DE102005021579A1 - Method for determining position - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Positionsbestimmung innerhalb und außerhalb von Gebäuden, mit wenigstens einer mobilen Sendeeinheit, so genannter ClientNode, und an bekannten orten positionierten Sende-/Empfangsstationen, so genannten AccessPoints, die mittels drahtloser Kommunikationstechnik, insbesondere mittels Funksignalen, miteinander kommunizieren. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst ein fester Zeitbezug, d. h. der relative Zeitunterschied, zwischen den Systemzeiten der jeweiligen AccessPoints ermittelt wird. Zur Positionsbestimmung wird vom ClientNode ein Funksignal ausgesandt, welches von denjenigen AccessPoints empfangen wird, in deren Empfangsbereich sich der ClientNode befindet. Jeder dieser AccessPoints registriert in seiner Systemzeit den Zeitpunkt, mit dem das Funksignal bei ihm eintrifft. Auf Basis dieser einzelnen Zeitpunkte, des ermittelten Zeitbezuges zwischen den Systemzeiten sowie der bekannten Orte der AccessPoints erfolgt schließlich die Berechnung der Position des ClientNodes. DOLLAR A Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht darauf, dass zur Bestimmung der Positionen der ClientNodes nur der Empfang von ClientNode-Signalen durch die AccessPoints notwendig ist und dass keine Synchronisation der Systemzeiten von AccessPoints und ClientNodes erforderlich ist.What is described is a method for determining the position inside and outside of buildings, with at least one mobile transmitting unit, so-called ClientNode, and at known locations positioned transmitting / receiving stations, so-called AccessPoints, which communicate with each other by means of wireless communication technology, in particular by means of radio signals. DOLLAR A The invention is characterized in that first a fixed time reference, d. H. the relative time difference between the system times of the respective AccessPoints is determined. To determine the position, a radio signal is sent by the ClientNode, which is received by those AccessPoints in whose reception area the ClientNode is located. Each of these AccessPoints registers in its system time the time at which the radio signal arrives at it. On the basis of these individual times, the determined time reference between the system times as well as the known places of the AccessPoints, finally the calculation of the position of the ClientNodes takes place. DOLLAR A The special feature of the method according to the invention is based on the fact that for the determination of the positions of the ClientNodes only the receipt of ClientNode signals by the AccessPoints is necessary and that no synchronization of the system times of AccessPoints and ClientNodes is required.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionsbestimmung innerhalb und außerhalb von Gebäuden, mit wenigstens einer mobilen Sendeeinheit, so genannter ClientNode, deren Position es gilt zu bestimmen, und an bekannten Orten positionierten Sende-/Empfangstationen, so genannten AccessPoints, die mittels drahtloser Kommunikationstechnik, insbesondere mittels Funksignalen, miteinander kommunizieren.The The invention relates to a method for determining position inside and outside of buildings, with at least one mobile transmission unit, so-called ClientNode, whose position it is to determine, and positioned in known locations Transmitting / receiving stations, so-called AccessPoints, by means of wireless communication technology, in particular by means of radio signals, communicate with each other.

Verfahren zur Positionsbestimmung sowie hierfür konzipierte Systeme sind in ihren vielfältigen Ausgestaltungsformen bekannt und basieren auf den unterschiedlichsten Ortungstechniken, wie beispielsweise der Radartechnik, der Satellitennavigationstechnik, der Ultraschallortung oder der optischen Vermessungstechnik, um nur einige zu nennen. Handelt es sich um eine Positionsbestimmung mit der Maßgabe einer Objektortung außerhalb sowie auch innerhalb von Räumen, wie beispielsweise Gebäuden oder ähnliche umschlossenen Räumen, so scheidet beispielsweise die satellitengestützte GPS-Navigations- und Ortungstechnik sowie auch die durch Vielfachreflexionen fehlerträchtige Radartechnik aus. Vielmehr bietet sich zur Positionsbestimmung von Objekten die Funksignalübertragungstechnik zwischen vorzugsweise mehreren Sende-/Empfangseinheiten an. Bisher bekannte derartige Systeme zeichnen sich durch aufwendige und daher kostspielige Technik und zum Teil durch nur ungenügende Ortungsgenauigkeit aus.method for position determination and systems designed for this purpose in their diverse Embodiments known and are based on the most diverse Locating techniques, such as radar, satellite navigation, the ultrasonic location or the optical measurement technology just to name a few. Is it a position determination with the proviso an object location outside as well as inside rooms, such as buildings or similar enclosed spaces, for example, the satellite-based GPS navigation and positioning technology is out of the question as well as the error-prone radar technique due to multiple reflections out. Rather, the position determination of objects offers the Radio signal transmission technology between preferably several transmitting / receiving units. Previously known Such systems are complicated and therefore expensive Technology and partly due to insufficient positioning accuracy.

Aus der DE 103 32 551 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Positionsbestimmung mit wenigstens einer mobilen Sende-/Empfangseinheit, so genannter ClientNode, deren Position es gilt in Bezug zu wenigstens drei an bekannten Orten positionierten Sende-/Empfangsstationen, so genannten AccessPoints, zu bestimmen, bekannt. Die AccessPoints und ClientNodes kommunizieren miteinander mittels Funksignalen. Die Berechnung der Position des ClientNode erfolgt dabei im jeweiligen ClientNode auf Basis einer Zweiwege-Laufzeitmessung der Funksignale, die zwischen ClientNode und den wenigstens drei AccessPoints ausgetauscht werden. Hierfür verfügt der ClientNode über eine aufwendige Kommunikations- und Auswertetechnik. Das beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen eine quasi autonome Positionsbestimmung durch den ClientNode selbst erforderlich ist oder bei denen der ClientNode zumindest seine Position selbst kennen muss. Bei Anwendungen des in DE 103 32 551 A1 offenbarten Verfahrens zur Positionsbestimmung für eine Vielzahl von ClientNodes, erweisen sich jedoch die mit der aufwendigen technischen Ausstattung der einzelnen ClientNodes einhergehenden hohen Produktionskosten der ClientNodes als nachteilig.From the DE 103 32 551 A1 is a generic method for determining position with at least one mobile transmitting / receiving unit, so-called ClientNode whose position it is with respect to at least three positioned at known locations transmit / receive stations, so-called AccessPoints to determine known. The AccessPoints and ClientNodes communicate with each other by means of radio signals. The calculation of the position of the ClientNode takes place in the respective ClientNode on the basis of a two-way runtime measurement of the radio signals, which are exchanged between ClientNode and the at least three AccessPoints. For this, the ClientNode has a complex communication and evaluation technology. The method described is suitable in particular for applications in which a quasi-autonomous position determination by the ClientNode itself is required or in which the ClientNode at least has to know its own position. For applications of in DE 103 32 551 A1 However, if the method for determining the position for a plurality of client nodes has been disclosed, the high production costs of the client nodes associated with the complex technical equipment of the individual client nodes prove disadvantageous.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Positionsbestimmung innerhalb und außerhalb von Gebäuden, mit an bekannten Orten positionierten Sende-/Empfangsstationen, den sog. AccessPoints, sowie wenigstens einer mobilen Sendeeinheit, so genannter ClientNode, die mittels drahtloser Kommunikation, insbesondere mittels Funksignale, miteinander kommunizieren, derart anzugeben, dass die zur Positionsbestimmung erforderliche technische Ausstattung des ClientNodes reduziert werden kann und eine Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit von ± 25 cm durchführbar ist. Insbesondere gilt es die Positionsbestimmung nahtlos innerhalb und außerhalb von Gebäuden für eine Vielzahl von ClientNodes durchzuführen, ohne die Notwendigkeit aufwendiger technischer Zusatzkomponenten, wie bspw. Zeitsynchronisatoren. Das Vorliegen der Positionsinformation im jeweiligen ClientNode selbst soll nicht erforderlich sein.Of the Invention is based on the object, a method for position determination inside and outside of buildings, with transmitter / receiver stations positioned at known locations, the so-called AccessPoints, as well as at least one mobile transmitting unit, so-called ClientNode, by means of wireless communication, in particular by means of radio signals, communicate with each other to indicate such that the technical equipment required for determining the position of the ClientNode can be reduced and a position determination with an accuracy of ± 25 cm feasible is. In particular, it is the position determination seamlessly within and outside of buildings for one Variety of ClientNodes to perform without the need complex additional technical components, such as. Zeitsynchronisatoren. The presence of the position information in the respective ClientNode itself should not be necessary.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben. Den Unteransprüchen sowie der weiteren Beschreibung sind vorteilhafte Merkmale des Erfindungsgedankens zu entnehmen.The solution the object underlying the invention is specified in claim 1. The dependent claims as well as the further description are advantageous features of the inventive concept refer to.

Zur erfolgreichen Durchführung des Verfahrens bedarf es wenigstens vier Sende-/Empfangsstationen (AccessPoints), die jeweils an bekannten Orten positioniert sind, wenigstens einer mobilen Sendeeinheit (ClientNode), die sich im Empfangsbereich von vier oder mehr AccessPoints befindet, und wenigstens eines ControlComputers zur Berechnung der Positionen des ClientNodes, der über ein Netzwerk mit mindestens einem AccessPoint verbunden ist. Gegenüber diesen wenigstens vier AccessPoints gilt es die Position des mobilen ClientNodes zu bestimmen, wobei das Verfahren zur Positionsbestimmung auf eine Vielzahl von ClientsNode erweiterbar ist.The successful implementation of the method requires at least four transmitting / receiving stations (AccessPoints), which are each positioned at known locations, at least one mobile transmitting unit (ClientNode) located in the receiving area of four or more access points, and at least one control computer for the calculation the positions of the ClientNode connected to at least one AccessPoint over a network. Compared to these at least four access points, it is necessary to determine the position of the mobile client node, the method for determining position on a plurality of ClientsNode is expandable.

Zur Kommunikation zwischen ClientNodes und AccessPoints kommen neben Funkverfahren auch optische oder akustische Kommunikationsverfahren in Betracht. Ohne Einschränkung des Erfindungsgedankens wird die Erfindung nachfolgend am Beispiel der Funkkommunikation beschrieben.to Communication between ClientNodes and AccessPoints come alongside Radio method also optical or acoustic communication method into consideration. Without restriction of the inventive concept, the invention is described below by way of example described the wireless communication.

Für die folgende Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst wichtige Begriffe näher erläutert:
Die sog. ClientNodes können als batteriebetriebene mobile Sendeeinheiten aufgefasst werden, die in bestimmten Zeitzyklen so genannte Probe-Request-Signale (PR-Signale) aussenden. Jeder ClientNode weist einen Prozessor auf und verfügt über eine individuelle Systemzeit. Zur Identifizierung der einzelnen ClientNodes besitzt jeder ClientNode jeweils eine eindeutige Kennung, die in vorteilhafter Weise mit jedem PR-Signal ausgesandt wird. Die PR-Signale können neben der Kennung des jeweils sendenden ClientNodes weitere Daten enthalten.For the following description of the method according to the invention, important terms are first explained in more detail:
The so-called ClientNodes can be understood as battery-operated mobile transmitting units that emit so-called probe request signals (PR signals) in certain time cycles. Each ClientNode has a processor and has an individual system time. To identify the individual ClientNodes each ClientNode each has a unique identifier, which is sent out in an advantageous manner with each PR signal. The PR signals may contain further data in addition to the identifier of the respective sending ClientNodes.

Die sog. AccessPoints können als an bekannten Orten installierte Sende-/Empfangsstationen aufgefasst werden, die durch Austausch von Funksignalen untereinander sowie durch den Empfang der PR-Signale von ClientNodes jeweils Datensätze erzeugen, diese in einem Zwischenspeicher abspeichern und zur letztendlichen Auswertung der Datensätze, diese an den wenigstens einen ControlComputer weiterleiten. Auch zwischen den AccessPoints ist eine Datenaustausch möglich. Die AccessPoints liefern alle Daten, die für die Positionsberechnung der ClientNodes erforderlich sind. Die AccessPoints senden in bestimmten Zeitzyklen so genannte Broadcast-Beacon-Signale (BC-Signale) aus, die von den jeweils anderen AccessPoints empfangen und mit einem jeweiligen Antwortsignal beantwortet werden. Die BC-Signale sowie die Antwortsignale können zusätzliche Daten enthalten. Jeder AccessPoints weist einen Prozessor auf, verfügt über eine individuelle Systemzeit und eine individuelle Kennung, die in vorteilhafter Weise mit dem BC-Signal bzw. einem Antwort-Signal gesendet werden kann.The so-called AccessPoints can understood as installed at known locations transmitting / receiving stations be by exchanging radio signals with each other as well generate records by receiving the PR signals from ClientNodes store them in a cache and finally Evaluation of the data records, forward them to the at least one ControlComputer. Also between The AccessPoints can exchange data. Deliver the AccessPoints all data for the position calculation of the client nodes are required. The access points send in certain time cycles so-called broadcast beacon signals (BC signals) received by the other Access Points and be answered with a respective response signal. The BC signals and the response signals may be additional Data included. Each AccessPoints has a processor, has one individual system time and an individual identifier that in advantageous Be sent with the BC signal or a response signal can.

Innerhalb des Systems der AccessPoints ist mindestens ein sog. ControlComputer vorgesehen, der die von den AccessPoints erfassten Datensätze zur weiteren Verarbeitung empfängt. Der ControlComputer ist hierfür über eine Netzwerkstruktur mit mindestens einem AccessPoint verbunden. Das sog. DistributionNetwork stellt die notwendigen Hardwarekomponenten der Netzwerkstruktur zum Datenaustausch zwischen AccessPoints und dem ControlComputer dar, das im einfachsten Fall aus einem normalen drahtlosen oder drahtgebundenen Ethernet-Netzwerk besteht. Die anderen AccessPoints können ebenfalls eine solche Netzwerkverbindung zum ControlComputer haben, dies ist aber für die Funktionsweise des Systems nicht unbedingt erforderlich. Vorzugsweise wird als Netzwerkverbindung eine drahtlose oder drahtgebundene Ethernet-Netzwerkstruktur eingesetzt. Die an einem AccessPoint vorliegenden Datensätze, die im internen Pufferspeicher zwischengespeichert wurden, werden über die Netzwerkverbindung in einem komprimierten Datenpaket zum ControlComputer gesendet. Sofern der AccessPoint einen Netzwerkanschluss zum ControlComputer hat, werden die Daten direkt über das Netzwerk zum ControlComputer transferiert. Ist kein direkter Netzwerkanschluss zum ControlComputer vorhanden, dann werden die Daten per Funk zum nächsten verfügbaren AccessPoint übertragen. Falls dieser AccessPoint auch keine Netzwerkschnittstelle zum ControlComputer hat, werden die Daten wieder zum nächsten verfügbaren AccessPoint übertragen. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Daten einen AccessPoint mit einer Netzwerkschnittstelle zum ControlComputer erreicht haben. Von diesem AccessPoint werden dann Daten zum ControlComputer übertragen. Für den Fall, dass eine hohe Anzahl von ClientNodes und/oder AccessPoints vorhanden ist oder die Auslastung des ControlComputers es also erfordert, können im System auch mehrere ControlComputer parallel eingebunden werden.Within of the system of AccessPoints is at least a so-called ControlComputer which records the data records collected by the AccessPoints for receive further processing. The ControlComputer is for this over a Network structure connected to at least one access point. The so-called DistributionNetwork provides the necessary hardware components the network structure for data exchange between AccessPoints and the ControlComputer, in the simplest case of a normal wireless or wired Ethernet network. The others AccessPoints can also have such a network connection to the ControlComputer, but this is for the operation of the system is not essential. Preferably becomes a wired or wireless Ethernet network structure as a network connection used. The records that exist on an AccessPoint, the are cached in the internal buffer, are over the Network connection in a compressed data packet to the ControlComputer Posted. If the AccessPoint has a network connection to the ControlComputer has, the data is directly over the network is transferred to the control computer. Is not a direct one Network connection to the ControlComputer present, then the Data by radio to the next available Transfer AccessPoint. If this access point also no network interface to the control computer the data is transferred back to the next available AccessPoint. This process is repeated until the data becomes an AccessPoint with a network interface to the ControlComputer. This access point then transfers data to the ControlComputer. For the Case that has a high number of ClientNodes and / or AccessPoints exists or the workload of the ControlComputer requires it so can Several control computers can be integrated in parallel in the system.

Schließlich bildet die sog. ServiceArea den Raumbereich zwischen den ClientNodes und den AccessPoints, in dem zur Signalübertragung und zum Datenaustausch Funkwellen übertragen werden können.Finally forms the so-called ServiceArea the space between the ClientNodes and the AccessPoints, in which for signal transmission and data exchange Transmit radio waves can be.

Um die Anforderungen, die beim Aussenden und Empfangen von PR-, BC- oder Antwort-Signalen bei einer möglichen Vielzahl von ClientNodes bzw. AccessPoints auftreten, sicher voneinander zu trennen, bedient sich das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise für das Aussenden und Empfangen von Signalen der AccessPoints und der beteiligten ClientNodes des drahtlosen Netzwerkstandards IEEE 802.11 oder des Übertragungsprotokolls CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) oder eines mit einem Zufallssignal spreizbandmodulierten Signals. Die ClientNodes können vorteilhafter Weise hierfür zusätzlich mit einer Empfangseinheit ausgestattet werden, die die Auswertung derartiger Übertragungsprotokolle erlaubt. Dadurch können bei den ClientNodes (CN) die BC- und PR- Signale zur Protokollsynchronisation eingesetzt werden. Diese Übertragungsprotokolle werden bei verschiedener standardisierten Kommunikationsverfahren, wie beispielsweise WLAN, Bluetooth oder GSM verwendet. Mit diesen Übertragungsprotokollen wird gewährleistet, dass jede einzelne Station, die an der Funkkommunikation zwischen den einzelnen ClientNodes und den betreffenden AccesPoints bzw. den AccessPoints untereinander beteiligt ist, den jeweiligen Funkkanal überwacht und erst dann sendet, wenn der Funkkanal nicht belegt ist. Dies verhindert Kollisionen und die damit zusammenhängenden Interferenzen und minimiert zusätzliche Übertragungsversuche.In order to reliably separate the requirements which occur when transmitting and receiving PR, BC or response signals in the case of a possible multiplicity of ClientNodes or AccessPoints, the method according to the invention advantageously makes use of the transmission and reception of signals the access points and the involved client nodes of the wireless network standard IEEE 802.11 or the transmission protocol CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) or with a random signal spread spectrum modulated signal. The client nodes can advantageously be additionally equipped for this purpose with a receiving unit which allows the evaluation of such transmission protocols. This allows the ClientNodes (CN) to use the BC and PR signals for protocol synchronization. These transmission protocols are used in various standardized communication methods, such as WLAN, Bluetooth or GSM. With these transmission protocols It is ensured that each individual station involved in the radio communication between the individual ClientNodes and the respective AccesPoints or AccessPoints monitors the respective radio channel and transmits only when the radio channel is not busy. This prevents collisions and the associated interference and minimizes additional transmission attempts.

Das Funkkommunikationsverfahren arbeitet normalerweise im Zeitmultiplex-Betrieb. Zur Erhöhung der Kapazität kann aber auch im Frequenzmultiplex-Betrieb gearbeitet werden. Dadurch, dass damit keine zeitaufwendigen Kanalumschaltungen notwendig sind, erhöht sich die Anzahl der mit dem System bedienbaren ClientNodes. Werden sehr viele AccessPoints in einem kleinen Bereich benötigt, dann kann das System alternativ auch im kombinierten Zeit- und Frequenzmultiplex-Betrieb betrieben werden, d.h. ein Teil der AccessPoint arbeitet in einem anderen verfügbaren Frequenzband.The Radio communication method normally operates in time-division multiplex mode. To increase the capacity but you can also work in frequency division multiplex mode. Thereby, that thus no time-consuming channel switching is necessary, elevated the number of client nodes that can be operated with the system. Become a lot of AccessPoints needed in a small area, then Alternatively, the system can also be used in combined time and frequency multiplex mode operated, i. Part of the AccessPoint works in one other available Frequency band.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Positionsbestimmung innerhalb und außerhalb von Gebäuden, mit wenigstens vier an bekannten Orten positionierten Sende-/Empfangsstationen, so genannten AccessPoints, wenigstens einer mobilen Sendeeinheit, so genannter ClientNode, die mittels drahtloser Kommunikationstechnik, insbesondere mittels Funksignalen, miteinander kommunizieren, und mit wenigstens einer ControlComputer, die über eine Netzwerkstruktur mit den AccessPoints verbunden ist, setzt sich aus folgenden Verfahrensschritten zusammen:
Im ersten Verfahrensschritt wird ein fester Zeitbezug, d.h. der relative Zeitunterschied, zwischen den Systemzeiten der jeweiligen AccessPoints ermittelt. Es wird dabei davon ausgegangen, dass die in den ClientNodes und AccessPoints eingesetzten und für die Zeitmessung verwendeten Prozessoren eine hinreichend stabile Taktfrequenz aufweisen, so dass nach einer Ermittlung des festen Zeitbezuges der Systemzeiten bis zu einer nächsten Ermittlung des festen Zeitbezuges, der ermittelte Zeitbezug als konstant angenommen werden kann. Im zweiten Verfahrensschritt wird vom ClientNode ein PR-Signal ausgesandt, welches von denjenigen AccessPoints empfangen wird, in deren Empfangsbereich sich der ClientNode befindet. Jeder dieser AccessPoints registriert in seiner Systemzeit den Zeitpunkt, mit dem das PR-Signal bei ihm eintrifft. Im dritten Verfahrensschritt erfolgt auf Basis des ermittelten Zeitbezuges zwischen den Systemzeiten sowie der bekannten Orte der AccessPoints schließlich die Berechnung der Position des ClientNodes.The inventive method for determining position inside and outside of buildings, with at least four positioned at known locations transmitting / receiving stations, so-called AccessPoints, at least one mobile transmitting unit, called ClientNode, communicate by means of wireless communication technology, in particular by means of radio signals, and with At least one ControlComputer, which is connected to the AccessPoints via a network structure, consists of the following process steps:
In the first step, a fixed time reference, ie the relative time difference, between the system times of the respective access points is determined. It is assumed that the processors used in the client nodes and access points and used for the time measurement have a sufficiently stable clock frequency, so that after determining the fixed time reference of the system times until a next determination of the fixed time reference, the determined time reference as constant can be accepted. In the second method step, a PR signal is sent by the ClientNode, which is received by those AccessPoints in whose reception area the ClientNode is located. Each of these AccessPoints registers in its system time the time at which the PR signal arrives at it. In the third method step, based on the determined time reference between the system times and the known locations of the AccessPoints, the position of the ClientNodes is finally calculated.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht darauf, dass zur Bestimmung der Positionen der ClientNodes nur der Empfang von ClientNode-Signalen durch die AccessPoints notwendig ist und dass keine Synchronisation der Systemzeiten von AccessPoints und ClientNodes erforderlich ist.The Particularity of the method according to the invention based on the fact that to determine the positions of the ClientNodes only the receipt of ClientNode signals through the AccessPoints is necessary and that no synchronization the system times of AccessPoints and ClientNodes is required.

Die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden einzelnen Prozessschritte werden unter Bezugnahme auf die nachstehenden erläuternden Figuren näher beschrieben.The the method according to the invention underlying individual process steps are referred to to the following explanatory Figures closer described.

Kurze Beschreibung der ErfindungShort description of invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The Invention is hereinafter without limitation of the general inventive concept based on embodiments described by way of example with reference to the drawings. It demonstrate:

1 Darstellung der Ausgangssituation zur Positionsbestimmung von drei ClientNodes in einem System von vier an bekannten Orten positionierten AccessPoints und der Kommunikation untereinander. 1 Presentation of the initial situation for determining the position of three ClientNodes in a system of four AccessPoints positioned at known locations and communicating with each other.

2 Zeitlaufdiagramm eines von einem ersten AccessPoint ausgesandten BC-Signals sowie eines darauf hin von einem zweiten AccessPoint ausgesandten Antwort-Signals bis zu dessen Empfang durch den ersten AccessPoint. 2 Timing diagram of a BC signal emitted by a first access point and of a response signal transmitted by a second access point thereafter until it is received by the first access point.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit Die in 1 dargestellte Anordnung weist vier sog. AccessPoints auf, die jeweils an bekannten Orten positioniert sind. Drei von den vier AccessPoints sind über ein sog. DistributionNetwork mit dem ControlComputer verbunden und somit in der Lage Daten mit dem ControlComputer auszutauschen. Gegenüber den fest positionierten AccessPoints sind in 1 drei mobile ClientNodes vorgesehen, die sich innerhalb des Empfangsbereiches der AccessPoints, d. h. der sog. ServiceArea, befinden. Wie im Weiteren beschrieben wird, gilt es nun die aktuelle Position der einzelnen ClientNodes durch entsprechende Funkkommunikation mit den umliegenden AccessPoints und deren Auswertung zu ermitteln.Ways of carrying out the invention, industrial usability The in 1 illustrated arrangement has four so-called. AccessPoints, which are each positioned at known locations. Three of the four AccessPoints are connected to the ControlComputer via a so-called DistributionNetwork and thus able to exchange data with the ControlComputer. Compared to the fixed AccessPoints are in 1 Three mobile ClientNodes are provided, which are located within the reception area of the AccessPoints, ie the so-called ServiceArea. As will be described below, it is now necessary to determine the current position of the individual ClientNodes by means of corresponding radio communication with the surrounding AccessPoints and their evaluation.

Zur Vereinfachung der weiteren Beschreibung sei im Folgenden anstelle von drei nur ein einziger ClientNode angenommen, der zu Zwecken der Positionsbestimmung PR-Signale an die vier AccessPoints sendet und dessen Position im Empfangsbereich aller vier AccesPoints liegt.To simplify the further description, in the following instead of three only a single Cli For the purpose of position determination, it sends PR signals to the four AccessPoints and its position lies within the reception range of all four AccesPoints.

Das dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionsermittlung zugrunde liegende Messprinzip basiert auf einer sog. Einwege-Laufzeitmessung, bei der die wichtigsten Messgrößen die Signallaufzeiten zwischen dem ClientNode zu den jeweiligen AccessPoints sind. Unter Berücksichtigung der sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitenden elektromagnetischen Wellen kann auf diese Weise die Distanz zwischen einem ClientNode und einem jeweiligen AccessPoint in der nachfolgenden Weise berechnet werden: |ll0 →| = l0 = ct0 (1) mit

l0
der Abstand zwischen AccessPoint und ClientNode,
c
die Lichtgeschwindigkeit und
t0
die Signallaufzeit.
The measuring principle on which the method according to the invention is based is based on a so-called one-way propagation time measurement, in which the most important measured variables are the signal propagation times between the ClientNode and the respective AccessPoints. Taking into account the electromagnetic waves propagating at the speed of light, the distance between a ClientNode and a respective AccessPoint can be calculated in this way as follows: | ll 0 → | = l 0 = ct 0 (1) With
l 0
the distance between AccessPoint and ClientNode,
c
the speed of light and
t 0
the signal transit time.

Legt man der Positionsbestimmung lediglich eine einzige derartige Signallaufzeitmessung zwischen dem ClientNode und einem einzigen AccessPoint zugrunde, so befindet sich der aktuelle Aufenthaltsort des ClientNodes auf einer theoretischen Kugeloberfläche um den AccessPoint mit einem Radius, der dem innerhalb der Laufzeit zurückgelegten Strecke des Funksignals entspricht. Somit kann sich der ClientNode grundsätzlich irgendwo auf dieser theoretischen Kugeloberfläche befinden. Mit einer zusätzlichen Messung zu einem zweiten AccessPoint erhält man eine Schnittlinie der beiden Kugeloberflächen. Unter Hinzuziehung einer dritten Messung verbleiben letztlich zwei Schnittpunkte der Kugeloberfläche, auf denen sich der ClientNode befinden kann. Durch den vierten AccessPoints ergibt sich schließlich ein eindeutig ein definierter Schnittpunkt von vier Kugeloberflächen, der sich oberhalb des Raumbodens befindet.sets one of the position determination only a single such signal propagation time measurement between the ClientNode and a single AccessPoint, this is the current location of the client node a theoretical sphere surface around the AccessPoint with a radius that is within the runtime covered Range of the radio signal corresponds. Thus, the ClientNode can in principle somewhere on this theoretical sphere surface. With an additional Measurement to a second AccessPoint gives you a cut line of both spherical surfaces. With the help of a third measurement ultimately two remain Intersections of the sphere surface, on which the ClientNode can be located. Through the fourth AccessPoints finally results a clearly defined intersection of four spherical surfaces, the is located above the room floor.

Diese bisher beschriebene Positionsberechnung auf Basis der Einwege-Laufzeitmessung zwischen ClientNode und AccessPoints setzt jedoch voraus, dass die Signallaufzeiten als absolute Signallaufzeiten vorliegen, was beispielsweise mit synchronisierten Systemzeiten des ClientNodes und der AccessPoints möglich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert jedoch darauf, dass Client Nodes sowie AccessPoints jeweils nicht synchronisierte Systemzeiten aufweisen. Die Zeitmessungen an den einzelnen AccessPoints liefern damit nur Zeiten, die ohne Bezug zueinander stehen.These previously described position calculation based on the one-way runtime measurement between ClientNode and AccessPoints, however, assume that the signal transit times exist as absolute signal delays, which, for example, with Synchronized system times of the ClientNode and the AccessPoints is possible. The inventive method however, based on the fact that client nodes as well as access points are not have synchronized system times. The time measurements to the individual AccessPoints only deliver times that have no relation to stand by each other.

In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt daher zunächst die Ermittlung eines festen Zeitbezuges der Systemzeiten oder anders ausgedrückt die Ermittlung der relativen Abweichungen der Systemzeiten der vier einzelnen AccessPoints. Das hierfür in vorteilhafter Weise verwendete Verfahren basiert auf einer an sich bekannten Zweiwege-Laufzeitmessung zwischen den einzelnen AccessPoints. Derartige Laufzeitmessungen werden dabei zwischen allen vier AccessPoints durchgeführt.In Therefore, a first step of the method according to the invention takes place first the determination of a fixed time reference of the system times or otherwise expressed the determination of the relative deviations of the system times of the four individual AccessPoints. The used for this purpose in an advantageous manner Method is based on a known two-way transit time measurement between the individual AccessPoints. Such transit time measurements This is done between all four AccessPoints.

2 zeigt exemplarisch das grundlegende Zeitablaufdiagramm einer Laufzeitmessung zwischen einem ersten und einem zweiten AccessPoint (AP und AP-M). Vor Beginn der Messungen kann, falls erforderlich, der erste AccessPoint (AP) die Anforderung dieser Zweiwege-Laufzeitmessung mit Aussendung eines RTMS-Kommandos (RunTime Measurement Service) an den zweiten AccessPoint (AP-M) starten (nicht dargestellt). Wird das RTMS Kommando von dem zweiten AccessPoint empfangen, so startet er die Prozedur zur Aufzeichnung von Signalen, d.h. die Datenaufzeichnung, falls sie nicht bereits aktiv ist. Ist die Messprozedur einmal gestartet, kann sie in bestimmten Rhythmen immer wieder durchgeführt werden. 2 shows by way of example the basic timing diagram of a transit time measurement between a first and a second access point (AP and AP-M). If necessary, the first AccessPoint (AP) can start the request for this two-way runtime measurement with the transmission of an RTMS command (RunTime Measurement Service) to the second AccessPoint (AP-M) before the start of the measurements (not shown). If the RTMS command is received by the second access point, it starts the procedure for recording signals, ie the data recording, if it is not already active. Once the measuring procedure has started, it can be repeated over and over in certain rhythms.

Die Durchführung der Messung startet mit der Aussendung des BC-Signals vom ersten AccessPoint (AP), gleichzeitig speichert der erste AccessPoint den Startzeitpunkt tAP.1 des gesendeten Spreizbandcodes in seiner Systemzeit ab. Dieses BC-Signal wird grundsätzlich von allen AccessPoints empfangen, in deren Empfangsbereich sich der sendende erste AccessPoint befindet. In 2 ist der Empfang des BC-Signals durch den zweiten AccessPoint (AP-M) zur Zeit tAP-M.m in der Systemzeit von AP-M dargestellt. Im zweiten AccessPoint werden der relative Startzeitpunkt des Beginns der Signalaufzeichnung, der Zeitpunkt des Eintreffens des Signals vom ersten AccessPoint tAP-M.m und/oder einen Teil des Empfangssignals in der Systemzeit von AP-M gespeichert. Das BC-Signal wird im zweiten AccessPoint für eine Korrelationsmessung benutzt, um den relativen Zeitunterschied beim Eintreffen des BC-Signals zur Zeit tAP-M.m zum internen Prozessor-Oszillator zu messen. Dieser Datensatz oder der daraus resultierende Messwert wird zusammen mit der Identifikation des sendenden ersten AccessPoints in einem internen Pufferspeicher gespeichert. Anschließend sendet der zweite AccessPoint zur Zeit tAP-M.2 im Frequenz- oder Zeitmultiplex-Betrieb ebenfalls ein BC-Signal, das vom ersten AccessPoint zur Zeit tAP.m empfangen wird. Dieses BC-Signal wird im ersten AccessPoint für eine Korrelationsmessung benutzt, um den relativen Zeitunterschied beim Eintreffen dieses BC-Signals zur Zeit tAP-M.m zum internen Prozessor-Oszillator zu messen. Dieser Datensatz oder der daraus resultierende Messwert wird zusammen mit der Identifikation des sendenden zweiten AccessPoints in einem internen Pufferspeicher gespeichert.The execution of the measurement starts with the transmission of the BC signal from the first access point (AP), at the same time the first access point stores the start time t AP.1 of the transmitted spread band code in its system time. This BC signal is always received by all AccessPoints in whose receiving area the sending first AccessPoint is located. In 2 the reception of the BC signal by the second access point (AP-M) at time t AP-Mm is shown in the system time of AP-M. In the second access point, the relative start time of the start of the signal recording, the time of arrival of the signal from the first access point t AP-Mm and / or a part of the received signal in the system time of AP-M are stored. The BC signal is used in the second access point for a correlation measurement to measure the relative time difference in the arrival of the BC signal at time t AP-Mm to the internal processor oscillator. This data record or the resulting measured value is stored in an internal buffer together with the identification of the sending first AccessPoint. Subsequently, at time t AP-M.2 , the second access point also transmits a BC signal in frequency or time-division multiplex mode, which is transmitted by the first access point is received at time t AP.m. This BC signal is used in the first access point for a correlation measurement to measure the relative time difference in the arrival of this BC signal at time t AP-Mm to the internal processor oscillator. This data record or the resulting measured value is stored in an internal buffer together with the identification of the sending second access point.

Anschließend wird der im zweiten AccessPoint erzeugte Datensatz an den ersten AccessPoint gesendet. Dabei kann im zweiten AccessPoint noch eine Vorverarbeitung des Datensatzes durchgeführt werden, um die zu übertragende Datenmenge zu reduzieren, bzw. zu komprimieren.Subsequently, will the record created in the second AccessPoint to the first AccessPoint Posted. In this case, in the second AccessPoint still preprocessing of the record be transferred to the one to be transferred Reduce or compress the amount of data.

Mit dem Datensatz des zweiten AccessPoints, seinen eigenen Daten, den relativen Startzeitpunkten der Datenaufzeichnungen und den Startzeitpunkten der Anforderung für die Laufzeitmessung, kann der erste AccessPoint die Zweiwege-Signallaufzeit wie im Folgenden beschrieben berechnen.With the second AccessPoint record, its own data, the relative start times of the data records and the start times the requirement for The runtime measurement, the first AccessPoint can use the two-way signal transit time calculate in the following.

Die Zeitdifferenz für die gesamte Prozedur kann formuliert werden als tAP.m – tAP.1 = te.1 + ΔtAP-M.d + te.2, (2)mit

tAP.1
der Startzeit der Übertragung im AccessPoint,
tAP.m
der Empfangzeit des Signals vom AccessPoint-M beim AccessPoint,
te.1
der Signallaufzeit vom AccessPoint zum AccessPoint-M,
te.2
der Signallaufzeit vom AccessPoint-M zum AccessPoint
The time difference for the entire procedure can be formulated as t AP.m - t AP.1 = t e.1 + Δt AP-Md + t e.2 , (2) With
t AP.1
the start time of the transmission in the AccessPoint,
t AP.m
the reception time of the AccessPoint-M signal at the AccessPoint,
t e.1
the signal transit time from the AccessPoint to the AccessPoint-M,
t e.2
the signal transit time from the AccessPoint-M to the AccessPoint

Die Zeitverzögerung zwischen dem Empfang des Signals und dem Aussenden des Antwort-Funksignals vom zweiten AccessPoint AP-M, der dadurch in der Logik der Mess-Algorithmik wieder zu einem ersten AccessPoint (AP) wird, ist ΔtAP-M.d = tAP-M.2 – tAP-M.m. (3)mit

tAP-M.2
der Startzeit der Übertragung im AccessPoint-M und
tAP-M.m
der Empfangszeit des Signals vom AccessPoint beim AccessPoint-M.
The time delay between the reception of the signal and the transmission of the response radio signal from the second access point AP-M, which thereby becomes a first access point (AP) again in the logic of the measurement algorithm, is .delta.t AP-Md = t AP M.2 - t AP Mm , (3) With
t AP-M.2
the start time of the transmission in the AccessPoint-M and
t AP-Mm
the reception time of the signal from the AccessPoint at the AccessPoint-M.

Bedingt dadurch, dass die Takte für die Zeitmessung in den AccessPoint-M nicht mit den anderen AccessPoints synchronisiert sind, muss mit relativen Zeiten gerechnet werden. Die Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Signalaufzeichnung und der Rücksendung ist ΔtAP-M = tAP-M.2 – tAP-M.1. (4) Due to the fact that the clocks for the time measurement in the AccessPoint-M are not synchronized with the other AccessPoints, relative times must be expected. The time difference between the beginning of the signal recording and the return is .delta.t AP-M = t AP M.2 - t AP M.1 , (4)

Die Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Signalaufzeichnung und dem Empfang des Signal im AccessPoint ist ΔtAP.m = tAP.m – tAP.2. (5) The time difference between the beginning of the signal recording and the reception of the signal in the AccessPoint is .delta.t AP.m = t AP.m - t AP.2 , (5)

Dadurch, dass das beide Signale die selbe Ausbreitungsstrecke durchlaufen müssen, ist te.1 = te.2. (6) The fact that both signals must pass through the same propagation distance, is t e.1 = t e.2 , (6)

Damit kann die Basisgleichung (2) konvertiert werden in 2te = ΔtAP.m + tAP.2 – tAP.1 – ΔtAP-M + ΔtAP-M.m. (7) Thus, the basic equation (2) can be converted into 2t e = Δt AP.m + t AP.2 - t AP.1 - Δt AP-M + Δt AP Mm , (7)

Alle diese Variablen können mit dem beschriebenen Algorithmus gemessen werden und korrespondierend zu (1) kann te = t0 (8)gesetzt werden. Daraus ergibt sich, dass die Laufzeitmessung für einen AccessPoint-M wie folgt berechnet werden kann: t0 = ½(ΔtAP.m + tAP.2 – tAP.1 – ΔtAP-M + ΔtAP-M.m). (9) All of these variables can be measured with the described algorithm and can correspond to (1) t e = t 0 (8th) be set. As a result, the runtime measurement for an AccessPoint-M is calculated as follows can be: t 0 = ½ (Δt AP.m + t AP.2 - t AP.1 - Δt AP-M + Δt AP Mm ). (9)

Die Werte von tAP.1, tAP.2, und ΔtAP-M können von digitalen Zählern bei den jeweiligen Prozessoren bestimmt werden. Zur Bestimmung von ΔtAP-M.n und ΔtAP.m wird die Korrelationsfunktion benutzt.The values of t AP.1 , t AP.2 , and Δt AP-M may be determined by digital counters at the respective processors. The correlation function is used to determine Δt AP-Mn and Δt AP.m.

Hieraus lässt sich nun die Abweichung der Systemzeiten zwischen dem ersten AccessPoint (AP) und dem zweiten AccessPoint (AP-M) mit tAP-M.sync = tAP-M.1 – tAP.1. (10)und somit durch tAP-M.sync = tAP-M.m – ΔtAP-M.m – tAP.1. (11)berechnen.From this, the deviation of the system times between the first access point (AP) and the second access point (AP-M) can now be determined t AP M.sync = t AP M.1 - t AP.1 , (10) and thus through t AP M.sync = t AP Mm - Δt AP Mm - t AP.1 , (11) to calculate.

Derartige Korrelations- und Laufzeitmessungen zwischen den AccessPoints können auf Basis der drei folgenden Signale durchgeführt werden:

  • – BC-Signale mit Datenpaketen
  • – BC-Signalen ohne Datenpakete
  • – Datenpakete und Acknowledge-Signale, die zur Bestätigung der Korrektheit der Datenübertragung verwendet werden.
Such correlation and runtime measurements between the AccessPoints can be made on the basis of the following three signals:
  • - BC signals with data packets
  • - BC signals without data packets
  • - Data packets and acknowledge signals used to confirm the correctness of the data transmission.

Werden Datenpakete und Acknowledge-Signale verwendet, können damit zwei Korrelations- und Laufzeitmessungen, eine auf dem Hin- und eine auf dem Rückweg der Datenübertragung, durchgeführt werden. Damit sind alle notwendigen Messdaten zwischen zwei AccessPoints vorhanden, um das dargestellte Berechnungsverfahren durchzuführen.Become Data packets and acknowledge signals, two correlation and transit time measurements, one on the way and on the way back the Data transmission, carried out become. This means that all the necessary measurement data is between two AccessPoints present to perform the illustrated calculation method.

Mit dem bisher beschriebenen Verfahren wurden die relativen Abweichungen der Systemzeiten der vier an bekannten Orten positionierten AccessPoints bestimmt. Dieser Zeitbezug wird im Folgenden als bekannt und konstant angenommen.With The method described so far has been the relative deviations the system times of the four AccessPoints positioned at known locations certainly. This time reference is hereafter known and constant accepted.

Im zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Einwege-Laufzeitmessungen zwischen ClientNode und den AccessPoints durchgeführt. Hierzu sendet der ClientNode ein PR-Signal aus, welches im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel von vier AccessPoints empfangen wird. In den AccessPoints wird zumindest die jeweilige Empfangszeit des PR-Signals erfasst. Das PR-Signal wird in den vier AccessPoints, analog dem zuvor bei den BC-Signalen beschriebenen Verfahren, zu einer Korrelationsmessung benutzt, um den relativen Zeitunterschied beim Eintreffen des PR-Signals am jeweiligen AccessPoint zum internen AP-Oszillator zu messen. Die daraus resultierenden Datensätze oder Messwerte werden mit der Kennung des sendenden ClientNodes zunächst im internen Pufferspeicher der jeweiligen AccessPoints gespeichert und anschließend an den ControlComputer zur weiteren Auswertung weitergeleitet.in the second step of the method according to the invention are one-way transit time measurements between ClientNode and the AccessPoints. For this The ClientNode sends out a PR signal, which is described here embodiment received by four AccessPoints. At least in the AccessPoints the respective reception time of the PR signal detected. The PR signal is in the four AccessPoints, analogous to the BC signals before described method, to a correlation measurement used to the relative time difference when the PR signal arrives at respective AccessPoint to measure the internal AP oscillator. The resulting records or readings are taken with the identifier of the sending client node first stored in the internal buffer memory of the respective AccessPoints and subsequently forwarded to the ControlComputer for further evaluation.

Im dritten Schritt des erfindungsgemäßem Verfahrens werden im ControlComputer die Ortskoordinaten des ClientNodes auf Basis der bekannten Orte der AccessPoints sowie der erfassten Empfangszeiten für das PR-Signal durch die wenigstens vier AccessPoints berechnet. Dabei wird der im Folgenden beschriebene Algorithmus angewandt.in the third step of the inventive method are in ControlComputer the location coordinates of the client node based on the known locations access points and the recorded reception times for the PR signal calculated by the at least four AccessPoints. It is the algorithm described below.

Der Algorithmus geht von einem beliebig im Raum gewählten Koordinatenursprung aus, von dem sich ein kartesisches Koordinatensystem aufspannt, innerhalb dem folgende Koordinatenpunkte gegeben sind. Es wird angenommen, dass ein AccessPoint durch den Vektor s → gemäß Gleichung 2 sowie der ClientNode durch den Vektor e → gemäß Gleichung 3 gegeben sind. Ein Abstandsvektor l0 zwischen dem AccessPoint und dem ClientNode lässt sich als Differenz beider Vektoren in folgender Weise gemäß Gleichung (4) berechnen:

Figure 00140001
Figure 00150001
The algorithm starts from a coordinate origin chosen arbitrarily in space, from which a Cartesian coordinate system spans within which the following coordinate points are given. It is assumed that an access point is given by the vector s → according to equation 2 and the client node by the vector e → according to equation 3. A distance vector l 0 between the access point and the client node can be calculated as the difference between the two vectors in the following way according to equation (4):
Figure 00140001
Figure 00150001

Aufgrund der im zweiten Verfahrensschritt erzeugten relativen Zeitmessungen muss die Gleichung (1) derart erweitert werden, dass nun nicht die absolute Signallaufzeit t0, sondern die zu einer Zeitskala relative Zeit tm verwendet wird. Diese Zeitskala kann zunächst virtuell oder beliebig sein, in der technischen Realisierung wird sie jedoch der Zeitskala, also der Taktung des Prozessors, eines aus den vier AccessPoints ausgewählten sog. Master-AccessPoints entsprechen. Die verbleibenden AccessPoints werden im folgenden als Managed-AccessPoints bezeichnet. Die Phase, d.h. der Stand der Zeitskalen in den Managed-AccessPoints und in dem ClientNode kann unterschiedlich sein, die Taktfrequenz hingegen ist bei allen Teilnehmern in der Regel identisch. Dadurch entspricht der Zeitwert, beim Eintreffen des ClientNode-Signals am AccessPoint, einer, abhängig vom Vorzeichen, relativen Zeitsumme oder Zeitdifferenz. tm = t0 + tCN, (15)mit

tm
gemessene Differenzzeit,
t0
ideale Einwege-Signallaufzeit, und
tCN
relative ClientNode-Zeit, d.h. die Abweichung der Zeitskala im ClientNode von der Zeitskala im Master-AccessPoint.
Due to the relative time measurements generated in the second method step, the equation (1) must be extended in such a way that now not the absolute signal delay time t 0 but the relative time t m relative to a time scale is used. This time scale may initially be virtual or arbitrary, but in the technical realization it will correspond to the time scale, ie the clocking of the processor, of a so-called master access point selected from the four access points. The remaining AccessPoints are referred to below as Managed AccessPoints. The phase, ie the state of the time scales in the Managed Access Points and in the ClientNode can be different, but the clock frequency is generally the same for all subscribers. As a result, the time value when the ClientNode signal arrives at the AccessPoint corresponds to a relative time sum or time difference, depending on the sign. t m = t 0 + t CN , (15) With
t m
measured difference time,
t 0
ideal one-way signal transit time, and
t CN
relative ClientNode time, ie the deviation of the time scale in the ClientNode from the time scale in the Master AccessPoint.

Die Bezugsphase im Master-AccessPoint ändert sich nur durch den minimalen Drift der Prozessor-Oszillatoren. Die Phasen der Managed-AccessPoint-Zeitskalen,

  • tAP, relativer Phasenfehler der Managed-AccessPoint-Zeit, d.h. die Abweichung der Zeitskala im Managed-AccessPoint von der Zeitskala im Master-AccessPoint, wird als konstant und bekannt angenommen. Im Betrieb müssen diese Werte in bestimmten Abständen, die im wesentlichen von der Güte der verwendeten Oszillatoren in den AccessPoints abhängen, gemessen und aktualisiert werden.
The reference phase in the master access point changes only by the minimum drift of the processor oscillators. The phases of Managed AccessPoint time scales,
  • t AP , relative phase error of the managed access point time, ie the time scale deviation in the managed access point from the time scale in the master access point, is assumed to be constant and known. In operation, these values must be measured and updated at certain intervals, which depend essentially on the quality of the oscillators used in the AccessPoints.

Damit erweitert sich (15) zu tm = t0 + tCN + tAP. (16) This widens (15) t m = t 0 + t CN + t AP , (16)

Die Strecke vom ClientNode zu einem AccessPoint (AP) lässt sich also mit (1) wie folgt berechnen: I0 = c(tm – tCN – tAP) (17) The distance from the ClientNode to an AccessPoint (AP) can be calculated with (1) as follows: I 0 = c (t m - t CN - t AP ) (17)

Mit der Kugelgleichung wird die Beziehung

Figure 00160001
zwischen den relativen Laufzeitmessungen und den Koordinatendifferenzen hergeleitet. Die Gleichung (18) enthält vier Unbekannte, die drei ClientNode-Koordinaten, xCN, yCN, zCN und tCN, die Abweichung der Zeitskala im ClientNode von der Zeitskala im Master-AccessPoint. Wie bereits erwähnt, wird die Differenz der Zeitskala der Managed-AccessPoints von der Master-Zeitskala ebenfalls mit dem System gemessen, kann aber hier als bekannt und konstant vorausgesetzt werden. Zur Berechnung der vier Unbekannten sind vier Bestimmungsgleichungen notwendig. Dies bedeutet, dass ein (4,4)-Gleichungssystem, mit vier unabhängigen relativen Laufzeitmessungen zu vier unterschiedlichen AccessPoints, notwendig sind:
Figure 00170001
The ball equation becomes the relationship
Figure 00160001
derived between the relative transit time measurements and the coordinate differences. The equation (18) contains four unknowns, the three CLIENTNODE coordinates x CN, CN y, z and t CN CN, the deviation of the time scale in CLIENTNODE of the time scale in the master access point. As already mentioned, the difference of the time scale of the managed access points from the master time scale is also measured by the system, but can be assumed to be known and constant here. To calculate the four unknowns, four equations of determination are necessary. This means that a (4.4) equation system, with four independent relative Runtime measurements for four different AccessPoints, which are necessary:
Figure 00170001

Um dieses nichtlineare (4,4)-Gleichungssystem zu lösen und das Lösungs-Tupel zu berechnen, wird in zwei Schritten vorgegangen. Im ersten Schritt wird dieses Gleichungssystem linerarisiert, im zweiten Schritt wird die Lösung mit Hilfe eines Iterationsverfahrens berechnet. Zur Linearisierung kann zum Beispiel die Methode von Newton-Kantorowitsch angewandt werden. Das Gleichungssystem muss hierbei um eine geeignete Näherungslösung

Figure 00170002
linearisiert werden. Da die Berechnung der ClientNode-Position zweideutig ist, muss für die Näherungslösung der Abstand zum Schnittpunkt der drei Kugeloberflächen, welcher der ClientNode-Position entspricht, kleiner sein, als der Abstand zu dem Zweideutigkeitspunkt. Dies ist notwendig, damit das Verfahren gegen die richtige Lösung konvergiert. In der Praxis sollten deshalb die ClientNodes nur in Bereichen eingeschaltet bzw. initialisiert werden, in denen die von der Geometrie abhängigen Zweideutigkeitspunkte weit auseinander liegen.To solve this non-linear (4,4) equation system and calculate the solution tuple, two steps are used. In the first step, this equation system is linearized, in the second step the solution is calculated using an iteration method. For linearization, for example, the method of Newton-Kantorowitsch can be used. The equation system must be a suitable approximation solution
Figure 00170002
be linearized. Since the computation of the ClientNode position is ambiguous, for the approximate solution, the distance to the intersection of the three spherical surfaces corresponding to the ClientNode position must be smaller than the distance to the ambiguity point. This is necessary for the process to converge to the correct solution. In practice, therefore, the client nodes should only be turned on or initialized in areas where the geometry-dependent ambiguity points are far apart.

Für die Näherungslösung (20) werden mit den bekannten AccessPoint-Koordinaten (12) die angenäherten Signallaufzeiten t (o) / m.i für die vier AccessPoint-Messungen berechnet. Als Näherungslösung für die gemessene Signallaufzeit ergibt sich damit

Figure 00180001
For the approximate solution (20), the approximate signal propagation times t (o) / mi for the four AccessPoint measurements are calculated with the known AccessPoint coordinates (12). As an approximate solution for the measured signal propagation time arises
Figure 00180001

F(e) ist das Fehlerglied und steht für die Differenz zwischen der tatsächlichen und der angenäherten Lösung. Wird das Fehlerglied vernachlässigt, so resultiert für das linearisierte Gleichungssystem in Matrixdarstellung

Figure 00180002
F (e) is the error term and represents the difference between the actual and the approximated solution. If the error term is neglected, the result for the linearized equation system is a matrix representation
Figure 00180002

Diese Gleichung lässt sich mit

Figure 00180003
Figure 00190001
in der Darstellung verkürzen. Die Komponenten der Matrix A werden als partielle Ableitungen am Linearisierungspunkt berechnet, also
Figure 00190002
This equation can be combined with
Figure 00180003
Figure 00190001
shorten in the presentation. The components of matrix A are called partial derivatives on the linearisie calculated, ie
Figure 00190002

Um Gleichung (26) nach dem gewünschten Δe' aufzulösen, multipliziert man auf beiden Seiten mit der invertierten Matrix A'–1 Δe' = A'–1 ΔI'. (31) To solve equation (26) for the desired Δe ', one multiplies on both sides with the inverted matrix A' -1 Δe '= A' -1 .DELTA.I '. (31)

Damit kann die Korrektur des Anfangswerts durchgeführt und die verbesserten ClientNode-Koordinaten

Figure 00200001
berechnet werden. An dieser Stelle beginnt der Iterationsprozess, bis die Bedingung
Figure 00200002
erfüllt wird. Die Fehlerschranke ε wird dabei entsprechend der gewünschten Genauigkeit gewählt. Ist das Abbruchkriterium für die Iteration nicht erfüllt, dann wird mit dem verbesserten Lösungs-Tupel (32) in die Iterationsschleife gesprungen. Dadurch, dass sich die Koordinaten und die Zeitphase verändert haben, muss die Matrix A neu berechnet und invertiert werden. Anschließend sind wiederum Δe' und das verbesserte Lösungs-Tupel zu berechnen.This allows the initial value to be corrected and the improved ClientNode coordinates
Figure 00200001
be calculated. At this point, the iteration process begins until the condition
Figure 00200002
is fulfilled. The error barrier ε is selected according to the desired accuracy. If the abort criterion for the iteration is not met, then the improved solution tuple (32) is used to jump into the iteration loop. Due to the fact that the coordinates and the time phase have changed, the matrix A must be recalculated and inverted. Subsequently, again Δe 'and the improved solution tuple are to be calculated.

Aus Gleichung (32) ist ersichtlich, dass man mit diesem Verfahren nicht nur die Koordinaten des ClientNodes, sondern auch seine relative Zeit, d.h. die Abweichung der Zeitskala im ClientNode von der Zeitskala im AccessPoint, zum Zeitpunkt der Signalaussendung am ClientNode, berechnet hat. Diese Differenzzeit oder Zeitphase kann dazu benutzt werden, um Ereignisse im ClientNode zu synchronisieren. Dabei ist die erreichbare Genauigkeit natürlich sehr stark davon abhängig, wie genau der Zeitpunkt der Signalaussendung am ClientNode bestimmt wurde. Ist das Ziel hingegen, wie im vorliegenden Fall sehr einfache ClientNodes zu realisieren, dann wird der Aussendezeitpunkt nicht gemessen und damit eine erhebliche Reduzierung im Hard- und Softwareaufwand im ClientNode erreicht.Out Equation (32) shows that one can not with this method only the coordinates of the ClientNode, but also its relative Time, i. the deviation of the time scale in the ClientNode from the time scale in the AccessPoint at the time the signal was sent to the ClientNode Has. This difference time or time phase can be used to to synchronize events in the ClientNode. Here is the achievable Accuracy of course very much dependent on how exactly the time of the signal transmission on the ClientNode determines has been. On the other hand, as in the present case, the goal is very simple ClientNodes realize, then the time of sending will not measured and thus a significant reduction in hardware and software costs reached in the ClientNode.

In vorteilhafter Weise überprüft der ControlComputer vor Beginn der Positionsberechnung für einen ClientNode, ob für diesen ClientNode mindestens Messungen zu vier unterschiedlichen AccessPoints für dieselbe Messsequenz vorhanden sind. Falls dies der Fall ist, wird die Konstellation mit der besten Qualität der Messungen und mit der besten geometrischen Verteilung, für die Berechnung der Koordinaten des ClientNodes, entsprechend dem beschriebenen Algorithmus, verwendet. Damit ist es auch möglich, Bereiche, die nicht mit mindestens vier AccessPoints versorgt werden automatisch im ControlComputer zu erkennen.Advantageously the ControlComputer checks before starting the position calculation for a ClientNode, if at least measurements for four different AccessPoints for the same measurement sequence are available for this ClientNode. If so, the constellation with the best quality of the measurements and the best geometric distribution is used to compute the coordinates of the client node according to the described algorithm. It is thus also possible to detect areas that are not supplied with at least four AccessPoints automatically in the ControlComputer.

Darüber hinaus können durch das erfindungsgemäße Verfahren auch Änderungen der räumliche Anordnung von AccessPoints in Bezug auf einen ausgewählten Master- AccessPoint ermittelt werden. Hierfür werden ermittelte Abstände bzw. ermittelte Signallaufzeiten zwischen den einzelnen AccessPoints mit vorbekannten Abständen oder Signallaufzeiten verglichen. Erkannte Abweichungen können eine Systemwarnung oder ein Steuersignal erzeugen.Furthermore can by the method according to the invention also changes the spatial Arrangement of access points with respect to a selected master AccessPoint can be determined. For this purpose, determined distances or Determined signal transit times between the individual AccessPoints with known distances or signal transit times compared. Detected deviations can be one Generate system warning or a control signal.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin möglich, Bereiche, die nicht im Empfangsbereich von mindestens vier AccessPoints liegen, durch Auswertung der Datensätze der AccessPoints und der bekannten Positionen der AccessPoints zu bestimmen. Dadurch kann die räumliche Konstellation von AccessPoints in einer vorgegebenen Umgebung während des Betriebs getestet und durch das Anbringen von zusätzlichen AccessPoints weiter ausgebaut und optimiert werden. Dies stellt eine wesentliche Erleichterung in der Planung und dem Aufbau eines Positionierungs- und Navigationssystems, im Vergleich zu herkömmlichen Konstellations-Berechnungsmethoden, dar. Das System ist damit in der Lage sich selbst zu konfigurieren und zu optimieren. Im Fehlerfall, d.h. beim Ausfall eines oder mehrer AccessPoints, wird automatisch die vorhandene Redundanz ausgenutzt und mit einer suboptimalen AccessPoint-Anordnung die Koordinaten der ClientNode's berechnet. Dies kann auch dynamisch geschehen, wenn die Feldstärke von bestimmten AccessPoint durch Störungen abgeschwächt werden, so dass die Genauigkeit der Messung nicht mehr erreicht werden kann.With the method according to the invention is it still possible Areas not in the coverage of at least four access points by evaluating the datasets of the AccessPoints and the known ones To determine the positions of the AccessPoints. This allows the spatial Constellation of AccessPoints in a given environment during the Operationally tested and by attaching additional AccessPoints are further expanded and optimized. This poses a substantial relief in the planning and the construction of a Positioning and navigation system, compared to conventional Constellation calculation methods, the system is thus in able to configure and optimize itself. In the case of an error, i.e. If one or more AccessPoints fails, it will become automatic exploited the existing redundancy and with a suboptimal AccessPoint arrangement the coordinates of the ClientNode's calculated. This can also be done dynamically when the field strength of certain AccessPoint due to interference attenuated so that the accuracy of the measurement can no longer be achieved can.

Durch das beschriebene Verfahren zur Positionsbestimmung kann das System auch mit stark vereinfachten ClientNodes realisiert werden. Im einfachsten Fall bestehen die ClientNodes nur aus einer einfachen Sende- und Ansteuerelektronik, die in zeitlichen Abständen immer wieder ein PR-Signal mit der Kennung des ClientNodes sendet.By The described method for position determination may be the system can also be realized with greatly simplified ClientNodes. In the simplest Case, the client nodes only consist of a simple send and Control electronics, which at intervals over and over again a PR signal with the ID of the client node.

Claims (26)

Verfahren zur Positionsbestimmung innerhalb und außerhalb von Gebäuden, mit wenigstens vier an bekannten Orten positionierten Sende-/Empfangsstationen, so genannten AccessPoints (AP), wenigstens einer mobilen Sendeeinheit, so genannter ClientNode (CN), die mittels drahtloser Kommunikationstechnik, insbesondere mittels Funksignale, miteinander kommunizieren, und mit wenigstens einer Recheneinheit, ein so genannter ControlComputer, die über eine Netzwerkstruktur mit den AccessPoints verbunden ist, wobei folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: – Herstellen eines festen Zeitbezuges zwischen Systemzeiten der jeweiligen AccessPoints, – Aussenden eines PR-Signals (Probe Request – Signal) durch den ClientNode, – Empfangen des PR-Signals durch die AccessPoints und Erfassen der jeweiligen Empfangszeit des PR-Signals in der Systemzeit des jeweiligen AccessPoints, – Berechnen von Ortskoordinaten des ClientNodes auf Basis der bekannten Orte der AccessPoints sowie der erfassten Empfangszeiten für das PR-Signal durch die wenigstens vier AccessPoints.Method for determining position within and outside of buildings, with at least four transceiver stations positioned at known locations, so-called AccessPoints (AP), at least one mobile transmission unit, so-called ClientNode (CN), which uses wireless communication technology, in particular by means of radio signals, communicate with each other, and with at least one computing unit, a so-called control computer, the above a network structure is connected to the AccessPoints, where the following process steps are carried out: - Produce a fixed time reference between system times of the respective AccessPoints, - send out a PR signal (Probe Request signal) through the ClientNode, - receive of the PR signal through the access points and capturing the respective one Receive time of the PR signal in the system time of the respective AccessPoint, - To calculate of location coordinates of the client node based on the known locations access points and the recorded reception times for the PR signal through the at least four AccessPoints. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen des festen Zeitbezuges zwischen den Systemzeiten der mindestens vier AccessPoints auf der Grundlage folgender Verfahrensschritte erfolgt: – Aussenden eines BC-Signals (Broadcast-Beacon-Signal) von einem ersten AccessPoint, zeitgleiches Auslösen einer Zeitmessung und Abspeichern des Aussendezeitpunktes beim ersten AccessPoint in der Systemzeit des ersten AccessPoints, – Empfangen des BC-Signals durch einen zweiten AccessPoint, zeitgleiches Auslösen einer Zeitmessung in der Systemzeit des zweiten AccessPoints und Abspeichern des Empfangszeitpunktes im zweiten AccessPoint, – Aussenden eines Antwort-Signals sowie von Daten von dem zweiten AccessPoint, wobei die Daten den Empfangszeitpunkt des BC-Signals und den Aussendezeitpunkt des Antwort-Signals jeweils in der Systemzeit des zweiten AccessPoints umfassen, – Empfangen des Antwort-Signals durch den ersten AccessPoint und Abspeichern des Empfangszeitpunktes in der Systemzeit des ersten AccessPoints sowie der übertragenen Daten, – Ermitteln der relativen Abweichung der Systemzeiten von erstem und zweiten AccessPoint auf der Grundlage der bekannten Orte von erstem und zweiten AccessPoint, des Aussendezeitpunktes des BC-Signals vom ersten AccessPoint und des Empfangszeitpunktes des vom zweiten AccessPoint stammenden Antwort-Signals im ersten AccessPoint, jeweils in der Systemzeit des ersten AccessPoints, sowie des Empfangszeitpunktes des BC-Signals und des Aussendezeitpunktes des Antwort-Signals vom zweiten AccessPoints, jeweils in der Systemzeit des zweiten AccessPoints.A method according to claim 1, characterized in that the establishment of the fixed time reference between the system times of the at least four access points on the basis of the following process steps: - Broadcasting a BC signal (broadcast beacon signal) from a first access point, simultaneous triggering of a time measurement and storing the transmission time at the first access point in the system time of the first access point, - receiving the BC signal by a second access point, simultaneously triggering a time measurement in the system time of the second access point and storing the reception time in the second access point, - sending a response signal and data from the second access point, wherein the data comprises the reception time of the BC signal and the transmission time of the response signal in the system time of the second access point, respectively - receiving the response signal by the first access point and storing the reception time in the system time of the first AccessPoint and the transmitted data, - Determining the relative deviation of the system times of the first and second AccessPoint based on the known locations of the first and second access point, the transmission time of the BC signal from the first access point and the time of receipt of the originating from the second access point response signal in the first access point, respectively in the system time of the first access point, and the reception time of the BC signal and Transmission time of the response signal from the second access point, in each case in the system time of the second access point. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenden und Empfangen von Signalen der AccessPoints und/oder dem mindestens einen ClientNode unter Verwendung des Netzwerkstandards IEEE 802.11 oder des Übertragungsprotokolls CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) oder eines mit einem Pseudo-Zufallssignal spreizbandmodulierten Signals durchgeführt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that sending and receiving signals from the AccessPoints and / or the at least one client node using the network standard IEEE 802.11 or the transmission protocol CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) or one with a pseudo-random signal spread spectrum modulated Signals performed becomes. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ClientNode neben der Sendeeinheit eine Empfangseinheit aufweist, mit der wenigstens Signale zur Synchronisation des verwendeten Übertragungsprotokolls empfangen werden.Method according to claim 3, characterized that the ClientNode next to the transmitting unit, a receiving unit comprising, with the at least signals for synchronization of the transmission protocol used be received. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Austausch der PR-Signale, BC-Signale und der Antwortsignale im Zeitmultiplex- oder Frequenzmultiplex-Betrieb oder in einer Kombination beider Betriebsarten erfolgt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the exchange of the PR signals, BC signals and the response signals in time-division multiplexing or frequency division multiplexing or in combination both operating modes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder AccessPoint eine eindeutige Kennung besitzt und diese beim Aussenden von BC-Signalen und/oder Antwort-Signalen übertragen wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that each AccessPoint has a unique identifier and this when transmitting BC signals and / or response signals is transmitted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder ClientNode eine eindeutige Kennung besitzt und diese beim Aussenden von PR-Signalen übertragen wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that each ClientNode has a unique identifier and this transmitted when transmitting PR signals becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Signale von ClientNode und AccessPoints neben der Kennung weitere Daten enthalten.Method according to one of claims 6 to 7, characterized that the respective signals from ClientNode and AccessPoints beside the identifier contain further data. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich vor dem Absenden eines BC-Signals oder eines Antwort-Signals von einem AccessPoint, ein Triggersignal (RTMS-Komando = Runtime Measurement Service) ausgesandt wird, durch dessen Empfang in den weiteren AccessPoints eine Datenaufzeichnung aktiviert wird.Method according to one of claims 2 to 8, characterized that in time before sending a BC signal or a response signal from an AccessPoint, a trigger signal (RTMS command = Runtime Measurement Service), by its reception in the other access points a data recording is activated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich vor dem Absenden eines PR-Signals vom ClientNode ein Triggersignal (RTMS-Komando = Runtime Measurement Service) ausgesandt wird, durch dessen Empfang in jedem der AccessPoints eine Datenaufzeichnung aktiviert wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized that in time before sending a PR signal from the ClientNode Trigger signal (RTMS command = Runtime Measurement Service) sent out by receiving it in each of the AccessPoints a data record is activated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Empfangen und/oder Senden eines Signals durch einen AccessPoint wenigstens ein Teil des Signals, mit dem Signal übertragene Daten, und/oder weitere für den Sende- und Empfangsvorgang charakteristische Daten im AccessPoint abgespeichert und/oder an andere AccessPoints und/oder an den ControlComputer weitergeleitet werden.Method according to one of claims 1 to 10, characterized that when receiving and / or sending a signal through an access point at least a portion of the signal, data transmitted with the signal, and / or more for the transmission and reception process characteristic data in the AccessPoint stored and / or to other AccessPoints and / or to the ControlComputer to get redirected. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Antwort-Signal eines AccessPoints wenigstens Informationen über den Startzeitpunkt der Datenaufzeichnung im jeweiligen AccessPoint sowie den Absendezeitpunkt des Antwort-Signals enthält.Method according to one of claims 9 to 11, characterized that the response signal of an access point at least information about the Start time of the data recording in the respective AccessPoint as well contains the time of sending the response signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass von einem AccessPoint zeitlich nach Absenden des Antwort-Signals eine Dateneinheit ausgesendet wird, in der wenigstens Informationen über den Startzeitpunkt der Datenaufzeichnung im jeweiligen AccessPoint, den Absendezeitpunkt des Antwort-Signals und wenigstens ein Teil der im AccessPoint gespeicherten Daten enthalten sind.Method according to one of claims 9 to 11, characterized that from an AccessPoint in time after submitting the response signal a data unit is sent, in which at least information about the Start time of the data recording in the respective AccessPoint, the sending time of the response signal and at least a part the data stored in the AccessPoint. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Antwort-Signal die Raumkoordinaten des bekannten Ortes des jeweiligen AccessPoints enthält.Method according to one of claims 6 to 13, characterized that the answer signal is the space coordinates of the known place of the respective AccessPoint. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der Signale komprimiert werden bevor das jeweilige Signal abgesendet wird.Method according to one of claims 8 to 14, characterized that the data of the signals are compressed before the respective one Signal is sent. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der ControlComputer über eine drahtlose oder drahtgebundene Ethernet-Netzwerkstruktur mit den AccessPoints verbunden ist.Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that the control computer is connected to the AccessPoints via a wireless or wired Ethernet network structure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der von den AccessPoints gewonnenen und an den ControlComputer weitergeleiteten Daten die Position des wenigstens einen ClientNodes berechnet wird.Method according to one of claims 1 to 16, characterized that based on the one obtained by the AccessPoints and the ControlComputer forwarded the location of the at least one client node is calculated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der ControlComputer am Ort eines AccessPoints vorgesehen wird.Method according to one of claims 1 to 17, characterized that the ControlComputer is provided at the location of an AccessPoint. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der relativen Abweichung der Systemzeiten zwischen erstem und zweiten AccessPoint unter Verwendung folgender Beziehungen erfolgt: tAP-M.sync = tAP-M.m – ΔtAP-M.m – tAP.1 mit tAP-M.sync Abweichung der Systemzeiten des ersten AccessPoints AP.1 und des zweiten AccessPoints AP-M tAP-M.m Empfangszeit des Signals vom ersten AccessPoint beim zweiten AccessPoint, tAP.1 Startzeit der Übertragung im ersten AccessPoint und ΔtAP-M.m Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Signalaufzeichnung und der Rücksendung des Antwort-Signals im zweiten AccessPointMethod according to one of claims 2 to 19, characterized in that the determination of the relative deviation of the system times between the first and second access points is carried out using the following relationships: t AP M.sync = t AP Mm - Δt AP Mm - t AP.1 with t AP-M.sync Deviation of the system times of the first access point AP.1 and the second access point AP-M t AP-Mm Receive time of the signal from the first access point at the second access point, t AP.1 Start time of the transmission in the first access point and Δt AP -Mm Time difference between the beginning of the signal recording and the return of the response signal in the second access point Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der Position e → des ClientNodes unter Verwendung folgender Beziehungen durchgeführt wird:
Figure 00270001
mit
Figure 00280001
tm.i am AccessPoint i gemessene Differenzzeit tCN Abweichung der Zeitskala des ClientNodes zur Systemzeit tAP.i Abweichung der Zeitskala des i-ten AccessPoints zur SystemzeitMethod according to one of Claims 1 to 19, characterized in that the calculation of the position e → of the client node is carried out using the following relationships:
Figure 00270001
With
Figure 00280001
t mi Difference time measured at AccessPoint i t CN Deviation of the time scale of the ClientNode to the system time t AP.i Deviation of the time scale of the ith access point to the system time Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, zeitlich wiederkehrend durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 20, characterized that the procedure, according to a the claims 1 to 20, is repeated in a timely manner. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass aus den AccessPoints ein Master AccessPoint mit bekannter Position ausgewählt wird, und dass eine zeitlich wiederkehrende Überprüfung von Ortsveränderungen der weiteren AccessPoints in Bezug auf den Master AccessPoint auf der Grundlage folgenden Verfahrens erfolgt: – Aussenden eines BC-Signals vom Master AccessPoint und zeitgleiches Auslösen einer Zeitmessung im Master AccessPoint, – Empfangen des BC-Signals durch einen weiteren AccessPoint APi und damit zeitgleiches Auslösen einer Zeitmessung im AccessPoint APi – Aussenden eines Antwort-Signals (SAP.i) von dem AccessPoint APi und Empfangen des jeweiligen Antwort-Signals (SAP.i) durch den Master AccessPoint, – Ermitteln der Laufzeiten des BC-Signals zwischen dem Master AccessPoint und dem AccessPoint APi und/oder der Laufzeit des Antwort-Signals SAP.i zwischen dem AccessPoint APi und dem Master AccessPoint und Vergleichen mit entsprechenden vorbekannten Laufzeiten, und/oder – Ermitteln des Abstandes (DMAP-APi) zwischen Master AccessPoint und dem AccessPoints APi und Vergleichen mit einem entsprechend vorbekannten Abstand.Method according to one of Claims 1 to 21, characterized in that a Master AccessPoint with a known position is selected from the AccessPoints, and that a temporally recurring check of changes of position of the further AccessPoints with respect to the Master AccessPoint is carried out on the basis of the following method: Transmitting a BC signal from the Master AccessPoint and simultaneously triggering a time measurement in the Master AccessPoint, Receiving the BC signal by a further access point AP i and thereby simultaneously triggering a time measurement in the access point AP i - emitting a response signal (S AP.i ) from the access point AP i and receiving the respective response signal (S AP. i ) by the master access point, - determining the transit times of the BC signal between the master access point and the access point AP i and / or the duration of the response signal S AP.i between the access point AP i and the master access point and comparing with corresponding ones previously known runtimes, and / or - determining the distance (D MAP-APi ) between the master access point and the access point AP i and comparing it with a correspondingly known distance. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung zwischen einer vorbekannten Laufzeit oder einem vorbekannten Abstand zur ermittelten Laufzeit oder zum ermittelten Abstand gespeichert wird und/oder eine Systemwarnung und/oder ein Steuersignal erzeugt.Method according to claim 22, characterized in that that a deviation between a known term or a known distance to the determined duration or determined Distance is saved and / or a system warning and / or a Control signal generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass nach Aussenden eines PR-Signals, eine Anzahl n von AccessPoints ermittelt wird, die das PR-Signal empfangen haben.Method according to one of claims 1 to 23, characterized after sending a PR signal, a number n of access points is determined, which received the PR signal. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall 1 ≤ n < 4, die Position für den entsprechenden ClientNode näherungsweise durch einen Vergleich, der sich aus den an den n AccessPoints gewonnen Daten ergebenden möglichen Positionen des ClientNodes mit der letzten eindeutig bekannten Position des ClientNodes, bestimmt wird.Method according to Claim 24, characterized that for the case 1 ≤ n <4, the position for the corresponding ClientNode approximately by a comparison, which is derived from those at the n AccessPoints Data resulting possible Positions of the ClientNode with the last clearly known position of the ClientNode. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: – Ermitteln eines Ortes eines ClientNodes, von dem ein von dem ClientNode abgesandtes PR-Signal von n AccessPoints mit n < 4 empfangen wird, – Ermitteln einer räumlichen Anordnung von AccessPoints, bei der ein von dem ClientNode am ermittelten Ort abgesandtes PR-Signal von n ≥ 4 AccessPoints empfangen wird.Method according to one of claims 24 to 25, characterized that the following method steps are carried out: - Determine a location of a client node, one of which is sent by the client node PR signal is received by n AccessPoints with n <4, - Determine a spatial Arrangement of AccessPoints, where one of the clientNode am detected Location sent PR signal of n ≥ 4 AccessPoints is received.
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