DE102006059623B3 - Method and system for position determination - Google Patents
Method and system for position determination Download PDFInfo
- Publication number
- DE102006059623B3 DE102006059623B3 DE200610059623 DE102006059623A DE102006059623B3 DE 102006059623 B3 DE102006059623 B3 DE 102006059623B3 DE 200610059623 DE200610059623 DE 200610059623 DE 102006059623 A DE102006059623 A DE 102006059623A DE 102006059623 B3 DE102006059623 B3 DE 102006059623B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transmitter
- frequency
- receiver
- beat
- sub
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Es ist 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 unter Verwendung preiswerter Empfänger und möglichst weniger Sender gewährleistet sein soll, insbesondere in Bereichen, in denen GPS-Signale nicht verfügbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf: Aussenden elektromagnetischer Strahlung einer ersten Sendefrequenz (f<SUB>1</SUB>) mittels des ersten Senders (1), wobei die erste Sendefrequenz (f<SUB>1</SUB>) mit einer ersten Modulationsfrequenz (f<SUB>M1</SUB>) moduliert wird; Aussenden elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Sendefrequenz (f<SUB>2</SUB>) mittels des zweiten Senders (2), wobei die zweite Sendefrequenz (f<SUB>2</SUB>) mit einer zweiten Modulationsfrequenz (f<SUB>M2</SUB>) moduliert wird, und wobei sich die erste Frequenz (f<SUB>1</SUB>) von der zweiten Frequenz (f<SUB>2</SUB>) derart unterscheidet, dass sich eine Schwebung mit einer Schwebungsfrequenz (f<SUB>S</SUB>) ausbildet; Messen mindestens einer ersten Amplitude (A<SUB>1</SUB>) der Schwebungsfrequenz (f<SUB>S</SUB>) ab einem ersten Zeitpunkt (t<SUB>1</SUB>)ängers (4); Messen mindestens einer zweiten Amplitude (A<SUB>2</SUB>) der Schwebungsfrequenz (f<SUB>S</SUB>) ab einem zweiten Zeitpunkt (t<SUB>2</SUB>) an einer zweiten Position (x<SUB>2</SUB>) des Empfängers (4); und Ermittlung der zweiten Position (x<SUB>2</SUB>) des Empfängers (4) in Bezug zur ersten Position (x<SUB>1</SUB>) des Empfängers (4) aus der ...It is an object of the present invention to provide a method and a system for autonomous, and with respect to the transmitter, contactless position determination of a receiver, with an accurate position determination using low-cost receiver and as few transmitters should be ensured, especially in areas where GPS signals are not available. The inventive method comprises the following method steps: emission of electromagnetic radiation of a first transmission frequency (f <SUB> 1 </ SUB>) by means of the first transmitter (1), wherein the first transmission frequency (f <SUB> 1 </ SUB>) with a first modulation frequency (f <SUB> M1 </ SUB>) is modulated; Emitting electromagnetic radiation of a second transmission frequency (f <SUB> 2 </ SUB>) by means of the second transmitter (2), the second transmission frequency (f <SUB> 2 </ SUB>) having a second modulation frequency (f <SUB> M2 </ SUB>), and wherein the first frequency (f <SUB> 1 </ SUB>) differs from the second frequency (f <SUB> 2 </ SUB>) such that there is a beat with a beat frequency (f <SUB> S </ SUB>) forms; Measuring at least a first amplitude (A <SUB> 1 </ SUB>) of the beat frequency (f <SUB> S </ SUB>) from a first point in time (t <SUB> 1 </ SUB>) (4); Measuring at least one second amplitude (A <SUB> 2 </ SUB>) of the beat frequency (f <SUB> S </ SUB>) from a second time (t <SUB> 2 </ SUB>) at a second position (x <SUB> 2 </ SUB>) of the receiver (4); and determining the second position (x <SUB> 2 </ SUB>) of the receiver (4) with respect to the first position (x <SUB> 1 </ SUB>) of the receiver (4) from the ...
Description
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 The present invention relates to a method and a system for Position determination with the features mentioned in claims 1 and 31. Especially The present invention relates to a method for localization a recipient in an environment in which 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 the positioning of a person or an object of elementary meaning. In particular for contactless position determination powerful systems nowadays, such as the Global Positioning System (GPS). GPS based on satellites that are constantly their changing Emit position and the exact time. From their signal transit time can GPS receivers then calculate their own position and speed. Basically enough the signals from three satellites. In practice, however, have GPS receiver no clock that is accurate enough to calculate the run times correctly to be able to. 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 is only applicable in areas where a GPS receiver is the sufficient from the (at least) four satellites emitted signals good reception. However, such a situation is in many areas, in which a position determination is necessary, not given. To counting For example, vehicle tunnels in which the vehicle position for Navigation should be determined. Often you can get GPS signals not received within vehicle tunnels. A location of the vehicle can only be realized after leaving the tunnel by GPS, which is particularly disadvantageous if several within the tunnel Driving directions are available, between which the navigation system must distinguish.
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.One Another example is a grain silo, within which GPS signals can not be received well enough. An existing within the grain elevator Work machine whose position is monitored should, could do not resort to GPS positioning, so here's alternative activities must be taken.
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.Should a contactless, independent Positioning of a person or an object (each via a have suitable receivers) in Areas of insufficiently strong GPS signals, It is known to use electromagnetic signals that are local Broadcasters are broadcast. From the phase shift of the receiver received signal (provided that the transmitter is stationary are) on the relative movement of the receiver, whose position is determined should be closed to one of the channels. This must be the Phase shift of the receiver be determined to the transmitter. A disadvantage here is that the phase shift between transmitter and receiver can only be determined if either both transmitter and Receiver via synchronous, high-precision Have clocks or an additional one Reference signal is taken to help. However, this requires accordingly expensive technical components.
Aus
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 unter Verwendung preiswerter Empfänger und möglichst weniger Sender gewährleistet sein soll, insbesondere in Bereichen, in denen GPS-Signale nicht verfügbar sind. Des Weiteren soll auf die Verwendung von Referenzsignalen oder hochpräzisen, synchronen Uhren oder ähnlichen Zeitmesseinrichtungen verzichtet werden können.It is therefore an object of the present invention, a method and a system for independent, and in terms of transmitters, contactless positioning of a receiver indicate using an exact position determination cheap receiver and as possible less transmitter guaranteed should be, especially in areas where GPS signals are not available are. Furthermore, it should be based on the use of reference signals or high-precision, synchronous watches or similar Time measuring devices can be dispensed with.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im Anspruch 1 (Verfahrensanspruch) sowie im Anspruch 31 (Vorrichtungsanspruch) Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.These The object is achieved by the features in claim 1 (method claim) and in the claim 31 (device claim) Advantageous embodiments 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.One particular advantage of the invention is that with inexpensive Senders and receivers the position of a recipient also in (for GPS signals) hard to reach Areas, can be determined accurately and quickly. In a preferred variant only 2 transmitters and one receiver are needed. Therefore, this is suitable inventive system for example, as a supplement for GPS receivers in Areas of weak or nonexistent GPS signals, the corresponding from the system according to the invention Receiving transmitted signals, and so their position in the field of Sender can determine alternatively to the GPS. This will be a good one Alternative or supplement for GPS positioning created.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Position eines beweglichen Empfängers weist folgende Verfahrensschritte auf:
- – Aussenden elektromagnetischer Strahlung einer erste Sendefrequenz mittels eines ersten Senders, wobei die erste Sendefrequenz mit einer ersten Modulationsfrequenz moduliert wird,
- – 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,
- – 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
- – Ermitteln der zweiten Position des Empfängers in Bezug auf die erste Position aus der mindestens ersten und zweiten gemessenen Amplitude der Schwebungsfrequenz.
- 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,
- 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,
- - 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
- 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 – t1) 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.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 - t 1 ) 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).
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.One particular advantage of the present invention is that only the amplitude of the low-frequency beat signal measured and from this already the relative movement of the receiver between the two transmitters can be determined. The use of a reference signal or a high synchronous clock is not necessary. For example, the stations within a tunnel, it would be possible to position one Tunnel passing through car (even if not receiving a GPS signal) high-precision and very cheap to determine.
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 stationary arranged to each other. Preferably, the first and second modulation frequencies each a whole multiple or a part of the beat frequency (The first and second modulation frequencies differ in each case from the beat frequency). Furthermore, it is preferable to measure the amplitude of the beat signal by the receiver with perform such a high (sampling) frequency and evaluate that the receiver within a measuring interval at most by the amount λ / 2 (half wavelength the beat frequency). That's the way it is, for example for the Position determination of motor vehicles possible, the highest possible speed for motor vehicles (for example, 500 km / h) and the minimum scan period, with which the amplitude of the beat frequency has to be measured, to determine accordingly. Because of the amplitude of the beat frequency a phase shift is detected, it is necessary that the moving receiver within a scan period at most a distance of λ / 2 (corresponds to a phase shift of Pi) has covered.
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 are the first and second transmission frequencies, the first and second modulation frequencies and consequently the beat frequency is constant. It continues preferred that the first modulation frequency equal to the second Modulation frequency selected becomes. By suitable choice of the transmission and modulation frequencies (and thus the beat frequency) leads the phase shift of the receiver (due to its movement between the channels) to a special strong variation of the amplitude of the beat frequency (in particular 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 in a range between 10 MHz and 100 MHz set. In the aforementioned embodiments, in which two transmitters are available the position of the recipient and thus the movement of the recipient Determine exactly along the connecting line of the two transmitters.
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.Should the position of a recipient not determined along a line, but within a plane be, it is provided according to the invention that in each case a first, a second and a third transmitter electromagnetic Emitting radiation having a first, second and third transmission frequency, wherein the first transmission frequency having a first modulation frequency, the second transmission frequency with a second modulation frequency and the third transmission frequency modulated with a third modulation frequency and wherein the first, second and third transmission frequencies respectively differ so that one (low frequency) beat forms and wherein the amplitude of the low-frequency beat frequency is measured at different times and from the amplitude the beat frequency (in particular from the amplitude of at least a secondary maximum) at different times the relative movement Recipient is determined within the appropriate time interval. The above made statements to preferred frequencies and the features of the claims 2-22 for this embodiment apply analogously. For one spatial (Three-dimensional) position determination, the system can also four or more channels are extended.
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.The Requirements for the recipient However, do not rise, since this only the amplitude of the low-frequency Beat frequency must measure and from this its position (over the Relative movement). It is preferably provided that the transmission frequencies and the modulation frequencies are standardized. Then the receiver after measuring the amplitudes at different times automatically by corresponding mathematical transformations determine 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 consists of the first and second transmission frequencies, the first and second transmission frequencies second modulation frequency and the at least two measured amplitudes the relative movement determined by calculation. Alternatively, it may be provided be that the receiver has a Has data table, from which he measured the corresponding amplitude value pairs Can take relative position.
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.alternative but it is also possible that the inventive system for position determination depending on the application with different (also time-variable) transmission and modulation frequencies works and the stations possibly at different intervals are positioned to each other or positioned. Then it is provided according to the invention at least one of the transmitters has data corresponding to the receiver via the Transmit and modulate sequences, so the receiver then by means of a data processing device and the transmitted Data after measurement of amplitude pairs its relative motion automatically calculated can determine.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The The invention will be explained in more detail with reference to embodiments.
Es zeigen:It demonstrate:
Der
Empfänger
Das
erfindungsgemäße Bestimmen
der Position des Empfängers
Werden
jedoch die Sendefrequenzen f1 und f2 erfindungsgemäß moduliert (siehe
Die
erfindungsgemäße Idee
besteht darin, dass sich das Modulationsbild der Schwebung sehr stark ändert (siehe
Sind diese stets konstant, ist es beispielsweise auch möglich, die Amplitudenwertepaare in eine Datentabelle mit entsprechend korellierten 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 f1 und f2 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 correlated 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 to set the transmission frequencies f 1 and f 2 such that forms a beat and on the other hand to select the modulation frequencies such that the forming beating at least one 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.A recalculation the relative movement of the transmission and modulation frequencies can in a simple way by means of known mathematical algorithms be made. For predetermined transmission and modulation frequencies, the amplitude the beat frequency in dependence the phase shift (ie the relative movement) by appropriate calculated mathematical superposition of the modulated transmission frequencies become. The dissolution the corresponding equations after the phase shift or The relative movement can then be explicitly or numerically with the aid of corresponding computer programs, such as Mathematica, be made.
Die
- 11
- erster Senderfirst transmitter
- 22
- zweiter Sendersecond transmitter
- 33
- Modulatormodulator
- 44
- Empfängerreceiver
Claims (32)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200610059623 DE102006059623B3 (en) | 2006-12-14 | 2006-12-14 | Method and system for position determination |
PCT/EP2007/011283 WO2008071457A1 (en) | 2006-12-14 | 2007-12-14 | Method and system for position determination |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200610059623 DE102006059623B3 (en) | 2006-12-14 | 2006-12-14 | Method and system for position determination |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006059623B3 true DE102006059623B3 (en) | 2008-07-24 |
Family
ID=39167841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200610059623 Expired - Fee Related DE102006059623B3 (en) | 2006-12-14 | 2006-12-14 | Method and system for position determination |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102006059623B3 (en) |
WO (1) | WO2008071457A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011085769A1 (en) | 2011-11-04 | 2013-05-08 | Universität Rostock | Method for determining position of mobile receiver, involves modulating carrier frequency with signal frequency, where signal frequency is previously modulated with modulation frequency |
DE102012201368A1 (en) | 2012-01-31 | 2013-08-01 | Universität Rostock | Method for determining position of receiver e.g. global positioning system (GPS) receiver for vehicle, involves determining both amplitudes of beat frequencies to determine position of receiver |
US10942247B2 (en) | 2016-05-25 | 2021-03-09 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Waveform design for locating system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1935739A1 (en) * | 1968-07-18 | 1970-08-06 | Int Standard Electric Corp | Distance measuring device |
EP0047561A1 (en) * | 1980-09-10 | 1982-03-17 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. | Method of determining the position of a mobile object |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL137955B (en) * | 1938-09-30 | |||
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 |
-
2006
- 2006-12-14 DE DE200610059623 patent/DE102006059623B3/en not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-12-14 WO PCT/EP2007/011283 patent/WO2008071457A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1935739A1 (en) * | 1968-07-18 | 1970-08-06 | Int Standard Electric Corp | Distance measuring device |
EP0047561A1 (en) * | 1980-09-10 | 1982-03-17 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. | Method of determining the position of a mobile object |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011085769A1 (en) | 2011-11-04 | 2013-05-08 | Universität Rostock | Method for determining position of mobile receiver, involves modulating carrier frequency with signal frequency, where signal frequency is previously modulated with modulation frequency |
DE102011085769B4 (en) * | 2011-11-04 | 2014-11-06 | Universität Rostock | Method and system for position determination |
DE102012201368A1 (en) | 2012-01-31 | 2013-08-01 | Universität Rostock | Method for determining position of receiver e.g. global positioning system (GPS) receiver for vehicle, involves determining both amplitudes of beat frequencies to determine position of receiver |
US10942247B2 (en) | 2016-05-25 | 2021-03-09 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Waveform design for locating system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2008071457A1 (en) | 2008-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2845026B1 (en) | Method and arrangement for the relative position detection of stations by means of radio location | |
EP2018577A1 (en) | High-resolution synthetic aperture side view radar system used by means of digital beamforming | |
DE102007045103A1 (en) | Method and apparatus for synthetic imaging | |
DE102017101763A1 (en) | Method for determining at least one object information of at least one object which is detected by a radar system, in particular of a vehicle, radar system and driver assistance system | |
DE102013221756B3 (en) | Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar system | |
DE1197633B (en) | Arrangement for measuring the distance between two distant stations | |
DE2408333A1 (en) | DEVICE FOR DISTANCE MEASUREMENT | |
DE102011120244A1 (en) | Receiver architecture for orthogonal, multiple-input-multiple-output radar systems | |
DE102016205227A1 (en) | Method and device for tracking objects, in particular moving objects, in the three-dimensional space of imaging radar sensors | |
DE2936168C2 (en) | ||
DE102006059623B3 (en) | Method and system for position determination | |
DE2635952B2 (en) | Distance measurement system for distance-bound vehicles using a Doppier radar device | |
DE102015221163A1 (en) | Method and device for tracking objects, in particular moving objects, in the three-dimensional space of imaging radar sensors | |
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 | |
CH711410B1 (en) | Method and measuring device for locating a leak in a pipeline network for gaseous or liquid media. | |
WO2017072048A1 (en) | Method and device for tracking objects, in particular moving objects, in the three-dimensional space of imaging radar sensors | |
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 | |
DE2007460C3 (en) | Radio system for passive distance measurement between two stations using the Doppler effect | |
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 | |
DE102011085769B4 (en) | Method and system for position determination | |
DE102012201368B4 (en) | Method and system for position determination | |
DE102012219225A1 (en) | Synthetic aperture radar method | |
DE102013013123B4 (en) | Method and device for locating radio stations by means of Doppler effect on board flying platforms | |
AT525535B1 (en) | Method for satellite-based position determination of a locating device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140701 |