用於通知定位信息的系統的製作方法

2023-06-15 00:24:36 1

專利名稱：用於通知定位信息的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於通知或公布定位(verortet)信息的系統，該定位信息也就是分派給某個地點的或可通過該地點尋址的信息。
背景技術：
這裡所述的發明主要涉及基於位置的服務作為移動的、與所在地有關的信息業務，這些信息業務藉助於與位置、時間和人員有關的數據在諸如PDA、平板PC或手機的移動終端設備上給終端用戶提供選擇性的信息。這種信息可以是只有當實際處於移動終端設備附近時才可以在該移動終端設備上看見的諸如關於複雜設備的用戶手冊、關於機器的維護任務、計劃或還有報警指示。這種技術的可設想的使用領域除了大型工業設備之外還有建築工地、礦山等等。由於終端用戶的變化的位置或時間的和空間的前後關係，需要將在該終端用戶的周圍環境中的新的和更新的信息通知給該終端用戶。目前所應用的通知機制不適合移動的以及經受不斷變換的環境影響的應用者的要求，所述環境影響諸如是噪聲、光、危險區、防護服等等。除此之外，迄今的通知技術幹擾或妨礙了用戶和在其工作流程中的其環境。迄今藉助報警聲音或指示聲音經過終端設備的擴音器來進行聽覺的通知。在此情況下的缺點在於，適度的聲強和可理解性與環境噪聲、擴音器到耳朵的距離、以及通過服裝的衰減等等有關。太小聲的通知可能要麼被漏聽，要麼未被理解。太大聲的通知由應用者或其周圍環境感覺為幹擾性的和煩人的。佩戴耳機或頭戴式送受話機雖然實現了完好的和定向的音頻播放，卻是一種安全風險，因為不再能夠充分地感知環境噪聲。關於通向信息的空間上的接近/距離或方向的信息又不能經由行動裝置上的擴音器被充分傳遞。迄今藉助在顯示器上的消息進行視覺的通知。在此情況下不利的是，終端設備不是一直處於用戶的視野中，或顯示器的讀取在許多情況下危及諸如作為倉庫中的叉車司機、在腳手架上等等的應用者的安全。振動警報、也就是藉助終端設備的振動的形式的通知具有以下的缺點，即只有當由應用者將終端設備直接佩戴在身體上或佩戴在防護服或工作服下時，才能感覺到振動。 因此不能傳遞關於通向信息的空間上的接近/距離或方向的信息。在增強現實(Augmented Reality, AR)顯示器內的可視化情況下，也就是在要麼在視頻攝像機的圖像中顯示關於可視物體的附加信息要麼藉助專門的透視顯示器 (See-Through Display)將視線直接增強到現實上時，通過佩戴/使用AR顯示器不利地出現物理的和視覺的限制。當空氣聲傳輸不可能或不適宜時，常常將骨聲採用於聲的傳輸。諸如當佩戴了聽覺保護或甚至於在水下採用時以及當需要也完好地感知環境噪聲時，是這種情況。在具有中耳損傷的聽力差者中同樣採用相應的助聽設備。骨聲表示，在繞過中耳的情況下， 由包圍聽覺器官的頭顱骨來傳送聲振蕩或振動。通過直接在頭顱骨上安放兩個擴音器， 可以立體地播放聲音。由此達到了空間的感知效應。對於立體的骨聲的採用，尤其是對M Walker 等人白勺:Evaluation of bone-conduction headsets for use in multitalker communication environments。http //sonify.psych.Ratech. edu/publications/ pdfs/2005HFES-ffalkerStanleyIyer. pdf。除此之外，在喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)已開發了 SWAN (System for Wearable Audio Navigation，可佩戴的音頻導航系統)系統。在此，涉及盲人的或諸如煙霧中的消防員的視力受限人員的一種原型的聽覺引導系統。該系統設計用於，通過根據傳感器數據實時生成的聽覺信息來引導人員。為此使用四個安裝在頭上的攝影機的視覺傳感器信息，以便生成聽覺信號。主要嘗試由另一種身體官能，這裡也就是聽覺，來代替不存在的或受損傷的身體官能，這裡也就是視覺。httP://SonifY.PSYch. Ratech. edu/publications/pdfs/2005ICAD-ffalkerLindsay. pdf 。

發明內容
本發明所基於的任務現在在於，說明一種用於通知定位信息的系統，在該系統中儘可能避免上述的缺點。根據本發明通過權利要求1的特徵來解決該任務。其它的權利要求涉及本發明的優選的擴展方案。本發明主要在於，為安全帽擴充了骨聲擴音器和方向傳感器，使得可以經由聽覺信號向佩戴者空間定向地一相對於頭顱的定向一指明在其環境中的定位信息。在此， 用戶的通知經由實時地從用戶的位置、其頭部的方位以及信息的位置所計算出的不同的與前後關係有關的聽覺信號進行，這些聽覺信號經由這些骨聲擴音器輸出，其中所感知的聲源在此相當於信息的位置。按照應用者是否隨身攜帶行動電話、PDA、平板PC、或其它可攜式計算機，以不同的方式將軟體的或系統的變化狀態通知給該應用者。通過骨聲傳輸確保， 可以與環境噪聲無關地感知用於通知的信號。本發明預計在基於位置的服務、增強現實、人機接口(HMI)和工業的領域中找到其主要應用。


以下根據附圖中所示出的實施例來詳細闡述本發明。圖1示出用於闡述有關安全帽中的擴音器和方向傳感器的位置的本發明的圖示， 圖2示出總系統的根據本發明的實施例的示意性圖示，和
圖3示出用於闡述以控制設備為例的通知的原理圖示。
具體實施例方式圖1以兩個視圖示出具有三個橫向帶和一個可調節的圓周帶的常見安全帽。根據本發明，在安全帽佩戴者左邊和右邊耳朵上方的範圍中，在可調節的圓周帶中分別裝入骨聲擴音器單元L，並且在帽頂與橫向帶之間的範圍中裝入方向傳感器RS。方向傳感器RS包含數字羅盤和傾斜度傳感器，並且藉助地磁場來確定安全帽的定向。傾斜度傳感器是必要的，因為否則從所測量的地磁場中不能明確地計算出頭部的定向。藉助直接佩戴在頭顱上的骨聲擴音器，可以將在應用者的周圍環境中的與地點相聯繫的信息空間地通知給該應用者。圖2示出根據本發明的總系統的實施例的示意性圖示，該總系統具有由骨聲擴音器單元L和方向傳感器RS所組成的頭盔類型的裝置，這些骨聲擴音器單元L和方向傳感器 RS與可佩戴在身體上的計算單元D要麼經由纜線要麼經由無線電相連接，其中骨聲擴音器單元L在無線電連接的情況下隨同包含了無線電接收機和放大器，或者這些部件也安置在帽頂與橫向帶之間。傳感器數據因此從方向傳感器RS到達計算單元D，並且2-信道音頻數據2到達骨聲擴音器單元L。計算單元D可以是行動電話、PDA (Personal Digital Assistant，個人數字助理) 或者也可以是佩戴在手腕上的設備(Wrist Computing Device，手腕計算設備)或加工在衣服中的設備(Wearable Computing Device，可佩戴的計算設備)。計算單元D在此要滿足以下的任務
確定用戶的絕對位置，例如在露天下藉助GPS數據4，或在建築物中用WLAN三角測量 讀取安全帽中的方向傳感器，也就是傾斜度和羅盤 計算出頭部的實際絕對定向
經由通向地理信息系統的數據無線電連接，諸如經由UMTS或WLAN獲得定位信息的數
據3
在顯示器上顯示諸如文件和地圖的定位信息， 用戶諸如經由觸摸顯示器的交互，例如報告的確認、信息的調用 向安全帽中的骨聲擴音器單元L輸出立體音頻信號。必要時還應前置有音頻放大器單元，因為骨聲擴音器需要比空氣聲擴音器高40至50 dB的音頻電平
生成音頻信號。該音頻信號與用戶的位置及其頭部實時地相對於在要通知的定位信息的地點上的虛擬聲音源的取向有關地在空間上被正確計算出。藉助該生成的3D音頻聲音，確保了佩戴者的方位。這些信號被實時計算出，以便生成空間上正確感知的音頻印象。可選地，除了通向定位信息的方向之外，還經由音頻信號傳輸其它的信息。因此例如不僅經由音頻信號的聲強來表示到信息的距離，這首先在具有相應環境噪聲的工業環境中不是適宜的，而且也經由該音頻信號的聲音高度或重複的信號的頻率——也就是類似於蓋革計數器(Geigerdhler)——來表示到信息的距離。除此之外，可選地將不同的聲音模式分配給不同的信息類別，諸如報警指示、虛擬的障礙物、或一般的信息。以下示範性地還示出了本發明的若干有利的應用示例 作為已存在接口的擴充
由於應用者的位置對於系統是已知的，並且該應用者對於該系統是明確識別的，因此可將已存在的控制設備擴充虛擬接口。應用者也經由其可攜式計算機來操作該控制裝置。 經由用於通知的本發明系統可以使應用者注意在其移動計算機上的、諸如通過所進行的調節觸發的狀態變化要求其輸入，存在繼續進行的虛擬的控制元件，以及對信息、手冊或維護手冊等等進行了定位，參見圖3。·作為對於報警裝置的聽覺補充
可以通過定向的聽覺的信號來擴充已存在的報警和指示燈。由於空間上正確播放了這種通知，可以有針對性地來控制應用者的注意力。·在聽覺導航和引導系統中
藉助聽覺空間定向信號，可將應用者引向空間中的某個點，或也可以用報警指示使其遠離阻塞區/危險區域。·用於基於位置的服務的通知
當應用者位於定位信息的影響範圍中，也就是例如在圍繞信息的定義半徑之內時，將定位信息的存在通知給應用者。由此可以在某個地點上留下和重新找到消息和信息。
權利要求
1.用於通知定位信息的系統，具有包含兩個骨聲擴音器(L)和一個方向傳感器(RS)的安全帽，並且具有計算單元 (D)，通過該計算單元(D)能接收定位信息的數據(3)、用戶的位置數據(4)和傳感器數據 (1)並且能向骨聲擴音器(L)發送立體音頻信號(2)，和在該系統中，經由骨聲擴音器如此輸出關於從用戶的位置、用戶頭部的取向以及信息的位置中所計算出的不同的與前後關係有關的立體音頻信號(2)的通知，即使得所感知的聲源在此相當於信息的位置。
2.按照權利要求1的系統， 其中計算單元(D)如此存在，使得-從所接收的GPS數據(4)中和/或通過WLAN三角測量來確定用戶的絕對位置， -從方向傳感器(RS)的傳感器數據(1)中計算出用戶頭部的實際絕對定向， -能經由通向地理信息系統的數據無線電連接來接收定位信息的數據(3)並且能將其顯示在顯示器上，-能執行用戶有關定位信息的至少一種交互，和-能生成立體音頻信號(2)並且能輸出給骨聲擴音器單元(L)，其中這實時地與用戶的位置和用戶頭部相對於在要通知的定位信息的地點上的虛擬聲源的定向有關地被計算出ο
3.按照權利要求1或2的系統，其中計算單元(D)如此存在，使得能生成立體音頻信號(2)，即關於以聲音信號的聲音高度形式表示在用戶和要通知的信息之間的距離或重複的聲音信號的頻率的信息。
4.按照權利要求1或2的系統，其中計算單元(D)如此存在，使得能將不同的聲音模式分配給不同的信息類別。
5.按照以上權利要求之一的系統，其中計算單元(D)如此存在，使得當用戶位於圍繞信息的定位信息的影響範圍中時，自動將存在定位信息通知給該用戶。
全文摘要
本發明主要在於，為安全帽擴充骨聲擴音器和方向傳感器，使得可以經由聽覺信號向佩戴者空間定向地(相對於頭顱的定向)指明在其環境中的定位信息。在此，用戶的通知經由實時地從用戶位置、用戶頭部的取向、以及信息的位置中所計算出的不同的與前後關係有關的聽覺信號進行，這些聽覺信號經由這些骨聲擴音器輸出，其中所感知的聲源在此相當於信息的位置。按照應用者是否隨身攜帶行動電話、PDA、平板PC、或其它的可攜式計算機，以不同的方式將軟體或系統的變化狀態通知給該應用者。通過骨聲傳輸確保，可以與環境噪聲無關地感知用於通知的信號。本發明預計在基於位置的服務、增強現實、人機接口(HMI)和工業的領域中找到其主要應用。
文檔編號A42B3/30GK102573542SQ201080048428
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月20日 優先權日2009年10月26日
發明者R.哈林 申請人:西門子公司