CN107407723A - 用于3d位置确定的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定物体的三维位置的设备和方法。所述设备包括：适于发射信号的至少一个发射器；至少三个接收器，所述至少三个接收器和所述至少一个发射器优选设置在第一平面内，第一接收器和第二接收器优选沿着第一直线设置，并且第三接收器优选与第一直线间隔开地设置；以及处理器，所述处理器配置成用于确定至少三个传播时间，其中，相应的传播时间是信号从发射器经由物体直至相应的接收器所需要的时间，并且所述处理器还配置为用于由所确定的传播时间以及发射器和各接收器的设置方式来确定物体的三维位置。

Description

用于3D位置确定的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于使用至少三个接收器和至少一个发射器对用于反射和用于散射的物体进行三维位置确定的方法和设备。
背景技术
从现有技术中已知下述技术，所述技术能够基于相对于信号源反射的信号来确定物体与信号源的间距，例如在车辆情况下的间距测量。所述系统因此仅测量距系统前方物体的距离。因此，借助所述已知的方法不能够确定物体在三维空间中的位置。
为了在三维空间中对物体进行位置确定(定位)，存在不同的解决方案，例如GPS定位或GSM定位。然而，所有这些方法和其不同的变型方案都要求主动发射信号的物体。因此借助现有的解决方案不能定位不主动发射信号的非活跃物体。
WO2006/130004A1描述一种用于飞行器的雷达系统，以便在运行时检测在飞行器周围区域中的至少一个另外的飞行物体，其中，所述系统包括至少一个子系统，所述子系统具有用于发射电磁测量信号的至少一个发射器和用于同时接收所发射测量信号的反射的并且用于产生接收信号的接收器相控阵列，所述接收信号相应表示测量信号的所接收的反射。子系统还具有用于处理接收信号中的每个接收信号的信号处理单元，以便获得关于在飞行器周围区域中所检测到的飞行物体的信息。信号处理单元构造为用于确定相对于飞行器的、接收到的反射射出所沿的方向，并且为了确定所述方向，信号处理单元构造为用于执行关于接收信号的快速的傅里叶变换。
US2013/0172739A1描述一种核探针和一种超声转换器，所述核探针和超声转换器相互连接。所述连接以已知的空间关系对坐标系进行定向。超声数据用于检测转换器的偏移或转换器的位置改变，而无需使用跟踪传感器。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种方法和一种设备，所述方法或设备能够确定物体在三维空间中的位置，所述物体可位于空间中的每个任意的位置处，并且在此不必主动地发射信号。本发明的另一目的在于，提供一种方法和一种设备，所述方法或所述设备消除已知系统的上面提及的一个或多个问题。本发明的另外的优点此外从下面的说明书获得。
所述目的借助独立专利权利要求的特征来实现。从属权利要求涉及本发明的其它方面。
根据本发明的一个方面，提供一种用于确定物体的三维位置的设备。根据本发明的设备包括至少一个发射器和至少三个接收器，所述发射器适于发射信号，所述至少三个接收器和所述至少一个发射器优选基本上设置在第一平面内，第一接收器和第二接收器优选基本上沿着第一直线设置，尤其彼此间隔开地设置，并且第三接收器优选与第一直线间隔开地设置。此外，根据本发明的设备包括处理器，所述处理器配置为用于确定至少三个传播时间，处理器还配置为用于从所确定的各传播时间以及发射器和各接收器的设置方式中确定物体的三维位置。根据本发明的设备也适于确定物体的表面特性，其方式为：确定多个形成物体的点(点云)的三维位置。以这种方式不仅能够确定三维物体的宏观形状，而且也能够确定其微观的表面特性(粗糙度)。
如果所述至少一个发射器和所述至少三个接收器没有安置在一个平面内，那么在算法中产生位置误差。但是，所输出的位置仍始终指出正确的趋势。传感器与平面的偏移表现为较短或较长的传播时间，进而表现为物体的假想偏移的位置。
如上文中通过术语“间隔开”所描述的那样，这两个接收器相互间应具有一定间距，以便产生穿过这两个接收器和所述物体的平面。在此，所述间距可以是非常小的。同样地也适用于在第一直线和第三接收器之间的间距。
在此，将物体在空间中的三维位置确定理解为参照发射器和各接收器的设置方式确定物体的所有坐标(例如在笛卡尔坐标系中的x-、y-和z-坐标)，例如其重心。在一些实施形式中，在此也可以是在半空间(例如z>0)中的位置确定。
在此，传播时间优选确定为在下述各时间点之间的时间差，即，在一个接收器处检测到由物体反射的和/或散射的信号的时间点和在发射器发射与所接收到的信号相对应的信号的时间点。
为了确定位置，发射器和各接收器的预设的设置方式例如可以存储在处理器中(或所属的存储器中)，但是或者也可以以测量技术的方式加以确定，如下面详细描述的那样。
优选的是，发射器设置在位于第一和第二接收器之间的第一直线上，例如居中地设置。替选地，发射器的位置能够与所述至少三个接收器之一的位置基本上相同。这例如能够如下实现：所述三个接收器中的一个接收器同时也用作发射器。换言之，发射器可以是独立的仅适于发射信号的单元。但是，发射器也可以集成到接收器中。因此，发射器和接收器的位置可以是基本上相同的。具有在一个单元中的发射和接收功能的接收器也可称为传感器。然而可能足够的是，发射和接收单元并排设置。此外，发射器也能够以预先确定的间距垂直于第一直线设置。换言之，信号的初始点可以垂直于所述直线和/或垂直于所述平面以预先确定的间距偏移。
也可以在全部三个接收器中集成三个发射器，所述发射器例如能够全部同时或者以时间错开的方式发射(不同调制的信号)。
发射器可优选适于在全部空间方向上或者至少在半空间中各向同性地发射信号，或者该发射器是半圆形发射器。在后一种情况中，半圆形发射器的中心优选位于第一平面中和第一直线上，使得所述信号在半圆上以距第一直线一定间距(半圆半径)地具有该信号的初始点。然而，这在本发明的上下文中应理解为，所述半圆形发射器设置在第一平面内。
处理器还能够被配置为用于由信号从发射器经由物体直至第一接收器所需要的第一传播时间在第二平面内确定第一椭圆形轨迹或第一半椭圆形轨迹，并且由信号从发射器经由物体直至第二接收器所需要的第二传播时间在第二平面内确定第二椭圆形轨迹或第二半椭圆形轨迹，其中，利用两个椭圆形轨迹或半椭圆形轨迹在第二平面中的交点的位置来计算物体在三维空间中的位置。
例如，x坐标能够被限定为沿着第一直线的坐标。在该示例性的坐标系中，y坐标可以是垂直于x坐标的坐标，其中x坐标和y坐标限定第一平面。因此，z坐标是垂直地穿过第一平面的坐标。优选地，坐标原点位于发射器的位置上。然而清楚的是，坐标系的位置对测量原理不具有影响并且能够自由选择。
根据本发明同样可行的是，第一椭圆形轨迹的第一焦点与第一椭圆形轨迹的第二焦点重合，并且第二椭圆形轨迹的第一焦点与第二椭圆形轨迹的第二焦点重合。在这种情况下是圆形(作为椭圆形的特殊情况)。换言之，根据本发明同样可行的是，由信号从发射器经由物体直至第一接收器所需要的第一传播时间在第二平面内确定第一圆形轨迹或半圆形轨迹，并且由信号从发射器经由物体直至第二接收器所需要的第二传播时间在第二平面内确定第二圆形轨迹或半圆形轨迹，利用两个圆形轨迹或半圆形轨迹在第二平面中的交点位置来计算物体在三维空间中的位置。
优选地，处理器还配置为用于由信号从发射器经由物体直至第三接收器所需要的第三传播时间来确定在第一和第二平面之间的角度。换言之，第二平面的位置(与第一平面相比)经由第三传播时间来确定。在没有第三传播时间的情况下，仅能确定在第二平面内的位置。通过第三传播时间，形成能够确定在两个平面之间的角度或倾斜的线段。
因此，由两个椭圆形轨迹或半椭圆形轨迹的在第二平面中的交点和第二平面的位置/角度/倾斜(与第一平面相比)，能够在三维空间中确定物体的三维位置，意即例如在笛卡尔坐标系的情况下物体的位置的x坐标、y坐标、z坐标。因为准确地说存在两个相交的椭圆形的两个交点，所以优选根据系统设置方式的认知(例如根据假设：发射器仅在半空间中发射信号，或者出于几何原因，物体仅可能存在于两个交点之一处)来选择这两个交点中的正确的交点。
例如，x坐标能够被限定为沿着第一直线的坐标。在该示例性的坐标系中，y坐标能够是垂直于x坐标的坐标，其中x坐标和y坐标限定第一平面。因此，z坐标是垂直地穿过第一平面的坐标。优选地，坐标原点位于发射器的位置上。然而清楚的是，坐标系的位置对测量原理不具有影响并且能够自由选择。
在使用半圆形发射器使得信号在半圆上距第一直线一定间距(半圆半径h)地具有初始点的情况下，产生半椭圆形轨迹的倾斜。所述倾斜通过半圆形发射器的初始信号的间距(半径)h产生。信号比不具有半圆形发射器的方法的情况下高出半径h(在第二平面中)地发射。因此，两个半椭圆形轨迹的两个焦点被提高了间距h，并且上部的(正的)半椭圆形轨迹向上倾斜，而下部的(负的)半椭圆形轨迹向下倾斜。
如下文中更详细描述的那样，由此能够产生半椭圆形轨迹的倾斜。优选地，在角度不等于零(或高于预先确定的阈值)的情况下，相应的椭圆形轨迹能够沿着第一直线相应分成两个半椭圆形轨迹，并且沿正的或负的方向相对于第一平面以一定角度倾斜。如果信号源对应于半圆形发射器，或者如果信号源具有如下的扩展，该扩展相对于所发射的辐射而言大并且因此近似对应于垂直于第一直线的偏移，则能够使用该方法。
根据本发明的另一方面，提供根据前述描述的设备，其中，所述设备具有处理器，所述处理器配置为用于根据由所述至少三个接收器中的一个或多个接收器接收的一个或多个信号的形状和/或传播时间来确定物体表面的延展和/或大小和/或特性。优选使用发射多个短脉冲的信号源，以使物体能显示为点云，以便更好地检测物体几何结构。
根据本发明的另一方面，提供一种用于确定物体的三维位置的方法。所述方法包括下述步骤：从发射位置发射至少部分地被物体反射和/或散射的信号；并且在至少三个接收位置处接收至少部分地反射和/或散射的信号，其中，所述至少三个接收位置优选基本上设置在具有发射位置的第一平面内，第一接收位置和第二接收位置优选基本上沿着第一直线设置、优选彼此间隔开地设置，并且第三接收位置优选与第一直线间隔开地设置。所述方法还包括下述步骤：确定至少三个传播时间，相应的传播时间是信号从发射位置经由物体直至相应的接收位置所需要的时间，并且利用所确定的传播时间以及发射位置和各接收位置的设置方式来确定物体的三维位置。
发射位置能够沿着第一直线安置，优选安置在第一和第二接收位置之间，或者也与至少三个接收位置中的一个接收位置基本上相同。
基于信号从发射器经由物体直至第一和第二接收器所需要的第一和第二传播时间和第一和第二接收位置距所述发射位置的间距，能够确定物体的三维位置的第一坐标，其中所述第一坐标限定所述物体沿着所述第一直线的位置。
优选地，利用第一和第二椭圆形轨迹或第一和第二半椭圆形轨迹在第二平面内的交点来确定物体在三维空间中的位置，其中，信号从发射器经由物体直至第一接收器所需要的第一传播时间限定第二平面中的第一椭圆形轨迹或第一半椭圆形轨迹，并且信号从发射器经由物体直至第二接收器所需要的第二传播时间限定第二平面内的第二椭圆形轨迹或第二半椭圆形轨迹。利用第一和第二椭圆形轨迹或第一和第二半椭圆形轨迹在第二平面内的交点，不仅能够确定物体在三维空间中的y坐标和z坐标(如上所述的示例性的坐标系)，而且也能够确定物体在三维空间中的x坐标(沿着第一直线的坐标)。在此，第二平面通过第一直线和物体限定。换言之，第二平面是通过第一接收器、第二接收器和物体限定的平面。
如上文中已经描述的那样，第一椭圆形轨迹的第一焦点能够与第一椭圆形轨迹的第二焦点重合，并且第二椭圆形轨迹的第一焦点能够与第二椭圆形轨迹的第二焦点重合，从而限定圆形轨迹。
优选地，利用在第一和第二平面之间的角度来计算物体在三维空间中的位置，信号从发射器经由物体直至第三接收器所需要的第三传播时间限定所述角度。在此，所述角度限定第一平面相对于第二平面的可能的倾斜(也参见上文中的阐述)。
此外，所述方法还能够具有用于计算接收位置距发射位置的间距的步骤，其中，间距的计算在利用预设的传播速度的情况下基于直接从发射位置传递到相应的接收位置的信号的传播时间。
换言之，如果信号的传播速度是已知的，那么可以借助于根据本发明的方法基于直接从发射器到相应的接收器所测量的信号的传播时间来确定间距。因此能够省去在使用的准备阶段中确定各接收器之间的或者各接收器与发射器之间的间距。这例如能够实现接收器和发射器的灵活安置，意即，不强制性地需要将元件以预先确定的间距牢固地安置。这也会导致较低的制造成本和更灵活的应用领域，例如，接收器和发射器能够彼此无关地保存并且根据情况安置在现有的平面中(例如，建筑物壁，汽车的保险杠等)，而不必精确地确定间距。在使用后，接收器和发射器能够从平面取下并且重新安置到另一个平面上。作为另一示例，能够在传感器系统的生产过程中确定各个接收器相对于传感器的位置，并且所述算法能够匹配于每个单独的传感器的公差偏差。
替选地，该方法能够具有用于计算所发射的信号的传播速度的步骤，其中，所述传播速度的计算在利用在所述发射位置和所述至少三个接收位置中的一个之间的预设的间距的情况下基于直接从发射位置传递到所述至少三个接收位置之一的信号。
换言之，如果在接收器和发射器之间的间距是已知的，那么可以借助于本发明来确定直接从发射位置传递到所述至少三个接收位置之一的信号的传播速度。这是有利的，以便在确定位置之前提供设备的校准。此外，传播速度能够根据情况而变化(例如，由于周围环境的温度变化、在不同传播介质中的使用)。因此，能够改进在每次测量过程之前的校准，其中包括测量精度。
根据本发明的另一方面，能够提供一种如上所述的方法，并且附加地具有下述步骤，所述步骤用于利用由所述三个接收位置中的一个或多个接收到的一个或多个信号的传播时间和/或形状来计算物体表面的延展和/或大小和/或特性。
同样能够有利的是，重复执行根据本发明的方法，并且在此，发射位置是变化的，并且优选在两个或更多个接收位置之间变更。由此例如能够提高测量精度。
本发明还涉及用于下述应用中的一种或组合的上述设备或上述方法：手势识别(手势控制)、人物识别、物体(人物、物品等)的位置识别、物体(人物、物品等)的速度测量、空间监控(报警系统、存在识别)、体积识别、几何结构识别(3D扫描仪)、3D彩色图像的生成(传感器+照相机)、无损材料测试、身体扫描(例如器官、组织和骨骼扫描)、鱼类探测器、水底扫描、缩微复制、测绘、温度流量和气体流量的表示、环境识别(例如用于自主车辆、无人驾驶飞行器)、用于寻找原材料和/或识别地面基础设施的地面扫描仪、导航、透射物体(对内部结构的识别)、安全应用(例如在机场)、识别移动物体、气象学观察、用于控制机器、用于军事领域(例如扫雷机)、液位测量、高度控制、考勤检查、防碰撞保护、路径检测、距离测量和/或分类。
本发明基本上可以适用于任何类型的波，只要相应的发射器和接收器能够设计用于这种波，并且尤其包括电磁波，例如无线电波、微波、热辐射、光、X射线辐射、伽马辐射；压力波，例如声波、冲击波；引力波；辐射，例如粒子辐射和波辐射；等离子波；材料波；弯波；地震波；磁波；电波。
关于根据本发明的方法描述的特征当然也能够对应于根据本发明的设备的相应装置的相应特性。相应地，本发明的所描述的设备的特征能够对应于方法特征。
附图说明
下面借助于实施例和附图详细阐述本发明，附图示出：
图1示出根据本发明第一实施形式的传感器装置的示意性俯视图；
图2示出根据本发明第一实施形式的通过反射进行的三次传播时间测量的几何构造的示意性3D视图；
图3a示出根据本发明第一实施形式的通过反射进行的三次传播时间测量的几何构造的示意性俯视图；
图3b示出根据本发明第一实施形式的两个辅助线段的示意性几何构造；
图4示出根据本发明第一实施形式的借助两个接收器进行的传播时间测量的示意图；
图5a示出根据本发明第一实施形式的通过反射进行的两次传播时间测量的示意性几何构造；
图5b示出根据本发明第一实施形式的用于确定物体在两个椭圆形轨迹上的位置的示意图；
图6示出根据本发明第二实施形式的半圆形发射器的可行的结构的示意图；
图7示出根据本发明第二实施形式的借助半圆形发射器通过反射进行的三次传播时间测量的几何构造的示意性3D视图；
图8a示出根据本发明第二实施形式的借助半圆形发射器通过反射进行的三次传播时间测量的几何构造的示意性俯视图；
图8b示出根据本发明第二实施形式的由两个辅助线段构成的几何构造的示意图；
图9示出根据本发明第二实施形式的借助两个接收器和一个半圆形发射器进行的传播时间测量的示意图；
图10a示出根据本发明第二实施形式的借助半圆形发射器通过反射进行的两次传播时间测量的几何构造的示意图；
图10b示出根据本发明第二实施形式的物体在四个倾斜的半椭圆形轨迹上的可能的位置的示意图；
图11示出根据本发明第三实施形式的传感器装置的示意性俯视图；
图12示出根据本发明第三实施形式的通过反射进行的三次传播时间测量的几何构造的示意性3D视图；
图13a示出根据本发明第三实施形式的根据图12的几何构造的示意性俯视图；
图13b示出根据本发明第三实施形式的根据图12的几何构造的示意图；
图14示出根据本发明第三实施形式的借助两个接收器进行的传播时间测量的示意图；
图15a示出根据本发明第三实施形式的通过反射进行的两次传播时间测量的几何构造的示意图；
图15b示出根据本发明第三实施形式的物体在两个圆形轨迹上的可能的位置的示意图；
图16示出用于根据本发明第三实施形式的接入传感器发射功能的示意图；
图17示出根据本发明的另一实施形式的接收信号的示意图；
图18示出两个延展的物体的反射的示意图；
图19示出由根据图18的两个物体接收到的信号的示意图；
图20示出由根据图18的两个物体接收到的信号的示意图；
图21示出在两个延展物体处的反射的示意图；和
图22示出粗糙表面的示意图。
具体实施方式
图1示出本发明第一实施形式的示意性结构，其具有第一接收器10、第二接收器20、第三接收器30和发射器40。同样示出各个组件之间的关系并且在下面更详细解释。
根据该实施形式，发射器40和三个接收器10、20、30优选设置在相同的高度上(意即，优选位于在此通过z＝0表征的第一平面内)。接收器10和接收器20与发射器40优选定位成一行(意即，优选沿着第一直线)(优选在虚线上)，即，在此，优选在x轴上(意即，y＝0和z＝0)。第一接收器10具有距发射器40的间距2f1，并且第二接收器20也具有距发射器40的间距2f2。各间距既可以是不同大小的，意即，2f1≠2f2，也可以是相同大小的，即2f1＝2f2。接收器30在x方向上可以具有距坐标原点O(在此是发射器40的位置)的距离b，并且在y方向上具有距坐标原点O(在此是发射器40的位置)的距离a。在此，距离a和b可以具有任何值。然而，a应优选不等于零，意即，第三接收器应优选不设置在x轴线上。换言之，接收器30应优选与第一x轴线间隔开地设置。即使在图1中假设在一个平面内或沿着一条直线的数学上正确的定位，本领域技术人员清楚的是，可能已经由制造公差等产生的对此的偏差不能从本发明的保护范围中排除。即使各个系统组件的定位精度对所确定的位置精度具有影响，但如果组件10、20、30和40基本上位于一个平面内和/或如果组件10、20和40基本上沿着一条直线设置，那么仍能够以足够精度来确定物体的位置。
图2以三维视图示出第一实施形式的示意图。根据图2，示意性地示出发射器40、接收器10、20、30以及物体50。图2还示出信号从发射器40直至物体50所经过的线段s。根据图2的线段e1、e2、e3是在物体50处反射的信号直至相应接收器的线段。下面使用并且详细描述进一步绘出的线段x2D、y2D、d、r、a、b。
为了确定物体50的三维位置，根据本发明第一实施形式，执行三次传播时间测量。这三次传播时间测量借助于发射器40和三个接收器10、20、30执行。通过发射器40发射信号(线段s表示从发射器40直至物体50的最快信号的路径，意即理论上发射波或粒子流。线段s示出最短的传播时间进而示出在物体处的第一反射信号)，所述信号在三维空间中传播，直至其射到物体50上并且部分地在所述物体处反射和/或散射。信号的反射和/或散射的部分射到三个接收器10、20、30上(沿着线段e1、e2、e3)。由此获得三个传播时间，所述三个传播时间由从发射器40直至物体50的传播时间与从物体50直至各个接收器10、20、30的传播时间一起形成(传播时间测量)。
如果观察信号从发射器40直至物体50所经过的线段s以及信号从物体50直至相应接收器10、20、30的各个线段e1、e2和e3，那么获得在图2中示出的三维几何构造连同辅助线段x2D、y2D、d、r、a、b。
图3a和3b示出从上方观察的几何构造(图3a：z轴线的俯视图)或从侧面观察的几何构造(图3b：x轴线的俯视图)。图3b示出附加的辅助线段q、y和坐标z。
两个辅助线段y2D和d始终垂直于x轴线并且在上部与物体连接。这两个辅助线段与线段a一起形成三角形构造(参见图3a和3b)。
从几何构造中获得下述等式：
如果将对于线段a的等式(1)求解z，那么对于物体50在三维空间中的z坐标获得下述等式：
其中，等式(2)在a>0时具有正号并且在a<0时具有负号(对于物体50的上部位置，意即接收器10、20、30和发射器40所位于的平面上方)。如果物体50位于接收器10、20、30和发射器40所位于的平面下方时，符号则相反。
等式(2)中的辅助线段d对应于下述等式：
经由下述等式来确定物体在三维空间中的x坐标：
线段Use1、Use2和Use3是通过传播时间产生的线段(线段s和相应的线段en之和)。这些线段经由信号的传播速度c和信号从发射器40直至相应接收器10、20、30所需要的传播时间t1，t2和t3来如下确定：
Usen＝c tn (5)
经由下述等式来确定物体在三维空间中的y坐标：
其中，对于三维空间中的y坐标的等式(6)，在y>q-|a|和a>0的情况下以及在y≤q-|a|和a<0的情况下具有正号。等式(6)在所有其它的数值范围中具有负号。
在情况区分时提及的辅助线段q如下计算：
在上述等式中提及的辅助线段x2D和y2D是在确定物体50在二维空间中(必要时在第二平面中)的位置时物体50的x坐标和y坐标。
为了确定物体50在二维空间中的x坐标和y坐标(x2D和y2D)，根据本发明第一实施形式，需要一个发射器40和三个接收器10、20、30中的两个接收器10、20。这在图4中示意性示出。在图5a中示出的几何构造是在这种设置方式中产生的。通过两个传播时间线段e1和e2，产生两个椭圆形轨迹(参见图5b)。根据图5b，物体50的位置位于两个椭圆形轨迹的交点中。在此，两个椭圆形轨迹的两个第一焦点恰好在发射器40的位置(线段s的原点)处重合。
从根据图5a和5b的几何构造中获得用于这两个传播时间线段(Use1和Use2)的下述等式：
和
如果将对于传播时间线段Use1的等式(8)求解y2D，那么获得下述等式：
如果对于传播时间线段Use2的等式(9)求解y2D，那么获得下述等式：
对于半椭圆形轨迹(10)和(11)，使具有正号的等式相等并且等于零：
在对等式(12)求解x2D之后，还得到下述等式：
要提及的是，对于x分量在二维空间中的等式(13)对应于x分量在三维空间中的等式(等式4)。如果将用于正的半椭圆形轨迹(+)的对于x2D和y2D的等式代入用于三维z坐标的等式(2)中并且代入用于三维y坐标的等式(6)中，那么获得等式(14)和等式(15)：
当然，在此详细讨论的优选实施形式仅是计算坐标的示例性方式。然而，本发明绝不局限于该示例。更确切地说，也能够从附图中所示的几何情况中推导出其它等式，本领域技术人员能够借助于所述其它等式计算出物体位置的各个坐标。仅应示例性地提及的是，在极坐标系中，所有等式看起来完全不同。然而，本发明还基于一般构思，即三个传播时间中的两个传播时间限定两个相交的椭圆形轨迹，如这在图5b中所示出。与此相应地，处理器优选地配置为用于，由所述信号从发射器经由物体直至第一接收器所需要的第一传播时间在第二平面内确定第一椭圆形轨迹或第一半椭圆形轨迹，并且由信号从发射器经由物体直至第二接收器所需要的第二传播时间在所述第二平面内确定第二椭圆形轨迹或第二半椭圆形轨迹，在此，利用两个椭圆形轨迹或半椭圆形轨迹在第二平面中的交点的位置来计算所述物体在三维空间中的位置，而不会将本发明局限于特定类型的计算。
上面探讨的优选实施形式基于下述假设：发射器40基本上各向同性地发射信号。然而，代替于此，也能够使用不同的发射器，例如使用在图6中示出的半圆形发射器60。根据本发明第二实施形式的半圆形发射器60具有主体62，狭缝61(也称为开口或间隙)通过所述主体在所述主体62的环周侧上伸展。自狭缝61起，发射信号，以便从该处出发在三维空间中传播。以此能够实现，信号在半圆上具有限定的初始点，意即，信号穿过狭缝61从半圆形发射器60射出，并且随后在半圆形发射器60上方的三维空间中传播。
换言之，半圆形发射器60是具有呈半圆形间隙61形式的信号源的发射器。信号从信号源同时发射到三维半空间中。在此，信号源的半圆形形状能够实现在半圆形发射器60上方、意即对于z>0的物体检测(参见图7)。当然，半圆形发射器60的如下变型方案也是可行的，在这些变型方案中，信号源小于或大于180度。
图7示出根据本发明第二实施形式的情况的三维视图。由半圆形发射器60发射的信号通过待检测物体50反射到三个接收器10、20、30中。除了图2中已知的线段s、e1、e2、e3、d、a、b、r、y2D之外，在图7中还示出半圆形发射器60的半径h。
接收器10、20、30和发射器、在此为半圆形发射器60的设置方式优选类似于如其在图1中所示的设置方式。要注意的是，在使用半圆形发射器60时，半圆形的中心对应于根据图1的发射器40的位置，意即，半圆形的中心优选一方面位于与接收器10、20、30相同的平面内，另一方面位于具有接收器10、20的直线上。因此，信号原点距坐标系原点处于预设的间距h(半圆形发射器60的半径)(参见图7)。
根据本发明第二实施形式，为了确定物体50的三维位置，执行三次传播时间测量。这三次传播时间测量借助于半圆形发射器60和三个接收器10、20、30进行。通过半圆形发射器60，信号如上所述地发出，该信号在三维空间中传播直至其射到物体50上(线段s)并且被部分反射。信号的反射的部分射到三个接收器10、20、30(线段e1、e2、e3)上。由此产生这三个传播时间，这三个传播时间由从半圆形发射器60直至物体50的传播时间(信号对于线段s所需的时间)连同从物体50直至各个接收器10、20、30的传播时间(信号对于各个线段e1、e2、e3所需要的时间)构成(传播时间测量)。
三个接收器10、20、30和半圆形的中心(半径原点)优选设置或固定在一个平面中(相同高度上)。接收器10和接收器20优选定位在具有半圆形发射器60的直线上(优选在虚线上)，即优选直接位于x轴线上。接收器30在x方向上能够具有距坐标原点O的距离b并且在y方向上具有距坐标原点O的距离a。在此，距离a和b能够具有任何数值。优选地，a应当不等于零。
如果观察信号从半圆形发射器60直至物体50所经过的线段s以及信号从物体50直至相应接收器10、20、30的各个线段e1、e2和e3，那么获得在图7中示出的三维几何构造连同所绘出的辅助线段。
图8a示出图7的从上方观察(z轴线的俯视图)的几何构造，图8b示出图7的从侧面观察(x轴线的俯视图)的几何构造。
两个辅助线段y2D和d始终垂直于x轴线并且在上部与物体50连接。所述辅助线段连同线段a一起形成根据图8a和8b的三角形构造。
从几何构造中获得下述等式：
如果将对于线段a的等式(16)求解z，那么对于物体50在三维空间中的z坐标获得下述等式：
其中，等式(17)在a>0时具有正号并且在a<0时具有负号(对于物体50的上部位置)。对于下部的位置，所述符号相反。“上部位置”表示，物体50位于通过三个接收器10、20、30限定的平面上方。与此相应地，“下部位置”表示，物体50位于通过三个接收器10、20、30限定的平面下方。
等式(17)中的辅助线段d对应于下述等式：
经由等式和等式(20)来确定物体50在三维空间中的x坐标。等式对于在Use1≥Use2时的传播时间线段给出物体50的x坐标，以及等式(20)对于在Use1<Use2时的传播时间线段给出x坐标。出于完整性，其同样好地可称为Use1>Use2和Use1≤Use2。
线段Use1、Use2和Use3是通过传播时间产生的线段(线段s和相应线段en之和)。这些线段经由信号的传播速度c和信号的传播时间t1、t2和t3如下确定：
Usen＝c tn (21)
经由下述等式来确定物体50在三维空间中的y坐标：
其中，对于在三维空间中的y坐标，等式(22)在y>q-|a|和a>0的情况下以及在y≤q-|a|和a<0的情况下具有正号。等式(22)在所有其它数值范围中具有负号。
在情况区分时提及的辅助线段q如下计算：
在上述等式中提及的辅助线段x2D和y2D是在确定物体50在二维空间中的位置时物体50的x坐标和y坐标。
为了确定物体50在二维空间中的x坐标和y坐标(x2D和y2D)，图9示出一个半圆形发射器60和两个接收器10、20。
根据图9，能够创建根据图10a的几何构造。此外，通过这种设置方式形成根据图10b的四个相交的半椭圆形轨迹。
根据本发明，特别是第二实施形式，物体50的位置位于两个椭圆形轨迹(半椭圆形轨迹)的交点中。根据下述条件：半圆形发射器的信号在平面上方传播，确定物体50位置的交点同样设置在根据图9的二维构造上方(在x2D轴线上方)。清楚的是，半圆形发射器60也能够在不同于本示例中的任何其它方向上发射。在任何情况下清楚的是，基于半圆形发射器60的受限的发射区域，确定对于物体位置重要的交点。
从几何构造中获得对于这两个传播时间线段(Use1和Use2)的下述等式：
和
如果将对于传播时间线段Use1的等式(24)求解y2D，那么得到下述等式：
如果将对于传播时间线段Use2的等式(25)求解y2D，那么获得下述等式：
如果等式(26)和等式(27)具有正号、设置为相等的、设置为零并且求解x2D，那么获得对于x2D坐标的等式。所述等式与对于x坐标的等式相同进而对应于等式和等式(20)。
对于第二实施形式，基于表达式的复杂性而放弃代入各个结果。对于本领域技术人员而言清楚的是，这可以基本上类似于根据第一实施例所描述的方式和方法来实现，以便获得物体50在三维空间中的坐标的“最终等式”。但是也明确地指出，创建“最终等式”并非一定必需的，因为上述计算步骤的连续计算足以确定物体50在三维空间中的位置。
图11示出本发明第三实施形式，其具有三个传感器100、200、300。传感器100、200、300能够分别是具有发射功能和接收功能的构件。根据本发明，应提供具有接收功能的至少三个传感器100、200、300，并且所述至少三个传感器100、200、300中的至少一个传感器能够构造有附加的发射功能。但是，所述至少三个传感器100、200、300也能够全部构造有发射和接收功能，以便例如能够为系统实现，从不同的发射位置(同时或者时间错开地)进行发射。
根据第三实施形式，能够基于三次传播时间测量来确定物体50的三维位置。根据第三实施形式，借助于三个传感器100、200、300执行三次传播时间测量，其中，至少一个传感器(例如传感器100)能够发射和接收。同样可行的是，单独的发射装置和接收装置彼此邻近地安装，以便或多或少从相同位置出发进行发射和接收。换言之，传感器100、200、300中也可以分别由彼此直接相邻设置的两个单独的发射装置和接收装置构成。
根据图12，通过传感器100发射信号，所述信号在三维空间中传播直至射到物体50上(线段s)并且被部分地反射。信号的反射的部分射到三个传感器100、200、300上(线段e1、e2、e3)。由此获得三个传播时间，所述三个传播时间由从传感器100至物体50的传播时间连同从物体50直至各个传感器100、200、300的传播时间构成(传播时间测量)。
三个传感器100、200、300优选设置在一个平面中(意即，在相同的高度上)。传感器300能够在x方向上具有距坐标原点O的距离b并且在y方向上具有距坐标原点O的距离a。在此，距离a和b允许具有任何数值，其中间距a优选不等于零。在此，坐标原点O优选在优选位于传感器100和200之间的直线上伸展。然而清楚的是，坐标原点O的位置对本发明的可实施性不具有影响。
如果观察信号从传感器100直至物体50所经过的线段s以及信号从物体50直至相应传感器100、200、300的各个线段e1、e2和e3，那么获得在图12中示出的三维几何构造连同所示出的辅助线段(x2D、y2D、a、b、r、d)。
如果从上方观察根据图12的几何构造(z轴线的俯视图)，那么连同辅助线段一起产生根据图13a的几何构造。如果从侧面观察根据图12的几何构造(x轴线的俯视图)，那么连同辅助线段一起产生根据图13b的几何构造。
两个辅助线段y2D和d始终垂直于x轴线并且在上部与物体50连接。所述辅助线段连同线段a一起形成根据图13a和13b的三角形构造。
从几何构造中获得下述等式：
如果将对于线段a的等式(28)求解z，那么对于物体50在三维空间中的z坐标获得下述等式：
其中，等式(29)在a>0时具有正号并且在a<0时具有负号(对于物体50的上部位置)。对于下部的位置，符号相反。
等式(29)中的辅助线段d对应于下述等式：
经由下述等式来确定物体50在三维空间中的x坐标：
线段Use1、Use2和Use3是通过传播时间产生的线段(线段s和相应线段en之和)。这些线段经由信号的传播速度c和信号的传播时间t1，t2和t3如下确定：
Usen＝c tn (32)
经由下述等式来确定物体50在三维空间中的y坐标：
其中，对于三维空间中的y坐标的等式(33)，在y>q-|a|并且a>0时以及在y≤q-|a|和a<0时具有正号。等式(33)在所有其它数值范围中具有负号。
在情况区分时提及的辅助线段q如下计算：
在上述等式中提及的辅助线段x2D和y2D是在确定物体50在二维空间中(必要时在第二平面中)的位置时物体50的x坐标和y坐标。
为了确定物体50在二维空间中的x坐标和y坐标(x2D和y2D)，需要一个发射器100和两个接收器100、200(参见图14)。根据图14导出图15a的几何构造。其中根据图15b，通过这两个传播时间线段形成两个圆形轨迹或半圆形轨迹。在此，对于圆形轨迹的等式(37)和等式(38)的正的结果描述上部的半圆形轨迹，并且负的结果描述下部的半圆形轨迹。
物体50的位置位于两个圆形轨迹的交点处。从几何构造中(图15b)获得对于两个传播时间线段(Use1和Use2)的下述等式：
和
如果将对于传播时间线段Use1的等式(35)求解y2D，那么得到下述等式：
如果将对于传播时间线段Use2的等式(36)求解y2D，那么得到下述等式：
对于正(+)的半圆形轨迹(37)和(38)的各等式被设置为相等的并且设置为等于零：
如果对等式(39)求解x2D，得到下述等式：
如果将用于正的半椭圆形轨迹的对于x2D和y2D的等式代入到用于三维z坐标的等式(29)中并且代入到用于三维y坐标的等式(33)中，那么获得等式(41)和等式(42)：
通过两个传播时间产生的两个椭圆形轨迹或半椭圆形轨迹都能够用椭球代替。在此，物体位于通过两个相交的椭球形成的轨迹上的任何位置。相应地，对于圆形轨迹的情况，通过两个传播时间产生的圆形轨迹或半圆形轨迹也都能够用球代替。物体于是位于通过两个相交的球产生的轨迹上的任何位置。
通过第三传播时间于是形成与轨迹(其通过两个第一椭球/球相交产生)相交的第三椭球/球。在上部在正的区域中和在下部在负的区域中存在两个交点，所述交点对应于物体的三维位置。于是例如能够通过发射器和/或接收器的方向性将两个交点中的一个选择为物体的正确位置。
也能够用一个椭球/球代替通过两个传播时间形成的两个椭圆形轨迹/圆形轨迹或半椭圆形轨迹/半圆形轨迹中的仅一个。椭圆形轨迹/圆形轨迹或半椭圆形轨迹/半圆形轨迹于是与椭球/球相交，由此在第二平面中(椭圆形轨迹/圆形轨迹或半椭圆形轨迹位于所述第二平面中)形成两个交点。因此，也能够通过交点(或者在发射器和多个接收器的情况下在上部在正的区域中和在下部在负的区域中能够360°发射和检测的多个交点)在第二平面中(所述第二平面通过椭圆形轨迹/圆形轨迹或半椭圆形轨迹/半圆形轨迹产生)的位置和第二平面在三维空间中的位置/角度/倾斜(与第一平面相比)来确定物体的三维位置，所述位置/角度/倾斜根据第三传播时间产生。
也可通过第三传播时间形成椭球/球，所述椭球/球与第二平面中的交点(或多个交点，见上文)相交并且由此确定三维位置。
图16示例性地示出已经提及的接入不同传感器100、200、300发射功能的可能性。在所示出的情况1中，传感器200承担发射和接收功能，其中，传感器100、300仅用作接收器。在情况2中，传感器100承担发射和接收功能，并且传感器200、300仅用作接收器。在情况3中，传感器300承担发射和接收功能，并且传感器100、200仅用作接收器。能够有利的是，可以根据需求来控制所述功能，即在每次新的测量时，另一传感器100、200、300能够用作发射器和同时用作接收器。
图17示意性地示出在接收器之一处测量的示例性信号。在此，能够预先接入同步脉冲(图17中在脉冲序列开始处的矩形信号)以进行同步，以便确保传播时间的精确测量。图17示出第一信号1(t1，p1)，其表示直接辐照(从发射器发出的信号以直接路径到达接收器)。随后的脉冲2至5是由不同物体1-n反射的信号。
根据本发明，能够通过脉冲高度(振幅)和所测量的传播时间(t1，p2、t1，p3、t1，p4、t1，pn)确定物体有多大。所述振幅越高，传播时间越短，物体就越大。
如果将信号2和5相互比较，那么还可见的是，两个信号基本上具有相同的振幅，但是信号5具有明显更长的传播时间(t1，pn>t1，p2)。由此能够得出结论：第n个物体一定大于第一物体。
物体的延展能够通过信号的宽度确定。信号越宽(越长)，那么物体就延展得越长。如果观察例如信号3，那么能够看到该信号比其它信号明显更宽。由此能够得出结论，第二物体具有比其它物体更大的延展。第二物体例如可以是管(小的反射面，较大的延展)。
本发明的该实施形式还能够配置为用于通过多个短脉冲(通过相应的评估算法和硬件)来表示信号、优选更宽的信号，例如信号3。这能够实现将物体表示为点云，以便因此更好地检测物体几何结构。
在本发明中还能够确定通过多普勒效应确定的各个物体或点的速度。一个物体或多个物体的3D位置/方位、一个物体或多个物体的特性、一个物体或多个物体的和/或各个点(点云)的速度在此能够(由一次测量)同时确定。
为了清楚起见，并且为了便于理解，即使本发明的优选实施形式的算法已借助于小的至点状的物体来描述，但是对于本领域技术人员清楚的是，本发明不局限于此。为此，接下来描述延展的物体的位置确定方法。
所述波作为球形波(电磁波，例如无线电波、微波、热辐射、光、X射线辐射、伽马辐射；压力波，例如声波、冲击波；引力波；辐射，例如粒子辐射和波辐射；等离子波；材料波；弯波；地震波；磁波；电波等)射到延展的物体上。因此，首先在中心、然后在边缘处扫描一个面。
图18还示例性地示出对从传感器单元100(发射器和接收器)发射的信号进行反射的两个面51、52(延展的物体)。为了清楚起见，在图18中仅示出反射信号。
面51位于传感器单元100的左侧，并且因此首先反射位于右侧上的信号(实线)。在结束时，面51的左侧(虚线)将信号向回反射至传感器100。
在该示例中，面52在传感器单元100的下方略微向左侧偏移，并且从面52向外反射第一信号(实线)。面52的右侧的反射信号稍后例如到达传感器100，即需要更长的时间(点线)。最后，面52的左侧(虚线)将信号反射到传感器100。面51、52在整个表面上反射信号。但是为了清楚起见，在图18中仅示出单独的反射信号。
图19示出(在接收器之一处，例如图18中的传感器100)接收的在面51、52处反射的信号的时间变化曲线。与图17相比可见，各个面51、52的反射信号与在各个点状物体处的反射信号(图17中的信号1至5)相比具有时间延展tpn。通过脉冲高度(振幅)和/或在信号波形之下的面积(关于信号波形的积分)、所测量的传播时间tn和/或脉冲持续时间tpn能够确定物体/表面的大小和/或反射度。换言之，在表面处反射的各个信号叠加并且形成延展的信号。
如果观察在图20中示出的三个接收器的信号波形(在此，实线对应于在第一接收器中的信号，虚线对应于在第二接收器中的信号，并且较细的虚线对应于在第三接收器中的信号)，那么可见单独的、时间错开的反射信号。
在关于第一面51处的反射的信号波形中可见，基于设置在空间中的接收器，反射信号以时间错开的方式入射。在第二面52处的反射的信号波形中可见，反射信号同时到达各个接收器上，这是因为信号首先精确地在反射器下方被反射并且各接收器在该示例中具有距发射器相同的距离。在第二面52处的信号波形结束时，信号以时间错开的方式停止，这是因为面52并非精确位于传感器单元100下方，而是稍微向左侧移动。
如果由传播时间tn确定位置，那么获得面51、52上的首先反射信号的点的位置。如果根据信号结束的时间(传播时间tn+脉冲持续时间tpn)测量位置，那么获得面51、52上的最后反射信号的点的位置。对于不位于发射器100下方的面51、52，从这两个位置值中获得面51、52的初始位置和结束位置，进而产生延展的物体在空间中的位置和延展。
如果面51、52位于发射器下方，那么能够如上所述确定面51、52上的信号首先被反射的点的位置和面51、52上的信号最后被反射的点的位置。但是，为了能够确定面51、52的初始点和终点，应该要么例如再次借助不位于面51、52上方的发射器(其中该发射器距另一(第一)发射器的位置的间距必须多于一个波长)进行测量，要么例如使用下述方法，在该方法中全部三个传感器以不同的密匙(不同的频率或加密信号)进行发射并且然后被调整为接收(在此，在两个传感器之间的间距应当大于面51、52的延伸，以便能够确保传感器之一在任何时候都不位于面51、52上方)。
在图20中还可见，各个反射信号能够与各个面51、52相关联。属于物体的反射信号的关联例如能够通过下述方式进行：
-彼此时间接近(通过传感器的空间分布产生的在各个反射信号之间的时间偏移)，
-类似的信号波形(每个反射信号具有通过物体特定的信号波形，借助该信号波形能够将在相同物体处反射的所述至少三个信号彼此相关联)，
-类似的振幅(基于其尺寸、几何结构和反射度，每个物体具有不同的振幅，由此能够将由物体反射的各个信号彼此相关联)，
-反射持续时间(反射持续时间取决于物体的延展并且基于该原因能够将其与各个不同大小的物体相关联；反射持续时间能以高精度来确定，特别是对于具有比一个波长更大的延展尺寸的面而言)。
当这些标准被应用于所接收的信号时，这些信号能够与各个物体(面51、52)相关联。
在此，所接收的信号不能叠加。这意味着：各个面51、52应当具有彼此之间大于一个波长的最小间距，以便被识别为两个单独的面51、52(如果面51、52具有一个波长的或彼此间更小的间距，那么各面被识别为一个连贯的面51、52)。
具有距传感器100相同间距(±一个波长)但在不同方向上偏移的两个物体/面53、54是一种特殊情况(参见图21)。
在这种情况下，反射信号将叠加，并且不能与各个面相关联。如上所述，这能够要么例如通过借助不完全位于面53、54之间的一个发射器重复测量来执行(其中发射器距另一个(第一)发射器的位置的间距必须多于一个波长)，要么例如使用下述方法，在该方法中全部三个传感器以不同的密匙(不同的频率或加密信号)进行发射并且然后被调整为接收(在此，各个传感器应彼此具有多于一个波长的间距)。
这类似地也适用于各个物体/点(点状物体)。为了明确地识别为两个物体/点(点状物体)，所述物体/点彼此优选也具有多于一个波长的最小间距。
图22示出粗糙表面的示意图。粗糙度由尖端(点)和面构成。如上所述，能够确定各个尖端和面的位置，进而能够确定物体的特性、特别是物体的表面特性(表面的表面/点云的3D扫描)。波长在此也确定待检测表面的粗糙度的分辨率极限值。
上述方法例如也能够在真空中、在气体(例如空气)中、在液体(例如水)中，在固体(例如标准条件下的铁)中或在等离子环境中使用。
本发明在此参照其优选的实施形式得以描述和示出，而对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不背离本发明的保护范围的情况下对其进行各种改型和改变。以这种方式要注意的是，本发明涵盖对本发明的改型和变化，只要它们落入所附的权利要求和其等同方案的保护范围中。此外，结合特定实施形式描述的特征不仅仅只结合所述实施形式的其它特征来理解。更确切地说清楚的是，来自不同实施形式的特征的组合同样是可行的。结合其它特征描述的特征也可以存在于根据本发明的可行的没有所述其它特征的实施形式中。

Claims (15)

1.用于确定物体的三维位置的设备，所述设备包括：
至少一个发射器，所述发射器适于发射信号；
至少三个接收器，优选所述至少三个接收器和所述至少一个发射器设置在第一平面内，优选第一接收器和第二接收器沿着第一直线设置，并且优选第三接收器与第一直线间隔开地设置；和
处理器，所述处理器配置为用于确定至少三个传播时间，所述处理器还配置为用于由所确定的传播时间以及所述发射器和各所述接收器的设置方式来确定物体的三维位置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述发射器优选设置在第一直线上、优选设置在第一和第二接收器之间，或者所述发射器的位置与所述至少三个接收器之一的位置基本上相同，优选所述三个接收器之一也用作发射器。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述发射器适于在所有空间方向上各向同性地发射信号，或者所述发射器是半圆形发射器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述处理器配置为用于：由信号从发射器经由物体直至第一接收器所需要的第一传播时间在第二平面内确定第一椭圆形轨迹或第一半椭圆形轨迹，并且由信号从发射器经由物体直至第二接收器所需要的第二传播时间在第二平面内确定第二椭圆形轨迹或第二半椭圆形轨迹，其中，利用两个椭圆形轨迹或半椭圆形轨迹在第二平面中的交点的位置来计算物体在三维空间中的位置，优选地，所述第一椭圆形轨迹的第一焦点与所述第一椭圆形轨迹的第二焦点重合，并且所述第二椭圆形轨迹的第一焦点与所述第二椭圆形轨迹的第二焦点重合。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述处理器还配置为用于，由信号从发射器经由物体直至第三接收器所需要的第三传播时间来确定在第一和第二平面之间的角度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述处理器还配置为用于，根据由所述至少三个接收器中的一个或多个接收器接收的一个或多个信号的形状和/或传播时间来确定物体表面的延展和/或大小和/或特性。
7.用于确定物体的三维位置的方法，所述方法具有下述步骤：
从发射位置发射信号，所述信号被物体至少部分地反射；
在至少三个接收位置处接收所述至少部分地反射的信号，其中，所述至少三个接收位置优选设置在具有发射位置的第一平面内，优选第一接收位置和第二接收位置沿着第一直线设置，并且优选第三接收位置与第一直线间隔开地设置；
确定至少三个传播时间；和
利用所确定的传播时间以及所述发射位置和各所述接收位置的设置方式来确定物体的三维位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述发射位置优选沿着第一直线设置、优选设置在所述第一和第二接收位置之间，或者所述发射位置与所述至少三个接收位置之一基本上相同。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，基于信号从发射器经由物体直至第一和第二接收器所需要的第一和第二传播时间以及第一和第二接收位置距发射位置的间距来实现对物体的三维位置的第一坐标的确定，其中，所述第一坐标限定物体沿着第一直线的位置。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，利用第一和第二椭圆形轨迹或第一和第二半椭圆形轨迹在第二平面内的交点来确定物体在三维空间内的位置，其中，信号从发射器经由物体直至第一接收器所需要的第一传播时间限定第二平面中的第一椭圆形轨迹或第一半椭圆形轨迹，并且信号从发射器经由物体直至第一接收器所需要的第二传播时间限定第二平面中的第二椭圆形轨迹或第二半椭圆形轨迹，优选地，所述第一椭圆形轨迹的第一焦点与所述第一椭圆形轨迹的第二焦点重合，并且所述第二椭圆形轨迹的第一焦点与所述第二椭圆形轨迹的第二焦点重合。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，利用在第一和第二平面之间的角度来计算物体在三维空间中的位置，其中，信号从发射器经由物体直至第三接收器所需要的第三传播时间限定所述角度。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，所述方法具有用于计算接收位置距发射位置的间距的步骤，其中，所述间距的计算在利用预设的传播速度的情况下基于直接从发射位置传递至相应接收位置的信号的传播时间。
13.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，所述方法具有用于计算所发射的信号的传播速度的步骤，其中，所述传播速度的计算在利用在发射位置和所述至少三个接收位置之一之间的预设的间距的情况下基于直接从发射位置传递到所述至少三个接收位置所述之一的信号。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其中，所述方法具有下述步骤：利用由所述三个接收位置中的一个或多个接收位置接收的一个或多个信号的传播时间和/或形状来计算物体表面的延展和/或大小和/或特性。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的方法，其中，重复执行所述方法，并且在此，所述发射位置和/或所述发射位置的数量是变化的，并且优选在两个或更多个接收位置之间变换。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112363154A (zh) * 2020-10-14 2021-02-12 中国航天科工集团第二研究院 一种基于计算机断层扫描模式的探测识别系统及方法
CN113532401A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 郑州市市政工程勘测设计研究院 一种无人机测绘方法
CN115792944A (zh) * 2023-01-29 2023-03-14 深圳煜炜光学科技有限公司 一种配合激光雷达的道路快速定标方法和系统

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170168134A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 Qualcomm Incorporated Object Detection
DE102017210481A1 (de) * 2017-02-02 2018-08-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern und Anordnung zum Durchführen des Verfahrens
DE102017111914A1 (de) 2017-05-31 2018-12-06 Deutsche Telekom Ag Verfahren und Vorrichtung zum Auslesen eines 3-D Codes
EP3729131A1 (en) * 2017-12-22 2020-10-28 Khalifa University of Science and Technology Methods and systems for localization
CN110096133A (zh) * 2018-01-30 2019-08-06 鸿富锦精密工业(武汉)有限公司 红外手势识别装置及方法
DE102018102350B4 (de) 2018-02-02 2022-06-15 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung durch Bestimmen einer dreidimensionalen Lage eines Objektpunkts, Ultraschallsensorvorrichtung sowie Fahrerassistenzsystem
WO2020008537A1 (ja) * 2018-07-03 2020-01-09 三菱電機株式会社 障害物検知装置又は運転支援装置
CN114450604A (zh) * 2019-08-08 2022-05-06 神经推进系统股份有限公司 分布式孔径光学测距系统
JP7287331B2 (ja) * 2020-04-02 2023-06-06 株式会社Soken 立体物検出装置
CN112859089A (zh) * 2021-01-14 2021-05-28 深圳市一指淘科技有限公司 一种异形空间实时移动定位系统
LU500347B1 (de) * 2021-06-29 2022-12-29 Toposens Gmbh Verfahren beim Ermitteln eines Sendesignals in mehreren empfangenen Signalen
US11899143B2 (en) 2021-07-12 2024-02-13 Robert Bosch Gmbh Ultrasound sensor array for parking assist systems
DE102021132716A1 (de) * 2021-12-10 2023-06-15 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Entfernungssensor und verfahren zum detektieren eines objekts
CN114636394B (zh) * 2022-03-14 2023-11-10 苏州西热节能环保技术有限公司 一种双曲线冷却塔形变风险在线监测方法及其专用系统
WO2024062365A1 (en) 2022-09-23 2024-03-28 Universität Bern Parallax among corresponding echoes

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4120397A1 (de) * 1991-06-19 1992-12-24 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur messung mittels ultraschall
US20030222778A1 (en) * 2002-05-29 2003-12-04 Piesinger Gregory Hubert Intrusion detection, tracking, and identification method and apparatus
EP1489433A1 (de) * 2003-06-18 2004-12-22 Audi Ag Verfahren zur Objektabtastung für Kraftfahrzeuge
CN103038725A (zh) * 2010-06-29 2013-04-10 高通股份有限公司 使用连续波超声信号的无触摸感测和手势辨识
CN103348259A (zh) * 2011-03-04 2013-10-09 三菱电机株式会社 物体检测装置以及导航装置
CN103518143A (zh) * 2010-10-25 2014-01-15 洛克希德马丁公司 声纳数据采集系统

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2515332A (en) * 1943-08-12 1950-07-18 Bell Telephone Labor Inc Object locating system
JP2652058B2 (ja) 1989-03-06 1997-09-10 本田技研工業株式会社 物体検知装置
JP3204087B2 (ja) * 1996-05-08 2001-09-04 三菱電機株式会社 追尾レーダ装置
JP2002350536A (ja) * 2001-05-28 2002-12-04 Matsushita Electric Works Ltd 障害物検知装置
JP2002372577A (ja) * 2001-06-14 2002-12-26 Matsushita Electric Works Ltd 障害物検出装置
JP2003140819A (ja) 2001-11-05 2003-05-16 Fujitsu Ltd 超音波座標入力装置
DE10260434A1 (de) * 2002-12-21 2004-07-08 Volkswagen Ag Längenmessung mit Radar
US7199750B2 (en) 2005-04-22 2007-04-03 Bbn Technologies Corp. Real-time multistatic radar signal processing system and method
DE102005024716B4 (de) * 2005-05-30 2023-09-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung und Klassifizierung von Objekten
EP1731921A1 (en) 2005-06-01 2006-12-13 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Radar system for aircraft
US8139029B2 (en) * 2006-03-08 2012-03-20 Navisense Method and device for three-dimensional sensing
JP5444589B2 (ja) * 2006-06-30 2014-03-19 アイシン精機株式会社 情報処理装置、情報処理方法、及び、プログラム
JP2008039497A (ja) 2006-08-03 2008-02-21 Matsushita Electric Works Ltd 障害物検出装置
JP2009265009A (ja) * 2008-04-28 2009-11-12 Murata Mfg Co Ltd 超音波計測装置
EP2491474B1 (en) * 2009-10-23 2018-05-16 Elliptic Laboratories AS Touchless interfaces
US8831708B2 (en) 2011-03-15 2014-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Multi-modal medical imaging
DE102011107333A1 (de) * 2011-07-14 2013-01-17 Forschungszentrum Jülich GmbH Positionsbestimmungssystem und Verfahren zum Betreiben
WO2013088951A1 (ja) 2011-12-12 2013-06-20 株式会社村田製作所 位置測定装置
DE102012223418B4 (de) * 2012-12-17 2022-02-03 Siemens Healthcare Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Lage eines medizinischen Instruments
ES2540578T3 (es) * 2013-05-13 2015-07-10 Kapsch Trafficcom Ag Dispositivo para medir la posición de un vehículo o de una superficie de este
DE102013107242B4 (de) * 2013-07-09 2018-09-20 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Ermittlung einer Position eines mobilen Empfängers
JP6021755B2 (ja) * 2013-07-16 2016-11-09 三菱電機株式会社 障害物検知装置
WO2016146176A1 (de) * 2015-03-17 2016-09-22 Universität Zu Lübeck Verfahren und vorrichtung zur schnellen ermittlung von ortsabhängigen impulsantworten bei der signalübertragung aus einem oder in ein raumvolumen

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4120397A1 (de) * 1991-06-19 1992-12-24 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur messung mittels ultraschall
US20030222778A1 (en) * 2002-05-29 2003-12-04 Piesinger Gregory Hubert Intrusion detection, tracking, and identification method and apparatus
EP1489433A1 (de) * 2003-06-18 2004-12-22 Audi Ag Verfahren zur Objektabtastung für Kraftfahrzeuge
CN103038725A (zh) * 2010-06-29 2013-04-10 高通股份有限公司 使用连续波超声信号的无触摸感测和手势辨识
CN103518143A (zh) * 2010-10-25 2014-01-15 洛克希德马丁公司 声纳数据采集系统
CN103348259A (zh) * 2011-03-04 2013-10-09 三菱电机株式会社 物体检测装置以及导航装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112363154A (zh) * 2020-10-14 2021-02-12 中国航天科工集团第二研究院 一种基于计算机断层扫描模式的探测识别系统及方法
CN112363154B (zh) * 2020-10-14 2023-06-20 中国航天科工集团第二研究院 一种基于计算机断层扫描模式的探测识别系统及方法
CN113532401A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 郑州市市政工程勘测设计研究院 一种无人机测绘方法
CN115792944A (zh) * 2023-01-29 2023-03-14 深圳煜炜光学科技有限公司 一种配合激光雷达的道路快速定标方法和系统
CN115792944B (zh) * 2023-01-29 2023-04-25 深圳煜炜光学科技有限公司 一种配合激光雷达的道路快速定标方法和系统

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Publication number Publication date
JP2018513981A (ja) 2018-05-31
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