WO2005015257A1 - System zur bestimmung der position eines beweglichen transceivers in bezug auf ortsfeste transponder - Google Patents

System zur bestimmung der position eines beweglichen transceivers in bezug auf ortsfeste transponder Download PDF

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Martin Vossiek
Leif Wiebking
Klaus Pistor
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Siemens AG
Siemens Corp
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Definitions

  • radio-based local position measuring systems work in such a way that the mobile object (crane, forklift, vehicle, etc.) is provided with a transponder and the area around the object - for example the walls of a workshop 15 - is equipped with several so-called base stations. The transponder then cyclically sends out signals that are received by all base stations with a characteristic delay difference. By calculating these running time differences, the local position 20 of the mobile object is then concluded.
  • a disadvantage of these solutions is that for the exact determination of the running time differences in the base stations, it is absolutely necessary that either the clocks or the clock signals in the base stations run very synchronously, for example expensive frequency standards must be used, and / or means must be provided which synchronize the clocks of the base stations and / or additional reference transponders precisely measured with regard to their position are used.
  • a measurement-related information gain can only be achieved by transmitting at least two measured values from, for example, two base stations to a central unit, where they have to be offset against one another. Accordingly, it is necessary in such systems that all base stations are connected to a central station via a wired or wireless network. Because in large measuring ranges and / or angled rooms mostly by many Such a network causes considerable costs for base stations. These costs can often be far higher than the costs of the actual measuring components.
  • the object of the invention is to provide arrangements of system components for distance measurement with associated system topology as well as methods which solve the position determination of a moving object in a particularly cost-effective and efficient manner with high measurement accuracy and measurement rate under the circumstances mentioned.
  • an arrangement for determining the position of a mobile object in particular a means of transport in the form of a crane, vehicle, trolley, pallet truck, forklift or AGV, has a base station for transmitting a base signal and / or receiving
  • Transponder signals and a large number of transponders for receiving the basic signal and for the subsequent or consequent transmission of transponder signals. Furthermore, the arrangement has means for determining the position of the movable object, taking into account the transponder signals.
  • the base station is arranged on the mobile object.
  • the position of the transponders in the room is known, in particular the transponders are arranged fixed in space, for example in a factory hall.
  • the transponders are preferably arranged in this way and the means for determining the position are set up such that the position of the object can be determined not only in the xy plane, for example in the factory building, but also the height of the object above the floor, that is to say the position of the object in all three spatial dimensions.
  • the means for determining the position are arranged in particular in the base station.
  • the arrangement is advantageously operated in time and / or frequency multiplex.
  • some of the transponders preferably transmit their transponder signal in the same frequency band.
  • the transponders are arranged, for example, at least twice the distance from one another at which the transponder signal can just about be received.
  • the transponders 20 max are separated from one another, where D m ⁇ x is the distance at which the transponder signal with a selected statistical confidence, which is, for example, approximately 90%, is no longer above a selected threshold.
  • the values of the confidence and the threshold, in particular the noise threshold are usually derived from measurement technology and from specifications.
  • the threshold is determined, for example, as follows.
  • the desired confidence in other applications can also be 80% or 95%, for example.
  • the means for determining the position of the object are preferably set up such that a position of the object in the past can be taken into account when determining the position of the object. This position of the
  • the value of the measured position can be improved by itself by a transponder signal, from which a position results, which is predefined from the positions resulting from the other transponder signals and / or from a predicted value Position deviates, is not taken into account for determining the position of the object.
  • the model for the movement of the object can be set up in such a way that an approximately constant acceleration of the object is assumed. In practice, this has proven to be a very good approximation for means of transport.
  • the arrangement can be implemented particularly inexpensively if the transponders each have an oscillator which can be excited quasi-phase-coherently by the base signal to generate the transponder signal actively, that is to say with its own energy supply, by the base signal.
  • the base station is preferably connected to the means for determining the position of the object via a wireless interface, in particular WLAN.
  • a mobile object has a base station for transmitting a base signal and / or receiving a transponder signal to and / or from a multiplicity of transponders, the position of which in the room is known, the position of the object being determinable taking into account the transponder signals.
  • a large number of transponders are arranged in a room in order to receive a base signal from a base station arranged on a mobile product and then to send transponder signals, taking into account the position of the object.
  • a base station for transmitting a base signal and / or receiving transponder signals, a plurality of transponders for receiving the base signal and thereby sending out transponder signals and means for determining the position of the Object used taking into account the transponder signals, the base station being arranged on the object and the position of the transponders in the room being known.
  • FIG. 1 shows an arrangement of transponders and a base station arranged on a mobile object in a hall
  • Figure 2 shows a base station and a transponder that communicate with each other
  • FIG. 3 shows a demodulator for a base station according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows an alternative demodulator for a base station according to FIG. 2;
  • Figure 5 spectral components of an arrangement with a base station and a plurality of transponders
  • FIG. 6 a distance determination via edge detection
  • FIG. 7 shows a channel division in the frequency domain
  • F gur 8 a main channel with center frequencies of subchannels
  • FIG. 9 shows a possible transponder arrangement when using subchannels
  • FIG. 10 shows a transformation of radial distances into Cartesian coordinates
  • FIG. 11 geometric quantities in a trigonometric target position calculation
  • FIG. 12 simulation of the measurement noise model with a Gaussian noise level
  • FIG. 13 shows an error ellipse and a validity area of the distance measurements calculated therefrom
  • FIG. 14 shows a flow diagram of a sequential expanded Cayman filter
  • FIG. 15 shows a visualization of the sequential expanded Cayman filter
  • Figure 16 shows an application scenario for an intelligent factory
  • Figure 17 shows an application in an automatic indoor crane
  • Figure 18 is a block diagram of a base station
  • Figure 19 is a block diagram of a transponder.
  • properties of an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention consist in that a) the base station is able, based on a radar measuring principle, to directly determine the absolute distance to a transponder, b) the base station is on a mobile object and the transponders, the For example, are attached to the room walls, act as place / way markers, c) the transponders send the base signal (measurement signal) from the base station as a transponder signal, coded or modulated, so that a transponder has a characteristic identifier that is assigned by the base station recognized and can be assigned to a placemark or a spatial point.
  • each measurement from a base station to a transponder leads to an information gain - i.e. a radial distance value to the placemark. Furthermore, synchronization of the clock signals of several
  • FIG. 1 The basic embodiment of the topology according to the invention is shown in FIG. 1 using an exemplary arrangement.
  • the transponders Ti, T 2 , ..., T4 are mounted at defined locations whose coordinates have to be measured in the global coordinate system.
  • the transponders are preferably attached in such a way that the base station Bi can find as many and as far as possible always as many and on average approximately the same distance away in each area of the measurement area in their detection range.
  • a uniform but preferably 50% offset arrangement of the transponders on the opposite walls, as indicated in FIG. 1, advantageously solves this task, for example for narrow rectangular areas, for example for typical factory halls.
  • the transponders are only to be supplied with energy and receive their characteristic modulation frequency / coding, for example through a programming process or also through a programming plug.
  • the transponders practically act as placemarks.
  • the distance information is generated exclusively at the base station mounted on the measuring object, which has the advantage that controls based on the measurement data can be carried out directly on the moving object. If you want to have the data available at a stationary point, for example in a central station Z on the edge of the hall, the data can be sent there from the base station, for example via a LAN interface (Local Area Network) LAN, preferably via a conventional WLAN (wireless LAN) radio interface to get redirected.
  • LAN interface Local Area Network
  • WLAN wireless LAN
  • the transponders do not have to contain an interface or means for signal processing, they can be implemented very inexpensively and in a power-saving manner, and furthermore they can be easily assembled and installed. As a result, it is reasonable to use a relatively large number of such placemarks in terms of costs. Because a base station is always able to determine a large number of placemarks, there are some important advantages. For one, each increases radial
  • Multipath reflections i.e. the property that radio signals not only get the shortest way from the base station to the transponder and vice versa, but are also reflected on objects and walls in a roundabout way, are the main cause of measurement errors in radio-based distance measuring systems indoors. To the others, a large number of placemarks results in a highly redundant arrangement. The failure of individual transponders with a suitable system design leads to only a very slight loss of accuracy, but the basic functionality of the arrangement is retained in any case. A transponder identified as defective can also be replaced during operation. The latter feature can lead to considerable cost savings, particularly in production plants, since not every malfunction leads to a production stop.
  • Suitable algorithms which, for example, check whether all the placemarks to be expected can be found at the currently determined position, can be used to identify the lack or faulty operation of a transponder by the base station. An error message to the control room can then trigger the necessary repair measures.
  • Base stations can be expanded, one of which, for example, is arranged on one of several movable objects.
  • an exemplary arrangement of a base station BS and a transponder TR of the multiplicity of transponders has a multiplicity of individual components.
  • the base station BS and the transponder TR communicate with one another.
  • the base station BS comprises in particular an oscillator OSZ B for generating an oscillating signal s tx (t) which is output or can be tapped at an oscillator output.
  • the oscillator output is with a transmit antenna connected, which can optionally also be used as a receiving antenna ANT B , as shown here, so that the signal s tx (t) can be emitted via the antenna ANT B.
  • a directional coupler RK is connected in the base station BS between the oscillator output and the antenna ANT B. This has an additional output that leads to a mixer RXMIX and other components.
  • the transponder TR has an antenna ANT T , with which the signal of the base station BS, which was generated with the oscillator OSZ R and sent out via the antenna ANT B , can be received as the reception signal e rxt (t).
  • the antenna advantageously also serves as a transmitting antenna ANT T.
  • the transponder TR has an oscillator OSZ ⁇ connected to the antenna ANT T.
  • a clock control CKL / Sw is also provided to excite the oscillator 0SZ ⁇ .
  • the oscillator OSZ ⁇ is cyclically switched on and off with the clock control CLK / Sw with a frequency f m .
  • the signal sosz (t) generated by the oscillator OSZ ⁇ is generated quasi-phase coherently with the comparison signal sigiN.
  • the oscillator OSZ B and the oscillator 0SZ ⁇ are quasi-phase coherent (quasi-phase-locked). This is done as follows: Switch on the oscillator 0SZ ⁇ , while the signal sent by 0SZ B , i.e. the transponder receive signal e rx t (t), couples over to 0SZ ⁇ - which happens because 0SZ ⁇ transmits the signal from OSZB via the Transponder antenna, which is connected to OSZ ⁇ , receives - so OSZ ⁇ swings with a phase predetermined by the signal from OSZB.
  • the property that an on-phase oscillator tries to follow the phase of a stimulating signal is a basic physical property of any oscillator, which is here However, according to the invention is used to couple two oscillators quasi-phase coherently with one another or to operate the oscillator 0SZ ⁇ quasi-phase coherently to the oscillator OSZ B or to the signal e rxt (t).
  • the frequencies of the oscillators OSZ B and 0SZ ⁇ are exactly the same, then s 0S7 , (t) corresponds exactly to the received signal e rxt (t) apart from the switching pauses. If the frequencies between the oscillators OSZ B and OSZ ⁇ deviate from one another, the phase difference between the two signals changes during the duty cycle - that is, after the coherent oscillation. However, if the duty cycle is very short, the resulting phase difference is also very small, so that the phase difference between the base signal and the generated comparison signal is small, the term being small in relation to the intended communication or measurement task. For example, the value ⁇ / 10, that is about 20 °, is often used as the limit for a small phase deviation.
  • Such signals with only small phase deviations are referred to below as quasi-phase coherent and the period of time in which this coherence exists is called the coherence period.
  • the two vibrations can therefore be regarded as almost coherent (here called “quasi-phase coherent") for this very short time. If you switch on OSZ ⁇ cyclically for a very short period of time, the quasi-phase coherence between the two oscillators remains permanently, since OSZ ⁇ swings coherently with the phase of the signal generated by OSZ B , i.e. the received signal e rxt (t), each time it is switched on.
  • Sosz (t) almost corresponds to a signal that would result if the received signal e rxt (t) were blanked out and sent back with a switch in the same cycle.
  • Sosz (t) was newly constructed and therefore has an amplitude that is several orders of magnitude larger than a signal that is only reflected back modulated.
  • a more or less large part of a received signal e rxt (t) is coupled to the oscillator OSZ ⁇ .
  • the received signal e rxt (t) excites the oscillator OSZ ⁇ quasi-phase coherently to oscillations, as a result of which it generates an oscillator signal which is coupled out of the oscillator as the signal sosz (t) and is derived via an output.
  • the input for the received signal e rxt (t) and the output for the oscillator signal B can be completely or partially identical. But they can also be implemented separately.
  • the signal s 0 s7 (t) generated in the transponder TR is sent back to the base station BS by means of the antenna ANT T of the transponder TR and received by the base station BS with the antenna ANT B.
  • the signal received in this way is separated from a currently transmitted signal in the base station BS via the directional coupler RK and mixed in the mixer RXMIX with part of the signal currently generated by the oscillator OSZ B of the base station.
  • This filter FLT of the base station BS is preferably designed as a bandpass filter, the center frequency of the clock rate of the clock controller CLK / Sw of the transponder TR being adapted.
  • the exemplary base station is thus designed like a common FMCW radar device, the topology shown being only an example, but in principle any conventional designs of CW (continuous wave) radars with or without frequency modulation can be used.
  • the frequency modulation can take place continuously linearly or else in arbitrary courses or in discrete steps.
  • only the components behind the reception mixer RXMIX and the signal evaluation have to be adapted according to the modulation in the transponder TR.
  • a monofrequency signal of the form is initially used as the transmission signal s tx (t) of the base station
  • the oscillator 0SZ T of the transponder TR is cyclically switched on and off.
  • Ts 1 / (2f rak ).
  • the oscillator signal s OS7 , (t) then arrives, again delayed by the transit time ⁇ / 2, as the reception signal s rx (t)
  • An advantageous variant of a demodulator DEMOD consists in mixing the mixed signal down to a low frequency, preferably with a frequency close to or equal to the cyclic frequency f mk of the clock control CLK / Sw, and then using a filter TP which has at least one low-pass behavior to filter.
  • a possible execution of this Variant has a local oscillator LOZF, a mixer ZFMIX and a filter FLT. If the frequency of the local oscillator LOZF is designed so that negative mixing frequencies can arise, the mixer ZFMIX, as is generally known, as an IQ mixer (IQ: in-phase and quadrature phase, ie 90 ° phase-shifted) is the real one - and supplies the imaginary part.
  • the filter FLT is preferably designed as a low-pass filter or a band-pass filter.
  • the means shown When viewed in the time interval 0 to TS, the means shown have the effect that a kind of effective value of the voltage is determined by the mixed signal s m ⁇ x (t). This effective value then forms the actual measurement signal s meSs (t) below . Constant amplitude factors are neglected in the following presentation without loss of generality.
  • the effective value of s m ⁇ x (t) in the time interval 0 to TS, i.e. s m ⁇ SS (t) is calculated as follows:
  • the measuring system is preferably operated frequency-modulated, the case is considered below in which the modulation frequency ⁇ sw is modulated as a function of time. If ⁇ sw is detuned linearly from -B / 2 to + B / 2 over the bandwidth B during a period of T, the following applies
  • This measurement signal Sm es sfm c w (t) now has two decisive and very advantageous differences from signals from standard FMCW transponder systems.
  • the frequency fea corresponds to the normal FMCW measurement frequency and contains the actual measurement information, namely the distance between the base station BS and
  • Transponder TR with ⁇ 2 dist / c.
  • the Fourier transform of the present Si function yields a rectangular function, the width ⁇ p of the rectangular
  • the measurement signal is demodulated with a classic envelope demodulator, or mixed with other means as precisely as possible to the frequency 0 or another possible known frequency
  • the frequency spacing from a side band for example fbe a t / - as it is customary in normal FMCW systems, is of course also sufficient to determine the distance.
  • Spectral components of the measurement signal of the arrangement according to the invention are shown.
  • the baseband frequency components result from direct reflections on the object, as is usual with an FMCW radar.
  • Centered around the modulation frequency f mk are the spectral components /
  • Modulation components of a transponder By determining The distance from the base station to the transponder can then be deduced from, for example, f beat using the formulas shown above.
  • the range spectrum of a transponder consists of two spectral blocks symmetrical to the center frequency, the range information preferably being determined on the basis of the inner edges of the spectral blocks. These edges are preferably determined by differentiating the spectrum. As indicated in FIG. 6, the maxima Extr.2 and Extr.3 of the differentiated spectrum correspond to the turning points of the inner edges.
  • the determining distance is designated by DIST, SCHW is the threshold value above which the detected extremes must lie, and the dashed line DELTA shows the derivation of the spectrum.
  • Determination of relative speeds can be used.
  • the distance measurement to each transponder takes place via a rising and falling frequency ramp , so that from the two measured frequency differences ⁇ E ⁇ w ⁇ and ⁇ F U via the known FMCW
  • Doppler relationship also results in the radial speed of the target in the direction of the current transponder.
  • the radial distance results from the relationship when the target is moving
  • the transponders thus act as placemarks. Accordingly, it is necessary for a base station to be able to unambiguously assign each transponder signal that it receives to a transponder and thus to a place of origin during a measurement. This is solved according to the invention based on the arrangements according to FIGS. 2 to 4 as follows.
  • each signal component in the measurement signal is the
  • the required minimum distance ⁇ E m mm-_ between two transponder modulation frequencies can be estimated as follows. In general, it can be assumed with the arrangement that after a maximum system measuring range D max at the latest, a transponder signal is so strongly attenuated by the normal propagation attenuation that it has completely disappeared in the measurement signal of the base station. If the modulation frequencies f mk i are then selected such that they are further apart than the frequency range ⁇ J0 specified by the measuring range D max , mutual interference is largely excluded.
  • the minimum required channel bandwidth results from the equations shown above 4 B - d "
  • B describes the frequency ramp bandwidth
  • T the ramp duration
  • the spectral channel division described in the baseband is illustrated graphically in FIG. 7. Now the maximum evaluation bandwidth and thus the number of channels that can be implemented is limited in a practically realizable base station. If the arrangement e.g. used in an elongated hall, while at the same time a high transponder density is required on the walls, the number of channels may not be sufficient. In this case, the channels can be used multiple times by stations that are very far apart. According to the invention, the always necessary
  • the first index hereinafter denotes the main channel, the second the subchannel of the associated main channel.
  • FIG. 9 shows a conceivable arrangement of the transponders for a system with six main channels, each with three subchannels.
  • D max is the distance at which a transponder is just visible from the mobile base station. It is important that transponders of the same channel are at least 2D max apart. This assembly ensures that with each measurement pro Main channel only one transponder is visible in one channel.
  • the modulation frequencies f mki of each transponder can be determined very precisely, since it is known that the spectral components of a transponder are each mirror-symmetrical about the modulation frequencies f mki .
  • the mean value of the frequency of the right and left modulation components can simply be formed to determine the modulation frequency.
  • a further improvement in the accuracy and reliability in the determination of the respective modulation frequency can be achieved by correlation or folding operations or other known operations for the detection of symmetry points such as center of gravity or
  • this addressing space which is formed by the channels and subchannels, may not be sufficient to find a unique transponder identifier at every point in the area. This case is solved according to the invention as follows: Since a base station always has several during a measurement
  • Transponder 'sees 1 several neighboring transponders can form address groups that are unique in the entire area. It is only necessary to ensure that the sequence of neighboring transponder addresses is not repeated in different areas.
  • Frequency multiplexing of the individual transponders ensures that the signals of other transponders in the immediate vicinity are not disturbed. Another advantage of this is the time saved with the
  • Another advantage of this invention is that several base stations are located in the area to be measured and can also measure.
  • the transponders oscillate in a quasi-phase coherent manner on external signals. For example, if two base stations send their ramp simultaneously to a transponder in the immediate vicinity, this will swing statistically distributed to one of the stations, namely the one that couples the greatest instantaneous amplitude to the oscillator 0SZ ⁇ at the time the transponder is switched on. Consequently, a weaker base station also has a statistical chance, for example, of having full amplitude at the zero crossing of the oscillation of the stronger station and of allowing the transponder to oscillate coherently on its signal. If the transponder swings coherently onto one base station, this is completely uncorrelated for the other station with its own signal (there is no phase relation) and only has a damping effect. This provides sufficient signal levels and few
  • the simple structure of the transponders and the use of frequency division multiplexing means that neither protocol nor network are required in the system.
  • the transponders act as simple waypoints that only need to be supplied with voltage. This principle eliminates the need for a complex network.
  • the unique identification of each individual transponder is ensured via its characteristic modulation frequency, a protocol including that otherwise the necessary communication layer is completely eliminated in the arrangement.
  • LPR local position radar
  • a reliable initial value is required to initially initialize the Cayman filter. This is determined using a trigonometric transformation.
  • the target vector z - z a ⁇ z ß - z y can be calculated in three different ways:
  • the angles o, ß, ⁇ can be calculated using the cosine theorem from the respective partial triangle.
  • D a , D ⁇ , D are the right-hand rotating matrices by the indicated angular amount.
  • the selected three transponders can have a different geometric arrangement (eg lie on a straight line) or the target can lie outside the large triangle, for example.
  • the rotation matrices D ⁇ and D may have a clockwise or a counterclockwise rotation.
  • D ß always acts clockwise.
  • the following rotating matrix combinations are possible for any transponder-target constellation:
  • the significant error in the radial position data caused by multipath propagation is almost Gaussian distributed over the entire distance range.
  • the resultant advantage is the possibility of achieving a significant improvement by averaging by including the results of different triplet triples. Since the measurement error primarily depends on the level of the received transponder signal P t , it is sufficient to preselect the n stations for which ⁇ ⁇ E ⁇ ⁇ n applies, where P mm describes the smallest empirically determined level at which the raw signal evaluation still provides usable distance values.
  • a caiman filter is a model-based recursive filter. It is ideally suited for estimating an object position, as the filter can also be used for variable
  • the KF also provides a statistical measure of the reliability of the estimate. With the help of the movement model and the reliability measure can predict a space in which the object to be tracked is located. According to the invention, it is thus possible to reject the measurements disturbed by multipath propagation. Because of the non-linear relationship between the measured
  • EKF Extended Kaiman Filter
  • the variances of the errors from distance and speed measurement, rn and r ?? are, in accordance with the first term of the above equations, proportional to the square of the measured distance d actual -
  • the second term takes into account the dependence of the measurement variance on the measured signal level, S actual . It becomes zero when the level S S0 n determined on the basis of the radar equation corresponds to the measured level, and it grows exponentially with the amount of Difference.
  • the third, constant term takes into account the variance of the family of transponders and the variance of the assembly errors.
  • the errors in distance and speed measurement caused by multipath propagation can be found in n d and n v .
  • the measurement noise model implemented in the Kaiman filter does not take into account the errors caused by multipath propagation.
  • the lower curve shows the level-dependent variance, the middle one the distance-related variance and the upper one the sum of the first two
  • the implemented model thus describes the variance of the measurement noise more cheaply than it actually does.
  • the variance of the predicted speed and position estimated by the EKF serves as a decision criterion. If a distance or speed measurement deviates from the predicted distance by more than 3sigma, this measurement is excluded from the position calculation.
  • the error ellipse formed by the variances of the position error is shown in FIG.
  • FIG. 1 An EKF variant for two-dimensional position determination from LPR data is shown in FIG. Since the LPR measurements on the transponders take place at the same time, it makes sense to apply the EKF sequentially to the measurement data and to make a prediction based on the motion model only from measurement to measurement.
  • a roof stands over a variable for an estimate and a superscript minus for a prediction.
  • the EKF corrects its 2D estimate based on i measurement data at time k, z ⁇ .
  • a starting value of the state vector x 0 and its covariance matrix P 0 must therefore be specified for the measurement.
  • the filter amplification matrix K kl is calculated with the aid of the measurement noise R calculated for i measurements at time k and the measurement matrix H kl linearized at the predicted position. This is followed by the correction of predicted state vector x ⁇ by the i-th measurement, z k] .
  • the non-linear function h () is used here to calculate the predicted distance to transponder i and the speed component in the direction of the transponder on the basis of the state vector xj ⁇ .
  • the covariance matrix, P ta of the state vector is then calculated from the prediction of the covariance matrix P ⁇ .
  • x k] and P k ⁇ are equal to the filtered values. This leads to a sequential correction of the
  • Positionsschatzung The state vector is transformed with the linearly approximated equations of motion in F k from measuring cycle k to measuring cycle k + 1. This transformation also takes place for the covariance matrix, with Q taking into account the errors that are possible due to the model in relation to reality.
  • FIG. 16 shows the scenario of an "intelligent" factory using LPR.
  • the three masts represent the mounting locations of the transponders, while base stations are schematically fixed on the objects to be measured.
  • Mobile goods, conveyors, cranes, forklifts and belt conveyors are ideal for position measurement etc. as well as people.
  • Direct coordinate measurement in an absolutely defined system is possible directly, the measured values can be transferred to a connected database or logistics software and processed there.
  • Zones in the database If a certain object enters or exits a certain zone, a defined action can be triggered.
  • Ride e.g. a forklift into a forbidden zone (e.g. marshalling area of a crane) can trigger an alarm to prevent accidents, e.g. can consist of a warning message to the crane driver.
  • FIG. 17 shows a crane 1 with a base station and measuring computer (evaluation unit, means for determining the position), a left hall ceiling side 2 with active transponders and a right hall ceiling side 3 with active transponders.
  • FIG. 17 shows the architecture of LPR on an indoor crane.
  • Transponders are set up on the walls / sides of the production hall / driving area at positions measured in the defined measuring coordinate system.
  • the LPR crane is measured on the movable crane trolley to be measured.
  • Base station fixed so that as many transponders as possible can be reached via the omnidirectional antenna at every possible location.
  • Temporary obstruction of individual transponders by obstacles is due to the redundancy of the system to a certain degree
  • LPR can optimize transport processes. For example, if the crane driver has to run a complex stacking and re-stacking program, the database can use an optimization algorithm to calculate an optimally timed stack program based on the exact position knowledge of the stacked goods and transmit this information directly to the driver. In this way, the decisive period of time for the material flow in the warehouse or in production can be minimized.
  • LPR In addition to the logistical tasks such as the described material flow tracking, with LPR there is automatic control or position control of the crane due to the determined coordinates possible without any problems. No human labor is required for this, the loading and unloading process can be carried out fully automatically using LPR. In addition to control processes, LPR can also be used to implement a highly precise and dynamic position control of an object.
  • the LPR data act as manipulated variables, the control algorithm can be carried out, for example, on the central evaluation computer or directly on the DSP of the base station.
  • the task of the base station is, on the one hand, to generate a highly linear frequency ramp over the 5.8 GHz ISM band and, on the other hand, to process the useful signal carrying the distance information in analog and digital form.
  • a synthesizer (here in the form of a DDS-PLL) creates a highly linear triangular
  • a PLL-stabilized VCO is tuned linearly over time over the entire ISM band (5.725-5.85GHz).
  • the synthesizer preferably consists of a DDS controlled by the computing unit and a subsequent low-pass filter.
  • the voltage signal generated in this way flows into the phase locked loop (PLL).
  • PLL phase locked loop
  • This consists of a PLL module, a low-pass filter (loop filter) to suppress harmonics in the digitally generated control signal, a VCO and a feedback to close the control loop. It is also conceivable to use various other PLL arrangements (eg analog PLL, fractional PLL).
  • the linear frequency signal can then optionally be amplified in an RF amplifier.
  • this signal with the received transponder signal mixed, bandpass filtered and shifted to a lower frequency range with an XO signal.
  • a "LO Power Level 7" mixer is preferably used for this.
  • the signal is then digitized in an AD converter via an anti-aliasing low pass and in the
  • DSP digital signal processor
  • the calculated coordinates and a diagnostic status word e.g. available in the TCP / IP data protocol.
  • any other protocols such as e.g. RS232.
  • the transponder implemented in the LPR system with switching
  • Oscillator swings to that arriving from the base station
  • the essential components of the transponder circuit are shown in the block diagram of FIG.
  • the central component is the 5.8 GHz VCO, which is excited to oscillate in phase synchronization with the signal arriving through the antenna in each switching cycle.
  • a PLL ensures that its oscillation frequency remains constant even with large temperature fluctuations.
  • the feedback is preferably implemented via a directional coupler, which feeds the VCO output signal to the antenna on the one hand and to the PLL on the other.
  • the power of this HF-VCO is switched via a further low-frequency VCO (eg 40..60MHz) with a modulation frequency characteristic of this one transponder (also PLL stabilized).
  • an asymmetrical switching on and off of the amplifier for supplying the 5.8 GHz VCO is caused by a microcontroller (preferably a simple PIC), which results in an asymmetrical switching clock ratio.
  • the switch-on time is to be set via this switching cycle ratio so that the main lobe of the emitted si (x) spectrum fills the ISM band as optimally as possible and thus optimally uses the available bandwidth.
  • the central process control is carried out by a microcontroller (PIC), which, in addition to determining the switching cycle ratio, also has the task of changing the divider ratio of the PLLs for generating the VCO signals.
  • the clocking of the PIC and the PLL modules is accomplished via a quartz crystal (eg 4MHz).

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Abstract

Bei einem lokalen Positionsmesssystem ist eine Basisstation an einem mobilen Objekt angeordnet, dessen Position zu bestimmen ist, während eine Vielzahl von Transpondern im Raum verteilt ist.

Description

SYSTEM ZUR BESTIMMUNG DER POSITION EINES BEWEGLICHEN TRANSCEIVERS IN BEZUG AUF ORTSFESTE TRANSPONDER
Beschreibung
Lokales Positionsmesssystem
Im Bereich der Materialverfolgung und Logistik besteht ein großer Bedarf an Systemen die in der Lage sind die lokale Position von Transportmitteln, wie Kränen, Fahrzeugen, Trolleys, Hubwagen, Gabelstaplern, AGVs (Automated Guided Vehicles) zu bestimmen. 10 Übliche funkbasierte lokale Positionsmesssysteme arbeiten zumeist derart, dass das mobile Objekt (Kran, Stapler, Fahrzeug etc.) mit einem Transponder versehen wird und die Umgebung des Objektes - also z.B. die Wände einer Werkshalle 15 - mit mehreren so genannten Basisstationen ausgestattet wird. Der Transponder sendet dann zyklisch Signale aus, die von allen Basisstationen mit einem charakteristischen Laufzeitunterschied empfangen werden. Durch Verrechnung dieser Lau zeitunterschiede wird dann auf die lokale Position 20 des mobilen Objektes geschlossen. Nachteilig ist bei diesen Lösungen, dass es zur exakten Bestimmung der LaufZeitunterschiede in den Basisstationen zwingend notwendig ist, dass entweder die Uhren bzw. die Taktsignale in den Basisstationen höchst synchron laufen, also z.B. teure 25 Frequenznormale verwendet werden müssen, und/oder Mittel vorzusehen sind, die die Takte der Basisstationen synchronisieren und/oder aber zusätzliche bzgl. ihrer Position exakt vermessene Referenztransponder verwendet werden. Neben diesen Aufwendungen ist ferner nachteilig, dass 30 ein messtechnischer Informationsgewinn erst dadurch erzielt wird, dass zumindest zwei Messwerte von z.B. zwei Basisstationen zu einer Zentraleinheit übertragen und dort miteinander verrechnet werden müssen. Demzufolge ist es bei derartigen Systemen notwendig, dass alle Basisstationen über 35 ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk mit einer Zentralstation verbunden werden. Da in großen Messbereichen und/oder verwinkelten Räumen zumeist von vielen Basisstationen auszugehen ist, verursacht ein solches Netzwerk erhebliche Kosten. Diese Kosten können oft weit über den Kosten der eigentlichen Messkomponenten liegen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Anordnungen von Systemkomponenten zu Entfernungsmessung mit zugehöriger Systemtopologie sowie Verfahren anzugeben, die Positionsbestimmung eines beweglichen Objekts unter den genannten Umstanden besonders kostengünstig und effizient bei gleichzeitig hoher Messgenauigkeit und Messrate losen.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen.
Dementsprechend verfugt eine Anordnung zum Bestimmen der Position eines mobilen Objekts, insbesondere eines Transportmittels in Form eines Krans, Fahrzeugs, Trolleys, Hubwagens, Gabelstaplers oder AGVs, über eine Basisstation zum Aussenden eines Basissignals und/oder Empfangen von
Transpondersignalen und eine Vielzahl von Transpondern zum Empfangen des Basissignals und zum darauf folgendem bzw. dadurch ausgelöstem Aussenden von Transpondersignalen. Weiterhin weist die Anordnung Mittel zum Bestimmen der Position des beweglichen Objekts unter Berücksichtigung der Transpondersignale auf. Die Basisstation ist am mobilen Objekt angeordnet. Die Position der Transponder im Raum ist bekannt, insbesondere sind die Transponder raumfest, beispielsweise in einer Fabrikhalle, angeordnet.
Durch die Umkehrung der üblichen Anordnung von Basisstation und Transpondern ergeben sich zahlreiche neue Möglichkeiten und Vorteile, die im Folgenden geschildert werden. Allein aus den Vorteilen wird deutlich, dass eine solche Umkehrung dem Fachmann offensichtlich nicht nahe lag, da er sie bislang nicht vorgenommen hat. Vorzugsweise sind die Transponder so angeordnet und die Mittel zum Bestimmen der Position so eingerichtet, dass die Position des Objekts nicht nur in der x-y-Ebene etwa der Fabrikhalle bestimmbar ist, sondern auch die Höhe des Objekts über dem Boden, also die Position des Objekts in allen drei Raumdimensionen .
Die Mittel zum Bestimmen der Position sind insbesondere in der Basisstation angeordnet.
Zur besseren Ausnutzung der für die Vielzahl von Transpondern zur Verfügung stehenden Frequenzbänder wird die Anordnung vorteilhaft in Zeit- und/oder Frequenzmultiplex betrieben. Vorzugsweise senden einige der Transponder hierbei aber ihr Transpondersignal in demselben Frequenzband aus. Dazu sind die Transponder beispielsweise mindestens in der zweifachen Entfernung voneinander angeordnet in der das Transpondersignal gerade noch empfangen werden kann. Alternativ sind die Transponder 2ömax voneinander entfernt, wobei Dmβx die Entfernung ist, in der das Transpondersignal mit einer gewählten statistischen Konfidenz, die beispielsweise etwa 90% beträgt, nicht mehr oberhalb einer gewählten Schwelle liegt. Die Werte der Konfidenz und der Schwelle, insbesondere Rauschschwelle, werden üblicherweise messtechnisch und aus Vorgaben abgeleitet. Die Schwelle wird dabei beispielsweise wie folgt bestimmt.
Vorgabe: 90% der Messwerte im gesamten Arbeitsbereich sollen bei Dmax höchstens 3dB über dem Rauschen liegen. Dann werden folgende Schritte ausgeführt:
- Rauschen ohne Transponder messen,
- statistische Verteilung der Amplitude A des Messsignals in Abhängigkeit des Abstands d bestimmen,
- Dmax kann dann mit der Vorgabe (90%) ermittelt werden.
Statt 90% kann die gewünschte Konfidenz in anderen Anwendungsfällen beispielsweise auch 80% oder 95% betragen. Bevorzugt sind die Mittel zum Bestimmen der Position des Objekts so eingerichtet, dass bei der Bestimmung der Position des Objekts eine Position des Objekts in der Vergangenheit berücksichtigt werden kann. Dazu wird diese Position des
Objekts in der Vergangenheit gespeichert und mit einem Modell für die Bewegung des Objekts eine prognostizierte Position des Objekts vorhergesagt. Die mit Hilfe des Modells prognostizierte Position des Objekts und die mit Hilfe der Transponder und der Basisstation gemessene Position des Objekts werden dann beide zum Bestimmen der Position des mobilen Objekts berücksichtigt. Hierbei kann ein arithmetisches Mittel aus der prognostizierten und der gemessenen Position gebildet werden. Vorzugsweise werden die prognostizierte und die gemessene Position aber mit Hilfe eines Konfidenzmaßes gewichtet, durch das zum Ausdruck kommt, als wie wahrscheinlich die Richtigkeit der prognostizierten bzw. der gemessenen Position angenommen wird.
In ähnlicher Weise lässt sich bereits der Wert der gemessenen Position für sich alleine verbessern, indem ein Transpondersignal, aus dem sich eine Position ergibt, die über einen vorgegebenen Wert von den Positionen, die sich aus den anderen Transpondersignalen ergeben, und/oder von einer prognostizierten Position abweicht, nicht zum Bestimmen der Position des Objekts berücksichtigt wird.
Das Modell für die Bewegung des Objekts kann so eingerichtet sein, dass näherungsweise eine konstante Beschleunigung des Objekts angenommen wird. Dies hat sich in der Praxis als sehr gute Näherung für Transportmittel herausgestellt.
Die meisten der vorgenannten Aspekte zur Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmung können berücksichtigt werden, wenn zum Bestimmen der Position des Objekts ein, insbesondere erweiterter, Kaiman-Filter verwendet wird. Die Anordnung kann schaltungstechnisch besonders kostengünstig ausgeführt werden, wenn die Transponder jeweils einen Oszillator aufweisen, der durch das Basissignal zum aktiven, also mit eigener Energieversorgung betriebenen, Erzeugen des Transpondersignals durch das Basissignal quasiphasenkoharent anregbar ist.
Vorzugsweise ist die Basisstation über eine kabellose Schnittstelle, insbesondere WLAN, mit den Mitteln zum Bestimmen der Position des Objekts verbunden.
Ein mobiles Objekt weist eine Basisstation zum Aussenden eines Basissignals und/oder Empfangen eines Transpondersignals zu und/oder von einer Vielzahl von Transpondern auf, deren Position im Raum bekannt ist, wobei die Position des Objekts unter Berücksichtigung der Transpondersignale bestimmbar ist.
Eine Vielzahl von Transpondern ist in einem Raum angeordnet, um ein Basissignal von einer an einem mobilen Erzeugnis angeordneten Basisstation zu empfangen und daraufhin jeweils Transpondersignale zu senden, unter deren Berücksichtigung die Position des Objekts bestimmbar ist.
In einem Verfahren zum Bestimmen der Position eines mobilen Objekts, insbesondere eines Transportmittels, werden eine Basisstation zum Aussenden eines Basissignals und/oder Empfangen von Transpondersignalen, eine Vielzahl von Transpondern zum Empfangen des Basissignals und dadurch ausgelostem Aussenden von Transpondersignalen und Mittel zum Bestimmen der Position des Objekts unter Berücksichtigung der Transpondersignale verwendet, wobei die Basisstation am Objekt angeordnet ist und die Position der Transponder im Raum bekannt ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Objekts, der Vielzahl von Transpondern und/oder des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Ausgestaltungen der Anordnung und umgekehrt .
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
Figur 1 eine Anordnung von Transpondern und einer an einem mobilen Objekt angeordneten Basisstation in einer Halle;
Figur 2 eine Basisstation und einen Transponders, die miteinander kommunizieren;
Figur 3 einen Demodulator für eine Basisstation nach Figur 2;
Figur 4 einen alternativen Demodulator für eine Basisstation nach Figur 2;
Figur 5 Spektralkomponenten einer Anordnung mit einer Basisstation und einer Vielzahl von Transpondern;
Figur 6 eine Entfernungsbestimmung über Kantendetektion;
Figur 7 eine Kanalaufteilung im Frequenzbereich;
F gur 8 einen Hauptkanal mit Mittenfrequenzen von Subkanalen;
Figur 9 eine mögliche Transponderanordnung bei Verwendung von Subkanalen;
Figur 10 eine Transformation von radialen Abstanden in kartesische Koordinaten; Figur 11 geometrische Größen bei einer trigonometrischen Zielpositionsberechnung;
Figur 12 Simulation des Messrauschmodells mit einem gausförmig verrauschten Signalpegel;
Figur 13 eine Fehlerellipse und eine daraus berechnete Gültigkeitsfläche der Abstandsmessungen;
Figur 14 ein Ablaufschema eines sequentiellen erweiterten Kaiman Filters;
Figur 15 eine Visualisierung des sequentiellen erweiterten Kaiman Filters;
Figur 16 ein Anwendungsszenario für eine intelligente Fabrik;
Figur 17 einen Einsatz bei einem automatischen Hallenkran;
Figur 18 ein Blockschaltbild einer Basisstation;
Figur 19 ein Blockschaltbild eines Transponders .
Eigenschaften eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung bestehen darin, dass a) die Basisstation basierend auf einem Radar-Messprinzip in der Lage ist, direkt die absolute Entfernung zu einem Transponder zu bestimmen, b) sich die Basisstation auf einem mobilen Objekt befindet und die Transponder, die z.B. an den Raumwänden angebracht sind, als Ort-/Wegmarken fungieren, c) die Transponder das Basissignal (Messsignal) der Basisstation als Transpondersignal kodiert bzw. moduliert zurücksenden, so dass ein Transponder eine charakteristische Kennung hat, die von der Basisstation erkannt und einer Ortsmarke bzw. einem Raumpunkt zugeordnet werden kann .
Die Vorteile einer solchen Systemtopologie bestehen darin, dass in der einfachsten Ausführung zum einen die Transponder weder untereinander noch mit einer Zentralstation vernetzt sein müssen. Zum anderen führt jede Messung von einer Basisstation zu einem Transponder zu einem Informationsgewinn - sprich einem radialen Entfernungswert zur Ortsmarke. Ferner kann auf eine Synchronisation der Taktsignale von mehreren
Transpondern und auf Referenztransponder komplett verzichtet werden
Die Beschreibung beispielhafter und für eine solche Systemtopologie besonders vorteilhafter Transponder und Basisstationen wird unten weiter ausgeführt. Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Anordnung ergeben sich dann aus den Eigenschaften dieser Elemente.
Die grundlegende Ausführung der erfindungsgemäßen Topologie zeigt Figur 1 anhand einer beispielhaften Anordnung.
Etwa an den Wänden und/oder der Decke einer Halle sind an definierten Orten, deren Koordinaten im globalen Koordinatensystem vermessen werden müssen, die Transponder Ti , T2, ... , T4 montiert. Vorzugsweise werden die Transponder so angebracht, dass die Basisstation Bi an jedem Ort des Messareals möglichst viele und möglichst etwa immer gleich viele und im Mittel etwa gleich weit entfernte Transponder in Ihrem Erfassungsbereich auffinden kann. Eine gleichmäßige aber vorzugsweise an den gegenüberliegenden Wänden um 50% versetzte Anordnung der Transponder, wie in Figur 1 angedeutet, löst diese Aufgabe z.B. für schmale rechtwinklige Areale, also z.B. für typische Fabrikhallen, vorteilhaft. Die Transponder sind lediglich mit Energie zu versorgen und erhalten ihre charakteristische Modulationsfrequenz/Codierung z.B. durch einen Programmiervorgang oder auch durch einen Programmierstecker. Wie schon beschrieben wurde, fallen keine Messdaten an den Transpondern an und somit entfällt ein aufwendiges Hintergrundnetzwerk. Die Transponder fungieren praktisch als Ortsmarken. Die Entfernungsinformation fällt exklusiv an der auf dem vermessenden Objekt montierten Basisstation an, was den Vorteil hat, dass direkt am bewegten Objekt auf die Messdaten basierende Steuerungen vorgenommen werden können. Möchte man die Daten an einem stationären Punkt z.B. in einer Zentralstation Z am Hallenrand zur Verfügung haben, können die Daten von der Basisstation z.B. über eine LAN-Schnittstelle (Local Area Network) LAN, vorzugsweise über eine übliche WLAN (Wireless LAN) Funkschnittstelle, dorthin weitergeleitet werden. Da die Transponder im einfachsten Falle weder eine Schnittstelle noch Mittel zur Signalverarbeitung enthalten müssen, können sie sehr kostengünstig und Strom sparend ausgeführt und des Weiteren einfach montiert und installiert werden. Demzufolge ist es bzgl. der Kosten vertretbar, relativ viele derartige Ortsmarken zu verwenden. Dadurch dass eine Basisstation immer in der Lage ist, eine Vielzahl von Ortsmarken zu bestimmen, ergeben sich einige wichtige Vorteile. Zum einen erhöht jeder zusätzliche radiale
Entfernungs-Messwert zu einer Ortsmarke die Genauigkeit der räumlichen Ortsbestimmung. Insbesondere kann eine hohe Diversifikation der Messwege das physikalisch unvermeidbare Problem der Messungenauigkeiten aufgrund von Mehrwegereflexionen sehr effektiv vermindern.
Mehrwegereflexionen, also die Eigenschaft, dass Funksignale nicht nur über den kürzesten Weg von der Basisstation zum Transponder und umgekehrt gelangen, sondern auch an Gegenständen und Wänden reflektiert auf Umwegen übertragen werden, sind die Hauptursache für Messfehler bei funkbasierten Entfernungsmesssystemen im Innenbereich. Zum anderen ergibt sich durch eine große Anzahl von Ortsmarken eine hoch redundante Anordnung. Der Ausfall einzelner Transponder führt bei geeigneter Systemauslegung nur zu einem sehr geringen Genauigkeitsverlust, die Grundfunktionalität der Anordnung bleibt aber auf jeden Fall erhalten. Ein als defekt identifizierter Transponder kann zudem im laufenden Betrieb ausgetauscht werden. Letztere Eigenschaft kann insbesondere in Produktionsanlagen zu ganz erheblichen Kostenersparnissen führen, da nicht jede Störung zu einem Produktionsstopp führt. Durch geeignete Algorithmen, die z.B. prüfen ob an der aktuell bestimmten Position alle zu erwartenden Ortsmarken auffindbar sind, kann das Fehlen bzw. der fehlerhafte Betrieb eines Transponders von der Basisstation erkannt werden. Eine Fehlermeldung an die Leitwarte kann dann die notwendigen Reparaturmaßnahmen zielgerichtet auslösen.
Bisher wurde in den Ausführungen nur eine Topologie mit nur einer Basisstation dargestellt. Selbstverständlich ist die Anordnung aber auch auf Topologien mit mehreren
Basisstationen erweiterbar, von denen beispielsweise jeweils eine an einem von mehreren beweglichen Objekten angeordnet ist .
Im Folgenden wird nun zunächst auf besonders vorteilhafte Ausführungen der Grundelemente der Anordnung eingegangen.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, weist eine beispielhafte Anordnung einer Basisstation BS und eines Transponders TR der Vielzahl von Transpondern eine Vielzahl von Einzelkomponenten auf. Die Basisstation BS und der Transponder TR kommunizieren miteinander.
Die Basisstation BS umfasst insbesondere einen Oszillator OSZB zum Erzeugen eines oszillierenden Signals stx(t), welches an einem Oszillatorausgang ausgegeben wird bzw. abgegriffen werden kann. Der Oszillatorausgang ist mit einer Sendeantenne verbunden, die optional zugleich auch als Empfangsantenne ANTB verwendet werden kann, wie dies hier dargestellt ist, so dass das Signal stx(t) über die Antenne ANTB abgestrahlt werden kann .
Vorliegend ist in der Basisstation BS zwischen Oszillatorausgang und Antenne ANTB ein Richtkoppler RK geschaltet. Dieser weist einen weiteren Ausgang auf, der zu einem Mischer RXMIX und weiteren Komponenten führt.
Der Transponder TR weist eine Antenne ANTT auf, mit der das Signal der Basisstation BS, das mit dem Oszillator OSZR generiert und über die Antenne ANTB ausgesendet wurde, als Empfangssignal erxt(t) empfangen werden kann. Beim vorliegenden Beispiel dient die Antenne vorteilhafterweise auch als Sendeantenne ANTT.
Außerdem weist der Transponder TR einen mit der Antenne ANTT verbundenen Oszillator OSZτ auf. Zum Anregen des Oszillators 0SZτ ist außerdem eine Taktsteuerung CKL/Sw bereitgestellt. Der Oszillator OSZτ wird mit der Taktsteuerung CLK/Sw zyklisch mit einer Frequenz fm ein- und ausgeschaltet. Das vom Oszillator OSZτ generierte Signal sosz(t) wird dabei quasiphasenkohärent zu dem Vergleichssignal sigiN erzeugt .
Entscheidend ist, dass der Oszillator OSZB und der Oszillator 0SZτ quasiphasenkohärent (quasiphasenstarr) miteinander verkoppelt sind. Dies geschieht wie folgt: Schaltet man den Oszillator 0SZτ ein, während das von 0SZB gesendete Signal, also das Transponder-Empfangssignal erxt (t) auf 0SZτ überkoppelt - was dadurch geschieht, dass 0SZτ das Signal von OSZB über die Transponderantenne, die mit OSZτ verbunden ist, aufnimmt - so schwingt OSZτ mit einer durch das Signal von OSZB vorgegebenen Phase an. Die Eigenschaft, dass ein Oszillator in der Einschaltphase versucht, dem Phasenverlauf eines stimulierenden Signals zu folgen, ist eine grundlegende physikalische Eigenschaft eines jeden Oszillators, die hier jedoch erfindungsgemaß dazu genutzt wird zwei Oszillatoren quasiphasenkohärent miteinander zu verkoppeln bzw. den Oszillator 0SZτ quasiphasenkohärent zum Oszillator OSZBbzw. zum Signal erxt(t) zu betreiben.
Sind die Frequenzen der Oszillatoren OSZB und 0SZτ exakt gleich, so entspricht s0S7, (t) abgesehen von den Schaltpausen exakt dem Empfangssignal erxt(t). Weichen die Frequenzen zwischen den Oszillatoren OSZB und OSZτ voneinander ab, so ändert sich wahrend der Einschaltdauer - also nach dem kohärenten Anschwingen - die Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen. Ist die Einschaltdauer jedoch sehr kurz, so ist auch die resultierende Phasendifferenz sehr klein, dass die Phasendifferenz zwischen dem Basissignal und dem erzeugten Vergleichssignal klein ist, wobei der Begriff klein in Bezug zur beabsichtigten Kommunikations- bzw. Messaufgabe zu sehen ist. Als Grenze für eine kleine Phasenabweichung wird zum Beispiel häufig der Wert π/10, also ca. 20° verwendet. Solche Signale mit nur kleinen Phasenabweichungen werden im Folgenden quasiphasenkohärent bezeichnet und die Zeitspanne, in der diese Kohärenz besteht, als Koharenzzeitlange . Man kann also die beiden Schwingungen für diese sehr kurze Zeit als nahezu kohärent (hier "quasiphasenkohärent" genannt) betrachten. Schaltet man OSZτ zyklisch für jeweils eine sehr kurze Zeit ein, bleibt die Quasiphasenkoharenz zwischen den beiden Oszillatoren dauerhaft bestehen, da OSZτ bei jedem Einschaltvorgang wieder kohärent zur Phase des von OSZB erzeugten Signals also dem Empfangssignal erxt(t) anschwingt. In Endeffekt bedeutet dies, dass das Signal Sosz (t) nahezu einem Signal entspricht, das sich ergeben würde, wenn das Empfangssignal erxt (t) mit einem Schalter im selben Takt ausgetastet und zurückgesendet worden wäre. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass Sosz(t) neu konstruiert wurde und daher eine um mehrere Größenordnungen größere Amplitude aufweist als ein lediglich moduliert zurückreflektiertes Signal. Im Transponder TR wird ein mehr oder weniger großer Teil eines Empfangssignals erxt(t) auf den Oszillator OSZτ gekoppelt. Das Empfangssignal erxt(t) regt den Oszillator OSZτ quasiphasenkohärent zu Oszillationen an, wodurch dieser ein Oszillatorsignal erzeugt, welches aus dem Oszillator als das Signal sosz(t) ausgekoppelt und über einen Ausgang abgeleitet wird. Der Eingang für das Empfangsignal erxt(t) und der Ausgang für das Oszillatorsignal B können ganz oder teilweise identisch sein. Sie können aber auch getrennt voneinander realisiert werden.
Das im Transponder TR generierte Signal s0s7(t) wird mittels der Antenne ANTT des Transponders TR zur Basisstation BS zurückgesendet und von dieser mit der Antenne ANTB empfangen.
Über den Richtkoppler RK wird in der Basisstation BS das derart empfangene Signal von einem momentan gesendeten Signal getrennt und im Mischer RXMIX mit einem Teil des momentan erzeugten Signals von dem Oszillator OSZB der Basisstation gemischt.
Mit einem dem Mischer RXMIX nachgeschalteten Filter FLT werden nicht interessierende Mischkomponenten unterdruckt. Vorzugsweise wird dieses Filter FLT der Basisstation BS als Bandpassfilter ausgeführt, wobei die Mittenfrequenz der Taktrate der Taktsteuerung CLK/Sw des Transponders TR angepasst sein sollte.
Die beispielhafte Basisstation ist somit wie ein gangiges FMCW-Radargerat ausgeführt, wobei die dargestellte Topologie nur ein Beispiel darstellt, im Prinzip aber beliebige übliche Ausfuhrungen von CW (Continuous Wave) -Radaren mit oder auch ohne Frequenzmodulation verwendet werden können. Die Frequenzmodulation kann kontinuierlich linear oder aber auch in arbiträren Verlaufen oder in diskreten Stufen erfolgen. Vorteilhafterweise sind lediglich die Komponenten hinter dem Empfangsmischer RXMIX und die Signalauswertung entsprechend der Modulation im Transponder TR anzupassen.
Die Funktion des vorteilhaften Verfahrens zur
Entfernungsmessung lässt sich wie folgt herleiten:
Als Sendesignal stx(t) der Basisstation wird zunächst ein monofrequentes Signal der Form
sa(t) = sm(ωc + ωm,) t + φ0
angenommen, wobei ωc die Mittenfrequenz, ωsw eine zunächst feste Modulationsfrequenz, t die Zeit und φ0 einen beliebigen Phasenoffset darstellen. Dieses Signal wird von der
Basisstation zum Transponder gesendet und trifft um die Laufzeit τ/2, mit τ/2 = dist/c, dist als Entfernung zwischen Basisstation BS und Transponder TR und c als Lichtgeschwindigkeit, verzögert beim Transponder TR als Transponder-Empfangssignal erx (t) = sx(t-τ/2) ein. Wie oben beschrieben, wird der Oszillator 0SZT des Transponders TR zyklisch ein- und ausgeschaltet. Die Periodendauer mit der Oszillator 0SZτ angeschaltet bzw. ausgeschaltet wird, wird im Folgenden mit Ts bezeichnet, wobei Ts = 1 / (2frak) entspricht.
Bei jedem Einschaltvorgang schwingt der Oszillator 0SZτ bei bevorzugter Anordnung exakt mit der aktuellen Phase von erxt(t) auf seiner Schwingfrequenz ω0Sz an. Wird der Oszillator z.B. zum Zeitpunkt t = -τ/2 eingeschaltet, so schwingt er mit der Phase
Φi
Figure imgf000016_0001
= arS(stχ(-τ)} = (ωc-|-ωsw) (-τ)-,-Φo
an und das Oszillatorsignal sos?. (t) entspricht demzufolge : •Osz (t) : sin(ωosz • I t +- |- (ωc + ωsw) - τ + φ0)
Das Oszillatorsignal sOS7, (t) gelangt dann, wiederum um die Laufzeit τ/2 verzögert, als Empfangs signal srx(t) mit
srx (*) = s0Sz(t ~) = sin(ω0S7 • t - (ωc + ωsw ) • τ + φ0)
zur Basisstation BS und wird in dieser mit dem aktuellen Sendesignal stx(t) gemischt. Vernachlässigt man die hochfrequenten Mischprodukte und geht man vereinfacht davon aus, dass ω0S7. = ωc ist, was bei geeigneter Wahl von ωsw ohne Einschränkung der Allgemeinheit möglich ist, so ergibt sich für das Mischsignal smLX(t)
smix ) = cos(t • ωsw + τ • (ωc + ωsw )) •
Im Folgenden wird nun davon ausgegangen, dass hinter dem Empfangsmischer RXMIX elektronische Komponenten/Mittel DEMOD vorgesehen sind, die dazu führen, dass die zeitliche Änderung der Spannung im Zeitintervall zwischen Ein- und Ausschalten, also von 0..Ts, im Sinne einer Mittelung zu eliminieren ist. Ein einfacher Hüllkurven-Demodulator nach dem Stand der Technik, bei dem das Signal gleichgerichtet und anschließend tiefpassgefiltert wird, würde z.B. in diesem Sinn arbeiten. Eine Ausführung eines solchen einfachen Demodulators DEMOD mit einem Gleichrichter GR und dem Tiefpassfilter TP zeigt Figur 3.
Eine vorteilhaftere, in Figur 4 skizzierte Variante eines Demodulators DEMOD besteht darin, das Misch-Signal vorzugsweise mit einer Frequenz in der Nähe oder gleich der zyklischen Frequenz fmk der Taktsteuerung CLK/Sw auf eine niedrige Frequenz herunterzumischen und anschließend mit einem Filter TP, das zumindest ein Tiefpass-Verhalten aufweist, zu filtern. Eine mögliche Ausführung dieser Variante weist einen Lokaloszillator LOZF, einen Mischer ZFMIX und einen Filter FLT auf. Wird die Frequenz des Lokaloszillators LOZF so ausgelegt, dass negative Mischfrequenzen entstehen können, so ist der Mischer ZFMIX, wie dies allgemein bekannt ist, als IQ-Mischer (IQ: In-Phase und Quadratur-Phase, d.h. 90° phasenverschoben), der Real- und Imaginarteil liefert, auszulegen. Das Filter FLT ist vorzugsweise als Tiefpassfilters oder Bandpassfilter auszufuhren .
Im Zeitintervall 0 bis TS betrachtet, bewirken die dargestellten Mittel, dass eine Art Effektivwert der Spannung vom Mischsignal smιx(t) bestimmt wird. Dieser Effektivwert bildet dann im Folgenden das eigentliche Messsignal smeSs(t). Konstante Amplitudenfaktoren werden bei der folgenden Darstellung ohne Verlust an Allgemeingultigkeit vernachlässigt. Der Effektivwert von smιx(t) im Zeitintervall 0 bis TS, also smΘSS(t), berechnet sich, wie folgt:
( \ cos ωc • τ + ω, sw τ + 2 'Ts 'ωsw • sin V s ' ωsw smess(t) = Jo Ssmιx(t) = const. - V ωsw
Da das Messsystem vorzugsweise frequenzmoduliert betrieben wird, wird nachfolgend der Fall betrachtet, bei dem die Modulationsfrequenz ωsw zeitabhängig moduliert wird. Wird ωsw während einer Zeitdauer von T linear von -B/2 bis +B/2 über die Bandbreite B verstimmt, gilt also
_2πBt
so ergibt sich aus smess (t) für das resultierende FMCW- Messsignal smeSsfmcw (t ) : Smmeessssfmcw-- (t) = c0s ωc " τ +
Figure imgf000019_0001
Wie zuvor dargestellt wurde, wird in der Herleitung mit dem Signal smessfmcw (t) lediglich das Signal während einer Einschaltperiode exakt wiedergegeben. Dadurch dass dieses Signal zusätzlich durch die periodische Modulation im Transponder moduliert wird, entstehen eine Frequenzverschiebung von smeSsmc (t) bzw. zusätzliche Spektralkomponenten. Da dieser Effekt einer Modulation allgemein bekannt und z.B. in M. Vossiek, R. Roskosch und P. Heide: "Precise 3-D Object Position Tracking using FMCW Radar", 29th European Microwave Conference, München, Deutschland, 1999 beschrieben wird, wird im Folgenden nur eine einzelne Spektralkomponente exemplarisch betrachtet, bzw. das Signal smeSsfmcw (t) , zunächst so, als sei es nicht zyklisch moduliert worden.
Dieses Messsignal Smessfmcw (t) weist nun zwei entscheidende und sehr vorteilhafte Unterschiede zu Signalen von Standard FMCW- Transponder-Systemen auf.
Zum einen ist die Messfrequenz fmesΞ, die der Ableitung der Phase des cos-Argumentes, also
fmess = dist — -+ — - = fbeat + Δb , T c 2-T
entspricht, um den Frequenzanteil Δb = B*Ts / (2 T) verschoben. Die Frequenz fea entspricht der normalen FMCW- Messfrequenz und beinhaltet die eigentliche Messinformation, nämlich die Entfernung zwischen Basisstation BS und
Transponder TR mit τ = 2 dist /c. Zum anderen ist das Signal Smessfmcw (t) mit einer trigonometrischen, insbesondere Si- Funktion (Si(x) = Sinus (x)/x) amplitudengewichtet . Transformiert man dieses amplitudengewichtete Signal mit der Fouriertransformation in den Frequenzbereich, so werden die hervorragenden messtechnischen Eigenschaften dieses Signals deutlich. Die Fouriertransformierte der vorliegenden Si- Funktion ergibt eine Rechteckfunktion, wobei die Breite Δp des Rechtecks
A B TS
beträgt .
Ähnlich wie auch schon in M. Vossiek, R. Roskosch und P. Heide: "Precise 3-D Object Position Tracking using FMCW Radar", 29th European Microwave Conference, München, Deutschland, 1999 für sich genommen dargestellt wurde, wobei von Spitzenwerten ausgegangen wurde, ist es vorteilhaft, den Frequenz - oder Phasen-Abstand, Δf oder ΔΦ, zwischen den zwei Seitenbändern zur Berechnung der Entfernung dist auszuwerten, da dann die Modulationsfrequenz des Transponders TR, die ja a priori nicht exakt bekannt ist, nicht in die Auswertung mit eingeht. Der Frequenzabstand, Δf entspricht wie in Figur 5 ersichtlich ist zweimal fbeat ■ Wird das Messsignal, wie oben schon dargestellt wurde, mit einem klassischen Hüllkurvendemodulator demoduliert, bzw. mit sonstigen Mitteln möglichst exakt auf die Frequenz 0 oder eine andere möglichst exakt bekannte Frequenz gemischt, so ist natürlich auch der Frequenz-Abstand zu einem Seitenband ,also z.B. fbeat/- wie es für sich genommen bei normalen FMCW-Systemen üblich ist, zur Entfernungsbestimmung hinreichend.
In Figur 5 sind noch einmal zusammenfassend alle
Spektralkomponenten des Messsignals der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Die Basisband-Frequenzkomponenten ergeben sich aufgrund von direkten Reflexionen am Objekt, wie dies bei einem FMCW Radar üblich ist. Zentriert um die Modulationsfrequenz fmk liegen die Spektralkomponenten /
Modulationskomponenten eines Transponders. Durch Bestimmen von z.B. fbeat kann dann mit Hilfe der oben dargestellten Formeln auf den Abstand von der Basisstation zum Transponder geschlossen werden.
Das Entfernungsspektrum eines Transponders besteht aus zwei zur Mittenfrequenz symmetrischen Spektralblöcken, wobei die Entfernungsinformation vorzugsweise anhand der inneren Kanten der Spektralblöcke bestimmt. Diese Kanten bestimmt man vorzugsweise durch Differenzierung des Spektrums. Wie in Figur 6 angedeutet, ist entsprechen die Maxima Extr.2 und Extr.3 des differenzierten Spektrums den Wendepunkten der inneren Kanten. Durch DIST ist die bestimmende Entfernung bezeichnet, SCHW ist der Schwellwert, über dem die detektierten Extrema liegen müssen, und die gestrichelte Linie DELTA zeigt die Ableitung des Spektrums .
Bestimmung der radialen Geschwindigkeiten über den Dopplereffekt
Wie für FMCW Radar bekannt ist, können diese auch zur
Bestimmung von Relativgeschwindigkeiten verwendet werden. Hierzu findet die Entfernungsmessung zu einem jeden Transponder über eine steigende und fallende Frequenzrampe statt, so dass sich aus den beiden gemessenen Frequenzdifferenzen ΔEώwι und ΔFU über die bekannte FMCW-
Dopplerbeziehung zusätzlich die radiale Geschwindigkeit des Ziels in Richtung des aktuellen Transponders ergibt.
V = - ^ 2-/, HF
Die radiale Entfernung ergibt sich bei bewegtem Ziel aus der Beziehung
Figure imgf000021_0001
Verfahren zur Adressierung der Tranponder
Wie oben schon dargestellt wurde, fungieren die Transponder also als Ortsmarken. Demzufolge ist es erforderlich, dass eine Basisstation während einer Messung jedes Transpondersignal, das sie empfängt, eindeutig einem Transponder und somit eindeutig einem Ursprungsort zuordnen kann. Dies wird erfindungsgemäß basierend auf den Anordnungen nach Figur 2 bis 4 wie folgt gelöst.
Wie schon in Figur 5 angedeutet wurde, liegen die Spektralkomponenten, die von einem Transponder herrühren, zentriert um dessen Modulationsfrequenz fmk . Wird die Modulationsfrequenz fmk für jeden Transponder unterschiedlich gewählt, so ist jede Signalkomponente im Messsignal der
Basisstation eindeutig einem Transponder zuzuordnen. Folgende Randbedingungen sind hierbei zu beachten: Die Modulationsfrequenzen fmk, der N (i = 1...N) Transponder sind so zu wählen, das sich die Signalanteile von unterschiedlichen Transpondern im Messsignal der Basisstation nicht überlappen bzw. gegenseitig stören. Folglich müssen die Modulationsfrequenzen fm l genügend weit auseinander liegen.
Der erforderliche Mindestabstand ΔEmmm-_ zwischen zwei Transponder- Modulationsfrequenzen kann wie folgt abgeschätzt werden. Im Allgemeinen kann bei der Anordnung davon ausgegangen werden, dass nach spätestens einer maximalen System-Messreichweite Dmax ein Transpondersignal durch die normale Ausbreitungsdämpfung so stark gedämpft ist, dass es im Messsignal der Basisstation komplett im Rauschen untergegangen ist. Werden die Modulationsfrequenzen fmki dann so gewählt, dass sie weiter auseinander liegen als der durch die Messreichweite Dmax vorgegebene Frequenzbereich ΔJ0, , so ist eine gegenseitige Störung weitestgehend ausgeschlossen. Die mindestens erforderliche Kanalbandbreite ergibt sich nach den oben dargestellten Gleichungen zu 4 B - d„
ΔF = c - T
Dabei beschreibt B die Frequenzrampenbandbreite, T die Rampendauer.
Grafisch ist die beschriebene spektrale Kanalaufteilung im Basisband in Figur 7 verdeutlicht. Nun ist bei einer praktisch realisierbaren Basisstation die maximale Auswertebandbreite und somit die Anzahl der realisierbaren Kanäle begrenzt. Wird die Anordnung z.B. in einer langgezogenen Halle eingesetzt, wobei gleichzeitig eine hohe Transponderdichte an den Wanden erforderlich ist, kann es sein, dass die Anzahl der Kanäle nicht ausreichend ist. In diesem Fall können die Kanäle mehrfach durch Stationen, welche sehr weit voneinander entfernt sind, genutzt werden. Erfindungsgemaß lasst sich die immer erforderliche
Unterscheidbarkeit verschiedener in einem Kanal sendenden Transpondern dadurch realisieren, dass man so genannte Subkanale einführt, deren Mittenfrequenzen gegenüber der Hauptkanal-Mittenfrequenz um jeweils den Betrag Afsub leicht verschoben sind (vgl. Figur 8).
Ganz entscheidend ist, dass Transponder mit Mittenfrequenzen desselben Hauptkanals ortlich so weit voneinander entfernt sind, dass das zu vermessende Ziel von maximal nur einem Transponder pro Kanal erreicht wird. Der erste Index bezeichnet im Folgenden den Hauptkanal, der zweite den Subkanal des zugehörigen Hauptkanals.
Als Beispiel ist in Figur 9 eine denkbare Anordnung der Transponder für ein System mit sechs Hauptkanalen mit jeweils drei Subkanalen dargestellt. Dmaxist die Entfernung bei der ein Transponder gerade noch von der mobilen Basisstation sichtbar ist. Wichtig ist, dass Transponder desselben Kanals einen Abstand von mindestens 2Dmax untereinander haben. Durch diese Montage ist sichergestellt, dass bei jeder Messung pro Hauptkanal immer nur ein Transponder in einem Kanal sichtbar ist.
Die Modulationsfrequenzen fmki eines jeden Transponders können sehr exakt bestimmt werden, da bekannt ist, dass die Spektralkomponenten eines Transponders jeweils spiegelsymmetrisch um die Modulationsfrequenzen fmki liegen. Im einfachsten Fall kann zum Bestimmen der Modulationsfrequenz einfach der Mittelwert der Frequenz rechten und linken Modulationskomponente gebildet werden. Eine weitere Verbesserung bei der Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Bestimmung der jeweiligen Modulationsfrequenz lässt sich durch Korrelations- oder Faltungsoperationen oder andere bekannte Operationen zur Detektion von Symmetriepunkten wie etwa Schwerpunkt oder
Momenten-Berechnungen erreichen. Die genannten Operationen sind jeweils einzeln auf etwa den Bereich eines Kanals anzuwenden.
Bewegen sich mobile Einheiten in sehr großen Arealen, kann auch dieser Adressierungsraum, der durch die Kanäle und Subkanäle gebildet wird nicht ausreichend sein, um an jedem Punkt im Areal eine eineindeutige Transponder-Kennung vorzufinden. Diesen Fall löst man erfindungsgemäß wie folgt: Da eine Basisstation während einer Messung immer mehrere
Transponder 'sieht1, können mehrere benachbarte Transponder Adressgruppen bilden die im gesamten Areal eindeutig sind. Hierfür ist lediglich dafür Sorge zu tragen, dass die Abfolge benachbarter Transponderadressen sich in unterschiedlichen Bereichen nicht wiederholt.
Durch Frequenzmultiplex der einzelnen Transponder wird erreicht, dass sich die Signale anderer in unmittelbarer Nähe befindlicher Transponder nicht stören. Ein weiterer hieraus resultierender Vorteil ist der Zeitgewinn beim
Frequenzmultiplex. Alle Transponder senden zur gleichen Zeit und werden auch gemeinsam erfasst. Es entstehen weder Zeitverschiebungen zwischen einzelnen Messradien noch ist ein über der Messschicht liegende Kommunikationsschicht nötig. Der Transponder ist folglich eine extrem einfache und gleichzeitig auch kostengünstige und robuste Systemkomponente .
Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist, dass sich gleichzeitig mehrere Basisstationen in dem zu vermessenden Areal befinden und auch messen können. Die Transponder schwingen statistisch verteilt auf externe Signale quasiphasenkohärent an. Senden beispielsweise zwei Basisstationen gleichzeitig ihre Rampe an einen in unmittelbarer Nähe befindlichen Transponder, so wird dieser statistisch verteilt auf jeweils eine der Stationen anschwingen, und zwar auf die, die zum Einschaltzeitpunkt des Transponders die größte Momentanamplitude auf den Oszillator 0SZτ einkoppelt. Folglich hat auch eine schwächere Basisstation eine statistische Chance z.B. gerade im Nulldurchgang der Schwingung der stärkeren Station volle Amplitude zu besitzen und den Transponder kohärent auf ihr Signal anschwingen zu lassen. Schwingt der Transponder auf die eine Basisstation kohärent an, so ist dies für die andere Station vollkommen unkorreliert zu ihrem eigenen Signal (es besteht keinerlei Phasenbezug) und wirkt lediglich dämpfend. Dies stellt bei ausreichenden Signalpegeln und wenigen
Basisstationen zwischen denen ein gewisser Abstand herrscht kein Problem dar.
Für diese neuartige Anordnung bedeutet der einfache Aufbau der Transponder und der Einsatz des Frequenzmultiplexverfahrens, dass weder Protokoll noch Netzwerk im System erforderlich sind. Die Transponder fungieren als einfache Wegmarken, die lediglich mit Spannung zu versorgen sind. Ein aufwendiges Netzwerk entfällt bei diesem Prinzip. Die eindeutige Identifikation eines jeden einzelnen Transponders ist über seine charakteristische Modulationsfrequenz sichergestellt, ein Protokoll inklusive der sonst erforderlichen Kommunikationsschicht entfällt bei der Anordnung ganz .
Ein lokales Positionsradar (LPR) gemäß den beschriebenen Anordnungen stellt aufgrund dieser hervorragenden Eigenschaften das einfachstmögliche auf Mikrowellentechnologie basierende Positionsmesssystem dar.
Koordinatentransformation der radialen Abstände
Als Messergebnisse aus der FMCW-Auswertung erhält man nur die radialen Abstände und Geschwindigkeiten zwischen dem Zielobjekt und den jeweiligen Transpondern. Da in der Praxis jedoch die kartesischen Koordinaten des Zielobjekts von entscheidender Bedeutung sind, muss die in einem radialen System gewonnene Information in ein kartesisches System transformiert werden (vgl. Figur 10).
Hierzu sind zwei Wege möglich:
- Transformation über trigonometrische Beziehungen.
- Transformation über ein erweitertes Kaiman-Filter mit an die Umgebung angepasster Vorsortierung.
Die Transformation über trigonometrische Beziehungen hat den Vorteil, dass das Verfahren in seiner programmtechnischen Umsetzung unkompliziert ist und keine Anfangsbedingungen benötigt .
Allerdings gibt es Gebiete, in denen der im Folgenden beschriebene Algorithmus schlecht konditioniert ist. Dies hat zur Folge, dass der gleiche Fehler einer gemessenen radialen Distanz je nach Zielposition unterschiedliche Auswirkungen auf den Fehler in den kartesischen Werten nach der Transformation haben kann. Tendenziell tritt besonders in den "Randbereichen" das Problem der schlechten Kondition im Transformationsalgorithmus auf, was zu einer unerwünschten Heterogenitat im Messfehler des LPR fuhrt.
Des Weiteren ist eine zuverlässige Bewertung der Ergebnisse bezuglich ihrer Varianzen nahezu unmöglich.
Aus diesem Grunde ist eine Transformation über ein weiter unten beschriebenes erweitertes Kaimanfilter auf diese Aufgabenstellung übertragen und angewendet worden. Dieser Algorithmus bietet die Möglichkeit der Bewertung der Messergebnisse und nutzt die komplette zur Verfugung stehende Information nahezu optimal. Außerdem tritt das Problem der schlechten Kondition bei diesem Verfahren nicht auf.
Zur anfanglichen Initialisierung des Kaiman-Filters wird ein zuverlässiger Anfangswert benotigt. Dieser wird über eine trigonometrische Transformation ermittelt.
Berechnung eines Anfangswertes über trigonometrische Beziehungen
Um eine Transformation der gemessenen radialen Abstände in kartesische Koordinaten mit einem rekursiven Kaiman-Filter durchfuhren zu können, ist beim Systemstart ein Anfangswert erforderlich, der sich möglichst nahe am tatsachlichen Aufenthaltsort des Zielobjektes befinden muss.
Hierzu bedient man sich einem im Folgenden beschriebenen geometrischen Verfahren, bei dem durch eine Vorsortierung die besten radialen Abstände ausgewählt werden und mit diesen Tripel-weise die Zielkoordinaten berechnet und anschließend gemittelt werden.
Zielkoordinatenberechnung aus einem Tripel von Transpondern:
Gemäß der in Figur 11 dargestellten geometrischen Anordnung der drei Transponder Bl, B2 und B3 kann man den Zielvektor z - za ~ zß - zy auf drei verschiedene Arten berechnen:
Figure imgf000028_0001
Die Winkel o ,ß,γ lassen sich mit Hilfe des Cosinussatzes aus dem jeweiligen Teildreieck berechnen. Da,D~,D sind die rechtsdrehenden Drehmatrizen um den indizierten Winkelbetrag. Nun können die gewählten drei Transponder jedoch eine andere geometrische Anordnung aufweisen (z.B. auf einer Geraden liegen) oder das Ziel z.B. außerhalb des großen Dreiecks liegen. Dies kann je nach Konstellation (insgesamt sind fünf verschiedene geometrische Anordnungen möglich) dazu führen, dass die Drehmatrizen Dαund D mal rechts- und mal linksdrehend wirken. Dß wirkt immer rechtsdrehend. Für eine beliebige Transponder-Ziel-Konstellation sind folgende Drehmatrizenkombinationen möglich :
Da,Dß, Dr
wobei der Pfeil hier rechts- oder linksdrehend impliziert. Da man den Aufenthaltsort des Zieles nicht kennt, sondern messen möchte, hilft der Vergleich von za und zγ (jeweils einmal rechts- und linksdrehend) mit zß . Auf diese Art und Weise kann man den korrekten Drehsinn von Da und Dγ bestimmen und die Zielposition z aus dem Mittel von za , zß und zγ berechnen. Zugleich wird ein möglicher Fehler in einer der drei gemessenen Distanzen d ,d2,d3 durch die Mittelung abgeschwächt. Sind die Abweichungen zwischen za , zß und zγ größer als 2m, wird das Transpondertripel von der Gesamtberechnung komplett ausgeschlossen.
Zielkoordinatenberechnung durch Mittelung der Ergebnisse verschiedener Tripel
Der maßgebliche durch Mehrwegeausbreitung bedingte Fehler in den radialen Positionsdaten ist über den gesamten Entfernungsbereich nahezu gaußverteilt . Der sich hieraus ergebende Vorteil ist die Möglichkeit, durch Einbeziehung der Ergebnisse verschiedener Stationstripel eine deutliche Verbesserung durch Mittelung erzielen zu können. Da der Messfehler in erster Linie vom Pegel des empfangenen Transpondersignals Pt abhängt genügt hier eine Vorauswahl der n Stationen für die ^ ≥ E^ιn gilt, wobei Pmm den kleinsten empirisch ermittelten Pegel beschreibt, bei dem die Rohsignalauswertung noch brauchbare Entfernungswerte liefert.
Erhält man durch diese Vorsortierung n Stationen, folgen
Figure imgf000029_0001
Werte für die Zielkoordinaten, die untereinander gemittelt werden können. Im Folgenden wird geprüft, ob einzelne Koordinatenwerte um mehr als 5 m vom Mittelwert abweichen. Ist dies der Fall, werden diese ausgeklammert, um das Gesamtergebnis nicht negativ zu beeinflussen. Es folgt eine neue Berechnung des Mittelwerts aus den verbleibenden Daten.
Positionsberechnung mittels Kaiman-Filter
Ein Kaiman Filter (KF) ist ein modellbasiertes rekursives Filter. Es eignet sich hervorragend zur Schätzung einer Objektposition, da durch das Filter auch bei variablem
Beobachtungsintervall die vergangenen Messwerte aufgrund des Bewegungsmodells des Objekts mit berücksichtigt werden können. Weiterhin liefert das KF neben der geschätzten Objektposition auch ein statistisches Maß über die Zuverlässigkeit der Schätzung. Mit Hilfe des Bewegungsmodells und dem Zuverlässigkeitsmaß lässt sich ein Raum vorhersagen, in dem sich das zu verfolgende Objekt befindet. Erfindungsgemaß ist es so möglich, die durch Mehrwegeausbreitung gestörten Messungen zu verwerfen. Wegen des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen den gemessenen
Distanzen und der zu schatzenden kartesischen Position kommt ein erweitertes KF (Extended Kaiman Filter, EKF) zum Einsatz, Dieses transformiert die gemessenen radialen Abstände direkt in kartesische Zielkoordinaten und schätzt dabei den Systemzustand optimal, basierend auf allen bis zum aktuellen Zeitpunkt gemessenen Informationen. Das beim trigonometrischen Verfahren beschriebene Problem der schlechten Kondition gewisser Zielbereiche tritt hierbei prinzipbedingt nicht auf, was zu einer bedeutend höheren Homogenitat in der Messgenauigkeit fuhrt. Neben dem Bewegungsmodell bietet auch die Kovarianzmatrix des Messrauschens die Möglichkeit durch a priori Wissen die Filterwirkung zu verbessern. Untersuchungen haben gezeigt, dass das Messrauschen durch folgende Gleichung modelliert werden kann:
0 λ R 0 r22 j ύpred dB + ύmax,<ZB
Figure imgf000030_0001
d ,muhιpatk r22 = i + k2 (2I5"--S— I - 1) + k3Cv + nv,mulnpath
Die Varianzen der Fehler aus Abstands- und Geschwindigkeitsmessung, rn und r??, sind entsprechend dem ersten Term der obigen Gleichungen proportional dem Quadrat der gemessenen Entfernung dlst- Der zweite Term tragt der Abhängigkeit der Messvarianz von dem gemessenen Signalpegel, Slst, Rechnung. Er wird zu null, wenn der anhand der Radargleichung ermittelte Pegel SS0n mit dem gemessenen Pegel übereinstimmt, und er wachst exponentiell mit dem Betrag der Differenz. Der dritte, konstante Term berücksichtigt die Varianz der Schar der Transponder sowie die Varianz der Montagefehler. Die durch Mehrwegeaυsbreitung verursachten Fehler der Abstands- und Geschwindigkeitsmessung finden sich in nd und nv wieder. Das in dem Kaimanfilter implementierte Messrauschmodell berücksichtigt die durch Mehrwegeausbreitung verursachten Fehler nicht. Die Simulation in Figur 12 zeigt die Varianz des Messrauschens nach obigem Modell für einen mit σ = 2 verrauschten Signalpegel . Dabei gibt die untere Kurve die pegelabhangige Varianz an, die mittlere die abstandsbedmgte Varianz und die obere die Summe der beiden erstgenannten Kurven zuzuglich einer Konstante.
Das implementierte Modell beschreibt also die Varianz des Messrauschens gunstiger als dies tatsachlich der Fall ist.
Dies ist zulassig, da durch die erfindungsgemaße Vorselektion stark fehlerbehaftete Messungen von der Positionsmessung ausgeschlossen werden. Die durch das EKF geschätzte Varianz der pradizierten Geschwindigkeit und Position dient dabei als Entscheidungskriterium. Weicht eine Abstands- oder Geschwindigkeitsmessung um mehr als 3sigma von der pradizierten Distanz ab, so wird diese Messung von der Positionsberechnung ausgeschlossen. Die durch die Varianzen des Positionsfehlers gebildete Fehlerellipse ist in Figur 13 dargestellt.
Eine EKF-Variante zur zweidimensionalen Positionsbestimmung aus LPR Daten ist in Figur 14 dargestellt. Da d e LPR Messungen zu den Transpondern prinzipbedingt gleichzeitig stattfinden, ist es sinnvoll, das EKF sequentiell auf die Messdaten anzuwenden und eine Pradiktion aufgrund des Bewegungsmodells nur von Messung zu Messung durchzufuhren.
In den Kaiman Filter Gleichungen in Figur 14 steht ein Dach über einer Variable für eine Schätzung und ein hochgestelltes Minus für eine Pradiktion. Das EKF korrigiert seine 2D Schätzung anhand i Messdaten zum Zeitpunkt k, z^ . Zu Beginn der Messung muss somit ein Startwert des Zustandsvektors x0 sowie dessen Kovarianzmatrix P0 vorgegeben werden. Mit Hilfe des für i Messungen zum Zeitpunkt k berechneten Messrauschens R, und der an der pradizierten Position linearisierten Messmatrix Hkl wird die Filterverstarkungsmatrix Kkl berechnet. Danach folgt die Korrektur pradizierten Zustandsvektors x^ durch die i-te Messung, zk] . Durch die nichtlineare Funktion h() wird hierbei anhand des Zustandsvektors xj^ die pradizierte Distanz zu Transponder i sowie die Geschwindigkeitskomponente in Richtung des Transponders berechnet. Anschließend wird die Kovarianzmatrix, Pta des Zustandsvektors aus der Pradiktion der Kovarianzmatrix P~ berechnet. Solange die i Messungen abgearbeitet werden, sind xk] und Pk ~ gleich den gefilterten werten. Dies fuhrt zu einer sequentiellen Korrektur der
Positionsschatzung. Von Messzyklus k zu Messzyklus k+1 wird der Zustandsvektor mit den linear approximierten Bewegungsgleichungen in Fk transformiert. Ebenso findet diese Transformation für die Kovarianzmatrix statt, wobei in Q die aufgrund des Modells gegenüber der Realität möglichen Fehler berücksichtigt werden.
Ausfuhrungsbeispiel e
Allgemein eignet sich der Einsatz von erfindungsgemaßen Anordnungen für samtliche beruhrungslose lokale Ortungsaufgaben im taglichen und industriellen Leben. Mittels dieser Anordnungen ist erstmals eine zentimetergenaue Positionsverfolgung von Objekten mit hoher Aktualisierungsrate in Echtzeit möglich.
In Figur 16 ist das Szenario einer "intelligenten" Fabrik mit dem Einsatz von LPR dargestellt. Die drei Masten stellen repräsentativ die Montageorte der Transponder dar, wahrend auf den zu vermessenden Objekten schematisch Basisstationen fixiert sind. Zur Positionsmessung bieten sich vorzugsweise mobile Guter, Fordermittel, Krane, Gabelstapler, Bandförderer etc. sowie Personen an. Die direkte Koordinatenmessung in einem absolut definierten System ist direkt möglich, die gemessenen Werte können in eine angeschlossene Datenbank bzw. in eine Logistiksoftware übernommen und dort weiterverarbeitet werden.
Neben der reinen Koordinatenmessung sind zusätzlich auf die Resultate der Positionsmessung beruhende ereignisbasierte Steuerungen, Regelungen und Reaktionen möglich. Denkbar ist z.B. die Definition von bestimmten örtlichen
Zonen in der Datenbank. Tritt ein bestimmtes Objekt in eine bestimmte Zone ein oder aus, kann eine definierte Handlung ausgelöst werden. Fahrt z.B. ein Gabelstapler in eine verbotene Zone (z.B. Rangierbereich eines Kranes) ist zur Unfallverhütung die Auslösung eines Alarms möglich, der z.B. aus einer Warnungsubermittlung an den Kranfahrer bestehen kann .
Diverse ahnliche Szenarien für den LPR-Einsatz in industriellen Anlagen sind denkbar. Im Folgenden wird ein konkretes LPR-Anwendungsbeispiel für industrielle Aufgaben anhand des "automatischen Hallenkrans" beschrieben.
Beispiel: Positionsbestimmung bei Kranen und Kran- Lastaufnahmemitteln
In Figur 17 erkennt man einen Kran 1 mit Basisstation und Messrechner (Auswerteeinheit, Mitteln zum Bestimmen der Position) , eine linke Hallendeckenseite 2 mit aktiven Transpondern und eine rechte Hallendeckenseite 3 mit aktiven Transpondern .
Figur 17 stellt die Architektur von LPR an einem Hallenkran dar. An den Wanden/Seiten der Produktionshalle/des Fahrbereiches werden an im definierten Messkoordinatensystem vermessenen Positionen Transponder aufgebaut, auf der beweglichen, zu vermessenden Krankatze wird die LPR- Basisstation so fixiert, dass an jedem möglichen Aufenthaltsort möglichst viele Transponder über die Rundstrahlantenne erreicht werden. Temporare Verdeckung einzelner Transponder durch Hindernisse ist aufgrund der Redundanz des Systems bis zu einem bestimmten Grad
(mindestens drei beliebige Stationen müssen sich zu jeder Zeit in Sichtweite befinden) möglich.
Mit den erzielten Koordinatenwerten können nun diverse Prozesse und Abhandlungen erfolgen. Beispielsweise ist eine Materialflussverfolgung und Positionierung in einem Lager mittels LPR problemlos möglich. Hat der Kranführer die Aufgabe, Guter an einer bestimmten Stelle abzustapeln, ist er mittels LPR dazu in der Lage, den genauen Ort anzufahren und dort die Ware abzuladen. Des Weiteren kann die Position am Abladepunkt in der Datenbank gesondert gespeichert werden, so dass nachvollzogen werden kann, wie viele und welche Guter sich an einem bestimmten Lagerort in welcher Reihenfolge befinden. Der besondere Vorteil hierbei besteht - neben der Möglichkeit der genauen Positionierung - in der Tatsache, dass zu jedem Zeitpunkt zentral festgestellt werden kann, wo sich eine bestimmte Ware befindet und wie groß die Lagervorrate gerade sind.
Zusatzlich zu der Materialflussverfolgung ist durch LPR eine Optimierung der Transportablaufe möglich. Hat beispielsweise der Kranfahrer ein komplexes Ab- und Umstapelungsprogramm zu fahren, so kann aufgrund der exakten Positionskenntnis der Stapelguter die Datenbank in einem Optimierungsalgorithmus ein zeitlich optimales Stapelprogramm berechnen und diese Informationen direkt an den Fahrer übermitteln. Hierdurch kann die bezuglich der Kosten entscheidende Zeitdauer des Materialflusses im Lager oder in der Produktion minimiert werden.
Neben den logistischen Aufgaben wie z.B. die beschriebene Material lussverfolgung ist mit LPR eine automatische Steuerung oder Positionsregelung des Krans aufgrund der ermittelten Koordinaten problemlos möglich. Hierzu ist keine menschliche Arbeitskraft erforderlich, der Auf- und Abladevorgang kann mittels LPR vollautomatisch erfolgen. Neben Steuerungsprozessen kann durch LPR auch eine hochpräzise und dynamische Positionsregelung eines Objektes realisiert werden. Die LPR-Daten fungieren hierbei als Stellgrößen, der Regelalgorithmus kann beispielsweise auf dem zentralen Auswertungsrechner oder direkt auf dem DSP der Basisstation erfolgen.
Systemkonzept und Aufbau der Basisstation
Die Aufgabe der Basisstation ist zum einen das Erzeugen einer hochlinearen Frequenzrampe über das 5.8GHz-ISM-Band, zum anderen die analoge und digitale Verarbeitung des die Entfernungsinformation tragenden Nutzsignals.
In Figur 18 ist das Blockschaltbild für eine solche Basisstation dargestellt. Ein Synthesizer (hier in Form einer DDS-PLL) erzeugt ein hochlineares dreieckförmig seine
Frequenz änderndes FMCW-Radar Signal. Dabei wird ein PLL- stabilisierter VCO über das gesamte ISM-Band (5.725-5.85GHz) linear mit der Zeit durchgestimmt. Der Synthesizer besteht vorzugsweise aus einem von der Recheneinheit angesteuerten DDS sowie einem nachfolgenden Tiefpassfilter. Das so generierte Spannungssignal fließt in die Phasenregelschleife (PLL) ein. Diese besteht aus einem PLL-Baustein, einem Tiefpass (Schleifenfilter) zur Unterdrückung von Oberwellen in dem digital erzeugten Ansteuerungssignal, einem VCO und einer Rückkopplung zum Schließen der Regelschleife. Denkbar ist auch der Einsatz diverser anderer PLL-Anordnungen (z.B. Analoge PLL, Fraktionale PLL) . Das lineare Frequenzsignal kann anschließend optional in einem HF-Verstärker verstärkt werden. Vorzugsweise über einen Hybridmischer mit geringer Isolation, andere bekannte Mischeranordnungen oder auch Anordnungen mit zwei getrennten Antennen zum Senden- und Empfangen sind ebenfalls denkbar, wird dieses Signal mit dem empfangenen Transpondersignal gemischt, bandpassgefiltert und mit einem XO-Signal in einen tieferen Frequenzbereich verschoben. Hierzu wird vorzugsweise ein "LO Power Level 7"- Mischer verwendet. Über einen Anti-Aliasing-Tiefpass wird das Signal dann in einem AD-Wandler digitalisiert und im
Anschluss von einem Digitalen Signalprozessor (DSP) oder einer anderen Recheneinheit verarbeitet und ausgewertet. Über ein Interface sind an der Basisstation die berechneten Koordinaten sowie ein Diagnose-Statuswort z.B. im TCP/IP- Datenprotokoll abgreifbar. Denkbar sind jedoch auch beliebige andere Protokolle wie z.B. RS232.
Systemkonzept und Aufbau der Transponder
Der im LPR-System realisierte Transponder mit schaltendem
Oszillator schwingt auf das von der Basisstation eintreffende
Signal phasenkoharent an und wird mit der charakteristischen Modulationsfrequenz mod mit einem bestimmten
Teilerverhaltnis ein- und ausgeschaltet.
Im Blockschaltbild der Figur 19 sind die wesentlichen Komponenten der Transponderschaltung aufgezeigt. Das zentrale Bauteil ist der 5, 8 GHz-VCO, der auf das durch die Antenne eintreffende Signal in jedem Schaltzyklus phasensynchron zum Schwingen angeregt wird. Eine PLL sorgt dafür, dass seine Schwingungsfrequenz auch bei großen Temperaturschwankungen konstant bleibt. Dabei wird die Ruckkopplung vorzugsweise über einen Richtkoppler realisiert, der das VCO- Ausgangssignal zum einen der Antenne, zum anderen wieder der PLL zufuhrt. Die Leistung dieses HF-VCOs wird über einen weiteren niederfrequenteren VCO (z.B. 40..60MHz) mit einer für diesen einen Transponder charakteristischen Modulationsfrequenz (ebenfalls PLL-stabilisiert) geschaltet. Des Weiteren wird über einen Mikrocontroller (vorzugsweise ein einfacher PIC) ein asymmetrisches Ein- und Ausschalten des Verstärkers zur Versorgung des 5,8 GHz-VCOs verursacht was ein asymmetrisches Schalttaktverhaltnis zur Folge hat. Die Einschaltzeit ist über dieses Schalttaktverhältnis so einzustellen, dass die Hauptkeule des emittierten si (x) - Spektrums das ISM-Band möglichst optimal ausfüllt und somit die zur Verfügung stehende Bandbreite optimal ausnutzt. Die zentrale Ablaufsteuerung übernimmt ein MikroController (PIC) , der neben der Festlegung des Schalttaktverhältnisses auch die Änderung des Teilerverhältnisses der PLLs für die Erzeugung der VCO-Signale zur Aufgabe hat. Die Taktung des PIC und der PLL-Bausteine wird über einen Schwingquarz (z.B. 4MHz) bewerkstelligt. Insgesamt liegt z.B. ein Adressraum von
29 =512 Bit vor, d.h. 512 verschiedene Modulationsfrequenzen können über eine Jumpercodierung eingestellt werden. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass 512 verschiedene Transponder eindeutig unterschieden werden können. Bei Einsatz anderer Bauteile ist jedoch auch ein erweiterter Adressraum denkbar.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zum Bestimmen der Position eines mobilen Objekts, insbesondere eines Transportmittels, mit - einer Basisstation zum Aussenden eines Basissignals und/oder Empfangen von Transpondersignalen,
- einer Vielzahl von Transpondern zum Empfang des Basissignals und zum Aussenden von Transpondersignalen,
- Mitteln zum Bestimmen der Position des mobilen Objekts unter Berücksichtigung der Transpondersignale, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Basisstation am mobilen Objekt angeordnet ist,
- die Position der Transponder im Raum bekannt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponder raumfest angeordnet sind.
3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponder so angeordnet sind und die Mittel zum Bestimmen der Position so eingerichtet sind, dass die Position des mobilen Objekts in allen drei Raumdimensionen bestimmbar ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung in Multiplex betrieben wird, insbesondere in Frequenzmultiplex.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Transponder eine identische Kennung aufweisen, insbesondere indem sie ihr Transpondersignal in demselben Frequenzband aussenden.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponder, die eine identische Kennung aufweisen, jeweils mindestens 20^ voneinander entfernt sind, wobei Dmax die Entfernung ist, in der das Transpondersignal mit einer gewählten statistischen Konfidenz, die beispielsweise etwa 90% beträgt, nicht mehr oberhalb einer gewählten Schwelle liegt .
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bestimmen der Position des mobilen Objekts so eingerichtet sind, dass bei der Bestimmung der Position des mobilen Objekts eine Position des mobilen Objekts in der Vergangenheit berücksichtigbar ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bestimmen der Position des mobilen Objekts so eingerichtet sind, dass aus der Position des mobilen Objekts in der Vergangenheit mit einem Modell für die Bewegung des mobilen Objekts eine prognostizierte Position des mobilen Objekts vorhersagbar ist und die prognostizierte Position bei der Bestimmung der Position des mobilen Objekts berücksichtigbar ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell für die Bewegung des mobilen Objekts so eingerichtet ist, dass näherungsweise eine konstante Beschleunigung des Objekts angenommen wird.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bestimmen der Position des mobilen
Objekts so eingerichtet sind, dass ein Transpondersignal, aus dem sich eine Position ergibt, die über einen vorgegebenen Wert von den Positionen, die sich aus anderen Transpondersignalen ergeben, und/oder von einer prognostizierten Position abweicht, nicht beim Bestimmen der Position des mobilen Objekts berücksichtigt wird.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bestimmen der Position des mobilen Objekts so eingerichtet sind, dass beim Bestimmen der Position des mobilen Objekts ein, insbesondere erweiterter, Kaiman-Filter verwendbar ist.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponder jeweils einen Oszillator aufweisen, der zum aktiven Erzeugen des Transpondersignals durch das Basissignal quasiphasenkohärent zum Basissignal anregbar ist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation über eine kabellose Schnittstelle mit den Mitteln zum Bestimmen der Position des mobilen Objekts verbunden ist.
14. Mobiles Objekt mit einer Basisstation zum Aussenden eines Basissignals und/oder Empfang von Transpondersignalen zu und/oder von einer Vielzahl von Transpondern, deren Position bekannt ist, zum Bestimmen der Position eines mobilen Objekts unter Berücksichtigung der Transpondersignale.
15. Vielzahl von Transpondern, die in einem Raum angeordnet sind, um ein Basissignal von einer an einem mobilen Objekt angeordneten Basisstation zu empfangen und jeweils Transpondersignale zu senden, unter deren Berücksichtigung die Position des mobilen Objekts bestimmbar ist.
16. Verfahren zum Bestimmen der Position eines mobilen Objekts, insbesondere eines Transportmittels, bei dem
- eine Basisstation zum Aussenden eines Basissignals und/oder Empfang eines Transpondersignals verwendet wird,
- eine Vielzahl von Transpondern zum Empfang des Basissignals und Aussenden von Transpondersignalen verwendet wird,
- die Basisstation am mobilen Objekt angeordnet ist,
- die Position der Transponder im Raum bekannt ist.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005037650A1 (de) * 2005-08-05 2007-02-08 Reis Gmbh & Co. Kg Maschinenfabrik Verfahren und System zur Überwachung von Kollisionen zwischen Robotern und Personen
EP1850267A1 (de) * 2006-04-28 2007-10-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Halbleiterbauelement und Positionsdetektionsverfahren unter Verwendung eines Halbleiterbauelements
DE102006019841B3 (de) * 2006-04-28 2007-12-20 Moba-Mobile Automation Ag Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung der Position einer Straßenwalze relativ zu einem Straßenfertiger
EP1806311A3 (de) * 2006-01-10 2008-06-11 MOBA - Mobile Automation AG Kran oder kranähnliche Fördereinrichtung mit einem Positionsmesssystem
EP2015271A2 (de) * 2007-07-02 2009-01-14 Honeywell International Inc. System und Vorrichtung zur integrierten Positionserkennung und zur drahtlosen Kommunikation
WO2009121738A3 (de) * 2008-04-03 2010-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer kollisionsgefahr bei mobilen einheiten innerhalb eines industrieareals
US7786936B2 (en) 2006-07-20 2010-08-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Position information detection system and position information detection method
EP2604569A3 (de) * 2011-12-13 2013-08-21 Trimble Navigation Limited RFID zur Positionierung der Last auf einem Turmdrehkran
GB2513205A (en) * 2012-10-22 2014-10-22 Cambridge Silicon Radio Ltd Method for short-range proximity derivation and tracking
US9306660B2 (en) 2012-10-22 2016-04-05 Qualcomm Technologies International, Ltd. Dynamic interactive zone driven proximity awareness system

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004031731B4 (de) * 2004-06-30 2006-06-14 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Koordinatenbestimmung
DE102005004155A1 (de) * 2005-01-28 2006-08-03 Siemens Ag Positionsbestimmung mittels eines Funkortungssystems, insbesondere mittels LPR, trotz begrenztzeitigem Ausfall der Funkortungskomponenten
DE102006005281A1 (de) * 2006-02-06 2007-08-16 Siemens Ag Elektronisch gesteuerte Antenne und dazugehöriges Verfahren zur Anwendung bei funkbasierten Systemen
DE102006038856A1 (de) * 2006-08-20 2008-02-21 Symeo Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsbestimmung, insbesondere unter Einsatz von Absolutlaufzeiten und Laufzeitunterschieden von Signalen
DE102007027648A1 (de) * 2007-06-15 2008-12-18 Robert Bosch Gmbh Lokalisierungssystem für ein Roboterfahrzeug
DE102007037178B4 (de) 2007-08-07 2010-01-14 Audi Ag Verfahren und System zur Bewertung mindestens eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs zum Erkennen mindestens eines Objekts
DE102007051961B4 (de) * 2007-10-31 2009-07-09 Audi Ag Einrichtung zum Überwachen von sich in einem ausgezeichneten Bereich, insbesondere einem Werksgelände oder einem Parkhaus befindlichen Fahrzeugen
DE102008011539B3 (de) 2008-02-28 2009-06-18 Noell Mobile Systems Gmbh Vollautomatischer Portalhubstapler mit lokaler Funkortung und Laserlenkung
DE102008019621A1 (de) 2008-02-29 2009-09-03 Symeo Gmbh Messvorrichtung und Messverfahren zur Bestimmung eines Abstands, einer Geschwindigkeit, einer Beschleunigung, eines Rucks, eines Eingangswinkels, einer Eingangswinkelgeschwindigkeit, einer Eingangswinkelbeschleunigung, und/oder eines Eingangswinkelrucks zwischen einer Sende- und Empfangseinrichtung und einem Objekt
EP2096461A1 (de) 2008-02-29 2009-09-02 Symeo GmbH Messvorrichtung und Messverfahren zur Bestimmung eines Abstands, einer Geschwindigkeit, einer Beschleunigung, eines Rucks, eines Eingangswinkels, einer Eingangswinkelgeschwindigkeit, einer Eingangswinkelbeschleunigung, und/oder eines Eingangswinkelrucks zwischen einer Sende- und Empfangseinrichtung und einem Objekt
DE202011051720U1 (de) 2011-10-21 2013-01-22 Hanning & Kahl Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Übermittlung von ortsgebundenen Nachrichten von Fahrzeugen an eine ortsfeste Infrastruktur
DE102016006119A1 (de) 2016-05-18 2017-11-23 Audi Ag Verfahren zum Steuern wenigstens eines sich zumindest teilautonom innerhalb einer Betriebsumgebung bewegenden Fahrzeugs und Bauwerk

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4398195A (en) * 1979-07-02 1983-08-09 Del Norte Technology, Inc. Method of and apparatus for guiding agricultural aircraft
DE4306660A1 (de) * 1993-03-03 1994-09-08 Siemens Ag System zur Ortung und Identifizierung von Fahrzeugen auf einem Flugplatz
US5553407A (en) * 1995-06-19 1996-09-10 Vermeer Manufacturing Company Excavator data acquisition and control system and method of use
US5682313A (en) * 1994-06-06 1997-10-28 Aktiebolaget Electrolux Method for localization of beacons for an autonomous device
DE19910715A1 (de) * 1999-03-10 2000-09-21 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren zum autonomen Führen von Roboterfahrzeugen in Hallen sowie Radarstation zur Durchführung des Verfahrens
WO2001006401A1 (en) * 1999-07-15 2001-01-25 Pinpoint Corporation Method and apparatus for mobile tag reading
US6259991B1 (en) * 1999-02-10 2001-07-10 X-Cyte Inc. Environmental location system
WO2001094967A2 (en) * 2000-06-07 2001-12-13 Symbol Technologies, Inc. Wireless locating and tracking systems
WO2003040753A1 (de) * 2001-11-09 2003-05-15 Siemens Aktiengesellschaft Transpondersystem und verfahren zur entfernungsmessung

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4398195A (en) * 1979-07-02 1983-08-09 Del Norte Technology, Inc. Method of and apparatus for guiding agricultural aircraft
DE4306660A1 (de) * 1993-03-03 1994-09-08 Siemens Ag System zur Ortung und Identifizierung von Fahrzeugen auf einem Flugplatz
US5682313A (en) * 1994-06-06 1997-10-28 Aktiebolaget Electrolux Method for localization of beacons for an autonomous device
US5553407A (en) * 1995-06-19 1996-09-10 Vermeer Manufacturing Company Excavator data acquisition and control system and method of use
US6259991B1 (en) * 1999-02-10 2001-07-10 X-Cyte Inc. Environmental location system
DE19910715A1 (de) * 1999-03-10 2000-09-21 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren zum autonomen Führen von Roboterfahrzeugen in Hallen sowie Radarstation zur Durchführung des Verfahrens
WO2001006401A1 (en) * 1999-07-15 2001-01-25 Pinpoint Corporation Method and apparatus for mobile tag reading
WO2001094967A2 (en) * 2000-06-07 2001-12-13 Symbol Technologies, Inc. Wireless locating and tracking systems
WO2003040753A1 (de) * 2001-11-09 2003-05-15 Siemens Aktiengesellschaft Transpondersystem und verfahren zur entfernungsmessung

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DURRANT-WHYTE H ET AL: "THE DESIGN OF A RADAR-BASED NAVIGATION SYSTEM FOR LARGE OUTDOOR VEHICLES", PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION. NAGOYA,JAPAN, MAY 21 - 27, 1995, NEW YORK, IEEE, US, vol. VOL. 1, 21 May 1995 (1995-05-21), pages 764 - 769, XP000657261, ISBN: 0-7803-1966-4 *
SOLOMON J K ET AL: "Estimation of atmospheric and transponder survey errors with a navigation Kalman filter", PROCEEDINGS OF THE NATIONAL AEROSPACE AND ELECTRONICS CONFERENCE, vol. 1, 22 May 1989 (1989-05-22), NEW YORK, US, pages 140 - 147, XP010086826 *
VOSSIEK M; ROSKOSCH R; HEIDE P: "Precise 3-D Object Position Tracking using FMCW Radar", 29TH EUROPEAN MICROWAVE CONFERENCE 99, vol. 1, 5 October 1999 (1999-10-05), LONDON, UK, pages 234 - 237, XP009038799 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1752702A1 (de) 2005-08-05 2007-02-14 Reis GmbH & Co. KG Maschinenfabrik Verfahren und System zur Überwachung von Kollisionen zwischen Robotern und Personen
DE102005037650A1 (de) * 2005-08-05 2007-02-08 Reis Gmbh & Co. Kg Maschinenfabrik Verfahren und System zur Überwachung von Kollisionen zwischen Robotern und Personen
EP1806311A3 (de) * 2006-01-10 2008-06-11 MOBA - Mobile Automation AG Kran oder kranähnliche Fördereinrichtung mit einem Positionsmesssystem
US8364077B2 (en) 2006-04-28 2013-01-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and position detecting method using the semiconductor device
EP1850267A1 (de) * 2006-04-28 2007-10-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Halbleiterbauelement und Positionsdetektionsverfahren unter Verwendung eines Halbleiterbauelements
US8798904B2 (en) 2006-04-28 2014-08-05 Moba-Mobile Automation Ag Device and method for determining the position of a road roller relative to a road finisher
DE102006019841B3 (de) * 2006-04-28 2007-12-20 Moba-Mobile Automation Ag Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung der Position einer Straßenwalze relativ zu einem Straßenfertiger
US8587479B2 (en) 2006-07-20 2013-11-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Position information detection system and position information detection method
US7786936B2 (en) 2006-07-20 2010-08-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Position information detection system and position information detection method
EP2015271A2 (de) * 2007-07-02 2009-01-14 Honeywell International Inc. System und Vorrichtung zur integrierten Positionserkennung und zur drahtlosen Kommunikation
WO2009121738A3 (de) * 2008-04-03 2010-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer kollisionsgefahr bei mobilen einheiten innerhalb eines industrieareals
EP2604569A3 (de) * 2011-12-13 2013-08-21 Trimble Navigation Limited RFID zur Positionierung der Last auf einem Turmdrehkran
US8738175B2 (en) 2011-12-13 2014-05-27 Trimble Navigation Limited RFID for location of the load on a tower crane
US9002508B2 (en) 2011-12-13 2015-04-07 Trimble Navigation Limited RFID for location of the load on a tower crane
US9296594B2 (en) 2011-12-13 2016-03-29 Trimble Navigation Limited RFID for location of the load on a tower crane
US9352940B1 (en) 2011-12-13 2016-05-31 Trimble Navigation Limited RFID for location of the load on a tower crane
GB2513205A (en) * 2012-10-22 2014-10-22 Cambridge Silicon Radio Ltd Method for short-range proximity derivation and tracking
US9306660B2 (en) 2012-10-22 2016-04-05 Qualcomm Technologies International, Ltd. Dynamic interactive zone driven proximity awareness system

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