DE60306684T2

DE60306684T2 - Verfahren und system zur überwachung des orts einer vorrichtung

Info

Publication number: DE60306684T2
Application number: DE60306684T
Authority: DE
Inventors: R. Douglas Cicero SANQUNETTI
Original assignee: Electronic Data Systems LLC
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2023-11-22
Also published as: MXPA05005225A; EP1579404A1; AU2003294452A1; US20040193368A1; EP1579404B1; US6721652B1; ES2268472T3; WO2004049282A1; CA2505426C; DE60306684D1; CA2505426A1; US6983202B2; ATE332555T1; AU2003294452B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Beschreibung betrifft die Bestimmung des Ortes eines Fahrzeugs und insbesondere die Überwachung der Position eines Fahrzeugs bezogen auf eine vorgegebene, virtuelle Begrenzung.
HINTERGRUND
Ohne irgendein zuverlässiges Überwachungssystem setzen sich Firmen, die große Fahrzeugflotten verwenden, dem Missbrauch oder dem Diebstahl ihrer Fahrzeugflotten aus. Beispielsweise ist es wahrscheinlich, dass einige Fahrzeuge in einer großen Flotte von Angestellten ohne Genehmigung verwendet werden oder dass sie wenigstens gelegentlich Ziel von Autodieben sind. Des Weitern können selbst Angestellte, die bevollmächtigt sind, ein Fahrzeug für gewisse Zwecke zu verwenden, unter gewissen Umständen von einer genehmigten Route abweichen oder anderweitig das Fahrzeug unberechtigt verwenden. Eine Möglichkeit diese Probleme zu verringern, besteht darin, Bahnaufzeichnungsvorrichtungen in den Fahrzeugen einer Flotte zu installieren. Solche Bahnaufzeichnungsvorrichtungen versetzen einen Flottenmanager in die Lage, den Ort von Fahrzeugen der Flotte zu überwachen.
Um das Überwachungsverfahren zu vereinfachen, kann eine geographische Einzäunungsroutine ("geo-fencing"-Routine) verwendet werden, um einem Flottenmanager die Etablierung einer virtuellen Begrenzung um einen vorgegebenen Ort zu den Zwecken zu gestatten, den Flottenmanager automatisch zu benachrichtigen, wenn ein Fahrzeug die Begrenzung überschreitet.
Das US-Patent mit der Nr. 5,694,322 beschreibt eine Vorrichtung zur Ermittlung der Gebühr für ein Fahrzeug, welches eine Ortungsvorrichtung beinhaltet, das so betrieben werden kann, dass es mehrere Fahrzeugpositionen entlang einer vom Fahrzeug zurückgelegten Route ermitteln kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden Techniken zur Überwachung eines Ortes eines Fahrzeugs oder einer anderen mobilen Vorrichtungen bereitgestellt. In einer Implementierung kann eine Route als eine Sammlung überlappender rechteckiger Begrenzungen in einem Koordinatensystem definiert werden. Jedes Rechteck wird dann durch Drehen des Rechtecks um einen entsprechenden Winkel transformiert werden, so dass die Seiten des gedrehten Rechtecks parallel zu den Achsen des Koordinatensystems sind. Koordinaten jedes gedrehten Rechtecks zusammen mit dem entsprechenden Winkel werden in der zu überwachenden Vorrichtung gespeichert. Nachfolgend werden Koordinaten, die in Zusammenhang mit der gegenwärtigen Position der überwachten Vorrichtung stehen, mit einem oder mehreren Rechtecken in der Route durch Drehen der Koordinaten der überwachten Vorrichtung um einen der entsprechenden Winkel und Vergleichen der gedrehten Positionskoordinaten mit dem geeigneten gedrehten Rechteck verglichen. Falls die gegenwärtige Position sich außerhalb der Route befindet, kann irgendeine vordefinierte Aktion, wie die Benachrichtigung eines Flottenleitstellenmanagers, ausgelöst werden.
Die komplexeren Berechnungen, nämlich die Berechnung des Winkels und die Drehung der Begrenzung um den Winkel, kann auf einem Tischcomputer oder einer anderen Vorrichtung mit erheblicher Rechenleistung durchgeführt werden. Dies gestattet die Überwachung einer eingebetteten Vorrichtung oder einer anderen Vorrichtung, um bequem und effizient zu ermitteln, ob sie innerhalb oder außerhalb einer vordefinierten Begrenzung liegt, ohne, dass beachtliche Verarbeitungsressourcen benötigt werden. Zum Beispiel kann die überwachte Vorrichtung einfach die gedrehten Koordinaten, die in Zusammenhang mit deren gegenwärtigen Ort stehen, mit Koordinaten, die zwei gegenüberliegenden Ecken einer gedrehten, recheckigen Begrenzung definieren, vergleichen, um zu ermitteln, ob die überwachte Vorrichtung sich innerhalb der vordefinierten Begrenzung befindet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 der beigefügten Ansprüche bereitgestellt.
Ausführungen können eine oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten. Zum Beispiel kann die Begrenzung ein Rechteck sein und der Vergleich der gedrehten Koordinaten mit der Begrenzung kann die Ermittlung beinhalten, ob der besondere Ort sich innerhalb des Rechtecks befindet. Falls nicht, dann könnte der Ort mit einem benachbarten Rechteck in einer Ansammlung von Rechtecken, die eine Route definieren, verglichen werden. Das benachbarte Rechteck kann auch gedreht werden, so dass dessen Seiten parallel zu der Koordinatenachse ist, und die Ortskoordinaten können um denselben Winkel wie das benachbarte Rechteck gedreht werden, um das Vergleichsverfahren zu vereinfachen. Jedes Rechteck kann durch Koordinaten zweier sich gegenüberliegender Ecken des Rechtecks definiert werden. Die Begrenzung kann auch eine gerade Linie mit Endpunkten sein, die um einen entsprechenden Winkel gedreht sind. Eine vorausgewählte Reaktion kann abhängig vom Ergebnis des Vergleichs ausgelöst werden.
Ein ergänzender Aspekt der Erfindung wird durch ein System gemäß Anspruch 8 der beigefügten Ansprüche bereitgestellt.
In einigen Ausführungen kann das System ein oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten. Zum Beispiel kann die überwachte Vorrichtung den Lokalisierer, den Speicher und den Prozessor beinhalten.
Das System dürfte ebenso einen mobilen Sender beinhalten, der so betrieben werden kann, dass er selektiv eine Nachricht auf Grundlage der Position der überwachten Vorrichtung relativ zur vorgegebenen Begrenzung versendet.
Das System kann ferner eine entfernte Vorrichtung umfassen, die ausgelegt ist, die Nachricht zu empfangen und eine vorausgewählte Reaktion auf die Nachricht auszulösen. Der Speicher kann Daten speichern, die Segmenten der gedrehten Begrenzung entsprechen, wobei jedes Segment durch wenigstens zwei Sätze gedrehter Koordinaten aus den gespeicherten, gedrehten Koordinaten identifiziert wird und einen zugehörigen Drehwinkel aufweist. In solch einer Ausführung kann die Begrenzung eine geographische Route darstellen und jedes Segment der Begrenzung ein Rechteck beinhalten, das einen Teil der geographischen Route vorgibt. Ein zweiter Prozessor kann verwendet werden, um den Drehwinkel zu berechnen und die Begrenzung vor dem Speichern des Winkels und der gedrehten Koordinaten im Speicher zu drehen. Jeder Drehwinkel wird durch einen Winkel zwischen einer Achse des Koordinatensystems und einem geraden Rand der vorgegebenen Begrenzung, die mit den ursprünglichen, zu drehenden Koordinaten in Zusammenhang steht, definiert. Jedes Segment der gedrehten Begrenzung kann wenigstens einen Rand haben, der parallel zu einer Achse des Koordinatensystems ist. Der Lokalisierer kann ein GPS-Empfänger sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Überwachung eines Fahrzeugs das Speichern wenigstens zweier Sätze gedrehter Koordinaten umfassen, die in Zusammenhang mit einer vorgegebenen, rechteckigen Begrenzung stehen. Die gedrehten Koordinaten entsprechen wenigstens zwei Sätzen ursprünglicher Koordinaten, die die vorbestimmte, rechteckige Begrenzung in einem Koordinatensystem vorgeben. Jeder Satz ursprünglicher Koordinaten wird um einen Drehwinkel gedreht, um den entsprechenden Satz gedrehter Koordinaten vor dem Speichern jedes Satzes gedrehter Koordinaten zu erzeugen. Die gedrehten Koordinaten geben eine gedrehte, rechteckige Begrenzung mit Seiten vor, die parallel zu Achsen des Koordinatensystems sind. Der Drehwinkel, der durch einen Winkel zwischen einer der Achsen des Koordinatensystems und einer Seite der vorbestimmten, rechteckigen Begrenzung vorgegeben ist, wird dann gespeichert. Nachfolgend wird ein Ort eines Fahrzeugs identifiziert, und Koordinaten, die dem identifizierten Ort des Fahrzeugs entsprechen, werden um den Drehwinkel gedreht, um eine Satz von Ortskoordinaten zu erzeugen. Abschließend wird der gedrehte Satz von Ortskoordinaten mit den Sätzen gedrehter Koordinaten verglichen, um eine relative Position zwischen dem Fahrzeug und der vorbestimmten, rechteckigen Begrenzung zu bestimmen.
Details einer oder mehrerer Ausführungen sind in den begleitenden Figuren und der nachfolgenden Beschreibung angegeben. Andere Merkmale sind aus der Beschreibung und den Figuren und aus den Ansprüchen offensichtlich.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein veranschaulichendes Beispiel einer vorbestimmten Route.
Die 2A-2C stellen ein Verfahren zur Ausrichtung von Koordinaten, die jedes Routenrechteck definieren, dar.
3 ist ein Diagramm, welches die Bestimmung des Winkels eines Routenrechtecks veranschaulicht.
4 ist ein schematisiertes Diagramm der Drehtransformation eines Routenrechtecks.
5 ist ein Diagramm, welches die Drehtransformation eines Satzes Positionskoordinaten veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm eines repräsentativen Systems zur Überwachung der Position einer mobilen Einheit.
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Überwachungeines Orts eines Fahrzeugs.
Gleiche Bezugszeichen in den diversen Figuren bezeichnen gleiche Elemente.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine geographische Einzäunungsroutine kann dazu verwendet werden, automatisch eine vorbestimmte Antwort oder Reaktion auszulösen, wenn ein Fahrzeug eine vorgegebene virtuelle Begrenzung überschreitet. Eine Ausführungsform steht im Zusammenhang mit der Fahrzeugüberwachung durch einen Flottenleitstellenmanager. Es sollte jedoch deutlich werden, dass die Routine in anderen Arten von Anwendungen verwendet werden kann, bei denen es erwünscht ist, zu überwachen, ob ein Fahrzeug, eine mobile Einheit oder eine andere überwachte Vorrichtung eine oder mehrere virtuelle Begrenzungen überschritten hat. Im Fall der Überwachung einer Fahrzeugflotte kann ein Flottenleitstellenmanager das Abweichen von einer vorbestimmten Route bei bestimmten Fahrzeugen in einer Flotte einschränken, indem eine geographische Einzäunung oder eine virtuelle Begrenzung entlang der Route vorgegeben wird. Jedes Mal wenn die Begrenzung überschritten wird, kann eine vorbestimmte Reaktion, wie etwa das Absenden eines Alarms an das Telefon, an den PDA, Tischcomputer oder an Ähnliches des Leitstellenmanagers, automatisch ausgelöst werden. Der Flottenmanager kann dann den Grund der Abweichung ermitteln. Falls der Manager herausfindet, dass die Begrenzung aus einem unberechtigten, gefährlichen oder anderweitig unberechtigtem Grund überquert wurde, kann der Flottenmanager ferngesteuert das Fahrzeug stilllegen oder einen anderen geeigneten Schritt einleiten. Für die beschriebenen Techniken gibt es eine Anzahl wertvoller Anwendungen. Beispielsweise haben sie weit reichende Bedeutungen im Bereich der Sicherheit der Heimat insofern, dass sie dazu verwendet werden können, zu verhindern, dass Fahrzeuge, die Gefahrgut, kritische oder wertvolle Ladung tragen, gestohlen werden. Auf ähnliche Weise können die den Diebstahl von Fahrzeugen selbst oder deren Verwendung für unberechtigte oder illegale Zwecke verhindern. Die Techniken können ebenso einen Flottenbetreiber in die Lage versetzen, viele kostenverursachende und zeitraubende, ja sogar zeitempfindliche Arbeitsschritte zu automatisieren, wie etwa die vorgerückte Warnung vor Erreichen von Kundensitzen, Depots, Häfen, Ladungssammelstellen oder einem anderen gewünschten Ort. Jede Einheit in einer Flotte kann so programmiert oder angewiesen werden, dass der Flottenüberwacher oder irgendeine andere Person oder Einheit automatisch informiert wird, wenn spezifische Orte verlassen werden oder bevor diese erreicht werden.
Werden die Positionsermittlungsalgorithmen in mobile Vorrichtungen implementiert, insbesondere in eingebettete Vorrichtungen, die eine eingeschränkte Rechenleistung haben, hilft die Reduzierung der Anzahl der Berechnungen, die erforderlich ist, eine nützliche Arbeit durchzuführen, eine Überbelastung des lokalen Prozessors der mobilen Vorrichtung zu verhindern. Die Bestimmung, ob eine gegenwärtige Position eines Fahrzeugs innerhalb einer vorbestimmten Fahrroute liegt, kann eine vergleichsweise CPU-intensive Berechnung beinhalten.
Die beschriebenen Techniken stellen einen effizienten Weg zur Bestimmung einer Route und zur Ermittlung dar, ob Koordinaten, die mit einem besonderen Ort verbunden sind, innerhalb der bestimmten Route liegen. Die Techniken erlauben insbesondere die Durchführung der Mehrzahl der Berechnungen, die für die Implementierung einer geographischen Einzäunungsroutine notwendig sind, auf einem Tischcomputer oder einer anderen Hochleistungsverarbeitungsvorrichtung und erfordern sehr wenig Verarbeitung oder Kommunikation von der überwachten mobilen Vorrichtung.
Anfänglich werden eine oder mehrere Begrenzungen definiert. Zum Beispiel kann ein Flottenleitstellenmanager eine erlaubte Route durch eine Reihe von Rechtecken entlang der vorbestimmten Route identifizieren. Beispielsweise zeigt 1 ein anschauliches Beispiel einer vorbestimmten Route auf einer Karte 100. Um genauer zu sein, die Karte beinhaltet eine Serie von überlappenden Rechtecken 105, die eine vorbestimmte Fahrroute von einem Ausgangspunkt 110 zu einem Endpunkt 115 definieren. Jedes Rechteck 105 wird durch Koordinaten (z.B. GPS-Koordinaten, Breitengrad/Längengrad und Ähnliches) der Ecken des Rechtecks definiert.
Die 2A-2C veranschaulichen ein Verfahren des Ausrichtens der Koordinaten, die jedes Rechteck 105 der Route definieren. Es wird deutlich werden, dass dieses Verfahren primär zum Zwecke der Bequemlichkeit und der Konsistenz bei der Identifizierung der Rechtecke 105 verwendet wird und dass dieses Verfahren nicht anspruchsvoll ist. Gemäß dem illustrierten Nummerierschema, bei dem die Seiten des Rechtecks nicht parallel zur X- und Y-Achse ist, ist die Ecke 1 die Ecke mit dem maximalen Y-Wert. In den Fällen, bei denen das Rechteck 105 Seiten hat, die parallel zur X- und Y-Achse sind, ist die Ecke 1 die Ecke des Rechtecks 105, welches den maximalen X-Wert und den maximalen Y-Wert hat. In jedem Fall werden die anderen Ecken in einer im Uhrzeigersinn umlaufenden Weise bezüglich der Ecke 1 definiert.
Sobald eine Route durch eine Reihe von Rechtecken 105 definiert ist, wird jedes Rechteck 105 um den Ursprung um einen entsprechenden Winkel gedreht, so dass die Seiten des gedrehten Rechtecks parallel zur X-Achse und zur Y-Achse sind. Diese Drehtransformation kann auf einem Tischcomputer durchgeführt werden, so dass die mobile oder eingebettete Vorrichtung weniger Arbeit zu verrichten hat, wenn eine zur definierten Route relative Position ermittelt wird. Nach der Drehtransformation werden die gedrehten Koordinaten, die das gedrehte Rechteck definieren und der entsprechende Winkel in einen Speicher der mobilen oder eingebetteten Vorrichtung, die auf oder im zu überwachenden Fahrzeug angeordnet ist geladen.
Nachfolgend wird die Position des Fahrzeugs beispielsweise unter Verwendung eines Satellitenortungsempfängers (engl. Global Positioning System (GPS)) ermittelt. Um zu ermitteln, ob das Fahrzeug innerhalb eines bestimmten Rechtecks der vorbestimmten Route angeordnet ist, werden dann die Positionskoordinaten um den Winkel , der mit dem bestimmten Rechteck in Zusammenhang steht, gedreht, und die gedrehten Positionskoordinaten werden mit den gespeicherten, gedrehten Koordinaten für das bestimmte Rechteck verglichen. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs kann die mobile oder eingebettete Vorrichtung nichts (1) tun, (2) eine vorbestimmte Antwort an einen zentralen Überwachungsort senden oder (3) den gegenwärtigen Ort hinsichtlich eines anderen Rechtecks in der gesamten Route überprüfen.
Bei der Durchführung der anfänglichen Drehtransformation der Koordinaten, die die Rechtecke 105 definieren, wird jedes Rechteck 105 zuerst daraufhin untersucht, ob es mit Seiten angeordnet ist, die parallel zur X-Achse und zur Y-Achse verlaufen. Falls die Seiten parallel zu den Achsen sind, ist keine Drehtransformation des Rechtecks 105 notwendig. Falls andererseits die Seiten des Rechtecks nicht parallel zu der X-Achse und der Y-Achse sind, wird das Rechteck 105 gedreht, so dass die Seiten parallel zu den Achsen sind.
Zur Durchführung der Drehtransformation wird der Winkel für jedes Rechteck 105 bestimmt. 3 stellt ein Diagramm bereit, welches die Bestimmung des Winkels illustriert, der einen Drehwinkel repräsentiert, der notwendig ist, das Rechteck 105 parallel zur X-Achse und zur Y-Achse zu machen. Zu Zwecken der Veranschaulichung der Bestimmung des Winkels ist ein imaginäres rechtwinkliges Dreieck mit der Seite des Rechtecks zwischen Punkt 2 und Punkt 3 als Hypotenuse ausgebildet. Die Länge der Seite des Dreiecks, die dem Winkel gegenüber liegt wird bestimmt gemäß: Y = Y2 – Y3,und die Länge der Seite des Dreiecks, die an den Winkel angrenzt, bestimmt sich durch: X = X2 – X3,
Als nächstes wird die Länge der Hypotenuse berechnet durch:
Der Winkel kann gemäß: = arcsin(Y/h) × (–1)ermittelt werden, wobei die Multiplikation mit –1 verwendet wird, um eine Drehung im Uhrzeigersinn zu erzeugen. Es wird erkannt werden, dass die zuvor beschriebene Vorgehensweise zur Bestimmung des Winkels lediglich der Veranschaulichung dient und dass der Drehwinkel auch auf andere Weisen bestimmt werden kann. Beispielsweise können andere Rechteckseiten, als die zwischen den Ecken 2 und 3 verwendet werden. Des Weiteren kann das Rechteck 105 auch in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn um einen Winkel gedreht werden, der 90° – entspricht. Des Weiteren kann statt der Berechnung des Winkels unter Verwendung einer Arkussinus-Funktion eine Arkuscosinus- oder Arkustangens-Funktion ebenso verwendet werden.
4 zeigt eine Drehtransformation eines Rechtecks 105 in ein Rechteck 105', das parallel zur X-Achse und zur Y-Achse ist. Die Drehtransformation kann durch Berechnung der gedrehten Koordinaten für jede Ecke des Rechtecks 105 unter Verwendung der folgenden Gleichungen bewerkstelligt werden: X' = Xcos() – Ysin() Y' = Xsin() + Ycos()
Obwohl es möglich ist, alle vier Ecken unter Verwendung dieser Gleichungen zu transformieren, ist es allgemein ausreichend, die zwei Sätze von Koordinaten zu transformieren, die die gegenüberliegenden Ecken repräsentieren, da diese zwei Sätze von Koordinaten ausreichend sind, das gedrehte Rechteck 105' zu definieren. Somit können die X- und Y-Koordinaten für jeden der Punkte 1 und 3 beispielsweise in die obigen Gleichungen eingesetzt werden, um die Koordinaten für die Ecken 1 und 3 des gedrehten Rechtecks 105' zu erzeugen.
In einer Ausführung wird die Route im XML-Format als eine Reihe gedrehter Rechtecke 105' gespeichert. Die Rechtecke werden durch den Koordinatensatz für jede Ecke und deren entsprechende Winkel der Transformation () definiert. Wie zuvor erwähnt, werden lediglich zwei gegenüberliegende Ecken des gedrehten Rechtecks 105' benötigt, um den geografischen Einzäunungsvergleich durchzuführen. Folglich gestaltet sich ein anschaulicher Teil einer Routendefinition, die lediglich die Ecken 1 und 3 verwendet, wie folgt:
Bei einer alternativen Ausführung können die Koordinaten in einem binären Format auch an die mobile oder eingebettete Vorrichtung gesandt werden, um Platz auf der Vorrichtung zu sparen.
Die mobile oder eingebettete Vorrichtung liest die XML-Datei und speichert jedes Rechteck zusammen mit dessen entsprechendem Drehwinkel . Während eine bestimmte Route in der Vorrichtung aktiv ist, wird die Position des zu überwachenden Fahrzeugs periodisch durch einen GPS-Empfänger bestimmt. Alternativ kann die Position des Fahrzeugs unter Verwendung einer anderen Art von Ortungssystem bestimmt werden, wie einem System terrestrischer Maste, die Signale an einen Empfänger senden und/oder Signale von einem Sender empfangen, der in oder am Fahrzeug angeordnet ist. Solch ein System kann verwendet werden, um unter Verwendung der Ausbreitungszeiten zwischen dem Fahrzeug und den terrestrischen Masten durch trigonometrische Vermessung die Position des Fahrzeugs zu bestimmen. Diese Art von trigonometrischem Vermessungssystem kann beispielsweise unter Verwendung einer zellularen Telekommunikationsinfrastruktur implementiert sein.
Wenn eine gegenwärtige Position des Fahrzeugs mit einem bestimmten Rechteck zu vergleichen ist, werden die Positionskoordinaten (z.B. GPS-Koordinaten) falls notwendig um den entsprechenden Winkel zuerst gedreht. Falls der gespeicherte Winkel Null entspricht, wird keine Drehung der Positionskoordinaten durchgeführt.
Andererseits, wenn der Winkel ungleich Null ist, werden die Positionskoordinaten derselben Drehtransformation unterzogen wie das Rechteck. Die mobile oder eingebettete Vorrichtung überprüft dann, ob sich die Positionskoordinaten innerhalb des gedrehten Rechtecks 105' befindet, indem einfache Vergleiche mit den Ecken des gedrehten Rechtecks 105' durchgeführt werden. Wenn sich das Fahrzeug nicht innerhalb des gegenwärtigen Rechtecks 105 befindet, werden das nächste und das vorhergehende Rechteck 105 überprüft. Falls sich das Fahrzeug nicht in irgendeinem dieser Rechtecke 105 befindet, ist das Fahrzeug von der vorbestimmten Route abgewichen.
5 veranschaulicht die Drehtransformation eines Satzes von Positionskoordinaten. Diese Transformation verwendet dieselben Gleichungen wie die Transformation der Rechtecke 105 der Route, die auf dem Tischcomputer durchgeführt wird, bevor die Koordinaten des gedrehten Rechtecks 105' auf der mobilen oder eingebetteten Vorrichtung gespeichert werden. Die Positionskoordinaten werden insbesondere unter Verwendung von: X' = Xcos() – Ysin() Y' = Xsin() + Y cos()gedreht. Die gedrehten Positionskoordinaten werden dann mit den Koordinaten des gedrehten Rechtecks 105' verglichen. Falls gilt: X' X,', X' X₃', Y' Y,' und Y' Y₃', dann befindet sich das Fahrzeug im gegenwärtigen Rechteck 105.
Die Mehrzahl der Berechnungen, die durchgeführt werden, um eine Route zu definieren und um zu bestimmen, ob ein Satz von Koordinaten innerhalb der definierten Route liegen, werden auf einem Tischrechner oder einem anderen Computer mit eine signifikanten Verarbeitungsleistung durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Berechnungen werden in der Routendefinition gespeichert und in die mobile oder eingebettete Vorrichtung geladen. Im Ergebnis braucht die mobile oder eingebettete Vorrichtung wenige Berechnungen durchzuführen, was die Verwendung weniger leistungsfähiger und weniger teurer CPUs gestattet, um die geographische Einzäunfunktion durchzuführen.
6 veranschaulicht ein repräsentatives System zur Überwachung der Position einer mobilen Einheit 200. Die mobile Einheit 200 stellt das Fahrzeug oder eine andere Vorrichtung dar, für die eine Position zu überwachen ist. Die mobile Einheit 200 beinhaltet einen GPS-Empfänger 205, der die gegenwärtige Position der mobilen Einheit 200 basierend auf Signalen, die von GPS-Satelliten 210 empfangen werden, bestimmen. Die mobile Einheit 200 beinhaltet auch einen Prozessor 215.
Der Prozessor 215 kann Teile einer eingebetteten Vorrichtung (z.B. ein Bordcomputer mit eingeschränkter Funktionalität) oder kann ein Prozessor für die allgemeine Verwendung sein, der Teil der mobilen Einheit 200 ist. Ein Speicher 220 speichert eine Routenbeschreibung, die eine Reihe von Rechtecken 105' beinhaltet, die vor dem Laden in den Speicher 220 gedreht worden sind, um parallel zu den Achsen des GPS-Koordinatensystems zu sein. Des Weiteren beinhaltet die Routenbeschreibung einen Drehwinkel der dem jeweiligen gedrehten Rechteck 105' entspricht.
Die Routenbeschreibung kann in den Speicher 220 über eine verdrahtete oder drahtlose Schnittstelle geladen werden. Zum Beispiel kann die Routenbeschreibung in den Speicher 220 aus einem mobilen Sender-Empfänger 225 geladen werden, der die Routenbeschreibung über eine Funkschnittstelle 230 empfängt.
Der Prozessor 215 wird so betrieben, dass er periodisch aus dem GPS-Empfänger 205 ein Satz von GPS-Koordinaten empfängt, die die gegenwärtige Position der mobilen Einheit identifiziert. Der Prozessor 215 transformiert dann den empfangenen Satz von Koordinaten unter Verwendung eines der gespeicherten Drehwinkel und vergleicht die gedrehten Koordinaten mit dem entsprechenden, gedrehten Rechteck 105' , das im Speicher 220 gespeichert ist, wie zuvor beschrieben wurde.
Falls der Prozessor 215 ermittelt, dass die mobile Einheit 200 eine durch die Routenbeschreibung definierte Begrenzung überschritten hat, löst der Prozessor 215 eine vorbestimmte Antwort aus. Zum Beispiel kann der Prozessor 215 die Funkschnittstelle 230 verwenden, um eine Nachricht von dem mobilen Sende-Empfänger 225 an eine zentrale Überwachungseinheit 235 zu senden. Die Nachricht kann unter Verwendung irgendeiner Art von drahtloser Kommunikationsinfrastruktur (nicht dargestellt), wie etwa eines zellularen Telekommunikationssystems, versendet werden, welche dann die Nachricht an die zentrale Überwachungseinheit 235 überträgt. Die zentrale Überwachungeinheit 235 kann einen Server oder eine andere Art von Prozessor beinhalten, der irgendeine vorbestimmte Aktion in Reaktion auf die empfangene Nachricht durchführt, wie Eintragen des Ereignisses in eine Datenbank oder Benachrichtigen eines Flottenleitstellenmanagers über einen Tischcomputer 240 oder irgendeine andere Vorrichtung (z.B. einen Pager), die ein Mensch-Maschinen-Interface beinhaltet. Der Flottenleitstellenmanager kann dann eine geeignete Aktion vornehmen, wie etwa die Stilllegung des überwachten Fahrzeugs oder die Kontaktaufnahme mit dem Fahrer, um nach dem Grund der Abweichung von der vorbestimmten Route nachzufragen. Als eine Alternative zur drahtlosen Übermittlung der Abweichung kann der Prozessor 215 der mobilen Einheit 200 einfach die Abweichung in eine Datenbank eintragen, die im Speicher 220 gespeichert ist, um später an die zentrale Überwachungseinheit 235 übertragen zu werden.
7 veranschaulicht ein Verfahren 300 zur Überwachungeines Ortes eines Fahrzeugs. Das Verfahren beginnt mit der Bestimmung einer Begrenzung in einem Koordinatensystem (Schritt 305). Wie zuvor beschrieben, kann die Begrenzung eine Reihe von überlappenden Rechtecken 105 sein, die eine Route definieren. In solch einem Fall kann jedes Rechteck 105 ein Segment der Gesamtbegrenzung darstellen. Jedes Rechteck 105 kann durch zwei Sätze von Koordinaten definiert werden, die zwei gegenüberliegende Ecken des Rechtecks darstellen.
Alternativ kann die Begrenzung durch eine oder mehrere gerade Linien definiert werden, wobei jede davon durch die Koordinaten der Endpunkte der Linie definiert ist und jede ein Segment der Gesamtbegrenzung darstellt. Eine Begrenzung, die eine oder mehrere gerade Linien beinhaltet, kann zum Beispiel verwendet werden, um die Ermittlung zu unterstützen, ob ein Fahrzeug eine vorgewählte Distanz von einem Bestimmungs- oder einem Ursprungsort überschreitet.
Als nächstes wird ein Winkel für ein erstes Segment der Begrenzung berechnet (Schritt 310). Der Winkel ist der Winkel zwischen einem geraden Rand des Segments und einer der Achsen des Koordinatensystems.
Somit kann der Winkel der Winkel zwischen einer Seite eines Rechtecks und der X-Achse oder der Y-Achse oder der Winkel zwischen einem Segment aus einer geraden Linie der Begrenzung und der X-Achse oder der Y-Achse sein. Jedes Begrenzungssegment wird dann (Schritt 315) um den Winkel, der dem Segment entspricht, gedreht, und die gedrehten Koordinaten und der Winkel für das erste Segment werden gespeichert (Schritt 320). Zum Beispiel kann diese Information in einem Speicher gespeichert werden, der in dem Fahrzeug oder einer anderen zu überwachenden Vorrichtung angeordnet ist. Eine Bestimmung wird dann insoweit vorgenommen, ob eine oder mehrere zusätzliche Begrenzungssegmente existieren (Schritt 325). Falls dies der Fall ist, wird der Winkel für das nächste Begrenzungssegment berechnet (Schritt 310), das Begrenzungssegment wird gedreht (Schritt 315), die Koordinaten des gedrehten Segments und der entsprechende Winkel werden gespeichert (Schritt 320), und es wird wiederum ermittelt, ob wenigstens ein zusätzliches Begrenzungssegment existiert (Schritt 325). Auf diese Weise können die Schritte 310, 315, 320 und 325 wiederholt werden, bis alle Begrenzungssegmente in der Route verarbeitet worden sind.
Sobald alle Begrenzungssegmente verarbeitet worden sind, wird ein gegenwärtiger Ort der zu überwachenden Vorrichtung beispielsweise unter Verwendung eines GBS-Empfängers oder einem anderen Ortungssystem bestimmt (Schritt 330). Schritte werden dann vorgenommen, um den gegenwärtigen Ort mit der Begrenzung zu vergleichen. Bei der Vornahme dieses Vergleichs ist es erwünscht, dass verhindert wird, dass der gegenwärtige Ort gegenüber jedem möglichen Segment der Begrenzung überprüft wird. Somit wird beginnt der Vergleich mit dem ersten Rechteck einer Reihe von Rechtecken entlang einer Route. Sobald festgestellt wird, dass die Vorrichtung das erste Rechteck verlassen hat, kann irgendein benachbartes Rechteck auch überprüft werden. Während die überwachte Vorrichtung ihre Route fortsetzt, kann der Vergleich anhand eines gegenwärtigen Rechtecks durchgeführt werden und, falls festgestellt wird, dass die überwachte Vorrichtung das gegenwärtige Rechteck verlassen hat, anhand beliebiger benachbarter Rechtecke.
Sobald ein gegenwärtiges Segment gewählt ist, werden die Koordinaten des gegenwärtigen Ortes um den Winkel , der mit dem gegenwärtigen Segment zusammenhängt, gedreht (Schritt 335). Die gedrehten Koordinaten des gegenwärtigen Ortes werden dann mit den gedrehten Koordinaten des gewählten Segments verglichen (Schritt 340). Auf diesem Vergleich basierend wird bestimmt, ob der gegenwärtige Ort sich innerhalb der Begrenzung befindet (d.h. basierend darauf, ob sich der gegenwärtige Ort in dem ausgewählten Segment befindet) (Schritt 345). Falls dies der Fall ist, wird der gegenwärtige Ort wieder nach einiger Zeitverzögerung von variabler oder konstanter Länge ermittelt (Schritt 330).
Falls ermittelt wird, dass sich der gegenwärtige Ort nicht innerhalb des gewählten Segments befindet (Schritt 345), dann wird eine Ermittlung vorgenommen, ob der gegenwärtige Ort hinsichtlich eines benachbarten Segments untersucht werden sollte (Schritt 350). Beispielsweise kann in Abhängigkeit dessen, wie regelmäßig der gegenwärtige Ort ermittelt wird, angenommen werden, dass die überwachte Vorrichtung nicht mehr als eine bestimmte Anzahl von Segmenten zwischen abfolgenden Vergleichen zurücklegen kann (Schritt 340). Folglich kann, sobald festgestellt wird, dass die überwachte Vorrichtung sich nicht länger in einem bestimmten Segment befindet, eine bestimmte, eingeschränkte Anzahl von sukzessive benachbarten Segmenten überprüft werden. Natürlich, falls die Vergleiche auf einer ausreichend regelmäßigen Basis auftreten, dürfte es ausreichend sein, lediglich das nächste und das vorhergehende Segment zu überprüfen. Des Weiteren kann es unter Umständen wünschenswert sein, in der Lage zu sein, feststellen zu können, ob eine überwachte Vorrichtung eine Route zurückverfolgt. In solch einem Fall würde lediglich das nächst benachbarte Segment, und nicht das vorhergehende Segment untersucht werden. Falls ermittelt wird, dass ein benachbartes Segment überprüft werden sollte (Schritt 350), wird das zu überprüfende Segment zum gewählten Segment für die Verwendung in den Schritten 335, 340 und 345. Falls ein benachbartes Segment nicht überprüft werden sollte oder falls die maximale Anzahl von benachbarten Segmenten bereits überprüft worden ist, wird eine vorbestimmte Reaktion, wie etwa die Benachrichtigung eines Flottenleitstellenmanagers, ausgelöst (Schritt 355).
Eine Anzahl von Ausführungen sind beschrieben worden. Nichtsdestotrotz sollte deutlich werden, dass diverse Abwandlungen vorgenommen werden können. Beispielsweise kann statt der Überwachung, ob eine überwachte Vorrichtung eine vorbestimmte Route verlässt, die Techniken dafür verwendet werden, um zu bestimmen, ob und wann eine überwachte Vorrichtung in einen vorbestimmten Bereich eindringt. Folglich sind andere Ausführungen vom Umfang der folgenden Ansprüche erfasst.

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Ortes einer Vorrichtung (200), umfassend: Auswahl einer Begrenzung (105) innerhalb eines Koordinatensystem, wobei die Begrenzung wenigstens einen geraden Rand aufweist; Auswahl eines geraden Randes der Begrenzung; Ermitteln eines Winkels () zwischen dem ausgewählten geraden Rand und einer Achse des Koordinatensystems; Drehen der Begrenzung (105) um den Winkel (), so dass der gewählte gerade Rand der gedrehten Begrenzung (105') parallel zur Achse des Koordinatensystems ist; Identifikation eines Satzes von Koordinaten, die mit einem bestimmten Ort der überwachten Vorrichtung in Zusammenhang stehen; Drehen des identifizierten Satzes von Koordinaten um den Winkel (); und Vergleich des gedrehten Satzes von Koordinaten mit der gedrehten Begrenzung (105'), um einen Ort der überwachten Vorrichtung (200) bezogen auf die gewählte Begrenzung zu ermitteln.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Begrenzung ein Rechteck (105) umfasst und der Vergleich der Koordinaten umfasst, dass ermittelt wird, ob der Ort der überwachten Vorrichtung (200) innerhalb des Rechtecks (105) liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, worin das Rechteck eines aus einer Ansammlung von überlappenden Rechtecken (105) umfasst, die eine Route vorgeben, wobei das Verfahren ferner umfasst: Auswahl eines benachbarten Rechtecks (105) der Ansammlung von überlappenden Rechtecken (105), falls der Ort der überwachten Vorrichtung (200) nicht innerhalb des Rechtecks (105) liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, ferner umfassend: Drehen des benachbarten Rechtecks (105) um einen zwischen einer gewählten Seite des benachbarten Rechtecks und einer Achse des Koordinatensystems vorhandenen Winkel (), so dass die gewählte Seite des gedrehten, benachbarten Rechtecks (105) parallel zur Achse des Koordinatensystems ist; Drehen des identifizierten Satzes von Koordinaten um einen zwischen der gewählten Seite des benachbarten Rechtecks und der Achse des Koordinatensystems vorhandenen Winkel (), um einen zweiten Satz gedrehter Koordinaten zu erzeugen; und Vergleich des zweiten Satzes gedrehter Koordinaten mit dem gedrehten, benachbarten Rechteck, um zu ermitteln, ob der Ort der überwachten Vorrichtung (200) innerhalb des benachbarten Rechtecks liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, worin: das Rechteck (105) durch die Koordinaten zweier entgegen gesetzter Ecken des Rechtecks (105) vorgegeben ist, das Drehen der Begrenzung das Drehen der Koordinaten der zwei entgegen gesetzten Ecken des Rechtecks (105) um den Winkel umfasst, und der Vergleich des gedrehten Satzes von Koordinaten mit der gedrehten Begrenzung den Vergleich des gedrehten Satzes von Koordinaten mit den gedrehten Koordinaten der zwei entgegen gesetzten Ecken des Rechtecks (105) umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: Auslösen einer vorausgewählten Reaktion auf Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem gedrehten Satz von Koordinaten und der gedrehten Begrenzung (105').
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin: die gewählte Begrenzung eine gerade Linie umfasst, die durch Koordinaten, die die Endpunkte der geraden Linie vorgeben, identifiziert wird, und das Drehen der Begrenzung (105) um den Winkel das Drehen der Koordinaten, die die Endpunkte vorgeben, um den Winkel umfasst.
System zur Überwachung eines Orts einer Vorrichtung, umfassend: einen Lokalisierer (205), ausgelegt, einen Ort der überwachten Vorrichtung (200) zu identifizieren; einen Speicher (220), ausgelegt, wenigstens einen Drehwinkel und gedrehte Koordinaten, die in Zusammenhang mit einer vorbestimmten Begrenzung (105) stehen, zu speichern, wobei die gedrehten Koordinaten den ursprünglichen Koordinaten entsprechen, die die vorbestimmte Begrenzung (105) in einem Koordinatensystem vorgeben, wobei jede der ursprünglichen Koordinaten um einen entsprechenden Drehwinkel gedreht wird, um die entsprechenden gedrehten Koordinaten vor der Speicherung jeder der gedrehten Koordinaten im Speicher zu erzeugen, worin die gedrehten Koordinaten wenigstens ein Segment einer gedrehten Begrenzung (105') vorgeben; und einen Prozessor (215), ausgelegt, die Koordinaten, die dem identifizierten Ort entsprechen, um wenigstens einen der gespeicherten Drehwinkel zu drehen, die gedrehten Ortskoordinaten zu berechnen und die gedrehten Ortskoordinaten mit wenigstens zwei der gedrehten Koordinaten zu vergleichen, um eine relative Position zwischen der überwachten Vorrichtung (200) und der vorbestimmten Begrenzung (105) zu ermitteln.
System gemäß Anspruch 8, worin die überwachte Vorrichtung (200) den Lokalisierer (205), den Speicher (220) und den Prozessor (215) beinhaltet.
System gemäß Anspruch 8, welches ferner einen mobilen Sender (225) umfasst, der so betrieben werden kann, dass er selektiv eine Nachricht auf Grundlage der Position der überwachten Vorrichtung (200) relativ zur vorgegebenen Begrenzung (105) versendet.
System gemäß Anspruch 10, welches ferner eine entfernte Vorrichtung (235) umfasst, die ausgelegt ist, die Nachricht zu empfangen und eine vorausgewählte Reaktion auf die Nachricht auszulösen.
System gemäß Anspruch 8, worin der Speicher (220) Daten speichert, die Segmenten der gedrehten Begrenzung (105') entsprechen, wobei jedes Segment durch wenigstens zwei Sätze gedrehter Koordinaten aus den gespeicherten gedrehten Koordinaten identifiziert wird und einen zugehörigen Drehwinkel aufweist.
System gemäß Anspruch 12, worin die Begrenzung (105) eine geographische Route darstellt und jedes Segment der Begrenzung ein Rechteck (105) beinhaltet, das einen Teil der geographischen Route vorgibt.
System gemäß Anspruch 8, ferner einen zweiten Prozessor umfassend, der ausgelegt ist, wenigstens einen Drehwinkel zu berechnen und die ursprünglichen Koordinaten, die die vorbestimmte Begrenzung vorgeben, um den entsprechenden Drehwinkel zu drehen, um die gedrehten Koordinaten vor dem Speichern des wenigstens einen Drehwinkels und der gedrehten Koordinaten im Speicher (220) zu erzeugen.
System gemäß Anspruch 8, worin: jedes Segment wenigstens einen Rand aufweist, der parallel zu einer Achse des Koordinatensystems ist; und jeder Drehwinkel () durch einen Winkel zwischen einer Achse des Koordinatensystems und einem geraden Rand der vorbestimmten Begrenzung (105) vorgegeben ist, die in Verbindung mit den ursprünglichen, zu drehenden Koordinaten steht.
System gemäß Anspruch 8, worin der Lokalisierer (205) einen Empfänger (205) eines Satellitenortungssystems umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Begrenzung eine vorbestimmte rechteckige Begrenzung (105) ist und das Drehen der Begrenzung umfasst: Speichern wenigstens zweier Sätze gedrehter Koordinaten, die in Zusammenhang mit der Begrenzung stehen, wobei die wenigstens zwei Sätze gedrehter Koordinaten wenigstens zwei Sätzen ursprünglicher Koordinaten entsprechen, die die vorbestimmte, rechteckige Begrenzung (105) in einem Koordinatensystem vorgeben, worin jeder Satz ursprünglicher Koordinaten um einen Drehwinkel () gedreht wird, um den entsprechenden Satz gedrehter Koordinaten vor dem Speichern jedes Satzes gedrehter Koordinaten zu erzeugen, und worin die wenigstens zwei Sätze gedrehter Koordinaten eine gedrehte, rechteckige Begrenzung (105') mit Seiten vorgibt, die parallel zu einer Achse des Koordinatensystems sind; Speichern der Drehwinkel (), worin der Drehwinkel durch einen Winkel zwischen einer der Achsen des Koordinatensystems und einer Seite der vorbestimmten, rechteckigen Begrenzung vorgegeben ist; und das Vergleichen den Vergleich der gedrehten Sätze von Ortskoordinaten mit den wenigstens zwei Sätzen gedrehter Koordinaten umfasst, um eine Position der Vorrichtung (200) relativ zur vorbestimmten, rechteckigen Begrenzung zu ermitteln.
Verfahren gemäß Anspruch 17, worin jeder Koordinatensatz eine Position in Längen- und Breitengraden angibt.
Verfahren gemäß Anspruch 17, welches ferner umfasst, dass auf Grundlage der Position der Vorrichtung (200) relativ zur vorbestimmten rechteckigen, Begrenzung (105) bestimmt wird, ob der Ort des Fahrzeugs innerhalb der vorbestimmten, rechteckigen Begrenzung (105) liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 19, ferner umfassend: Speichern gedrehter Koordinaten, die in Zusammenhang mit einer zusätzlichen, rechteckigen Begrenzung (105) stehen, die benachbart zur vorbestimmten, rechteckigen Begrenzung (105) ist, wobei die gedrehten Koordinaten ursprünglichen Koordinaten entsprechen, die die benachbarte, rechteckige Begrenzung vorgeben, worin jede der ursprünglichen Koordinaten um einen entsprechenden Drehwinkel () gedreht wird, um die entsprechenden, gedrehten Koordinaten vor dem Speichern jeder der gedrehten Koordinaten zu erzeugen, und die gedrehten Koordinaten eine gedrehte, benachbarte, rechteckige Begrenzung (105) mit Seiten vorgibt, die parallel zu den Achsen des Koordinatensytems sind; Speichern eines Drehwinkels () für die benachbarte, rechteckige Begrenzung (105), worin der Drehwinkel () für die benachbarte, rechteckige Begrenzung (105) durch einen Winkel zwischen einer der Achsen des Koordinatensystems und einer Seite der benachbarten, rechteckigen Begrenzung vorgegeben wird; und reaktionsfähig auf ein Ermitteln, dass der Ort der Vorrichtung (200) nicht innerhalb der vorbestimmten, rechteckigen Begrenzung liegt: Drehen des Satzes von Koordinaten, die den identifizierten Ort des Fahrzeugs darstellen, um den Drehwinkel für die benachbarte, rechteckige Begrenzung (105), um einen zweiten gedrehten Satz von Ortskoordinaten zu erzeugen; und Vergleich des zweiten gedrehten Satz von Ortskoordinaten mit den gedrehten Koordinaten, die in Zusammenhang mit der benachbarten, rechteckigen Begrenzung stehen, um zu ermitteln, ob der Ort der Vorrichtung (200) innerhalb der benachbarten, rechteckigen Begrenzung (105) liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 20, welches ferner das Auslösen einer vorausgewählten Reaktion umfasst, falls der Ort der Vorrichtung (200) nicht innerhalb der vorbestimmten, rechteckigen Begrenzung liegt und nicht innerhalb der benachbarten, rechteckigen Begrenzung (105) liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 17, worin die vorbestimmte, rechteckige Begrenzung eine aus einer Ansammlung von vorgegebenen, rechteckigen Begrenzungen ist, die gemeinsam eine Route vorgeben.