DE19860603A1

DE19860603A1 - Tragbare Positionsdetektoren und Positions-Verwaltungssystem

Info

Publication number: DE19860603A1
Application number: DE19860603A
Authority: DE
Inventors: Mikihiko Onari; Yoshio Matsuoka; Akihiro Aoyama
Original assignee: JATCO Corp
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 1999-07-15
Also published as: JP3532748B2; GB9828842D0; GB2336208A; GB2336208B; JPH11194033A; US6132391A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen tragbare Positionsdetektoren und Positions-Verwaltungssysteme. Insbe sondere betrifft die vorliegende Erfindung einen tragbaren Positionsdetektor, welcher die veränderte Position eines sich bewegenden Körpers (etwa einer Person) durch ein unabhängiges Navigationssystem ermitteln kann. Auch betrifft die vorlie gende Erfindung ein Positions-Verwaltungssystem, welches die Positionen einer Vielzahl von tragbaren Positionsdetektoren verwalten bzw. managen kann.

Vielfältige Fahrzeug-Navigationssysteme sind bekannt. Anfäng lich wurden unabhängige bzw. freitragende Navigationssysteme eingesetzt, um Informationen über den Ort bzw. die Position eines Fahrzeugs zu liefern. Später wurden Hybridsysteme konzi piert, bei welchen ein unabhängiges Navigationssystem sowie ein globales Positionssystem (GPS) verwendet wurden. Das unab hängige Navigationssystem setzt ein Integrationssystem ein. Das heißt die Ausgänge von Geschwindigkeitssensoren werden integriert, um die gefahrene Strecke eines Fahrzeugs zu erfas sen. Zudem wird die Fahrzeugrichtung aus einem Richtungs sensor, wie etwa einem Gyro, erfaßt. Die für jede vorgegebene Distanz oder Zeitintervall erfaßte Richtung und die während jedem Zeitintervall gefahrene Distanz werden kumuliert, um die gegenwärtige Position zu erfassen.

Andererseits wurde vor kurzem ein tragbarer Positionsdetektor mit dem GPS entwickelt, um die Position eines Fuß- bzw. Spa ziergängers erfassen zu können. Bei dem GPS kann jedoch die Positionsberechnung bis zum Empfang von Informationen von vier Satelliten (oder drei Satelliten, obgleich hierbei die Meß genauigkeit vermindert wird) nicht durchgeführt werden. Bei dem tragbaren Positionsdetektor kann ein Fußgänger bzw. Spaziergänger Berge oder Täler erklimmen oder auch in einer Stadt auf einem Fußweg spazieren, der durch Gebäude abgedeckt bzw. beschattet wird. Demgemäß weist der tragbare Positionsdetektor insofern einen beträchtlichen Nachteil hinsichtlich des oben bezeichneten Empfangs auf, verglichen mit den Fahrzeug-Navigationssystemen. Des weiteren kann ein Geschwindigkeitssensor nicht bei einem Fußgänger angewandt werden, im Gegensatz zu Fahrzeug-Navigationssystemen.

Aus diesem Grund- wurden bisher die Besteck- bzw. Kopplungs verfahren für Fußgänger, welche ein Pedometer einsetzen, in den japanischen offengelegten Patentveröffentlichungen HEI 2- 216011, HEI 5-172579, HEI 8-68643 und HEI 9-89584 vorge schlagen. Das Pedometer wird zur Berechnung der zurückgelegten Strecke durch "die Anzahl der Schritte X der Länge eines Schrittes" berechnet. Basierend auf der berechneten Distanz und der durch einen Richtungssensor gemessenen Richtung wird die Position bzw. der Ort eines Fußgängers bestimmt.

Die oben genannten herkömmlichen Verfahren weisen jedoch die folgenden Nachteile bei der Messung der Position eines Fußgän gers auf. Die Richtung des Fußgängers kann immer an jedem Punkt erfaßt werden, während ein Pedometer lediglich erfassen kann, ob ein einzelner Schritt einer Fortbewegung durchgeführt wurde oder nicht. Beispielsweise kann das Pedometer nicht kontinuierlich die zurückgelegte Distanz des Schwerpunktes des Körpers eines Spaziergängers erfassen, welcher kontinuierlich während eines einzelnen Schrittes bewegt wird. Demgemäß ist es im Gegensatz zu Fahrzeug-Navigationssystemen sehr wichtig für die Positionserfassung eines Spaziergängers basierend auf dem Kopplungsprinzip, an welchem Punkt eine zurückgelegte Distanz und die zurückgelegte Richtung erfaßt und als Basis für die Berechnung der Position des Fußgängers verwendet werden, da insbesondere beim Spaziergang um eine Ecke die Richtung des Körpers selbst während der Bewegung bei einem einzigen Schritt sich sehr leicht ändert.

Bei den oben genannten vier Veröffentlichungen weist die japa nische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. HEI 9-89584 keine Beschreibung über die Art der Bestimmung der zurück gelegten Distanz und der Bewegungsrichtung auf.

Andererseits offenbart die japanische offengelegte Patent veröffentlichung Nr. HEI 8-68643, daß die Richtung, wenn ein Cantilever-Schwingungsmeter (Pedometer) mit einem Gewicht ein Impulssignal ausgibt, zu diesem Zeitpunkt zur Berechnung der zurückgelegten Strecke bzw. Distanz eingesetzt wird. Jedoch wird bei diesem Schwingungsmeter (Pedometer) durch die Verti kalbewegung des Schwerpunktes eines Fußgängers ein Impuls signal erzeugt, wenn das Gehäuse des Schwingungsmeters gegen das Gewicht schlägt bzw. stößt, welches seine Position durch die Trägheit versucht beizubehalten. Alle Pedometer sind ein heitlich eingestellt, so daß ein Impulssignal erzeugt wird, wenn der vorgenannte Schwerpunkt um eine vorgegebene Strecke bzw. Abstand (ungefähr 15 mm) ansteigt. Da ein starker Stoß beim Auftritt eines Fußgängers auf der Straße auftritt, bedingt der Ausgang des Schwingungsmeters einen Anstieg des Nachlaufes und demzufolge schneidet die elektrische Schaltung dies ab (d. h. ein Signal zum Zeitpunkt des Auftretens wird nicht verwendet). Demgemäß wird oftmals die Bewegungsrichtung nicht erfaßt, wenn ein Fußgänger beginnt, die Richtung zu wechseln, wenn die Bewegungsrichtung zum Zeitpunkt der Erzeu gung dieses Ausgangsimpulses erfaßt wird. Folglich kann die Auswahl der optimalen Bewegungsrichtung nicht erwartet werden und die ermittelte Position bzw. gemessene Position weicht oftmals von der tatsächlichen Position ab.

In den japanischen offengelegten Patentveröffentlichungen Nr. HEI 2-216011 und HEI 5-172579 ist beschrieben, die Richtung eines Fußgängers konstant zu erfassen und zu bestimmen, ob die Richtung verändert wurde oder nicht. Wenn eine Richtungs änderung ermittelt wird, werden die Richtung und die Strecke bis zu diesem Punkt in dieser Reihenfolge gespeichert. Sofern erforderlich, können die Position und die gegangene Strecke aus den gespeicherten Daten berechnet werden. Bei diesem Ver fahren wird eine Änderung der Bewegungsrichtung dadurch ermit telt, daß eine gemessene Richtung einen Präferenzrichtungs bereich überschreitet oder nicht und dies einem vorgegebenen Richtungswechsel entspricht. Wenn jedoch die gemessene Rich tung den Referenzrichtungsbereich übersteigt, ist kein Anhaltspunkt dafür gegeben, in welche Richtung sich die Bewe gungsrichtungen zu dem Zeitpunkt, innerhalb welchem der bei der Messung einer Position eingesetzte Referenzrichtungs bereich verändert hat.

Beim vorgenannten Fall ändert sich die Richtung konstant, wenn der Bereich eines Referenzwertes sehr eng gesetzt wird, so daß der Betrieb sehr kompliziert ist. Gleichzeitig wird die Spei cherkapazität sehr hoch, so daß der Referenzwertbereich in gewissem Umfang breiter eingestellt werden muß. Wenn der Bereich breiter ist, nimmt die Streuung in Abhängigkeit von der vor dem Richtungswechsel auftretenden Richtung immens zu. Insbesondere wird bei einer langgezogenen und leichten Ecke oder einer geneigten Straße ein Fehler kumuliert.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen tragbaren Positionsdetektor und ein Positions-Verwaltungssystem zu schaffen, welches genau die Richtung eines spazierengehenden Körpers erfassen kann, selbst wenn keine GPS-Signale empfangen werden, und gleichzeitig die Genauigkeit der durch das Besteck- bzw. Kopplungsverfahren ermittelten Position des sich fortbewegenden Körpers zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 oder 12 gelöst; die Unteransprüche haben bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung zum Inhalt.

Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein tragbarer Positionsdetektor zum Erfassen einer Bewegungs position eines sich bewegenden bzw. spazierengehenden Körpers geschaffen. Der tragbare Positionsdetektor weist zum einen eine Erfassungseinheit zum Messen eines Wertes auf, der einer durch die Bewegung eines spazierengehenden Körpers verursach ten Gehbewegung zugeordnet ist. Zum zweiten ist eine Ermitt lungseinheit zum Berechnen einer zurückgelegten Strecke basie rend auf dem Ausgang von der Gehbewegung-Erfassungseinheit vorgesehen. Zum dritten ist eine Erfassungseinheit zum Erfas sen der Richtung des sich bewegenden Körpers oder der Bewe gungsrichtung vorgesehen, welche durch die Gehbewegung des Körpers verursacht ist. Zum vierten ist eine Bewegungs richtung-Bestimmungseinheit zum Erfassen von Punkten vorgese hen, an welchen der gehende Körper an seiner im wesentlichen höchsten Position und/oder beim Auftreten während des Spazie rengehens ankommt, basierend auf dem durch die Gehbewegung- Erfassungseinheit gemessenen Wert. Zudem bestimmt die Bewe gungsrichtung-Bestimmungseinheit die Bewegungsrichtung an einem speziellen Punkt als spezifische Bewegungsrichtung, wobei der spezifische Punkt zumindest einem von erfaßten zwei Punkten zugeordnet ist und in einem Bereich spezifiziert wird, in welchem sich der Körper zwischen einem Ankunftspunkt höchster Position und einem Ankunftspunkt höchster beim nächsten Gehschritt befindet. Zum fünften ist eine Bewegungs position-Ermittlungseinheit zum Berechnen einer Position des spazierengehenden Körpers nach der Bewegung basierend auf der Bewegungsdistanz des spazierengehenden Körpers vorgesehen, welche durch die Bewegungsabstand-Ermittlungseinheit und die spezifische Bewegungsrichtung berechnet wird, die durch die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit bestimmt wurde.

Demgemäß kann die Gehbewegung-Erfassungseinheit in einfacher Form den Ankunftspunkt höchster Position und/oder den Auf trittspunkt des Körpers eines Fußgängers durch die Ausgangs muster eines geomagnetischen Sensors und eines Beschleuni gungssensors erfassen. Hinsichtlich der Bewegungsrichtung des Fußgängers ist die Richtung des Körpers an einem Punkt inner halb eines Bereiches, in welchem der Fußgänger auftritt vom Ankunftspunkt höchster Position und anschließend den nächsten Fuß zur höchsten Position bewegt näher der Bewegungsrichtung als die Richtung des Körpers an einem Punkt, an welchem der Fußgänger beginnt, seinen Fuß zu heben. Wenn somit einer der vorgenannten beiden Punkte erfaßt wird, kann ein optimaler spezifischer Punkt im vorgenannten Bereich an dem einen Punkt oder einem Punkt ausgewählt werden, welcher von dem einen Punkt um eine vorgegebene Zeitdauer verzögert ist (d. h. einem dem vorgenannten Punkt zugeordnet). Demgemäß kann eine bessere, Bewegungsrichtung ausgewählt werden.

In Übereinstimmung mit dem oben genannten ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der eine tragbare Größe und ein für einen Fußgänger geeignetes Gewicht aufweisende Positionsdetektor die Position einer den tragbaren Detektor tragenden Person durch das Besteck- bzw. Kopplungs verfahren bestimmen, selbst wenn der Positionsdetektor in einem Wald oder zwischen Gebäuden lokalisiert ist, wo kein Signal von einem globalen Positionssystem (GPS) aufgrund von hohen Gebäuden, Dämmen und Wäldern empfangbar ist. Hierbei wird eine einfache Erfassung möglich, wenn für die Messung erforderliche Bewegungsrichtung des Körpers eines Fußgängers bestimmt wird, indem der Ankunftspunkt höchster Position und/oder der Auftrittspunkt des Körpers, wie etwa ein Fuß oder eine Taille, durch einen geomagnetischen Sensor oder einen Beschleunigungssensor erfaßt. Hierbei wird die Bewegungs richtung in einem Punkt, welcher sich im Bereich zwischen dem Ankunftspunkt höchster Position, welcher dem vorgenannten Punkt (oder einem Punkt, der vom vorgenannten Punkt um einen vorgenannten Punkt verzögert ist) zugeordnet ist, und dem nächsten Ankunftspunkt höchster Position befindet, bei spezi fischer Bewegungsrichtung für die Messung eingesetzt. Demgemäß kann die Bewegungsrichtung an einem Punkt bestimmt werden, an welchem die Richtung eines Körpers des Fußgängers sich tat sächlichen Richtung annähert. Hierdurch ist eine Verbesserung der Meßgenauigkeit in einfacher Form möglich.

Des weiteren kann durch das Erfassen der sich ändernden Umge bung die Länge eines Schrittes entsprechend abfallender Straße, etc. verändert werden. Folglich kann die Positions genauigkeit weiter verbessert werden. Des weiteren kann der erfindungsgemäße Positionsdetektor kostengünstig hergestellt werden.

Beim zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zählt die Bewegungsrichtung-Ermittlungseinheit die Schrittanzahl basierend auf der Vertikalbeschleunigung des gehenden Körpers, welche durch die Gehbewegung-Erfassungs einheit erfaßt wird, und ermittelt zudem die Bewegrichtung aus der Beziehung zwischen gezählter Schrittanzahl und Schritt länge.

Entsprechend der vorgenannten zweiten bevorzugten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung zählt die Bewegungsrichtung- Bestimmungseinheit die Schrittanzahl basierend auf einer ver tikalen Beschleunigungsänderung des gehenden Körpers, welche durch die Gehbewegung-Erfassungseinheit erfaßt wurde. Demgemäß kann die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit die zurück gelegte Distanz ermitteln, indem die gezählte Schrittanzahl mit der Länge des entsprechenden Schrittes multipliziert wird. Somit ist ein Besteck- bzw. Kopplungsverfahren mit dem trag baren und kleinen Positionsdetektor möglich.

Bei einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung zählt die Bewegungsrichtung-Bestimmungs einheit die Schrittanzahl basierend auf einer vertikalen geo magnetischen Änderung, die durch die Fortbewegung des gehenden Körpers verursacht wird, die durch die Gehbewegung-Erfassungs einheit erfaßt wurde, und ermittelt zudem eine zurückgelegte Strecke aus der Beziehung zwischen der gezählten Schrittanzahl und der Länge eines Schrittes.

Entsprechend dem vorgenannten dritten bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung zählt die Bewegungs distanz-Bestimmungseinheit die Schritteanzahl basierend auf einer vertikalen geomagnetischen Änderung des gehenden Kör pers, die durch die Gehbewegung-Erfassungseinheit erfaßt wurde. Somit kann die Bewegungsdistanz-Bestimmungseinheit eine zurückgelegte Distanz ermitteln, indem die gezählte Schritt anzahl mit der Länge eines entsprechenden Schrittes multipli ziert wird. Folglich ist ein Besteck- bzw. Kopplungsverfahren mit dem tragbaren sowie kleinen Positionsdetektor möglich.

Bei einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung beurteilt und erfaßt die Bewegungsrichtung- Bestimmungseinheit den Ankunftspunkt bzw. Zielpunkt höchster Position und/oder den Landungspunkt bzw. Aufsetzpunkt auf der durch das Spazierengehen des Körpers verursachten vertikalen Beschleunigungsänderung und bestimmt zudem die Bewegungs richtung des spazierengehenden Körpers an einem spezifischen Punkt als spezifische Bewegungsrichtung. Der spezifische Punkt stellt zumindest einen von zwei Punkten oder einen Punkt dar, welcher von dem einen Punkt um eine vorgegebene Zeitdauer ver zögert ist. D. h. die Gehbewegung-Erfassungseinheit dieses Aus führungsbeispiels setzt einen Beschleunigungssensor ein.

Entsprechend dem vorgenannten vierten bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung kann der Ankunftspunkt höchster Position und/oder der Aufsetzpunkt des Körpers eines Fußgängers erfaßt werden, indem ein Beschleunigungssensor ein gesetzt wird. Der spezifische Punkt wird als Erfassungspunkt oder als Punkt bestimmt, welcher von einem der beiden Punkte um eine vorgegebenen Zeitdauer verzögert ist. Dieser spezifi sche Punkt kann auf einen Punkt eingestellt werden, an welchem die Bewegungsrichtung des Körpers eines Fußgängers sich der tatsächlichen Richtung annähert, nachdem die Bewegungsrichtung sich beträchtlich geändert hat (wie oben beschrieben, ein Punkt in einem Bereich, in welchem sich der Körper zwischen dem vorgenannten Ankunftspunkt höchster Position und einem Ankunftspunkt höchster Position des nächsten Schrittes befin det). Somit kann die Meßgenauigkeit durch eine einfache Erfas sung verbessert werden.

Bei einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung beurteilt und erfaßt die Bewegungsrichtung- Bestimmungseinheit den Ankunftspunkt bzw. Zielpunkt höchster Position und/oder den Aufsetzpunkt aus der durch das Gehen des Körpers verursachten vertikalen geomagnetischen Änderung und bestimmt zudem die Bewegungsrichtung des gehenden Körpers an einem spezifischen Punkt als spezifische Bewegungsrichtung, wobei der spezifische Punkt zumindest einer von zwei Punkten oder ein Punkt ist, welcher von dem einen Punkt um eine vorge gebene Zeitdauer verzögert ist. D. h. die Gehbewegung-Erfas sungseinheit dieses Ausführungsbeispiels setzt einen geomagne tischen Sensor ein.

Entsprechend dem vorgenannten fünften bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung kann der Ankunftspunkt der Zielpunkt höchster Position und/oder der Aufsetzpunkt des Kör pers eines Fußgängers durch den Einsatz eines geomagnetischen Sensors erfaßt werden. Der spezifische Punkt wird als der erfaßte Punkt oder ein Punkt bestimmt, welcher von einem der beiden Punkte um eine vorgegebene Zeitdauer verzögert ist. Dieser spezifische Punkt kann auf einem Punkt eingestellt wer den, an welchem die Bewegungsrichtung des Körpers eines Fuß gängers sich der tatsächlichen Richtung annähert, nachdem sich die Bewegungsrichtung beträchtlich geändert hat (wie oben beschrieben, ein Punkt in einem Bereich, in weichem der Körper sich zwischen dem vorgenannten Ankunftspunkt höchster Position und einem Ankunftspunkt höchster Position des nachfolgenden Schrittes befindet). Folglich kann die Meßgenauigkeit durch eine einfache Erfassung verbessert werden.

Bei einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung wird die vorgegebene Zeitdauer, welche durch die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit verzögert wird, als Proportionalbereich einer Schrittdauer von einem Gehzyklus bestimmt.

Entsprechend dem vorgenannten sechsten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der vorherige Schrittzyklus erfaßt. Basierend auf diesem Schrittzyklus wird die Verzögerungszeit als Proportionalbereich der Schrittdauer berechnet, welche eine spezifische Zeit derart darstellt, daß eine optimale Richtung erhalten wird. Somit kann ein optimaler spezifischer Punkt beibehalten werden, selbst wenn sich der Gehzustand ändert.

Bei einem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung wird die vorgegebene Zeitdauer, welche durch die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit verzögert wird, auf eine Zeitdauer eingestellt, während weicher der spezifische Punkt in einen Zustand bzw. eine Lage wandert, in welcher der aufgesetzte Fuß und der nachfolgende Fuß nebeneinander posi tioniert werden. Zu dem Zeitpunkt, zu welchem der aufgesetzte Fuß und der nachfolgende Fuß nebeneinander angeordnet sind, ist die Richtung des Körpers eines Fußgängers oftmals am stärksten der Richtung angenähert, welche durch einen einzel nen Schritt verursacht wird. Das Einstellen der Zeitdauer kann vorab oder die Zeitdauer als Proportionalbereich einer Schrittdauer eingestellt werden.

Entsprechend dem vorgenannten siebten bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung wird die Verzögerungs zeitdauer auf eine Zeitdauer eingestellt, während welcher der spezifische Punkt zu einer Lage bzw. einem Zustand wandert, in welchem der aufgesetzte Fuß und der nächste Fuß nebeneinander positioniert sind. Somit nähert sich die spezifische Richtung zum Berechnen einer gemessenen Position oftmals einer Bewe gungsrichtung stark an. Folglich kann die Meßgenauigkeit ver bessert werden.

Bei einem achten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung erfaßt die Bewegungsdistanz-Bestimmungs einheit eine Änderung der Umgebung aus einer Beschleuni gungsänderung oder einer geomagnetischen Änderung, die durch die Bewegung des Körpers verursacht wird, zudem Änderungen der Schrittlänge, basierend auf der erfaßten Änderung der Umge bung, und berechnet den ermittelten Abstand bzw. Distanz. Die sich ändernde Umgebung umfaßt ein Gefälle nach unten, nach oben, etc. Die sich ändernde Umgebung wird durch das Muster der Beschleunigungsänderung oder geomagnetischen Änderung erfaßt.

Entsprechend dem vorgenannten achten bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung ist die Bewegungsdistanz- Bestimmungseinheit derart aufgebaut, daß sie eine Änderung der Umgebung, wie etwa eine nach oben oder nach unten gerichtete Neigung, aus einer Beschleunigungsänderung oder geomagneti schen Änderung erfassen kann, welche durch die Bewegung des Körpers eines Fußgängers verursacht wird. Demzufolge kann die Schrittlänge zum Berechnen der zurückgelegten Strecke entspre chend der Änderung der Umgebung verändert werden, wodurch die Meßgenauigkeit verbessert wird.

Bei einem neunten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung wird eine Korrektur der Schrittlänge durchge führt, indem die Schrittlänge gegenüber einer Schrittlänge während eines Spaziergangs auf einem ebenen Weg verkürzt wird, wenn durch die Erfassung der Änderung der Umgebung bestimmt wird, daß der Gehweg eine einen vorgegebenen Wert überstei gende Neigung aufweist.

Entsprechend dem vorgenannten neunten bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung kann die Korrektur der Schrittlänge ausgeführt werden, indem die Schrittlänge gegen über einer Schrittlänge während eines Spaziergangs auf einem ebenen Weg verkürzt wird, wenn sich ergibt, daß der Spazierweg eine einen vorgegebenen Wert übersteigende Neigung aufweist. Folglich kann die Position in einer X-Y-Ebene bei Betrachtung aus vertikaler Richtung (Z-Richtung) genauer ermittelt werden.

Bei einem zehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung umfaßt der tragbare Positionsdetektor ferner eine Einheit zum Empfang von Radiowellen von Satelliten eines globalen Positionssystems (GPS) und zum Messen der gegenwärti gen Position eines Körpers, sowie eine Positions- Korrektureinheit zum Korrigieren der gegenwärtigen Position, welche durch die Positions-Ermittlungseinheit ermittelt wurde, wenn die gegenwärtige Position mit der Einheit gemessen wird.

Entsprechend dem vorgenannten zehnten bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Einheit zum Emp fang von Radiowellen von Satelliten eines globalen Positions systems (GPS) vorgesehen. Demzufolge wird an Orten, an welchen GPS-Signale empfangbar sind, die Position basierend auf den GPS-Signalen ermittelt. Andererseits wird an Orten, an denen keine GPS-Signale empfangbar sind, die Position entsprechend dem Besteck- bzw. Kopplungsverfahren ermittelt. Hierdurch kann zu jeder Zeit die Position gemessen werden. Ein Fehler bei einer Besteck- bzw. Kopplungsposition kann durch die gemessene Position basierend auf den GPS-Signalen eliminiert werden, wodurch die Meßgenauigkeit sichergestellt wird.

Bei einem elften bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung wird die Korrektur, der Schrittlänge in der Gehdistanz-Ermittlungseinheit durch einen Wert vorgenommen, welcher erhalten wird, wenn eine berechnete Distanz durch die kumulierte Schrittanzahl dividiert wird, wenn die Bewegungs richtung, welche durch die Bewegungsrichtung-Erfassungs einheit, oder die spezifische Bewegungsrichtung, welche durch die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit bestimmt wird, sich innerhalb einer vorgegebenen Richtungsbreite befinden und zudem durch die Erfassung der Änderung der Umgebung festgelegt wird, daß die kumulierte Schrittanzahl oder die kumulierte Bewegdistanz, in welcher sich eine vertikale Beweggröße inner halb einer vorgegebenen Breite befindet, einen geraden Vor wärtsgang auf einem ebenen Weg darstellt, welcher sich für eine vorgegebene Zeitdauer oder mehr fortsetzt. * Die berech nete Distanz bzw. Strecke wird sowohl von einem Startpunkt des gerade vorwärts gerichteten Spaziergangs auf dem ebenen Weg als auch der gegenwärtigen Position an einem Endpunkt des Spa ziergangs durch die Einheit gemessen.

Entsprechend dem vorgenannten elften bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung wird die Korrektur der Schrittlänge durch einen wert durchgeführt, welcher mittels Teilen der vorgenannten berechneten Strecke durch die kumu lierte Schrittanzahl erhalten wird, wenn lediglich ein im wesentlichen gerader vorwärts gerichteter Spaziergang auf einem ebenen Weg durchgeführt wird, welcher sich für eine vor gegebene Zeitdauer oder mehr fortsetzt. Demgemäß kann die Schrittlänge auf eine optimale Schrittlänge eingestellt wer den. Da die mit den GPS-Signalen berechnete Strecke eine geradlinige Distanz darstellt, wird die Berechnung unter der Prämisse durchgeführt, daß der Spaziergang einen im wesentli chen geraden, vorwärts gerichteten Spaziergang auf einem ebe nen Weg darstellt, sowie unter der Prämisse, daß sich der Spa ziergang für eine vorgegebene Zeitdauer oder mehr unter Berücksichtigung eines Meßfehlers kund einer Änderung der Schrittlänge fortsetzt. Somit kann die Meßgenauigkeit verbes sert werden.

Ein erfindungsgemäßes Positions-Management- bzw. Verwaltungs system ist mit einem tragbaren Positionsdetektor zum Erfassen einer fortbewegten Position eines Fußgängers ausgestattet. Der tragbare Positionsdetektor weist zum einen eine Erfassungseinheit zum Messen eines Wertes auf, der einer durch die Bewegung eines spazierengehenden Körpers verursachten Gehbewegung zugeordnet ist. Zum zweiten ist eine Ermittlungseinheit zum Berechnen einer zurückgelegten Strecke basierend auf dem Ausgang von der Gehbewegung- Erfassungseinheit vorgesehen. Zum dritten ist eine Erfassungseinheit zum Erfassen der Richtung des sich bewegen den Körpers oder der Bewegungsrichtung vorgesehen, welche durch die Gehbewegung des Körpers verursacht ist. Zum vierten ist eine Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit zum Erfassen von Punkten vorgesehen, an welchen der gehende Körper an seiner im wesentlichen höchsten Position und/oder beim Auftreten während des Spazierengehens ankommt, basierend auf dem durch die Geh bewegung-Erfassungseinheit gemessenen Wert. Zudem bestimmt die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit die Bewegungsrichtung an einem speziellen Punkt als spezifische Bewegungsrichtung, wobei der spezifische Punkt zumindest einem von erfaßten zwei Punkten zugeordnet ist und in einem Bereich spezifiziert wird, in welchem sich der Körper zwischen einem Ankunftspunkt höchster Position und einem Ankunftspunkt höchster beim nächsten Gehschritt befindet. Zum fünften ist eine Bewegungs position-Ermittlungseinheit zum Berechnen einer Position des spazierengehenden Körpers nach der Bewegung basierend auf der Bewegungsdistanz des spazierengehenden Körpers vorgesehen, welche durch die Bewegungsabstand-Ermittlungseinheit und die spezifische Bewegungsrichtung berechnet wird, die durch die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit, bestimmt wurde. Zum sechsten ist eine Übertragungseinheit zur Übertragung zumin dest eines Informationsstückes einer Ausgangsinformation von der Gehbewegung-Erfassungseinheit, von der Bewegungsdistanz- Bestimmungseinheit, von der Bewegungsrichtung-Bestimmungs einheit und von der Bewegungsposition-Bestimmungseinheit vor gesehen. Das Positions-Verwaltungssystem ist ferner mit einer Basisstation ausgerüstet. Die Basisstation umfaßt zum einen eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme von Ausgangsinformationen, welche durch die Übertragungseinheit des tragbaren Positions detektors übertragen wurden, und zum zweiten eine Anzeige einheit, um die Bewegungsposition des tragbaren Positions detektors anzuzeigen, basierend auf der Information von der Empfangseinheit.

Entsprechend dem vorgenannten Positions-Verwaltungssystem der vorliegenden Erfindung ist der vorgenannte tragbare Positions detektor -Unter- bzw. Kinderstation) mit einer Übertragungs einheit ausgebildet, um Positionsinformation zur Basisstation (Mutterstation) zu übertragen. Demgemäß kann die Basisstation die Positionen jeweiliger Unterstationen erfassen und verwalten bzw. managen.

Bei dem Positions-Verwaltungssystem kann zumindest ein Teil der Information, welche für den Berechnungsvorgang der Posi tion des tragbaren Positionsdetektors basierend auf einem GPS- Signal erforderlich ist, das durch den tragbaren Positions detektor empfangen wurde, vom tragbaren Positionsdetektor zur Basisstation übertragen werden. Die Basisstation kann den Informationsteil empfangen und die Position berechnen. Beim tragbaren Positionsdetektor kann der Berechnungsvorgang zwi schen dem tragbaren Positionsdetektor und der Basisstation aufgeteilt werden, so daß die Basisstation von dem Positions- Berechnungsvorgang abweichende Vorgänge durchführt.

Entsprechend dem vorgenannten Positions-Verwaltungssystem wird ein durch die Kinderstation erhaltener Informationsteil zur Basisstation durch die Übertragungseinheit übertragen. Hier durch wird der Berechnungsvorgang zwischen tragbaren Posi tionsdetektor und Basisstation aufgeteilt, so daß die Basis station vom Berechnungsvorgang abweichende Vorgänge durch führt. Somit ist die Kinderstation hinsichtlich des Aufbaus sehr einfach ausgestaltet. Natürlich kann das Berechnungs ergebnis der Basisstation zur Kindstation übertragen werden, so daß die Kindstation das Ergebnis einsetzen kann.

Obige und weitere Aufgaben und Vorteile werden aus der nach folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung der Erfindung ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines tragbaren Positionsdetektors entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des tragbaren Positions detektors;

Fig. 3 ein Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelprogrammes des tragbaren Positionsdetektors;

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelprogrammes des tragbaren Positionsdetektors;

Fig. 5A und 5B Diagramme zur Erläuterung eines Beispiels einer Bewegungsstrecke;

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines tragbaren Positionsdetektors entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des tragbaren Positions detektors entsprechend einem zweiten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ein Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelprogrammes des tragbaren Positionsdetektors entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ein Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelprogrammes des tragbaren Positionsdetektors entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 ein Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelprogrammes des tragbaren Positionsdetektors entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 ein Diagramm zur Erläuterung von Bergstrecken;

Fig. 12 ein Blockdiagramm eines tragbaren Positionsdetektors entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 ein Blockdiagramm einer Basisstation;

Fig. 14 ein Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelprogrammes des tragbaren Positionsdetektors entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 ein Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelprogrammes des tragbaren Positionsdetektors entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 ein Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelprogrammes des tragbaren Positionsdetektors entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 17 ein Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelprogrammes der Basisstation.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, welche bei einem von Menschen benutzten tragbaren Positionsdetektor eingesetzt werden, mit Bezug auf die Zeich nung beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebauten tragbaren Positions detektor. Dieses Ausführungsbeispiel wird bei einem sich fort bewegenden Körper, wie etwa einer Person, angewendet. In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen Nr. 1 einen trag baren Positionsdetektor. Der tragbare Positionsdetektor 1 besteht im wesentlichen aus einem Steuer- bzw. Regelungs bereich 11, einem Pedometer 12, einem geomagnetischen Sensor 13, einem Schaltungseingangsabschnitt 14, einem Festspeicher (ROM) 15, einem Randomspeicher (RAM) 16, einer Anzeige 17, einer Stimmenausgabeeinheit (etwa einem Lautsprecher) 18 und einer (nicht dargestellten) Stromversorgung 19. Die Strom versorgung 19 wird je nach Anforderung hinzugefügt. Dies trifft auch für andere nachfolgend zu beschreibende Ausfüh rungsbeispiele zu. Der tragbare Positionsdetektor 1 ist ferner mit einer integrierten Batterie 20 und einem Treiber 21 für eine externe Einheit ausgebildet.

Der Pedometer 12 (Gehbewegungs-Erfassungseinheit) erfaßt die Schrittanzahl einer gehenden Person. Der Pedometer 12 verwen det beispielsweise einen Pedometer, welcher elektrisch eine mechanische Bewegung unter Verwendung eines Gewichts erfaßt, oder ein elektronisches Pedometer, welches eine Spule oder einen magnetischen Sensor aufweist. Das elektronische Pedo meter weist eine Impuls-Verstärkerschaltung und eine Zähl einrichtung auf und kumuliert als Schrittanzahl die durch die elektromagnetische Induktion der Spule (oder magnetischen Sen sors) erzeugten Impulse sowie die Geomagnetik durch das Gehen bzw. Wandern oder Reisen. Die Größe des Pedometers 12 ist gering sowie das Gewicht leicht und im Hauptkörper 31 des tragbaren Detektors 1, wie in Fig. 2 dargestellt, aufgenommen und angeordnet.

Das Pedometer 12 kann beispielsweise ein Festkörper-Sensor element verwenden, bei welchem ein Spannungselement auf einer auf einem Siliziumsubstrat gebildeten Dünnfilmkonsole vorgese hen ist. Die Änderung des elektrischen Charakteristikwertes des Spannungselementes wird mit einem Referenzniveau vergli chen, um ein Impulssignal zu erzeugen. Hierbei besteht der Vorteil, daß eine Subminiaturisierung erreichbar sowie ein digitaler Ausgang in einfacher Form erzielbar ist. Ferner kann das Pedometer 12 einem Typ zugeordnet sein, bei welchem ein Beschleunigungselement elektrisch die Bewegung des Körpers eines Spaziergängers bzw. Wanderers erfaßt. Das Ausgangssignal des Beschleunigungselementes wird in elektrische Impulse ent sprechend der spezifischen Bewegung des Körpers umgewandelt und diese umgewandelten Impulse gezahlt. Des weiteren kann das Pedometer 12 andere kleine und leichtgewichtige Typen einset zen, bei welchen ein digitaler Ausgang erzielt wird. Bei spielsweise kann das Pedometer 12 ein Bauteil umfassen, wel ches als Beschleunigungssensor oder geomagnetischer Sensor bezeichnet wird.

Kurz gesagt kann jedes Prinzip eingesetzt werden, welches elektrisch einen einzelnen Schritt einer durchgeführten Geh- bzw. Wanderbewegung erfassen kann.

Des weiteren kann das Pedometer 12 ein getrennt vorgesehenes, kommerzielles Pedometer einsetzen. Hierbei wird das Aus gangssignal des getrennt vorgesehenen Pedometers dem Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 durch ein Kabel oder ein Verbindungs element zugeführt.

Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 führt eine Messung eines Wertes (hier der Schrittanzahl) aus, welcher der durch die Bewegung einer Person verursachten Bewegung zugeordnet ist, basierend auf einem Signal von dem Pedometer 12, und bestimmt die zurückgelegte Distanz bzw. Bewegungsdistanz entsprechend einem im ROM gespeicherten Programm. Die Bestimmung der zurückgelegten Distanz bzw. Strecke wird durch die Berechnung von (Schrittanzahl) × (Schrittlänge) durchgeführt. Somit bil den das Pedometer 12, der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11, der ROM 15 und der RAM 16 die Bewegungsdistanz-Ermittlungs einheit, die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit sowie die Bewegungsposition-Bestimmungseinheit.

Der geomagnetische Sensor 13 erfaßt die Bewegungsrichtung (Bewegungsrichtung einer Person). Der geomagnetische Sensor 13 verwendet einen kleinen und leichtgewichtigen magnetischen Sensor, welcher das Magnetfeld der Erde erfaßt, um zu detektieren, in welche Richtung der Sensor mit Bezug auf die Ost-West und Nord-Südrichtungen gelenkt wird. Als derartigen Sensor setzt der geomagnetische Sensor 13 beispielsweise einen digitalen Dreiachsenmagnetsensor HMR2300 (Handelsname) ein, welcher von Honeywell hergestellt wird. Der geomagnetische Sensor 13 bildet die Bewegungsrichtung-Erfassungseinheit zum Erfassen einer durch die Bewegung einer Person verursachten Bewegungsrichtung. Die Bewegungsrichtung-Erfassungseinheit ist nicht auf einen geomagnetischen Sensor begrenzt. Beispielsweise können ein Gyrokompass und andere Sensoren eingesetzt werden, sofern sie klein und leichtgewichtig sind.

Der geomagnetische Sensor 13 kann zudem eine Vertikaländerung des Erdmagnetismus erfassen, welcher durch die wandernde bzw. gehende Person verursacht wird, so daß geomagnetische Änderun gen Unregelmäßigkeiten, einen Ankunftspunkt bzw. Zielpunkt höchster Position des Personenkörpers von dem niedrigsten Wert, welcher für eine vorgegebene Zeitdauer fortläuft, sowie einen Auftret- bzw. Landepunkt beurteilen kann. Zu diesem Punkt bzw. Zeitpunkt oder zu einem später zu beschreibenden Punkt, welcher von diesen Punkten um eine vorgegebene Zeit verzögert ist, bestimmt die Bewegungsrichtung-Bestimmungs einheit die Bewegungsrichtung zu diesem Zeitpunkt als spezifi sche Bewegungsrichtung. Demzufolge bildet der geomagnetische Sensor 13 einen Teil der Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit. Der Schaltungseingangsabschnitt 14 umfaßt eine Bedienungs taste, um den tragbaren Positionsdetektor 1 zu betätigen, eine Steuer- bzw. Regeltaste, um den Bestimmungsort, eine Route, eine Flächenänderung und dergleichen an der auf dem Bildschirm der Anzeige 17 angezeigten Karteninformation einzustellen. Der Schaltungseingangsabschnitt 14 umfaßt ferner eine Flächen änderungstaste, welche Tasten für das Hoch- und Runterfahren der Seite aufweist, um eine Kartenfläche auf dem Bildschirm der Anzeige 17 in Vertikalrichtung zu bewegen. Der Schaltungs eingangsbereich 14 weist zudem verschiedene Schalter auf, wel che für die Betätigung erforderlich sind (beispielsweise ein Zehntastenfeld, um numerische Zeichen einzugeben, einen Strom schalter und eine Speichertaste). Entsprechend einem vorgege benen Bildpunkt (etwa einem Bestimmungspunkt), zu welchem sich eine Person bewegen möchte, wird der Schaltungseingangsbereich 14 verwendet, um die Koordinatenposition des Bildpunktes auf der Karte als einen Punkt zu spezifizieren, zu dem um jede der umgebenden Richtungen, die durch Ost-West und Süd-Nord gekenn zeichnet sind, während der Bewegung zu spezifizieren, um die Karteninformation über die spezifizierte Richtung zu erhalten, und des weiteren um das Rücksetzen des Startpunktes, ein schließlich eines Rücksetzvorgangs, durchzuführen.

Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 empfängt ein Geh- bzw. Wandersignal vom Pedometer 12, welches den Gehvorgang einer Person in jedem Schritt erfaßt. Der Steuer- bzw. Regel abschnitt bzw. -bereich 11 setzt das empfangene Wandersignal bei der Berechnung der Bewegungsstrecke ein, wobei ein vorab eingegebener Schrittlängenwert jedem Schritt gleichgesetzt wird. Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 enthält zudem ein Richtungssignal, welches kennzeichnet, in welche der Ost-West und Süd-Nord-Richtungen der Körper des Fußgängers oder Wande rers zeigt, wobei das Richtungssignal von dem geomagnetischen Sensor 13 erfaßt wurde. Des weiteren erfaßt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 die Vertikaländerung des Körpers des Wan derers und demgemäß den Zustand der Hoch- und Runterbewegung des Fußes von der Vertikaländerung des Erdmagnetismus, welcher mit diesem geomagnetischen Sensor 13 erfaßt wurde. Wenn der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 erfaßt, daß der Wanderzustand (Hoch- und Runterbewegung eines Körpers oder eines Fußes) in einem vorgegebenen Zustand wanderte, bestimmt der Steuer- bzw. Pegelungsbereich 11 anschließend die Richtung des vorgenannten Körpers an diesem Punkt als Bewegungsrichtung. Der vorgegebene Zustand bedeutet, daß sich der Wanderzustand in einem Bereich zwischen dem Ankunftspunkt bzw. Zielpunkt höchster Position (eines Punktes, an welchem ein Körper, wie etwa ein Fuß oder eine Taille im wesentlichsten die höchste Position erreicht, eines Auftrittpunktes oder eines Punktes, welcher von einem der beiden Punkte um einen vorgegebenen Punkt bzw. Zeitpunkt verzögert ist) und dem Ankunftspunkt höchster Position des nächsten Fußes, etc. Somit berechnet der Steuer- bzw. Rege lungsbereich 11 die Bewegung einer durch den gegenwärtigen einen Schritt verursachten Position aus der vorgegebenen Länge und der Richtung des gegenwärtigen einen Schritts und addiert die berechnete Bewegung zur vorherigen Position, so daß die gegenwärtige Position bestimmt wird.

Während die in der vorherigen Berechnung eingesetzte Schritt länge den vorherigen eingangsnumerischen Wert der Schrittlänge verwendet, wenn eine Person normal auf einem ebenen Weg wan dert bzw. geht, kann der numerische Wert entsprechend der Umgebung und den Wanderbedingungen (etwa bei einer Bergstraße) geändert werden, wie später noch beschrieben wird. Des weite ren zeigt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 die derart erhaltene Bewegungspositionsinformation auf der Anzeige 17 an und führt einen Berechnungsvorgang durch, welcher für die Aus gabe einer Stimmeninformation erforderlich ist, die wiederum für die Stimmen-Ausgabeeinheit 18 notwendig ist. Des weiteren zeigt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 eine Karte auf dem Bildschirm der Anzeige 17 an und steuert bzw. regelt die Karte basierend auf einer Information (etwa einer Karteninformation über eine Reiseroute, etc.) von der Speicherkarte 22, welche durch den externen Einheitstreiber 21 eingegeben wird. Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 besteht aus einem Mikrocompu ter mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) und steuert bzw. regelt die vorgenannten Steuerungen bzw. Regelungen ent sprechend einem Steuer- bzw. Regelprogramm, welches im ROM 15 (siehe nachfolgend zu erläuterten Flußdiagramme) gespeichert ist.

Die Anzeige 17 zeigt für die Position einer Person relevante Informationen an, welche durch den Steuer- bzw. Regelungs bereich 11 ermittelt wurden, und bildet daher die Anzeigen einheit. Die Anzeige 17 verwendet beispielsweise eine kleine Flüssigkristallanzeige mit niedriger Verlustleistung (welche sowohl monochromatisch oder auch farbig sein kann). Die Stim men-Ausgabeeinheit 18 erzeugt Stimmen-synthesierten Schall basierend auf einem Stimmen-synthesierten Steuersignal vom Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 und besteht beispielsweise aus einem Lautsprecher. Dieser Lautsprecher ist derart aufge baut, daß er Information dem Wanderer liefert, selbst wenn ein Abdeckungsbereich 33 nicht geöffnet ist.

Der externe Einheitstreiber 21 besteht beispielsweise aus einer PCMCIA-Steuerschaltung und führt den Datenübertragungs vorgang zwischen der Schaltung und der Speicherkarte 22 durch. Die Speicherkarte 22 speichert Karteninformation, die für die Bewegungs- bzw. Reiseroute einer Person relevant ist und bil det eine Karteninformation-Speichereinheit.

Der ROM 15 weist vorab gespeicherte verschiedene Programme und erforderliche Daten für den Positions-Berechnungsvorgang auf, welcher durch den Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 durch geführt wird. Der RAM 16 weist eine erste Speicherfläche, wel che temporär durch den Schaltungseingangsbereich 14 eingege bene Information speichert, eine zweite Speicherfläche, welche die Bestimmungs- bzw. Ortsinformation und dergleichen spei chert, die durch die Bedienung des Schaltungseingangsbereiches 14 spezifiziert ist, eine Arbeitsfläche usw. auf.

Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet eine integrierte Batterie, welche jeder oben genannten Schaltung die erforderliche Ener gie zuführt. Eine Stromversorgungsschaltung 19 für die Ände rung der Spannung, etc. kann je nach Bedarf hinzugefügt wer den.

Fig. 2 zeigt den Aufbau des tragbaren Positionsdetektors 1. In der Figur weist der tragbare Positionsdetektor 1 ein Haupt element 31 auf. Das Hauptelement 31 ist klein sowie leicht gewichtig und ungefähr als Box ausgebildet, so daß eine Person in einfacher Form das Element tragen kann. Auf der Vorder fläche des Hauptelementes 31 ist die Anzeige 17 mit einem rechteckförmigen Bildschirm, der Schaltungseingangsbereich 14 sowie die Stimmen-Abgabeeinheit 18 angeordnet. Im Innenraum des Hauptelementes 31 ist der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 ausgebildet, welcher wiederum das Pedometer 12, den geomagne tischen Sensor 13, den externen Einheitstreiber 21 für die Speicherkarte, den ROM 15 und RAM 16 aufweist. Spannung wird von der Batterie 20 zugeführt, welche im unteren Bereich des Hauptelementes 31 aufgenommen ist.

Der linke Bereich des Hauptelementes 31 ist mit einem schließ baren Deckel 34 und einer Einführöffnung 32 für die Speicher karte 22 ausgebildet sowie eine Einführöffnung für die Batte rie 20 ist innerhalb des schließbaren Deckels 34 ausgestaltet. Hierdurch stellt sich der Austausch der eingefügten Batterie 20, die Inspektion des externen Einheitstreibers 21 und der gleichen in einfacher Form dar.

Vorzugsweise kann der tragbare Positionsdetektor 1 an einer Person, etwa an einem Gürtel, befestigt werden, so daß er nicht relativ zum Körper versetzt wird. Aus diesem Grund ist ein am Gürtel befestigbares Gurtbefestigungselement an der Rückseite des Hauptelementes 31 vorgesehen, obgleich nicht dargestellt. Dies ermöglicht ein einfaches Entfernen des tragbaren Positionsdetektors 1 vom Gürtel und gleichzeitig eine einfache Befestigung wiederum am Gürtel.

Nachfolgend wird die Betriebsweise erläutert.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Flußdiagramme des Steuer- bzw. Regel programmes des tragbaren Positionsdetektors 1.

Das Steuer- bzw. Regelprogramm wird durchgeführt, falls die Energieversorgung des tragbaren Positionsdetektors 1 einge schaltet wird. Wenn das Steuer- bzw. Regelprogramm startet, wird zuerst die Initialisierung durchgeführt. Bei der Initia lisierung wird der tragbare Positionsdetektor 1 automatisch rückgesetzt und ein vorgegebener Initialisierungsvorgang, wie etwa das Löschen der Arbeitsfläche des RAM 16 und dergleichen, wird ausgeführt.

Im Schritt S3 wird die Eingabe durchgeführt. Das heißt, eine den tragbaren Positionsdetektor 1 tragende Person gibt manuell einen Bewegungs-Start, die Durchschnittslänge eines Schrittes während einer Wanderung auf einem ebenen Weg usw. ein. Zu die sem Zeitpunkt wird beispielsweise durch die Anzeige "Einstel len eines Startpunktes für den Bewegungsstart" auf dem Bild schirm der Anzeige 17 eine Person zum Durchführen der Initia lisierung gezwungen. Zu diesem Zeitpunkt muß die Speicherkarte 22 (welche Karteninformation über die Fläche, in welcher der Spaziergänger sich bewegt etc. speichert) in das Hauptelement 31 eingefügt sein. Wenn die Speicherkarte 22 nicht eingefügt wurde, kann eine Nachricht "Einfügen der Speicherkarte 22 für die Fläche, in welcher sich der Wanderer bewegt, falls erfor derlich" auf dem Bildschirm der Anzeige 17 angezeigt werden.

Das Eingeben des Bewegungs-Startpunktes kann durchgeführt wer den, indem der Startpunkt auf einer Karte als Punkt spezifi ziert oder die Positionskoordinaten (Breite und Höhe) eingege ben werden. Wie durch das Beispiel einer Wander- bzw. Bewe gungsroute in Fig. 5(a) dargestellt, kann beispielsweise der Startpunkt als ein Punkt eingegeben werden. Zudem wird bei der Initialisierung die Schrittlänge einer Person eingegeben. Die Eingabe der Schrittlänge ist durchführbar, indem Größen mit einer Zehntastenkonsole eingegeben wird, oder kann automatisch eingestellt werden, indem die Größe einer den Detektor 1 tragenden Person aus einem Bereich von Größengruppen ausge wählt wird, die auf dem Bildschirm der Anzeige 17 angezeigt werden. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Länge eines Schrittes im allgemeinen der Größe, einer Person zugeordnet ist. Natürlich kann die Eingabe der Schrittlänge auch mittels anderer Methoden durchgeführt werden.

Des weiteren wird bei der Initialisierung die Zeitmessung begonnen.

Als nächstes wird im Schritt S3 ein Signal vom Pedometer 12 eingegeben und im Schritt S4 ein Signal vom geomagnetischen Sensor 13 eingegeben. Als nächstes wird im Schritt S5 beur teilt, ob eine Schrittlängenkorrektur entsprechend einer Ände rung der Umgebung erforderlich ist oder nicht. Das heißt, in Abhängigkeit von einer Änderung der Umgebung wird die Schritt länge beeinflußt, beispielsweise wenn eine Person eine geneigte Straße oder Stufung hoch oder runter geht. Tritt ein großer Fehler in der basierend auf der Durchschnitts-Schritt länge berechneten Bewegungslänge auf, da die Schrittlänge von der Durchschnitts-Schrittlänge bei normalem Gehen auf ebenem Weg abweicht. Somit kann die Schrittlänge entsprechend der erfaßten Änderung der Umgebung verändert werden. Die Erfassung der Umgebungsänderung wird durchgeführt, indem eine geomagne tische Änderung entsprechend einer geneigten Straße, auf- oder absteigende Stufen und dergleichen basierend auf einem Signal (Z-Richtung: Höhenrichtung) vom geomagnetischen Sensor 13 beurteilt wird. In diesem Fall fährt der Steuer- bzw. Rege lungsbereich 11 im Schritt S6 fort, wenn eine einen vorgegebe nen Wert übersteigende Neigung auftritt und korrigiert die Schrittlänge auf einen einen numerischen Wert unterschreiten den Wert, welcher bei einer Wanderung auf ebenem Weg verwendet wird.

Diese Korrektur kann mit Korrekturwerten arbeiten, die ent sprechend der Neigungsgröße gruppiert sind. In diesem Fall ist es im allgemeinen Fall vorzuziehen, den numerischen Wert einer Schrittlänge auf einen kleinen Wert zu korrigieren, wenn die Neigung größer als ein vorgegebener Wert ist, da eine Karte eine Bodenfläche in X-Y-Ebene bei Betrachtung aus Vertikal richtung (Z-Richtung) darstellt.

Im Schritt S6 wird mit dem Schritt S7 fortgefahren, wenn der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 die Korrektur der Schritt länge beendet.

Wenn andererseits die Neigung niedriger als der oben genannte vorgegebene Wert ist, fährt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 mit dem Schritt S7 weiter, jedoch ohne Korrektur der Schrittlänge.

Als nächstes wird im Schritt S7 die zurückgelegte Strecke bzw. Bewegungsdistanz durch ein Koppelungs- bzw. Besteckverfahren oder sogenanntes "dead reckoning"-Verfahren berechnet. D. h.

eine einzelne Schrittlänge (bei Korrektur entsprechend der Umweltänderung die korrigierte Schrittlänge) wird als zurück gelegte Strecke betrachtet, wenn ein Wandersignal vom Pedo meter 12 bei jedem Schritt eingegeben wird.

Im Schritt S8 wird als nächstes der Aufsetzpunkt erfaßt, wenn die Vertikalkomponente (Z-Achse) eines Ausgangssignals vom geomagnetischen Sensor 13 einen minimalen Wert einnimmt. Basierend auf diesem erfaßten Punkt wird die Bewegungsrichtung zum Zeitpunkt des Wanderns ausgewählt, während die Richtungs signale konstant vom geomagnetischen Sensor 13 ausgegeben wer den, und die Bewegungsrichtung wird als spezifische Bewegungs richtung festgelegt. Obgleich dieses Ausführungsbeispiel den Aufsetzpunkt als spezifische Bewegungsrichtung festlegt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die spezi fische Bewegungsrichtung kann im wesentlichen auch am Ankunftspunkt höchster Position oder an einem Punkt in einem Bereich zwischen dem Ankunftspunkt höchster Position eines Punktes, welcher vom Aufsetzpunkt oder einem Ankunftspunkt höchster Position um eine vorgegebene Zeitdauer verzögert ist,, und dem nächsten Ankunftspunkt höchster Position festgelegt sein. Durch die Auswahl der Bewegungsrichtung an einem Punkt in diesem Bereich kann die Bewegungsrichtung stärker der Bewe gungsrichtung des Schwerpunktes einer Person angenähert wer den. Die Größe der oben genannten vorgegebenen Zeitdauer, die verzögert wird, kann experimentell oder durch den proportiona len Bereich der Wanderschrittdauer eingestellt werden, die durch das Pedometer 12 oder den geomagnetischen Sensor 13 berechnet wird.

Als nächstes wird im Schritt S9 die "Bewegungsposition" durch einen einzigen Schritt eines Spazierganges bzw. einer Wande rung aus der vorgenannten Bewegungsrichtung und Bewegungs distanz berechnet, welche bei jedem Schritt in der vorgenann ten Weise bestimmt wird. Anschließend ist die vom Startpunkt zurückgelegte Position, welche durch das gegenwärtige Gehen bzw. Wandern verursacht wird, durch das Hinzufügen der gegen wärtigen Bewegungsposition zur Position, die vom Startpunkt gewandert wurde, erzielbar.

Anschließend wird im Schritt S10 die bestimmte zurückgelegte bzw. Bewegungsposition beispielsweise mit Punkten (O-Zeichen) auf der Anzeige 17 beispielsweise angezeigt, wie in der Vergrößerung eines Bewegungsortes in Fig. 5A gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt werden Karteninformationen entsprechend der gegenwärtigen Position einer Person, Straßenmerkmals informationen an der Position (etwa Informationen über eine Landstraße, etc.) und Umgebungsinformation an dieser Position (etwa Hauptgebäude, Bahnhöfe, etc.) von der Speicherkarte 22 gelesen und in der Anzeige 17, wie in Fig. 5A dargestellt, angezeigt. Dies ermöglicht einer sich bewegenden Person in einfacher Form zu erkennen, an welcher Position auf der Karte sie sich befindet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine ermittelte Positionsfläche angezeigt, wie in Fig. 5A dargestellt. Es ist anzumerken, daß die ermittelte Positionsfläche nicht angezeigt werden muß.

Zusätzlich wird bei dem Vorgenannten, wenn eine neue Bewe gungsposition angezeigt wird, zusammen mit der Karteninforma tion, Bedienungskarteninformation, wie etwa der Referenz position, der Referenzrichtung und dem verminderten Maßstab (entsprechend einer Referenzdistanz) der Karte, die gleich zeitig durch das Einfügen der Speicherkarte 22 im Schritt S2 ausgelesen wurde, diese Betriebsinformation zusätzlich verwen det.

Des weiteren kann im Zustand der Anzeige dieser Karteninforma tion die gegenwärtige Position mit Stimmen-synthesierten Schall (etwa "Begeben Sie sich nach links am OO-Schnittpunkt in ca. 10 m Entfernung") gelenkt werden, welcher von der Stimmen-Ausgabeeinheit 18 ausgegeben wird. Wenn eine Person sich weiter vorwärts bewegt, wird die Fläche der Karteninfor mation automatisch umgeschaltet (d. h. die Fläche wird verscho ben bzw. aufgerollt).

Im Schritt S11 wird als nächstes beurteilt, ob ein Schalt signal (Signal vom Schaltungseingangsbereich 14) eingegeben wurde. Wenn es nicht eingegeben wurde, kehrt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 zum Schritt S3 zurück und wartet auf das nächste Signal vom Pedometer 12. Hierbei wird der Bewegungsort auf der Anzeige 17 entsprechend der gehenden Person, wie in Fig. 5A dargestellt, angezeigt.

Wenn andererseits im Schritt S11 das Schaltsignal zugeführt wurde, fährt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 mit dem Schritt S13 fort und es wird beurteilt, ob das Schaltsignal ein erneutes Startsignal ist oder nicht. Wenn es kein erneutes Startsignal darstellt und es lediglich ein Schaltvorgang der Bildschirmanzeige ist, fährt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 mit dem Schritt 512 fort und führt einen arithmetischen Vorgang aus (etwa die zurückgelegte Distanz wird vom Start punkt kumuliert, etc.) und führt eine Anzeige aus (etwa einen Schaltvorgang der Bildschirmanzeige, etc.). Ferner kehrt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 zum Schritt S3 zurück und wiederholt den Vorgang.

Wenn das Schalteingangssignal ein Eingangssignal darstellt, mit welchem das Verschieben einer Kartenbewegungsfläche ange fordert wird, empfängt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 dieses Eingangssignal als Anforderung für den Verschiebe vorgang und die Kartenfläche wird verschoben sowie auf der Anzeige 17 angezeigt.

Im Schritt S13 fährt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11, wenn das Schaltsignal ein erneutes Startsignal ist, mit dem Schritt S14 fort und führt den erneuten Startvorgang durch sowie zeigt diesen an. Des weiteren kehrt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 11 zum Schritt S2 zurück und ermöglicht eine erneute Eingabe des Startpunktes und dergleichen. Der erneute Start kennzeichnet den Fall, in welchem eine weitere Route bzw. Strecke nach der Ankunft am Bestimmungsort eingegeben oder eine bis zum jetzigen Zeitpunkt beigegebene Route gelöscht wird, obgleich man sich auf dem Weg zum Bestimmungs ort befindet, und anschließend wird eine neue Route erneut eingegeben bzw. rückgesetzt.

Selbst wenn der Positionsdetektor 1 entsprechend dem vorge nannten Ausführungsbeispiel in einem Wald oder zwischen Gebäu den positioniert ist, wo kein Signal von einem globalen Posi tionssystem (GPS) aufgrund hoher Gebäude, Dämme und Wälder empfangbar ist, kann der Positionsdetektor 1 durch das Besteck- bzw. Kopplungsverfahren die Position einer diesen beim Spazierengehen oder Wandern angeordnete Positionsdetektor mit tragbarer Größe und Gewicht tragenden Person erkennen. Hierbei wird an einem Punkt in einem Bereich, in welchem der Wanderer sich zwischen einem Ankunftspunkt höchster Position und dem nächsten Ankunftspunkt höchster Position befindet, die Bewegungsrichtung mit einem geomagnetischen Sensor bestimmt sowie die Bewegungsposition basierend auf der bestimmten Rich tung berechnet. Somit wird die Bewegungsrichtung mit höherer Genauigkeit ermittelt. Des weiteren kann durch die Erfassung des vorgenannten Punktes in einfacher Form beurteilt werden, ob es sich um den Ankunftspunkt höchster Position oder den Auftrittspunkt durch die geomagnetische Änderung (oder Beschleunigungsänderung), welche mit einem dreidimensionalen Sensor anstelle des geomagnetischen Sensors des oben genannten Ausführungsbeispieles erfaßt wird) handelt oder nicht, und während dieser Zeitdauer kann der vorgenannte Punkt auch durch eine Verzögerung von einer vorgegebenen Zeitdauer erfaßt wer den.

Schließlich kann durch die Erfassung der Änderung der Umgebung die Schrittlänge bei einer geneigten Straße verändert werden, so daß die Positionsgenauigkeit weiter verbesserbar ist. Natürlich kann der Positionsdetektor entsprechend der vorlie genden Erfindung kostengünstig hergestellt werden.

Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel korrigiert die Bewegungsposition und in einigen Fällen die Schrittlänge mit einem GPS-Satellitensignal.

Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm eines tragbaren Positionsdetek tors 41 entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung und die Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht des tragbaren Positionsdetektors 41. In diesen Figuren weicht der tragbare Positionsdetektor 41 vom ersten Ausfüh rungsbeispiel dadurch ab, daß eine GPS-Antenne 42 und eine GPS-Empfangseinheit 43 hinzugefügt werden, und daß der Inhalt des Steuer- bzw. Regelungsbereiches und des ROM 45 abweicht.

Die GPS-Antenne 42 setzt beispielsweise eine Mikrostreifen korrekturantenne bzw. sogenannte "micro strip patch-Antenne" mit einem Teflonsubstrat ein und weist einen halbsphärischen Richtungsfaktor auf, um ein rechtsdrehend polarisiertes Wel lensignal von ungefähr 1,5 MHz zu empfangen, welches von GPS- Satelliten gesendet wird. Die GPS-Antenne 42 ist, wie in Fig. 7 gezeigt, am Hauptelement 31 beispielsweise an der Schulter einer den tragbaren Positionsdetektor 41 tragenden Person befestigt und mit der GPS-Empfängereinheit 43 durch ein Gurt zeug 44' verbunden.

Die GPS-Empfängereinheit 43 empfängt und moduliert eine Radio welle für die Messung von einer Vielzahl von GPS-Satelliten durch die GPS-Antenne 42. Die GPS-Empfängereinheit 43 berech net zudem die gegenwärtige Positionsinformation (etwa die dreidimensionale Messungsinformation einschließlich Länge, Breite und Höhe) des tragbaren Positionsdetektors 41 basierend auf dem modulierten Signal und gibt die berechnete gegen wärtige Positionsinformation an den Steuer- bzw. Regelungs bereich 44 ab.

Das GPS besteht aus 24 Satelliten, von denen jeweils vier in sechs Umlaufbahnen positioniert sind. Grundsätzlich empfängt die GPS-Empfängereinheit 43 Radiowellen von den Satelliten, berechnet den Abstand zwischen dem empfangenen Punkt und den Satelliten aus der Differenz zwischen den Ankunftszeiten und berechnet schließlich die dreidimensionalen Positionen (Länge, Breite und Höhe) des Empfangspunktes. Die GPS-Antenne 42 und die GPS-Empfängereinheit 43 bilden eine GPS-Einheit.

Wenn die durch das GPS-Satellitensignal gemessene berechnete Positionsinformation zusätzlich zu der beim ersten Ausfüh rungsbeispiel erhaltenen Positionsinformation erhalten wird, korrigiert der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 die mittels dem Kopplungsverfahren erhaltene Position durch die Positi onsinformation, welche durch das GPS-Satellitensignal erhalten wurde, mit Bevorzugung gegenüber der durch das Besteckverfah ren erhaltenen Position. Ferner kann eine vorher eingestellte Schrittlänge entsprechend der tatsächlichen Schrittlänge kor rigiert werden, indem eine durchschnittliche Schrittlänge in einem Intervall gemessen und berechnet wird, während welchem festgestellt wurde, daß die gerade Wanderung eines Wanderers oder Fußgängers auf einem ebenen Weg fortgesetzt wird. Somit kann die Genauigkeit einer Bewegungsposition weiter verbessert werden. Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44, der ROM 45 und der PAM 16 wirken als Positions-korrektureinheit und Schritt längen-Korrektureinheit zusätzlich zu ihrer Funktion gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des zweiten Ausführungs beispiels beschrieben.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen jeweils ein Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelungsprogrammes des tragbaren Positionsdetektors 41. Bei diesen Flußdiagrammen stimmen die Bezugszeichen der ein zelnen Schritte mit den entsprechenden des ersten Ausführungs beispiels überein und daher wird deren Beschreibung zur Ver meidung einer Redundanz weggelassen. Der einen unterschiedli chen Vorgang aus führende Schritt wird nachfolgend mit einer vom ersten Ausführungsbeispiel abweichenden Schrittnummer beschrieben.

Im Steuer- bzw. Regelungsprogramm des zweiten Ausführungs beispiels wird der Schritt S15 durchgeführt, um ein GPS-Signal nach der Durchführung der Schritte S1 bis S4 zu lesen. Anschließend wird im Schritt S16 beurteilt, wieviele GPS- Signale der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 empfangen kann. Wenn die empfangenen GPS-Signale vier oder mehr (selbst drei Signale sind möglich, obgleich die Genauigkeit vermindert wird) betragen, stellt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 fest, daß eine Berechnung einer Bewegungsposition durch GPS- Signale möglich ist und fährt anschließend mit dem Schritt S17 fort. Wenn die empfangenen GPS-Signale eine geringere Anzahl betragen, stellt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 fest, daß die Messung der Bewegungsposition basierend auf den GPS- Signalen unmöglich ist, und es wird mit dem Schritt S5 fortgefahren.

Wenn im Schritt S16 der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 fest stellt, daß die Messung der Bewegungsposition basierend auf den GPS-Signalen möglich ist, berechnet und bestimmt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 im Schritt S17 die gegen wärtige Bewegungsposition der den tragbaren Positionsdetektor 41 tragenden Person aus den oben genannten empfangenen vielen GPS-Signalen und fährt mit dem Schritt S18 sowie den nach folgenden Schritten fort.

Wenn jedoch im Schritt S16 beurteilt wird, daß die Messung der Bewegungsposition durch die GPS-Signale nicht möglich ist, wird in den Schritten S5 bis S9 die Bewegungsposition ermit telt und von vom Pedometer 12 und geomagnetischen Sensor 13 ausgegebenen Signalen entsprechend dem ersten Ausführungs beispiel bestimmt.

Bei dieser Festlegung werden in den Schritten S3 und S4 die Ausgänge von dem Pedometer 12 und geomagnetischen Sensor 13 eingelesen und die gegenwärtige Position basierend auf der Bewegungsposition kurz vor der Ermittlung, daß die Berechnung im Schritt S16 unmöglich ist, bestimmt, einschließlich der Bewegungsgröße und -richtung, die in den Schritten S5 bis S9 erhalten wurden.

Wenn im Schritt S16 festgestellt wird, daß die auf den GPS- Signalen basierende Berechnung möglich ist, und wenn im Schritt S17 die Position berechnet und basierend auf den GPS- Signalen bestimmt wird, wird im Schritt S18 aus dem Ausgangs signal vom geomagnetischen Sensor festgestellt, ob das Wandern oder Gehen ein im wesentlichen "gerades Vorwärtsbewegen auf einem ebenen Weg" ist oder nicht. Die GPS-Signale können anstelle des Ausgangssignals vom geomagnetischen Sensor 13 eingesetzt werden. Der geomagnetische Sensor 13 weist eine höhere Genauigkeit auf, ist jedoch sehr empfindlich gegenüber umgebenden Materialmaterialien. Bei einem Spaziergang bzw.

einer Wanderung auf einer geneigten Fläche oder einem Spazier gang um eine scharfe Ecke, d. h. wenn festgestellt wird, daß die Wanderung nicht einer Wanderung auf ebenem Weg oder einer geradlinigen Vorwärtsbewegung entspricht, wird im Schritt S19 eine kumulierte Bewegungsdistanz bzw. strecke für die Schrittlängenkorrektur und eine kumulierte Schrittanzahl für die Schrittlängenkorrektur auf Null gesetzt. Anschließend wird im Schritt S10 die Bewegungsdistanz bzw. -strecke, welche basierend auf den GPS-Signalen im Schritt S17 bestimmt wurde, angezeigt.

Die kumulierte Bewegungsdistanz für die Schrittlängenkorrektur stellt nicht die kumulierte Wanderstrecke von einem Startpunkt zur gegenwärtigen Position, sondern eine kumulierte Distanz zwischen dem Start und dem Ende einer geradlinigen Wanderung auf einem ebenen Weg dar, und ist für die Korrektur der einge stellten Schrittlänge vorgesehen.

Wenn andererseits im Schritt S18 der Steuer- bzw. Regelungs bereich 44 feststellt, daß die gegenwärtige Wanderung im wesentlichen einen "ebenen Weg" und eine "geradlinige Vor wärtsbewegung" darstellt, bei welcher die Vertikalkomponente (Z-Achsenrichtung) und die durch den geomagnetischen Sensor 13 erfaßte Bewegungsrichtung sich innerhalb einer vorgegebenen Länge befinden, fährt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 mit dem Schritt S20 fort. Im Schritt S20 wird die Berechnung der "kumulierten Bewegungsdistanz für eine eingestellte Schritt länge" mit den GPS-Signalen durchgeführt, solange sich die geradlinige Vorwärtsbewegung auf dem ebenen Weg fortsetzt. Anschließend wird in analoger Form im Schritt S21 die Berech nung der "kumulierten Schrittanzahl für die eingestellte Schrittlänge" durchgeführt, solange die geradlinige Vorwärts bewegung auf dem ebenen Weg fortgesetzt wird. Im nächsten Schritt S22 wird beurteilt, ob die vorgenannte kumulierte Schrittanzahl größer als ein vorgegebener Wert ist. Statt dessen kann auch beurteilt werden, ob die vorgenannte kumu lierte Bewegungsdistanz größer als ein vorgegebener Wert ist. In beiden Fällen wird bei einem den vorgegebenen Wert über steigenden Wert im Schritt S23 die oben genannte kumulierte Bewegungsdistanz durch die oben genannte kumulierte Schritt anzahl dividiert, um den Wert für die "Korrekturschrittlänge" zu berechnen. Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 ersetzt den Wert der im Schritt S2 eingegebenen Schrittlänge durch diesen Wert und kehrt zum Schritt S3 zurück. Durch den Einsatz der Korrekturschrittlänge bei der Berechnung der Bewegungsdistanz, etc., wird anschließend ein der tatsächlichen Schrittlänge näherkommende gesetzte Schrittlänge bei der Wanderung einge setzt. Folglich wird die Genauigkeit der Bewegungsposition verbessert. Wie oben beschrieben, liegt der Grund für den Ein satz der kumulierten Schrittanzahl oder kumulierten Bewegungs distanz, welche höher als ein vorgegebener Wert sind, in der Verbesserung der Genauigkeit durch Mittelung und zudem in der Verminderung des Einflusses durch einen GPS-Meßfehler.

Hierbei bilden die Schritte S18 bis S23 den Programmbereich für "die Korrektureinheit der gesetzten Schrittlänge". Während die Schritte S15 bis S23 zwischen die Schritte S4 und S5 beim ersten in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eingefügt werden, ist dies beim oben genannten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann in Fig. 8 der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 vom Schritt S4 zum Schritt S5 fortgefahren werden sowie die Schritte S15 bis S23 zwischen die Schritte S9 und S10 von Fig. 3 eingefügt werden. In diesem Fall fährt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 vom Schritt S9 zum Schritt S15 fort. Wenn sich im Schritt S16 von Fig. 7 ein "Nein" ergibt, kann der Steuer- bzw. Regelungsbereich 44 mit dem Schritt S10 fortfah ren.

Demgemäß wird entsprechend dem tragbaren Positionsdetektors des zweiten Ausführungsbeispiels die Positions-Meßeinheit, welche auf den GPS-Signalen basiert, zu der Positions-Meß einheit, welche auf dem Besteck- bzw. Kopplungsverfahren basiert und das im ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Pedometer 12 und den geomagnetischen Sensor 13 einsetzt, hin zugefügt. Das zweite Ausführungsbeispiel ist ferner mit einer Schalteinheit ausgebildet. D. h., wenn eine Messung der Posi tion durch GPS-Signale möglich ist, weist die durch GPS- Signale mit höherer Genauigkeit gemessene Position Priorität gegenüber der durch das Kopplungsverfahren gemessenen Position auf und die Position gemäß dem Kopplungsverfahren wird korri giert. Wenn eine Messung der Position durch GPS-Signale nicht möglich ist, wird das Meßergebnis der durch das Kopplungsverfahren ermittelten Bewegungsposition verwendet. Somit ist beim zweiten Ausführungsbeispiel die Bewegungsposition eines gehenden bzw. sich bewegenden Körpers an jedem Ort erkennbar, obgleich es tragbar ist. Selbst wenn das Kopplungsverfahren fort fährt und der kumulierte Fehler geringfügig ansteigt, wird die durch das Kopplungsverfahren bestimmte Position korrigiert, um den kumulierten Fehler zum Meßzeitpunkt an der Position durch GPS-Signale zu eliminieren, welche nunmehr vorliegen. Demgemäß kann die Positions genauigkeit verbessert werden.

Des weiteren wird bei Einsatz von GPS-Signalen die durch schnittliche Schrittlänge aus der zurückgelegten Distanz und der Schrittanzahl während einer geradlinigen Wanderung bzw. Spaziergangs auf ebenem Weg berechnet und der vorherige einge stellte Schrittlängenwert entsprechend der aktuellen Schritt länge korrigiert. Folglich kann die Genauigkeit des oben genannten Kopplungsverfahrens verbessert werden.

Nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung beschrieben.

Das dritte in Fig. 11 dargestellt Ausführungsbeispiel wird bei einem System angewendet, bei welchem eine Basisstation 100 eine Vielzahl von tragbaren Positionsdetektoren 51a bis 51c managt bzw. verwaltet, die als Kindstationen bei Bergsteiger routen eingesetzt werden. Die Basisstation 100 besteht haupt sächlich aus einem Personal Computer. Die Rasisstation 100 setzt die tragbaren Positionsdetektor 51a bis 51c (werden nachfolgend durch 51 gekennzeichnet) als Kindstationen ein und managt die Bewegungspositionen, Wanderrouten und andere wich tige Informationen. Die Informationen können zwischen der Basisstation 100 und den Kindstationen durch eine Radiokommu nikation übertragen werden. Auch können Informationen zwischen den Kindstationen übertragen werden.

Der tragbare Positionsdetektor 51 wird als Kindstation bzw. Unterstation durch eine Person (Bergsteiger) getragen und erfaßt die Position nach dem Besteck- bzw. Kopplungsverfahren. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel nützt der tragbare Posi tionsdetektor 51 die Signale von den GPS-Satelliten, um die Schrittlänge zu korrigieren. Des weiteren überträgt der Posi tionsdetektor 51 die notwendigen Informationen zur Basis station 100 und empfängt Korrekturinformationen von der Basis station 100, um einen Bewegungsposition-Erfassungsvorgang durchzuführen.

Die Basisstation 100 erfaßt die Details der Bergsteigerrouten. Die Basisstation 100 empfängt Informationen von der Vielzahl der Unterstationen und erfaßt die genaue Form der Positionen, in dem sie die Signale von dem GPS-Satelliten ausnützt, wodurch ein Verwaltungs- bzw. Managementvorgang durchgeführt wird, welcher für die Bewegung der Unterstation zusätzlich zur Übertragung der erforderlichen Korrekturinformation zur Unter station notwendig ist.

Nachfolgend wird der Aufbau des tragbaren Positionsdetektors 51 als Unterstation in Fig. 12 beschrieben. In der Figur weicht der tragbare Positionsdetektor 51 vom zweiten Ausfüh rungsbeispiel dadurch ab, daß der Inhalt eines Steuer- bzw. Regelungsbereiches 52 und der ROM 55 abweichen, und daß eine Sender-Empfängerschaltung 53 und eine Kommunikationsantenne 54 zusätzlich vorgesehen sind. Die Sender-Empfängerschaltung 53 (Übertragungseinheit und Kommunikationseinheit) überträgt Informationen für die Bewegung der Unterstation zur Basis station 100, empfängt Korrekturinformation, welche von der Basisstation 100 übertragen wurde, und führt ferner die Infor mationskommunikation zwischen Unterstationen aus. Bei der Kom munikation mit der Unterstation wird zusätzlich eine große ID- Nummer zur Identifizierung der Unterstation übertragen. Die Kommunikationsantenne 54 wird eingesetzt, wenn die Sender- Empfängerschaltung 53 eine Radiowelle sendet und empfängt. Während die Sender-Empfängerschaltung 53 einen kleinen Radio sender mit niedriger Leistung einsetzt, kann die Schaltung, beispielsweise auch derart aufgebaut sein, daß sie ein Telefon mit Radiowellen umfaßt.

Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 52 führt zusätzlich zu den Vorgängen des zweiten Ausführungsbeispieles einen Korrektur vorgang bei der Berechnung der Bewegungsposition der Unter station basierend auf dem GPS-Signal, basierend auf der Kor rekturinformation, die von der Basisstation 100 empfangen wurde. Zudem speichert der ROM 55 das Steuer- bzw. Regelungs programm des Steuer- bzw. Regelungsbereiches 52, etc. Somit bilden der Steuer- bzw. Regelungsbereich 52, der ROM 55 und der RAM 16 den Hardwarebereich der Korrektureinheit für die Bewegungsinformation des gehenden Körpers.

Nunmehr wird in Fig. 13 der Aufbau der Basisstation 100 beschrieben. In der Figur umfaßt die Basisstation 100 eine GPS-Antenne 101, eine GPS-Empfängereinheit 102, eine Kommuni kationsantenne 103, eine Sender-Empfängereinheit 104, einen Schalteingangsbereich 105, einen Steuer- bzw. Regelungsbereich 106, einen ROM 107, einen RAM 108, eine Anzeige 109, eine Stimmen-Ausgabeeinheit 110 und einen CD-ROM-Driver 111. Die Basisstation 100 besteht hauptsächlich aus einem Personal Com puter.

Die GPS-Antenne 101 verwendet beispielsweise eine Mikrostreif korrekturantenne bzw. Mikro Strip Patch Antenne mit einem Teflonsubstrat und mit halbsphärischem Lichtfaktor, um ein rechtsdrehend polarisiertes Wellensignal mit ungefähr 1,5 MHz von den GPS-Satelliten zu empfangen. Die GPS-Antenne 101 ist außen am Hauptkörper der Basisstation 100 befestigt. Die GPS- Empfängereinheit 102 empfängt und moduliert eine Radiowelle für die Messung von einer Vielzahl von GPS-Satelliten durch die GPS-Antenne 101. Die GPS-Empfängereinheit 102 berechnet zudem die gegenwärtigen Positionsinformationen (etwa die drei-, dimensionale Messungsinformation einschließlich der Länge, Breite und Höhe) der Basisstation 100, basierend auf dem modu lierten Signal, und gibt zudem die berechnete gegenwärtige Positionsinformation an den Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 ab.

Die Sender-Empfängereinheit 104 empfängt Kinder- bzw. Unter- Detektorinformation von der Vielzahl von Unterstationen durch die Kommunikationsantenne 103. Die Sender-Empfängereinheit 104 gibt zudem die empfangene Unter-Detektorinformation an den Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 ab und überträgt die Infor mation des Steuer- bzw. Regelungsbereiches 106 zur Unter station. Die Sender-Empfängereinheit 104 bildet eine Aufnahme einheit sowie eine Korrektur-Informationübertragungseinheit.

Bei der Basisstation 100, welche bereits in genauer vorm die Positionen, wie etwa die Länge, Breite und Höhe durch eine Borabmessung kennt, erfaßt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 eine Fehlerkomponente aus der Pseudo-Distanz, der Zeit information und der Satellitenumlaufbahndaten, welche von den GPS-Satelliten stammen. Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 zeigt zudem sowohl die Position der Basisstation 100 als auch die Positionsinformation, welche von einer Unterstation durch die Sender-Empfängereinheit 104 stammt, auf dem Bildschirm der Anzeige 109 an, so daß sie mit den Bergsteigerrouten-Karten daten übereinstimmen, die aus der CD-ROM 112 durch den CD-ROM- Treiber 111 ausgelesen wurden. Des weiteren führt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 einen erforderlichen Vorgang (etwa das Einstellen des Bergsteigerroutenbereiches, das Einstellen der Beziehung zwischen der ID-Nummer einer Unterstation und der Positionsinformation, etc. basierend auf einem Schalter- Betätigungssignal vom Schalteingangsbereich 105 aus. Zudem ändert der Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 die Bildschirm information auf der Anzeige 109 (etwa die Bildschirmvergröße rung, eine Änderung der angezeigten Fläche, etc.). Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 vollzieht einen erforderlichen Stim mensynthetisierungsvorgang (etwa den Stimmensynthetisierten Schall, gibt "die Unterstation beginnt sich zu bewegen" wie der, wenn sich die Unterstation beginnt zu bewegen) und gibt das Ergebnis zur Stimmen-Ausgabeeinheit 110 aus. Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 besteht aus einem Mikrocomputer mit einer CPU und führt die oben genannte Steuerung entsprechend dem im ROM 107 gespeicherten Steuer- bzw. Regelungsprogramm durch.

Der Schaltungs-Eingangsbereich 105 umfaßt Bedienungstasten, um die Einstellung durchzuführen (etwa Einstellen eines Bergstei gerroutenbereiches, Einstellen der Relation zwischen der ID- Nummer einer Unterstation und der Positionsinformation, etc.).

Der Schaltungs-Eingangsbereich 105 umfaßt ferner eine Ände rungstaste, um die Karteninformation über die Bewegung der Unterstation und die auf dem Bildschirm der Anzeige 109 ange zeigte Verwaltungsinformation des Unterdetektors zu ändern, eine Energietaste und weitere Tasten. Bei dem Schaltungs-Ein gangsbereich 105 wird die letzte Information, wie etwa ein gefährlicher Bereich, d. h. eine Fläche, ein Erdrutsch oder eine Lawine auftreten kann oder aufgetreten ist, zur Karten information von der CD-ROM 112 hinzugefügt, wodurch die beweg bare Fläche synthetisierbar ist.

Die bewegbare Fläche (etwa eine relativ breite Fläche ein schließlich der Bergsteigerroute und der näheren Umgebung), in welcher sich die Unterstation bewegen kann, wurde vorab auf der CD-ROM 112 gespeichert, die durch den CD-ROM-Treiber 111 angetrieben wird. Die Bildpunkte auf der gespeicherten beweg baren Bergsteigerroutenfläche können beispielsweise mit Koor dinaten spezifiziert werden.

Im ROM 107 wurde vorab ein Programm und die erforderlichen Daten für die Unterstation-Steuerung gespeichert, welche durch den Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 durchgeführt wird. Der RAM 16 weist eine Arbeitsfläche, eine erste Speicherfläche, die temporär durch den Schaltungs-Eingangsbereich 105 eingege bene Informationen speichert, sowie eine zweite Speicherfläche auf, die temporär Informationen speichert, um einen Wider gewinnungsbereich einzustellen, der durch die Manipulation des Schaltungs-Eingangsbereiches 105 spezifiziert ist.

Die Anzeige 109 besteht aus einer Flüssigkristallanzeige (etwa einer farbigen LCD). Die Anzeige 109 überlagert und zeigt sowohl die Positionsinformationen der Bergsteigerroute, die durch den Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 verarbeitet wur den, als auch die Karteninformation der Bergsteigerroute, wel che durch die CD-ROM 112 mittels des CD-ROM-Treibers 111 aus gelesen wurden, auf dem Bildschirm an. Die Stimmen-Ausgabe einheit 110 gibt einen Schall basierend auf einem Stimmen-syn thetisierten Signal oder einem Schalleffekt vom Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 aus und besteht etwa aus einem Lautspre cher. Die Energie bzw. der Strom wird fortwährend der Basis station 100 durch eine Innenenergieversorgung zugeführt, so daß die Basisstation 100 grundsätzlich 24 Stunden betriebs bereit ist.

Der Steuer- bzw. Regelungsbereich 106, der ROM 107 und der RAM 108 bilden die Managementeinheit bzw. Verwaltungseinheit und die Korrektureinheit. Die Anzeige 109 bildet die Anzeige einheit.

Als nächstes wird die Betriebsweise der Unterstation bzw. Kin derstation beschrieben.

Die Fig. 14 bis 16 zeigen jeweils Flußdiagramme des Steuer- bzw. Regelungsprogrammes der Unterstation. Dieses Programm wird durchgeführt, wenn die Energieversorgung des tragbaren Positionsdetektors 1 (Unterstation) eingeschaltet wird. Bei diesen Flußdiagrammen bezeichnen die Bezugszeichen Schritte, welche dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechen und demge mäß wird deren Beschreibung weggelassen, um eine Redundanz zu vermeiden. Die einen abweichenden Vorgang durchführenden Schritte werden nachfolgend mit Schrittnummern beschrieben, welche vom zweiten Ausführungsbeispiel abweichen.

Bei dem Steuer- bzw. Regelungsprogramm des dritten Ausfüh rungsbeispiels, wie auch beim Programm des zweiten Ausfüh rungsbeispiels, fährt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 52 zu den Schritten S15 und S16 mittels der Schritte S1 bis S4 fort. Im Schritt S16 fährt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 52 mit dem Schritt S24 fort, welcher in dem ritten Ausführungsbeispiel hinzugefügt wurde, wenn der Steuer- bzw. Regelungsbereich 52 aus der Satellitenanzahl feststellt, daß die Berechnung der Bewegungsposition basierend auf dem GPS- Signal möglich ist. Im Schritt S24 empfängt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 52 die oben genannte Korrekturinformation des GPS-Signals von der Basisstation 100 und im Schritt S17 führt der Steuer- bzw. Regelungsbereich 52 die Berechnung und die Bestimmung der Bewegungsposition basierend auf den GPS- Signalen unter Berücksichtigung der Korrekturinformation durch. Somit weist die im dritten Ausführungsbeispiel erzielte Positioninformation einen geringeren Fehler und eine höhere Genauigkeit als die im Schritt S17 des zweiten Ausführungsbeispiels erhaltene Bewegungsposition auf.

Nach dem Schritt S17 geht der Steuer- bzw. Regelungsbereich 52, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, zu den Schritten S18 bis S23 und zum Schritt S10. Wenn im Schritt S10 die Bewe gungsposition angezeigt wurde, überträgt im Schritt S25 der Steuer- bzw. Regelungsbereich 52 die Bewegungsposition auf die Unterstation (die vorgenannte korrigierte Position, oder wenn keine Berechnung basierend auf den GPS-Signalen möglich ist, eine Position entsprechend dem Besteck- bzw. Kopplungsverfah ren) und die Information über die ID-Nummer der Unterstation zur Basisstation 100. Anschließend fährt der Steuerungs- oder Steuer- bzw. Regelungsbereich 52 mit dem Schritt S11 fort. Der verbleibende Betrieb entspricht demjenigen des zweiten Ausfüh rungsbeispiels.

Fig. 17 zeigt ein 10706 00070 552 001000280000000200012000285911059500040 0002019860603 00004 10587Flußdiagramm des Steuer- bzw. Regelungs programmes der Basisstation 100. Dieses Programm wird durchge führt, wenn die Energieversorgung der Basisstation 100 einge schaltet wird. Wenn das Steuer- bzw. Regelungsprogramm star tet, wird zuerst im Schritt S100 die Initialisierung durchge führt. Bei der Initialisierung wird ein vorgegebener Initiali sierungsvorgang, wie etwa ein anfängliches Rücksetzen, das Löschen der Arbeitsfläche des RAM 108 und dergleichen ausge führt. Bei der Initialisierung wird auch die Meßzeit gestar tet. Anschließend wird im Schritt S101 die Fläche, in welcher sich die Basisstation bewegt, eingestellt. Diese Einstellung im später zu beschreibenden Schritt S104 kann auf dem Bild schirm der Anzeige 109 durchgeführt werden, auf welchem ex terne Speicherdaten (Kartendaten) angezeigt wurden. Wenn eine Vielzahl von Bergsteigerrouten vorab eingegeben wurden, kann eine einzige Bergsteigerroute aus diesen ausgewählt werden.

Die geplanten Routen der Unterstationen wurden vorab einge stellt und eingegeben. Die "Fläche, in welcher sich die Unter station bewegt", wurde zum Verfolgen und Überwachen der aktu ellen Bewegung der Unterstation um zum Erhalt von Informatio nen eingestellt, ob sich die Unterstation von der eigenen Route entfernt. Die letzte Information, wie etwa ein unmögli ches Passieren (oder eine Gefahr aufgrund einer Lawine oder einem Erdrutsch) wurden auch eingegeben. In diesem Fall wird die "Fläche, in welcher sich die Unterstation bewegt" für den Zweck eingestellt, ob eine Annäherung der Unterstation an eine gefährliche Route oder einen Zeitverlust zu vermeiden.

Als nächstes wird im Schritt S102 ein GPS-Signal (eine GPS- Radiowelle) mit von einer Vielzahl von GPS-Satelliten übertra genen Positionsinformationen empfangen. Basierend auf dem emp fangenen GPS-Signal werden die dreidimensionalen Meßdaten (d. h. Länge, Breite und Höhe) der Basisstation 100 berechnet, um die gegenwärtige Position zu erfassen. Anschließend wird im Schritt S103 ein Fehler im GPS-Signal erfaßt und von der vorab genau gemessenen Position der Basisstation 100 und der GPS- Signalinformation korrigiert. Nach dieser Erfassung überträgt im Schritt S104 die Basisstation 100 Information über den vor genannten Fehler. Als nächstes empfängt im Schritt S105 der Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 der Basisstation 100 die korrigierte Information von der Unterstation durch die Sender- Empfängereinheit 104. Zu diesem Zeitpunkt empfängt ferner der Steuer- bzw. Regelungsbereich 106 die ID-Nummer der Unter station und identifiziert die Unterstation.

Als nächstes wird im Schritt S106 ein Wiedergewinnungsvorgang für extern gespeicherte Daten durchgeführt. Beim Wiedergewin nungsvorgang der extern gespeicherten Daten wird die Karten information entsprechend einer Bergsteigerroutenfläche wieder gewonnen und durch die CD-ROM 112 mittels des CD-ROM-Treibers 111 ausgelesen. Danach wird im Schritt 107 die Karteninforma tion entsprechend der Bergsteigerroutenfläche in der Anzeige 109 angezeigt.

Als nächstes wird im Schritt S108 die Position der Basis station 100 auf der Karte angezeigt und im Schritt S109 die empfangene gegenwärtige Position der Unterstation auf der Anzeige 109 zusammen mit der ID-Nummer angezeigt. Hierdurch kann die Bedienungsperson der Basisstation 100 die gegen wärtige Position auf der Karte bestätigen, während die Unter station identifiziert wird. Beim Anzeigevorgang der Unter station kann die Stimmen-Ausgabeeinheit 110 einen Stimmen-syn thetisierten Schall (etwa "die Unterstation mit der ID-Nummer OO passiert nunmehr den Punkt auf der OO-Route") ausgeben, so daß die gegenwärtige Position der Unterstation, die der ID- Nummer entspricht, geleitet wird. Die Karteninformation wird automatisch mit der Bewegung der Unterstation geschaltet (d. h. die Karteninformation wird verschoben).

Als nächstes wird im Schritt S110 die Information eingegeben, wenn weitere Information für die entsprechende Unterstation vorliegt. Im Schritt S111 wird Information, wie etwa "eine Unterstation nähert sich einer gefährlichen Fläche an", "eine Unterstation entfernt sich beträchtlich von der geplanten Route" und dergleichen zur entsprechenden Unterstation, je nach Anforderung, übertragen.

Bei dem oben genannten dritten Ausführungsbeispiel kann die Basisstation 100 eine große Anzahl von Unterstationen über wachen und diese Unterstationen führen bzw. leiten oder in Notfallsituationen einer Unterstation bewältigen. Die Basis station 100 kann zudem die Position der Unterstation in genauer Form erfassen, da sie ein Differentialverfahren anpaßt, welches Fehlerinformation über ein GPS-Signal erfaßt, und die Positionsinformation der Unterstation basierend auf dem GPS-Signal korrigiert.

Beim oben genannten dritten Ausführungsbeispiel wird für die Unterstation die Berechnung und Korrektur für seine Bewegungs position aus, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Unterstation die notwendigen und minimale Anzahl an Vorgängen durchführen und Information zur Basisstation 100 übertragen, während die Basisstation 100 die vorgenannten Vorgänge durchführt und die verarbeitete Information zur Unterstation überträgt. In diesem Fall kann die Belastung der Unterstation vermindert werden.

Wenn der Vorgang zum Erzielen von für die Unterstation erfor derliche Information in dieser Form auf die Basisstation 100 (Mutterstation) und die Unterstation bzw. Kinderstation ver teilt wird, sollte die Unterstation das Besteck- bzw. Kopp lungsverfahren durchführen, während die Basisstation 100 einen Teil der GPS-Signalverarbeitung durchführt, da die Unter station ihre Position zu jeder Zeit erkennen kann, selbst wenn die Radioverbindung mit der Basisstation 100 unterbrochen wird oder wenn die Positionsmessung basierend auf GPS-Signalen unmöglich ist, so daß die Verarbeitungsbelastung der Unter station vermindert wird.

Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf deren bevor zugte Ausführungsbeispiele beschrieben wird, ist die Erfindung nicht auf die oben genannten Details beschränkt, sondern kann in der folgenden Weise modifiziert werden.

(a) Die Anzeige kann anzeigen, ob die Ermittlung der Position durch den tragbaren Positionsdetektor auf den GPS-Signalen oder dem Kopplungsverfahren beruht. Falls dies gemacht wird, kann sich ein Wanderer (eine Person) mit dem trag baren Positionsdetektor bewegen, während die Genauigkeit der gemessenen Position persönlich beurteilbar ist. Wenn eine ermittelte Position nicht auf den GPS-Satelliten signalen basiert, kann sie in einer Fläche hoher Wahr scheinlichkeit zusammen mit einer Nachricht angezeigt wer den, daß die ermittelte Position, auf dem Kopplungsverfah ren basiert.
(b) Der sich bewegende Körper, welcher den tragbaren Posi tionsdetektor trägt, ist nicht auf eine Person begrenzt, sondern kann auch ein Tier, ein Vogel oder dergleichen sein. Demgemäß ist dieser tragbare Positionsdetektor auch für das Analysieren von Routen wirkungsvoll, welche von den oben genannten bewegenden Körpern zurückgelegt werden. Der sich bewegende Körper umfaßt auch künstliche Körper, wie etwa sich fortbewegende Roboter.
(c) Die Bauteile der vorliegenden Erfindung können getrennt verteilt und angeordnet sein.
(d) Während die oben genannten Ausführungsbeispiele eine Spei cherkarte als Speichereinheit im tragbaren Positionsdetek tor einsetzen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Speicherkarten beschränkt, sondern kann verschiedene Spei chermedien benutzen. Beispielsweise kann er CD-ROMS, magneto-optische Disks, DVD-Disks, Magnetbänder, Minidisks, IC-Karten, optische Karten usw. einsetzen.
(e) Während die oben genannten Ausführungsbeispiele separat mit einem Pedometer und einem geomagnetischen Sensor ver sehen sind, kann die vorliegende Erfindung einen drei dimensionalen geomagnetischen Sensor beispielsweise ein setzen. Hierdurch kann die Verwendung eines separaten Pedometers entfallen, da der dreidimensionale geomagneti sche Sensor auch als Pedometer durch die erfaßte vertikale geomagnetische Änderung wirken kann. Somit ist die Sensor auswahl frei durchführbar, sofern die Gegenstände bzw. Aufgabe der vorliegenden Erfindung erfüllt werden.
(f) Obgleich die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit den Ankunftspunkt höchster Position und/oder den Aufsetzpunkt mit dem geomagnetischen Sensor bei den oben genannten Bei spielen erfaßt, kann sie die Punkte auch mit einem Beschleunigungssensor erfassen.
(g) Die im wesentlichsten höchste Position kann an jedem Punkt zwischen aufgesetzten Punkten ausgewertet bzw. berechnet werden.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen trag baren Positionsdetektor 1 und ein Positionsverwaltungssystem, welches die Richtung eines sich bewegenden Körpers genau erfassen kann, selbst wenn GPS-Signale nicht empfangbar sind, so daß die Genauigkeit der Positionsbestimmung eines sich bewegenden Körpers durch das Kopplungsverfahren verbessert wird. Der tragbare Positionsdetektor 1 ist mit einem Pedometer 12 und einem geomagnetischen Sensor 13 ausgestattet. Durch den Pedometer 12 wird die zurückgelegte Strecke eines Wanderers erfaßt, indem die Berechnung "Schrittanzahl × Schrittlänge" durchgeführt wird. Die Bewegungsrichtung wird mit dem geo magnetischen Sensor 13 erfaßt. Hierdurch wird die Bewegungs position des Wanderers durch das Besteck- bzw. Kopplungs verfahren genau erfaßt. Insbesondere wenn der Positionsdetek tor 1 in einem Wald oder zwischen Gebäuden angeordnet ist, wo kein Signal eines globalen Positionssystems (GPS) aufgrund hoher Gebäude, Dämme und Wälder empfangbar ist, kann der Posi tionsdetektor 1 mit tragbarer Größe und Gewicht, welcher beim Wanderer zur Anwendung kommt, mit einem praktisch ausreichen den Genauigkeitsgrad die Position einer diesen tragbaren Detektor 1 tragenden Person durch das Besteck- bzw. Kopplungs verfahren erkennen.

Claims

1. Tragbarer Positionsdetektor zum Erfassen einer Bewegungs position eines sich fortbewegenden Körpers, mit:
einer Gehbewegung-Erfassungseinheit (12) zum Messen eines der Gehbewegung zugeordneten Wertes, welcher durch die Bewegung des sich bewegenden Körpers verursacht wird;
einer Bewegungsstrecke-Bestimmungseinheit 11 zum Bestimmen einer zurückgelegten Strecke, basierend auf dem Ausgang der Gehbewegung-Erfassungseinheit;
einer Bewegungsrichtung-Erfassungseinheit (13) zum Erfas sen der Richtung des sich bewegenden Körpers oder einer Bewegungsrichtung, welche durch die Bewegung des sich fortbewegenden Körpers verursacht wird;
einer Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit (11) zum Erfas sen von Punkten, bei welchen der sich bewegende Körper an einer im wesentlichen höchsten Position und/oder Auftrittstelle beim Gehen befindet, basierend auf dem von der Gehbewegung-Erfassungseinheit (12) gemessenen Wert, und zum Bestimmen einer Bewegungsrichtung an einem spezifischen Punkt als spezifischer Bewegungsrichtung, wobei der spezifische Punkt zumindest einem der erfaßten beiden Punkte zugeordnet ist und zudem in einem Bereich spezifiziert wird, in welchem der Körper sich zwischen einem Ankunftspunkt höchster Position und einem Ankunftspunkt höchster Position des nachfolgenden Schrit tes befindet; und
einer Bewegungsposition-Bestimmungseinheit (11) zum Bestimmen der Position des sich bewegenden Körpers nach der Bewegung, basierend auf der zurückgelegten Strecke des sich bewegenden Körpers, welche durch die Bewegungs strecke-Bestimmungseinheit (11) ermittelt wurde sowie basierend auf der spezifischen Bewegungsrichtung, welche durch die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit (13) bestimmt wurde.

2. Tragbarer Positionsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsstrecke-Ermittlungs einheit (11) die Schrittanzahl zählt, basierend auf einer Vertikalbeschleunigung des sich bewegenden Körpers, die durch die Bewegungsrichtung-Erfassungseinheit erfaßt wurde, und zudem eine zurückgelegte Strecke aus der Bezie hung zwischen der gezählten Schrittanzahl und der Schritt länge ermittelt.

3. Tragbarer Positionsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsstrecke-Ermittlungs einheit (11) die Schrittanzahl basierend auf einer verti kalen geomagnetischen Änderung zählt, die durch das Gehen des sich bewegenden Körpers verursacht wird, welches wie derum durch die Gehbewegung-Erfassungseinheit erfaßt wird, und zudem die Bewegungsstrecke aus der Beziehung der gezählten Schrittanzahl und der Schrittlänge ermittelt.

4. Tragbarer Positionsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung- Bestimmungseinheit (13) den Ankunftspunkt höchster Posi tion und/oder den Auftretpunkt aus einer vertikalen Beschleunigungsänderung erfaßt und beurteilt, welche durch das Gehen des sich bewegenden Körpers verursacht wird, und zudem die Bewegungsrichtung des sich bewegenden Körpers an einen spezifischen Punkt als spezifische Bewegungsrichtung bestimmt, wobei der spezifische Punkt zumindest einer von zwei Punkten oder ein Punkt ist, welcher von dem einen Punkt um eine vorgegebene Zeitdauer verzögert ist.

5. Tragbarer Positionsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung- Bestimmungseinheit (11) den Ankunftspunkt höchster Posi tion und/oder den Auftretpunkt aus der vertikalen geo magnetischen Änderung erfaßt und beurteilt, welche durch das Gehen des sich bewegenden Körpers verursacht wird, und zudem die Bewegungsrichtung des sich bewegenden Körpers an einen spezifischen Punkt als spezifische Bewegungsrichtung bestimmt, wobei der spezifische Punkt zumindest einer der beiden Punkte oder ein Punkt ist, welcher von dem einen Punkt um eine vorgegebene Zeitdauer verzögert ist.

6. Tragbarer Positionsdetektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitdauer, welche durch die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit (11) verzögert wird, als Proportionalbereich einer Schrittdauer vom Schrittzyklus bestimmt wird.

7. Tragbarer Positionsdetektor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitdauer, welche durch die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit (11) verzögert wird, auf eine Zeitdauer festgesetzt wird, wäh rend welcher der spezifische Punkt zu einem Zustand geht, in welchem der aufsetzende Fuß und der nachfolgende Fuß nebeneinander positioniert sind.

8. Tragbarer Positionsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsstrecke-Ermittlungs einheit (11) eine Veränderung der Umgebung durch eine Beschleunigungsänderung oder geomagnetische Änderung erfaßt, die durch die Bewegung des Körpers verursacht wer den, zudem die Schrittlänge ändert, basierend auf der erfaßten Änderung der Umwelt, und die ermittelte Strecke berechnet.

9. Tragbarer Positionsdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittlänge korrigiert wird, indem die Schrittlänge gegenüber einer Schrittlänge bei einer Wanderung auf ebenem Wege verkürzt wird, wenn durch die Erfassung der Änderung der Umgebung beurteilt wird, daß der Wanderweg eine einen vorgegebenen Wert über steigende Neigung aufweist.

10. Tragbarer Positionsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch
eine Einheit (43) zum Empfang von Radiowellen von Satelli ten eines globalen Positionssystems (GPS) und zum Messen der gegenwärtigen Position des sich bewegenden Körpers; und
eine Positions-Korrektureinheit (44) zum Korrigieren der gegenwärtigen Position, welche durch die Positions-Ermitt lungseinheit ermittelt wurde, wenn die gegenwärtige Posi tion mit der Einheit (43) gemessen wurde.

11. Tragbarer Positionsdetektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der Schrittlänge in der Bewegungsstrecke-Ermittlungseinheit (44) um einen Wert durchgeführt wird, welcher durch Teilen einer berechneten Strecke durch eine kumulierte Schrittanzahl erhalten wird, wobei die berechnete Strecke sowohl von einem Startpunkt von einer geradlinigen vorwärts gerichteten Wanderung auf einem ebenen Weg als auch von der gegenwärtigen Position an einem Endpunkt der Wanderung, welche durch die Einheit (43) gemessen wurde, berechnet wird, wenn die durch die Bewegungsrichtung-Erfassungseinheit (13) erfaßte Bewe gungsrichtung oder die durch die Bewegungsrichtung-Bestim mungseinheit (44) bestimmte spezifische Bewegungsrichtung sich innerhalb einer vorgegebenen Richtungsbreite befindet und zudem durch die Erfassung der sich ändernden Umgebung beurteilt wird, daß die kumulierte Schrittanzahl oder die kumulierte Bewegungsstrecke, bei welcher sich die verti kale Bewegungsgröße innerhalb einer vorgegebenen Breite befindet, eine geradlinige vorwärts gerichtete Wanderung auf einem ebenen Weg darstellt, welcher sich für eine vor gegebene Zeitdauer oder mehr fortsetzt.

12. Positions-Verwaltungssystem, mit:
einem tragbaren Positionsdetektor (51) zum Erfassen einer Bewegungsposition eines sich fortbewegenden Körpers, mit:
einer Gehbewegung-Erfassungseinheit (12) zum Messen eines der Gehbewegung zugeordneten Wertes, welcher durch die Bewegung des sich bewegenden Körpers verursacht wird;
einer Bewegungsstrecke-Bestimmungseinheit (52) zum Bestimmen einer zurückgelegten Strecke, basierend auf dem Ausgang der Gehbewegung-Erfassungseinheit;
einer Bewegungsrichtung-Erfassungseinheit (13) zum Erfas sen der Richtung des sich bewegenden Körpers oder einer Bewegungsrichtung, welche durch die Bewegung des sich fortbewegenden Körpers verursacht wird;
einer Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit (52) zum Erfas sen von Punkten, bei welchen der sich bewegende Körper an einer im wesentlichen höchsten Position und/oder Auftrittposition beim Gehen befindet, basierend auf dem von der Gehbewegung-Erfassungseinheit (12) gemessenen Wert, und zum Bestimmen einer Bewegungsrichtung an einem spezifischen Punkt als spezifischer Bewegungsrichtung, wobei der spezifische Punkt zumindest einem der erfaßten beiden Punkte zugeordnet ist und zudem in einem Bereich spezifiziert wird, in welchem der Körper sich zwischen einem Ankunftspunkt höchster Position und einem Ankunftspunkt höchster Position des nachfolgenden Schrit tes befindet; und
einer Bewegungsposition-Bestimmungseinheit (52) zum Bestimmen der Position des sich bewegenden Körpers nach der Bewegung, basierend auf der zurückgelegten Strecke des sich bewegenden Körpers, welche durch die Bewegungs strecke-Bestimmungseinheit (52) ermittelt wurde sowie basierend auf der spezifischen Bewegungsrichtung, welche durch die Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit (13) bestimmt wurde;
einer Übertragungseinheit (53) zum Übertragen zumindest eines Informationsteils der von der Gehbewegung-Erfas sungseinheit (12), von der Bewegungsstrecke-Ermittlungs einheit (52), von der Bewegungsrichtung-Bestimmungseinheit (52) und von der Bewegungsposition-Ermittlungseinheit (52) abgegebenen Information; und
einer Basisstation (100) mit einer Empfangseinheit zum Empfang der abgegebenen Information, die durch die Über tragungseinheit (53) des tragbaren Positionsdetektors (51) übertragen wurde, und mit einer Anzeigeeinheit (17) zum Anzeigen einer Bewegungsposition des tragbaren Positions detektors (51) basierend auf der Information von der Empfangseinheit.

13. Positions-Verwaltungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Information, welcher für das Berechnungsverfahren der Position des tragbaren Positionsdetektors basierend auf einem GPS- Signal erforderlich ist, welches durch den tragbaren Positionsdetektor (51) empfangen wurde, vom tragbaren Positionsdetektor (51) zur Basisstation (100) übertragen wird;
daß die Basisstation (100) den Teil der Information empfängt und die Position berechnet; und
daß im tragbaren Positionsdetektor (51) der Berechnungs vorgang auf den tragbaren Positionsdetektor (51) und die Basisstation (100) aufgeteilt wird, so daß die Basis station (100) die von der Positionsberechnung abweichenden Vorgänge durchführt.