专利名称：用于通知定位信息的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通知或公布定位(verortet)信息的系统，该定位信息也就是分派给某个地点的或可通过该地点寻址的信息。
背景技术：
这里所述的发明主要涉及基于位置的服务作为移动的、与所在地有关的信息业务，这些信息业务借助于与位置、时间和人员有关的数据在诸如PDA、平板PC或手机的移动终端设备上给终端用户提供选择性的信息。这种信息可以是只有当实际处于移动终端设备附近时才可以在该移动终端设备上看见的诸如关于复杂设备的用户手册、关于机器的维护任务、计划或还有报警指示。这种技术的可设想的使用领域除了大型工业设备之外还有建筑工地、矿山等等。由于终端用户的变化的位置或时间的和空间的前后关系，需要将在该终端用户的周围环境中的新的和更新的信息通知给该终端用户。目前所应用的通知机制不适合移动的以及经受不断变换的环境影响的应用者的要求，所述环境影响诸如是噪声、光、危险区、防护服等等。除此之外，迄今的通知技术干扰或妨碍了用户和在其工作流程中的其环境。迄今借助报警声音或指示声音经过终端设备的扩音器来进行听觉的通知。在此情况下的缺点在于，适度的声强和可理解性与环境噪声、扩音器到耳朵的距离、以及通过服装的衰减等等有关。太小声的通知可能要么被漏听，要么未被理解。太大声的通知由应用者或其周围环境感觉为干扰性的和烦人的。佩戴耳机或头戴式送受话机虽然实现了完好的和定向的音频播放，却是一种安全风险，因为不再能够充分地感知环境噪声。关于通向信息的空间上的接近/距离或方向的信息又不能经由移动设备上的扩音器被充分传递。迄今借助在显示器上的消息进行视觉的通知。在此情况下不利的是，终端设备不是一直处于用户的视野中，或显示器的读取在许多情况下危及诸如作为仓库中的叉车司机、在脚手架上等等的应用者的安全。振动警报、也就是借助终端设备的振动的形式的通知具有以下的缺点，即只有当由应用者将终端设备直接佩戴在身体上或佩戴在防护服或工作服下时，才能感觉到振动。 因此不能传递关于通向信息的空间上的接近/距离或方向的信息。在增强现实(Augmented Reality, AR)显示器内的可视化情况下，也就是在要么在视频摄像机的图像中显示关于可视物体的附加信息要么借助专门的透视显示器 (See-Through Display)将视线直接增强到现实上时，通过佩戴/使用AR显示器不利地出现物理的和视觉的限制。当空气声传输不可能或不适宜时，常常将骨声采用于声的传输。诸如当佩戴了听觉保护或甚至于在水下采用时以及当需要也完好地感知环境噪声时，是这种情况。在具有中耳损伤的听力差者中同样采用相应的助听设备。骨声表示，在绕过中耳的情况下， 由包围听觉器官的头颅骨来传送声振荡或振动。通过直接在头颅骨上安放两个扩音器， 可以立体地播放声音。由此达到了空间的感知效应。对于立体的骨声的采用，尤其是对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，在佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)已开发了 SWAN (System for Wearable Audio Navigation，可佩戴的音频导航系统)系统。在此，涉及盲人的或诸如烟雾中的消防员的视力受限人员的一种原型的听觉引导系统。该系统设计用于，通过根据传感器数据实时生成的听觉信息来引导人员。为此使用四个安装在头上的摄影机的视觉传感器信息，以便生成听觉信号。主要尝试由另一种身体官能，这里也就是听觉，来代替不存在的或受损伤的身体官能，这里也就是视觉。httP://SonifY.PSYch. Ratech. edu/publications/pdfs/2005ICAD-ffalkerLindsay. pdf 。
发明内容
本发明所基于的任务现在在于，说明一种用于通知定位信息的系统，在该系统中尽可能避免上述的缺点。根据本发明通过权利要求1的特征来解决该任务。其它的权利要求涉及本发明的优选的扩展方案。本发明主要在于，为安全帽扩充了骨声扩音器和方向传感器，使得可以经由听觉信号向佩戴者空间定向地一相对于头颅的定向一指明在其环境中的定位信息。在此， 用户的通知经由实时地从用户的位置、其头部的方位以及信息的位置所计算出的不同的与前后关系有关的听觉信号进行，这些听觉信号经由这些骨声扩音器输出，其中所感知的声源在此相当于信息的位置。按照应用者是否随身携带移动电话、PDA、平板PC、或其它便携式计算机，以不同的方式将软件的或系统的变化状态通知给该应用者。通过骨声传输确保， 可以与环境噪声无关地感知用于通知的信号。本发明预计在基于位置的服务、增强现实、人机接口(HMI)和工业的领域中找到其主要应用。
以下根据附图中所示出的实施例来详细阐述本发明。图1示出用于阐述有关安全帽中的扩音器和方向传感器的位置的本发明的图示， 图2示出总系统的根据本发明的实施例的示意性图示，和
图3示出用于阐述以控制设备为例的通知的原理图示。
具体实施例方式图1以两个视图示出具有三个横向带和一个可调节的圆周带的常见安全帽。根据本发明，在安全帽佩戴者左边和右边耳朵上方的范围中，在可调节的圆周带中分别装入骨声扩音器单元L，并且在帽顶与横向带之间的范围中装入方向传感器RS。方向传感器RS包含数字罗盘和倾斜度传感器，并且借助地磁场来确定安全帽的定向。倾斜度传感器是必要的，因为否则从所测量的地磁场中不能明确地计算出头部的定向。借助直接佩戴在头颅上的骨声扩音器，可以将在应用者的周围环境中的与地点相联系的信息空间地通知给该应用者。图2示出根据本发明的总系统的实施例的示意性图示，该总系统具有由骨声扩音器单元L和方向传感器RS所组成的头盔类型的装置，这些骨声扩音器单元L和方向传感器 RS与可佩戴在身体上的计算单元D要么经由缆线要么经由无线电相连接，其中骨声扩音器单元L在无线电连接的情况下随同包含了无线电接收机和放大器，或者这些部件也安置在帽顶与横向带之间。传感器数据因此从方向传感器RS到达计算单元D，并且2-信道音频数据2到达骨声扩音器单元L。计算单元D可以是移动电话、PDA (Personal Digital Assistant，个人数字助理) 或者也可以是佩戴在手腕上的设备(Wrist Computing Device，手腕计算设备)或加工在衣服中的设备(Wearable Computing Device，可佩戴的计算设备)。计算单元D在此要满足以下的任务
确定用户的绝对位置，例如在露天下借助GPS数据4，或在建筑物中用WLAN三角测量 读取安全帽中的方向传感器，也就是倾斜度和罗盘 计算出头部的实际绝对定向
经由通向地理信息系统的数据无线电连接，诸如经由UMTS或WLAN获得定位信息的数
据3
在显示器上显示诸如文件和地图的定位信息， 用户诸如经由触摸显示器的交互，例如报告的确认、信息的调用 向安全帽中的骨声扩音器单元L输出立体音频信号。必要时还应前置有音频放大器单元，因为骨声扩音器需要比空气声扩音器高40至50 dB的音频电平
生成音频信号。该音频信号与用户的位置及其头部实时地相对于在要通知的定位信息的地点上的虚拟声音源的取向有关地在空间上被正确计算出。借助该生成的3D音频声音，确保了佩戴者的方位。这些信号被实时计算出，以便生成空间上正确感知的音频印象。可选地，除了通向定位信息的方向之外，还经由音频信号传输其它的信息。因此例如不仅经由音频信号的声强来表示到信息的距离，这首先在具有相应环境噪声的工业环境中不是适宜的，而且也经由该音频信号的声音高度或重复的信号的频率——也就是类似于盖革计数器(Geigerdhler)——来表示到信息的距离。除此之外，可选地将不同的声音模式分配给不同的信息类别，诸如报警指示、虚拟的障碍物、或一般的信息。以下示范性地还示出了本发明的若干有利的应用示例 作为已存在接口的扩充
由于应用者的位置对于系统是已知的，并且该应用者对于该系统是明确识别的，因此可将已存在的控制设备扩充虚拟接口。应用者也经由其便携式计算机来操作该控制装置。 经由用于通知的本发明系统可以使应用者注意在其移动计算机上的、诸如通过所进行的调节触发的状态变化要求其输入，存在继续进行的虚拟的控制元件，以及对信息、手册或维护手册等等进行了定位，参见图3。·作为对于报警装置的听觉补充
可以通过定向的听觉的信号来扩充已存在的报警和指示灯。由于空间上正确播放了这种通知，可以有针对性地来控制应用者的注意力。·在听觉导航和引导系统中
借助听觉空间定向信号，可将应用者引向空间中的某个点，或也可以用报警指示使其远离阻塞区/危险区域。·用于基于位置的服务的通知
当应用者位于定位信息的影响范围中，也就是例如在围绕信息的定义半径之内时，将定位信息的存在通知给应用者。由此可以在某个地点上留下和重新找到消息和信息。
权利要求
1.用于通知定位信息的系统，具有包含两个骨声扩音器(L)和一个方向传感器(RS)的安全帽，并且具有计算单元 (D)，通过该计算单元(D)能接收定位信息的数据(3)、用户的位置数据(4)和传感器数据 (1)并且能向骨声扩音器(L)发送立体音频信号(2)，和在该系统中，经由骨声扩音器如此输出关于从用户的位置、用户头部的取向以及信息的位置中所计算出的不同的与前后关系有关的立体音频信号(2)的通知，即使得所感知的声源在此相当于信息的位置。
2.按照权利要求1的系统， 其中计算单元(D)如此存在，使得-从所接收的GPS数据(4)中和/或通过WLAN三角测量来确定用户的绝对位置， -从方向传感器(RS)的传感器数据(1)中计算出用户头部的实际绝对定向， -能经由通向地理信息系统的数据无线电连接来接收定位信息的数据(3)并且能将其显示在显示器上，-能执行用户有关定位信息的至少一种交互，和-能生成立体音频信号(2)并且能输出给骨声扩音器单元(L)，其中这实时地与用户的位置和用户头部相对于在要通知的定位信息的地点上的虚拟声源的定向有关地被计算出ο
3.按照权利要求1或2的系统，其中计算单元(D)如此存在，使得能生成立体音频信号(2)，即关于以声音信号的声音高度形式表示在用户和要通知的信息之间的距离或重复的声音信号的频率的信息。
4.按照权利要求1或2的系统，其中计算单元(D)如此存在，使得能将不同的声音模式分配给不同的信息类别。
5.按照以上权利要求之一的系统，其中计算单元(D)如此存在，使得当用户位于围绕信息的定位信息的影响范围中时，自动将存在定位信息通知给该用户。
全文摘要
本发明主要在于，为安全帽扩充骨声扩音器和方向传感器，使得可以经由听觉信号向佩戴者空间定向地(相对于头颅的定向)指明在其环境中的定位信息。在此，用户的通知经由实时地从用户位置、用户头部的取向、以及信息的位置中所计算出的不同的与前后关系有关的听觉信号进行，这些听觉信号经由这些骨声扩音器输出，其中所感知的声源在此相当于信息的位置。按照应用者是否随身携带移动电话、PDA、平板PC、或其它的便携式计算机，以不同的方式将软件或系统的变化状态通知给该应用者。通过骨声传输确保，可以与环境噪声无关地感知用于通知的信号。本发明预计在基于位置的服务、增强现实、人机接口(HMI)和工业的领域中找到其主要应用。
文档编号A42B3/30GK102573542SQ201080048428
公开日2012年7月11日 申请日期2010年8月20日 优先权日2009年10月26日
发明者R.哈林 申请人:西门子公司