Some content of this application is unavailable at the moment.
If this situation persist, please contact us atFeedback&Contact
1. (WO2019063132) DEVICE FOR SUPPORTING THE MOBILITY OF VISUALLY IMPAIRED PEOPLE IN ROAD TRAFFIC
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters
Einrichtung zur Unterstützung der Mobilität sehbehinderter

Personen im Straßenverkehr

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unterstützung der Mobilität sehbehinderter Personen im Straßenverkehr. Sie geht aus von der DE 197 14 156 Cl .

An Fußgängerüberwegen mit Verkehrsampeln senden akustische Signalgeber Orientierungssignale und Freigabesignale aus. Orientierungssignale ermöglichen es einem Sehbehinderten den Ampelmast zu findet. Freigabesignale werden zur Fußgän-gergrünzeit ausgegeben und signalisieren dem Sehbehinderten, dass er die Straße überqueren kann. Bei der gewünschten Lautstärke der akustischen Signale kommt es häufig zu einem Zielkonflikt: Anwohner wünschen sich eine möglichst geringe Lautstärke der akustischen Signale während Sehbe-hinderte eine höhere Lautstärke bevorzugen.

Aus der DE 197 14 156 Cl ist ein Informationssystem für Personen im öffentlichen Raum, insbesondere Blinde oder Sehbehinderte bekannt, mit einer Informationsbake und einem transportablen Benutzergerät. Letzteres sendet fortwährend ein Requestsignal . Die Informationsbake sendet auf den Empfang des Requestsignals eine Nachricht aus, die von dem Benutzergerät empfangen und in ein Aufmerksamkeitssignal gewandelt wird.

In einer Veröffentlichung des kowoma GPS-Forum vom

13.02.2008 mit dem Titel „GPS-Anforderungen" (http:// www.kowoma.de/GPS/Fehlerquellen.htm) werden die Fehlerquellen des GPS beschrieben, die zu einer Ungenauigkeit bei der Positionsbestimmung mit GPS führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Unterstützung der Mobilität sehbehinderter Personen im Straßenverkehr vorzuschlagen, die eine automatische Anforderung des Freigabesignals ermöglicht und/oder die Lautstärke der akustischen Signale nur dann anhebt, wenn sich ein Sehbehinderter im Umfeld der Fußgängerampel befindet.

Der anordnungsbezogene Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und der verfahrensbezogene Teil durch die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 gelöst.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unterstützung der Mobilität sehbehinderter Personen im Straßenverkehr und umfasst

ein von der Person mitzuführendes oder mitgeführtes drahtloses Kommunikationsgerät, welches mit einem ersten Datensender, einem ersten Datenempfänger und einem GPS-Empfänger ausgestattet ist,

- eine Blindenleitgerät , das wenigstens mit einem Akustikgeber, einem Positionsspeicher und/oder einem zweiten GPS-Empfänger, einem zweiten Datenempfänger und einem zweiten Datensender ausgestattet ist,

- einen Vergleicher, der dazu bestimmt ist, die Positionsdaten des GPS-Empfängers mit den Positionsdaten des zweiten GPS-Empfängers oder dem Inhalt des Positionsspeichers zu vergleichen .

Gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb der vorgenannten Anordnung sendet das Kommunikationsgerät fortwährend einen Aufmerksamkeitshinweis aus. Das Blindenleitgerät schaltet auf den Empfang des Aufmerksamkeitshinweises hin ein optisches Freigabesignal ein, sendet Fußgänger-Orientierungssignale und/oder Freigabesignale und/oder verändert deren Lautstärke.

Gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb der vorgenannten Anordnung sendet das Blindenleitgerät fortwährend ein Bereitschaftssignal und das Kommunikationsgerät auf den Empfang des Bereitschaftssignals einen Aufmerksamkeitshinweis aus, auf dessen Empfang das Blindenleitgerät ein optisches Freigabesignal einschaltet, akustische Fußgänger-Orientierungssignale

und/oder akustische Freigabesignale aussendet und/oder deren Lautstärke verändert.

Bei der zweiten Variante sind die Persönlichkeitsrechte des Sehbehinderten besser geschützt, da Unbefugte nicht ständig und an jedem Ort einen Hinweis auf den Sehbehinderten emp-fangen können, sondern allenfalls dann, wenn eine Kommunikation zwischen dessen Kommunikationsgerät und dem Blindenleitgerät stattfindet.

Entsprechend einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist deren Kommunikationsgerät ein Mobiltelefon, insbesondere ein Smartphone. Sie macht sich dabei zu Nutze, dass diese Geräte besonders unter sehbehinderten Personen weit verbreitet sind und im Allgemeinen über eine Bluetooth-LE-Schnittstelle und einen GPS-Empfänger verfügen.

Mit einem in dem Blindenleitgerät eingesetzten Bluetooth-LE -Modul (BLE) kann festgestellt werden, ob sich in der näheren Umgebung ein Sehbehinderter befindet. Dazu sendet das Smartphone des Sehbehinderten eine festgelegte Kennung per BLE. Wird diese Kennung von dem Blindenleitgerät empfangen, bereitet es sich darauf vor, ein optisches und akustisches Fußgängerfreigabesignal einzuschalten, bei Erreichen eines vorgebbaren Abstandes von dem Blindenleitgerät bzw. Ampelmast das Fußgängerfreigabesignal einzuschalten oder auch zusätzlich die Lautstärke seiner Signale entsprechend dem Abstand des Sehbehinderten einzustellen.

Bislang muss ein Sehbehinderter zunächst den Ampelmast suchen und ertasten. Anschließend muss er den Anforderungstaster am Ampelmast finden und betätigten. Wird hingegen, wie dies in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen wird, der Weg des Sehbehinderten verfolgt und sein Verweilen direkt vor dem Fußgängerüberweg erkannt, wird dies zur automatischen Anforderung des Freigabesignals genutzt. Außerdem ist es möglich, die Lautstärke des Orientierungssignals mit fortschreitender Annäherung kontinuierlich zu reduzieren.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Position des Blindenleit-gerätes oder der Blindenleitgeräte einmalig ermittelt und in deren Positionsspeicher abgelegt.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die aktuelle Position des Kommunikationsgerätes fortwährend neu ermittelt, mit dem Inhalt des Positionsspeichers verglichen und aus der jeweiligen Differenz die Bewegungsrichtung des Trägers des Kommunikationsgerätes ermittelt .

Dadurch wird es möglich, bei Straßenverkehrsanlagen, z. B. Straßenkreuzungen mit mehreren in verschiedenen Richtungen verlaufenden Fußgängerüberwegen, die jeweils mit einem Blindenleitgerät ausgestattet sind, auf Grund der Bewegungsrichtung des Trägers des Kommunikationsgerätes nur dasjenige Blindenleitgerät anzusprechen, zu dem hin der Träger des Kommunikationsgerätes strebt.

Ein Problem ist die Ungenauigkeit der Positionsmessung. Diese ist verursacht durch folgende Einflüsse (Angaben ent-nommen www.kowoma.de/GPS/Fehlerquellen.htm):

Störungen durch die Ionosphäre ± 5 m

Schwankungen der Satellitenumlaufbahnen! 2.5 m

Uhrenfehler der Satelliten ± 2 m

Mehrwegeeffekt ± 1 m

Störungen durch die Troposphäre ± 0.5 m

Rechnungs- und Rundungsfehler ± 1 m

In der Regel befinden sich an einer Straßenverkehrsanlage mehrere Blindenleitgeräte . Zur Ermittlung der Abstände von einzelnen Sehbehinderten kann jedes Blindenleitgerät mit einem GPS-Empfänger ausgerüstet sein. Die relative Position der einzelnen Blindenleitgeräte zueinander kann aber auch einmalig mit einem portablen GPS-Gerät ermittelt und in dem Positionsspeicher hinterlegt werden. Die Position wird dann nur von einem oder wenigen Blindenleitgeräten gemessen und anschließend an alle übrigen übertragen. Alle weiteren Blindenleitgeräte können dann den hinterlegten Offset in die Abstandsberechnung mit einbeziehen und den Abstand der Sehbehinderten ermitteln.

Bei DGPS wird die Differenz aus einer empfangen GPS-Koordinate und der exakt vermessenen Koordinate des Empfängers gebildet. Diese Differenz wird in Form von Korrektur- daten an andere Empfänger übermittelt. Die exakte Vermessung des Empfängers und die Übermittlung der Korrekturdaten ist bei der hier vorgeschlagenen Erfindung jedoch nicht nötig, aber im Rahmen der Erfindung möglich. Dadurch vereinfacht sich die Installation erheblich. Es müssen nur relative Daten zueinander verarbeitet werden. Die absolute Position braucht nicht ermittelt zu werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Straßenkreuzung mit ampelgesicherten Fußgängerüberwegen,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung .

In Fig. 1 ist eine Straßenkreuzung 10 mit Fahrspuren 12 und Fußgängerüberwegen 14 dargestellt. An nicht dargestellten Ampelmasten befinden sich neben ebenfalls nicht dargestellten optischen Verkehrsampeln und Anforderungstastern Blindenleitgeräte AI - A4, die an Hand der Fig. 2 näher beschrieben sind und jeweils neben anderem einen Akustikgeber und einen GNSS-Empfänger umfassen. Ein Sehbehinderter mit einem GNSS-Empfänger Ml befinde sich im Umfeld der Straßenkreuzung 10 (GNSS = global navigation satellite System, z.B. GPS, Glonas, Beidou, Galileo).

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Darin ist ein von einem Sehbehinderten mitzuführendes Smartphone mit 16 und ein Blindenleitgerät mit 18 bezeichnet. Die an sich bekannte Zentraleinheit 20 des Smartphones 16 ist mit einem ersten GPS-Empfänger 22 und einer ersten Bluetooth-Schnittstelle 24 ausgestattet. Das Blindenleitgerät 18 umfasst einen zweiten GPS-Empfänger 26, dessen empfangene Positionsdaten in einem Positionsspeicher 28 abgespeichert werden, eine zweite Bluetooth-Schnittstelle 32, einen Vergleicher 30 und eine Ampelsteuereinheit 34. An letztere sind wenigstens ein Anforderungstaster 36, ein Akustikgeber 38 und eine Fußgängerampel 40 angeschlossen. Die Baugruppen 36, 38, 40 sind an einem Ampelmast 42 angebracht .

Das Blindenleitgerät 18 sendet über die zweite Bluetooth-Schnittstelle 32 fortwährend ein Bereitschaftssignal aus. Sobald das Smartphone 16 über seine erste Bluetooth-Schnittstelle 24 dieses Bereitschaftssignal empfängt, sendet es einen Aufmerksamkeitshinweis, der die Positionsdaten des Smartphones 16 über die Bluetooth-Verbindung 24, 32 zu dem Vergleicher 30 überträgt. Wenn der Vergleicher 30 einen vorgebbaren minimalen Abstand zwischen dem Smartphone 16 und dem Blindenleitgerät 18 erkennt hat, aktiviert das Blindenleitgerät 18 ein optisches und ein akustisches Freigabesignal. Schon mit Empfang des ersten Aufmerksamkeits-hinweises werden akustische Fußgänger-Orientierungssignale ausgesendet und deren Lautstärke und nach dem Einschalten der Fußgänger-Freigabesignale deren Lautstärke abhängig von dem Abstand zwischen dem Smartphone 16 und dem Blindenleitgerät 18 verändert.

Die per GNSS gemessene Position G bestimmt sich wie folgt:

G = P + Fl + F2 + F3 + F4 + F5

Hierbei sind:

G: Gemessene Position

P: tatsächliche genaue Position

Fl: Fehler des Messempfängers (Rechnungs- und Rundungsfeh- ler, Einfluss durch Satellitengeometrie)

F2 Fehler durch Mehrwegausbreitung

F3 Fehler durch Troposphäre

F4 Fehler durch Ionosphäre

F5 Satellitenfehler (Schwankungen der Satellitenumlaufbah nen, Uhrenfehler der Satelliten)

Laut http://www.kowoma.de/gps/Fehlerquellen.htm ergeben sich folgende Werte für die Fehler:

Störungen durch die Ionosphäre ± 5 m

Schwankungen der Satellitenumlaufbahnen! 2,5 m

Uhrenfehler der Satelliten ± 2 m

Mehrwegeeffekt ± 1 m

Störungen durch die Troposphäre ± 0,5 m

Rechnungs- und Rundungsfehler ± 1 m

Daraus ergibt sich ein Gesamtfehler von ± 12 m.

Der errechnete Abstand D von dem Blindenleitgerät AI zum Sehbehinderten Ml ist dann GA - GM. Da die Entfernung der beiden GNSS-Empfänger sehr gering ist, wird der Fehler durch die Troposphäre und durch die Ionosphäre als gleich angenommen. Für die Mehrwegausbreitung werden zwei Fälle betrachtet. Der dadurch entstehende Fehler ist bei beiden Empfängern gleich, was bei sehr geringen Distanzen anzuneh men ist.

Für die Distanz ergeben sich dann die beiden Formeln:

Fehler bei gleicher Mehrwegausbreitung:

D = (PA+F1A+F2+F3+F4+F5) - (PM+F1M+F2+F3+F4+F5)

D = (PA+F1A) + (F2+F3+F4+F5) - (PM+F1M) - (F2+F3+F4+F5)

D = (PA+F1A) - (PM+F1M) + (F2+F3+F4+F5) - (F2+F3+F4+F5)

D = (PA+F1A) - (PM+F1M)

Fehler bei unterschiedlicher Mehrwegausbreitung:

D = (PA+F1A+F2A+F3+F4+F5) - (PM+F1M+F2M+F3+F4+F5)

D = (PA+F1A+F2A) + (F3+F4+F5) - (PM+F1M+F2M) - (F3+F4+F5)

D = (PA+F1A+F2A) - (PM+F1M+F2M) + (F3+F4+F5) - (F3+F4+F5)

D = (PA+F1A+F2A) - (PM+F1m+F2m)

Bei beiden Fällen sind die größten Fehlerquellen eliminiert. Der Fehler wird bei unterschiedlicher Mehrwegeausbreitung etwa um den Faktor 5 reduziert. Je mehr sich die beiden GNSS-Empfänger nähern umso wahrscheinlicher werden die Empfänger auch dem gleichen Mehrwegeausbreitungsfehler unterliegen. Bei unmittelbar benachbarten Positionen sind auch die Mehrwegeausbreitungsfehler im Rahmen der geforderten Genauigkeit gleich. Entfällt auch der Fehler durch die Mehrwegeausbreitung, so halbiert sich der Fehler noch einmal. Insgesamt reduziert sich der Fehler durch das erfindungsgemäße Verfahren um etwa eine 10er-Potenz.

Nachdem der GNSS-Empfänger eine Position empfangen hat, wird die berechnete Position per Funk z.B. per Bluetooth LE zur Gegenseite übertragen. Auf beiden Seiten (Blindenleit-gerät Ax - Sehbehinderter Ml) wird die Differenz aus der eigenen Position und der per Funk übertragenen Position berechnet. Die Differenz ist der Abstand zwischen Blinden-leitgerät Ax und Sehbehindertem Ml . Dieser Abstand wird von dem Blindenleitgerät 18 ausgewertet.

Bezugszeichenliste

10 Straßenkreuzung

12 Fahrspur

14 Fußgängerüberweg

16 Smartphone

18 Blindenleitgerät

20 Zentraleinheit von 16

22 erster GPS-Empfänger

24 erste Bluetooth-Schnittstelle 26 zweter GPS-Empfänger

28 Positionsspeicher

30 Vergleicher

32 zweite Bluetooth-Schnittstelle

34 Ampel-Steuereinheit

36 Anforderungstaster

38 Akustikgeber

40 Fußgängerampel

42 Ampelmast