WO2008071457A1 - Method and system for position determination - Google Patents

Method and system for position determination Download PDF

Info

Publication number
WO2008071457A1
WO2008071457A1 PCT/EP2007/011283 EP2007011283W WO2008071457A1 WO 2008071457 A1 WO2008071457 A1 WO 2008071457A1 EP 2007011283 W EP2007011283 W EP 2007011283W WO 2008071457 A1 WO2008071457 A1 WO 2008071457A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frequency
transmitter
receiver
beat
transmission
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/011283
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ralf Salomon
Original Assignee
Universität Rostock
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universität Rostock filed Critical Universität Rostock
Publication of WO2008071457A1 publication Critical patent/WO2008071457A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/022—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/08—Systems for determining direction or position line
    • G01S1/20—Systems for determining direction or position line using a comparison of transit time of synchronised signals transmitted from non-directional antennas or antenna systems spaced apart, i.e. path-difference systems
    • G01S1/30—Systems for determining direction or position line using a comparison of transit time of synchronised signals transmitted from non-directional antennas or antenna systems spaced apart, i.e. path-difference systems the synchronised signals being continuous waves or intermittent trains of continuous waves, the intermittency not being for the purpose of determining direction or position line and the transit times being compared by measuring the phase difference

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for determining position with the features mentioned in claims 1 and 31. More particularly, the present invention relates to a method of locating a receiver in an environment where conventional positioning systems, such as GPS, are not available.
  • GPS Global Positioning System
  • GPS can only be used in areas in which a GPS receiver can receive the signals emitted by the (at least) four satellites sufficiently well.
  • a GPS receiver can receive the signals emitted by the (at least) four satellites sufficiently well.
  • these include, for example, vehicle tunnels in which the vehicle position is to be determined for navigation.
  • GPS signals can not be received within vehicle tunnels.
  • a location of the vehicle can be realized only after leaving the tunnel by means of GPS, which is particularly disadvantageous if within the tunnel several directions to choose from, between which must distinguish the navigation system.
  • Another example is a grain silo, where GPS signals can not be received well enough.
  • EP 47 561 A1 discloses a method for determining the location of a mobile object by means of radio-technical signals emitted by at least two stationary transmitting stations. The localization is based on the transit time of the time difference of a zero crossing at two different locations.
  • a particular advantage of the invention is that with low-cost transmitters and receivers, the position of a receiver in (difficult for GPS signals) areas, can be determined accurately and quickly. In a preferred embodiment only two transmitters and one receiver are needed. Therefore, the system according to the invention is suitable, for example, as a supplement for GPS receivers in areas of weak or non-existent GPS signals that receive corresponding signals emitted by the system according to the invention, and thus can determine their position in the area of the transmitter as an alternative to GPS. This creates a good alternative or supplement to GPS positioning.
  • the method according to the invention for determining the position of a movable receiver has the following method steps:
  • Emitting electromagnetic radiation of a second transmission frequency by means of a second transmitter wherein the second transmission frequency is modulated by means of a second modulation frequency, and wherein the first transmission frequency and the second transmission frequency are selected such that a (low-frequency) beat (with a beat frequency f s ) forms,
  • the idea of the invention is therefore that a modulation of the carrier frequencies (first and second transmission frequency) leads to a beat, which in addition to a maximum (beat) amplitude also has additional secondary maxima whose amplitude is phase-dependent. Therefore, the phase shift of the beat and thus the relative movement of the receiver between the first time and the second time can be reconstructed by simple amplitude measurement of the low-frequency beat signal.
  • at least one secondary maximum of the modulated beat frequency determined and from this amplitude value, the phase shift of the receiver relative to the at least two transmitters and thus the relative movement of the receiver during the corresponding time interval (t 2 -ti) can be determined.
  • Free transmission frequencies are preferably used as first and second transmission frequencies.
  • a moving receiver continuously measures the amplitudes of the beat frequency and continuously determines its relative movement and thus its position from the change in these amplitudes, preferably from the change in the amplitudes of the secondary maxima. If the receiver is aware of its initial absolute position (for example, by receiving a GPS signal), the receiver can now continue to determine the absolute position continuously by determining its relative position at an initially known absolute position. It is particularly preferred to select the transmission and modulation frequencies in such a way that the beat signal (per period) has, in addition to a global main maximum, at least one secondary maximum (preferably between 2 and 5 secondary maxima).
  • a particular advantage of the present invention is that only the amplitude of the low-frequency beat signal is measured and from this the relative movement of the receiver between the two transmitters can already be determined.
  • the use of a reference signal or a high synchronous clock is not necessary.
  • the transmitters can be positioned within a tunnel, it would be possible to determine the position of a car passing through a tunnel (even if not receiving a GPS signal) with high precision and at a very low cost.
  • the at least two transmitters are spatially constant and arranged stationary relative to one another.
  • the first and second modulation frequencies are each an integral multiple or a part of the beat frequency (the first and second modulation frequencies each differ from the beat frequency).
  • ⁇ / 2 half wavelength of the beat frequency
  • the first and second transmission frequencies, the first and second modulation frequencies and consequently the beat frequency are constant.
  • the first modulation frequency is chosen equal to the second modulation frequency.
  • the beat frequency is set in a range between 10 MHz and 100 MHz.
  • the position of the receiver and thus the movement of the receiver along the connecting line of the two transmitters can be determined exactly.
  • a first, a second and a third transmitter emit electromagnetic radiation having a first, second and third transmission frequency, wherein the first transmission frequency a first modulation frequency, the second transmission frequency with a second modulation frequency and the third transmission frequency with a third modulation frequency is modulated and wherein the first, second and third transmission frequencies each differ from each other such that forms a (low frequency) beat and wherein the amplitude of the low-frequency Beat frequency is measured at different times and from the amplitude of the beat frequency (in particular from the amplitude of the at least one secondary maximum) at different times, the relative movement of the receiver within the corresponding time interval s is determined.
  • the statements made above on preferred frequencies as well as the features of claims 2-22 shall apply analogously for this embodiment.
  • the system can also be extended to four or more transmitters.
  • the requirements for the receiver do not increase, since it only has to measure the amplitude of the low-frequency beat frequency and from this can determine its position (via the relative movement). It is preferably provided that the transmission frequencies and the modulation frequencies are standardized. Then, after measuring the amplitudes, the receiver may become different Times determine automatically by appropriate mathematical transformations its relative position. The computational effort obviously increases with the number of transmitters. It is preferably provided that the receiver has a corresponding data processing device, which determines the relative movement mathematically from the first and second transmission frequency, the first and second modulation frequency and the at least two measured amplitudes. Alternatively, it can be provided that the receiver has a data table from which it can take the corresponding relative position in the case of measured amplitude value pairs.
  • the position-determining system according to the invention may work with different (also temporally variable) transmission and modulation frequencies, and the transmitters possibly being positioned or positioned at different distances from one another. Then it is provided according to the invention that at least one of the transmitters transmits data corresponding to the receiver via the transmission and modulation sequences, so that the receiver can then automatically determine its relative movement by means of a data processing device and the transmitted data after measuring pairs of amplitudes.
  • FIG. 1 shows the system for position determination according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 2a shows the beat signal measured by a receiver at a first location, provided that the first and second transmission frequencies have not been modulated (prior art),
  • FIG. 2b shows the beat signal measured by a receiver at a second location, wherein the transmission frequencies have not been modulated (prior art)
  • FIG. 3a shows the beat signal measured by a receiver at a first location according to the invention when both the first and the second beat frequencies have been modulated.
  • FIG. 3b shows the beat signal measured by a receiver according to FIG.
  • 4a shows the beat signal measured by a receiver according to the invention at a first location, which was generated by means of three transmitters, and
  • FIG. 4b shows the beat signal measured by a transmitter at a second location according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the system according to the invention.
  • This system according to the invention consists of a first transmitter 1 and a second transmitter 2.
  • the first transmitter 1 transmits electromagnetic radiation having a first transmission frequency f ⁇ and the second transmitter 2 corresponding to electromagnetic radiation having a second frequency f 2 .
  • the transmission frequencies fi and f 2 are selected such that a beat frequency f s> preferably forms between 0.1 MHz and 100 MHz.
  • the transmitters 1, 2 are connected to the modulator 3, which modulates the transmission frequencies fi and f 2 in each case with a modulation frequency fMi and f ⁇ w 2 .
  • the modulation frequencies are preferably an integral multiple or a whole part of the beat frequency.
  • the modulator 3 modulates the transmission frequencies fi and f 2 of the transmitters 1, 2 accordingly.
  • the receiver 4, which moves between the transmitters 1, 2, can now determine its position independently and without contact.
  • a particular advantage is that the transmitter 4 does not have to have either a highly synchronous clock or a reference signal.
  • the receiver 4 can be manufactured inexpensively, since it is only for measuring the amplitude of the low-frequency Beating signal must be suitable. From successive measurements of the amplitude of the beat signal, the receiver 4 can always determine its relative position and thus in the course of several measurements its movement between the transmitters 1, 2. If the receiver 4 is aware of its initial, absolute position between the transmitters 1, 2, it can also continuously calculate its absolute position from its relative movement.
  • Figure 2a shows a beat signal according to the prior art.
  • a beat signal would be received by the receiver 4, for example, if the transmission frequencies fi, f 2 leading to the beat were not modulated.
  • the receiver 4 In the movement of the receiver 4 its relative position to the transmitters 1, 2 would change and thus a phase shift of the received beat signal take place (see FIG. 2b), however, in the case of non-modulated transmission frequencies (as in FIGS. 2a, 2b) determine its relative movement only if it were synchronized with the transmitters or received a reference signal from at least one transmitter.
  • this would make correspondingly higher demands on the transmitter and the receiver, so that the corresponding method would be significantly more complex.
  • Another disadvantage would be an increased susceptibility to failure of such a system.
  • the beat image that is to say that received by the receiver 4 will also be modulated
  • the beat amplitude measured by the receiver has, as can be seen in FIG. 3a
  • the time values (the x-axes of Figs. 2-4) are by factor
  • the idea according to the invention consists in the fact that the modulation image of the beat changes very strongly (see FIG. 3b) when the receiver 4 moves between the transmitters 1, 2, whereby a phase shift of the transmission signals is produced. Such a phase shift leads to a change in the amplitude of the secondary maxima (of the at least one secondary maximum).
  • the receiver 4 can now determine the amplitude of the at least one secondary maximum and very easily calculate its relative displacement. For this, however, it is necessary for the receiver to know all the transmission and modulation frequencies in addition to the at least two amplitude values.
  • the transmission frequencies fi and ⁇ set such that forms a beat and on the other hand to select the modulation frequencies such that the forming beating at least a secondary maximum (whose amplitude is phase-dependent).
  • Recalculation of the relative movement from the transmission and modulation frequencies can be carried out in a simple manner by means of known mathematical algorithms.
  • the amplitude of the beat frequency can be calculated as a function of the phase shift (ie the relative movement) by means of a corresponding mathematical superposition of the modulated transmission frequencies.
  • the resolution of the corresponding equations after the phase shift or the relative movement can then be made explicitly or numerically with the aid of corresponding computer programs, such as Mathematica.
  • Figures 4a and 4b show a further embodiment according to the present invention. In the embodiment, three spaced apart transmitters were used, each transmitting at respective transmission frequencies to form a beat sequence.
  • the modulation frequencies of the individual transmitters were set such that the beat frequency has four additional secondary maxima in addition to the main maximum.
  • the beat image for an initial phase (first position of the transmitter - see FIG. 4 a) has a characteristic beat image, in which obviously the secondary maximum lying to the left of the main maximum has a clearly higher amplitude than the remaining secondary maxima. If the receiver 4 moves relative to the three transmitters (and thereby reaches the second position - see FIG. 4b), this leads to a phase shift which leads to a change in the amplitude of the secondary maxima.
  • the secondary maximum lying to the left of the main maximum has a significantly reduced amplitude compared to FIG. 4a. From the change in the amplitudes of the secondary maxima can now be closed in the manner described above on the position (relative movement) of the receiver 4.

Abstract

The present invention relates to a method and a system for position determination. It is the object of the present invention to specify a method and a system for independently determining the position of a receiver in a contactless manner with respect to the transmitters, in which case exact position determination should be ensured using inexpensive receivers and the fewest possible number of transmitters, in particular in areas in which GPS signals are not available. The method according to the invention has the following method steps of: emitting electromagnetic radiation at a first transmission frequency (f1) using the first transmitter (1), wherein the first transmission frequency (f1) is modulated at a first modulation frequency (fM1); emitting electromagnetic radiation at a second transmission frequency (f2) using the second transmitter (2), wherein the second transmission frequency (f2) is modulated at a second modulation frequency (fM2), and wherein the first frequency (f1) differs from the second frequency (f2) in such a manner that a beat at a beat frequency (fs) is formed; measuring at least one first amplitude (A1) of the beat frequency (fs) from a first point in time (t1) at a first position (x1) of the receiver (4); measuring at least one second amplitude (A2) of the beat frequency (fs) from a second point in time (t2) at a second position (x2) of the receiver (4); and determining the second position (x2) of the receiver (4) with respect to the first position (x1) of the receiver (4) from the at least one first amplitude (A1) and the at least one second amplitude (A2) of the beat frequency (fs).

Description

Verfahren und System zur Positionsbestimmung Method and system for position determination
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Positionsbestimmung mit den in den Ansprüchen 1 und 31 genannten Merkmalen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Lokalisierung eines Empfängers in einer Umgebung, in der herkömmliche Positionsbestimmungssysteme, wie beispielsweise GPS, nicht verfügbar sind.The present invention relates to a method and a system for determining position with the features mentioned in claims 1 and 31. More particularly, the present invention relates to a method of locating a receiver in an environment where conventional positioning systems, such as GPS, are not available.
In vielen Bereichen, beispielsweise bei der Fahrzeugnavigation, ist die Positionsbestimmung einer Person oder eines Gegenstandes von elementarer Bedeutung. Insbesondere zur kontaktlosen Positionsbestimmung stehen heutzutage leistungsfähige Systeme, wie etwa das Global Positioning System (GPS), zur Verfügung. GPS basiert auf Satelliten, die ständig ihre sich ändernde Position und die genaue Uhrzeit ausstrahlen. Aus deren Signallaufzeit können GPS-Empfänger dann ihre eigene Position und Geschwindigkeit berechnen. Grundsätzlich reichen dazu die Signale von drei Satelliten. In der Praxis besitzen GPS-Empfänger jedoch keine Uhr, die genau genug ist, um die Laufzeiten korrekt berechnen zu können. Deshalb wird das Signal eines vierten Satelliten benötigt.In many areas, for example in vehicle navigation, determining the position of a person or an object is of elementary importance. In particular for contactless position determination, powerful systems such as the Global Positioning System (GPS) are nowadays available. GPS is based on satellites that constantly emit their changing position and precise time. From their signal propagation time, GPS receivers can then calculate their own position and speed. Basically, the signals from three satellites are sufficient. In practice, however, GPS receivers do not have a clock that is accurate enough to calculate the run times correctly. Therefore, the signal of a fourth satellite is needed.
Nachteilhafterweise ist GPS nur in Bereichen einsetzbar, in denen ein GPS- Empfänger die von den (mindestens) vier Satelliten ausgestrahlten Signale ausreichend gut empfangen kann. Eine solche Situation ist jedoch in vielen Bereichen, in denen eine Positionsbestimmung notwendig ist, nicht gegeben. Dazu zählen beispielsweise Fahrzeugtunnel, in denen die Fahrzeugposition zur Navigation bestimmt werden soll. Häufig lassen sich GPS-Signale nicht innerhalb von Fahrzeugtunneln empfangen. Eine Ortung des Fahrzeuges kann erst nach Verlassen des Tunnels mittels GPS realisiert werden, was insbesondere dann nachteilig ist, wenn innerhalb des Tunnels mehrere Fahrtrichtungen zur Auswahl stehen, zwischen denen das Navigationssystem unterscheiden muss.Disadvantageously, GPS can only be used in areas in which a GPS receiver can receive the signals emitted by the (at least) four satellites sufficiently well. However, such a situation does not exist in many areas where position determination is necessary. These include, for example, vehicle tunnels in which the vehicle position is to be determined for navigation. Frequently, GPS signals can not be received within vehicle tunnels. A location of the vehicle can be realized only after leaving the tunnel by means of GPS, which is particularly disadvantageous if within the tunnel several directions to choose from, between which must distinguish the navigation system.
Ein weiteres Beispiel ist ein Getreidesilo, innerhalb dessen GPS-Signale nicht ausreichend gut empfangen werden können. Eine innerhalb des Getreidesilos vorhandene Arbeitsmaschine, deren Position überwacht werden soll, könnte nicht auf die GPS-Positionsbestimmung zurückgreifen, so dass hier alternative Maßnahmen ergriffen werden müssen.Another example is a grain silo, where GPS signals can not be received well enough. One inside the grain elevator existing work machine whose position is to be monitored, could not rely on the GPS positioning, so that alternative measures must be taken here.
Soll eine kontaktlose, eigenständige Positionsbestimmung einer Person oder eines Gegenstandes (die jeweils über einen geeigneten Empfänger verfügen) in Bereichen nicht ausreichend starker GPS-Signale vorgenommen werden, ist es bekannt, elektromagnetische Signale zu verwenden, die von ortsnahen Sendern ausgestrahlt werden. Aus der Phasenverschiebung des vom Empfänger empfangenen Signals (vorausgesetzt, dass die Sender ortsfest angeordnet sind) kann auf die Relativbewegung des Empfängers, dessen Position bestimmt werden soll, zu einem der Sender geschlossen werden. Dazu muss die Phasenverschiebung des Empfängers zum Sender bestimmt werden. Ein Nachteil ist hierbei, dass die Phasenverschiebung zwischen Sender und Empfänger nur dann bestimmt werden kann, wenn entweder sowohl Sender als auch Empfänger über synchrone, hochpräzise Uhren verfügen oder ein zusätzliches Referenzsignal zur Hilfe genommen wird. Dies erfordert jedoch entsprechend teure technische Komponenten.If a contactless, independent position determination of a person or an object (each having a suitable receiver) in areas of insufficiently strong GPS signals are made, it is known to use electromagnetic signals that are emitted by local stations. From the phase shift of the signal received by the receiver (provided that the transmitters are stationary) can be closed to the relative movement of the receiver whose position is to be determined to one of the transmitter. For this, the phase shift of the receiver to the transmitter must be determined. A disadvantage here is that the phase shift between transmitter and receiver can only be determined if either transmitter and receiver have synchronous, high-precision clocks or an additional reference signal is used to help. However, this requires correspondingly expensive technical components.
Aus EP 47 561 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen des Ortes eines mobilen Objektes mittels von mindestens zwei orstfesten Sendestationen ausgesandten funkttechnischen Signalen bekannt. Dabei basiert die Lokalisierung auf der Laufzeit der Zeitdifferenz eines Nulldurchgangs an zwei verschiedenen Orten.EP 47 561 A1 discloses a method for determining the location of a mobile object by means of radio-technical signals emitted by at least two stationary transmitting stations. The localization is based on the transit time of the time difference of a zero crossing at two different locations.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zur eigenständigen, und in Bezug auf die Sender, kontaktlosen Positionsbestimmung eines Empfängers anzugeben, wobei eine exakte Positionsbestimmung unterIt is therefore an object of the present invention to provide a method and a system for independent, and with respect to the transmitter, contactless position determination of a receiver, wherein an exact position determination under
Verwendung preiswerter Empfänger und möglichst weniger Sender gewährleistet sein soll, insbesondere in Bereichen, in denen GPS-Signale nicht verfügbar sind.Use of inexpensive receiver and as few transmitters should be ensured, especially in areas where GPS signals are not available.
Des Weiteren soll auf die Verwendung von Referenzsignalen oder hochpräzisen, synchronen Uhren oder ähnlichen Zeitmesseinrichtungen verzichtet werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 (Verfahrensanspruch) sowie des Anspruches 31 (Vorrichtungsanspruch) im Zusammenwirken mit den Merkmalen im Oberbegriff. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Furthermore, it should be possible to dispense with the use of reference signals or high-precision, synchronous clocks or similar time measuring devices. This object is achieved by the features in the characterizing part of claim 1 (method claim) and the claim 31 (device claim) in cooperation with the features in the preamble. Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit preiswerten Sendern und Empfängern die Position eines Empfängers auch in (für GPS-Signale) schwer zugänglichen Gebieten, exakt und schnell bestimmt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsvariante werden lediglich 2 Sender und ein Empfänger benötigt. Daher eignet sich das erfindungsgemäße System beispielsweise als Ergänzung für GPS-Empfänger in Bereichen schwacher oder nicht vorhandener GPS-Signale, die entsprechende, vom erfindungsgemäßen System ausgesandte Signale empfangen, und so ihre Position im Bereich der Sender alternativ zum GPS bestimmen können. Hierdurch wird eine gute Alternative bzw. Ergänzung zur GPS- Positionsbestimmung geschaffen.A particular advantage of the invention is that with low-cost transmitters and receivers, the position of a receiver in (difficult for GPS signals) areas, can be determined accurately and quickly. In a preferred embodiment only two transmitters and one receiver are needed. Therefore, the system according to the invention is suitable, for example, as a supplement for GPS receivers in areas of weak or non-existent GPS signals that receive corresponding signals emitted by the system according to the invention, and thus can determine their position in the area of the transmitter as an alternative to GPS. This creates a good alternative or supplement to GPS positioning.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Position eines beweglichen Empfängers weist folgende Verfahrensschritte auf:The method according to the invention for determining the position of a movable receiver has the following method steps:
- Aussenden elektromagnetischer Strahlung einer erste Sendefrequenz mittels eines ersten Senders, wobei die erste Sendefrequenz mit einer ersten Modulationsfrequenz moduliert wird,Emitting electromagnetic radiation of a first transmission frequency by means of a first transmitter, wherein the first transmission frequency is modulated with a first modulation frequency,
- Aussenden elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Sendefrequenz mittels eines zweiten Senders, wobei die zweite Sendefrequenz mittels einer zweiten Modulationsfrequenz moduliert wird, und wobei die erste Sendefrequenz und die zweite Sendefrequenz derart gewählt werden, dass sich eine (niederfrequente) Schwebung (mit einer Schwebungsfrequenz fs) ausbildet,Emitting electromagnetic radiation of a second transmission frequency by means of a second transmitter, wherein the second transmission frequency is modulated by means of a second modulation frequency, and wherein the first transmission frequency and the second transmission frequency are selected such that a (low-frequency) beat (with a beat frequency f s ) forms,
- Messen mindestens einer ersten Amplitude der Schwebungsfrequenz ab einem ersten Zeitpunkt an einer ersten Position des Empfängers und Messen mindestens einer zweiten Amplitude der Schwebungsfrequenz ab einem zweiten, später folgenden Zeitpunkt an einer zweiten Position des Empfängers und- Measuring at least a first amplitude of the beat frequency from a first time at a first position of the receiver and Measuring at least a second amplitude of the beat frequency from a second, later following time at a second position of the receiver and
- Ermitteln der zweiten Position des Empfängers in Bezug auf die erste Position aus der mindestens ersten und zweiten gemessenen Amplitude der Schwebungsfrequenz.Determining the second position of the receiver with respect to the first position from the at least first and second measured amplitude of the beat frequency.
Die Idee der Erfindung besteht demnach darin, dass eine Modulation der Trägerfrequenzen (erste und zweite Sendefrequenz) zu einer Schwebung führt, die neben einer maximalen (Schwebungs-) Amplitude auch weitere Nebenmaxima aufweist, deren Amplitude phasenabhängig ist. Daher kann die Phasenverschiebung der Schwebung und damit die Relativbewegung des Empfängers zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt durch einfache Amplitudenmessung des niederfrequenten Schwebungssignals rekonstruiert werden. Dazu ist es vorgesehen, dass mindestens ein Nebenmaximum der modulierten Schwebungsfrequenz bestimmt und aus diesem Amplitudenwert die Phasenverschiebung des Empfängers relativ zu den mindestens zwei Sendern und somit die Relativbewegung des Empfängers während des entsprechenden Zeitintervalls (t2-ti) bestimmt werden kann. Als erste und zweite Sendefrequenzen werden vorzugsweise freie Sendefrequenzen verwendet. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein sich bewegender Empfänger kontinuierlich die Amplituden der Schwebungsfrequenz misst und aus der Veränderung dieser Amplituden, bevorzugt aus der Veränderung der Amplituden der Nebenmaxima, fortlaufend seine Relativbewegung und somit seine Position bestimmt. Ist dem Empfänger seine anfängliche absolute Position (beispielsweise durch Empfang eines GPS-Signals) bekannt, kann der Empfänger nun nachfolgend durch Bestimmung seiner Relativposition bei anfänglich bekannter Absolutposition auch die Absolutposition kontinuierlich weiter bestimmen. Es ist besonders bevorzugt, die Sende- und Modulationsfrequenzen derart zu wählen, dass das Schwebungssignal (je Periode) neben einem globalen Hauptmaximum mindestens ein Nebenmaximum (bevorzugt zwischen 2 und 5 Nebenmaxima) aufweist. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass lediglich die Amplitude des niederfrequenten Schwebungssignals gemessen und daraus bereits die Relativbewegung des Empfängers zwischen den beiden Sendern bestimmt werden kann. Die Verwendung eines Referenzsignals oder einer hochsynchronen Uhr ist nicht notwendig. Da die Sender beispielsweise innerhalb eines Tunnels positioniert werden können, wäre es möglich, die Position eines einen Tunnel durchfahrenden Pkw (auch bei Nichtempfang eines GPS-Signals) hochpräzise und sehr preiswert zu bestimmen.The idea of the invention is therefore that a modulation of the carrier frequencies (first and second transmission frequency) leads to a beat, which in addition to a maximum (beat) amplitude also has additional secondary maxima whose amplitude is phase-dependent. Therefore, the phase shift of the beat and thus the relative movement of the receiver between the first time and the second time can be reconstructed by simple amplitude measurement of the low-frequency beat signal. For this purpose, it is provided that at least one secondary maximum of the modulated beat frequency determined and from this amplitude value, the phase shift of the receiver relative to the at least two transmitters and thus the relative movement of the receiver during the corresponding time interval (t 2 -ti) can be determined. Free transmission frequencies are preferably used as first and second transmission frequencies. According to the invention, it is provided that a moving receiver continuously measures the amplitudes of the beat frequency and continuously determines its relative movement and thus its position from the change in these amplitudes, preferably from the change in the amplitudes of the secondary maxima. If the receiver is aware of its initial absolute position (for example, by receiving a GPS signal), the receiver can now continue to determine the absolute position continuously by determining its relative position at an initially known absolute position. It is particularly preferred to select the transmission and modulation frequencies in such a way that the beat signal (per period) has, in addition to a global main maximum, at least one secondary maximum (preferably between 2 and 5 secondary maxima). A particular advantage of the present invention is that only the amplitude of the low-frequency beat signal is measured and from this the relative movement of the receiver between the two transmitters can already be determined. The use of a reference signal or a high synchronous clock is not necessary. For example, since the transmitters can be positioned within a tunnel, it would be possible to determine the position of a car passing through a tunnel (even if not receiving a GPS signal) with high precision and at a very low cost.
Vorzugsweise sind die mindestens zwei Sender räumlich konstant und ortsfest zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind die erste und zweite Modulationsfrequenz jeweils eine ganzes Vielfaches oder ein ganzes Teil der Schwebungsfrequenz (die erste und zweite Modulationsfrequenz unterscheiden sich jeweils von der Schwebungsfrequenz). Weiterhin ist es bevorzugt, die Messung der Amplitude des Schwebungssignals durch den Empfänger mit einer solch hohen (Abtast-)Frequenz durchzuführen und auszuwerten, dass sich der Empfänger innerhalb eines Messintervalls höchstens um den Betrag λ/2 (halbe Wellenlänge der Schwebungsfrequenz) bewegt haben kann. So ist es beispielsweise für die Positionsbestimmung von Kraftfahrzeugen möglich, eine höchstmögliche Geschwindigkeit für Kraftfahrzeuge (beispielsweise 500 km/h) anzusetzen und die minimale Scan-Periode, mit der die Amplitude der Schwebungsfrequenz gemessen werden muss, entsprechend zu bestimmen. Da aus der Amplitude der Schwebungsfrequenz eine Phasenverschiebung ermittelt wird, ist es notwendig, dass der bewegte Empfänger innerhalb einer Scan-Periode höchstens eine Entfernung von λ/2 (entspricht einer Phasenverschiebung von Pi) zurückgelegt hat.Preferably, the at least two transmitters are spatially constant and arranged stationary relative to one another. Preferably, the first and second modulation frequencies are each an integral multiple or a part of the beat frequency (the first and second modulation frequencies each differ from the beat frequency). Furthermore, it is preferable to carry out the measurement of the amplitude of the beat signal by the receiver with such a high (sampling) frequency and evaluate that the receiver within a measuring interval at most by the amount λ / 2 (half wavelength of the beat frequency) may have moved , Thus, for example, for determining the position of motor vehicles, it is possible to set the highest possible speed for motor vehicles (for example 500 km / h) and to correspondingly determine the minimum scanning period with which the amplitude of the beat frequency must be measured. Since a phase shift is determined from the amplitude of the beat frequency, it is necessary for the moved receiver to have traveled at most a distance of λ / 2 (corresponds to a phase shift of Pi) within one scan period.
Vorzugsweise sind die erste und zweite Sendefrequenz, die erste und zweite Modulationsfrequenz und demzufolge die Schwebungsfrequenz konstant. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die erste Modulationsfrequenz gleich der zweiten Modulationsfrequenz gewählt wird. Durch geeignete Wahl der Sende- und Modulationsfrequenzen (und damit der Schwebungsfrequenz) führt die Phasenverschiebung des Empfängers (aufgrund seiner Bewegung zwischen den Sendern) zu einer besonders starken Variation der Amplitude der Schwebungsfrequenz (insbesondere des mindestens einen Nebenmaximums), so dass eine besonders störungsfreie Positionsbestimmung bzw. der Einsatz besonders preiswerter technischer Komponenten (Sender und Empfänger) möglich ist.Preferably, the first and second transmission frequencies, the first and second modulation frequencies and consequently the beat frequency are constant. Furthermore, it is preferred that the first modulation frequency is chosen equal to the second modulation frequency. By suitable choice of the transmission and modulation frequencies (and thus the beat frequency), the phase shift of the receiver (due to its movement between the transmitters) leads to a particularly strong variation in the amplitude of the Beating frequency (in particular of the at least one secondary maximum), so that a particularly trouble-free position determination or the use of particularly inexpensive technical components (transmitter and receiver) is possible.
Vorzugsweise wird die Schwebungsfrequenz in einem Bereich zwischen 10 MHz und 100 MHz eingestellt. In den vorgenannten Ausführungsbeispielen, in denen zwei Sender vorhanden sind, lässt sich die Position des Empfängers und damit die Bewegung des Empfängers entlang der Verbindungslinie der beiden Sender exakt bestimmen.Preferably, the beat frequency is set in a range between 10 MHz and 100 MHz. In the aforementioned embodiments, in which two transmitters are present, the position of the receiver and thus the movement of the receiver along the connecting line of the two transmitters can be determined exactly.
Soll die Position eines Empfängers nicht entlang einer Linie, sondern innerhalb einer Ebene bestimmt werden, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeweils ein erster, ein zweiter und ein dritter Sender elektromagnetische Strahlung mit einer ersten, zweiten und dritten Sendefrequenz aussenden, wobei die erste Sendefrequenz mit einer ersten Modulationsfrequenz, die zweite Sendefrequenz mit einer zweiten Modulationsfrequenz und die dritte Sendefrequenz mit einer dritten Modulationsfrequenz moduliert wird und wobei sich die erste, zweite und dritte Sendefrequenz jeweils derart voneinander unterscheiden, dass sich eine (niederfrequente) Schwebung ausbildet und wobei die Amplitude der niederfrequenten Schwebungsfrequenz zu unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen wird und aus der Amplitude der Schwebungsfrequenz (insbesondere aus der Amplitude des mindestens einen Nebenmaximums) zu unterschiedlichen Zeitpunkten die Relativbewegung des Empfängers innerhalb des entsprechenden Zeitintervalls bestimmt wird. Die oben gemachten Ausführungen zu bevorzugten Frequenzen sowie die Merkmale der Patentansprüche 2-22 sollen für dieses Ausführungsbeispiel analog gelten. Für eine räumliche (dreidimensionale) Positionsbestimmung kann das System auch auf vier oder mehr Sender erweitert werden.If the position of a receiver is not determined along a line, but within a plane, it is provided according to the invention that in each case a first, a second and a third transmitter emit electromagnetic radiation having a first, second and third transmission frequency, wherein the first transmission frequency a first modulation frequency, the second transmission frequency with a second modulation frequency and the third transmission frequency with a third modulation frequency is modulated and wherein the first, second and third transmission frequencies each differ from each other such that forms a (low frequency) beat and wherein the amplitude of the low-frequency Beat frequency is measured at different times and from the amplitude of the beat frequency (in particular from the amplitude of the at least one secondary maximum) at different times, the relative movement of the receiver within the corresponding time interval s is determined. The statements made above on preferred frequencies as well as the features of claims 2-22 shall apply analogously for this embodiment. For a spatial (three-dimensional) position determination, the system can also be extended to four or more transmitters.
Die Anforderungen an den Empfänger steigen jedoch nicht, da dieser lediglich die Amplitude der niederfrequenten Schwebungsfrequenz messen muss und daraus seine Position (über die Relativbewegung) bestimmen kann. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Sendefrequenzen und die Modulationsfrequenzen genormt sind. Dann kann der Empfänger nach Messung der Amplituden zu unterschiedlichen Zeitpunkten selbsttätig durch entsprechende mathematische Umformungen seine Relativposition bestimmen. Der Rechenaufwand steigt offensichtlich mit der Anzahl der Sender. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der Empfänger ein entsprechendes Datenverarbeitungsgerät aufweist, welches aus der ersten und zweiten Sendefrequenz, der ersten und zweiten Modulationsfrequenz und den mindestens zwei gemessenen Amplituden die Relativbewegung rechnerisch bestimmt. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Empfänger über eine Datentabelle verfügt, aus der er bei gemessenen Amplitudenwertepaaren die entsprechende Relativposition entnehmen kann.However, the requirements for the receiver do not increase, since it only has to measure the amplitude of the low-frequency beat frequency and from this can determine its position (via the relative movement). It is preferably provided that the transmission frequencies and the modulation frequencies are standardized. Then, after measuring the amplitudes, the receiver may become different Times determine automatically by appropriate mathematical transformations its relative position. The computational effort obviously increases with the number of transmitters. It is preferably provided that the receiver has a corresponding data processing device, which determines the relative movement mathematically from the first and second transmission frequency, the first and second modulation frequency and the at least two measured amplitudes. Alternatively, it can be provided that the receiver has a data table from which it can take the corresponding relative position in the case of measured amplitude value pairs.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das erfindungsgemäße System zur Positionsbestimmung je nach Anwendungsbereich mit unterschiedlichen (auch zeitlich variablen) Sende- und Modulationsfrequenzen arbeitet und die Sender möglicherweise in unterschiedlichen Abständen zueinander positioniert sind oder positioniert werden. Dann ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens einer der Sender dem Empfänger entsprechende Daten über die Sende- und Modulationssequenzen übermittelt, so dass der Empfänger dann mittels eines Datenverarbeitungsgerätes und der übermittelten Daten nach Messung von Amplitudenpaaren seine Relativbewegung selbsttätig rechnerisch bestimmen kann.Alternatively, however, it is also possible for the position-determining system according to the invention to work with different (also temporally variable) transmission and modulation frequencies, and the transmitters possibly being positioned or positioned at different distances from one another. Then it is provided according to the invention that at least one of the transmitters transmits data corresponding to the receiver via the transmission and modulation sequences, so that the receiver can then automatically determine its relative movement by means of a data processing device and the transmitted data after measuring pairs of amplitudes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. Show it:
Figur 1 das erfindungsgemäße System zur Positionsbestimmung in einer schematischen Darstellung,FIG. 1 shows the system for position determination according to the invention in a schematic representation,
Figur 2a das von einem Empfänger gemessene Schwebungssignal an einem ersten Ort, sofern die erste und zweite Sendefrequenz nicht moduliert wurde (Stand der Technik),FIG. 2a shows the beat signal measured by a receiver at a first location, provided that the first and second transmission frequencies have not been modulated (prior art),
Figur 2b das von einem Empfänger gemessene Schwebungssignal an einem zweiten Ort, wobei die Sendefrequenzen nicht moduliert worden sind (Stand der Technik), Figur 3a das von einem Empfänger gemessene Schwebungssignal an einem ersten Ort gemäß der Erfindung, wenn sowohl die erste als auch die zweite Schwebungsfrequenz moduliert wurden,FIG. 2b shows the beat signal measured by a receiver at a second location, wherein the transmission frequencies have not been modulated (prior art), FIG. 3a shows the beat signal measured by a receiver at a first location according to the invention when both the first and the second beat frequencies have been modulated.
Figur 3b das von einem Empfänger gemessene Schwebungssignal gemäß derFIG. 3b shows the beat signal measured by a receiver according to FIG
Erfindung an einem zweiten Ort, der gegenüber dem ersten Ort (FigurInvention at a second location, compared to the first place (FIG
3a) verschoben ist,3a) is shifted,
Figur 4a das von einem Empfänger gemessene Schwebungssignal gemäß der Erfindung an einem ersten Ort, welches mittels dreier Sender erzeugt wurde, und4a shows the beat signal measured by a receiver according to the invention at a first location, which was generated by means of three transmitters, and
Figur 4b das von einem Sender gemessene Schwebungssignal an einem zweiten Ort gemäß der Erfindung.FIG. 4b shows the beat signal measured by a transmitter at a second location according to the invention.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems. Dieses erfindungsgemäße System besteht aus einem ersten Sender 1 und einem zweiten Sender 2. Der erste Sender 1 sendet elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Sendefrequenz fι und der zweite Sender 2 entsprechend elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten Frequenz f2. Die Sendefrequenzen f-i und f2 sind derart gewählt, dass sich eine Schwebungsfrequenz fs> vorzugsweise zwischen 0,1 MHz und 100 MHz ausbildet. Erfindungsgemäß sind die Sender 1 , 2 mit dem Modulator 3 verbunden, der die Sendefrequenzen fi und f2 jeweils mit einer Modulationsfrequenz fMi und fιw2 moduliert. Die Modulationsfrequenzen sind vorzugsweise eine ganzes Vielfaches oder ein ganzer Teil der Schwebungsfrequenz. Der Modulator 3 moduliert die Sendefrequenzen fi und f2 der Sender 1 , 2 entsprechend.FIG. 1 shows a schematic representation of the system according to the invention. This system according to the invention consists of a first transmitter 1 and a second transmitter 2. The first transmitter 1 transmits electromagnetic radiation having a first transmission frequency fι and the second transmitter 2 corresponding to electromagnetic radiation having a second frequency f 2 . The transmission frequencies fi and f 2 are selected such that a beat frequency f s> preferably forms between 0.1 MHz and 100 MHz. According to the invention, the transmitters 1, 2 are connected to the modulator 3, which modulates the transmission frequencies fi and f 2 in each case with a modulation frequency fMi and fιw 2 . The modulation frequencies are preferably an integral multiple or a whole part of the beat frequency. The modulator 3 modulates the transmission frequencies fi and f 2 of the transmitters 1, 2 accordingly.
Der Empfänger 4, der sich zwischen den Sendern 1 , 2 bewegt, kann nun seine Position eigenständig und kontaktlos bestimmen. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass der Sender 4 weder über eine hochsynchrone Uhr, noch ein Referenzsignal verfügen muss. Weiterhin kann der Empfänger 4 preiswert hergestellt werden, da er lediglich zur Messung der Amplitude des niederfrequenten Schwebungssignals geeignet sein muss. Aus nacheinander folgenden Messungen der Amplitude des Schwebungssignals kann der Empfänger 4 stets seine Relativposition und damit im Laufe mehrerer Messungen seine Bewegung zwischen den Sendern 1 , 2 bestimmen. Ist dem Empfänger 4 seine anfängliche, absolute Position zwischen den Sendern 1 , 2 bekannt, kann er auch kontinuierlich sein absolute Position aus seiner Relativbewegung berechnen.The receiver 4, which moves between the transmitters 1, 2, can now determine its position independently and without contact. A particular advantage is that the transmitter 4 does not have to have either a highly synchronous clock or a reference signal. Furthermore, the receiver 4 can be manufactured inexpensively, since it is only for measuring the amplitude of the low-frequency Beating signal must be suitable. From successive measurements of the amplitude of the beat signal, the receiver 4 can always determine its relative position and thus in the course of several measurements its movement between the transmitters 1, 2. If the receiver 4 is aware of its initial, absolute position between the transmitters 1, 2, it can also continuously calculate its absolute position from its relative movement.
Das erfindungsgemäße Bestimmen der Position des Empfängers 4 soll nachstehend näher erläutert werden.The inventive determination of the position of the receiver 4 will be explained in more detail below.
Figur 2a zeigt ein Schwebungssignal nach dem Stand der Technik. Ein solches Schwebungssignal würde der Empfänger 4 beispielsweise empfangen, wenn die zur Schwebung führenden Sendefrequenzen fi, f2 nicht moduliert wären. Zwar würde sich bei der Bewegung des Empfängers 4 dessen relative Position zu den Sendern 1 , 2 ändern und damit eine Phasenverschiebung des empfangenen Schwebungssignals erfolgen (siehe Figur 2b), jedoch könnte der Empfänger im Falle nichtmodulierter Sendefrequenzen (wie in der Figur 2a, 2b) seine Relativbewegung nur dann bestimmen, wenn er mit den Sendern synchronisiert wäre oder ein Referenzsignal von mindestens einem Sender erhielte. Hierdurch würden jedoch entsprechend höhere Anforderungen an die Sender und den Empfänger gestellt, so dass das entsprechende Verfahren deutlich aufwändiger wäre. Ein weiterer Nachteil bestünde in einer erhöhten Störanfälligkeit eines solchen Systems.Figure 2a shows a beat signal according to the prior art. Such a beat signal would be received by the receiver 4, for example, if the transmission frequencies fi, f 2 leading to the beat were not modulated. Although in the movement of the receiver 4 its relative position to the transmitters 1, 2 would change and thus a phase shift of the received beat signal take place (see FIG. 2b), however, in the case of non-modulated transmission frequencies (as in FIGS. 2a, 2b) determine its relative movement only if it were synchronized with the transmitters or received a reference signal from at least one transmitter. However, this would make correspondingly higher demands on the transmitter and the receiver, so that the corresponding method would be significantly more complex. Another disadvantage would be an increased susceptibility to failure of such a system.
Werden jedoch die Sendefrequenzen f^ und f2 erfindungsgemäß moduliert (siehe Figur 3a), wird auch das Schwebungsbild, also die vom Empfänger 4 empfangeneHowever, if the transmission frequencies f 1 and f 2 are modulated according to the invention (see FIG. 3 a), the beat image, that is to say that received by the receiver 4, will also be modulated
Schwebungsfrequenz in ihrer Intensität (Amplitude) moduliert. Die vom Empfänger gemessene Schwebungsamplitude weist, wie in Figur 3a ersichtlich, einBeat frequency modulated in intensity (amplitude). The beat amplitude measured by the receiver has, as can be seen in FIG. 3a
Hauptmaximum und zwei Nebenmaxima auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel betragen die Senderfrequenzen ^=16,07 MHz und f2=15,76 MHz. Die resultierende Schwebungsfrequenz beträgt fs=0,32 MHz und die Modulationsfrequenzen betragen fwιi= fwi2 = 0, 16 MHz. Die Zeitwerte (der x-Achsen der Fig. 2-4) sind mit dem FaktorMain maximum and two secondary maxima. In the present embodiment, the transmitter frequencies are ^ = 16.07 MHz and f 2 = 15.76 MHz. The resulting beat frequency is f s = 0.32 MHz and the modulation frequencies are fwιi = fwi 2 = 0.16 MHz. The time values (the x-axes of Figs. 2-4) are by factor
10'6 S Zu versehen. Die erfindungsgemäße Idee besteht darin, dass sich das Modulationsbild der Schwebung sehr stark ändert (siehe Figur 3b), wenn sich der Empfänger 4 zwischen den Sendern 1 , 2 bewegt, wodurch eine Phasenverschiebung der Sendesignale hervorgerufen wird. Eine solche Phasenverschiebung führt zu einer Veränderung der Amplitude der Nebenmaxima (des mindestens einen Nebenmaximums). Der Empfänger 4 kann nun die Amplitude des mindestens einen Nebenmaximums bestimmen und daraus sehr einfach seine Relativverschiebung berechnen. Dazu ist es allerdings notwendig, dass der Empfänger neben den mindestens zwei Amplitudenwerten sämtliche Sende- und Modulationsfrequenzen kennt. In Fig. 3b befand sich der Empfänger genau zwischen den Sendern 1 , 2; im Vergleich dazu beträgt die Relatiwerschiebung des Empfängers 4 (in Fig. 3a) zirka Δx= 3 mm.10 '6 S To provide. The idea according to the invention consists in the fact that the modulation image of the beat changes very strongly (see FIG. 3b) when the receiver 4 moves between the transmitters 1, 2, whereby a phase shift of the transmission signals is produced. Such a phase shift leads to a change in the amplitude of the secondary maxima (of the at least one secondary maximum). The receiver 4 can now determine the amplitude of the at least one secondary maximum and very easily calculate its relative displacement. For this, however, it is necessary for the receiver to know all the transmission and modulation frequencies in addition to the at least two amplitude values. In Fig. 3b, the receiver was located exactly between the transmitters 1, 2; By comparison, the relative shift of the receiver 4 (in FIG. 3a) is approximately Δx = 3 mm.
Sind diese stets konstant, ist es beispielsweise auch möglich, die Amplitudenwertepaare in eine Datentabelle mit entsprechend koreliierten Relativverschiebungen aufzubereiten, so dass der Empfänger nach Messung aufeinanderfolgende Amplituden des mindestens einen Nebenmaximums aus einer entsprechenden Datentabelle seine Relativbewegung entnehmen kann. Es ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, einerseits die Sendefrequenzen fi und ^ derart einzustellen, dass sich eine Schwebung ausbildet und andererseits die Modulationsfrequenzen derart zu wählen, dass die sich ausbildende Schwebung mindestens ein Nebenmaximum (dessen Amplitude phasenabhängig ist) aufweist.If these are always constant, it is also possible, for example, to process the amplitude value pairs into a data table with correspondingly corrected relative displacements, so that the receiver can take its relative movement from a corresponding data table after measurement of successive amplitudes of the at least one secondary maximum. It is therefore provided according to the invention, on the one hand the transmission frequencies fi and ^ set such that forms a beat and on the other hand to select the modulation frequencies such that the forming beating at least a secondary maximum (whose amplitude is phase-dependent).
Eine Rückrechnung der Relativbewegung aus den Sende- und Modulationsfrequenzen kann in einfacher Weise mittels bekannter mathematischer Algorithmen vorgenommen werden. Für vorgegebene Sende- und Modulationsfrequenzen kann die Amplitude der Schwebungsfrequenz in Abhängigkeit der Phasenverschiebung (also der Relativbewegung) durch entsprechende mathematische Superposition der modulierten Sendefrequenzen berechnet werden. Das Auflösen der entsprechenden Gleichungen nach der Phasenverschiebung bzw. der Relativbewegung kann dann explizit oder auch numerisch unter Zuhilfenahme entsprechender Rechenprogramme, wie beispielsweise Mathematica, vorgenommen werden. Die Figuren 4a und 4b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Ausführungsbeispiel wurden drei voneinander beabstandete Sender verwendet, die jeweils auf entsprechenden Sendefrequenzen zur Ausbildung einer Schwebungssequenz senden. Die Modulationsfrequenzen der einzelnen Sender wurden derart eingestellt, dass die Schwebungsfrequenz neben dem Hauptmaximum weitere vier Nebenmaxima aufweist. Wie aus Figur 4a ersichtlich ist, weist das Schwebungsbild für eine anfängliche Phase (erste Position des Senders - siehe Fig. 4a) ein charakteristisches Schwebungsbild auf, in dem offensichtlich das links neben dem Hauptmaximum liegenden Nebenmaximum eine deutlich höhere Amplitude als die restlichen Nebenmaxima aufweist. Bewegt sich nun der Empfänger 4 relativ zu den drei Sendern (und erreicht dadurch die zweite Position- siehe Fig. 4b), führt dies zu einer Phasenverschiebung, die zu einer Änderung der Amplitude der Nebenmaxima führt. Insbesondere ist ersichtlich, dass das links neben dem Hauptmaximum liegende Nebenmaximum eine im Vergleich zu Figur 4a deutlich reduzierte Amplitude aufweist. Aus der Veränderung der Amplituden der Nebenmaxima kann nun in vorbeschriebener Weise auf die Position (Relativbewegung) des Empfängers 4 geschlossen werden. Recalculation of the relative movement from the transmission and modulation frequencies can be carried out in a simple manner by means of known mathematical algorithms. For predefined transmission and modulation frequencies, the amplitude of the beat frequency can be calculated as a function of the phase shift (ie the relative movement) by means of a corresponding mathematical superposition of the modulated transmission frequencies. The resolution of the corresponding equations after the phase shift or the relative movement can then be made explicitly or numerically with the aid of corresponding computer programs, such as Mathematica. Figures 4a and 4b show a further embodiment according to the present invention. In the embodiment, three spaced apart transmitters were used, each transmitting at respective transmission frequencies to form a beat sequence. The modulation frequencies of the individual transmitters were set such that the beat frequency has four additional secondary maxima in addition to the main maximum. As can be seen from FIG. 4 a, the beat image for an initial phase (first position of the transmitter - see FIG. 4 a) has a characteristic beat image, in which obviously the secondary maximum lying to the left of the main maximum has a clearly higher amplitude than the remaining secondary maxima. If the receiver 4 moves relative to the three transmitters (and thereby reaches the second position - see FIG. 4b), this leads to a phase shift which leads to a change in the amplitude of the secondary maxima. In particular, it can be seen that the secondary maximum lying to the left of the main maximum has a significantly reduced amplitude compared to FIG. 4a. From the change in the amplitudes of the secondary maxima can now be closed in the manner described above on the position (relative movement) of the receiver 4.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 erster Sender1 first transmitter
2 zweiter Sender2 second transmitter
3 Modulator3 modulator
4 Empfänger 4 receivers

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung der Position eines beweglichen Empfängers (4), wobei mindestens zwei Sender (1 , 2) vorgesehen sind, mit folgendenMethod for determining the position of a mobile receiver (4), wherein at least two transmitters (1, 2) are provided, with the following
Verfahrensschritten:Steps:
- Aussenden elektromagnetischer Strahlung einer ersten Sendefrequenz (fi) mittels des ersten Senders (1 ), wobei die erste Sendefrequenz (fi) mit einer ersten Modulationsfrequenz (fMi) moduliert wird, - Aussenden elektromagnetischer Strahlung einer zweiten SendefrequenzEmitting electromagnetic radiation of a first transmission frequency (fi) by means of the first transmitter (1), wherein the first transmission frequency (fi) is modulated with a first modulation frequency (fMi), emitting electromagnetic radiation of a second transmission frequency
(f2) mittels des zweiten Senders (2), wobei die zweite Sendefrequenz (f2) mit einer zweiten Modulationsfrequenz (fM2) moduliert wird, und wobei sich die erste Frequenz (fi) von der zweiten Frequenz (f2) derart unterscheidet, dass sich eine Schwebung mit einer Schwebungsfrequenz (fs) ausbildet, - Messen mindestens einer ersten Amplitude (Ai) der Schwebungsfrequenz(f 2 ) by means of the second transmitter (2), wherein the second transmission frequency (f 2 ) is modulated with a second modulation frequency (f M2 ), and wherein the first frequency (fi) differs from the second frequency (f 2 ) in that a beat forms with a beat frequency (f s ), - measuring at least a first amplitude (Ai) of the beat frequency
(fs) ab einem ersten Zeitpunkt (t-i) an einer ersten Position (xi) des Empfängers (4),(fs) from a first time (t-i) at a first position (xi) of the receiver (4),
- Messen mindestens einer zweiten Amplitude (A2) der Schwebungsfrequenz (fs) ab einem zweiten Zeitpunkt (t2) an einer zweiten Position (x2) des Empfängers (4), und- Measuring at least a second amplitude (A 2 ) of the beat frequency (f s ) from a second time (t 2 ) at a second position (x 2 ) of the receiver (4), and
- Ermittlung der zweiten Position (x2) des Empfängers (4) in Bezug zur ersten Position (xi) des Empfängers (4) aus der mindestens einen ersten Amplitude (Ai) und der mindestens einen zweiten Amplitude (A2) der Schwebungsfrequenz (fs).- Determining the second position (x 2 ) of the receiver (4) with respect to the first position (xi) of the receiver (4) from the at least one first amplitude (Ai) and the at least one second amplitude (A 2 ) of the beat frequency (f s ).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sender (1 , 2) in einem räumlich konstanten Abstand zueinander angeordnet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the at least two transmitters (1, 2) are arranged in a spatially constant distance from one another.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sender (1 , 2) ortfest angeordnet werden. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least two transmitters (1, 2) are arranged stationary.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste und zweite Modulationsfrequenz (fMi, fιvi2) jeweils von der Schwebungsfrequenz (fs) unterscheiden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and second modulation frequency (f M i, fιvi 2 ) each differ from the beat frequency (fs).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Modulationsfrequenz (fMi) ein Ganzes Vielfaches der Schwebungsfrequenz (fs) beträgt oder die Schwebungsfrequenz (fs) ein5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first modulation frequency (fMi) is a whole multiple of the beat frequency (fs) or the beat frequency (fs) a
Ganzes Vielfaches der ersten Modulationsfrequenz (fMi) beträgt.Whole multiple of the first modulation frequency (f M i) is.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Modulationsfrequenz (fM2) ein Ganzes Vielfaches der6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the second modulation frequency (fM2) a whole multiple of the
Schwebungsfrequenz (fs) beträgt oder die Schwebungsfrequenz (fs) ein Ganzes Vielfaches der zweiten Modulationsfrequenz (fM2) beträgt.Beating frequency (f s ) or the beat frequency (fs) is a whole multiple of the second modulation frequency (f M2 ).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Position des Empfängers (4) fortlaufend erfolgt, wobei jeweils nach erfolgter Positionsbestimmung die ermittelte Position (x2) des Empfängers (4) als neue, bekannte Position des Empfängers (4) zur Bestimmung der Position (x3) des Empfängers (4) zu einem späteren Zeitpunkt (t3) verwendet wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination of the position of the receiver (4) takes place continuously, wherein in each case after the position determination, the determined position (x 2 ) of the receiver (4) as a new, known position of the receiver ( 4) is used to determine the position (x 3 ) of the receiver (4) at a later time (t 3 ).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die absoluten Positionsdaten des Empfängers (4) kontinuierlich aus den fortlaufend gemessenen Amplitudenwerten (Ai, A2) der Schwebungsfrequenz8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the absolute position data of the receiver (4) continuously from the continuously measured amplitude values (Ai, A 2 ) of the beat frequency
(fs) sowie aus den anfänglichen bekannten, absoluten Positionsdaten (xi) des Empfängers (4) bestimmt werden. (fs) and from the initial known, absolute position data (xi) of the receiver (4) are determined.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitlich periodische Messung der Amplitude (A-i, A2) der Schwebungsfrequenz (fs) erfolgt.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a temporally periodic measurement of the amplitude (Ai, A 2 ) of the beat frequency (f s ) takes place.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinander folgenden Messzeitpunkte (t-i, t2) zeitlich derart voneinander beabstandet werden, dass die Bedingung:10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that successive measuring times (ti, t 2 ) are temporally spaced from each other such that the condition:
2 * fs * vMAχ * (t2-ti) ≤ c gilt, wobei der Messzeitpunkt t2 der dem Messzeitpunkt ti unmittelbar nachfolgende Messzeitpunkt t2, fs die Schwebungsfrequenz, c die Lichtgeschwindigkeit und VMAX die Maximalgeschwindigkeit des Empfängers (4) ist.2 * fs * v MA χ * (t 2 -ti) ≤ c, wherein the measurement time t 2 of the measuring instant ti immediately following measurement time t 2 , fs the beat frequency, c the speed of light and V MA X, the maximum speed of the receiver (4 ).
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Modulationsfrequenz (fMi, fM2) jeweils konstant sind.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and second modulation frequency (fMi, fM2) are each constant.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Sendefrequenz (fi, f2) jeweils konstant sind.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and second transmission frequencies (fi, f 2 ) are each constant.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwebungsfrequenz (fs) konstant ist.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the beat frequency (fs) is constant.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Modulationsfrequenz (fM-ι) gleich der zweiten Modulationsfrequenz (fM2) ist. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first modulation frequency (f M -ι) is equal to the second modulation frequency (f M2 ).
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sendefrequenz (fi) größer als die zweite Sendefrequenz (f2) ist.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first transmission frequency (fi) is greater than the second transmission frequency (f 2 ).
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung: 1 ,2*f2>f1>f2 erfüllt ist, wobei fi die erste Sendefrequenz und f2 die zweite Sendefrequenz ist.16. The method according to claim 15, characterized in that the condition: 1, 2 * f 2 > f 1 > f 2 is satisfied, where fi the first transmission frequency and f 2 is the second transmission frequency.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung: 1 ,1*f2>fι>f2 erfüllt ist.17. The method according to claim 16, characterized in that the condition: 1, 1 * f 2 >fι> f 2 is satisfied.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung: 1 ,05*f2>fi>1 ,01*f2 erfüllt ist.18. The method according to claim 17, characterized in that the condition: 1, 05 * f 2 >fi> 1, 01 * f 2 is satisfied.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sendefrequenz (fi) und die zweite Sendefrequenz (f2) aus dem Bereich zwischen 100 MHZ und 2 GHz ausgewählt sind.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first transmission frequency (fi) and the second transmission frequency (f 2 ) are selected in the range between 100 MHz and 2 GHz.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seηdefrequenz (fi) und die zweite Sendefrequenz (f2) derart ausgewählt sind, dass die Differenz zwischen erster Sendefrequenz (f|) und die zweiter Sendefrequenz (f2) im Bereich von 10 MHz bis 100 MHz liegt. 20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first Seηdefrequenz (fi) and the second transmission frequency (f 2 ) are selected such that the difference between the first transmission frequency (f |) and the second transmission frequency (f 2 ) in Range from 10 MHz to 100 MHz.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Empfänger (4) entlang der Verbindungslinie zwischen dem ersten Sender (1) und dem zweiten Sender (2) bewegt.21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the receiver (4) along the connecting line between the first transmitter (1) and the second transmitter (2) moves.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung des Empfängers (4) während aufeinanderfolgender Messzeitpunkte entlang der Verbindungslinie zwischen dem ersten Sender (1) und dem zweiten Sender (2) ermittelt wird.22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the relative movement of the receiver (4) during successive measuring times along the connecting line between the first transmitter (1) and the second transmitter (2) is determined.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens ein dritter Sender vorgesehen ist, wobei der erste Sender, der zweite Sender und der dritte Sender jeweils voneinander beanstandet angeordnet werden, wobei zusätzlich elektromagnetische23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in addition at least one third transmitter is provided, wherein the first transmitter, the second transmitter and the third transmitter are each spaced from each other, wherein additionally electromagnetic
Strahlung einer dritten Sendefrequenz mittels des dritten Senders ausgesendet wird, und die dritte Sendefrequenz mit einer drittenRadiation of a third transmission frequency is transmitted by means of the third transmitter, and the third transmission frequency with a third
Modulationsfrequenz moduliert wird, und wobei sich die erste, zweite und dritte Sendefrequenz jeweils derart voneinander unterscheiden, dass sich eine Schwebung mit einerModulation frequency is modulated, and wherein the first, second and third transmission frequencies each differ from each other such that a beating with a
Schwebungsfrequenz ausbildet.Beats frequency forms.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Empfänger (4) in der durch ersten Sender, zweiten Sender und dritten Sender aufgespannte Ebene bewegt.24. The method according to claim 23, characterized in that the receiver (4) moves in the plane spanned by the first transmitter, the second transmitter and the third transmitter.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung des Empfängers (4) während aufeinanderfolgender Messzeitpunkte entlang der durch ersten Sender, zweiten Sender und dritten Sender aufgespannte Ebene ermittelt wird. 25. The method according to any one of claims 23 and 24, characterized in that the relative movement of the receiver (4) is determined during successive measurement times along the spanned by first transmitter, second transmitter and third transmitter plane.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines ersten Zeitintervalls (U) der erste und der zweite Sender mit ihrer jeweils modulierten Sendefrequenz senden, wobei der dritte Sender innerhalb eines ersten Zeitintervalls (h) nicht sendet, und innerhalb eines zweiten Zeitintervalls (I2) der erste und der dritte Sender mit ihrer jeweils modulierten Sendefrequenz senden, wobei der zweite Sender innerhalb eines zweiten Zeitintervalls (I2) nicht sendet, und wobei innerhalb des ersten Zeitintervalls (h) und des zweiten Zeitintervalls (I2) jeweils mindestens zwei Amplituden der Schwebungsfrequenz zu jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen werden und, aus den während des ersten Zeitintervalls (li) gemessenen Amplituden der Schwebungsfrequenz eine erste Relativbewegung des Empfängers (4) entlang einer ersten Verbindungslinie zwischen dem ersten Sender und dem zweiten Sender ermittelt wird, und aus den während des zweiten Zeitintervalls (I2) gemessenen Amplituden der Schwebungsfrequenz eine zweite Relativbewegung des Empfängers (4) entlang einer zweiten Verbindungslinie zwischen dem ersten Sender und dem dritten Sender ermittelt wird, und aus der ersten Relativbewegung entlang einer ersten Verbindungslinie und der zweiten Relativbewegung entlang einer zweiten Verbindungslinie die Relativbewegung des Empfängers (4) entlang der durch ersten Sender, zweiten Sender und dritten Sender aufgespannte Ebene ermittelt wird.26. The method according to any one of claims 23 and 24, characterized in that within a first time interval (U) of the first and the second transmitter transmit with their respective modulated transmission frequency, wherein the third transmitter within a first time interval (h) does not transmit, and within a second time interval (I 2 ) the first and the third transmitter transmit with their respective modulated transmission frequency, wherein the second transmitter does not transmit within a second time interval (I 2 ), and wherein within the first time interval (h) and the second time interval ( I 2 ) in each case at least two amplitudes of the beat frequency at respectively different points in time are measured and, from the amplitudes of the beat frequency measured during the first time interval (li), a first relative movement of the receiver (4) along a first connecting line between the first transmitter and the second transmitter is determined, and from the during the second time interval lls (I 2 ) measured amplitude of the beat frequency, a second relative movement of the receiver (4) along a second connecting line between the first transmitter and the third transmitter is determined, and from the first relative movement along a first connecting line and the second relative movement along a second connecting line Relative movement of the receiver (4) along the spanned by first transmitter, second transmitter and third transmitter plane is determined.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitintervalle (h), in denen der erste und der zweite Sender mit ihrer jeweils modulierten Sendefrequenz senden und der dritte Sender nicht sendet, und die zweiten Zeitintervalle (I2), in denen der erste und der dritte27. The method according to claim 26, characterized in that the first time intervals (h) in which the first and the second transmitter transmit with their respective modulated transmission frequency and the third transmitter does not transmit, and the second time intervals (I 2 ), in which the first and the third
Sender mit ihrer jeweils modulierten Sendefrequenz senden und der zweite Sender nicht sendet, alternieren und die Relativbewegung des Empfängers (4) entlang der durch ersten Sender, zweiten Sender und dritten Sender aufgespannte Ebene kontinuierlich ermittelt wird.Transmit stations with their respective modulated transmission frequency and the second transmitter does not transmit, alternate and the relative movement of the receiver (4) is determined continuously along the plane spanned by the first transmitter, second transmitter and third transmitter.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die absoluten Positionsdaten des Empfängers (4) kontinuierlich aus den fortlaufend bestimmten Relativbewegungen des Empfängers (4) entlang der durch ersten Sender, zweiten Sender und dritten Sender aufgespannte Ebene sowie aus den anfänglichen bekannten, absoluten Positionsdaten des Empfängers (4) bestimmt werden.28. The method according to any one of claims 23 to 27, characterized in that the absolute position data of the receiver (4) continuously from the continuously determined relative movements of the receiver (4) along the spanned by first transmitter, second transmitter and third transmitter level and from the initially known, absolute position data of the receiver (4) can be determined.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Empfänger (4) über mindestens einen der Sender (1 , 2) Daten über die erste Sendefrequenz (fi), die erste Modulationsfrequenz (fMi) die zweite29. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that to the receiver (4) via at least one of the transmitters (1, 2) data on the first transmission frequency (fi), the first modulation frequency (f M i) the second
Sendefrequenz (f2) und die zweite Modulationsfrequenz (fM2) übermittelt werden.Transmission frequency (f 2 ) and the second modulation frequency (f M2 ) are transmitted.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 23-29, dadurch gekennzeichnet, dass an den Empfänger (4) über mindestens einen der drei Sender Daten über die Abstände mindestens zweier Senderpaare, die erste Sendefrequenz, die erste Modulationsfrequenz, die zweite Sendefrequenz, die zweite Modulationsfrequenz, die dritte Sendefrequenz und die dritte Modulationsfrequenz übermittelt werden.30. The method according to any one of claims 23-29, characterized in that the receiver (4) via at least one of the three transmitters data on the distances of at least two pairs of transmitters, the first transmission frequency, the first modulation frequency, the second transmission frequency, the second modulation frequency , the third transmission frequency and the third modulation frequency are transmitted.
31. System zum Aussenden und Empfangen von Positionsdaten sowie zur Positionsbestimmung, aufweisend:31. System for transmitting and receiving position data and for position determination, comprising:
- einen ersten Sender (1) zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung einer ersten Sendefrequenz (fi),a first transmitter (1) for emitting electromagnetic radiation of a first transmission frequency (fi),
- einen ersten Modulator zur Modulation der ersten Sendefrequenz (fi) mit einer ersten Modulationsfrequenz (f^i), - einen zweiten Sender (2) zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Sendefrequenz (f2),a first modulator for modulating the first transmission frequency (fi) with a first modulation frequency (f ^ i), a second transmitter (2) for emitting electromagnetic radiation of a second transmission frequency (f 2 ),
- einen zweiten Modulator zur Modulation der zweiten Sendefrequenz (f2) mit einer zweiten Modulationsfrequenz (fM2), - wobei sich die erste Frequenz (fi) von der zweiten Frequenz (f2) derart unterscheidet, dass sich eine Schwebung mit einer Schwebungsfrequenz (fs) ausbildet,a second modulator for modulating the second transmission frequency (f 2 ) with a second modulation frequency (f M2 ), the first frequency (fi) being different from the second frequency (f 2 ) such that a beat having a beat frequency (f 2 ) fs),
- Mittel zum Messen mindestens einer ersten Amplitude (Ai) der Schwebungsfrequenz (fs) ab einem ersten Zeitpunkt (ti) an einer ersten Position (x-i) des Empfängers (4),Means for measuring at least a first amplitude (Ai) of the beat frequency (fs) from a first instant (ti) at a first position (x-i) of the receiver (4),
- Mittel zum Messen mindestens einer zweiten Amplitude (A2) der Schwebungsfrequenz (fs) ab einem zweiten Zeitpunkt (t2) an einer zweiten Position (x2) des Empfängers (4), und- means for measuring at least a second amplitude (A 2 ) of the beat frequency (fs) from a second time (t 2 ) at a second position (x 2 ) of the receiver (4), and
- Mittel zur Bestimmung der zweiten Position (x2) des Empfängers (4) in Bezug zur ersten Position (X1) aus der mindestens einen ersten Amplitude- means for determining the second position (x 2 ) of the receiver (4) with respect to the first position (X 1 ) from the at least one first amplitude
(Ai) und der mindestens einen zweiten Amplitude (A2) der Schwebungsfrequenz (fs).(Ai) and the at least one second amplitude (A 2 ) of the beat frequency (fs).
32. System nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sender (1 , 2) in einem räumlich konstanten Abstand zueinander angeordnet sind.32. System according to claim 31, characterized in that the at least two transmitters (1, 2) are arranged in a spatially constant distance from one another.
33. System nach einem der Ansprüche 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sender (1 , 2) ortfest angeordnet sind.33. System according to any one of claims 31 and 32, characterized in that the at least two transmitters (1, 2) are arranged stationary.
34. System nach einem der Ansprüche 31 - 33, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Modulator und der zweite Modulator durch einen Modulator ausgebildet sind, der sowohl mit dem ersten Sender (1) als auch mit dem zweiten Sender (2) verbunden ist. 34. System according to one of claims 31 - 33, characterized in that the first modulator and the second modulator are formed by a modulator which is connected to both the first transmitter (1) and with the second transmitter (2).
35. System nach einem der Ansprüche 31- 34, aufweisend:35. The system of claim 31, comprising:
- einen dritten Sender zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung einer dritten Sendefrequenz, - einen dritten Modulator zur Modulation der dritten Sendefrequenz mit einer dritten Modulationsfrequenz,a third transmitter for emitting electromagnetic radiation of a third transmission frequency, a third modulator for modulation of the third transmission frequency with a third modulation frequency,
- und wobei sich die erste, zweite und dritte Sendefrequenz jeweils derart voneinander unterscheiden, dass sich eine Schwebung mit einer Schwebungsfrequenz ausbildet.- And wherein the first, second and third transmission frequencies each differ from each other such that forms a beat with a beat frequency.
36. System nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Empfänger (4) in der durch ersten Sender, zweiten Sender und dritten Sender aufgespannte Ebene angeordnet ist.36. System according to claim 35, characterized in that the receiver (4) is arranged in the plane spanned by the first transmitter, the second transmitter and the third transmitter.
37. System nach einem der Ansprüche 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass37. System according to one of claims 35 and 36, characterized in that
Mittel zum periodischen Aktivieren und Deaktivieren der Sender derart, dass innerhalb eines ersten Zeitintervalls (li) der erste und der zweite Sender mit ihrer jeweils modulierten Sendefrequenz senden und der dritte Sender innerhalb eines ersten Zeitintervalls (h) nicht sendet, und dass innerhalb eines zweiten Zeitintervalls (b) der erste und der dritte Sender mit ihrer jeweils modulierten Sendefrequenz senden und der zweite Sender innerhalb eines zweiten Zeitintervalls (b) nicht sendet.Means for periodically activating and deactivating the transmitters such that within a first time interval (li) the first and second transmitters transmit at their respectively modulated transmit frequency and the third transmitter does not transmit within a first time interval (h) and within a second time interval (b) the first and third transmitters transmit at their respectively modulated transmit frequency and the second transmitter does not transmit within a second time interval (b).
38. System nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Zeitintervalle (U) und die zweiten Zeitintervalle (li) periodisch alternieren. 38. System according to claim 37, characterized in that the first time intervals (U) and the second time intervals (li) alternate periodically.
PCT/EP2007/011283 2006-12-14 2007-12-14 Method and system for position determination WO2008071457A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006059623.4 2006-12-14
DE200610059623 DE102006059623B3 (en) 2006-12-14 2006-12-14 Method and system for position determination

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008071457A1 true WO2008071457A1 (en) 2008-06-19

Family

ID=39167841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/011283 WO2008071457A1 (en) 2006-12-14 2007-12-14 Method and system for position determination

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006059623B3 (en)
WO (1) WO2008071457A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011085769B4 (en) 2011-11-04 2014-11-06 Universität Rostock Method and system for position determination
DE102012201368B4 (en) 2012-01-31 2016-12-08 Universität Rostock Method and system for position determination
CN109477881A (en) 2016-05-25 2019-03-15 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 Waveform Design for positioning system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2198113A (en) * 1938-09-30 1940-04-23 William H Donnelly Navigation method and apparatus
US2551604A (en) * 1942-11-13 1951-05-08 Int Standard Electric Corp Radio position determining system
US2718002A (en) * 1949-02-02 1955-09-13 Int Standard Electric Corp Long range navigation system
US2778013A (en) * 1953-04-10 1957-01-15 Seismograph Service Corp Radio surveying apparatus
US3303499A (en) * 1963-10-02 1967-02-07 Seismograph Service Corp Radio location ranging system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0047561A1 (en) * 1980-09-10 1982-03-17 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Method of determining the position of a mobile object

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2198113A (en) * 1938-09-30 1940-04-23 William H Donnelly Navigation method and apparatus
US2551604A (en) * 1942-11-13 1951-05-08 Int Standard Electric Corp Radio position determining system
US2718002A (en) * 1949-02-02 1955-09-13 Int Standard Electric Corp Long range navigation system
US2778013A (en) * 1953-04-10 1957-01-15 Seismograph Service Corp Radio surveying apparatus
US3303499A (en) * 1963-10-02 1967-02-07 Seismograph Service Corp Radio location ranging system

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006059623B3 (en) 2008-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009057191A1 (en) Method for uniquely determining a distance and / or a relative speed of an object, driver assistance device and motor vehicle
EP2018577A1 (en) High-resolution synthetic aperture side view radar system used by means of digital beamforming
DE102005012945A1 (en) Method and apparatus for distance and relative velocity measurement of multiple objects
DE102012211809A1 (en) Method and arrangement for relative position detection of stations by means of radio location
DE102007045103A1 (en) Method and apparatus for synthetic imaging
WO2018137835A1 (en) Method for determining at least one piece of object information about at least one object sensed by means of a radar system, in particular of a vehicle, radar system, and driver assistance system
EP1309885A1 (en) Method for pulse width modulation of a radar system
EP3060939B1 (en) Synthetic aperture radar method
WO2020069831A1 (en) 360° mimo radar system having multiple radar sensors and phase calibration via overlapping virtual tx and rx antennas of adjacent radar sensors
DE102016205227A1 (en) Method and device for tracking objects, in particular moving objects, in the three-dimensional space of imaging radar sensors
DE2635952B2 (en) Distance measurement system for distance-bound vehicles using a Doppier radar device
DE19946168B4 (en) FMCW method for determining the distance between two vehicles
DE102013216461A1 (en) Synthetic aperture radar method for remote sensing of surface of earth through radar system, involves generating sub-pulses in respective pulse repetition interval such that sub-pulses have different, non-overlapping frequency ranges
EP3368916A1 (en) Method and device for tracking objects, in particular moving objects, in the three-dimensional space of imaging radar sensors
DE102006059623B3 (en) Method and system for position determination
EP4066006A1 (en) Simultaneous identification and localization of objects by means of bistatic measurement
EP1536247A1 (en) Interferometric microwave radar method
DE4307414C1 (en) Traffic surveillance radar for controlling traffic lights - uses correlation of echo signals provided by 2 stationary antenna to detect traffic within each traffic lane
DE102015211084A1 (en) Method and device for determining the position of a rail vehicle
EP0437822A2 (en) Method of vehicle position determination by radio reception and radio receiving device for a vehicle
DE102009021818A1 (en) Three-dimensional tracking unit of a moving object has a transmission unit with spaced transmitters and a receiver at the moving object
DE102020102380A1 (en) Method for operating a radar device and motor vehicle comprising a plurality of radar sensors
DE102011085769B4 (en) Method and system for position determination
EP2722685A1 (en) Synthetics aperture radar method
DE102012201368B4 (en) Method and system for position determination

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07857006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07857006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1