CN107850653B - 用于确定接收器位置的方法、控制设备和交通工具 - Google Patents

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Abstract

控制发射器(200)，使得发射器(200)发出至少两个电磁场。所述至少两个电磁场中的每一个的振幅在平面中具有各向异性。基于所述至少两个电磁场在接收器(30)的位置上的振幅确定接收器(30)相对于发射器(200)的角布局(α)。

Description

用于确定接收器位置的方法、控制设备和交通工具
技术领域
本发明的不同实施形式涉及方法、控制设备和交通工具。不同的实施形式尤其涉及能够确定接收器相对于发射器的角布局的技术。
背景技术
已知允许例如通过识别传感器定位、也就是确定位置的技术。识别传感器的一个例子例如是用于交通工具的钥匙：由此已知这样的技术，其允许确定钥匙在交通工具环境中的位置，以便实现进入交通工具的控制。这表示例如可以控制交通工具的门盖的锁定状态。在此，传统的技术通常基于由中央发射器发出的电磁场的场强的测量。因为场强随着与发射器距离的增加而减小(场强的减弱或者衰减)，所以能够由通过钥匙中的接收天线进行的场强测量推断出相对于发射器的位置。
然而，这些技术对识别传感器的位置的确定精度可能是有限的，例如由于测量场强时的精度有限。位置确定的通常精度在已知系统中例如是10-20cm。此外可能出现系统扭曲：尤其是电磁场的场强减弱可能由于例如磁性物体如车身等受到干扰，因此识别传感器的位置确定可能存在一定的系统误差。这些情况可能使得在交通工具中和周围一次性地手动测量场强衰减是必要的，以便对位置确定进行校正。这种手动的测量可能是耗时的并且可能产生相应的成本。校准本身也可能是误差来源。
此外可能的是，尽管位置确定范围中的距离能够相对准确地确定，但识别传感器相对于发射器的角布局不能或者不能准确地确定。
由DE 10 2012 017 387 A1已知用于确定接收器位置的技术。为此发出电磁场，其作为时间的函数相对于发射器旋转。在位置确定时可以使用电磁场在接收器位置和在发射器位置之间的相位差。相位差的确定可能要求相对较高的技术耗费。例如可能需要在接收器的位置上分辨时间地测量电磁场。
发明内容
由于上述原因，本发明所要解决的技术问题在于，提供用于确定接收器位置的改善的系统和方法。尤其需要提供这样的方法和系统，它们实现特别准确的位置确定并且同时不易受干扰并且技术耗费和成本有限。
该技术问题按本发明通过一种用于确定接收器位置的方法、控制设备和交通工具解决。
按照一个方面，本发明涉及一种方法，其包括控制发射器。所述控制这样进行，使得发射器发出至少两个电磁场。所述至少两个电磁场中的每一个的振幅在平面中具有各向异性。在此，各向异性在平面中静态地定向。所述方法还包括获得磁场测量数据，所述磁场测量数据表明所述至少两个电磁场在接收器的位置上的振幅。所述方法还包括基于所述至少两个电磁场在接收器的位置上的振幅确定接收器相对于发射器的角布局。
例如，所述方法可以通过与发射器相连的控制设备实施。例如可行的是，控制设备集成在发射器中。控制设备例如可以是用于识别传感器的定位系统的一部分，所述识别传感器用于进入交通工具的控制。
所述至少两个电磁场可以是时间相关的具有确定频率的交变电磁场。频率例如可以在100kHz至10MHz的范围内，优选不超过1MHz，并且特别有利地是125kHz或者1MHz。发射器例如可以包括具有电感和电容的电磁振荡回路；与之相关的实现用于产生所述频率的发射器的相应设计的技术对于本领域技术人员是已知的。
例如，发射器可以这样被控制，使得依次地发出至少两个电磁场。依次地发出至少两个电磁场可以表示：首先发出至少两个电磁场中的第一电磁场；接着发出至少两个电磁场的第二电磁场(时分复用)。也可行的是，使用频分复用的技术并且在不同频率中至少部分在时间上重叠地发出所述至少两个场。
各向异性例如可以说明电磁场的磁场分量的振幅与平面中的角的相关性。由于存在各向异性(与各向同性的相关性相对)，振幅可以具有与平面中的角的不消失的相关性。这表示振幅可以作为平面中的角的函数改变。通过各向异性可以确定接收器相对于发射器的角布局，就是这种情况，因为根据接收器相对于发射器的角布局，至少两个电磁场由于各向异性在接收器位置上的振幅可能是不同的。
至少两个电磁场可以具有不同的各向异性。例如可行的是，至少两个电磁场中的第一电磁场在平面中具有第一各向异性并且至少两个电磁场中的第二电磁场在平面中具有第二各向异性，其中，平面中的第一各向异性与平面中的第二各向异性不同。例如，第一各向异性在相对于发射器的第一角处可以具有最大振幅点，而第二各向异性在相对于发射器的第二角处可以具有最大振幅点，其中，第一角与第二角彼此不同。
因为各向异性(基本上不随时间变化地)在平面中静态地定向，所以例如最大或者最小振幅的位置可以作为时间的函数相对于发射器的位置不移动或者不明显移动。换而言之这表示，至少两个电磁场不或者不明显地作为时间的函数旋转，例如在相对于发射器的平面中。
磁场测量数据可以直接或者间接地表明至少两个电磁场在接收器的位置上的振幅。例如可行的是，磁场测量数据表明至少两个电磁场在接收器的位置上的有效值。所述有效值例如可以与至少两个电磁场的振幅成比例。尤其例如也可行的是，磁场测量数据表明至少两个电磁场在接收器的位置上的功率密度，所述功率密度也可以与至少两个电磁场在接收器的位置上的振幅成比例。磁场测量数据表明振幅的特定方式方法可以取决于所使用的磁场传感器的类型。
接收器例如可以在结构上与控制设备或者发射器分隔开地设计。接收器尤其可以相对于发射器可运动地设计。与之相关地，获得磁场测量数据的过程可以包括：通过接收器的空中接口无线地接收磁场测量数据。无线的接收过程例如可以包括专利技术或者例如WLAN的技术，参见IEEE 802.11标准等。无线的接收过程例如可以包括移动无线通信的技术，如3GPP标准化的技术，如UMTS、LTE或者GPRS。因为接收器可以相对于发射器可移动地布置，所以例如可行的是，例如以固定的重复率间或地重复确定角布局的过程。
换而言之，确定接收器相对于发射器的角布局的过程可以相当于确定接收器位置相对于发射器位置的定向的过程。接收器相对于发射器的定向(在空间中的旋转等)尤其可能是不重要的。尤其可行的是，在至少两个电磁场具有各向异性的平面中确定接收器相对于发射器的角布局。
通过使用至少两个具有在平面中静态定向的各向异性的电磁场，可以通过相对简单的技术确定接收器相对于发射器的角布局。尤其不需要的是，磁场测量数据分辨时间地表明至少两个电磁场在接收器位置上的振幅，以便例如确定至少两个电磁场在平面中的相位差或者旋转。这可以例如在所使用的接收器和/或在所需要的计算耗费方面允许比标准技术更简单的实施方式。
通过发出至少两个各向异性静态地在平面中定向的电磁场，不能或者只有限可能地往回推论出接收器与发射器之间的距离。这可以是这种情况，因为至少两个电磁场在接收器位置上的振幅具有与(i)接收器相对于发射器的角布局和(ii)接收器相对于发射器的距离的相关性。因此在不同情形中可以将至少两个电磁场与另一个电磁场相结合，基于所述另一个电磁场也可以确定接收器与发射器之间的距离。
在不同情形中，所述方法还可以包括这样控制发射器，使得发射器发出另一电磁场。所述另一电磁场的振幅在平面中可以具有各向异性，其中，各向异性作为时间的函数在平面中旋转。所述方法还可以包括获得其它磁场测量数据。所述其它磁场测量数据可以表明所述另一电磁场在接收器的位置上的振幅。所述方法还可以包括基于所述其它磁场测量数据确定所述另一电磁场在接收器的位置上的振幅的时间平均值。所述方法还可以包括基于所述另一电磁场在接收器的位置上的振幅的时间平均值确定接收器与发射器之间的距离。
所述另一电磁场也可以称为旋转的电磁场，因为各向异性作为时间的函数在平面中旋转。
相应地，各向异性静态地在平面中定向的所述至少两个电磁场也可以称为不旋转的电磁场。
例如可行的是，所述方法首先包括控制发射器以发出另一电磁场，接着控制发射器，从而使发射器发出所述至少两个电磁场(时分复用)。但也可行的是使用频分复用，因此至少部分在时间上重叠地发出所述另一电磁场和所述至少两个电磁场。
所述另一电磁场可以在平面中进行具有一定角速度的旋转运动。与之相关地，所述平面也可以称为旋转平面。换而言之，相同相位的点、也就是例如另一电磁场的场强的最大值或者最小值，与时间相关地分别以相对于发射器的不同方向或者角布置。用图表示，例如振幅的最大值可以如灯塔(在此是发射器)的光束那样运动。旋转运动的旋转频率尤其可以等于电磁场本身的频率。但旋转频率也可以是其它值。另一电磁场的旋转运动可以如对于循环过程通常的那样通过运动的确定相(相位)表征；完整的旋转可以相应于累加的相360°或者2π。旋转的另一电磁场可以例如以恒定的角速度运动。角速度与相(角)的确定的预设相关性一般也是可行的。例如可行的是，旋转平面平行于或者基本上平行于、也就是例如小于±20°、优选小于±10°、特别优选小于±2°地相对于水平线定向，也就是例如基本上与地面平行。为此可以相应地安装发射器。
可以使用不同的发射器。例如可以将线圈装置用作发射器，所述线圈装置包括至少三个线圈，它们分别具有线圈轴线，所述线圈轴线在所述平面中具有不消失的分量。例如，线圈装置可以具有三个线圈，它们布置在所述平面中并且分别与其相邻的线圈形成120°；这样线圈平面就与旋转平面重合。
例如可行的是，所述其它磁场测量数据已经时间平均地表明电磁场在接收器位置上的振幅。由此不需要在确定时间平均值时进行特殊的运算。在其它情形中例如可行的是，其它磁场测量数据分辨时间地表明另一电磁场的振幅。由此例如可行的是，在确定另一电磁场的振幅的时间平均值时进行不同的运算，例如积分，求绝对值等。
其它磁场测量数据可以直接或者间接地表明至少两个电磁场在接收器位置上的振幅。与之相关地，可以实施如之前关于磁场测量数据阐述的技术，所述磁场测量数据表明至少两个不旋转的电磁场的振幅，所述电磁场的各向异性静态地在平面中定向。
所述磁场测量数据和/或所述其它磁场测量数据可以不具有与接收器定向的相关性。例如可行的是，接收器设置用于与接收器的定向无关地提供磁场测量数据。这例如可以表示，接收器这样提供磁场测量数据，使得接收器在空间中的不同旋转或者定向对至少两个电磁场的测量振幅(如由磁场测量数据表明的那样)没有影响或者没有显著影响。这例如可以表示，接收器这样提供所述其它磁场测量数据，使得接收器在空间中的不同旋转或者定向对另一电磁场的测量振幅(如由其它磁场测量数据表明的那样)没有影响或者没有显著影响。与之相关地例如可行的是，接收器具有磁场传感器，其具有两个或者三个或者更多的磁场传感器元件，它们沿着正交的空间方向(x-、y-、z-方向)具有不同的敏感度。磁场传感器元件可以设置用于测量电磁场的磁场分量。随即可以将不同的磁场传感器元件的信号的绝对值求和，例如在模拟数字转换之后。这些磁场传感器元件通常也称为3D线圈。例如，磁场传感器元件可以通过GMR传感器元件(英语Giant Magnetoresistance)、霍尔传感器元件、TMR传感器元件(英语Tunnel Magnetoresistance)、AMR传感器元件(英语AnisotropicMagnetiresistance)或者它们的组合实现。
通过另一电磁场的旋转运动，可以形成另一电磁场在接收器位置上的振幅或者相位的相应时间相关性。然而，可以通过确定时间平均值消除另一电磁场的振幅的时间相关性，所述时间平均值例如具有时间常量，所述时间常量处于另一电磁场的旋转频率的数量级中或者大于旋转频率。此外，由于另一电磁场的旋转，尽管另一电磁场具有各向异性，另一电磁场在接收器位置上的时间平均的振幅仍可以不具有或者不具有明显的与接收器相对于发射器的角布局的相关性。无论如何，通过磁场测量数据与其它磁场测量数据的结合可行的是，既推断出接收器与发射器之间的距离，也推断出接收器相对于发射器的角布局。由此可以全面并且准确地确定接收器相对于发射器的位置。尤其可以只通过一个发射器全面并且准确地确定接收器相对于发射器的位置。尤其不需要设置多个处于不同位置上的发射器。
在不同的情形中，所述方法可以包括：基于接收器与发射器之间的距离并且还基于接收器相对于发射器的角布局：确定接收器是处于发射器的预设周围环境区域内部还是外部。
借助这些技术能够相对简单和快速地确定接收器的位置。尤其可行的是，以相对较小的精度进行接收器的位置确定；尤其不需要将进行更高精度的接收器位置确定作为用于区分布置在预设的周围环境区域内部还是外部的必要条件。
如果这些技术例如通过用于控制进入交通工具的识别传感器的定位系统使用，则可行的是，预设的周围环境区域相当于交通工具的内部空间。这样可以区分出接收器、例如识别传感器、如钥匙是否处于交通工具的内部或者外部。由此可以确保尽管接收器例如尚处于交通工具内部，但不进行不期望的交通工具锁定。
例如可行的是，控制发射器以使发射器发出所述另一电磁场的过程包括：相错移地为发射器的至少三个布置在所述平面中的线圈通电。例如，相错移的通电可以考虑到至少三个线圈在平面中的结构预设的角布局，因此另一电磁场的旋转频率等于另一电磁场的频率。
例如在不同的情形中可行的是，三个(四个)线圈以120°(90°)的角布置在平面、也就是线圈平面或者旋转平面中。然而可行的是，各个单独的线圈由所述平面倾斜出例如20°或者40°的角，优选小于90°，由此使相应线圈的另一电磁场的分量保留在所述平面内部。如果线圈没有以相同的角相对于相邻线圈布置，则线圈通电的时间适配可以补偿这种与前述的对称布局不同的布局—在此补偿可以意味着，旋转的另一电磁场与线圈的几何布局无关地以恒定的角速度运动。每个线圈可以贡献产生起作用的、并且因此可以被单独地调制的电磁场。由各个单独线圈贡献产生的起作用电磁场的叠加可以形成旋转的另一电磁场。
例如可行的是，这样为线圈通电，从而发出旋转的另一电磁场，使得其进行一个或者两个或者更多的旋转，也就是2π、4π等的相累加。也可行的是，这样为线圈通电，从而发出旋转的另一电磁场，使得其只进行整圈旋转的一部分，如旋转一圈的1/4或者旋转一圈的1/2，也就是π/2或者π的相累加。
一般地，用于控制发射器以使发射器产生旋转的另一电磁场的技术对于本领域技术人员是已知的，例如由DE 10 2012 017 387 A1也通过交叉引用将其相关内容包含在本发明中。
一般可以使用各不相同的技术以基于另一电磁场在接收器位置上的振幅的时间平均值确定接收器与发射器之间的距离。在简单的情形中例如可行的是，发射单独的另一电磁场并且基于所测量的振幅时间平均值的对应的其它磁场测量数据与查找表(英语look-up table)进行比较，在所述查找表中，不同的距离与振幅的不同时间平均值相配属或相对应。
在另一情形中例如可行的是，控制发射器的过程这样进行，使得发射器以发射功率和/或频率的时间相关性发射所述另一电磁场。例如，发射功率和/或频率的时间相关性的时间常量可以大于所述另一电磁场的振幅的时间平均值的时间常量。换而言之这可以意味着，发射功率或者频率相对较慢地变化。发射功率或者频率例如可以在形成另一电磁场的振幅的时间平均值的时间范围内是基本上恒定的。由此，振幅的时间平均值不会由于发射功率或者频率的时间相关性扭曲。
例如可行的是，这样进行发射器的控制，使得发射功率步进式地提高。对于每一步或者每一次发射功率调节可行的是，获得相应的其它磁场测量数据，确定振幅的对应的时间平均值并且为了确定距离例如将相应的振幅时间平均值与预设的阈值进行比较。一旦时间平均值超过预设的阈值，则可以将相应的发射功率用于确定接收器与发射器之间的距离。为此又可以实现查找表。通过以时间相关性、例如通过发射功率的步进式提高发出电磁场，可以特别准确地确定接收器与发射器之间的距离。同时，用于确定距离所需的能量可以相对较少。例如可以在接收器处于靠近发射器的环境区域中的情况下避免以不必要大的发射功率发出另一电磁场。
所述方法例如还可以包括：基于所确定的接收器与发射器之间的距离，确定用于至少两个电磁场的发射功率。发射器的控制可以这样进行，使得发射器以确定的发射功率发射所述至少两个电磁场。由此可以降低能耗。例如可以在接收器处于靠近发射器的环境区域中的情况下避免使用不必要高的发射功率。
控制发射器以使发射器发出所述至少两个电磁场的过程例如可以包括：针对所述至少两个电磁场中的每一个：为发射器的多个线圈中的唯一一个通电或者为发射器的至少两个布置在所述平面中的线圈同相地通电。
借助这些技术可行的是，使用同一个发射器既发出所述旋转的另一电磁场，也发出所述不旋转的至少两个电磁场。通过为发射器的至少两个布置在所述平面中的线圈同相地通电，能够以特别高的发射功率发出相应的电磁场；由此可行的是，即使在与发射器较远的环境区域中也能可靠地并且准确地确定接收器相对于发射器的角布局。
一般可以使用各不相同的技术，以基于至少两个电磁场在接收器位置上的振幅或者磁场测量数据确定接收器相对于发射器的角布局。在此，所述技术可以与至少两个电磁场在平面中的特定的各向异性协调适配。尤其可行的是，在确定角布局时考虑至少两个电磁场的各向异性的性质和/或数量上的形式。
例如可行的是，所述至少两个电磁场的至少一个具有双重
Figure GDA0002899754570000081
的各向异性。例如可行的是，所述至少两个电磁场中的所有电磁场在所述平面中具有双重的各向异性。
在此，双重的各向异性例如可以在相对于发射器的不同角处具有两个局部的振幅最大值。尤其例如可行的是，所述至少两个电磁场在平面中具有周期性为180°的双重的各向异性。这可以表示，在至少两个电磁场的振幅之间可以出现180°的二义性。由此在不同的情形中可行的是，通过180°的二义性确定接收器相对于发射器的角布局；也就是例如不可能或者只有限可能地，在接收器布置在发射器之前(12点位置)的角布局与接收器布置在发射器之后(6点位置)的角布局之间进行区分。
可行的是，所述至少两个电磁场的至少一个在所述平面中具有单个
Figure GDA0002899754570000091
的各向异性。单个的各向异性例如可以在相对于发射器的确定角处具有单独的局部的振幅最大值。通过使用单个的各向异性，例如可以分辨出或者说避免上述180°的二义性。
与之相关地例如可行的是，所述发射器包括六个或者更多数量的线圈。例如可行的是，所述多个线圈在所述平面中相邻的线圈对分别相互围成30°-90°范围内的角，优选相互围成60°的角。所述六个或者更多的线圈可以布置在所述平面中。相邻的线圈可以具有U形或者V形的布局。相邻的线圈由此可以形成所谓的U形磁体。所述U形磁铁具有单个的各向异性，因为电磁场沿着从U形磁铁的开口指向外的方向比沿着相反的方向更好地扩展。这种效应也称为方向性。所述方向性可以用于实现单个的各向异性。
在不同的情形中也可行的是，磁场测量数据分别表明所述至少两个电磁场在接收器的位置上的磁场线的方向，其中，还基于所述至少两个电磁场的磁场线的方向确定接收器相对于发射器的角布局。
在此，磁场线的方向既可以表明磁场线的定向，也可以表明磁场线的正向或者负向。通过考虑磁场线方向，能够分辨出180°的二义性。
与之相关地也可行的是，获得表明接收器相对于重力方向的定向的加速度测量数据。还可以基于接收器相对于重力方向的定向确定传感器相对于接收器的角布局。与之相关地例如可行的是，接收器还包括重力传感器元件。所述重力传感器元件例如可以通过微观力学的加速度传感器实现。
可选地例如可行的是，也通过接收器确定增加的磁场强度的方向。借助所有这些前述技术，也就是借助磁场线方向、接收器相对于重力方向的定向和/或借助增加的磁场强度的方向可以分辨出180°的二义性。
按照另一方面，本发明涉及一种方法。所述方法包括控制发射器，以使发射器发出电磁场。电磁场的振幅在平面中具有各向异性。各向异性作为时间的函数在平面中旋转。所述方法还包括获得磁场测量数据。所述磁场测量数据表明所述电磁场在接收器的位置上的振幅。所述方法还包括基于所述磁场测量数据确定所述电磁场在接收器的位置上的振幅的时间平均值。所述方法还包括基于所述电磁场在接收器的位置上的振幅的时间平均值确定接收器与发射器之间的距离。
对于这种方法可以实现的效果与对于按照本发明的其它方面的方法可以实现的效果类似。
按照另一方面，本发明涉及一种交通工具的控制设备，所述控制设备设置用于执行按照本发明的另一方面的方法。
对于这种控制设备可以实现的效果与对于按照本发明的其它方面的方法可以实现的效果类似。
例如可行的是，所述控制设备设置用于根据接收器相对于发射器的角布局产生控制信号，所述控制信号控制交通工具的至少一个交通工具门盖的锁定状态。例如可以借助控制信号实现对进入交通工具的控制。控制信号例如可以控制交通工具的中控连锁。
作为备选或补充，进入控制也可以根据接收器与发射器之间的距离实施。进入控制例如可以根据接收器是处于预设的周围环境区域之内还是之外实施。
按照另一方面本发明涉及一种交通工具，其包括按照另一方面的控制设备。交通工具还包括发射器。发射器例如可以具有至少三个布置在所述平面中的线圈。
例如可行的是，基于所述发射器本身在不使用其它发射器的情况下执行进入机动车的控制。通过使用单独的发射器可以成本低廉地实施进入控制。可以减低系统复杂度。
对于这种交通工具可以实现的效果与对于按照本发明的其它方面的方法可以实现的效果类似。
本发明按照另一方面涉及一种交通工具，其包括第一发射器和第二发射器。交通工具还包括按照另一方面的控制设备。第一发射器例如可以具有至少三个布置在平面中的线圈。第二发射器例如可以具有单独的线圈。第一发射器例如可以用于产生以上讨论的所述至少两个电磁场以及以上讨论的所述另一电磁场。通过由第二发射器发出第二电磁场可以分辨出180°的二义性。在此，第二发射器可以设计得相对简单，由此可以相对于第一发射器降低成本和结构空间。例如可行的是，第一发射器和第二发射器处于交通工具内部的不同位置。
本发明按照一个方面涉及一种用于产生旋转的电磁场的线圈装置，其中，所述线圈装置包括至少三个线圈，它们分别具有至少一个对应的线圈绕组。线圈装置还包括铁磁的线圈磁轭，其形成至少三个线圈的磁性耦合。
至少一个线圈绕组本身可以包括电导线或者导体线路的多个匝圈。线圈可以包括一个或多个线圈绕组，换而言之在线圈具有多个线圈绕组的情况下，多个线圈绕组可以被分隔开地导电接触或者分接量取。
磁性耦合可以通过例如具有确定大小的确定磁通表征。磁通例如可以通过线圈磁轭的连贯的连接产生。线圈装置尤其可以设置为，使得磁通在线圈装置的中央具有确定的值，例如约为或者准确地为0。线圈磁轭例如可以是连续的，也就是不具有或者只具有较少的和/或非常小或者非常短的中断部或者空气间隙。其可以由铁磁性材料制造，如铁、铬、镍、这些材料的氧化物如铁氧体、由铁、铬、镍等形成的合金。磁性耦合可以表示铁磁性的交换相互作用，所述交换相互作用在线圈磁轭的整个区域上形成。
可行的是，至少三个线圈布置在线圈平面中并且线圈平面内部的相邻线圈以约120°的角布置。例如，相邻的线圈能够以120°±10°、优选±5°、特别优选±0.5°的角地布置。由此可行的是，通过对线圈相对简单的控制(例如以相位错移120°的交流电压)产生旋转的电磁场。但一般地，线圈平面内部的相邻线圈相互围成的其它角也是可行的。如果线圈布置在线圈平面内部，则这可以表示线圈(或者说其中心轴线)与包夹形成线圈平面的向量不形成角，或者形成很小的角，例如±10°、优选±5°、特别优选±1°。
可行的是，在线圈平面内部的相邻线圈的角不同时，用于控制不同线圈的交流电压的相位移动相应地与不同的角适配，由此产生旋转的电磁场，其具有恒定的角速度。
也可行的是，例如使用四个或者六个或者更多的线圈，它们与相邻线圈形成预设角度地布置在线圈平面中。单纯为了说明并且不局限于此地，可以以90°(60°)的角布置四个(六个)线圈。其它相应的对称配置也是可行的，其中相邻的线圈总是彼此具有相同角度。
以上描述了所有线圈布置在线圈平面内部的情形。这种线圈平面能够确定旋转的电磁场的旋转平面。但一个或多个线圈处于由至少两个线圈定义的线圈平面外部的情形也是可行的。换而言之，一个或多个线圈可以相对于线圈平面倾斜。在这种情况下，线圈平面也可以定义旋转平面。
可行的是，铁磁的线圈磁轭连续地布置在至少三个线圈内部，并且线圈装置还包括至少三个电容器，它们分别与至少三个线圈之一串联连接，并且包括具有外部导电触点和机械夹持器的壳体。换而言之，每个线圈可以与电容器串联连接(串联电路)。线圈的电感值和电容器的电容值可以按照本领域技术人员已知的方式方法确定分别产生的电磁场的频率。所述频率例如可以在100kHz至10MHz的范围内，优选不超过1MHz，并且特别有利地是125kHz或者1MHz。
可行的是，每个线圈分别具有两个或多个线圈绕组，它们分别具有一些匝圈，所述匝圈可以被共同或者单独地控制，并且线圈装置还包括至少三个其它电容器，它们分别与每个线圈的两个或多个线圈绕组并联连接。由此可行的是，在一个线圈中预留多个可单独导电接触的线圈绕组并且因此不同的电感。因此有多个具有不同共振频率的振荡回路可供使用。因此，线圈装置可以发出具有不同频率的电磁场。此外，通过将其它电容器分别与线圈绕组并联连接，可以通过尤其相对于与电容器的串联电路较小的功率消耗实现线圈装置的运行。这尤其可以在只有有限的能量储备可供使用的应用中具有优点。
一般可行的是，至少三个线圈的至少一个线圈绕组分别具有相同的几何形状和/或匝圈。换而言之，至少三个线圈可以是相同种类和相同类型的。因此可行的是，借助特别简单的通电产生旋转的电磁场，其例如具有恒定的旋转角速度。
之前主要是相对具有至少三个线圈的线圈装置而言的。多个这种线圈装置可以组合地作为用于接收器的定位系统运行。
按照另一方面，本发明涉及一种用于确定用于交通工具的识别传感器的位置的定位系统，其中，定位系统包括至少一个按照本发明的另一方面的线圈装置，其中，至少一个线圈装置设置用于分别作为至少两个电磁场和另一电磁场的发射器运行。在此，至少两个电磁场中的每一个的振幅在平面中具有各向异性。所述各向异性静态地在平面中定向。另一电磁场的振幅在平面中具有各向异性，其中，所述各向异性作为时间的函数在平面中旋转。定位系统还包括具有接收线圈的识别传感器，其中，识别传感器设置用于作为至少两个电磁场和另一电磁场的接收器运行。
定位系统例如可以设置用于确定识别传感器在交通工具的外部空间中的位置。作为备选或补充，定位系统可以设置用于确定在交通工具的内部空间中的位置。
接收线圈的频率因此例如可以与至少两个线圈装置的频率协调适配。优选可以例如设置三个或者四个线圈装置。只要使用多于两个线圈装置，则它们彼此间隔地安装。例如这种定位系统可以设置用于实施按照本发明另一方面的方法。
定位系统还可以包括控制设备，所述控制设备设置用于控制线圈装置，以便按照预设的顺序发出相应的电磁场。
控制设备例如可以是交通工具的中央计算单元。控制设备例如可以作为硬件或者软件或者硬件软件的组合在交通工具的中央计算单元上实施。
可行的是，控制设备通过总线系统与线圈装置耦连，并且线圈装置与供电线路耦连，并且线圈装置设置用于通过总线系统接收控制设备的控制信号并且根据控制信号产生旋转的电磁场，其中，通过供电线路获得用于发出旋转的电磁场的能量。
线圈装置例如可以包括计算单元作为用于通过总线系统与控制设备通信的接口。计算单元可以设置用于接收和处理控制信号。
供电线路例如可以是交通工具的车载网络。供电线路的电流电压比例如可以与用于控制线圈装置的线圈以产生电磁场所需的电流电压比不同。供电线路例如可以提供12V的直流电压。因此，线圈装置可以具有用于电流电压转换的电路，即交流电压源。由此例如可行的是，非中心地为线圈装置提供用于产生电磁场的能量。可以实现的效果是简化的系统结构，尤其不需要预留由控制设备向单独线圈装置的专用供电线路。线圈装置可以作为对控制设备通过总线系统的指示选择性地从车载网络提取能量，以便产生电磁场。车载网络的供电线路通常原本就存在于交通工具的不同区域中，因此不需要进行较大的结构改变。
以上阐述的特征和以下描述的特征不只能够在明确阐述的相应组合中应用，而是也能够在其它组合中或者单独地应用，只要不离开本发明的保护范围即可。
附图说明
之前描述的本发明的性质、特征和优点以及实现它们的方式方法将结合对实施例的以下描述更明确和更清楚易懂，所述实施例结合附图详细阐述，其中，
图1示出用于定位系统的线圈装置的俯视图，其中，线圈装置具有三个线圈，所述线圈分别带有两个线圈绕组；
图2A示出图1中的线圈装置的俯视图，其中一个线圈相对于线圈平面倾斜；
图2B示出图2A中的线圈装置的侧视图；
图3A示出相位错移地为图1的线圈装置的线圈通电的过程，其作为时间的函数用于发出旋转的电磁场；
图3B示出相位相同地为图1的线圈装置的线圈通电的过程，其作为时间的函数用于发出不旋转的电磁场；
图4示出在确定时间点由图1的线圈装置在按照图3A通电时产生的旋转电磁场的磁场分量的振幅的等场强线图，其中还示出旋转电磁场的各向异性；
图5示出在旋转平面中的按照图4的旋转电磁场的各向异性的旋转；
图6示出按照图4的旋转电磁场的磁场分量在处于旋转平面内部和外部的与发射器相间隔的点处作为时间函数的测量振幅；
图7A示出在不同的发射功率中，旋转电磁场的振幅的时间平均值针对与发射器不断增加的距离的衰减率；
图7B示出在相应的时间相关性的范围内旋转电磁场的发射功率的步进式提高；
图8A示出包括两个线圈绕组和两个电容器的线圈的电路；
图8B示出在不同的频率中，电磁场振幅针对图8A的电路的不同运行方式或者针对与发射器不断增加的距离的衰减率；
图8C示意性地示出交流电压源，其与车载网络和线圈装置的线圈相连；
图9A示出图1的线圈装置在壳体中的立体图；
图9B示出从上方观察图9A的线圈装置和壳体的俯视图；
图9C示出从下方观察图9A的线圈装置和壳体的仰视图；
图9D示出图9A的线圈装置的立体图，其中，线圈装置固定在印制电路板上；
图9E示出图9A的线圈装置的另一立体图，其中，线圈装置固定在印制电路板上；
图9F示出图9D和9E的线圈装置的侧视图；
图10A示出图1的线圈装置处于壳体的备选实施形式中的立体图；
图10B示出从上方观察图10A的线圈装置和壳体的备选实施形式的俯视图；
图10C示出从下方观察图10A的线圈装置和壳体的备选实施形式的仰视图；
图10D示出图1的线圈装置和壳体的备选实施形式的立体图，其中，线圈装置固定在印制电路板上；
图10E示出图1的线圈装置和壳体的备选实施形式的侧视图，其中，线圈装置固定在印制电路板上；
图11示出线圈装置的集成在印制电路板上的实施形式的俯视图，其中线圈通过导体线路形成；
图12示出用于交通工具的识别传感器的已知定位系统的示意图；
图13示出用于交通工具的识别传感器的定位系统的示意图，所述识别传感器按照不同的实施形式实现了接收器，其中，定位系统包括唯一的线圈装置作为发射器；
图14示出图13的定位系统的不同部件在交通工具中的结构布局；
图15示出确定接收器相对于线圈装置的角布局和距离；
图16示出按照不同实施形式的方法的流程图；
图17示出不旋转的、具有双重的各向异性的电磁场的极性图；
图18A示出图17的各向异性的360°线条图；
图18B示出图17的各向异性的180°线条图，其中示出了确定接收器相对于发射器的角布局的过程；
图19示出针对包括两个线圈装置的定位系统在图18A和18B的情形中确定接收器相对于发射器的角布局时的180°二义性；
图20示出不旋转的电磁场在接收器位置上的磁场线的方向和基于磁场线的方向分辨出180°二义性的过程；并且
图21示出不旋转的具有单个的各向异性的电磁场的极性图。
具体实施方式
以下参照附图根据优选的实施形式详细阐述本发明。在附图中，相同的附图标记表示相同或者类似的元件。附图是本发明的不同实施形式的示意性呈现。在附图中所示的元件不是必须按照比例尺显示。在附图中所示的不同元件这样呈现，使得其功能和一般用途对于本领域技术人员是易懂的。在附图中显示的功能性的单元和元件之间的连接和耦连也可以作为间接的连接或者耦连实现。连接或者耦连可以是有线连接的或者无线地实现的。功能性单元可以作为硬件、软件或者硬件和软件的组合实现。
以下阐述的技术实现了基于至少两个电磁场在接收器的位置上的振幅确定接收器相对于发射器的角布局。在此，这样发出至少两个电磁场，使得它们在平面中具有各向异性，所述各向异性分别在所述平面中静态地定向。因此，以下也将至少两个电磁场作为不旋转的电磁场。
作为备选或者补充可行的是，确定接收器与发射器之间的距离。这可以基于另一电磁场在接收器的位置上的振幅的时间平均值进行。在此，这样发出另一电磁场，使得其在平面中具有的各向异性作为时间的函数在平面中旋转。因此，以下也将所述另一电磁场作为旋转的电磁场。
一般可以使用各不相同的发射器，以产生不旋转的电磁场和旋转的电磁场。尤其可以使用同一个发射器产生不旋转的电磁场和旋转的电磁场。为了发出不旋转的电磁场和旋转的电磁场，例如可以将线圈装置用作发射器。线圈装置包括多个线圈，它们布置在平面中。通过提高流经线圈装置的线圈的电流，可以提高发射功率。由此可以提高在其中尚能确定角布局和/或距离的距离(测量范围)。测量范围也可以通过以下方式提高，即通过具有特别小的衰减率的频率发出不旋转的和/或旋转的电磁场。
确定接收器相对于发射器的角布局和/或距离的过程也可以称为接收器的位置确定。通过不旋转的电磁场与旋转的电磁场的结合，可以全面地确定接收器相对于发射器的位置。在此，位置确定能够以一定的精度进行；所述精度可以根据所观察的情形更大或者更小。例如，在具有较小精度的不同情形中，只通过180°的二义性确定角布局就足够了。在具有较高精度的其它情形中，可以明确地确定角布局，也就是例如不具有180°的二义性。在具有较小精度的不同情形中，可能例如确定接收器是否处于发射器的预设周围环境区域内部或者外部就足够了。
尤其可行的是，在极坐标系中找到接收器的位置。为此，距离r可以与角度无关地通过相位错移地为线圈装置的多个线圈通电确定。这例如可以与发射功率的步进式提高相结合。在此，发射功率可以一直提高至接收器探测到适用于良好地利用磁场传感器的控制区域的接收场强或者振幅。角布局的角α可以通过在为线圈装置的单独线圈通电或者同相地为线圈装置的两个或者更多线圈通电时所述不旋转的电磁场在接收器位置上的与α相关的接收场强确定。
确定接收器位置的技术通常不具有与接收器定向的相关性；例如接收器如何旋转/倾斜地布置在空间中是不重要的。为此，接收器可以特殊地设计，例如设计为3D线圈。
尤其借助在此描述的技术可行的是，特别准确地确定接收器相对于发射器的角布局。例如能够以±10°的不确定性范围确定角布局。所述精度可以例如通过进行误差校正校准措施进一步提高。借助校准可以例如降低在发射器与接收器之间的区域中的铁磁性材料对测量的影响。一般地，在不同情形中，位置确定能够以比在其它情形中更小的精度进行；例如在简单的情形中可以用相对较小的精度确定位置，方式为只在接收器在发射器的预设周围环境区域内的存在/不存在之间进行区分。
在图1中示出线圈装置200的俯视图，其包括三个线圈210a、210b、210c。线圈装置200可以用于产生旋转的电磁场和不旋转的电磁场。线圈210a具有两个线圈绕组212a、212b。线圈210b具有两个线圈绕组212c、212d。线圈210c具有两个线圈绕组212e、212f。线圈绕组212a-212f分别围绕铁磁性的线圈磁轭211的三个臂211a、211b、211c卷绕并且可以被单独地导电接触。线圈磁轭例如可以由铁、镍、铬、这些材料的氧化物或者合金构成。臂211a、211b、211c具有圆形的横截面并且因此是圆柱形的。它们可以具有3mm至30mm、优选6mm的直径。臂的形状是可变的。它们沿径向从线圈装置200的中央延伸出来。线圈磁轭是连续的并且因此尤其不具有较大的留空或者缝隙，因此可以在三个线圈210a、210b、210c之间形成磁性耦合(形式为铁磁性的交换相互作用，其作用产生加大的磁通)。根据期望的电感(和由此的电磁场频率)可以选择不同的匝圈数量。
磁通可以在线圈装置200的不同点具有不同的值。通过线圈装置200的构造可以预设所述值。例如，在线圈装置200的中心，磁通的值可以是零或者接近零，也就是非常小的值。
如图1所示，所有的线圈210a、210b、210c处于一个平面中。在图2A和2B中示出备选的实施形式，其中线圈210c相对于所述平面(线圈平面)倾斜角β。由此可以实现线圈装置200在线圈平面中的较小尺寸。角β可以例如处于20°-30°的范围内。
再参考图1，线圈210a与线圈210b形成角213a。线圈210b与线圈210c形成角213b。线圈210c与线圈210a形成角213c。所述角213a、213b、213c分别在线圈平面内部延伸。在图1的实施形式中，所述角213a、213b、213c具有相同的值，即120°。换而言之，图1的线圈装置200具有星形结构。在图1中显示了高度对称的实施形式，然而一般可行的是，不同的角213a、213b、213c具有不同的值，这可能尤其在以下情况下是值得实现的，即线圈装置200的构造由于结构限制而受到某些局限。角213a、213b、213c没有特殊限制并且可以具有各不相同的值。例如，角213a-213b-213c可以分别具有以下值：180°-90°-90°；200°-80°-80°，160°-100°-100°。
如图2A和2B所示，各个单独的线圈210c可以从线圈平面中倾斜出来。由此可以降低线圈装置200的侧向尺寸，也就是在由线圈210a、210b形成的线圈平面内部的尺寸。然而，因为由线圈210c产生的与时间有关的电磁场的分量仍处于线圈平面内部，所以可以通过图2A和2B的线圈装置200产生与图1的线圈装置200的电磁场类似的电磁场。
在图1、2A、2B中分别示出了这样的情况，其中线圈装置200包括三个线圈210a、210b、210c，因此一般可行的是，使用多个线圈。例如可以考虑这样的实施形式，其中线圈装置200包括四个(六个)线圈，它们分别在线圈平面内部彼此形成90°(60°)的角。在图1的情形中，线圈装置200包括三个线圈210a、210b、210c；一般可行的是，线圈装置200具有更多数量的线圈，例如六个线圈。尤其在这种实施形式中可行的是，多个线圈在所述平面中相邻的线圈对分别相互具有30°-90°范围内的角，优选相互具有60°范围内的角。多个线圈在线圈平面中相邻的线圈对可以布置为U形并且形成U形磁体；U形磁体可以产生具有方向性的电磁场。
之前主要是相对线圈装置200的结构特征而言的。以下阐述如何能够借助这种线圈装置200产生旋转的电磁场和不旋转的电磁场。旋转的电磁场通过由各个单独的线圈210a、210b、210c发出的电磁场的相位错移的叠加产生。在此，旋转的电磁场可以是这种场，其中电磁场的相同相的点作为时间的函数围绕线圈装置200(约为其中点201，参见图1)旋转。相应地，旋转的电磁场可以是这种场，其中相同振幅的点作为时间的函数围绕线圈装置200旋转；这可以与电磁场的各向异性的旋转是同义的。
为了产生不旋转的电磁场和旋转的电磁场，线圈210a-210c与电容器(在图1至3中未示出)共同地作为振荡回路被控制。
参考图3A首先讨论一种实施形式，其中图1的线圈装置200的全部线圈210a、210b、210c、也就是线圈绕组212a、212b和212c、212d和212e、212f分别相结合地通电。这产生了旋转的电磁场。在图3中作为时间的函数画出了流经线圈210a、210b、210c的电流85。这种电流可以通过相应的交流电压实现。如图3所示，交流电压/电流85具有120°的相位差，即相当于角213a、213b、213c。也就是线圈210a、210b、210c被相位错移地通电。交流电压85可以例如通过电流电压转换器产生，所述电流电压转换器将线圈装置200与交通工具的12V的直流电压网相连。交流电压85随即可以施加在与相应的线圈210a-210c关联的臂的最内部和最外部的触点上。图3A所示的电流作用使得所形成的电磁场旋转。
在图3B中示出这样的情形，其中所形成的电磁场在线圈平面中具有静态布置的各向异性；也就是所形成的电磁场不旋转。由图3B可以看出，线圈210a、210b为此同相地通电。备选地也可行的是，例如只为线圈210a、210b、210c之一通电。
线圈210a、210b、210c按照图3A的通电发出了旋转的电磁场80，如通过在图4中画出的磁场分量的振幅81表征的那样(在图4中尤其画出了磁场线)。图4显示了在时间点t1的旋转的电磁场80(不能看出旋转)。旋转的电磁场80的振幅具有相应于线圈装置的对称性。旋转的电磁场80尤其具有三重
Figure GDA0002899754570000191
的各向异性580；在此，最大振幅点居中地布置在相邻的线圈210a、210b、210c之间。各向异性580具有120°的周期性。图4的视图显示了尤其在线圈平面内部的旋转的电磁场80。
应理解的是，与图4中画出的电磁场相同的旋转的电磁场80也可以通过线圈装置200的与图1所示不同的配置产生。如果例如相邻线圈210a、210b、210c的角213a-213c不同于图1的120°，则交流电压85、尤其是相位移动可以相应地适配(参见图3)。由此可以补偿相邻的角213a、213b、213c的改变并且保持如图4所示的情形。相应地适用于如图2所示的单独线圈210c从线圈平面中倾斜出来的情形。在此可行的是，考虑相应的线圈210c在线圈平面中的投影。
以下参考图5讨论旋转的电磁场80的各向异性580作为时间的函数的旋转。显示了在四个不同时间点t1、t2、t3、t4(也参见图3A)时的旋转电磁场80。在图5的下部还画出了旋转的电磁场80的相位82。可以看出所述相位82随着时间增长的增加(相位累加)。如由图5可以看出，旋转的电磁场80的各向异性580在线圈平面内部围绕线圈装置200旋转。因此，线圈平面与旋转平面重合。图5示出了这样的情形，其中旋转的电磁场80作为角/相位的函数具有恒定的振幅，而例如与线圈装置200的构造有关地，旋转的电磁场80的振幅81也可以与相位相关。三相交流电机可以视为与用于产生旋转电磁场80的线圈装置200的运行方式在图形上类似。
在图6中示例性地画出在旋转平面内部并且在线圈装置200的外部空间中的点P处(也参见图5)的旋转电磁场80的磁场分量的振幅81的测量。在图6中还显示了针对与旋转平面相间隔的点P’(虚线)的振幅81的测量，所述点P’在旋转平面中的投影与点P重合。点P与点P’之间的振幅81差是点P’相对于旋转平面的距离的量度。振幅81与旋转电磁场80的场强成比例。如图所示，振幅呈正弦形地(实线)变化。
图6的测量与接收器在空间中的定向无关。为此，接收器具有3D线圈，其组合地提供沿所有空间方向的测量。
所测量的振幅81可以通过函数描述：
x(t)＝A sin(2πft)， (1)
其中，A表示振幅81，f表示旋转频率并且t表示时间。
例如振幅81可以在磁场测量数据中从接收器例如无线地传输至控制设备。
可行的是，基于振幅81确定时间平均值190(点划线)。在图6的情形中，尤其作为整流平均值确定时间平均值190：
Figure GDA0002899754570000201
时间平均值190与点P相对于线圈装置200的角布局无关。
在不同的情形中，可以直接测量整流平均值。在这种情形中也可以获得磁场测量数据，所述磁场测量数据基于上述方程2对于旋转电磁场80的振幅81具有指示性。
参考方程2，将整流平均值作为振幅的时间平均值观察，而一般也可以进行其它的时间平均。
基于所测量的振幅81或者基于整流平均值190可行的是，确定接收器与线圈装置200之间的距离。参考图7A示出了基于整流平均值190确定距离的方面。在图7A中，整流平均值190作为接收器与线圈装置200之间的距离r的函数针对不同的发射功率(实线、虚线、打点线、点划线；从低发射功率向高发射功率排序)示出。由图7A可以看出，整流平均值190随着距离r的增加而减小。因此在居中地围绕线圈装置200布置的周围环境区域310中，一般测量到比较远区域311更大的整流平均值190。
通过接收器在位置P处测量的整流平均值190与接收器的特殊定向无关。这一方面在于，使用了旋转的电磁场80，通过时间平均值190消除了振幅81与接收器相对于线圈装置的角布局的相关性。在此，时间平均值190例如可以通过在多于旋转电磁场80的一个旋转周期上的平均形成；换而言之，时间平均值的时间常量可以大于旋转电磁场80的旋转的时间常量。距离r可以针对确定的发射功率通过测量整流平均值190确定；在此，接收器相对于线圈装置的特殊定向不影响距离r的确定。
在图7B中显示了基于旋转电磁场80的时间平均值190确定距离r的其它方面。尤其在图7B中显示了这些方面，它们基于按以下方式方法控制线圈装置200，即，线圈装置200以发射功率111的时间相关性发出旋转的电磁场80。如图7B所示，线圈装置200这样控制，使得发射功率111步进式地提高。例如发射功率111可以步进式地提高至在接收器位置上的振幅81的所测量的时间平均值190超过确定的阈值(虚线-打点线-打点线)。这样可以避免针对接收器处于靠近接收器的环境区域310中的情形使用较高的发射功率111。这样可以降低能耗。
由图7B还可以看出，发射功率111的时间相关性的时间常量大于旋转的电磁场80的振幅81的时间平均值190的时间常量。这意味着在确定时间平均值190时发射功率111基本上保持恒定。
由图7A和7B可以看出，可以只通过唯一的线圈装置200确定线圈装置200与接收器之间的距离r。
在图8A中示出线圈装置200的线圈210a的电路。尤其可以看出两个线圈绕组212a、212b。两个线圈绕组212a、212b可以耦合地通过在触点x1和x4处的接触运行(也参见图1)。电容器226与两个线圈绕组212a、212b串联连接。然而也可行的是，单独地运行线圈绕组212a。为此，在与线圈绕组212a的并联电路中设置另一电容器225。
线圈210a的电感在线圈绕组212a、212b耦合运行的情况下大于只运行线圈绕组212a的情况。因此，针对先提到的情况的共振频率尤其可以小于针对后提到的情况的共振频率。例如，在运行具有两个线圈绕组212a、212b的线圈210a时可以通过适当设计电容器226的电容以及电感这样选择共振频率，使得其为125kHz。相应地，针对只包括线圈绕组212a和另一电容器225的线圈210a的运行，共振频率可以选择为等于1MHz。当然可行的是，通过适当设计电容和电感产生其它频率。对此本领域技术人员已知多样的技术。
一般地，在发出电磁场时的功率消耗对于具有电容器226的串联电路可能大于具有另一电容器225的并联电路。在某些应用中，例如用于在较远区域311中搜索接收器的环境。优选在1MHz时对具有另一电容器224的并联电路的控制例如可以发出另一不旋转的电磁场。这种情形的特征在于较小的电功率消耗，这例如可能对于在较远区域311中的接近识别是优选的。如果识别出了较远区域311中的识别传感器30，则可以激活具有电容器226的串联电路。在这种运行模式中，可以基于如前所述的技术确定在例如与线圈装置200的距离不超过3m的环境区域310中的识别传感器30的角布局和距离。这种分级式的运行可以实现较低的能耗，这尤其可能在电动车中是值得追求的。
在包括上述频率的频率范围内，旋转的电磁场80的衰减率可以取决于频率。由此，较高的频率可以产生旋转的电磁场80的较低衰减率。这在图8B中示出。在图8B中，作为相对于发射线圈装置200的距离r的函数画出例如旋转电磁场80的磁场分量的振幅81。实线(虚线)说明了相应的振荡回路的共振频率相对较小(较大)的情况，如以上参考图8A讨论的那样。由图8B可以看出，对于较高的共振频率，旋转电磁场80的衰减率较低。因此可行的是，通过只为一个(两个)线圈绕组212a(212a、212b)通电确定接收器30在线圈装置200的较远区域311(近处区域310)中的位置。用于通过改变频率改变衰减率的相应技术可以与之前参考图7B描述的发射功率111的变化相结合地使用，以便确定接收器与线圈装置之间的距离r。相应的技术也可以用于确定接收器相对于线圈装置200的角布局。
在图8C中示意性示出与供电线路241相连的交流电压源242。供电线路241可以例如是交通工具的12V的直流电压网。交流电压源242设置用于产生如图3所示的交流电压。在图8C中还示出计算单元243，所述计算单元设置用于通过总线系统240接收控制信号并且基于此控制旋转的磁场80或者不旋转的电磁场的发出。
在图9A-9F以及10A-10D中示出图1中的线圈装置200在壳体220中的不同视图。电容器225、226和其它功率电子器件也可以布置在壳体内部。显示了电触点222，它们可以将线圈装置与印制电路板230上的导体线路相连。例如，触点可以通过印制电路板上的导体线路与交流电压源242相连。此外设置固持装置，其将线圈装置200位置固定地布置在壳体220内部。壳体可以是防止震动、沉积、潮湿等的保护件并且可以优选由塑料制造。壳体220的上侧由于直观性原因没有示出，但可以设置。如图9A-9F以及10A-10D所示，壳体的上侧和下侧以及印制电路板230平行于旋转平面300或者线圈平面。没有限制特定的壳体形状并且可以选择不同的壳体形状。应理解的是，可以根据可供使用的结构空间优选使用不同的壳体220。壳体可以平行于地面定向地安装。
在图11中示出线圈装置200的备选实施形式。所述实施形式相当于集成的构造，其中导体线路231在印制电路板230(虚线)上平面地形成线圈绕组212a、212c、212e。导体线路例如可以通过腐蚀、掩膜或者平板印刷技术制造。
印制电路板230设有凹处232，线圈磁轭211(在图11中未示出)可以导入并且固定在所述凹处中。所述实施形式可以形成的效果是特别小的空间需求。
以下根据图12-14阐述定位系统100的系统层级，所述定位系统包括单独的线圈装置200。在其它情形中，定位系统100也可以包括多于一个线圈装置200。通过之前参考图7A和7B描述的技术，定位系统100可以准确地确定接收器30的距离r。接收器30例如可以包括磁场传感器。接收器30例如可以实现用于交通工具的识别传感器。位置确定既可以在交通工具的外部空间也可以在内部空间中相对准确地进行，例如精度达几厘米。例如可以为用户图形显示所确定的接收器30的位置，例如在交通工具的车载电脑的屏幕上。
在图12中首先示出之前已知的定位系统100。控制设备25与另一控制设备25a相连。控制设备25例如可以是交通工具的中央计算单元的一部分。此外，控制设备25与无线接口31相连，所述无线接口可以建立与识别传感器30的数据传输。另一控制设备25a通过数据线路与交通工具的门把手传感器22相连。所述门把手传感器22可以探测对交通工具的封闭门盖、例如车门和后盖板的进入愿望或者操作。此外，另一控制设备25a通过供电线路241与用于产生电磁场的各个线圈210相连，电磁场能够由识别传感器30测量。如图12所示，之前已知的定位系统的系统层级相对繁琐。尤其必须例如预留大量的双芯供电线路241，这使得必须复杂地对交通工具布线：控制设备25a包括交流电压源，所述交流电压源通过线路241a为线圈210提供电压。
在图13中示意性示出按照本发明的定位系统100。按照图13的定位系统100包括控制设备25，其与线圈装置200耦连。线圈装置200例如可以通过计算单元(在图13中未示出)并且通过总线系统240与控制设备25相连。总线系统240可以在线圈装置200与控制设备25之间实现数据通信。总线系统可以例如是“控制器区域网络”(CAN)总线系统、“局域互联网络”(LIN)、或者“FlexRay”或者其它的总线系统。控制设备25可以通过总线系统240发送指令，所述指令由线圈装置200的计算单元接收并且解译。线圈装置200设置用于作为对控制信号的响应产生旋转的电磁场80。为此所需的能量可以由供电线路241获得。供电线路例如可以提供直流电压(约12V)，因此相应的电路(在图13中未示出)、亦即交流电压源在线圈装置200中设置成以预设的相位关系产生用于产生旋转电磁场80所需的交流电压。
图14示出定位系统100布置在交通工具1中的情形。由图14又可以看出，通过分隔开的线路240、241进行控制和能量供应。在图14中，线圈装置200安装在交通工具1的中央。也可行的是，线圈装置200布置在交通工具1内的其它位置上，例如在左侧或者右侧布置在B柱和/或C柱中。线圈装置200例如也可以安装在交通工具1的后部区域中。
参考图15可以看出，可以针对识别传感器30的不同位置之间的不同距离r进行区分。尤其值得追求的是，确定识别传感器30是否处于线圈装置200的预设周围环境区域310的内部或者外部。由图15可以看出，与之相关地值得追求的是，除了距离r也确定识别传感器30与线圈装置200之间的角布局α。这一点在如下情况是值得追求的，即，要不然根据线圈装置200在交通工具1中的位置以及识别传感器30相对于线圈装置200的位置不能明确地区分识别传感器30是处于周围环境区域310中还是处于较远区域311中。
为了确定接收器30相对于线圈装置200的角布局α可行的是，这样控制线圈装置200，使得线圈装置200依次地发出旋转的电磁场80和至少两个不旋转的电磁场。相应的方法通过图16中的流程图说明。
为此，首先在步骤S1中这样控制线圈装置200，使得线圈装置200发出旋转的电磁场80。在此，线圈装置200的控制可以这样进行，从而相位错移地为不同的线圈210a、210b、210c通电。随即在步骤S2中获得针对旋转的电磁场80的磁场测量数据。所述磁场测量数据例如直接或者间接地表明旋转的电磁场80在接收器30的位置上的振幅81。磁场测量数据例如已经可以表明时间平均值190。
在步骤S1和S2的范围内可行的是，旋转的电磁场80的频率和/或发射功率111作为时间的函数改变。由此可以特别能量高效地获得磁场测量数据，以便接着确定接收器30与线圈装置200之间的距离r。
在步骤S3中，这样控制线圈装置200，使得线圈装置200发出不旋转的第一电磁场。这可以通过控制线圈装置200的单独线圈210a、210b、210c进行。这也可以通过控制线圈装置200的两个或者多个线圈210a、210b、210c进行，其中，同相地为所述两个或者多个线圈210a、210b、210c通电。随即在步骤S4中获得针对当前的不旋转的电磁场的相应磁场测量数据。所述磁场测量数据例如直接或者间接地表明当前相应的不旋转的电磁场在接收器30的位置上的振幅。
在步骤S5中检验是否需要针对另一不旋转的电磁场的磁场测量数据。例如，针对不同的不旋转的电磁场得到的磁场测量数据越多，在确定接收器30与线圈装置200之间的角布局时的精度一般就越大。
接着在步骤S6中，基于针对旋转的电磁场80的磁场测量数据，以及基于针对两个或者更多的不旋转的电磁场的磁场测量数据，确定距离r和角布局α。
在图16中说明了不同步骤的确定顺序，而在其它情形中也可以实现所述步骤的其它顺序。例如可行的是，首先执行步骤S3-S5，并且接着才执行步骤S1和S2。在其它情形中可行的是，首先实施步骤S1和S2并且接着就确定线圈装置200与接收器30之间的距离r。随即例如可行的是，在步骤S3中这样控制线圈装置200，从而使用确定的发射功率111发出相应的当前不旋转的电磁场。线圈装置200与接收器30之间的距离r越大，可以例如将所述发射功率111选择得越大(越小)。
以下阐述关于基于针对至少两个不旋转的电磁场的磁场测量数据确定接收器30相对于线圈装置200的角布局α的不同方面。
在图17中画出了针对不同的不旋转电磁场70的各向异性580。不同的不旋转电磁场70通过为图1的线圈装置200的不同线圈210a、210b、210c通电得到。不旋转电磁场70的各向异性580是双重的，其在线圈平面中具有180°的周期性。由图17可以看出，通过分别为线圈210a、210b、210c中的两个线圈同相通电得到的不旋转电磁场70的各向异性580的最大值相对于通过为单独的线圈210a、210b、210c通电得到的不旋转电磁场70的各向异性580的最大值在线圈平面中扭转了30°。此外可以看出，通过分别为线圈210a、210b、210c中的两个线圈同相通电得到的不旋转电磁场70的各向异性580的最大值的振幅比通过为两个线圈210a、210b、210c中的单独线圈通电得到的不旋转电磁场70的各向异性580的最大值的振幅大了约三倍。
在图18A中作为-180°至180°范围内的角布局α的函数示出不旋转的电磁场70的各向异性580，所述不旋转的电磁场通过分别为线圈210a、210b、210c中的两个线圈同相通电得到。由图18可以识别出各向异性580的180°周期性。
在图18B中作为-90°至90°范围内的角布局α的函数示出不旋转的电磁场70的各向异性580，所述不旋转的电磁场通过分别为线圈210a、210b、210c中的两个线圈同相通电得到。通过使用三个不旋转的电磁场70，可以在-90°至90°范围内明确地推断出角布局α。在-90°至90°范围内的角布局α的明确确定可能对于两个不旋转的电磁场70就是可行的。
但由于各向异性580的180°周期性(参见图18A、18B)存在180°的二义性(参见图19)。可以考虑分辨180°的二义性的不同技术。如在图19的情形中所示，例如可以使用另一线圈装置200a，以便能够明确地推断接收器30的实际位置。通过另一线圈装置200a可以应用之前结合确定接收器30与线圈装置200之间的角布局所阐述的相应技术。通过对比针对接收器30相对于线圈装置200、200a的角布局得到的结果，可以消除接收器30的由于180°的二义性出现的错误位置30’。
所述另一线圈装置200a一般也可以设计得比线圈装置200简单。例如，另一线圈装置200a可以只包括唯一的线圈。由此可以基于由所述另一线圈装置200a发出的、在线圈平面中具有各向异性的不旋转的电磁场通过简单的距离测量分辨出180°的二义性。
参照图20说明用于消除180°的二义性的影响的另一技术。所述技术通过唯一的线圈装置200实现。所述技术的基础内容是，可以确定至少两个不旋转的电磁场70在接收器30的位置上的磁场线2001的方向。随即也可以基于至少两个不旋转的电磁场70的磁场线2001的方向确定接收器30相对于线圈装置200的角布局α。所述技术的基础内容还在于，获得表明接收器30相对于重力方向2002的定向的加速度测量数据。随即也可以基于接收器30相对于重力方向2002的定向确定接收器30相对于线圈装置200的角布局。
例如，可以针对不旋转的电磁场70的磁场分量的切线或者磁场线2001通过重力方向2002或者下落加速度方向形成相对于地球的参考。例如，磁场线2001可以定义右手坐标系，例如与指向线圈装置200的方向相结合。随即可以将右手坐标系的Z分量与重力方向2002进行比较(参见图20)，由此可以分辨出180°的二义性。
参照图21说明用于分辨180°的二义性的另一技术。在此使用三个不旋转的电磁场70-1、70-2、70-3。所述三个不旋转的电磁场70-1、70-2、70-3在线圈平面中具有单个的各向异性580。因此不存在单个的各向异性580的180°周期性，由此不会出现180°的二义性。为了产生单个的各向异性580，以使不旋转的电磁场70只在相对于线圈装置200的一个方向上具有显著的振幅71，可以例如使用与以上参照附图讨论的布局不同的线圈装置200的线圈布局。例如可以使用在线圈平面中相邻的线圈对的U形布局。例如，多个线圈在线圈平面中相邻的线圈对可以彼此分别具有60°角的角布局。由此可以实现不旋转的电磁场的定向的磁场分量。
当然，之前所述的实施形式的特征和本发明的各方面可以相互组合。尤其是所述特征不只可以在所描述的组合中，而是也可以在其它组合中或者本身被使用，只要不离开本发明的范围即可。
附图标记清单
1 交通工具
100 定位系统
111 发射功率
190 时间平均值
200、200a 发射器/线圈装置
2001 磁场线
2002 重力
210、210a、210b、210c 线圈
211 线圈磁轭
211a、211b、211c 线圈上的臂
212a-212f 线圈绕组
213a、213b、213c 角
22 门把手传感器
220 壳体
221 固持装置
222 触点
225、226 电容器
230 印制电路板
231 导体线路
232 凹处
240 总线系统
241 供能功率
242 交流电源
243 计算单元
25、25a 控制设备
30 接收器/验证传感器
30’ 接收器
31 无线接口
310 周围环境区域
311 较远区域
580 各向异性
70、70-1、70-2、70-3 电磁场
71 振幅
80 电磁场
81 振幅
82 相
85 电流
P 点
r 距离
S1-S6 步骤
t1-t4 时间点
x1-x4 触点
α 角布局

Claims (14)

1.一种用于确定接收器位置的方法，包括：
-控制处于预设周围环境区域(310)中的发射器(200、200a)，使得发射器(200、200a)发出至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)，
其中，所述至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)中的每一个的振幅(71)在平面中具有各向异性(580)，其中，各向异性(580)在平面中静态地定向，
-获得磁场测量数据，所述磁场测量数据表明所述至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)在接收器(30)的位置上的振幅(71)，
-基于所述至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)在接收器(30)的位置上的振幅确定接收器(30)相对于发射器(200、200a)的角布局(α)，并且
-基于接收器(30)相对于发射器(200、200a)的角布局(α)：确定接收器(30)是否处于发射器(200、200a)的预设周围环境区域(310)内部。
2.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述方法还包括：
-控制发射器(200、200a)，使得发射器(200、200a)发出另一电磁场(80)，
其中，所述另一电磁场(80)的振幅(81)在平面中具有各向异性(580)，其中，该各向异性(580)作为时间的函数在平面中旋转，
-获得其它磁场测量数据，所述其它磁场测量数据表明所述另一电磁场(80)在接收器(30)的位置上的振幅，
-基于所述其它磁场测量数据确定所述另一电磁场(80)在接收器(30)的位置上的振幅的时间平均值(190)，
-基于所述另一电磁场(80)在接收器(30)的位置上的振幅(81)的时间平均值(190)确定接收器(30)与发射器(200、200a)之间的距离(r)，
-基于接收器(30)与发射器(200、200a)之间的距离(r)并且还基于接收器(30)相对于发射器(200、200a)的角布局(α)：确定接收器(30)是否处于发射器(200、200a)的预设周围环境区域(310)内部。
3.按权利要求2所述的方法，
其特征在于，
控制发射器(200、200a)以使发射器(200、200a)发出所述另一电磁场(80)的过程包括：
-相错移地为发射器(200、200a)的至少三个布置在所述平面中的线圈(210a、210b、210c)通电。
4.按权利要求2所述的方法，
其特征在于，
这样控制发射器(200、200a)，使得发射器(200、200a)以发射功率(111)和/或频率的时间相关性发射所述另一电磁场(80)，并且
发射功率(111)和/或频率的时间相关性的时间常量大于所述另一电磁场(80)的振幅的时间平均值(190)的时间常量。
5.按权利要求2所述的方法，
其特征在于，
所述方法还包括：
-基于所确定的接收器(30)与发射器(200、200a)之间的距离(r)，确定用于至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)的发射功率(111)，
其中，这样控制发射器(200、200a)，使得发射器(200、200a)以确定的发射功率发射所述至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)。
6.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
控制发射器(200、200a)以使发射器(200、200a)发出所述至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)的过程包括：
-针对所述至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)中的每一个：为发射器(200、200a)的多个线圈(210a、210b、210c)中的唯一一个通电或者为发射器(200、200a)的至少两个布置在所述平面中的线圈(210a、210b、210c)同相地通电。
7.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)的至少一个在所述平面中具有周期性为180°的双重的各向异性(580)。
8.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)的至少一个在所述平面中具有单个的各向异性(580)。
9.按权利要求8所述的方法，
其特征在于，
所述发射器(200、200a)包括六个或者更多的线圈(210a、210b、210c)并且
所述发射器(200、200a)的六个或者更多的线圈(210a、210b、210c)在所述平面中相邻的线圈对分别相互围成30°-90°范围内的角，优选相互围成60°的角。
10.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
磁场测量数据分别表明所述至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)在接收器(30)的位置上的磁场线(2001)的方向并且
还基于所述至少两个电磁场(70、70-1、70-2、70-3)的磁场线(2001)的方向确定接收器(30)相对于发射器(200、200a)的角布局(α)。
11.按权利要求10所述的方法，
其特征在于，
所述方法还包括：
-获得表明接收器(30)相对于重力(2002)方向的定向的加速度测量数据，
其中，还基于接收器(30)相对于重力方向的定向确定接收器(30)相对于发射器(200、200a)的角布局(α)。
12.一种交通工具(1)的控制设备(25)，
其特征在于，
所述控制设备(25)设置用于执行按权利要求1至11之一所述的方法。
13.按权利要求12所述的控制设备(25)，
其特征在于，
所述控制设备设置用于根据接收器(30)相对于发射器(200、200a)的角布局(α)产生控制信号，所述控制信号控制交通工具(1)的至少一个交通工具门盖的锁定状态。
14.一种交通工具(1)，包括：
-第一发射器(200、200a)，
-第二发射器，
-按权利要求12或13所述的控制设备(25)，
其中，第一发射器(200、200a)具有至少三个布置在平面中的线圈(210a、210b、210c)，
其中，第二发射器具有单独的线圈。
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