用于运行作为无线网络中的用户的移动系统和报警网关的方法与流程

1.本发明涉及一种用于运行作为无线网络中的用户/参与者的移动系统和报警网关的方法。


背景技术：

2.这种移动系统例如可以是在设施内、例如仓库或生产设施内运动的机器人或自主陆地运输车。在这样的设施中，人员也在场是很常见的。因此，安全区域通常是在设施中明确定义的，例如逃生或救援路径，这些逃生或救援路径是为人员保留的，只能由移动系统临时使用，或者仅当移动系统能够对危险情况做出迅速反应时才允许使用。也可以定义其他和/或另外区域，例如有爆炸风险的区域。
3.文献de 11 2016 000 264 t5描述了一种安全系统和用于运行安全控制系统的方法。
4.文献us 2018 0376357 a1描述了自动驾驶车辆的自组织车队，以优化未来在城市中的移动性和服务。
5.文献us 2019 0049968 a1描述了一种用于改进机动系统的自主运行的装置和方法。
6.文献us 2018 0132307 a1描述了一种用于在移动物联网中插入和控制节点的装置和方法。
7.文献us 2009 0037033 a1描述了遥控车辆的自主行为。
8.文献us 10307909 b1描述了一种基于物理通信链路的属性选择性上传由机器人生成的运行数据的方法。
9.文献wo 2017 205314 a1描述了一种提供无线电信号覆盖的方法和装置。
10.文献us 2017 0351254 a1描述了一种用于控制无人驾驶飞行器的方法。
11.文献us 2017 0285633 a1描述了一种注册遥控器的方法。
12.文献us 2013 0268118 a1描述了一种用于运行机器人的方法。
13.文献us 2019 0171208 a1描述了一种基于云的协作方法，用于机器学习以优化智慧城市设施的规划和运行。
14.文献us 2018 0017973 a1描述了一种基于wwan无线电链路的连接质量来导航无人机的方法。
15.文献us 2018 0004211 a1描述了一种为自主车辆选择和执行路径的装置。
16.文献wo 2017 093839 a1描述了一种灵活的自主监控系统。
17.文献us 2017 0257602 a1描述了一种监测和控制系统。


技术实现要素：

18.本发明的目的是，提出一种用于在应用环境中运行移动系统的方法，在该方法中
改进了运行可靠性。
19.根据本发明，该目的通过具有权利要求1和12中所述特征的方法来实现。
20.根据本发明的用于移动系统的方法的特征在于：检测移动系统在区域内的当前位置；确定移动系统在无线网络中的连接质量；以及基于确定的连接质量和所确定的在区域内的位置调整移动系统的行为。
21.这里的优点在于，在考虑安全关键区域和当前的连接质量的情况下，可以对工业环境中的移动系统进行控制。这些区域相对于设施是明确定义的，且在运行过程中不会改变。这种区域的示例是例如逃生路径、防火区域等。
22.移动系统具有在无线网络上的连接，该移动系统能经由该无线网络接收控制指令以及必要时还接收报警消息。然而，可能存在并非每个移动系统都可以访问网络的情况，例如因为无线网络信号被障碍物削弱。特别是在报警情况下，存在移动系统无法获得报警消息并因此可能无法清空逃生区域或甚至危及那里人员的风险。例如，移动系统因此可以根据当前的网络连接质量并根据其在区域内的位置来调整其行为。通过这种方式，移动系统可以独立地且甚至可能在没有网络连接的情况下调整其行为，且例如离开关键区域。因此可以实现例如在警报情况下使关键区域保持空闲。因此可以提高运行安全性。
23.在此，连接质量可由一个或多个网络参数判定，例如信号传播时间、接收的信号强度、传输速率或延迟。
24.本发明还提供了以下优点：可以更好地利用生产设施的可用面积，同时在发生警报时提高逃生路径或其他安全关键区域的可用性。例如可以确定，如果可以伴随着小的延迟接收到报警通知以及因此可以对安全关键情况做出快速响应，则允许驶入这些区域。为此，移动系统首先识别其所在的区域。这可以既基于先前进行的测绘/地图构建也基于环境中的特征来完成。
25.连接质量的确定以及位置的确定都可以根据需要周期性地、定期地和/或连续地进行。重要的是，为了调整行为提供连接质量和位置的当前值。因此，行为的调整可以是用于确定连接质量和/或确定位置的触发器。
26.并行监控所有移动系统的网络状态。在此新颖的是，利用作为广播发送的校验消息进行网络泛洪。用户可以确定他们自己的网络状态，例如通过接收到的校验消息的数量、校验信息的延迟、使用的路径和/或校验消息到达的顺序。
27.在一个实施方案中，连接质量的判断包括重复接收和评估可以作为广播在网络中接收的校验消息。这样做的优点在于，校验消息到达有效范围内的所有用户。
28.在一个实施方案中，校验消息包含至少一个明确的/单值的标识符、不可改变的计数器和发起者时间戳。计数器例如由校验消息的创建者或发起者(通常是报警网关)递增地增加，并且在之后，即在被转发时不再改变。校验消息可以包含关于校验消息的发起者的其他信息，例如发送者标识、发送者位置、发送者状态和发送时间。
29.校验消息还可以具有例如校验和和/或消息类型。消息类型可以是例如报警消息、校验消息或反馈消息。此外，其他消息类型也是可能的和可想到的。
30.消息类型还可以包含其他信息和/或条件。报警消息的消息类型尤其可能更复杂。例如，报警消息可以从特定报警温度起定义温度报警。则移动系统测量本地温度并自动激活报警状态，但仅当测量温度超过或低于设定的报警温度时。在另一个示例中，报警可以定
义：特定区域或扇区中存在人员。因此，不在此区域或扇区内的移动系统可以继续正常运行。通过这种方式，可以针对各个状态做出反应，从而尤其是在大型网络中，尽管所有用户总是会收到报警，然而并不一定必须对其做出反应。
31.在此优点是，消息的基本结构始终相同，并且消息本质上仅在消息类型字段中的值不同。通过这种方式，传输报警消息的概率或安全性与由校验消息确定的概率或安全性相同。这是因为传输错误(例如比特错误、校验和错误或其他错误)可能在很大程度上取决于消息长度。
32.校验和的优点是，可以看出在消息传输过程中是否出现错误，并因此例如可以看出消息中的个别数据是已更改还是不完整。
33.在一个实施方案中，校验消息的评估通过如下方式进行：移动系统评估延迟、传输概率和/或接收到的校验消息的顺序以及接收校验消息所经由的路径的冗余。这种评估最终可以在结果中导致对连接质量的定量判断。这种定量的连接质量可以考虑用作行为调整的基础。可以预防性和/或反应性地调整行为。
34.在一个实施方案中，连接质量的判断包括从移动系统发送校验消息，特别是转发接收到的校验消息，尤其是其中，针对发送适用多个条件。
35.例如，可以由消息的接收时间和发起者时间戳之间的差来确定校验消息中的延迟。
36.例如，可以由测试周期内接收到的消息的数量以及预期消息的数量来确定数据包错误率。在此例如可以观察校验消息的在转发时不能改变的计数器值。如果缺少连续计数器的个别值，那么这些校验消息在传输路径上肯定已经丢失了。
37.例如，校验消息的有效期可以定义为其中一个条件，其中，如果确定的延迟大于有效期，则不转发该消息。通过这种方式可以防止过时和无效的消息在网络上传播，由此减少网络负荷并增加网络中的信息内容。由于校验消息具有递增的计数器，因此可以判断，在两条接收到的校验消息之间是否存在一个或多个失效的校验消息。以此方式，例如可以确定网络的等待时间。
38.这里的优点是，可以通过移动系统转发消息来扩展网络中的有效范围。对于报警消息的传输来说，保证网络的无缝覆盖尤为重要。这可以在没有大量安装工作的情况下完成。根据应用环境的大小和应用环境内障碍物(例如阻碍无线网络的架子)的数量，可以节省大量的固定发射站。因此，本发明在没有基础设施的情况下提供了大的有效范围的无线通信，从而降低了成本和安装工作。
39.转发的条件例如可以是：消息的延迟还不是太长，这条消息还没有被同一个发送者转发和/或还没有达到最大转发次数。在这些情况下，用户可以再次发送消息。这会造成网络泛洪，从而显著增加网络测试的有效范围。
40.通过用户能够转发校验消息来增加网络测试的有效范围也是有利的。通过转发校验消息，有效地增加有效范围而无需为此设置固定网络基础设施。每个移动用户和固定用户都可以设计用于转发，从而能够扩展有效范围。这为移动系统提供了节省成本和更灵活的应用可能性的优点。
41.在一个实施方案中，在发送之前，为校验消息添加有关移动系统的信息、即有关转发的用户的信息。该信息可以包括例如用户地址、用户位置、用户状态和转发时间戳。此外，
可以使校验消息的转发计数器递增。通过这种方式，用户可以例如判断，他是否已经转发了相同的消息。在这种情况下，可以停止转发以防止不必要的、冗余的消息泛洪。
42.由于可能的报警消息具有与校验消息相同的结构，因此报警的传输以非常高的概率经历与校验消息的测得的延迟相同的延迟。这种基于监控的确定性传输延迟的预测是新颖的。这里的优点是，每个用户都可以估计，接收报警消息所需的时间并相应地调整他们的行为。
43.本发明包括根据所判断的连接质量和所确定的区域内的位置来调整移动系统的行为。
44.在本发明的一个实施方案中，如果判断出连接质量不足，则作为预防措施，移动系统不驶过安全关键区域。由此实现了，在触发报警消息时连接质量差的移动系统不处于关键区域并且移动系统由于其当前的网络连接不良将无法接收到该报警消息。
45.在本发明的一个实施方案中，如果判断出连接质量不足，则移动系统离开安全关键区域作为预防措施。移动系统还可以提高速度以尽快离开该区域。移动系统也可以使其自身安全。
46.例如，在本发明的含义上“不足”可以通过以下事实来定义：定量的连接质量低于连接阈值。相应地，良好或足够的连接质量可以例如通过连接质量超过连接阈值的事实来描述。在调整行为时，对于连接阈值可以应用滞后，该滞后阻止了未定义的过渡状态或行为的不断变化。
47.在一个实施方案中，当判断出连接质量良好时，如果移动系统处于非关键区域，则继续正常运行。如果系统处于关键区域中，则继续当前任务。完成此任务后，可以进行新的评估。如果连接质量良好，则假设可以在任何时间接收到报警消息，相应地可以对报警消息做出响应，例如离开关键区域。
48.在本发明的一个实施方案中，在判断出连接质量差的情况下，如果移动系统处于非关键区域，则结束当前任务并且接着搜索网络接入/网络入口。如果移动系统处于关键区域，则立即离开关键区域并搜索网络接入。由此可确保，在报警状态下关键区域已经清空，或者移动系统已经在离开关键区域的过程中。
49.一个实施方案的特征在于，在不使用网络基础设施的情况下，在反馈消息中向中央报警网关反馈移动系统的状态。反馈消息至少包含移动系统的至少一个状态。这样做的优点是，报警网关始终可以获知网络中的所有用户的消息。因此，例如可以确定消息到达所有用户的平均和/或最长的传播时间。网关还可以执行位置监控，并且例如根据用户的距离和/或位置调整发送校验消息的频率，即频度。可以在远距离、高用户速度和/或停留在关键区域时提高频率。
50.相反，如果移动系统运动缓慢、靠近网关和/或不在关键区域停留，则频率可能会降低。
51.特别有利的是，反馈消息作为广播或单播消息经由选定的路径发送。通过这种方式，反馈消息在没有固定网络基础设施的情况下基于已知的路径并进而以已知的安全性到达报警网关。
52.为此，反馈消息可以包含所选路径的移动系统的地址列表。该列表包含转发校验消息的移动系统的地址，该校验消息最后以相反顺序通过所选路径接收。通过这种方式，反
馈消息就准确地在这条路径上被发送回报警网关。因此传播概率是已知的。
53.所选路径在此可以是最安全、最可靠或最快的路径。选择可以根据不同的标准固定地预设，例如根据应用情况，或者也可以动态地由移动系统基于参数进行选择。
54.在一个实施方案中，该方法还包括以下步骤：
55.接收作为广播在网络上可用的报警消息；
56.将报警消息作为广播转发到网络中；
57.基于报警消息激活移动系统的报警状态，特别是其中，报警状态仅通过报警应答被取消；以及
58.根据报警状态调整移动系统的行为。
59.通过这种方式，报警可以以与校验消息相同的方式在网络内传播。
60.行为的调整例如可以包括：离开关键区域或不行驶。在此，还可以一同考虑报警消息的其他信息或参数。
61.在一个实施方案中，使用移动系统的一个或多个无线通信接口来接收和/或发送消息。由此可以显著增加用于消息的可能路径的冗余。在一个接口上接收到的消息有可能通过一个或多个接口发送，即转发。传输接口可以是与接收接口不同的接口。移动系统也可能通过多个接口接收消息，但仅通过一个接口转发消息。在此期间可以设想且可行的是，所有由接收接口和发送接口形成m到n种组合。
62.消息通过无线通信接口以电磁方式、光学方式、声学方式或感应方式传输，特别是其中通过无线局域网或蓝牙进行电磁传输。因此，无线绝不限于无线电接口，而是指任何非接触式传输。
63.在一个实施方案中，基于先前的测绘、例如借助于slam(同步定位和地图构建、simultaneous localization and mapping)和/或基于环境中的特征来进行区域的划分。因此，移动系统可以测绘其自身的运行环境。然而，移动系统也可以接收其应用环境的地图。在此有利的是，用户可以根据他自身的位置判断，其当前恰好停留在哪个应用区域，并且因此可以根据本发明与连接质量相应地自己调整用户行为。至关重要的是，与设施相关的区域被固定地定义并且不能改变。因此，该区域尤其是独立于位于设施内并在设施内运动的移动系统。本发明的主要目的是保持设施内的确定的区域空闲，而不是保护紧邻移动系统周围的人，这是通过现有方法实现的。
64.另一个例子包括在多用户无线网络中作为用户运行的移动系统。该系统的特征在于：该移动系统具有至少一个用于接收广播消息的无线接口；该移动系统具有用于确定应用环境内的位置的部件；该移动系统具有用于将位置与区域相关联的部件；以及移动系统具有用于判断连接质量和/或网络状态的网络评估单元。
65.所判断的连接质量可以从各种度量中推导出，并作为包括区域内当前位置在内的移动系统的预防行为和/或反应的基础。
66.因此特别适合和/或设计用于执行根据本发明的用于运行移动系统的方法。
67.在一个实施方案中，移动系统设计用于将广播消息发送到网络中，尤其是转发接收到的广播消息。以这种方式，移动系统可以向无线网络中的其他用户转发校验消息和/或报警消息，并由此增加了超出现有物理的有效范围的有效范围。
68.本发明还包括一种用于在具有多个用户的无线网络中运行作为用户的报警网关
的方法，其特征在于，校验消息作为广播重复发送到网络中。这样做的好处是，通过这种方式网络中的每个用户都可以通过评估校验消息来确定其连接状态。
69.该方法的一个实施方案的特征在于，接收和评估来自其他用户对报警网关的反馈。通过这种方式，报警网关可以对不同的情况做出反应，例如创建详细的网络拓扑、调整校验消息的发送频率和/或向用户发送调整后的控制命令。
70.在一个实施方案中，该方法包括：报警网关取代校验消息将至少一个报警消息作为广播发送到网络中。因此，报警消息以与校验消息相同的方式在网络中传播。
71.在一个实施方案中，警报可以被应答，特别是由使用者应答，由此报警网关从报警状态重置到正常状态并且继续定期发送校验消息。
72.本发明的一个实施方案的特征在于，通过报警接口接收报警信号并将报警消息作为广播发送到网络中。通过这种方式，报警网关可以例如通过有线报警接口连接到各种报警发送者。这种报警发送者可以是例如烟雾报警器、火警报警器、运动报警器、湿气报警器或其他环境传感器。来自这些传感器之一的报警信号通过广播方便地作为报警消息发送到无线网络中。通过这种方式其被移动系统接收和转发。在此优点在于，处于报警网关的物理有效范围之外的移动系统也可以接收报警消息。
73.这具有以下优点：报警消息以与校验消息相同的方式在网络中传播，并且例如消息的传播时间是已知的。
74.报警网关可以冗余设计，并在应用程序或应用环境中多次提供。通过这种方式可以补偿报警网关的故障。然而，校验消息和报警消息有利地仅由一个报警网关发送，从而减少了不必要的网络通信。然而，报警网关可以连接到多个发送设备，通过这些发送设备同时发送校验消息和/或报警消息。由此可以增加原始的有效范围和/或路径的冗余。
75.一个例子包括在具有多个用户的无线网络中作为固定系统的报警网关。报警网关的特征在于，报警网关具有至少一个无线通信接口，用于向网络发送广播消息，以及报警网关具有至少一个报警接口，用于连接报警发送者。
76.在此优点是，通过报警接口接收到的报警信号可以快速且具有确定性延迟地发送到网络中的所有用户。
77.在一个实施方案中，报警网关具有用于评估网络状态，特别是来自用户的反馈的部件。这些部件可以布置在报警网关中或与报警网关连接的设备中。在此优点在于，可以创建网络拓扑结构，并且可以知道所有用户的状态、位置和其他参数。
78.本发明包括，在工业环境中在考虑安全关键区域和当前网络状态的情况下控制移动系统。这包括：检测在工业环境中的不同的应用区域；根据先前的测绘，例如借助于slam(同时定位和地图构建)确定区域和/或基于环境中的特征检测区域。
79.本发明还包括对无基础设施的多跳网络中所有用户的网络状态进行永久监控。例如，这可以通过在没有网络基础设施的情况下借助于以广播的形式泛洪校验消息进行监控以及由用户转发校验消息来增大有效范围实现。转发条件可以无环路地保持泛洪并限制传播并节省网络资源。
80.用户通过评估延迟、传输概率、接收到的校验消息的顺序以及接收校验消息的路径的冗余来检测连接质量。例如，可以通过每个校验消息包含发送时间点来确定延迟。由接收消息的当前时间与发送消息的时间点之间的差得到目前为止的消息延迟。对于这种做法
来说，所有用户的系统时间可以同步。例如，这可以通过诸如ntp或ptp之类的软件协议，或借助于诸如实时时钟或gps时间源之类的硬件来实现。
81.为了确定接收到的校验消息的顺序，每条消息都包含计数器。该计数器由校验消息的发送者不断增加。计数器的停止或接收到过时的计数器则表明接收顺序错误。在一定的时间段内计算，传输的校验消息的份额有多大。因此，作为接收的消息与预期的消息的数量比例得到传输概率。
82.计数器还可用于识别两次或多次接收到的校验消息。由于每条消息都包含了如下信息，即，已经由哪些用户转发过该消息，因此每条接收到的消息的路径都是已知的。如果一条消息通过至少两条路路径传输，在所述至少两条路径上不存在相同的用户，则这些路径是冗余的。需要冗余路径以提高传输安全性。通过检查冗余路径，可以排除只有一个用户发生故障时报警传输失败的情况。
83.此外，用户的行为可以根据连接质量和当前区域的组合进行调整。如果非关键区域中连接良好，则可以继续正常运行。如果非关键区域中不存在连接，则可以终止当前任务，然后搜索网络接入。如果关键区域中连接良好，则可以继续执行任务。如果在关键区域中不存在连接，则必须立即离开该关键区域并搜索网络接入。
84.如上所述，原则上可以通过用一个或多个网络参数来对连接质量进行量化而对连接质量进行描述。例如，还可以考虑接收到的信号强度、传播时间和/或等待时间。因此，当网络参数的量化表示超过预定的连接阈值时，存在良好或足够的连接质量。连接阈值在此可以固定地预定，或依赖于其他环境参数，例如距下一个用户的距离或用户的速度。
85.本发明还包括：当连接质量不足时，预防性地不驶入安全关键区域。通过永久的网络监控预防性地检测连接质量。如果连接质量不足，则不进入安全关键区域。可以及早识别到可能导致连接丢失的网络用户的关键运动。转发的消息包含有关进行转发的网络用户的信息，其中包括位置和速度。可以及早检测到网络中非常大的间距或快速增加的间距。在大多数环境中，间距越大意味着传输概率越低。
86.由于上述特征，可以在多跳网络中以确定性的延迟传输报警消息，而无需网络基础设施。由于这些消息在网络中以与校验消息相同的方式传输，因此总是知道此类报警消息将如何在网络中传播。因此，连接质量的校验通道也用于报警消息，该报警消息可以以确定性的延迟传输到所有连接的网络用户。报警消息可以在长度和结构上相当于校验消息，由此以非常高的概率保持先前确定的传输延迟。通过不断的网络校验，用户可以以非常高的概率预测报警传输的延迟。
87.本发明包括：在不使用网络基础设施的情况下将终端的状态反馈到中央位置。就是说，为了网络校验而发送的数据用于向中央系统提供反馈。通过校验消息的泛洪产生了树状拓扑，其用于将反馈传回。在此，可以选择最可靠的传回路径。然而，在替代实施方案中，冗余路径也可以用于传输。
88.在此，诸如传输概率、所达到的延迟(例如平均和最长延迟)和/或连接的最可靠路径之类的数据优选地被传回。此外，例如可以传输以下可选信息的一种或多种：用户的直接邻居的数量；位置、电池状态和/或正在执行的任务。在此优点在于，中央系统，如报警网关，随时了解所有用户的信息，并可以相应地向用户分配和调整控制命令和任务。
89.原则上，移动系统可以设计为单独的单元，该单独的单元可以连接到现有的移动
系统。通过这种方式，例如现存或现有的机器人可以配备新功能。然而，移动系统本来也可以是机器人，在该机器人中出厂时就集成了根据本发明的特征。
90.原则上，报警网关可以设计为一个单独的单元，该单独的单元可以连接到现有的报警网关。通过这种方式，例如现存的或现有的报警网关可以配备新功能。然而，报警网关也可以在出厂时已经具有根据本发明的特征。
91.另外的优点由从属权利要求给出。本发明不局限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员，尤其是从提出的目的和/或通过与现有技术相比较而提出的目的，可得到权利要求和/或单项权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的其他合理的组合可能性。
附图说明
92.在此将参考附图更详细地解释本发明：
93.附图示出：
94.图1：具有不同区域的应用环境的示意图；
95.图2：图1的应用环境，带有固定报警网关和多个移动系统；
96.图3：移动系统反应行为的流程图；
97.图4：移动系统预防行为的流程图；
98.图5：图1的应用环境，用于显示无线网络中转发消息；
99.图6：报警网关的不同实施方案；
100.图7：无线网络的各种用户中的消息处理的示意图；
101.图8：通过报警网关生成校验消息的流程图；
102.图9：通过报警网关在无线网络中以广播形式传播校验消息的流程图；
103.图10：通过移动系统生成反馈的流程图；
104.图11：在报警网关处接收、评估和呈现网络状态的流程图；
105.图12：具有根据本发明的报警网关和多个移动系统的无线网络的示意图；
106.图13：校验消息内的信息的示意图；以及
107.图14：反馈消息内的信息的示意图。
具体实施方式
108.在图1中示意性地示出了例如机器人的移动系统的示例性应用环境。应用环境可以是仓库或生产设施，并被划分为不同的区域。这些区域是根据应用环境固定地定义的且通常不是动态的。这些区域还包括用1表示的障碍物。障碍物例如可以是机器、货架或其他静态或动态元素。这些障碍物1限制了移动系统在应用环境内的运行可能性并且还影响无线数据传输。
109.在应用环境中存在在移动系统的工作过程中考虑的、不同的区域2和3，例如人员逃生路径、救援路径、特定行驶路径、防爆区域、防火区域等。在图1中，区域2代表逃生路径，以及区域3代表有爆炸危险的区域。因此，这些区域是关键区域。未划分为这些区域之一的应用环境是非关键区域，移动系统可以在该非关键区域中不受限制地移动。
110.在图2中作为示例示出的应用环境中，固定系统5和一组移动系统4起作用。该组是
强烈异类的。所涉及的所有系统4和5的唯一共同特征是配备了根据本发明的功能以及无线通信接口的可用性。
111.固定系统5在此被设计为报警网关，其是用户的测试消息和报警消息的来源。所有移动用户4和报警网关5结合根据本发明的功能形成了报警系统7。报警系统7的特征在于，报警消息尤其是可以到达每个用户4并且每个用户相应地对报警消息做出反应。
112.报警网关5具有通向外围监控单元的报警接口，该报警接口允许从例如火警系统、温度监控器和其他传感器和监控系统获得信息。报警网关5具有这些监控单元中的一个或多个。这些监控单元的可能特征是连接的网络元件、中央控制单元或具有无线通信接口的紧急关断按钮。
113.移动系统4具有带有程序的处理单元，利用该程序执行根据本发明的方法，使得移动系统可以对应用环境内的当前位置(即移动系统所在的区域)和输入的报警消息的组合做出反应。参考图2所示的应用环境，这意味着，例如，当温度升高时，不再允许驶入区域3。或者在发生火警的情况下，所有自主移动系统4必须立即离开关键区域2，以便对用于可能的人员疏散的逃生路径进行清空或使其保持畅通。例如，移动系统还可以提高其速度，以便尽快离开关键区域。
114.图2还示出了报警网关5的物理的发送有效范围6。位于该有效范围6内的所有移动系统4能够以很小的延迟和高的可靠性直接从报警网关5接收报警消息。根据本发明的系统允许移动系统4持续监控与报警网关的这种连接，并对不可靠且缓慢的连接做出反应。此外，移动系统4可以扩展警报消息的有效范围。因此可以在报警网关5的原始的物理有效范围之外接收警报消息。
115.图3示出了根据移动系统4的当前区域和其例如用于传输火警的网络连接质量移动系统4的示例性反应行为的流程图。
116.在第一步骤s31中判断，当前网络连接，即连接质量是否良好。在本发明的意义上，良好的连接质量例如可以如此表征，一个或多个网络参数的定量表示超过了连接阈值。
117.如果连接质量良好，则在下一步骤s32中检查移动系统是否处于关键区域，例如是否位于逃生路径2中。
118.如果不处于关键区域，则在步骤s33中进一步执行移动系统的当前任务。
119.如果处于关键区域，则在步骤s34中也继续当前任务。然而，当这不妨碍任务、连接质量变差或任务已经完成时，离开逃生路径2。
120.如果连接质量差，即连接质量不足，则在下一步骤s35中还检查移动系统是否处于关键区域，例如是否处于在逃生路径2中。在本发明的意义上，差的连接质量可以如此表征，例如一个或多个网络参数的定量表示低于连接阈值。
121.如果是连接质量差，则在下一步骤s36中立即离开逃生路径2，即离开关键区域，并寻求对网络的访问。通过在应用环境中寻找连接质量良好的位置来访问网络。
122.如果不是连接质量差，则在下一步骤s37中继续当前任务并且接着寻求对网络的访问。
123.在任何情况下都分别继续步骤s31。在示例中，判断连接质量是持续重复的活动，这是因为移动系统的行为与其相关。
124.图4示出了移动系统4的示例性预防性的行为的流程图。在第一步骤s41中，移动系
统4在此检查是否应驶入关键区域2、3。这是通过将当前位置与应用环境的区域进行比较来完成的。
125.如果应驶入关键区域，则首先在进一步的步骤s42中检查网络的连接质量是否良好。
126.如果连接质量良好，则在步骤s43中继续当前任务。可以驶入关键区域。在替代实施方案中，根据区域的和移动系统的类型，可以例如在步骤s43中降低系统的速度。
127.如果不应驶入关键区域，则不允许驶入关键区域。移动系统停止，或者可以找到绕过关键区域的替代路径。另外，将当前网络状态上报给报警网关5。在系统的替代实施方案中，可以从中央控制器请求另一移动系统4，以确保与网络的安全连接。例如，被请求的用户可以将自己定位在报警网关5和请求的用户之间，以便用作有效范围扩展。
128.即使不应驶入关键区域，在进一步的步骤s45中也检查网络的连接质量是否良好。
129.如果连接质量良好，则在步骤s46中继续当前任务。如果连接质量不好，则仍在步骤s47中继续，但如果可能，则建立到网络的连接。
130.移动系统采取何种行为与网络状态和位置相关，则在此可以根据相应的情况进行调整。除了图3和图4中描述的行为方式之外，还可以想到许多其他场景和做法。该行为还可以与关键区域的类型和/或应用环境中当前情况的类型相关，例如与时间、环境温度、人员数量等相关。
131.检查位置和网络状态的周期或频率在此优选可以与相应观察的网络的动态相匹配，且典型地处于从hz(赫兹)到khz(千赫)的范围内。如果网络用户快速运动，与慢速运动的用户相比，可以进行更频繁的检查。在例如移动系统的的速度是1m/s，频率至少是1/s是有利的。频率可以固定地预设，或也可以动态地与用户不断变化的速度相匹配。
132.为了能够永久监控网络，在紧急情况下报警网关通常以规则的间隔发送校验消息。这些校验消息由终端接收并确定传输期间的延迟。由于校验消息的大小和调制方式与报警消息相同，因此随后发送的报警消息以非常高的概率具有相同的传输行为。网络状态通过校验消息确定，并定期传输到移动系统的控制器。报警消息通过与校验消息相同的接口发送，然而也可以在与报警消息的周期无关的情况下以很小的延迟传输。
133.图5示出了基于图2的应用环境的有利的报警系统7。报警系统7包括作为固定用户的报警网关5和作为移动用户4的多个终端。还通过移动用户4与报警网关5的、根据本发明的共同作用来形成和定义报警系统7。
134.在此，报警系统7独立于网络基础设施。为此，报警网关5通过所有可用的通信接口将测试和报警消息10作为广播发送。由此也能够在没有基础设施的情况下传输这些消息10。接收该报警或校验消息的每个终端4对报警或校验消息进行评估，添加关于其自身的信息，并作为独立于基础设施的广播再次转发。随着由此产生的全网泛洪的报警或校验消息，需要采取措施来限制无线网络上的负荷。通过不再传输过时的消息来保持网络畅通无阻。
135.由于转发的消息伴随着包括转发移动系统的地址在内的信息，所以每个接收到消息的终端都知道返回报警网关的路径。终端经由这种路径将有关其当前状态的信息发送回报警网关。这些可以包含有关网络状态、终端位置和/或其剩余电池容量的信息。除了以最小的、确定性延迟传输报警之外，报警系统还允许独立于基础设施监控所有连接的终端的最重要的信息。为了节省网络资源，状态信息的反馈频率优选低于校验消息的传输频率。
136.报警系统7对其元件的执行类型仅提出最低要求。在图6中示出报警网关5的三个变型。在所有变型中，报警信号都通过外部报警接口8接收。例如，此类报警信号可以由外部传感器(例如烟雾探测器或湿度探测器)触发。
137.与网关5生成的校验消息一样，这些报警信号被传输到通信接口9，该通信接口将它们作为报警消息以广播10的形式发送给网络中的其他用户。网关5具有一个或多个通信接口9，如图6中所示。这些接口9或者是网关的内部组件(a、c)或者是外部元件(b)。来自网络的反馈消息11由接口9中的一个或多个接收并转发到评估网络当前状态的元件13。这既可以是网关5本身上的软件组件13，如图6(a)，也可以是外部设备13的部分，如图6(c)。评估元件13也可以与产生报警信号的外围组件相同，如图6(b)。
138.也可以灵活地将报警系统7集成到移动终端4中。该系统可以作为附加的硬件和/或软件集成到现有移动系统4中。既可以带有独立的通信接口9，也可以使用终端已有的接口9。报警系统7与终端的各种内部组件连接，以便通知各内部组件当前的网络状态并且以便接收关于生成反馈消息的信息。然而，报警系统也可以在出厂时已经集成在移动终端4中。
139.除了所描述的报警网关5和终端4之外，在报警系统7中也可以设置其他元件。例如，用于转发报警和校验消息的固定元件、固定报警指示器(例如紧急关断按钮)——无论之前是否进行过网络测试——都可以将本地报警发送到网络中。
140.以下段落描述了网络内的整个流程。首先描述网络监控阶段的正常运行。
141.在报警网关和每个终端上，报警系统都具有至少一个接口，通过该接口经由终端交换数据。这优选地至少包括以下数据：明确/唯一地址，例如ip地址或mac地址；设备的当前位置；设备的当前状态，例如其当前任务或电池电量；以及全系统同步时间。
142.除此信息外，在报警系统初始化的时间点传输配置，这些配置描述了通信接口的连接以及有关终端的结构和功能的更多普通信息。这些信息可供用于报警系统的本地主管机关，并用于报警系统的其他功能。多个用户的系统时间同步在此通过例如ntp等协议进行。特别是与本地时间服务器同步进行。
143.在图7中示出报警系统7中一些消息的流程。元件a是产生报警的外围系统。元件b是报警网关。元件c是移动终端上的报警系统以及元件d是移动终端的控制器。
144.在初始化(a)期间，数据经由移动终端发送14到移动终端c中的报警系统。
145.在初始化(a)之后，开始网络监控阶段(b)，在该网络监控阶段中报警网关b首先生成校验消息15并将它们发送16到移动报警系统c。移动报警系统根据收到的校验消息确定网络的状态并将其报告17给移动终端的控制器。此外，如果满足相应条件，则将校验消息15转发18到其他移动终端。如果移动终端c中的报警系统产生反馈消息，则报警系统将该反馈消息发送19到报警网关b。从其他终端接收到的反馈消息22——如果当前终端是路径的一部分——则被转发23。
146.如果外围系统a产生报警信号24并发送到报警网关b，则该报警信号可以作为报警消息由报警系统发送20到终端。报警消息被立即转发21到移动终端的控制器d。这被称为报警发送阶段(c)。报警消息与校验消息一样——在满足相应条件的情况下——被转发给其他移动终端。报警系统中所述最小的、确定性延迟与图7中所示的延迟t有关。在报警的传播期间，网络继续受到监视。
147.报警系统的有利流程可以在以下步骤中描述。在第一步骤中，报警网关生成校验消息。在第二步骤中，通过广播泛洪的方式在网络中传播校验消息。在第三步骤中，到达的校验消息由终端(例如移动系统)进行评估。同时还判断连接质量。在第四步骤中，终端生成反馈消息，并且在第五步骤中，将该反馈消息通过网络发送到报警网关。在第六步骤中，报警网关接收反馈消息并对其进行评估。
148.下面参考附图更详细地解释这六个步骤。
149.步骤1：通过报警网关生成校验消息
150.第一步骤的流程在图8中作为示例示出。每个报警网关以预定频率25生成校验消息15。频率优选地在从hz(赫兹)到khz(千赫)的范围内，但也可以更低或更高。例如，校验消息包含以下信息(参见图13)：唯一的标识符，其将消息标识为报警系统的一部分；报警网关在网络内的唯一地址，例如ip地址；报警网关的位置；报警网关的状态信息；消息发送的时间；递增的索引；消息类型，例如校验消息或报警消息；迄今为止的转发次数；用于校验数据完整性的校验和；以及先前已转发校验消息的终端的列表。该列表最初为空。生成24这些校验消息的频率25可以根据各自的应用情况确定并且可以在初始化期间通知到报警系统。低频25几乎不会影响相应传输介质中的其他通信，而高频允许监控非常快速的网络用户。生成的校验消息通过所有可用的通信接口9发送。消息24的生成优选地包括来自报警输入8、来自控制器26、来自导航系统27和来自能量管理系统28的信息，以便获得上述信息。
151.步骤2：通过广播泛洪在网络中传播校验消息
152.图9示出了第二步骤的流程图，根据该流程图在网络中经由广播传播校验消息。
153.当通过终端的通信接口9接收到校验消息时，s91，首先借助于包含的校验和来校验其有效性和完整性s92。如果不涉及有效的校验消息，则在步骤s99中结束当前校验消息的处理。然而，如果涉及有效的校验消息，则立即评估是否应该转发该消息。即使在多次转发消息时，这种立即校验也允许有轻微的延迟。该校验优选校验三个条件：
154.1.迄今为止的转发次数(s93)：
155.校验消息仅转发到特定的最大跳数。根据可用接口和应用程序选择最大跳数。
156.2.迄今为止的延迟(s94)：
157.由于所有系统都是时间同步的，因此可以通过将发送消息的时间点与当前时间点进行比较来确定延迟。如果校验消息已经超过有效期，即超过最大允许延迟，则不再转发该校验消息。这不会影响系统的功能，因为信息也可以从校验消息的缺失中提取得出，终端不再能够以很小的延迟到达。
158.3.校验消息的唯一性(s95)：
159.一个用户最多转发一次校验消息。为此，用户校验报警网关地址和递增的索引的组合。这两个参数一起允许消息的唯一识别，从而该用户不会再次转发相同的消息。借助于该方法使泛洪机制不循环。
160.所有这些校验都用于通过无线接口减少负荷并确保报警系统的功能。如果所有三个条件都满足，则为消息添加关于终端的信息，s96，并且通过移动系统的所有可用通信接口9转发该消息，s97。转发也可以通过更多的通信接口9进行。
161.除了这种转发之外，每个校验消息还用于评估网络，s98。
162.步骤3：通过终端评估到达的校验消息
163.根据第三步骤，所有到达的校验消息都用于评估网络状态。为此，移动用户优选具有网络评估单元。未转发或已接收两次或延迟接收的消息也用于检测终端设备处的网络状态。可以使用各种度量来进行评估。例如，可以确定平均和/或最高测得的延迟。还可以计算接收到的报警消息数量和未接收到的报警消息数量之间的比例。例如，这可以针对每个通信接口单独计算或作为所有通信接口的公共特性数值共同计算。传输所用路径的长度和可靠性和/或所用路径的冗余度可以是进一步的度量。连接质量和/或网络状态源自这些量化度量中的一个或多个。
164.如此推导出的网络状态从网络评估单元传递给移动用户的控制器。网络状态也用于确定返回报警网关的最佳路径。为此，使用每个转发终端为校验消息附加的信息。在此评估，哪条路径最可靠。如果两条路径具有相同的可靠性，则使用最短路径。路径应理解为终端地址和待使用的通信接口9的一系列组合。这些可以从校验消息内的转发系统的列表中获取。
165.步骤4：通过每个终端生成反馈消息
166.在第四步骤中，每个终端以限定频率25创建反馈消息，通过这些反馈消息将网络的当前状态通知给报警网关。图10示例性示出了用于生成29反馈消息的这种方法的流程。生成反馈的频率25优选小于或等于生成校验消息的频率25。以下信息优选地存储在反馈消息中(参见图14)：唯一的id，其将消息标识为反馈；发送人的地址、位置和状态44；平均延迟和最大延迟；接收消息的数量；接收的和未接收的消息的数量之间的比例；其他特征，例如检测到的时间不同步，其表征了诸如冗余、关键路径等网络状态；用于送回消息的路径的长度45；发送回路径上的当前位置46；以及网络用户的地址47，该网络用户将反馈消息转发到报警网关。消息29的生成包含来自网络评估单元43、来自控制器26、来自导航系统27和来自能量管理系统28的信息。
167.步骤5：通过网络将反馈信息发送至报警网关
168.在第五步骤中将反馈信息发送回报警网关。
169.为了能够在不使用基础设施的情况下将反馈消息传输回报警网关，使用由校验消息确定的路径。尤其选择例如最可靠或最快的路径。相应地，该路径包含移动系统的列表，该列表以颠倒的顺序从在选出的路径上最后接收的校验消息中获取。反馈消息在此作为单播或广播发送到无线网络中。
170.报警系统中的所有终端既充当反馈消息的来源，又充当转发反馈消息的路由器或中继器。图11示例性示出了该方法的流程。当终端接收到反馈消息时s111，首先借助于校验和检查s112，该校验消息传输无误。然后检查，s113，终端是否是要传输消息的路径的元件。也就是说，是否自身地址包含在反馈消息列表中。如果包含在该列表中，则路径信息将在消息中更新，s114，并且反馈消息经由路径中指定的通信接口9转发，s115。
171.步骤6：在报警网关处接收、评估和说明网络状态
172.在第六步骤中，报警网关接收反馈消息。可以根据收到的反馈消息观察和评估网络。可以确定，哪些终端设备不再连接到网络或整个网络具有哪种拓扑。因此，报警网关能够对网络中的变化做出相应的反应。
173.图12示出了根据本发明的报警系统7在应用环境中的示例性实施方式。该系统具有多个移动系统4作为终端以及固定的报警网关5。校验消息10的路径如图12所示；反馈消
息相应地沿相反方向运动。在示例中，每个终端都具有单板计算机，该单板计算机具有wlan9和蓝牙接口9'。报警网关5通过wlan发送校验消息10，然后该校验消息被终端4转发。终端的状态也通过相同的接口9返回报告给报警网关5。终端4还可以通过蓝牙转发例如已经通过wlan接收的消息，或反之亦然或通过所有可用的接口转发。
174.在从校验消息中得知每个终端4的本地网络状态后，需要移动终端4当前所在区域的信息。移动系统4可以位于周围环境中。此外，区域信息以环境的地图形式提供，或者环境中的特征可以与区域相关联。相应地，可以组合网络信息和区域信息以生成终端的上述反应行为和/或预防性的行为。
175.图13(a)以示例的方式示出了校验消息或报警消息的元素。该消息以id30开头，该id30将消息标识为协议的一部分。id30在传播期间不会更改。接下来是原始发送者的地址31、位置32、以及状态33。接着是带有发送时间的时间戳34和计数器35。在此，每个发送者具有恰好一个连续递增的计数器35。借助于该计数器35和发送者地址31，每个报警消息或校验消息被唯一地识别。通过类型36区分报警消息和校验消息。例如，报警可以是类型1，校验消息可以是类型0。其他类型可以描述特殊的报警或校验消息。接着，另一个计数器37指示消息已经被转发的频率。最后一个字段命名校验和38，借助该检验和可以检查接收到的数据的完整性。
176.在每次转发之前，转发用户将自身地址39、位置40、状态41和当前时间点42添加到消息中，如(b)所示。在n次转发之后，相应地附加了n个这些用户信息包，如(c)所示。根据应用情况，当然也可以在消息中包含不同的、进一步的或更少的信息。因此，本发明决不局限于这里所示的实施例。
177.图14示例性示出反馈消息的元素。反馈消息具有与根据图13的校验消息类似的结构并且包含部分相同的元件，这就是这些元素也具有相同附图标记的原因。此外，反馈消息包含移动系统的状态信息44、所附路径45的长度、移动系统在路径中的当前位置46以及路径中中继器的地址47列表。除了中继器的网络地址之外，地址47还包含接口，中继器经由这些接口转发反馈消息。通过这种方式确保了快速可靠地传输反馈消息。
178.附图标记列表：
179.1 障碍物
180.2 逃生路径
181.3 有爆炸危险的区域
182.4 移动系统
183.5 报警网关
184.6 有效范围
185.7 报警系统
186.8 报警接口
187.9 通信接口
188.10 广播
189.11 反馈
190.12 反馈转发
191.13 状态评估单元
192.14 初始化数据
193.15 生成校验消息
194.16 发送校验消息
195.17 通知网络状态
196.18 转发校验消息
197.19 反馈消息
198.20 报警消息
199.21 已转发的报警消息
200.22 其他反馈消息
201.23 已转发的反馈消息
202.24 报警信号
203.25 校验和报警消息的频率
204.26 控制器
205.27 导航系统
206.28 能量管理系统
207.29 生成的反馈消息
208.30 id
209.31 发送者地址
210.32 发送者位置
211.33 发送者状态
212.34 发送时间点
213.35 计数器
214.36 类型
215.37 用于转发次数的计数器
216.38 校验和
217.39 转发者地址
218.40 转发者位置
219.41 转发者状态
220.42 转发者时间点
221.43 网络评估单元
222.44 移动系统的状态信息
223.45 所附路径的长度
224.46 路径中的当前位置
225.47 路径中中继器的地址
226.s31
–
s37 移动系统的反应行为的步骤
227.s41
–
s47 移动系统的预防性行为的步骤
228.s91
–
s99 处理校验消息的步骤
229.s111
–
s116 发送反馈消息的步骤