DE102009010857A1 - Electronic article locating system for use in e.g. sales room, has measuring stations connected to base station, where total number of measuring stations is larger than number of to-be-determined coordinates of article-tag - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Artikelortung für die automatische Inventur von Warenbeständen, das gleichermaßen auch für die Bewirtschaftung von Verkaufsflächen, den Diebstahlschutz in Verkaufseinrichtungen sowie automatischer Datenerfassung am Point-of-Sales geeignet ist.The The invention relates to an electronic article location for the automatic inventory of inventories, the same also for the management of sales areas, The theft protection in sales facilities as well as automatic Data collection at point-of-sales is appropriate.
Bekannt ist die Verwendung von RFID-Tags (radio frequency identification) zur Kennzeichnung von Artikeln. Die Artikel werden zu diesem Zweck mit RFID-Tags versehen, die an Auslesestationen aktiviert werden und eine Warenidentifikationsnummer senden. Sofern es sich um so genannte passive RFID-Tags ohne eigene Stromversorgung handelt, sind diese in der Reichweite auf wenige zehn Zentimeter begrenzt, was für einen automatischen Check-out und Check-in Prozess ausreichend ist, nicht aber für eine Ortung des Artikels in einem Lager- oder Verkaufsraum. Begrenzend wirkt dabei die Reichweite für die Aktivierung des RFID-Tags. Daraus ergeben sich Manipulationsmöglichkeiten, wie sie bei den bekannten Sicherheitsetiketten für die Sicherung von Waren in Verkaufsflächen bekannt geworden sind.Known is the use of RFID tags (radio frequency identification) for marking articles. The articles are for this purpose provided with RFID tags that are activated at readout stations and send a commodity identification number. Unless it's like this are called passive RFID tags without its own power supply, are this limited in range to a few tens of centimeters, which for an automatic check-out and check-in process is sufficient, but not for a location of the article in a warehouse or sales room. Limiting affects the range for activating the RFID tag. This results in Manipulation options, as with the known security labels for securing goods in sales areas have become known.
Im
Zusammenhang mit automatischen Inventursystemen sind Verfahren bekannt,
am Artikel befestigte Etiketten in Form von Artikel-Tags z. B. durch
Triangulation (Dreiecksbestimmung) zu orten. Verwendet werden aktive
RFID-Tags, die eine eigene Stromversorgung besitzen und damit das
Reichweitenproblem lösen. Ein solches drahtloses System
für die Verkaufsautomatisierung und Werbung wird in der
In
der
Das
Impulsverfahren zur Triangulation lässt sich in geeigneter
Weise mit einer Ultrabreitband-Informationsübertragung
(UWB) auf der Basis von abstandsmodulierten Impulsen zum Beispiel
im Frequenzbereich von 3,1 bis 9 GHz kombinieren. Ein auf Impulsen
beruhendes „Ultra-Wideband Smart Sensor Interface Network
and Method” nach
Ein
so genanntes LIMIS-System (Location, Identification, Measurement
of Movement, Inventory) für die Positionsanalyse von Tags
bzw. Artikeln beschreibt die
Innerhalb geschlossener Räume erweist sich die exakte Ortsbestimmung von Artikel-Tags mittels Laufzeitmessung, wie sie z. B. für eine automatische Inventur erforderlich ist, allerdings als schwierig. Auftretende Reflektionen an den Wänden und Einrichtungsgegenständen bedingen nicht eindeutige Ergebnisse der Laufzeitmessung. Es sind zwar Lösungen für Empfängerkonzepte bekannt, zwischen direkt empfangenen Signalen (Line-of-Sight LOS) und reflektierten Signalen zu unterscheiden. Eine Totalauslöschung des in direkter Linie vom Sender an den Empfänger ausgestrahlten Signals ist jedoch nicht unwahrscheinlich insbesondere dann, wenn sich Sender und Empfänger in einer bestimmten Distanz befinden.Within closed rooms proves the exact location of article tags by means of transit time measurement, as they are eg. For example Automatic inventory is required, but difficult. Occurring reflections on the walls and furnishings do not cause unambiguous results of the transit time measurement. There are Although solutions for receiver concepts are known, between directly received signals (line-of-sight LOS) and reflected Distinguish signals. A total extinction of the in direct line from the transmitter to the receiver Signal is not unlikely, especially if transmitter and receiver are at a certain distance.
Gerade Lager und Verkaufsräume sind durch eine Vielzahl von Einrichtungsgegenständen gekennzeichnet, die eine direkte Sichtverbindung zwischen einer Basisstation und Artikel-Tag verhindern. Ortungssignale erreichen insbesondere bei den verwendeten hohen Frequenzen nicht auf direkten Weg das Artikel-Tag, sondern wenn überhaupt, auf Umwegen. Damit wird eine größere Laufzeit vorgetäuscht als sie der direkten Entfernung entspricht.Just Warehouses and salesrooms are characterized by a variety of furnishings, a direct line of sight between a base station and Prevent Article Tag. Location signals reach in particular at the high frequencies used do not go straight to the article tag, but if at all, in a roundabout way. This will be a bigger one Running time simulated as it corresponds to the direct distance.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren zur elektronischen Artikelortung vorzuschlagen, welche eine manipulationssichere Ortung von am Artikel befestigten Tags auch in geschlossenen Räumen mit mehrfachen Reflektionen und fehlender Sichtverbindung zwischen dem Artikel-Tag und der Messstation gewährleistet.task The invention is an arrangement and a method for electronic To propose item location, which is a tamper-proof location of tags affixed to the article also in closed spaces with multiple reflections and missing line of sight between guaranteed the article tag and the measuring station.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 und des Verfahren nach den unabhängigen Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachgeordneten Ansprüche erfasst.The The object is achieved by the characterizing features of claim 1 and the method according to independent claim 10 solved. Advantageous embodiments are defined by the subordinate claims detected.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, das am Artikel ein Tag befestigt wird, dessen Position im Raum durch eine Anzahl der Messstationen bestimmt wird, deren Anzahl insgesamt mindestens um zwei größer ist, als die Anzahl der zu bestimmenden Koordinaten des Artikel-Tags, wobei mindestens eine der Messstationen ortsveränderbar ist. Die Bestimmung der Position des Artikel-Tags erfolgt dabei in zwei Schritten. Zunächst wird durch die stationären Messstationen mit bekannten Raumkoordinaten die Position der mindestens einen ortsveränderbaren Messstation bestimmt. Anschließend erfolgt die Positionsbestimmung des Artikel-Tags unter Nutzung unterschiedlicher Kombinationen von Messstationen. Damit werden mehr Triangulationen durchgeführt, wie sie eigentlich zur eindeutigen Bestimmung der Position eines Artikel-Tags in einem freien Raum oder einer freien Fläche ohne Reflektionen und Absorptionen notwendig wären.The essence of the invention is that a tag is affixed to the article whose position in space is determined by a number of measuring stations whose total number is at least two greater than the number of coordinates of the article tag to be determined, where at least a the measuring stations can be moved. The determination of the position of the article tag takes place in two steps. First, the position of the at least one portable measuring station is determined by the stationary measuring stations with known spatial coordinates. Subsequently, the position of the article tags is determined using different combinations of measuring stations. Thus, more triangulations are performed, as they would actually be necessary to uniquely determine the position of an article tag in a free space or a free surface without reflections and absorptions.
Die Ergebnisse der Triangulation werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren als graduelle Wahrheitswerte in eine zwei- oder dreidimensionale Matrix eingetragen. Die Koordinaten der Elemente der Matrix entsprechen Rasterpunkten mit diskreten Abständen im realen Raum oder in der realen Fläche. Ermittelte Koordinaten des Artikel-Tags werden dem nächstliegenden Rasterpunkt zugeordnet. Eine Position wird als wahr erkannt, wenn der graduelle Wahrheitswert mindestens 50% des maximalen möglichen Wahrheitswertes beträgt. Gegenüber bekannten Systemen der Positionsmessung ergibt sich dadurch eine Resistenz gegenüber Fehlmessungen, die durch Signalauslöschungen bzw. Reflektionen entstehen.The Results of the triangulation are according to the invention Method as gradual truth values in a two- or three-dimensional Matrix entered. The coordinates of the elements of the matrix correspond Grid points with discrete distances in real space or in the real area. Determined coordinates of the article tag are assigned to the nearest grid point. A Position is recognized as true if the gradual truth value at least 50% of the maximum possible truth value is. Compared with known systems of position measurement This results in a resistance to incorrect measurements, the caused by signal cancellations or reflections.
Die Einbeziehung von Messstationen mit veränderbarer Position, nachfolgend als ortsveränderbare Messstation bezeichnet, in die Positionsbestimmung von Artikel-Tags sichert zugleich ein hohes Maß an Flexibilität. Ortsveränderbare Messstationen können in unterschiedlicher Zahl überall dort angeordnet werden, wo komplizierte Raumbedingungen eine Ortung auch verdeckter Artikel-Tags erfordern. Die räumliche Anordnung von ortsveränderbaren Messstationen kann dabei sich den sich verändernden Bedingungen in den Lager- oder Verkaufsräumen anpassen. Die Aktualisierung der räumlichen Anordnung kann dabei periodisch oder nach Bedarf ausgelöst werden.The Inclusion of measuring stations with variable position, hereinafter referred to as a portable measuring station, in the positioning of article tags at the same time secures high degree of flexibility. local Variable Measuring stations can be in different numbers everywhere be located there, where complicated room conditions a location also require hidden article tags. The spatial arrangement of portable measuring stations can be the changing conditions in warehouses or salesrooms to adjust. The update of the spatial arrangement can thereby be triggered periodically or as needed.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung signalisiert eine optische oder akustische Signalvorrichtung am Artikel-Tag, dass keine ausreichende Anzahl von Messstationen empfangen werden kann. Durch eine Veränderung der Position der ortsveränderbaren Messstationen kann die Anzahl der durch das Artikel-Tag empfangenen Messstationen auf mindestens fünf für eine dreidimensionale Ortsbestimmung bzw. auf vier für eine zweidimensionale Ortsbestimmung erhöht werden.In Another embodiment of the invention signals an optical or acoustic signaling device on the article tag that does not provide adequate Number of measuring stations can be received. Through a change the position of the portable measuring stations, the Number of measuring stations received by the article tag on at least five for a three-dimensional location or four for a two-dimensional location determination increase.
In einer Ausführung der Erfindung besitzen die Artikel-Tags zwei Betriebszustände. In einem Energiesparmodus wird durch eine Watchdog lediglich ein Bewegungssensor mit geringstem Energiebedarf überwacht. Wird eine Bewegung z. B. eine Beschleunigung registriert, wechselt das Artikel-Tag in einen Betriebszustand, der das Empfangen und Senden von Informationen ermöglicht. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass sich in der überwiegenden Zeit der Artikel in einem Ruhezustand befindet. In dieser Zeit besteht keine Notwendigkeit, die Position des Artikels ständig abzufragen und damit Energie für das Senden und Empfangen von Informationen zu verbrauchen.In An embodiment of the invention has the article tags two operating states. In a power saving mode is through a watchdog only monitors a motion sensor with the lowest energy requirement. If a movement z. B. registered an acceleration changes the article tag into an operating state that is receiving and Sending information allows. This is the circumstance exploited that in the vast majority of the article is in a dormant state. There is no need to constantly polling the position of the article and so on Energy for sending and receiving information to consume.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung fällt das Artikel-Tag wieder in den Energiesparmodus zurück, wenn der Bewegungssensor für eine bestimmte Zeit keine Bewegung mehr feststellt.In In another embodiment of the invention, the article tag falls back to sleep mode when the motion sensor no movement for a certain time.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Häufigkeit der Positionsbestimmung eines Artikel-Tags durch Werte beeinflusst, die durch den Bewegungssensor ermittelt wurden. Eine Positionsbestimmung erfolgt zum Beispiel in sehr kurzen Zeitabständen, wenn sich der Artikel mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt.In Another embodiment of the invention is the frequency determining the position of an article tag by values, which were determined by the motion sensor. A position determination takes place, for example, in very short time intervals, if the article moves at a high speed.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Flächen bzw. Räume mit unterschiedlichen Status definiert, die unterschiedliche Zeitabstände der Positionsbestimmung bedingen, also z. B. Umkleidekabinen, Türbereiche.In A further embodiment of the invention become surfaces or rooms with different statuses defined, the different time intervals determine the position determination, So z. B. changing rooms, door areas.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Änderung des Betriebszustandes durch eine Zeitschaltuhr ausgelöst. Auf diese Weise werden z. B. Inventuren eines Warenbestandes vorbereitet, die während eines bestimmten Zeitraums vorgenommen werden sollen.In Another embodiment of the invention is a change of the operating state triggered by a timer. In this way, for. B. Inventories of an inventory prepared, which are made during a certain period of time should.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird Ortung und Informationsübertragung mit einem Impuls-basierenden Ultrabreitband-Übertragungsverfahren kombiniert. Durch die Verwendung von Impulsen mit einer Breite von einigen 100 Picosekunden erfolgt die Positionsbestimmung mit Fehlern kleiner als 10 cm. Durch Abstands- oder Phasenmodulation dieser Impulse können diese beispielsweise gleichzeitig Informationen zu Adressen, Identnummern, Signalqualität und Ergebnissen von Zeitmessungen tragen.In Another embodiment of the invention is locating and Information transmission using a pulse-based ultrawideband transmission method combined. By using pulses with a width of some 100 picoseconds, the position is determined with errors less than 10 cm. By distance or phase modulation of this For example, these can be pulses of information at the same time to addresses, ID numbers, signal quality and results of time measurements.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die mechanische Befestigung des Artikel-Tag am Artikel in bekannter Weise durch Öffnen eines Verschlusses entfernt. Das Sicherungsetikett kann dann nach Absolvierung eines Ladevorganges des Energiespeichers, mit einer neuen Identnummer versehen, erneut in Umlauf gebracht werden.In In another embodiment of the invention, the mechanical Attaching the article tag to the article in a known manner by opening a Closure removed. The security label can then be completed a charging process of the energy storage, provided with a new identification number, be circulated again.
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigenThe Invention will be explained with reference to embodiments become. Show it
In
Die
Bestimmung des Dreieckes aus den Strecken lb1,
lc1 und lbc ist
mehrdeutig. So genügt in der beispielhaften geometrischen
Anordnung der Messstationen BS und CS auch der Punkt S1b,
in einer virtuellen Fläche den Streckenbedingungen. Die Mehrdeutigkeit
kann ausgeschlossen werden, wenn eine weitere Messstation AS eingeführt wird oder wenn ermittelt
werden kann, dass der Punkt S1b in einer
virtuellen Fläche liegt. Mit drei Messstationen AS, BS und CS ergeben sich drei Möglichkeiten,
durch Triangulation der Dreiecke AS-BS-P1, BS-CS-P1, AS-SS-P1 den Punkt P1 zu bestimmen, wobei drei weitere Triangulationen
möglich sind, die zusätzliche Punkte liefern,
die entweder in der realen oder virtuellen Fläche liegen.
In dem beispielhaft ausgeführten Diagramm nach
Das
erfindungsgemäße Verfahren soll zunächst
für die zweidimensionale Ortung eines Ortspunktes P1 erläutert werden. Zu diesem Zweck
auf die realen Fläche
Das Netz von Rasterpunkten wird nun durch einen Computer wiederum auf eine Matrix mit u Spalten und v Zeilen abgebildet. Jeder ermittelte Messpunkt wird unabhängig davon, ob er die richtige Position des Punktes P1 widerspiegelt oder ob er einer Fehlmessung zuzuordnen ist, in die entsprechende Position der Matrix mit einem graduellen Wahrheitsgehalt beispielsweise von „1” eingetragen. Wird bei der Triangulation des Ortspunktes P1 mit Hilfe eines anderen Dreiecks ein Messpunkt mit den gleichen Koordinaten gefunden, erhöht sich der Wahrheitsgehalt um einen weiteren Wert „1”. Die Anzahl der Elemente der Matrix entspricht dabei der Anzahl der möglichen Messpunkte für einen Ortspunkt, der beliebig in der realen Fläche positioniert ist.The mesh of halftone dots is now mapped by a computer to a matrix of u columns and v rows. Each detected measuring point, regardless of whether it reflects the correct position of the point P 1 or whether it is to be assigned to a faulty measurement, is entered in the corresponding position of the matrix with a gradual truth content, for example of "1". If a measuring point with the same coordinates is found in the triangulation of the location point P 1 with the help of another triangle, the truth content increases by a further value "1". The number of elements of the matrix corresponds to the number of possible measurement points for a location point that is arbitrarily positioned in the real area.
Werden
die graduellen Wahrheitswerte der Anordnung nach
Im
beschriebenen Ausführungsbeispiel nach
Bei
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel in
Wenn die Strecken la1, lb1, und lc1 durch Ermittlung von Signallaufzeiten erst ermittelt sind, lassen sich durch trigonometrische Funktionen auch die kartesischen Koordinaten des Punktes P1 ermitteln. Ausgehend von der Ermittlung der Position des Punktes P1 durch das Dreieck BS-CS-P1 ergeben sich die beiden kartesischen Koordinaten des Punktes P1 bzw. des Spiegelpunktes S1 auf der Grundlage der Messwerte für lb1 und lc1 mit If the distances l a1 , l b1 , and l c1 are determined only by determining signal propagation times, the Cartesian coordinates of the point P 1 can also be determined by trigonometric functions. Starting from the determination of the position of the point P 1 by the triangle B S -C S -P 1 , the two Cartesian coordinates of the point P 1 and the mirror point S1 result on the basis of the measured values for l b1 and l c1
In
Eine eindeutige Identifikation des Punktes P1 ist nicht mehr möglich, da auch die Pseudopunkte P1a und P1b sowie der Spiegelpunkte S1c in der realen Fläche liegen und identische Wahrheitswerte „1” besitzen. Daraus folgt, dass weitere Messstationen erforderlich sind, wobei sich die Anzahl der möglichen Triangulationen N2 aus ermitteln lässt und k die Anzahl der Messstationen ist.An unambiguous identification of the point P 1 is no longer possible since the pseudo points P1a and P1b as well as the mirror points S 1c lie in the real area and have identical truth values "1". It follows that further measuring stations are required, whereby the number of possible triangulations N 2 is can be determined and k is the number of measuring stations.
In
Sollen die dreidimensionalen Koordinaten eines Punktes P1 eindeutig bestimmt werden, sind mindestens vier Messstationen mit bekannten Koordinaten notwendig, deren Positionen nicht in einer Ebene liegen dürfen. Vorteilhaft ist es, wenn eine Messstation im Koordinatenursprung, die drei anderen in möglichst großen Abstand auf den drei Achsen eines kartesischen Koordinatensystems liegen. Die Triangulation des Punktes P1 mit zwei Messstationen liefert zunächst einen Kreis, bei drei Messstationen werden zwei Punkte ermittelt.If the three-dimensional coordinates of a point P 1 are to be uniquely determined, at least four measuring stations with known coordinates whose positions may not lie in one plane are necessary. It is advantageous if one measuring station in the coordinate origin, the other three in the greatest possible distance on the three axes of a Cartesian coordinate system. The triangulation of the point P 1 with two measuring stations initially supplies a circle, with three measuring stations two points are determined.
In Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Raum, in dem eine Ortung erfolgen soll, ein virtuelles Netz von Rasterpunkten mit diskreten Abständen gelegt. Jeweils drei Messstationen in unterschiedlichen Kombinationen führen eine Ortung durch. Die ermittelten Messpunkte werden wiederum als graduelle Wahrheitswerte in eine nunmehr dreidimensionale Matrix mit u Spalten, v Zeilen, n Spalten, w Ebenen eingetragen. Bei vier Messstationen sind insgesamt 8 dreidimensionale Triangulationen möglich, woraus sich 8 Messpunkte ergeben. Der maximale Wahrheitswert und zugleich Mindestwert für eine sichere Ortsbestimmung ist in diesem Fall gleich „4”.In Application of the method according to the invention is the room in which a location is to be made, a virtual network of grid points at discrete intervals. Each lead three measuring stations in different combinations a location through. The determined measuring points are again called gradual truth values into a now three-dimensional matrix entered with u columns, v rows, n columns, w levels. At four Measuring stations are a total of 8 three-dimensional triangulations possible, resulting in 8 measuring points. The maximum Truth value and minimum value for a safe Location is equal to "4" in this case.
Die Anzahl der dreidimensionalen Triangulationen N3 in der Kombination von jeweils drei Messstationen ergibt sich allgemein aus der Anzahl der Messstationen k mit The number of three-dimensional triangulations N 3 in the combination of three measuring stations generally results from the number of measuring stations k with
Mit fünf Messstationen ergeben sich bereits 20 mögliche dreidimensionale Triangulationen, der maximale Wahrheitswert erhöht sich auf 10, was bereits eine gute Resistenz gegenüber Absorptionen bzw. Reflektionen ergibt.With Five measuring stations are already 20 possible three-dimensional triangulations, the maximum truth value increased down to 10, which is already a good resistance to Absorption or reflections results.
Die Auswertung von Matrizen mit graduellen Wahrheitswerten lässt sich mit den bekannten Instrumentarium einer auf einem Computer nachgebildeten Fuzzi-Logik effektiv durchführen. Eine Anwendung des Wesens der Erfindung ist auch dann gegeben, wenn Ortungsergebnisse ausgewertet werden, die mit vielen Reflektionen behaftet sind. Dadurch bedingt können Einträge von graduellen Wahrheitswerten in unmittelbarer Nachbarschaft von Matrixelementen auftreten, deren Häufung ebenfalls ausgewertet bzw. gewichtet werden kann.The evaluation of matrices with gradual truth values can be carried out effectively with the known instrumentation of a fuzzy logic modeled on a computer. An application of the essence of the invention is also given when locating results are evaluated, which are subject to many reflections. As a result of this, entries of gradual truth values in the immediate vicinity of matrix elements can occur whose accumulation can likewise be evaluated or weighted.
Die Anordnung weiterer stationärer Messstationen, deren Koordinaten bekannt sein müssen, erscheint unflexibel und erfordert einen hohen Installationsaufwand, zumal sich die Einrichtung eines Verkaufs- bzw. Lagerraum ständig ändern kann und auch eine Vielzahl von Reflektoren und Absorbern vorstellbar sind. Erfindungsgemäß werden zur Erreichung einer hohen Flexibilität sowohl stationäre Messstationen und als auch ortsveränderliche Messstationen verwendet, deren kennzeichnendes Merkmal es ist, dass ihre Positionen in vergleichsweise kurzen Abständen erst auf Anforderung oder im Rahmen einer zyklischen Initialisierung ermittelt werden. Die Dichte ortsveränderlicher Messstationen wird dabei insbesondere dort erhöht, wo eine Vielzahl von Reflektoren und Absorbern zu erwarten sind, um auf diese Weise hohe graduelle Wahrheitswerte zu erzielen.The Arrangement of further stationary measuring stations, their coordinates must be known, seems inflexible and requires a high installation effort, especially since the establishment of a Sales or storage space can change constantly and also a variety of reflectors and absorbers are conceivable. According to the invention To achieve a high degree of flexibility both stationary measuring stations and used as well as mobile measuring stations, their characteristic feature is that their positions in comparatively short Intervals only on request or as part of a cyclical Initialization can be determined. The density is more mobile Measuring stations is thereby increased in particular where a Variety of reflectors and absorbers are expected to be on top of this Way to achieve high gradual truth values.
Die
Initialisierung eines aus vier Ebenen bestehenden Artikelortungssystems
mit Hilfe stationärer und ortsveränderbarer Messstationen
soll anhand des beispielhaften Schemas in
Die
stationären Messstationen
Bei
einer zweidimensionalen Positionsbestimmung führen die
stationären Messstationen
Im
zweiten Schritt der Initialisierung wird die ortsveränderbare
Messstation
Für den unwahrscheinlichen Fall, dass im zweiten Initialisierungsschritt nicht alle ortsveränderbaren Messstationen durch Erreichen eines Wahrheitswertes von mindestens „3” zweidimensional geortet wurden, sind weitere Initialisierungsschritte denkbar. Diese Herangehensweise lässt sich beliebig fortsetzen, bis die Fläche, in der eine Positionsbestimmung durchgeführt werden soll, mit hinreichen vielen ortsveränderbaren, in ihrer Position bekannten Messstationen besetzt ist.For the unlikely event that in the second initialization step not all portable measuring stations by reaching a truth value of at least "3" two-dimensional are located, further initialization steps are conceivable. These Approach can be continued arbitrarily, until the Surface in which a position determination is performed should be, with enough many portable, in their position known measuring stations is busy.
Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es allerdings vorteilhaft, wenn die Anzahl der möglichen Triangulationen unter Anwendung optimaler Strategien möglichst klein bleibt. Beispielsweise erscheint es zweckmäßig, die Anzahl der Triangulation in jedem Initialisierungsschritt in etwa konstant zu halten.For the application of the method according to the invention However, it is advantageous if the number of possible Triangulations using optimal strategies as possible stays small. For example, it seems appropriate the number of triangulations in each initialization step in to keep it constant.
Angenommen
in einer Fläche befinden sich, wie in
Werden auch im zweiten Initialisierungsschritt wiederum zwei ortsveränderbare Messstationen nicht ermittelt, so werden in einem dritten Initialisierungsschritt wiederum die drei stationären Messstationen und drei ortsveränderbare Messstationen mit verifizierter Position verwendet. Die drei ortsveränderbaren Messstationen sollten dabei zweckmäßig nicht die gleichen sein, wie die im zweiten Initialisierungsschritt verwendeten und eine möglichst große Distanz zu den stationären Messstationen besitzen. Damit werden weitere 60 Triangulationen durchgeführt, um die zweidimensionale Position der noch unbekannten zwei ortsveränderbaren Messstationen zu ermitteln. Danach ist es sinnvoll, den Prozess abzubrechen, da davon auszugehen ist, dass die Position der bis dahin noch nicht georteten ortsveränderbaren Messstationen so ungünstig ist, dass ihre Ortsveränderung zweckmäßig ist.If, in turn, two spatially variable measuring stations are not determined in the second initialization step, in a third initialization step, in turn, the three stationary measuring stations and three spatially variable measuring stations become used with verified position. The three portable measuring stations should expediently not be the same as those used in the second initialization step and have the greatest possible distance to the stationary measuring stations. Thus, another 60 triangulations are performed to determine the two-dimensional position of the still unknown two portable measuring stations. Thereafter, it makes sense to abort the process, since it can be assumed that the position of the previously unlocated portable measuring stations is so unfavorable that their change in location is appropriate.
Bei dem geschilderten Beispiel werden für die Positionsbestimmung von acht ortsveränderbaren Messstationen bei einer zweidimensionalen Betrachtung insgesamt 212 Triangulationen benötigt. Die Anzahl der notwendigen Triangulationen erhöht sich, wenn viele ortsveränderbare Messstationen dreidimensional geortet werden müssen. Beispielsweise werden bei ähnlicher Strategie, wie für die zweidimensionale Ortung von acht ortsveränderbaren Messstationen beschrieben, für die dreidimensionale Ortung von 100 ortsveränderbaren Messstationen ca. 2000 Triangulationen benötigt. Wenn nach dem heutigen Stand der Elektronik abzuschätzen ist, dass für einen bidirektionalen Verbindungsaufbau im GHz-Bereich ca. 1 ms benötigt werden, erfordert eine Ortsbestimmung von 100 ortsveränderbaren Messstationen also mehrere Sekunden bis Minuten.at The described example will be for the position determination of eight portable measuring stations in a two-dimensional Considering a total of 212 triangulations needed. The Number of necessary triangulations increases when many portable measuring stations located in three dimensions Need to become. For example, at similar Strategy, as for the two-dimensional location of eight Portable measuring stations described for the three-dimensional location of 100 portable measuring stations about 2000 triangulations needed. If after today State of the electronics estimate is that for a bidirectional connection in the GHz range approx. 1 ms needed requires a location of 100 portable measuring stations so several seconds to Minutes.
Nach
Abschluss sämtlicher notwendiger Triangulationen während
des Initialisierungsvorganges liegt in der Basisstation
Die
Funktionsbaugruppen der ortsveränderbaren Messstationen
sind in
Die Elektronik der ortsveränderbaren Messstation lässt sich mit einer geeigneten Technologie auf ein oder zwei Chips unterbringen. Insgesamt ergibt sich damit eine kompakte Bauform, die einen einfachen Ortswechsel und eine einfache Befestigung an Einrichtungsgegenständen des verkaufs- oder Lagerraums ermöglicht.The Electronics of the portable measuring station leaves can accommodate one or two chips with suitable technology. Overall, this results in a compact design, which is a simple Change of location and easy attachment to home furnishings sales or storage space.
Die gleichzeitige Nutzung der ortsveränderbaren Messstationen als Tags für eine Artikelortung oder eine automatische Inventur ist möglich, allerdings aus energetischen Gründen nicht optimal. Die Nutzung der ortsveränderbaren Messstationen auch für die Triangulation anderer ortsveränderbarer Messstationen erfordert eine ständige Betriebsbereitschaft mit permanentem Funkverkehr zur Weiterleitung von Ortungsdaten. Die für eine UWB – Funkverbindung benötigte elektrische Leistung von beispielsweise 100 mW erfordert relativ große Energiespeicher, die in kurzen Zyklen aufgeladen bzw. ausgewechselt werden müssen, bzw. sogar eine externe Stromversorgung.The simultaneous use of the portable measuring stations as tags for an item location or an automatic one Inventory is possible, but for energetic reasons not optimal. The use of the portable measuring stations also for the triangulation of other portable measuring stations requires a permanent operational readiness with permanent Radio traffic for forwarding location data. The for A UWB radio link needed electrical Power of for example 100 mW requires relatively large Energy storage, charged or replaced in short cycles or even an external power supply.
Zudem ist die direkte Nutzung der ortsveränderbare Messstationen für Ortung von Artikeln bzw. Waren relativ langsam. Wenn noch angenommen werden kann, dass sich die Position der ortsveränderbaren Messstationen in Stundenabständen verändern kann, sind die dynamischen Anforderungen für die Ortung von Tags, die an Artikel befestigt werden, wesentlich höher. Wird ein Artikel z. B. unberechtigt bewegt, so ist unter Umständen eine Reaktion innerhalb einer Sekunde erforderlich. Die Durchführung von mehreren Tausend Triangulationen in einem derartig engen Zeitintervall ist mit den verfügbaren technologischen Möglichkeiten nur mit sehr hohem Aufwand denkbar.moreover is the direct use of the portable measuring stations for location of articles or goods relatively slow. If can still be assumed that the position of the portable Can change measuring stations at hourly intervals, are the dynamic requirements for tagging tags, which are attached to articles, much higher. Becomes an article z. B. moves unauthorized, it may be a reaction is required within one second. The implementation of several thousand triangulations in such a narrow time interval is with the available technological possibilities only possible with very high effort.
Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass unter Umständen für eine Warensicherung in einem Verkaufsraum bzw. für die automatische Inventur in einem Lager 104 bis 105 Tags geortet werden müssen, was mit dem geschilderten Verfahren zur Triangulation zunächst nicht möglich erscheint.Furthermore, it has to be taken into account that, under certain circumstances, 10 4 to 10 5 tags must be located for a goods security in a sales room or for the automatic inventory in a warehouse, which initially does not seem possible with the described method for triangulation.
In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird entsprechend
Eine
besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht in der Verwendung
einer Watchdog
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verfügt das
Artikel-Tag, wie in
Der
Betriebszustand S ist durch Minimierung der Energieaufnahme des
Artikel-Tags gekennzeichnet. Der Controller
Stellt
der Bewegungssensor
Bei zweidimensionaler Positionsbestimmung des Artikel-Tags wird eine Position als wahr definiert, wenn der graduelle Wahrheitswert mindestens den Wert von „3” erreicht. Die dreidimensionale Position des Artikel-Tags kann als ”wahr” betrachtet werden, wenn der graduelle Wahrheitswert mindestens den Wert von ”4” besitzt.at two-dimensional positioning of the article tag becomes one Position defined as true if the gradual truth value is at least reaches the value of "3". The three-dimensional Position of the article tag can be considered "true" when the gradual truth value has at least the value of "4".
Allerdings ist eine Umkehrung des Verfahrens vorteilhaft, um den verfügbaren Übertragungskanal nicht mit zum großen Teil überflüssigen Trinangulationen zu überschwemmen. In diesem Fall sammelt das Artikel-Tag in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nach seiner Aktivierung zunächst Informationen, die zu seiner Positionsbestimmung dienen können und setzt diese Informationen zum geeigneten Zeitpunkt an eine Messstation ab.Indeed a reversal of the method is advantageous to the available transmission channel not with a lot of superfluous Flooding trinangulations. In this case collects the article tag in a further embodiment of the invention first of all activating information related to his Positioning can serve and sets this information at the appropriate time to a measuring station.
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erhalten die Messstationen
zum Abschluss des Initialisierungsvorgangs nacheinander durch die Basisstation
Damit
wird, wie in
Nach
Verarbeitung der Information in der ortsveränderbaren Messstation
Wird
in einem Ausführungsbeispiel nach
Würde
sich das Artikel-Tag
Eine
Positionsbestimmung auf der Grundlage der von den Messstationen
Beispielsweise
befinden sich zwischen den Zeitintervallen t4 – t1 oder t12 – t9, in denen ein Austausch von Zeitinformationen
zwischen der Basisstation und den Messstationen vorgesehen ist,
Zeitintervalle t8 – t5,
die für die Kommunikation zwischen den Artikel-Tags
Bei der Verteilung der Zeitschlitze ist zu beachten, dass das Artikel-Tag bedingt durch die dem Artikel-Tag unbekannten Signallaufzeiten nicht über die exakte Systemzeit verfügt. Zwischen den nutzbaren Zeitschlitzen sind also Sicherheitsabstände einzufügen, die den maximalen Signallaufzeiten entsprechen.at The distribution of timeslots should be noted that the article tag due to the article-tag unknown signal delay does not have the exact system time. Between the usable time slots So safety distances are to be inserted, the correspond to the maximum signal propagation times.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren sind für eine räumliche Ortung mindestens vier Messstationen, zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten mehr als fünf Messstationen zu empfangen. Werden beispielsweise mehr als fünf Messstationen empfangen, kann eine Auswahl auf Grund der Signalqualität getroffen werden.Corresponding the inventive method are for a spatial location at least four measuring stations, for Avoid ambiguity more than five measuring stations to recieve. For example, if more than five measuring stations are received, can make a selection based on the signal quality become.
Die
Auswertung des Blocks
- 11
- reale Flächereal area
- 22
- virtuelle Flächevirtual area
- 33
- Reflektorreflector
- 44
- Absorberabsorber
- 55
- Rasterpunktedots
- 1010
- Basisstationbase station
- 1111
- Fest installierte MessstationenFirmly installed measuring stations
- 1212
- Ortsveränderbare Messstationlocal Variable Observed
- 1313
- Artikel-TagArticle tag
- 2020
- UWB Receiver des Artikel-TagsUWB Receiver of the article tag
- 2121
- Watchdog des Artikel-TagsWatchdog of the article tag
- 2222
- Power-ManagementPower Management
- 2323
- Power-SupplyPower Supply
- 2424
- Controller des Artikel-Tagscontroller of the article tag
- 2525
- Speicher des Artikel-TagsStorage of the article tag
- 2626
- Systemuhr des Artikel-Tagssystem clock of the article tag
- 2727
- Antenneantenna
- 3030
- Bewegungssensormotion sensor
- 3131
- Zeitschaltuhrtimer
- 4040
- UWB Receiver der ortsveränderbaren MessstationUWB Receiver of the portable measuring station
- 4444
- Controller der ortsveränderbaren Messstationcontroller the portable measuring station
- 4545
- Speicher der ortsveränderbaren MessstationStorage the portable measuring station
- 4646
- Systemuhr der ortsveränderbaren Messstationsystem clock the portable measuring station
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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