S, but not the confirmation value B. Although an absolute pressure at time t ₇ is stored, a vertical movement is not recognized. The same applies to the time period t ₉ to t ₁₀ , wherein the pressure value is stored at t ₉ again and can overwrite, for example, the previously stored value of t ₇ . As the course 420 until t _{11 is} again below the threshold value S (in terms of absolute value), again no vertical movement is determined. Whether the pressure marks the beginning of a vertical movement at t ₁₁ depends on whether the gradient 420 hereinafter exceeds the confirmation value B or not.

5 zeigt eine Vorrichtung zur vertikalen Navigation. Mit einer Steuereinheit 510 sind ein Druckmesser 520, ein Ringspeicher 530, eine Eingabeeinheit 550 und eine Ausgabeeinheit 550 verbunden. Optional kann die Steuereinheit 510 auch mit einer Navigationseinrichtung 560 zur horizontalen Navigation verbunden sein. 5 shows a device for vertical navigation. With a control unit 510 are a pressure gauge 520 , a ring buffer 530 , an input unit 550 and an output unit 550 connected. Optionally, the control unit 510 also with a navigation device 560 be connected to the horizontal navigation.

Mittels des Drucksensors 520 werden atmosphärische Drücke erfasst, z. B. fortlaufend oder periodisch. Eine Messfrequenz kann fest vorgegeben sein und beispielsweise 1 Hz oder bevorzugt 10 Hz betragen. Eine Druckmessung kann eine Temperaturmessung voraussetzen oder umfassen, um eine Temperatur, welche die Druckmessung beeinflusst, zu erfassen und ihren Einfluss im Rahmen einer Messwertverarbeitung zu kompensieren. Der Drucksensor 520 hat vorzugsweise eine Auflösung, die einem vertikalen Höhenunterschied von maximal 1 m oder besser 0,5 m entspricht. Die mittels der erfindungsgemäßen Technik erzielbaren Ergebnisse können weiter verbessert werden, wenn die Messgenauigkeit noch besser ist, beispielsweise entsprechend einem Höhenunterschied von 0,25 m. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Druckaufnehmer 520 der integrierte Sensor BMP085 von BOSCH Sensortec.By means of the pressure sensor 520 Atmospheric pressures are detected, eg. B. continuously or periodically. A measuring frequency can be fixed and be for example 1 Hz or preferably 10 Hz. A pressure measurement may require or include a temperature measurement to detect a temperature affecting the pressure measurement and to compensate for its influence in a measurement processing. The pressure sensor 520 preferably has a resolution that corresponds to a vertical height difference of a maximum of 1 m or better 0.5 m. The achievable by the inventive technique results can be further improved if the measurement accuracy is even better, for example, according to a height difference of 0.25 m. In a particularly preferred embodiment, the pressure transducer 520 the integrated sensor BMP085 from BOSCH Sensortec.

Der Ringspeicher 530 ist auf eine beliebige, dem Fachmann vertraute Weise aufgebaut. Beispielsweise kann mittels eines zyklisch umlaufenden Adresszählers ein wahlfrei adressierbarer Speicher in Form eines üblichen Halbleiterspeichers als Ringspeicher lesend und/oder schreibend adressiert werden. Eine Speicherkapazität des Ringspeichers kann auf der Basis einer Messhäufigkeit und/oder einer Anzahl Druckwerte bestimmt sein, auf deren Basis ein gleitender Mittelwert gebildet wird. Der Ringspeicher 530 kann auch Teil der Steuereinheit 510 sein.The ring buffer 530 is constructed in any manner familiar to those skilled in the art. For example, by means of a cyclically circulating address counter, an optionally addressable memory in the form of a conventional semiconductor memory can be read and / or written as ring memory. A storage capacity of the ring memory may be determined on the basis of a measurement frequency and / or a number of pressure values on the basis of which a moving average value is formed. The ring buffer 530 can also be part of the control unit 510 be.

Das Eingabeeinheit 550 und die Ausgabeeinheit 550 bilden zusammen eine Benutzerschnittstelle der Vorrichtung 500. Die Eingabeeinheit 550 kann beispielsweise einen oder mehrere Schalter bzw. äquivalente Ereignisaufnehmer umfassen. Die Ausgabeeinheit 550 kann beispielsweise mittels der angedeuteten pfeilförmigen Anzeigesegmente einen Hinweis auf eine Bewegungsrichtung ausgeben, dem zu folgen ist, um eine zuvor definierte Zielebene zu erreichen. Ist die Zielebene erreicht, kann dies beispielsweise mittels eines weiteren Anzeigesegments, etwa des angedeuteten punktförmigen Anzeigesegments angezeigt werden. Alternativ kann die Ausgabeeinheit 550 beispielsweise die Information der Zeile 130 in 1 numerisch darstellen. Die Benutzerschnittstelle kann des Weiteren die üblichen bekannten Interaktionsmittel umfassen, beispielsweise akustische Ein- und/oder Ausgabe, Maus, Trackpad, etc. In einer weiteren Ausführungsform können die Eingabeeinheit 550 und die Ausgabeeinheit 550 gemeinsam durch einen Touchscreen gebildet sein.The input unit 550 and the output unit 550 together form a user interface of the device 500 , The input unit 550 For example, it may include one or more switches or equivalent event receivers. The output unit 550 For example, by means of the indicated arrow-shaped display segments, an indication can be given of a direction of movement to be followed in order to reach a previously defined target plane. If the target level has been reached, this can be achieved, for example, by means of a further display segment, for example the indicated punctiform display signal be displayed. Alternatively, the output unit 550 for example, the information of the line 130 in 1 numerically. The user interface may further comprise the usual known interaction means, such as acoustic input and / or output, mouse, trackpad, etc. In a further embodiment, the input unit may 550 and the output unit 550 be formed together by a touch screen.

Das optionale Navigationssystem 560 kann eine relative oder absolute Position bestimmen und beispielsweise auf Radionavigation basieren, wie etwa GPS, oder auch auf einer Funkzellenortung eines mobilen Telefonnetzes, auf Messungen mit Hilfe eines Inertialsensors, eines Magnetsensors, eines Pedometers oder einer Kombination daraus. Das Navigationssystem 560 kann dazu ausgebildet sein, eine absolute Höhe zu bestimmen, deren Genauigkeit, Auflösung bzw. Zuverlässigkeit mittels der erfindungsgemäßen Technik verbessert werden kann.The optional navigation system 560 may determine a relative or absolute position and may be based, for example, on radionavigation, such as GPS, or also on a cell site of a mobile telephone network, on measurements using an inertial sensor, a magnetic sensor, a pedometer or a combination thereof. The navigation system 560 may be designed to determine an absolute height whose accuracy, resolution or reliability can be improved by means of the inventive technique.

6 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm 600 eines Verfahrens zur vertikalen Navigation. Das Verfahren wird in einem Startschritt 610 mit einer aktuellen Ebene initialisiert, beispielsweise durch eine Benutzereingabe (aktuelle Ebene F := 0, siehe 1). In folgenden Schritten 610 und 620 werden ein atmosphärischer Druck p und dessen Änderungsgeschwindigkeit ^∂p/_∂t über die Zeit t bestimmt. In einem Schritt 640 wird dann überprüft, ob die Änderungsgeschwindigkeit einen vorbestimmten Schwellenwert s überschreitet. Ist das nicht der Fall, kehrt der Verfahren zu Schritt 620 zurück und beginnt von Neuem. Andernfalls werden in einem Schritt 630 so lange weiter Drücke p bestimmt, wie die Änderungsgeschwindigkeit den Schwellenwert s übersteigt. Aus einer Differenz von Drücken p zu Beginn und Ende dieser Druckänderung wird in einem Schritt 660 ein Stockwerkübergang bestimmt, mit Hilfe dessen in einem Schritt 670 das aktuelle Stockwerk F aktualisiert wird, bevor das Verfahren zu Schritt 620 zurückkehrt und von Neuem durchläuft. 6 shows an exemplary flowchart 600 a method for vertical navigation. The process is in a starting step 610 initialized with a current level, for example by a user input (current level F: = 0, see 1 ). In the following steps 610 and 620 For example, an atmospheric pressure p and its rate of change ^∂p / _{∂t are determined} over time t. In one step 640 it is then checked whether the rate of change exceeds a predetermined threshold s. If this is not the case, the method returns to step 620 back and start again. Otherwise, in one step 630 as long as pressures p continue to determine how the rate of change exceeds threshold s. From a difference of pressures p at the beginning and end of this pressure change is in one step 660 determines a floor transition, with the help of which in one step 670 the current floor F is updated before the procedure to step 620 returns and goes through again.

Die erfindungsgemäße Technik erlaubt eine vertikale Navigation mit und ohne Kombination mit einer horizontalen Navigation. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Erfindung beispielsweise dafür verwendet werden, einen Dienst als so genannten „location based service” in Abhängigkeit von einer bestimmten (vertikalen) Position anzubieten. Beispielsweise kann die Technik in einem Mobiltelefon eingesetzt werden und bei einem Notruf ein Stockwerk und/oder ein Gebäude an eine Rettungsleitstelle übermitteln. Ein hierfür erforderliches Mobiltelefon, das einen Drucksensor umfasst, ist beispielsweise in Form des Samsung B2700 verfügbar. In einem anderen Beispiel kann ein Gerät zum wieder Auffinden eines von einem Benutzer definierten Stockwerks als Schlüsselanhänger ausgeführt sein. In einer besonders kompakten Ausführungsform kann ein solches Gerät mit lediglich einer Taste und drei optischen Ausgabesegmenten preisgünstig hergestellt sein.The inventive technique allows vertical navigation with and without combination with one horizontal navigation. In various embodiments, the invention for example used a service as a so-called "location based service" depending from a specific (vertical) position. For example The technology can be used in a mobile phone and at send an emergency call to a floor and / or a building to a rescue center. One for this required mobile phone that includes a pressure sensor is For example, in the form of the Samsung B2700 available. In another example can a device to rediscover a floor defined by a user be executed as a keychain. In a particularly compact embodiment, such a device with only a button and three optical output segments made inexpensively be.

Claims

Procedure ( 600 ) for vertical navigation with respect to a horizontal target plane, comprising the steps of: - detecting ( 620 ) an atmospheric pressure; - Determine ( 630 ) a rate of change of pressure; - Determine ( 650 ) a vertical movement as soon as the rate of change exceeds a predetermined threshold S; - Determine ( 670 ) of a distance with respect to the target plane as soon as the rate of change falls below the threshold value S.

The method of claim 1, wherein the removal additionally the basis of a difference of atmospheric pressures is determined.

The method of claim 1 or 2, wherein the distance based on pressures determined before a time at which the rate of change exceeded the predetermined threshold value S.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the determining vertical movement on exceeding the threshold S next of the top a confirmation value B includes.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein the determining the distance determining a current plane with respect to Includes the target level.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein the determining ( 630 ) the rate of change is based on an average of a plurality of previously detected atmospheric pressures.

Method according to one of claims 1 to 6, further comprising the steps of issuing a direction and / or distance indication to the target level.

Method according to one of claims 1 to 7, wherein the target level can be specified by a user.

Computer program product with program code means for execution A method according to any one of claims 1 to 8 on a control device, when the computer program product is stored on a computer-readable medium is.

Contraption ( 500 ) for vertical navigation in a tiered environment ( 120 ), comprising: - a pressure sensor ( 520 ) for detecting an atmospheric pressure; A differentiation device ( 510 ) for determining a rate of change of the atmospheric pressure; A comparison device ( 510 ) for determining whether the rate of change exceeds a predetermined threshold S; and a determination device ( 510 ) for determining a distance with respect to the target plane.

Navigation device comprising a device ( 500 ) according to claim 10 and at least one further navigation sensor ( 560 ).