CN111901369A

CN111901369A - 终端设备、用于运行终端设备的方法、工业机器以及用于调整工业机器的方法

Info

Publication number: CN111901369A
Application number: CN202010356830.3A
Authority: CN
Inventors: J.冯霍伊宁根-许内; M.迪恩根
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-06
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2020-11-06
Also published as: US11382047B2; US20200359335A1; DE102019206467A1

Abstract

提供一种用于工业机器的传感器（S）和/或执行器（A）的终端设备（200），其中所述终端设备（200）包括至少一个通信模块（C）和一个天线（A），并且其中所述终端设备（200）被设立用于：根据所述终端设备（200）的事先所获取的、相对于至少一个主机单元的相对位置并且/或者根据事先所获取的用于发送功率的估计值来获取初始的发送功率并且以所获取的初始的发送功率通过上行线路‑无线电信道来发送无线电信号。

Description

终端设备、用于运行终端设备的方法、工业机器以及用于调整工业机器的方法

技术领域

本发明涉及一种终端设备、一种用于运行终端设备的方法、一种工业机器和一种用于调整工业机器的方法。

背景技术

在工业机器的领域内，知道将各个传感器、执行器和控制器彼此用电缆连接起来。

发明内容

本发明所基于的问题通过一种根据权利要求1所述的终端设备、一种根据并列权利要求所述的用于运行终端设备的方法、一种根据并列权利要求所述的工业机器以及一种根据并列权利要求所述的用于调整工业机器的方法得到解决。

按照本说明书的第一方面，提供一种用于工业机器的传感器和/或执行器的终端设备，其中所述终端设备包括至少一个通信模块和天线，并且其中所述终端设备被设立用于：根据所述终端设备的事先所获取的、相对于至少一个主机单元的相对位置并且/或者根据事先所获取的用于发送功率的估计值来获取初始的发送功率并且以所获取的初始的发送功率通过上行线路-无线电信道来发送无线电信号。

所述相对位置或估计值的获取首先意味着在调整工业机器时的额外开销，但是降低了通信网络的运行中的通信运营费用。尤其能够省去用于发送功率的复杂的初始化阶段，由此与终端设备的通信能够更快地可用。除此以外，能够省去对于发送功率的调节来说必要的硬件和/或软件，由此可以成本比较低廉地开发并且制造终端设备。

作为另一个优点，所述工业机器的电缆敷设开销显著降低。仅仅必须提供终端设备的供电机构。

一种有利的实例的突出之处在于，所述终端设备被设立用于：获取该终端设备的相对于至少一个主机单元的相对的实际位置、根据所述终端设备的所获取的相对于至少一个主机单元的相对的实际位置并且/或者根据事先所获取的用于在所获取的相对的实际位置上的发送功率的估计值来获取另一发送功率并且以所获取的另一发送功率通过上行线路信道来发送另一无线电信号。

也有利地在所述终端设备的运动中根据所述相对的实际位置对所述另一发送功率进行调整。

一种有利的实例的突出之处在于，所述终端设备被设立用于：根据所述相对的实际位置与所述主机单元的位置之间的事先所获取的环境信息来获取所述另一发送功率。

通过对于所述事先所获取的环境信息的考虑，能够考虑到所述工业机器的事先已知的几何形状、尺寸、材料。

一种有利的实例的突出之处在于，所述终端设备被设立用于：接收来自所述传感器和/或执行器的数据并且借助于无线电信号和/或另一无线电信号来发送所接收的数据。

本说明书的另一方面涉及一种用于运行用于工业机器的传感器和/或执行器的终端设备的方法，其中所述方法包括以下步骤：根据所述终端设备的事先所获取的、相对于至少一个主机单元的相对位置并且/或者根据事先所获取的用于发送功率的估计值来获取初始的发送功率并且以所获取的初始的发送功率通过上行线路无线电信道来发送无线电信号。

本说明书的另一方面涉及一种工业机器，该工业机器包括多个按照前面所描述的方面之一所述的终端设备以及所述至少一个主机单元，所述多个终端设备与所述主机单元无线地通信。

本说明书的另一方面涉及一种用于调整工业机器的方法，其中所述方法包括以下步骤：获取所述至少一个主机单元的位置，所述多个终端设备应该与所述主机单元无线地通信；获取所述多个终端设备的相应的相对于主机单元的相对位置；用所分配的相对位置并且/或者用用于发送功率的估计值来给相应的终端设备配置数据；并且将经过数据配置的终端设备布置在所分配的相对位置上。

所述事先所获取的相对位置或者估计值只能通过以下方式来实现，即：存在所述工业机器的在一定的界限内固定的配置。因此，能够将关于工业机器的固定的配置的信息用于降低用来调节发送功率的通信运营费用。

一种有利的实例的突出之处在于，所述用于调整工业机器的方法包括以下步骤：获取所述终端设备的相应的位置与所述主机单元的位置之间的环境信息；并且用所述环境信息并且/或者用用于发送功率的估计值来给相应的终端设备配置数据。

通过所述环境信息的提供或者相应的估计值，来提供用于所述终端设备的三维的发送功率地图，该发送功率地图与所述主机单元的相对于工业机器的位置相匹配。

附图说明

在附图中：

图1以示意性的形式示出了工业机器；

图2以示意性的形式示出了终端设备；

图3示出了用于运行终端设备的流程图；

图4示出了用于调整终端设备的流程图。

具体实施方式

图1以示意性的形式示出了一种工业机器100。所述工业机器100包括多个终端设备200a、200b和至少一个主机单元MAS，所述多个终端设备200a、200b与所述主机单元无线地通信。所述主机单元MAS与另一工业机器100x的另一主机单元MASx相连接。

所述终端设备200a、200b与传感器和/或执行器相连接并且被设立用于：通过下行线路信道从所述主机单元MAS处接收无线电信号并且通过上行线路信道UL将无线电信号rsa、rsb发送给主机单元。所述工业机器100比如是包装机、工件加工机、搬运机或者其它机器。

在所述工业机器的所假想的坐标系102之内，所述终端设备200a和所述主机单元MAS固定地相对于彼此布置。而所述终端设备200b则在工业机器100的运行中沿着示范性地线状示出的轨迹104来运动。

为了成功地在上行线路中将数据由所述终端设备200a、200b传输给所述主机单元MAS而提供功率调节，以用于在所述主机单元MAS处将所有终端设备200a、200b的所接收的信号功率基本上保持一样大并且就这样使所述主机单元能够接收并且能够识别所有从终端设备200a、200b上发出的无线电信号。这种功率调节在一开始要加以确定并且连续地加以调整。

所述终端设备200a、200b通过自身的传感装置来了解自身的位置、自身的速度和自身的运动方向。此外，存在着以下可行方案，即：除此以外为相应的终端设备200a、200b提供环境信息，所述环境信息可以推断出环境、比如物件对上行线路信道UL上的通信的影响。

在位置和环境信息的基础上或者也仅仅在所述位置的基础上，对所需要的用于上行线路信道UL的发送功率进行初始估计，所述发送功率要通过信号处理层面上的微调来得到优化。所述调整也能够预测性地进行。优点是初始化阶段中的功率调节的持续时间少-因为已经存在比较精确的功率估计-以及环境的移动性或者变化以及信号处理层面上的更加简单的功率调节的使用。由此，由于更少地发送比如测试信号以及更小的复杂性而节省运营费用。

图2以示意性的形式示出了所述终端设备200。为所述终端设备200分配了传感器S和/或执行器A。所述终端设备200包括至少一个通信模块C、至少一个天线A、至少一个处理器P和一个具有计算机程序代码Co的存储器M。所述计算机程序Co如此配置而成，使得其与所述处理器P、通信模块C和至少一个天线A一起实施在本说明书中所解释的方法步骤。

图3示出了用于运行所述终端设备的流程图。在步骤302中，根据所述终端设备的事先所获取的、相对于至少一个主机单元的相对位置并且/或者根据事先所获取的用于发送功率的估计值来获取初始的发送功率。

在步骤302的一种实例中，在所述终端设备的存储器上保存了具有用于所述发送功率的相应的估计值的三维地图。借助于同样被保存在终端设备的存储器中的相对位置，能够从所保存的地图中获取所述估计值。

在步骤302的另一种实例中，所述估计值作为唯一的估计值被保存在所述终端设备的存储器上并且直接作为初始的发送功率被接收。

在步骤304中，以所获取的初始的发送功率通过上行线路无线电信道来发送所述无线电信号。在所述无线电信号中比如包含了所述传感器的数据或者所述执行器的给主机单元的反馈。

所述步骤302和304提供通信的初始化阶段。如果要使一种多重存取方法、像比如OFDMA或者CDMA初始化，则所述终端设备一次性确定其发送功率，使得其不会干扰其他终端设备的无线电信号。

比如规定，对于这种初始化来说，假定所述终端设备的相对位置是恒定的并且从位置数据和环境信息中计算初始的发送功率。在所述主机单元与所述终端设备之间的间距以及对在主机与用户之间是存在视线（LOS）连接还是存在无视线（NLOS）连接的了解的基础上、比如在所述终端设备可用的环境信息的基础上，通过路径损耗公式用相应的路径损耗系数来确定最小所需要的发送功率，应该用额外的小边际将最小所需要的发送功率假定为初始的发送功率。

自由空间衰减F能够用作路径损耗公式并且能够在无向性天线上按照方程式1来获取。在此，r是发送器与接收器之间的间距并且lambda是发送信号的波长。

（1）。

用于自由空间衰减的公式是相对粗略的估计。因为所述方程式1仅仅必须使所述间距平方并且乘以常数，所以原则上没有什么会妨碍所述终端设备上的计算。作为替代方案或者补充方案，为所谓的Hata模型来说明方程式2。

（2）。

为此，需要精确地知道信道。

是在1m处的参考路径损耗。

描述了围绕着中等的路径损耗的方差并且考虑到阴影衰落（Shadow Fading）。当然也能够进行更加精确的计算。

所述发送功率的初始的获取随着步骤304的结束而结束。随后，在无线电通信网络的运行中对所述发送功率进行调整。

在步骤306中获取所述终端设备的相对于至少一个主机单元MAS的相对的实际位置。这比如能够根据配属于终端设备的加速度传感器的信号来进行。

在步骤308中，根据所述终端设备的所获取的、相对于至少一个主机单元的相对的实际位置并且/或者根据事先所获取的、用于在所获取的相对的实际位置处的发送功率的估计值来获取另一发送功率。

在一种改进方案中，在步骤308中根据所述相对的实际位置与所述主机单元的位置之间的、事先所获取的环境信息来获取所述另一发送功率。

在步骤310中，通过上行线路信道用所获取的另一发送功率来发送所述另一无线电信号。所述另一无线电信号比如包括来自传感器和/或执行器的数据。

在连续的运行期间并且也在连续地传输数据的期间，通过改变的位置和/或改变的环境对发送功率的变化进行调整。在一种实例中，实施闭环调节，在所述闭环调节中作为影响值也加入中等的路径损耗功率，所述中等的路径损耗功率可以在每个位置上从位置信息、运动信息和环境信息中来确定。

因为已知所述终端设备的相对于主机单元的速度，所以除此以外可以在瞬时速度的基础上来适应性地设计所述闭环调节的周期性并且也能够节省这种运营费用。在此，所述通信系统知道终端设备的实际速度。因此，在缓慢运动时要降低估计的频次，因为参数在估计之间比较缓慢地改变并且由此比较长时间地有现实意义并且是有用的。这引起信号运营费用的降低。所述终端设备将监测信息发送给主机单元，以用于改变闭环调节的周期，从而调整发送功率。

因而提供一种双阶段方法，方法是：通过将位置信息、运动信息和环境信息包括在内这种方式能够在上行线路中由多重存取系统来实现功率调节。在信号处理层面上降低运营费用的同时实现功率调节的加速。

图4示出了用于对图1的工业机器100进行调整的流程图。在步骤402中获取至少一个主机单元的位置，多个终端设备应该与所述主机单元无线地通信。在步骤404中，获取所述多个终端设备的、相对于主机单元的相应的相对位置。在步骤404中，在一种实例中获取用于在相应的相对于至少一个主机单元的相对位置上的发送功率的估计值。在步骤406中，用所分配的相对位置并且/或者用用于发送功率的估计值来对相应的终端设备实施数据配置。

步骤408包括获取终端设备的相应的位置与主机单元的位置之间的环境信息的步骤。在一种实例中，步骤408包括根据环境信息来获取用于发送功率的估计值。步骤410包括用环境信息并且/或者用用于发送功率的估计值来对相应的终端设备进行数据配置。

最后，在步骤412中将经过数据配置的终端设备布置在所述工业机器的所分配的相对位置上。

Claims

1. 用于工业机器（100）的传感器（S）和/或执行器（A）的终端设备（200；200a；200b），其中所述终端设备（200；200a；200b）包括至少一个通信模块（C）和天线（A），并且其中所述终端设备（200；200a；200b）被设立用于：

根据所述终端设备（200；200a；200b）的事先所获取的相对于至少一个主机单元（MAS）的相对位置（POSa）并且/或者根据事先所获取的用于发送功率的估计值来获取初始的发送功率，并且

以所获取的初始的发送功率通过上行线路-无线电信道（UL）来发送无线电信号（rsa）。

2.根据权利要求1所述的终端设备（200；200a；200b），其中所述终端设备（200；200a；200b）被设立用于，

获取所述终端设备（200；200a；200b）的相对于至少一个主机单元（MAS）的相对的实际位置（POSb），

根据所述终端设备（200；200a；200b）的所获取的相对于至少一个主机单元（MAS）的相对的实际位置（POSb）并且/或者根据事先所获取的、用于在所获取的相对的实际位置（POSb）上的发送功率的估计值来获取另一发送功率，并且

以所获取的另一发送功率通过上行线路信道（UL）来发送另一无线电信号（rsb）。

3.根据权利要求2所述的终端设备（200；200a；200b），其中所述终端设备（200；200a；200b）被设立用于：

根据所述相对的实际位置（POSb）与所述主机单元（MAS）的位置之间的事先所获取的环境信息来获取所述另一发送功率。

4. 根据前述权利要求中任一项所述的终端设备（200；200a；200b），其中所述终端设备（200；200a；200b）被设立用于：

接收来自所述传感器（S）和/或执行器（A）的数据，并且

借助于无线电信号（rsa）和/或另一无线电信号（rsb）来发送所接收的数据。

5. 用于运行用于工业机器（100）的传感器（S）和/或执行器（A）的终端设备（200；200a；200b）的方法，其中所述方法包括以下步骤：

根据所述终端设备（200；200a；200b）的事先所获取的、相对于至少一个主机单元（MAS）的相对位置（POSa）并且/或者根据事先所获取的用于发送功率的估计值来获取初始的发送功率，并且

以所获取的初始的发送功率通过上行线路无线电信道（UL）来发送无线电信号（rsa）。

6.工业机器（100），包括多个根据权利要求1到5中任一项所述的终端设备（200a；200b）以及所述至少一个主机单元（MAS），多个终端设备（200a；200b）与所述主机单元（MAS）无线地通信。

7.用于调整根据权利要求6所述的工业机器（100）的方法，其中所述方法包括以下步骤：

获取所述至少一个主机单元（MAS）的位置，所述多个终端设备（200a；200b）应该与所述主机单元（MAS）无线地通信；

获取所述多个终端设备（200a；200b）相对于主机单元（MAS）的相应的相对位置（POSa）；

用所分配的相对位置（POSa）并且/或者用用于发送功率的估计值来给相应的终端设备（200a；200b）配置数据；并且

将经过数据配置的终端设备（200a；200b）布置在所分配的相对位置上。

8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：

获取所述终端设备（200a；200b）的相应的位置与所述主机单元（MAS）的位置之间的环境信息；并且

用所述环境信息并且/或者用用于发送功率的估计值来给相应的终端设备（200a；200b）配置数据。