CN113728562B - 第一模块与第二模块之间的数据传输方法以及实施该方法的具有移动装置的设施 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在第一模块与第二模块之间传输数据的方法以及用于实施该方法的具有移动装置的设施，其中：‑将第一模块的时基与第二模块的时基同步；第一模块的发射器在相应的时间范围内、尤其是在时隙内分别单个地依次和/或按编号的顺序发射光信号脉冲；‑其中，确定出现最强的接收信号的第二模块接收器，其中，确定出现最强的接收信号的时间范围和/或时间范围的编号；‑将所确定的时间范围和/或所确定的编号从第二模块传输给第一模块；‑确定与所确定的时间范围和/或所确定的编号对应的第一模块发射器并且将该对应的第一模块发射器用于随后从第一模块到第二模块的数据传输。

Description

第一模块与第二模块之间的数据传输方法以及实施该方法的 具有移动装置的设施

技术领域

本发明涉及一种用于在第一模块与第二模块之间进行数据传输的方法以及用于实施该方法的具有移动装置的设施。

背景技术

众所周知，接收器接收发射器的信号以进行数据传输。

作为最接近的现有技术，文献US 2011/0 069 971 A1公开了一种用于借助可见光进行数据传输的方法。

从文献DE 601 00 824 T2中已知一种用于在光学的自由空间传输系统中进行传输信号追踪的方法。

从文献DE 10 2015 205 220 A1中已知一种用于追踪移动通信单元的载体的追踪系统。

从文献US 2009/0 022 496 A1中已知一种用于利用可见光建立通信连接的方法。

由文献US 2009/0 316 679 A1已知一种无线广播网络。

发明内容

因此，本发明的目的在于，改进一种低干扰和/或低误差的数据传输。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1中所述的方法和根据权利要求8中所述的特征的设施来实现。

在用于第一模块和第二模块之间的数据传输方法中，本发明的重要特征是，第一模块具有尤其是用于光的发射器以及尤其是光敏的接收器，

其中，第二模块具有尤其是用于光的发射器以及尤其是光敏的接收器，

其中：

-在第一方法步骤中，将第一模块的时基与第二模块的时基同步，

-在第二方法步骤中，第一模块的发射器在相应的时间范围内、尤其在时隙内分别单个地依次和/或按编号的顺序发射光信号脉冲，

-其中，确定——尤其是由第二模块的电子控制装置确定——第二模块的如下接收器：尤其是在实施第二方法步骤期间在该第二模块的接收器上出现最强的接收信号，其中，确定出现最强的接收信号的时间范围、尤其是时隙和/或出现最强的接收信号的时间范围的编号，

-在第三方法步骤中，将所确定的时间范围和/或所确定的编号从所述第二模块传输给第一模块，

-在第四方法步骤中，确定——尤其由第一模块的电子控制装置确定——与所确定的时间范围和/或所确定的编号对应的第一模块的发射器，并且将该对应的第一模块的发射器用于随后的从第一模块到第二模块的数据传输，

尤其是其中，至少第二方法步骤、第三方法步骤和第四方法步骤在时间上反复地实施。

在此有利的是，可以实现尽可能低干扰和低噪音的数据传输。因为通过使用尤其在优选方向上比在其他方向上更强地发射光的发射器，并且通过使用同样在敏感区域中具有优选方向的接收器，能够实现信号的定向的传输。因此，如果发出光的干扰发射器不是被布置在所使用的包括发射器与接收器之间的连接线的传输空间区域中，则该干扰发射器受到抑制。此外，以在时间上反复的方式选择第一模块的如下发射器和第二模块的如下接收器：该第一模块的发射器和第二模块的接收器能够以最佳的信噪比进行信号传输。所选出的(发射器和接收器)配对实现在接收器方面的最大接收幅值，即最佳的信噪比。在此，配对中的发射器和接收器之间的连接线至少几乎平行于发射器的优选方向和接收器的优选方向。因为在移动装置运动时模块相互间的取向改变，因此优选方向与连接线的方向出现偏差，所以总是在时间上反复地重新确定配对。

在一有利的设计方案中：

-在第五方法步骤中，第二模块的发射器在相应的时间范围内、尤其在相应的时隙内分别单个地依次和/或按编号的顺序发射光信号脉冲，

-其中确定第一模块的如下的接收器，在该接收器上尤其在实施第五方法步骤期间出现最强的接收信号，其中确定出现该最强的接收信号的时间范围、尤其是时隙和/或出现该最强的接收信号的时间范围的编号，

-随后在第六方法步骤中将所确定的时间范围和/或所确定的编号从所述第一模块传输给所述第二模块，

-随后在第七方法步骤中确定与所确定的时间范围和/或所确定的编号对应的第二模块的发射器，并且将该对应的第二模块的发射器用于随后从第二模块到第一模块的数据传输，

尤其是其中，至少第五方法步骤、第六方法步骤和第七方法步骤在时间上反复地实施。在此优点是，对于反向信道也可以设置同样低干扰的传输，这是因为为此也可以选择实现最好的信噪比的配对。

在一有利的设计方案中，第一模块的发射器在该发射器所发射的光方面具有优选方向并且被取向不同地、即不平行地布置，

尤其是其中，由第一模块的发射器分别发射的光锥不平行地取向，

第二模块的发射器在该发射器所发射的光方面具有优选方向并且被取向不同地、即不平行地布置，

尤其是其中，由第二模块的发射器分别发射的光锥不平行地取向。在此优点是，可以抑制干扰光源/杂散光源。因为通信信道仅需要有限的空间区域。

在一有利的设计方案中，在第四方法步骤之后和/或在第七方法步骤之后传输消息。在此有利的是，根据本发明选择在信噪比方面最好的一对发射器和接收器，因此能够低误差和抗干扰地传输消息。

在一有利的设计方案中，发射器被实施为LED，接收器被实施为光敏器件，尤其是光电晶体管或光电二极管。在此优点是，可以实施光的定向发射并且同样可以利用优选方向实施接收。

在一有利的设计方案中，第二模块位于第一模块的至少一个发射器的发射范围内，并且第一模块位于第二模块的至少一个发射器的发射范围内。在此有利的是，可以进行消息传输。

在一有利的设计方案中，在第二方法步骤中由发射器发射的光信号脉冲都以相同的方式调制，使得每个光信号脉冲包含相同的消息。在此优点是，在第二方法步骤中实施的训练流程一方面可以确定具有最好信噪比的配对，另一方面在该时间期间仍然可传输消息。在此不利的是，第一模块的发射器中的每个发射器依次发射相同的光信号脉冲，在所述光信号脉冲上调制相同的消息。因此，在训练流程期间的数据传输速率小于在平常的数据传输时。第一模块具有的发射器越多，并且光信号脉冲分别越短，数据传输速率就越低。

然而，如果第一模块例如仅具有四个发射器并且光信号脉冲各自占用训练流程(即第二方法步骤)的总持续时间的几乎四分之一，则仍能够实现稍小于平常的数据传输速率的四分之一的数据传输速率。因此，在N个发射器的情况下可以实现略小于平常的数据传输速率的N分之一的数据传输速率。

在用于执行上述方法的具有移动装置的设施中的重要特征是，每个移动装置分别具有至少一个模块，所述模块分别具有尤其是用于光的发射器以及尤其是光敏的接收器，

尤其是其中，各个移动装置的相应模块的发射器和接收器与电子控制装置连接。

在此优点是，移动装置可以向另一移动装置传输消息，因此可以实施相互影响的运行。因此，一方面可避免碰撞，另一方面可共同实施内部物流的运输任务。此外，可以传递信息。但是，通过定向的传输，即使在第一移动装置和第三移动装置之间不存在通信连接，也可以实施从第一移动装置经过第二移动装置到第三移动装置的消息传达。通过这种方式，也可以向距离过远的移动装置实施消息传输或者向与之不存在直接的、即直线的视觉接触的移动装置实施消息传输。因此，能够实现绕过障碍物的低干扰的通信。

在一有利的设计方案中，移动装置能够在设施的行驶面上行驶，并且模块分别距离行驶面具有相同的间距。在此优点是，可以在与行驶面具有恒定间距的限定的平面中或表面中实施消息传输。

在一有利的设计方案中，每个模块的发射器沿着一曲面布置，其中由发射器发射的光锥不同地取向。在此优点是，尽管发射器较窄，即，发射器在分别较小的空间角度范围内发射，但仍可覆盖较宽的空间角度范围。

在一有利的设计方案中，在第一移动装置和第三移动装置之间不能进行信号传输，尤其是由于布置在中间的障碍物和/或由于过大的距离，

其中，在第一移动装置和第二移动装置之间实施数据传输以及在第二移动装置和第三移动装置之间实施数据传输，

其中，在第一移动装置的模块与第二移动装置的模块之间实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法，并且在第二移动装置的模块与第三移动装置的模块之间执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。在此优点是，在距离过大时或在中间布置有光障碍物的情况下，借助于中间布置的、具有两个模块的第二移动装置实现跨接，使得借助于两个模块中的第一模块从第一移动装置的一个模块接收的信息借助于第二移动装置的两个模块中的第二模块进一步传输至第三移动装置、尤其是第三移动装置的模块。

其他优点由从属权利要求得出。本发明不限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员，尤其是从目的提出和/或通过与现有技术比较而提出的目的中，得到权利要求和/或单个权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的其他有意义的组合可能性。

附图说明

现在借助于示意图详细解释本发明：

图1示意性地示出了第一模块1和优选相同地构造的第二模块4。

图2示意性地示出了发射信号变化曲线和接收信号变化曲线。

具体实施方式

如在附图中所示，第一模块1具有四个发射器、尤其是LED，所述发射器可发射的光锥沿不同的方向取向。

每个发射器对应有相应的接收器、尤其是光电二极管或光电晶体管，所述接收器的敏感区域与相应的光锥类似地成形，即同样具有优选方向。在最简单的情况下，各相应发射器的光锥的优选方向平行于各相应接收器的优选方向。

优选地，发射器沿着一曲面、尤其是圆形轨迹布置并且沿着所述曲面彼此有规律地间隔开。

第二模块4优选与第一模块1相同地实施。

第一模块1布置在第一移动装置上，第二模块4布置在第二移动装置上，该第二移动装置在设施中独立自主地、尤其是自动导向地相对于第一移动装置运动。

为了实施通信，在时间上反复地确定最优传输信道，其方式是，第一模块1的发射器发射光脉冲，并且确定探测到最高接收幅值的接收器。因此，在该接收器和对该接收器而言最强的发射器之间建立传输信道。在时间上反复地重复进行确定和建立。

在下面对此进行更详细的描述：

在时间上确定的网格中，由第一模块1发射信号，由第二模块4接收信号，或者反之。

为此，将训练信号变化曲线附加在通过时间范围t_TX_DATA表征的相应消息上。

训练信号包括四个相继的时间段、尤其是时隙，其中在所述时隙中的每个时隙中第一模块1的各个不同的LED发射光信号脉冲。在此，每个光信号脉冲的能量和持续时间一样大。

因此，根据图1：

第一模块1的第一发射器在第一时隙t_int1内发射光信号脉冲、第一模块1的第二发射器在第二时隙t_int2内发射光信号脉冲、第一模块1的第三发射器在第三时隙t_int3内发射光信号脉冲、以及第一模块1的第四发射器在第四时隙t_int4内发射光信号脉冲。

由第二模块4的接收器之一接收的信号E在图2中被绘示并且示出了在第三光信号脉冲时的最大值。因此则能够在第三发射器与接收器之间建立通信信道。但是也分析第二模块4的其他接收器的在图2中未示出的接收信号。于是在第三发射器和接收到最强信号的接收器之间建立通信信道。如果另一发射器在接收器之一上实现了更强的信号，则可以使用该另一发射器来代替第三发射器。

换言之，确定能够实现最强接收信号的发射器-接收器配对。

如图2所示，第一训练信号跟随在从第一模块1发射到第二模块4的第一消息包之后，该第一训练信号具有第一模块1的发射器的四个光信号脉冲。

在此确定接收信号具有最高幅值的接收器。确定与该最高幅值对应的发射器，在图2中即为第三发射器，并且将关于该相应发射器、即第三发射器的身份的信息在从第二模块向第一模块1发射的下一消息包中传输给第一模块1。

通过这种方式，为了从第一模块向第二模块传输消息，建立了相应的通信信道。因此，在该实施例中，第一模块1的第三发射器和第二模块4的所确定的接收器被用于从第一模块向第二模块传输消息。

然后确定反向信道将使用的配对：

为此，第二模块4同样发射训练信号，该训练信号又包括各发射器要单独发射的光信号脉冲。

以这种方式，现在又能够实现确定第一模块1的接收最大幅值的接收器。同时，在此可实施对第二模块4的发射了该最强信号的发射器的确定。

因此，对于反向信道也确定最优的发射器-接收器配对。

在该示例中，该配对是第二模块4的第二发射器和第一模块1的探测到最强接收信号的接收器。

如此确定的配对被用于随后的消息传输，直至再次借助训练信号确定了当前最优的发射器-接收器配对。

在传输消息时，只使用所确定的发射器和接收器。不使用其他的发射器和接收器。因此，可以防止对其他移动装置或来自其他移动装置的干扰作用。因为为了进行信息传输仅使用由发射器产生的、指向另外的模块(1、4)的接收器的光锥3。因此，发射器尽可能少地射向其他空间区域，例如其他移动装置的其他模块在该其他空间区域中运动。

在本发明的其他实施例中，光信号脉冲本身也被调制，使得在训练信号变化曲线中的每个光信号脉冲都发射相同的消息，但尤其是在不同的优选方向上发射相同的消息。因此，接收器根据接收幅值接收到或多或少具有噪音的消息。但是，在确定最强的接收信号之后，也可以低误差地探测到随该信号传输的消息。

在本发明的其他实施例中，训练信号跟踪/跟随每个传输的消息，从而在确定当前最优的发射器-接收器配对方面实现最优的更新。

附图标记列表

1 第一模块

2 光收发器、尤其是具有光电二极管或光电晶体管的LED

3 光锥

4 第二模块

E 接收

t_TX_DATA 消息传输

t_int1 第一时隙

t_int2 第二时隙

t_int3 第三时隙

t_int4 第四时隙

Claims (22)

1.一种用于在第一模块与第二模块之间传输数据的方法，

其中，所述第一模块具有用于光的发射器以及光敏的接收器，

其中，所述第二模块具有用于光的发射器以及光敏的接收器，

其特征在于，

-在第一方法步骤中，将第一模块的时基与第二模块的时基同步，

-在第二方法步骤中，第一模块的发射器在相应的时间范围内分别单个地依次和/或按编号的顺序发射光信号脉冲，

-其中，确定第二模块的如下接收器：在实施所述第二方法步骤期间在该接收器上出现最强的接收信号，其中，确定出现最强的接收信号的时间范围和/或出现最强的接收信号的时间范围的编号，

-在第三方法步骤中，将所确定的时间范围和/或所确定的编号从第二模块传输给第一模块，

-在第四方法步骤中，确定与所确定的时间范围和/或所确定的编号对应的第一模块发射器，并且将该对应的第一模块发射器用于随后从第一模块到第二模块的数据传输。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述时间范围是时隙。

3.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

由第二模块的电子控制装置确定第二模块的如下接收器：在实施所述第二方法步骤期间在该接收器上出现最强的接收信号。

4.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，在第四方法步骤中，由第一模块的电子控制装置确定与所确定的时间范围和/或所确定的编号的对应的第一模块发射器，并且将该对应的第一模块发射器用于随后从第一模块到第二模块的数据传输。

5.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

至少第二方法步骤、第三方法步骤和第四方法步骤在时间上反复地实施。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其特征在于，

-在第五方法步骤中，第二模块的发射器在相应的时间范围内分别单个地依次和/或按编号的顺序发射光信号脉冲，

-其中，确定第一模块的如下接收器：在实施第五方法步骤期间在该接收器上出现最强的接收信号，其中，确定出现该最强的接收信号的时间范围和/或出现该最强的接收信号的时间范围的编号，

-在第六方法步骤中将所确定的时间范围和/或所确定的编号从第一模块传输给第二模块，

-在第七方法步骤中确定与所确定的时间范围和/或所确定的编号的对应的第二模块发射器，并且将该对应的第二模块发射器用于随后从第二模块到第一模块的数据传输。

7.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，

至少第五方法步骤、第六方法步骤和第七方法步骤在时间上反复地实施。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其特征在于，

第一模块的发射器在所发射的光方面具有优选方向并且被取向不同地、即不平行地布置，

第二模块的发射器在所发射的光方面具有优选方向并且被取向不同地、即不平行地布置。

9.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

由第一模块的发射器分别发射的光锥不平行地取向。

10.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

由第二模块的发射器分别发射的光锥不平行地取向。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其特征在于，

在第四方法步骤之后传输消息。

12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在第七方法步骤之后传输消息。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其特征在于，

发射器被实施为LED，接收器被实施为光敏器件。

14.根据权利要求13所述的方法，

其特征在于，

所述光敏器件是光电晶体管或光电二极管。

15.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其特征在于，

第二模块位于第一模块的至少一个发射器的发射范围内，

第一模块位于第二模块的至少一个发射器的发射范围内。

16.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其特征在于，

在第二方法步骤中由发射器发射的光信号脉冲都以相同的方式调制，使得每个光信号脉冲包含相同的消息。

17.一种具有移动装置的设施，所述设施用于执行根据权利要求1至16中任一项所述的方法，

其特征在于，

每个移动装置分别具有至少一个模块，所述至少一个模块分别具有用于光的发射器以及光敏的接收器。

18.根据权利要求17所述的设施，

其特征在于，

各移动装置的相应模块的发射器和接收器与电子控制装置连接。

19.根据权利要求17或18所述的设施，

其特征在于，

移动装置能够在设施的行驶面上行驶，并且模块分别距行驶面具有相同的间距。

20.根据权利要求17或18所述的设施，

其特征在于，

每个模块的发射器沿着一曲面布置，其中由发射器发射的光锥不同地取向。

21.根据权利要求17或18所述的设施，

其特征在于，

在第一移动装置和第三移动装置之间不能进行信号传输，

其中，在第一移动装置和第二移动装置之间以及在第二移动装置和第三移动装置之间实施数据传输，

其中，在第一移动装置的模块与第二移动装置的模块之间实施根据权利要求1至16中任一项所述的方法，并且在第二移动装置的模块与第三移动装置的模块之间实施根据权利要求1至16中任一项所述的方法。

22.根据权利要求21所述的设施，

其特征在于，

由于布置在中间的障碍物和/或由于过大的距离而在第一移动装置和第三移动装置之间不能进行信号传输。