本发明涉及一种用于在系统中进行数据传输的方法，该系统包括：发送器，该发送器具有调制装置和光发射机；以及接收器，该接收器具有摄像机和计算装置，在该摄像机中，以图像行或图像列的形式按时间顺序进行图像检测，该计算装置具有存储器，其中，执行如下步骤：a)提供至少一条数据信息；b)通过该调制装置，借助于该至少一条数据信息，调制具有载波频率的载波信号，以形成调制信号；c)通过发送器的光发射机，将该调制信号作为光信号来发送；d)通过接收器的摄像机来接收光信号，该摄像机以图像行或图像列的形式按时间顺序检测包括图像行和图像列的图像，其中，图像行或图像列的检测速度至少是载波信号的周期时长的两倍。本发明还涉及一种用于数据传输的系统，该系统包括：发送器，该发送器具有调制装置和光发射机；以及接收器，该接收器具有摄像机和计算装置，在该摄像机中，以图像行或图像列的形式按时间顺序进行图像检测，该计算装置具有存储器。
背景技术：
1、电气系统中的自动化组件变得越来越强大并且越来越复杂。出于该原因，对检查和维护的需求也增加。虽然许多设备已经支持远程维护和诊断，但是如电源等较简单的组件通常不会集成到自动化网络中，却在整个系统的功能中发挥着关键作用。
2、为了即使对于这种设备也允许进行数字维护和诊断，需要相对应的接口和诊断设备。在设备本身中的以及用于诊断设备的硬件和软件花费是巨大的，尤其是在大量相对应的设备的情况下。理想情况下，对于这种接口来说，应该不需要任何附加硬件。关于诊断设备，也应该不需要特殊硬件(专用诊断或读取设备)。
3、对于经由系统网络连接的组件，原则上能够进行远程诊断。然而，通常在现场执行诊断和维护。如果现在想要执行设备的诊断，则必须首先在自动化系统中找到该设备。此外，在现场连通性、设备识别或设备访问(安全(security))以及设备访问限制和在自动化系统或通信网络中的其他参与方的隔离(即，服务技术人员对其它关键系统部分的未经授权的访问)方面，存在挑战。因此，即使设备原则上集成到自动化系统中，本地接口在这里也同样会是有利的。
4、到目前为止，在自动化组件中的诊断要么经由系统网络和自动化系统来执行，要么在更简单的未连接设备的情况下经由本地接口来执行。
5、为此，通常创建了简单的有线接口，诸如rs232或rs485，并且这些有线接口经由简单的专有协议来进行通信。除了接口所需的硬件的额外花费(包括连接器、防护等级在内)之外，这里在无反作用性、emc(emv)和合规性方面也还存在进一步的挑战。此外，对于这种类型的接口，需要专用硬件来进行诊断(例如带有相对应的接口卡的手持式计算机或pc)。
6、替选于此，可以使用无线接口，如蓝牙、wifi或类似的专有无线电系统。然而，为此需要大幅扩展硬件，这又带来相对应的额外成本(硬件、emc、合规性，……)。在使用专有系统时，还需要专用硬件来进行诊断(例如自己的诊断设备或pc接口)。此外，对于无线电系统，在访问保护、安全性和故障敏感性方面存在进一步的挑战。在某些工业领域，无线电波的发射也是一个关键主题。
技术实现思路
1、本发明的任务是创建一种用于技术设备的数字接口，该技术设备以简单的方式将数据从该设备传送到如移动设备等接收方，尤其是在访问保护、安全性和故障敏感性方面。
2、按照本发明的任务通过开头提到的类型的方法来解决，其中，执行如下其它步骤：
3、e)由计算装置，通过逐行或逐列读取来从图像中确定第一图像信息和至少一条第二图像信息，类似于步骤d)中对它们的检测，这些图像信息分别至少基于相应图像行或图像列的一部分；
4、f)由计算装置，通过将第一和至少一条第二图像信息链接，形成数据流；
5、g)由计算装置，根据该数据流来计算信号频率，并且根据该信号频率来识别该至少一条数据信息。
6、由此，以简单的方式实现：可以将数据以高数据率从该设备传送到如移动设备等接收方。
7、还确保了经改进的访问保护，原因在于：通过光传输只能够在附近接收数据，而且这些数据无法被未经授权的人员通过侵入所连接的it网络而破解，并且因此无法对数据安全产生不利影响。
8、此外，该解决方案不太容易出现故障，因为该系统基于非常简单且鲁棒的原理。
9、本发明的技术方法基于电子快门的特性与cmos传感器一起的应用，该电子快门在具有电子图像传感器的传统摄像机中、如在移动电话中那样应用，尤其是用于识别在可见光范围内的通信。
10、这些特性还表现在对于开头提到的类型的摄像机通常不符合希望的“卷帘快门(rolling-shutter)”效应中。
11、卷帘快门效应(比如：“rolling-shutter”)是一种可能在移动对象的照片或视频记录中出现的方位错误。
12、首先，似乎显而易见的是：摄像机的光敏传感器元件的所有点的曝光完全在同一时间点开始，就像使用机械快门的模拟摄影的情况一样。
13、但是，有些摄像机由于其结构型式而不适合整个表面。然而，由于按时间顺序进行的逐行或逐列读取，所接收到的光信号可能在行或列的读取过程期间发生变化。
14、因而，在将所有行组合成共同图像时，相对于在此期间发生变化的光信号而言，图像会发生变化，使得光信号无法一次性地整体成像，而是例如只能在不同时间点逐行成像。
15、本发明利用了这一效应，以便改进和提高帧速率(英文“framerate”)，其方式是：针对每个逐行或逐列读取过程，检测光信号，并且由此存在与对于整个图像的情况相比时间上高得多地采样的传感器数据序列。
16、卷帘快门效应例如会出现在带有使用cmos传感器技术的图像转换器的数码相机的摄像机中，因为这些传感器会逐行或逐列地读取图像。
17、在本发明的一个扩展方案中规定：对于该确定，通过将图像行或图像列的部分聚合来从该图像中获得第一和至少一条第二图像信息。
18、由此，可以进一步提高抗干扰能力，以及可以提高摄像机的光学灵敏度。
19、在本发明的一个扩展方案中规定：借助于快速傅里叶变换，根据该数据流来计算该信号频率。
20、由此，可以可靠地确定信号频率，并且可以增加干扰敏感性。
21、此外，如果评估间隔被选择得相应长，即在该至少一条数据信息中的多个位上延伸，则可以同时检测多个按时间顺序的调制状态。
22、在本发明的一个扩展方案中规定：借助于格兹尔(goertzel)算法，根据该数据流来计算该信号频率。
23、格兹尔算法是一种数字信号处理方法，并且是离散傅里叶变换(dft)的一种特殊形式。不同于在离散傅里叶变换(fft)中的总是在一个块中计算所有离散频谱分量的各种快速计算方法，利用格兹尔算法，能够仅计算单独的离散频谱分量。
24、该算法基于由数字滤波器组成的结构，该数字滤波器被扩展有状态控制。这些状态将计算划分成后向分支和前向分支，在该后向分支中加载在时域内采样的输入值，该前向分支提供输出信号。对于每个数字采样值(英文“sample(样本)”)都遍历后向循环，并且该后向循环被构造为递归数字滤波器，其具有两个状态存储器和一个累加器。前向分支只有在n个采样值之后才被遍历一次，并且从状态存储器中提供所计算出的复数输出值——即，根据幅度和相位的频谱分量。
25、通过选择在此使用的滤波器系数，可以调整频率选择性。通过选择采样值的数量，可以影响品质因子。n可以取任意自然数。
26、然而，对于每个频谱分量，都需要独立的格兹尔(goertzel)结构。因而，尤其是当不应该计算整个频谱，而是仅计算其中的各个频谱分量时，该算法能有利地并且以较低的计算花费来应用。
27、格兹尔算法能特别有利且容易地实现。此外，与在现有技术中已知的其它方法相比，尤其是当所要识别的目标频率已知时，如在本方法中，计算时长更短。
28、在本发明的一个扩展方案中规定：该调制信号的调制是幅度、频率和/或相位调制，并且该调制信号的调制频率为至少50hz，优选地至少500hz，特别优选地至少1000hz。
29、由此，相对于整个摄像机图像的评估而言，可以显著提高数据信息的传输速率。
30、在本发明的一个扩展方案中规定：该调制信号的调制是频率调制，并且该调制的各个调制状态的调制频率彼此不会产生谐波。
31、由此，便于计算该信号频率，因为避免了可能对评估产生不利影响的模糊性。
32、在本发明的一个扩展方案中规定：该调制信号的调制具有为至少50％、优选地至少75％的占空比。
33、由此，可以实现光发射机的高的光强度，这增加了发送器与接收器之间的作用范围以及故障敏感性，而且同时不会损害发射机的信号功能，诸如操作状态显示。
34、在本发明的一个扩展方案中规定：该调制信号的调制在各个调制状态上具有恒定的占空比。
35、由此，对于光发射机，可以实现：所发射的光对于观察者来说不会闪烁，这改进了关于技术设备的可靠性的信息而且不会损害观察者对于该设备的信任。
36、尤其是当光发射机同时用于技术设备的操作状态的操作显示时，闪烁是绝对不希望的，因为观察者可能会将其错误地解释为技术设备的故障。
37、在本发明的一个扩展方案中规定：载波频率是恒定的。
38、由此，可以实现：可以以简单的方式根据数据流来计算该信号频率，而且可以增加系统的鲁棒性。
39、在本发明的一个扩展方案中规定：该至少一条数据信息包括设备特定信息、授权信息或者认证信息。
40、由此，可以实现：例如，将设备特定信息、访问信息、授权信息或认证信息从该设备经由光学接口发送到接收器，例如在智能手机中的接收器。
41、由于只能够在本地进行光学信号接收，所以实现了高水平的抗监听能力。
42、按照本发明的任务还通过开头提到的类型的系统来解决，其中，执行按照本发明的方法步骤。
43、在本发明的一个扩展方案中规定：发送器由具有光学操作状态指示器的技术设备所包括，而且光发射机通过该操作状态指示器来形成，以及接收器由移动设备、尤其是智能手机或平板计算机所包括。
44、由此，可以简单且成本低廉地实现按照本发明的系统。
45、该操作状态指示器例如可以是发光二极管或者数字显示器的元件。
46、在本发明的一个扩展方案中规定：该至少一条数据信息包括该技术设备的设备特定信息、授权信息或认证信息，其被提供用于在该系统中的数据传输。
47、设备特定信息、授权信息或认证信息可以以数据信息的形式来提供、由发送器发送并且由接收器接收。
1.一种用于在系统(s)中进行数据传输的方法，所述系统包括：发送器(tx)，所述发送器具有调制装置(mod)和光发射机；以及接收器(rx)，所述接收器具有摄像机和计算装置(cpu)，在所述摄像机中，以图像行或图像列的形式按时间顺序进行图像检测，所述计算装置具有存储器，其中，执行如下步骤：
2.根据上一权利要求所述的方法，其中，对于所述确定，通过将图像行(z1-z8)或图像列(s1-s8)的部分(tm)聚合(ag)来从所述图像(b)中获得第一和至少一条第二图像信息(bi1、bi2-bi8)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于快速傅里叶变换，根据所述数据流来计算所述信号频率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，借助于格兹尔算法，根据所述数据流来计算所述信号频率。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述调制信号的调制是幅度、频率和/或相位调制，并且所述调制信号的调制频率为至少50hz，优选地至少500hz，特别优选地至少1000hz。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述调制信号的调制是频率调制，并且所述调制的各个调制状态的调制频率彼此不会产生谐波。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述调制信号的调制具有为至少50％、优选地至少75％的占空比。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述调制信号的调制在各个调制状态上具有恒定的占空比。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述载波频率是恒定的。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一条数据信息(di)包括设备特定信息、授权信息或者认证信息。
11.一种用于数据传输的系统(s)，所述系统包括：发送器(tx)，所述发送器具有调制装置(mod)和光发射机；以及接收器(rx)，所述接收器具有摄像机和计算装置(cpu)，在所述摄像机中，以图像行或图像列的形式按时间顺序进行图像检测，所述计算装置具有存储器，其中，执行根据上述权利要求中任一项所述的方法步骤。
12.根据上一权利要求所述的系统(s)，其中，所述发送器由具有光学操作状态指示器的技术设备所包括，而且所述光发射机通过所述操作状态指示器来形成，以及所述接收器(rx)由移动设备(mp)、尤其是智能手机或平板计算机所包括。
13.根据上一权利要求所述的系统(s)，其中，所述至少一条数据信息(di)包括所述技术设备的设备特定信息、授权信息或认证信息，其被提供用于在所述系统(s)中的数据传输。
